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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Schweißelektrodenkappe.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 056 228 A1 ist ein Verfahren zur Formgebung und/oder zum mechanischen Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen bekannt, wobei zwei im Wesentlichen scheibenförmig mit am Scheibenumfang ausgebildeten, im Wesentlichen radial abstehenden Schweißelementen ausgebildete Schweißelektroden bearbeitet werden, die in einer Bearbeitungsvorrichtung definiert voneinander beabstandet an mindestens einem Positionierungselement positioniert und durch eine Vorschubbewegung an mindestens einem eine oder gleichzeitig beide Kontaktflächen der Schweißelektroden reinigenden und/oder formgebenden Bearbeitungswerkzeug vorbeigeführt werden. Das Bearbeitungswerkzeug kann entweder als Fräser oder - insbesondere abhängig von einer Abnutzung der Schweißelektroden - alternativ als Polierwerkzeug ausgebildet sein. Allgemein treten bei Schweißelektroden, die Schweißelektrodenkappen aufweisen, welche nicht mit radial seitlichen Schweißelementen, sondern vielmehr mit in Längsrichtung der Schweißelektrodenkappen orientierten Schweißenden in schweißenden Eingriff mit einem Werkzeug treten, Probleme mit anlegiertem, das heißt insbesondere aufgeschmolzenem und angelagertem Material an der Elektrodenkappenoberfläche auf. Solche Anlegierungen verschlechtern die Oberflächenqualität der Schweißelektrodenkappen und damit zugleich der geschweißten Bauteile und verändern einen Widerstand sowie die Kontaktform eine Schweißelektrodenkappen. Dadurch wird nicht zuletzt auch der Verschleiß der Schweißelektrodenkappen beschleunigt. Durch den erhöhten Übergangswiderstand an der Werkstoffoberfläche kann es lokal zu Überhitzung und zu Schweißspritzern kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Schweißelektrodenkappen zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Bearbeiten einer Schweißelektrodenkappe geschaffen wird, wobei die Schweißelektrodenkappe gefräst und nach dem Fräsen zumindest im Bereich eines Schweißendes durch Schleifen oder durch Polieren geglättet wird. Die Schweißelektrodenkappe erhält somit zunächst durch Fräsen ihre vorbestimmte Geometrie, es erfolgt also durch das Fräsen eine Formgebung der Schweißelektrodenkappe, und/oder die Schweißelektrodenkappe wird durch das Fräsen gereinigt, insbesondere von in vorangegangenen Schweißvorgängen angelagertem Material, insbesondere Anlegierungen. Nach dem Fräsen, also nach Abschluss des Fräsvorgangs, erfolgt dann zumindest im Bereich des Schweißendes ein Glätten, welches durch Schleifen oder Polieren durchgeführt wird. Es ist insoweit erkannt worden, dass die Ausbildung von Anlegierungen ganz wesentlich durch Unebenheiten, insbesondere Riefen, gefördert wird, wobei die Riefen beim herkömmlichen Fräsen solcher Schweißelektrodenkappen entstehen, wobei die Riefen, Rillen und/oder Überhöhungen letztlich dazu führen, dass eine insgesamt vergrößerte Oberfläche und vergrößerte Anhaftwechselwirkungen vorhanden sind, welche die Ausbildung von Anlegierungen fördern. Diese nach dem Fräsen zwangsläufig verbleibenden Unebenheiten werden nun bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren durch das Schleifen oder Polieren geglättet, sodass eine homogene, glatte Oberfläche im Bereich des Schweißendes resultiert. Möglichkeiten zur Anhaftung von Anlegierungen werden somit reduziert, und zugleich wird eine größere wirksame elektrische Kontaktfläche zu dem zu verschweißenden Material bereitgestellt. Hierdurch wird der Kontaktwiderstand reduziert und Stromdichtespitzen fallen geringer aus als beim Einsatz nicht geglätteter Schweißelektrodenkappen. Somit können die Lebensdauer und Standzeit der Schweißelektrodenkappen erhöht werden. Eine geometrische und/oder mechanische Nachbearbeitung der Schweißelektrodenkappen kann mit geringerer Häufigkeit erfolgen.
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Unter einem Bearbeiten von Schweißelektrodenkappen wird hier - wie bereits angedeutet - einerseits ein Herstellen der Schweißelektrodenkappen, insbesondere eine initiale Formgebung durch Fräsen, und andererseits ein Nachbearbeiten der Schweißelektrodenkappen, insbesondere ein Reinigen derselben von Anlagerungen und ganz besonders Anlegierungen verstanden, was ebenfalls durch Fräsen erfolgen kann. Das Verfahren ist also einerseits zum Herstellen der Schweißelektrodenkappen und andererseits zu deren Nachbearbeitung, Reinigung oder Wartung einsetzbar.
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Unter einem Schweißende der Schweißelektrodenkappe wird ein in Längsrichtung der Schweißelektrodenkappe endenseitig angeordnetes Ende verstanden, welches bestimmungsgemäß bei einem Schweißen in Kontakt mit einem zu schweißenden Werkstück kommt. Dabei weist das Schweißende typischerweise eine bestimmte, auf den spezifischen Schweißeinsatz optimierte Geometrie, beispielsweise eine abgerundete, gekrümmte, sphärische, konische oder anderweitig ausgebildete Geometrie auf. Da das Schweißende in schweißenden Kontakt mit einem Werkstück tritt, bilden sich gerade hier Anlegierungen, wobei sich das Verfahren besonders vorteilhaft auswirkt, wenn eine Schweißelektrodenkappe im Bereich ihres Schweißendes nach dem Fräsen durch Schleifen oder Polieren geglättet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schweißelektrodenkappe beim Glätten durch einen Roboter mit dem Schweißende an ein um eine Drehachse rotierendes Glättwerkzeug gehalten wird. Dadurch kann in besonders günstiger Weise vermieden werden, dass sich das Glätten nachteilig auf die zuvor durch Fräsen erzeugte oder wiederhergestellte, bestimmungsgemäße Geometrie des Schweißendes auswirkt. Insbesondere rotiert das Glättwerkzeug um genau eine Drehachse, führt also eine einfache Rotationsbewegung im Raum aus, wobei zum Glätten, insbesondere Schleifen oder Polieren, der Schweißelektrodenkappe erforderliche, komplexere Bewegungen ausschließlich durch den Roboter bewirkt werden. Hiermit ist eine sehr exakte, geometriewahrende Glättung des Schweißendes der Schweißelektrodenkappe möglich.
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Unter einem Glättwerkzeug wird hier insbesondere ein Schleifwerkzeug oder Polierwerkzeug verstanden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Glättwerkzeug um eine Glättscheibe, insbesondere um eine Schleifscheibe oder eine Polierscheibe. Die Glättscheibe oder auch allgemein das Glättwerkzeug weist bevorzugt zwei - in Richtung der Drehachse einander gegenüberliegende - Glättflächen auf, die zum Glätten, insbesondere zum Schleifen oder Polieren, verwendet werden können.
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Die Schweißelektrodenkappe wird bevorzugt beim Glätten gegen das Glättwerkzeug, insbesondere gegen eine Glättfläche des Glättwerkzeugs, durch den Roboter angepresst.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schweißelektrodenkappe durch den Roboter relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug verlagert wird. Wie bereits ausgeführt, kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass das Glätten geometriewahrend für die vorbestimmte, durch Fräsen erzeugte Geometrie des Schweißendes durchgeführt wird. Dabei kann eine Verlagerungsbahn des Roboters insbesondere an eine spezifische Geometrie des Schweißendes einer spezifisch behandelten Schweißelektrodenkappe abgestimmt sein.
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Bei dem Roboter handelt es sich insoweit insbesondere um ein automatisches oder automatisierbares Betätigungswerkzeug, welches bezüglich seiner Bewegungsabläufe und Bewegungsbahnen programmierbar ist, sodass nahezu beliebige, jedenfalls aber zur Glättung eines spezifischen Schweißendes geeignete Verlagerungsbahnen und/oder -bewegungen für den Roboter vorgegeben, insbesondere programmiert werden können.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schweißelektrodenkappe durch den Roboter entlang einer Taumelbahn relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug verlagert wird. Dies erweist sich insbesondere bei abgerundeten, beispielsweise sphärischen, Schweißenden als vorteilhaft, um die durch Fräsen hergestellte, vorbestimmte Geometrie nicht negativ zu beeinträchtigen. Unter einer Verlagerung entlang einer Taumelbahn wird insbesondere verstanden, dass die Schweißelektrodenkappe durch den Roboter mit ihrer Längsachse - welche bevorzugt zum einen die Achse einer längsten Erstreckung der Schweißelektrodenkappe und/oder zum anderen eine Symmetrieachse der Schweißelektrodenkappe ist, jedenfalls aber eine Achse, mit Bezug auf welche das Schweißende endenseitig an der Schweißelektrodenkappe angeordnet ist - schräg zu der Drehachse des rotierenden Glättwerkzeugs gehalten wird, wobei die relativ zu der Drehachse schräggestellte Längsachse entlang einer Kreisbahn um eine Schwenkachse geschwenkt wird, die senkrecht auf der Glättfläche steht. Die Längsachse und die Schwenkachse schneiden sich in einem vorzugsweise innerhalb des Glättwerkzeugs, das heißt insbesondere unterhalb der Glättfläche angeordneten, raumfest gehaltenen Fixpunkt. Eine solche Taumelbewegung entspricht quasi einer Präzessionsbewegung, wobei die Längsachse der Schweißelektrodenkappe eine gedachte Kegelmantelfläche eines Kegels überstreicht, dessen Kegelspitze durch den Fixpunkt, nämlich Schnittpunkt der Schwenkachse einerseits und der Längsachse andererseits, gebildet wird. Diese Art der Verlagerung der Schweißelektrodenkappe relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug hat sich als besonders günstig zum geometriewahrenden Glätten des Schweißendes herausgestellt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass zwei Schweißelektrodenkappen von dem Roboter zugleich an einander in Richtung der Drehachse gegenüberliegenden Glättflächen des Glättwerkzeugs gehalten werden. Auf diese Weise können zwei Schweißelektrodenkappen zugleich mit dem Glättwerkzeug geglättet werden. Vorzugsweise werden die beiden Schweißelektrodenkappen durch den Roboter an die einander gegenüberliegenden Glättflächen angepresst. Es zeigt sich außerdem, dass in besonders vorteilhafter Weise als Roboter in diesem Fall ein Schweißroboter verwendet werden kann, welcher ohnehin die Schweißelektrodenkappen aufweist und diese insbesondere mit einem als Schweißzange ausgebildeten Robotergreifer oder einer als Schweißzange ausgebildeten Roboterhand hält. Der Roboter muss dann lediglich mit der Schweißzange, das heißt seinem Robotergreifer oder seiner Roboterhand, das rotierende Glättwerkzeug im Bereich der Glättflächen umgreifen und die Schweißzange so weit schließen, dass die Schweißelektrodenkappen mit vorbestimmter Anpresskraft beidseitig gegen die Glättflächen gedrängt werden. Darüber hinaus führt der Roboter mit dem Robotergreifer oder der Roboterhand die zuvor beschriebene Taumelbewegung aus, wobei die Bewegungsbahnen der kollinear zueinander ausgerichteten Längsachsen der Schweißelektroden dann gemeinsam einen Doppelkegel aus zwei sich in ihren Spitzen treffenden Kegeln bilden. Die Anordnung der einander gegenüberliegenden Schweißelektrodenkappen, die mit ihren Längsachsen kollinear zueinander ausgerichtet sind, führt dann insgesamt eine Präzessionsbewegung um die Schwenkachse aus.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Schweißelektrodenkappe geschaffen wird, die ein um eine Drehachse rotierendes Glättwerkzeug und einen Roboter aufweist, der eingerichtet ist, um wenigstens eine Schweißelektrodenkappe mit einem Schweißende an das Glättwerkzeug zu halten. In Zusammenhang mit der Vorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Insbesondere ist die Vorrichtung eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
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Das Glättwerkzeug weist vorzugsweise zwei einander entlang der Drehachse gesehen gegenüberliegende Glättflächen auf, es ist besonders bevorzugt als Glättscheibe, insbesondere als Schleifscheibe oder Polierscheibe ausgebildet.
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Der Roboter ist bevorzugt ausgebildet, um die Schweißelektrodenkappe relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug - bevorzugt entlang einer Taumelbahn - zu verlagern.
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Besonders bevorzugt ist der Roboter ausgebildet, um zwei Schweißelektrodenkappen zugleich an die gegenüberliegenden Glättflächen des Glättwerkzeugs anzuhalten, insbesondere anzupressen. Besonders bevorzugt ist der Roboter als Schweißroboter ausgebildet, und/oder ein Robotergreifer oder eine Roboterhand des Roboters ist als Schweißzange ausgebildet, welche die beiden Schweißelektrodenkappen trägt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bearbeiten einer Schweißelektrodenkappe.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zum Bearbeiten einer Schweißelektrodenkappe, hier zum Bearbeiten von zwei Schweißelektrodenkappen 3, die ein um eine Drehachse D rotierbares Glättwerkzeug 5 und einen Roboter 7 aufweist, wobei der Roboter 7 eingerichtet ist, um die Schweißelektrodenkappen 3 mit einem jeweiligen Schweißende 9 an das Glättwerkzeug 5 zu halten, insbesondere mit vorbestimmter Anpresskraft anzupressen. Dabei ist in der Figur ein Robotergreifer 11 dargestellt, der die Schweißelektrodenkappen 3 mit ihren Längsachsen entlang einer gemeinsamen Längsachse L kollinear - einander entlang der Längsachse L gesehen gegenüberliegend - hält. Dabei sind die Schweißelektrodenkappen 3 bevorzugt entlang der Längsachse L (gesteuert) aufeinander zustellbar, sodass sie mit vorbestimmter Anpresskraft gegen einander entlang der Drehachse D gesehen gegenüberliegende Glättflächen 13 des Glättwerkzeugs 5 angepresst werden können.
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Der Robotergreifer 11 ist bevorzugt als Schweißzange ausgebildet. Der Roboter 7 ist bevorzugt als Schweißroboter ausgebildet. Es bedarf in diesem Fall keines separaten Roboters zur Durchführung des im Folgenden noch näher beschriebenen Verfahrens. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass ein separater Roboter 7 zur Anwendung kommt, der nicht als Schweißroboter verwendet wird.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Bearbeiten der Schweißelektrodenkappen 3 ist vorgesehen, dass diese zunächst gefräst werden, wobei sie eine Formgebung erfahren und/oder gereinigt werden. Nach dem Fräsen werden die Schweißelektrodenkappen 3 zumindest im Bereich ihrer Schweißenden 9 insbesondere durch Schleifen oder Polieren geglättet, hier nämlich durch die Vorrichtung 1. Das Glättwerkzeug 5 ist dabei vorzugsweise als Glättscheibe, insbesondere als Schleifscheibe oder als Polierscheibe ausgebildet. Die Schweißelektrodenkappen 3 werden beim Glätten durch den Roboter mit ihren Schweißenden 9 an das Glättwerkzeug 5 gehalten, insbesondere mit vorbestimmter Anpresskraft an die Glättflächen 13 angepresst.
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Der Roboter 7 ist bevorzugt eingerichtet, um die Schweißelektrodenkappen 3 beim Glätten relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug 5 zu verlagern. Insbesondere ist der Roboter 7 bevorzugt eingerichtet, um die Schweißelektrodenkappen 3 relativ zu dem rotierenden Glättwerkzeug 5 entlang einer Taumelbahn zu verlagern.
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Die Taumelbahn ist in der Figur schematisch dargestellt. Dabei wird die gemeinsame Längsachse L der Schweißelektrodenkappen 3 um eine Schwenkachse S entlang einer Kreisbahn K geführt, wobei die Schwenkachse S und die Längsachse L sich in einem Fixpunkt F schneiden, wobei der Fixpunkt F raumfest gehalten wird. Auf diese Weise wird eine Präzessionsbewegung der Längsachse L um die Schwenkachse S derart erzeugt, dass die Längsachse L entlang einer gedachten Doppelkegel-Mantelfläche abläuft, wobei sich die Kegelmantelflächen des Doppelkegelmantels mit ihren Spitzen in dem Fixpunkt F berühren.
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Die hier dargestellte Taumelbewegung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um den Radius der Schweißelektrodenkappen 3 im Bereich der Schweißenden 9 nicht zu verletzen.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der Vorrichtung 1 kann eine homogene, glatte Oberfläche im Bereich der Schweißenden 9 der Schweißelektrodenkappen 3 erzeugt werden. Hierdurch erfahren sowohl die Schweißelektrodenkappen 3 als auch ein zu schweißendes Werkstück während eines Schweißvorgangs eine geringere Belastung, was sich positiv auf die Standzeit der Schweißelektrodenkappen 3 und auch reduzierend auf sich an den Schweißenden 9 bildende Anlegierungen auswirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004056228 A1 [0002]
