DE102017221367A1

DE102017221367A1 - Device, system and method for producing a composite component and motor vehicle

Info

Publication number: DE102017221367A1
Application number: DE102017221367.1A
Authority: DE
Inventors: Lars Wiese
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, ein System sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen, insbesondere durch Widerstandselementschweißen, sowie ein Kraftfahrzeug.Eine Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds (50) durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen (27), insbesondere durch Widerstandselementschweißen, umfasst eine Widerstandsschweißelektrode (12) zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf ein Fügeelement (27) sowie zur Ausübung einer Fügekraft auf das Fügeelement (27) entlang einer Fügerichtung (40) zwecks Herstellung einer Verbindung des Fügeelements (27) mit einem ersten Bauteil (30) durch Widerstandsschweißen. Die Einrichtung umfasst weiterhin ein Magazin (20) zur Aufnahme von Fügeelementen (27) sowie eine Transporteinrichtung zum Transportieren (24) des Magazins (20) zwecks Positionierung wenigstens eines im Magazin (20) aufgenommenen Fügeelements (27) auf die Achse der Fügerichtung (40), sodass das aufgenommene Fügeelement (27) mittels der Widerstandsschweißelektrode (12) kontaktierbar ist. Weiterhin umfasst die Einrichtung eine Spannungsquelle zur Anlage einer elektrischen Spannung an die Widerstandsschweißelektrode (12) und das erste Bauteil (30) zwecks Realisierung eines elektrischen Stroms durch die Widerstandsschweißelektrode (12), das Fügeelement (27) und das erste Bauteil (30).The invention relates to a device, a system and a method for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements, in particular by resistance element welding, and a Kraftfahrzeug.Eine device for producing a component composite (50) by resistance welding means of joining elements (27), in particular by resistance element welding comprises a resistance welding electrode (12) for transmitting an electrical current to a joining element (27) and for exerting a joining force on the joining element (27) along a joining direction (40) for producing a connection of the joining element (27) with a first component (30) resistance welding. The device further comprises a magazine (20) for receiving joining elements (27) and a transport device for transporting (24) the magazine (20) for positioning at least one joining element (27) received in the magazine (20) on the axis of the joining direction (40 ), so that the recorded joining element (27) can be contacted by means of the resistance welding electrode (12). Furthermore, the device comprises a voltage source for applying an electrical voltage to the resistance welding electrode (12) and the first component (30) for the purpose of realizing an electrical current through the resistance welding electrode (12), the joining element (27) and the first component (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, ein System sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen, insbesondere durch Widerstandselementschweißen, sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a device, a system and a method for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements, in particular by resistance element welding, and a motor vehicle.

Das Widerstandselementschweißen erlaubt das Fügen mehrerer Bauteile mittels eines Fügeelements, wie etwa eines Niets. Das Fügeelement, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, wird dabei mittels widerstandsbedingter Erwärmung erhitzt und auf diese Weise mit einem ebenfalls elektrisch leitfähigen Bauteil unter Ausbildung einer Schweißlinse verschweißt.The resistance element welding allows the joining of several components by means of a joining element, such as a rivet. The joining element, which consists of an electrically conductive material, is heated by means of resistance-induced heating and welded in this way with a likewise electrically conductive component to form a weld nugget.

Typischerweise verwendete Fügeelemente sind dabei nietartig ausgestaltete, rotationssymmetrische Körper mit einem Schaftabschnitt und einem in axialer Richtung daran anliegenden Kopfabschnitt, wobei der Kopfabschnitt einen größeren Durchmesser aufweist als der Schaftabschnitt. Zur Durchführung des Schweißverfahrens wird das Fügeelement mit dem Schaftabschnitt entlang einer Fügerichtung durch ein erstes zu fügendes Bauteil gesteckt oder getrieben, bis der Kopfabschnitt an der Oberfläche des ersten Bauteils zum Liegen kommt.Typically used joining elements are rivet-like configured, rotationally symmetrical body with a shank portion and a thereto in the axial direction adjacent thereto head portion, wherein the head portion has a larger diameter than the shank portion. To carry out the welding process, the joining element is inserted or driven with the shaft section along a joining direction through a first component to be joined until the head section comes to rest on the surface of the first component.

Dabei kann das erste Bauteil eine Durchgangsöffnung aufweisen, in welche das Fügeelement eingesteckt wird. Alternativ kann das Fügeelement unter Realisierung eines Stromflusses und/oder unter Aufbringung einer Kraft in das ebenfalls durch widerstandsbedingte Erwärmung fließfähig gemachte erste Bauteil eingetrieben werden.In this case, the first component may have a passage opening into which the joining element is inserted. Alternatively, the joining element can be driven by realizing a current flow and / or by applying a force into the first component, which is also rendered fluid by resistance-induced heating.

Das Fügeelement ist dabei derart ausgestaltet, dass es in der beschriebenen Position mit dem entlang der Fügerichtung zuvorderst liegenden Bereich des Schaftabschnittes in Kontakt mit einem zweiten zu fügenden Bauteil kommt, welches ebenso wie das Fügeelement elektrisch leitfähig ist, und mit welchem es die beschriebene Schweißlinse ausbildet. Auf diese Weise wird das erste Bauteil zwischen dem Kopfabschnitt des Fügeelements und dem zweiten Bauteil eingeklemmt und dadurch befestigt. Das erste Bauteil kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, welches nicht notwendigerweise elektrisch leitfähig sein muss. So ist beispielsweise das Fügen eines Aluminiumblechs oder auch eines Kunststoffteils an ein Stahlblech möglich, sodass die Herstellung leichter Kompositbauteile möglich ist.The joining element is designed such that in the described position with the area of the shank portion lying most forward along the joining direction, it comes into contact with a second component to be joined, which, like the joining element, is electrically conductive and with which it forms the described weld nugget , In this way, the first component is clamped between the head portion of the joining element and the second component and thereby secured. The first component may be made of any material that does not necessarily have to be electrically conductive. Thus, for example, the joining of an aluminum sheet or a plastic part to a steel sheet is possible, so that the production of lightweight composite components is possible.

Zur Automatisierung sowie zur großtechnischen Anwendung des beschriebenen Verfahrens zum Widerstandselementschweißen ist es wünschenswert, die Fügeelemente automatisiert zuführen zu können. Die DE 10 2015 207 518 A1 offenbart eine Fügeeinrichtung mit einem Setzkopf, an welchem ein länglicher Fügestempel sowie eine Zuführvorrichtung mit einem senkrecht zur Längserstreckung des Fügestempels ausgerichteten Führungskanal zur Zuführung eines nietartigen Fügeelements angeordnet ist. Die Fügeeinrichtung umfasst weiterhin einen dem Fügestempel gegenüber angeordneten Gegenhalter. Fügestempel und Gegenhalter sind dabei als elektrische Elektroden ausgestaltet, die zum Durchführen eines Widerstandsschweißprozesses eingerichtet sind.For automation and for large-scale application of the described method for resistance element welding, it is desirable to be able to perform the joining elements automatically. The DE 10 2015 207 518 A1 discloses a joining device with a setting head, on which an elongated joining punch and a feeding device with a perpendicular to the longitudinal extent of the joining punch aligned guide channel for supplying a rivet-like joining element is arranged. The joining device further comprises a counter-holder arranged opposite the joining punch. Joining punches and counter-holders are designed as electrical electrodes which are set up to perform a resistance welding process.

Mit der Zuführvorrichtung sind die Fügelelemente auf eine Bereitstellungsposition zuführbar, so dass eine Längsachse des Fügeelements parallel zur Längsachse des Fügestempels ausgerichtet ist. Die Fügeelemente können dabei vor einem Verkippen gesichert werden. Die Zuführvorrichtung kann einen Anschlag zur Definition der Bereitstellungsposition und eine Positionssicherung zum Verhindern einer Bewegung der Fügeelemente entgegen der Zuführrichtung aufweisen. Sie kann weiterhin zwei Klemmbacken zum Einklemmen der Fügeelemente auch im Überkopfbetrieb aufweisen.With the feeding device, the padding elements can be fed to a provisioning position, so that a longitudinal axis of the joining element is aligned parallel to the longitudinal axis of the joining punch. The joining elements can be secured against tilting. The feed device may have a stop for defining the provision position and a position assurance for preventing movement of the joining elements opposite to the feed direction. It can also have two jaws for clamping the joining elements in overhead operation.

Weitere bekannte Vorrichtungen ermöglichen das Zuführen von Fügeelementen und das lose, schwerkraftbedingte Anordnen der Fügeelemente zur Durchführung des Widerstandsschweißprozesses auf einer Führungseinrichtung. Diese sind jedoch häufig störungsanfällig und ggf. nicht in der Lage, einen variablen automatisierbaren Prozess zu realisieren.Other known devices allow the feeding of joining elements and the loose, gravity-related arrangement of the joining elements for carrying out the resistance welding process on a guide device. However, these are often prone to failure and may not be able to implement a variable automatable process.

Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds ist aus der DE 10 2017 112 448 A1 bekannt. Diese umfasst eine Schweißelektrode zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf ein Fügeelement und eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Fügeelements auf der Achse der Fügerichtung, sodass es mittels der Schweißelektrode kontaktiert werden kann. Die Positionierungseinrichtung umfasst eine senkrecht zur Fügerichtung bewegliche Halteeinrichtung zur Ausübung einer Haltekraft auf das Fügeelement.Another device for producing a composite component is known from DE 10 2017 112 448 A1 known. This comprises a welding electrode for transmitting an electric current to a joining element and a positioning device for positioning the joining element on the axis of the joining direction, so that it can be contacted by means of the welding electrode. The positioning device comprises a holding device movable perpendicular to the joining direction for exerting a holding force on the joining element.

Weiterhin ist aus der DE 10 2015 220 970 A1 eine Schweißelektrode zum Widerstandsschweißnieten bekannt, die im Bereich ihres geringsten Querschnitts, insbesondere im sogenannten Flaschenhals, einen Elastizitätsmodul von mindestens 200 kN/mm² aufweist. Somit hat dieser Abschnitt eine optimale Biege- und Knickfestigkeit bei gleichzeitig geringer Dimensionierung, sodass der Volumenbedarf gering ist und ein entsprechend kompaktes und raumsparendes Setz- bzw. Positioniersystem zur Positionierung der Fügeelemente genutzt werden kann.Furthermore, from the DE 10 2015 220 970 A1 a welding electrode for resistance welding riveting, which has a modulus of elasticity of at least 200 kN / mm ² in the region of its smallest cross section, in particular in the so-called bottleneck. Thus, this section has an optimal bending and buckling strength with low dimensions, so that the volume requirement is low and a correspondingly compact and space-saving setting or positioning can be used to position the joining elements.

Die DE 10 2016 208 854 A1 beschreibt ein Verfahren zum Zusammenfügen zweier Bauteile, bei dem ein Fügeelement mit einem Kopfabschnitt und einem Schaftabschnitt mit in Bezug zum Kopfabschnitt geringerem Durchmesser zur Verbindung zweier Bauteile genutzt wird. Dabei wird ein Kontaktbereich eines ersten Bauteils mittels eines elektrischen Anfangsstromflusses fließfähig gemacht, der Schaftabschnitt wird durch den Kontaktbereich hindurchgedrückt und es wird ein elektrischer Schweißstromfluss realisiert, mittels welchem das Fügeelement mit einem zweiten Bauteil mittels Widerstandsschweißen miteinander verschweißt werden. The DE 10 2016 208 854 A1 describes a method for joining two components, in which a joining element with a head portion and a shaft portion is used with respect to the head portion of smaller diameter for connecting two components. In this case, a contact region of a first component is made flowable by means of an initial electrical current flow, the shank portion is pushed through the contact region and an electrical welding current flow is realized, by means of which the joining element is welded to a second component by means of resistance welding.

Die DE 10 2017 205 940 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds mittels Widerstandsschweißen, bei dem ein Fügeelement in ein erstes Bauteil eingeführt wird, sodass es ein zweites Bauteil in einem Kontaktbereich kontaktiert. Es wird ein elektrischer Strom realisiert, sodass sich im Kontaktbereich durch widerstandsbedingte Erwärmung zwischen Fügeelement und zweitem Bauteil ein Schweißbereich derart ausbildet, dass sich der Schaftabschnitt im Schweißbereich aufweitet und im ersten Bauteil einen Hinterschnitt ausbildet.The DE 10 2017 205 940 A1 describes a method for producing a composite component by means of resistance welding, in which a joining element is introduced into a first component, so that it contacts a second component in a contact region. An electric current is realized so that a welding area is formed in the contact area by resistance-induced heating between the joining element and the second component in such a way that the shaft section widens in the welding area and forms an undercut in the first component.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache, schnelle und automatisierbare Herstellung mehrerer Widerstandsschweißverbindungen ermöglichen.It is the object of the invention to provide an apparatus, a system and a method which allow a simple, fast and automatable production of a plurality of resistance welded joints.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen gemäß Anspruch 1, das System zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen gemäß Anspruch 6 und das Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen gemäß Anspruch 8. Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den Unteransprüchen 2-5 angegeben, eine Ausgestaltung des Systems ist in Unteranspruch 7 angegeben und eine Ausgestaltung des Verfahrens ist in Unteranspruch 9 angegeben. Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.This object is achieved by the device for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements according to claim 1, the system for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements according to claim 6 and the method for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements according to claim 8. Embodiments of the device are given in the dependent claims 2-5, an embodiment of the system is specified in dependent claim 7 and an embodiment of the method is specified in dependent claim 9. Furthermore, a motor vehicle according to claim 10 is provided.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen, insbesondere durch Widerstandselementschweißen. Die Einrichtung umfasst eine Widerstandsschweißelektrode zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf ein Fügeelement sowie zur Ausübung einer Fügekraft auf das Fügeelement entlang einer Fügerichtung zwecks Herstellung einer Verbindung des Fügeelements mit einem ersten Bauteil durch Widerstandsschweißen. Die Einrichtung umfasst weiterhin ein Magazin zur Aufnahme von Fügeelementen sowie eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Magazins zwecks Positionierung wenigstens eines im Magazin aufgenommenen Fügeelements, insbesondere einer Vielzahl aufgenommener Fügeelemente nacheinander, auf die Achse der Fügerichtung, sodass das aufgenommene Fügeelement mittels der Schweißelektrode kontaktierbar ist. Die Einrichtung umfasst eine Spannungsquelle zur Anlage einer elektrischen Spannung an die Widerstandsschweißelektrode und das erste Bauteil zwecks Realisierung eines elektrischen Stroms durch die Widerstandsschweißelektrode, das Fügeelement und das erste Bauteil.A first aspect of the invention is a device for producing a component composite by resistance welding by means of joining elements, in particular by resistance element welding. The device comprises a resistance welding electrode for transmitting an electrical current to a joining element and for exerting a joining force on the joining element along a joining direction for the purpose of establishing a connection of the joining element to a first component by resistance welding. The device further comprises a magazine for receiving joining elements and a transport device for transporting the magazine for positioning at least one joining element accommodated in the magazine, in particular a plurality of received joining elements one after the other, on the axis of the joining direction, so that the recorded joining element can be contacted by means of the welding electrode. The device comprises a voltage source for applying an electrical voltage to the resistance welding electrode and the first component for the purpose of realizing an electrical current through the resistance welding electrode, the joining element and the first component.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung des beschriebenen Widerstandselementschweißprozesses eingerichtet. Zu diesem Zweck ist die Spannungsquelle mit der Widerstandsschweißelektrode sowie mit einer Gegenelektrode zu verbinden. Diese kann der Widerstandsschweißelektrode gegenüberliegend auf der anderen Seite des ersten Bauteils angeordnet sein. In diesem Falle kann die Gegenelektrode gleichermaßen als Gegendruckelement ausgestaltet sein, sodass zwischen der Widerstandsschweißelektrode und der Gegenelektrode bzw. mittels der beiden Elektroden die Kraftbeaufschlagung des Fügeelements mit der Fügekraft realisiert werden kann. Dies ist beispielsweise bei der Nutzung von Widerstandspunktschweißzangen möglich. Die Widerstandsschweißelektrode kann ein insbesondere beweglich angeordneter Teil einer Widerstandspunktschweißzange sein.The device according to the invention is set up to carry out the described resistance element welding process. For this purpose, the voltage source with the resistance welding electrode and a counter electrode to connect. This can be arranged opposite the resistance welding electrode on the other side of the first component. In this case, the counter electrode can equally be configured as a counter-pressure element, so that between the resistance welding electrode and the counter electrode or by means of the two electrodes, the application of force to the joining element can be realized with the joining force. This is possible, for example, when using resistance spot welding guns. The resistance welding electrode may be a part of a resistance spot welding gun which is arranged in particular in a movable manner.

Alternativ kann die Gegenelektrode an einer beliebigen Position angeordnet und mit dem ersten Bauteil elektrisch leitfähig verbunden sein. Es kann ein separates Gegendruckelement der Widerstandsschweißelektrode gegenüberliegend angeordnet sein. Auch kann das erste Bauteil selbst oder ein anderes, elektrisch damit verbundenes Bauteil, als Gegenelektrode dienen.Alternatively, the counterelectrode can be arranged at an arbitrary position and connected in an electrically conductive manner to the first component. It may be arranged opposite to a separate counter-pressure element of the resistance welding electrode. Also, the first component itself or another, electrically connected component, serve as a counter electrode.

Die Widerstandsschweißelektrode und/oder das Gegendruckelement können entlang der Fügerichtung beweglich angeordnet sein, damit die Fügekraft ausübbar ist. Die Achse der Fügerichtung ist die imaginäre Linie, entlang derer eine Relativbewegung zwischen Schweißelektrode und Bauteil durchgeführt wird bzw. durchführbar ist. Insbesondere sind die Widerstandsschweißelektrode und das Fügeelement konzentrisch auf der Achse der Fügerichtung anordbar.The resistance welding electrode and / or the counter-pressure element can be arranged to be movable along the joining direction, so that the joining force can be exerted. The axis of the joining direction is the imaginary line, along which a relative movement between the welding electrode and the component is carried out or can be carried out. In particular, the resistance welding electrode and the joining element can be arranged concentrically on the axis of the joining direction.

Beispielsweise kann die Einrichtung wie beschrieben zur Herstellung eines Bauteilverbunds zweier Bauteile mittels des Fügeelements genutzt werden. Dabei wird das Fügeelement durch ein zweites Bauteil durchgeführt bzw. durchgetrieben und mittels widerstandsbedingter Erwärmung mit dem unter bzw. hinter dem zweiten Bauteil angeordneten ersten Bauteil verschweißt. Der den größeren Durchmesser als der Schaftabschnitt aufweisende Kopfabschnitt ist auf der dem ersten Bauteil abgewandten Seite des zweiten Bauteils angeordnet und fixiert das zweite Bauteil formschlüssig am ersten Bauteil bzw. klemmt es am ersten Bauteil ein.For example, the device can be used as described for producing a composite component of two components by means of the joining element. In this case, the joining element is performed or driven through a second component and by resistance heating with the under or behind the second component arranged first component welded. The head section having the larger diameter than the shaft section is arranged on the side of the second component facing away from the first component and fixes the second component in a form-fitting manner on the first component or clamps it on the first component.

Die Widerstandsschweißelektrode kann eine Elektrodenkappe umfassen, die austauschbar sein kann. Die Widerstandsschweißelektrode weist einen Kontaktbereich zur Kontaktierung des Fügeelements auf. Dieser ist typischerweise an einer Elektrodenkappe angeordnet, mit welcher die Kontaktierung des Fügeelements realisiert wird. Die Kontaktierung bzw. die Ausübung der Fügekraft dient der Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwecks Realisierung einer widerstandsbedingten Erwärmung sowie dem Durchdrücken des Fügeelements durch ein zweites Bauteil und/oder zum Herstellen des Kontakts des Fügeelements mit dem ersten Bauteil.The resistance welding electrode may include an electrode cap that may be replaceable. The resistance welding electrode has a contact region for contacting the joining element. This is typically arranged on an electrode cap, with which the contacting of the joining element is realized. The contacting or the exercise of the joining force is used to produce an electrically conductive connection for the purpose of realizing a resistance-related heating and the pressing of the joining element by a second component and / or for producing the contact of the joining element with the first component.

Die Widerstandsschweißelektrode bzw. der Kontaktbereich kann einen Vorsprung aufweisen bzw. der Kontaktbereich kann als Vorsprung ausgestaltet sein, welcher zum Herausdrücken des Fügeelements aus dem Magazin eingerichtet ist. Dazu weist er eine geeignete Form und Größe auf. Insbesondere weist der Vorsprung einen Querschnitt auf, der gleich groß oder kleiner ist als die Aussparung des Magazins zur Anordnung des Fügeelements, sodass er bei Realisierung einer Relativbewegung zwischen Widerstandsschweißelektrode und Magazin wenigstens teilweise in die Aussparung einbringbar ist und auf diese Weise das Fügeelement aus dem Magazin herausdrücken kann. Beispielsweise kann der Vorsprung kreiszylinderförmig geformt sein. Die entlang der Fügerichtung ausgerichtete Länge des Vorsprungs entspricht dabei wenigstens der Dicke des Magazins, sodass ein vollständiges Herausdrücken des Fügeelements möglich ist.The resistance welding electrode or the contact region can have a projection or the contact region can be configured as a projection which is set up for pushing out the joining element from the magazine. For this he has a suitable shape and size. In particular, the projection has a cross-section which is equal to or smaller than the recess of the magazine for the arrangement of the joining element, so that it can be at least partially introduced into the recess upon realization of a relative movement between the resistance welding electrode and magazine and in this way the joining element from the magazine can squeeze out. For example, the projection may be circular-cylindrical in shape. The aligned along the joining direction length of the projection corresponds to at least the thickness of the magazine, so that a complete pressing out of the joining element is possible.

Ein Magazin im Sinne der Erfindung ist ein Gegenstand zur Aufnahme wenigstens zweier und insbesondere einer Vielzahl von Gegenständen, wie beispielsweise Fügeelementen, in einer geordneten Ausrichtung. Insbesondere weist das Magazin zu diesem Zweck geeignete Aussparungen auf, in welchen Fügeelemente aufnehmbar sind. Diese sind insbesondere in gleichmäßigen Abständen und/oder entlang einer Geraden angeordnet. Das Magazin ist insbesondere aus einem wärmebeständigen Material hergestellt, um auch bei ggf. mehrmaliger widerstandsbedingter Erwärmung nutzbar zu sein. Es kann aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein.A magazine according to the invention is an object for receiving at least two and in particular a plurality of objects, such as joining elements, in an orderly orientation. In particular, the magazine has suitable recesses for this purpose, in which joining elements can be accommodated. These are arranged in particular at regular intervals and / or along a straight line. In particular, the magazine is made of a heat-resistant material in order to be usable even in the event of repeated resistance-related heating. It can be made of an electrically conductive material.

Die Transporteinrichtung kann eine jegliche Einrichtung sein, welche zumindest einen Teil des Magazins derart transportieren bzw. bewegen kann, dass ein im Magazin aufgenommenes Fügeelement auf der Achse der Fügerichtung angeordnet wird. Die Bewegung kann dabei beispielsweise translatorisch, rotatorisch oder eine Kombination der beiden Bewegungsformen sein. Insbesondere ist das Magazin derart angeordnet bzw. anordbar, dass wenigstens ein und insbesondere alle Fügeelemente mit ihrer jeweiligen Mittellängsachse auf der Achse der Fügerichtung positionierbar sind. Der Kopfabschnitt der Fügeelemente weist in dieser Position in Richtung auf die Widerstandsschweißelektrode. Der Transport dient der Positionierung des Fügeelements derart, dass dieses mit der Widerstandsschweißelektrode mechanisch und somit auch elektrisch leitend kontaktierbar ist. Der Kopfabschnitt des Fügeelements gelangt in Kontakt mit der Widerstandsschweißelektrode. Dieser ist dem in ein Bauteil einzuführenden Schaftabschnitt gegenüberliegend angeordnet.The transport device can be any device which can transport or move at least part of the magazine in such a way that a joining element accommodated in the magazine is arranged on the axis of the joining direction. The movement may be, for example, translational, rotational or a combination of the two forms of movement. In particular, the magazine is arranged or arranged such that at least one and in particular all joining elements are positioned with their respective central longitudinal axis on the axis of the joining direction. The head section of the joining elements points in this position in the direction of the resistance welding electrode. The transport serves to position the joining element such that it can be contacted mechanically and thus also electrically conductively with the resistance welding electrode. The head portion of the joining element comes into contact with the resistance welding electrode. This is arranged opposite to the inserted into a component shaft portion.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist zur raschen, einfachen, prozesssicheren und störungsresistenten Bereitstellung von Fügeelementen geeignet, da mittels des Magazins die Fügeelemente in rascher Abfolge in der richtigen Ausrichtung und Position auf der Achse der Fügerichtung positionierbar sind.The device according to the invention is suitable for rapid, simple, process-reliable and interference-resistant provision of joining elements, since the joining elements can be positioned in rapid succession in the correct orientation and position on the axis of the joining direction by means of the magazine.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Magazin als Magazingurt ausgestaltet.In one embodiment of the invention, the magazine is designed as a magazine belt.

Ein Magazingurt ist ein zur Aufnahme von Fügeelementen in definierter Ausrichtung geeigneter Gurt. Insbesondere weist er Aussparungen zur Aufnahme einzelner Fügeelemente auf. Die Aussparungen können gleichmäßig beabstandet und/oder entlang der Längserstreckungsrichtung des Magazingurts angeordnet sein. Sie können entlang einer Geraden angeordnet sein. Ein Gurt, auch als Gurtband bezeichnet, ist ein Band zum Halten und/oder Tragen von Gegenständen. Der Magazingurt kann beispielsweise aus Metall oder Gummi hergestellt sein. Beispielsweise ist er aus einem flexiblen Material hergestellt.A magazine belt is a belt suitable for receiving joining elements in a defined orientation. In particular, it has recesses for receiving individual joining elements. The recesses may be evenly spaced and / or arranged along the longitudinal extension direction of the magazine seat. They can be arranged along a straight line. A belt, also referred to as a webbing, is a tape for holding and / or carrying articles. The magazine strap can be made of metal or rubber, for example. For example, it is made of a flexible material.

Mit anderen Worten ist das Magazin streifenförmig ausgeführt, so dass die Fügeelemente in Reihe angeordnet sind bzw. in Reihe zugeführt werden können. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Fügeelemente auf besonders einfache Weise magaziniert zur Verfügung gestellt und genutzt werden können. Ein Magazingurt ist weiterhin ein kostengünstiges und einfach zu transportierendes Mittel, in welches große Mengen von Fügeelementen aufgenommen werden können.In other words, the magazine is strip-shaped, so that the joining elements are arranged in series or can be fed in series. This has the advantage that the joining elements can be made available and used magazined in a particularly simple manner. A magazine belt is still an inexpensive and easy to transport means in which large quantities of joining elements can be accommodated.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Einrichtung eine Bewegungseinrichtung zur Realisierung einer entlang der Achse der Fügerichtung ausgerichteten Relativbewegung zwischen Widerstandsschweißelektrode und Magazin zwecks Herausdrückens eines im Magazin angeordneten Fügeelements aus dem Magazin mittels der Widerstandsschweißele ktrode.In a further embodiment, the device comprises a movement device for realizing a relative movement between the resistance welding electrode and the magazine aligned along the axis of the joining direction Pushing out a magazine arranged in the fitting element from the magazine by means of Widerstandsschweißele ktrode.

Die Bewegungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Bewegung der Widerstandsschweißelektrode entlang der Achse der Fügerichtung und/oder eine Einrichtung zur Bewegung des Magazins entlang der Achse der Fügerichtung aufweisen. Wenn die Bewegungseinrichtung jeweils eine Einrichtung zur Bewegung der Widerstandsschweißelektrode und des Magazins aufweist, können diese Einrichtungen unabhängig voneinander und/oder gemeinsam beweglich sein. Bei einer gemeinsamen Beweglichkeit können sie neben der Funktion als Bewegungseinrichtung auch als Positionierungseinrichtung zur gemeinsamen Bewegung von Widerstandsschweißelektrode und Magazin zwecks Positionierung der Widerstandsschweißelektrode und einem im Magazin aufgenommenen Fügeelement nutzbar sein.The movement means may comprise means for moving the resistance welding electrode along the axis of the joining direction and / or means for moving the magazine along the axis of the joining direction. If the movement device in each case has a device for moving the resistance welding electrode and the magazine, these devices can be movable independently of one another and / or jointly. In a joint mobility, they can be used in addition to the function as a movement device as a positioning device for the common movement of resistance welding electrode and magazine for the purpose of positioning the resistance welding electrode and a joining element received in the magazine.

Die Relativbewegung kann der Ausübung wenigstens eines Teils der Fügekraft dienen.The relative movement can serve the exercise of at least part of the joining force.

Diese Ausgestaltung führt zu dem Vorteil, dass Fügeelemente auf besonders einfache und schnelle Weise aus dem Magazin in die für den Schweißprozess benötigte Position überführbar sind.This embodiment leads to the advantage that joining elements can be transferred from the magazine into the position required for the welding process in a particularly simple and fast manner.

Eine Ausgestaltung der Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Positionierungseinrichtung zur gemeinsamen Bewegung von Widerstandsschweißelektrode und Magazin, insbesondere entlang der Fügerichtung, zwecks Positionierung der Widerstandsschweißelektrode und einem im Magazin aufgenommenen Fügeelement an einem mechanisch mit dem ersten Bauteil zu verbindenden zweiten Bauteil aufweist.An embodiment of the device for producing a component assembly is characterized in that the device comprises a positioning device for the common movement of resistance welding electrode and magazine, in particular along the joining direction, for positioning the resistance welding electrode and a joining element received in the magazine on a second mechanically connected to the first component Component has.

Zumindest ein Teil des Magazins kann ebenfalls mittels der Positionierungseinrichtung bewegt werden. Typischerweise ist die Positionierungseinrichtung dazu eingerichtet, ein im Magazin aufgenommenes Fügeelement derart am zweiten Bauteil zu positionieren, dass es zwischen diesem und der Widerstandsschweißelektrode eingeklemmt bzw. kraftschlüssig gehalten ist. In einer Ausgestaltung sind Magazin und Widerstandsschweißelektrode als gemeinsam bewegliche Komponenten einer Widerstandspunktschweißzange ausgestaltet.At least a part of the magazine can also be moved by means of the positioning device. Typically, the positioning device is adapted to position a joining element received in the magazine in such a way on the second component that it is clamped or force-locked between the latter and the resistance welding electrode. In one embodiment, magazine and resistance welding electrode are designed as jointly movable components of a resistance spot welding gun.

Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass das Fügeelement und die Widerstandsschweißelektrode gleichzeitig und auf einfache Weise in der für den Schweißprozess benötigten Position angeordnet werden können.This embodiment has the advantage that the joining element and the resistance welding electrode can be arranged simultaneously and easily in the position required for the welding process.

Eine Bewegung der Widerstandsschweißelektrode mittels der Positionierungseinrichtung kann der Ausübung wenigstens eines Teils der Fügekraft dienen.A movement of the resistance welding electrode by means of the positioning device can serve the exercise of at least part of the joining force.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Bestückungseinrichtung zur Bestückung des Magazins mit wenigstens einem und insbesondere einer Vielzahl an Fügeelementen aufweist. Somit kann beispielsweise ein umlaufendes Magazin genutzt werden, welches nach Entfernen eines Fügeelements aus einer seiner Aussparungen erneut ein Fügeelement in dieser Aussparung aufnehmen kann.A further embodiment of the device for producing a component composite is characterized in that the device has an equipping device for equipping the magazine with at least one and in particular a plurality of joining elements. Thus, for example, a circulating magazine can be used which, after removing a joining element from one of its recesses, can again receive a joining element in this recess.

Die Bestückungseinrichtung kann an eine Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln von Fügeelementen gekoppelt bzw. koppelbar sein. Die Einrichtung kann diese umfassen. Beispielsweise können Rüttelförderer, etwa Vibrationswendelförderer, oder Drehförderer genutzt werden. Ein Drehförderer kann beispielsweise eine rotierende Scheibe umfassen, an deren Rand Aussparungen zur gerichteten Aufnahme von Fügeelementen angeordnet sind, sodass die Fügeelemente darin bzw. damit vereinzelt und ausgerichtet werden können. In dieser Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass durch die Bestückungseinrichtung, ggf. in Verbindung mit einer Vereinzelungseinrichtung, die Bestückung des Magazins gleichzeitig mit dem Schweißvorgang und somit zeitökonomisch, kostengünstig und auf platzsparende Weise erfolgen kann. Ein Wechsel des Magazins und somit die Unterbrechung des Schweißprozesses kann auf diese Weise überflüssig werden.The loading device can be coupled or coupled to a separating device for separating joining elements. The device may include these. For example, vibrating conveyors, such as vibratory feeders, or rotary conveyors can be used. A rotary conveyor may, for example, comprise a rotating disk, at the edge of which recesses for the directed accommodation of joining elements are arranged, so that the joining elements can be singulated and / or aligned therein. In this embodiment, there is the advantage that the placement of the magazine can be done simultaneously with the welding process and thus time-economically, inexpensively and in a space-saving manner by the placement device, possibly in conjunction with a singulator. A change of the magazine and thus the interruption of the welding process can become superfluous in this way.

In einer Ausgestaltung weist die Einrichtung eine Zuführeinrichtung zur Zuführung wenigstens eines Fügeelements, insbesondere in einer definierten Ausrichtung, zur Bestückungseinrichtung auf.In one embodiment, the device has a feed device for feeding at least one joining element, in particular in a defined orientation, to the loading device.

Insbesondere dient die Zuführeinrichtung dabei der Zuführung des Fügeelements zum Magazin bzw. zur Bestückungseinrichtung. Somit können Fügeelemente in den Prozess eingebracht werden. Die Zuführeinrichtung kann zum druck- bzw. unterdruckbetriebenen Transport der Fügeelemente beispielsweise einen Schlauch, wie etwa einen Profilschlauch, aufweisen oder an einen solchen angeschlossen bzw. anschließbar sein. Auf diese Weise können die Fügeelemente in einer definierten Ausrichtung der Bestückungseinrichtung bzw. dem Magazin zugeführt und mittels der Bestückungseinrichtung in das Magazin eingesetzt werden. Alternativ ist auch ein Führungssystem möglich, auf welchem die Fügeelemente geführt bewegbar sind. Die Zuführeinrichtung kann mit einer Vereinzelungseinrichtung gekoppelt bzw. koppelbar sein, sodass die mittels der Vereinzelungseinrichtung vereinzelten Fügeelemente mittels der Zuführeinrichtung transportiert werden können.In particular, the feeding device serves to supply the joining element to the magazine or to the loading device. Thus, joining elements can be introduced into the process. The feed device can, for example, have a hose, such as a profile hose, for pressure or vacuum-operated transport of the joining elements, for example, or be connected or connectable to such a hose. In this way, the joining elements can be fed in a defined orientation of the loading device or the magazine and used by means of the loading device in the magazine. Alternatively, a guide system is possible, on which the joining elements are guided movable. The feeding device can be coupled or coupled with a separating device, so that the separated by means of the separating device Joining elements can be transported by means of the feed device.

Es ergibt sich der Vorteil, dass die Fügeelemente automatisiert bereitgestellt werden können. Insbesondere ist die Zuführeinrichtung zur Zuführung einer Vielzahl von Fügeelementen eingerichtet und somit können mehrere Fügeprozesse in schneller Folge nacheinander ausgeführt werden.This results in the advantage that the joining elements can be provided automatically. In particular, the feed device is designed to supply a plurality of joining elements, and thus several joining processes can be carried out in rapid succession.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein System zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen, insbesondere durch Widerstandselementschweißen. Das System umfasst eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds sowie in dem Magazin aufgenommene oder aufnehmbare Fügeelemente.A second aspect of the invention is a system for producing a composite component by resistance welding by means of joining elements, in particular by resistance element welding. The system comprises a device according to the invention for producing a component composite as well as joining elements accommodated or receivable in the magazine.

Das System umfasst wenigstens zwei und insbesondere eine Vielzahl an Fügeelementen.The system comprises at least two and in particular a plurality of joining elements.

Es ist zur Durchführung des beschriebenen bzw. des erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahrens eingerichtet.It is designed to carry out the described or the resistance welding method according to the invention.

Eine Ausgestaltung des Systems zur Herstellung eines Bauteilverbunds ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement derart kraft- und/ oder formschlüssig vom Magazin gehalten ist bzw. gehalten werden kann, dass eine Bewegung des Fügeelements entlang bzw. entgegen der Fügerichtung verhindert wird, solange eine Kraft zum Herausdrücken des Fügeelementes geringer ist als die das Fügeelement kraft-und/oder formschlüssig im Magazin fixierende Kraft.An embodiment of the system for producing a component composite is characterized in that the joining element is such force and / or positively held by the magazine or can be held that movement of the joining element along or against the joining direction is prevented, as long as a force to Pushing out of the joining element is less than the joining element force and / or positive locking in the magazine fixing force.

Insbesondere ist das Fügeelement kraftschlüssig im Magazin gehalten bzw. haltbar. Das Magazin kann beispielsweise kreiszylinderförmige Aussparungen aufweisen, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des ebenfalls kreiszylinderförmigen Kopfabschnitts der Fügeelemente. Auf diese Weise kann mittels Übermaßpassung eine kraftschlüssige Verbindung der Fügeelemente am bzw. im Magazin realisiert werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Fügeelemente entlang einer ersten Richtung in das Magazin eingesetzt bzw. eingedrückt werden können und entlang derselben Richtung auf der anderen Seite des Magazins mittels der Widerstandsschweißelektrode wieder herausgedrückt werden können.In particular, the joining element is non-positively held or durable in the magazine. The magazine may, for example, have circular cylindrical recesses whose diameter is slightly smaller than the diameter of the also circular-cylindrical head section of the joining elements. In this way, by means of interference fit, a frictional connection of the joining elements can be realized on or in the magazine. This has the advantage that the joining elements can be inserted or pressed into the magazine along a first direction and can be pushed out again along the same direction on the other side of the magazine by means of the resistance welding electrode.

Alternativ ist eine formschlüssige Verbindung möglich, bei welcher die Aussparung des Magazins derart ausgestaltet ist, dass die Fügeelemente, insbesondere mit dem vergrößerten Querschnitt an der dem Schaftabschnitt zugewandten Seite des Kopfabschnitts, am Magazin gehalten werden. Hier kann eine Spielpassung gewählt werden, bei welcher der Durchmesser eines Bereichs der Aussparung des Magazins größer ist als der des Kopfabschnittes des Fügeelements.Alternatively, a positive connection is possible, in which the recess of the magazine is designed such that the joining elements, in particular with the enlarged cross section on the side facing the shaft portion of the head portion, are held on the magazine. Here, a clearance can be selected, in which the diameter of a portion of the recess of the magazine is greater than that of the head portion of the joining element.

Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen, insbesondere durch Widerstandselementschweißen. Dieses umfasst das Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung eines Bauteilverbunds oder eines erfindungsgemäßen Systems zur Herstellung eines Bauteilverbunds, das Transportieren des Magazins mittels der Transporteinrichtung zur Positionierung eines im Magazin aufgenommenen, elektrisch leitfähigen Fügeelements auf die Achse der Fügerichtung, sowie das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Widerstandsschweißelektrode und das erste Bauteil. Es erfolgt das Herstellen einer Schweißverbindung zwischen dem Fügeelement und einem elektrisch leitfähigen ersten Bauteil durch Realisierung eines elektrischen Stromflusses durch die Widerstandsschweißelektrode, das Fügeelement und das erste Bauteil und durch die dadurch einhergehende Erzielung einer widerstandsbedingten Erwärmung des ersten Bauteils sowie des Fügeelements.A third aspect of the invention is a method for producing a component composite by resistance welding by means of joining elements, in particular by resistance element welding. This comprises the provision of a device according to the invention for producing a component composite or a system according to the invention for producing a component composite, transporting the magazine by means of the transport device for positioning an electrically conductive joining element accommodated in the magazine on the axis of the joining direction, and applying an electrical voltage the resistance welding electrode and the first component. The production of a welded joint between the joining element and an electrically conductive first component takes place by realizing an electrical current flow through the resistance welding electrode, the joining element and the first component and by the concomitant achievement of a resistance-induced heating of the first component and of the joining element.

Zur Realisierung des Stromflusses wird ein elektrischer Kontakts zwischen Widerstandsschweißelektrode und Fügeelement sowie zwischen Fügeelement und erstem Bauteil hergestellt. Insbesondere erfolgt zur Herstellung des Kontakts zwischen Fügeelement und Widerstandsschweißelektrode eine Relativbewegung zwischen Fügeelement und Widerstandsschweißelektrode. Diese kann entlang der Fügerichtung verlaufen. Die Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen Widerstandsschweißelektrode und Fügeelement sowie zwischen Fügeelement und erstem Bauteil können in beliebiger Reihenfolge nacheinander und/oder zumindest zeitabschnittsweise zeitgleich erfolgen. Das Positionieren des Fügeelements auf der Achse der Fügerichtung meint insbesondere ein mittiges bzw. konzentrisches Positionieren des Fügeelements auf der genannten Achse bzw. in Bezug zur Widerstandsschweißelektrode.To realize the current flow, an electrical contact between the resistance welding electrode and the joining element as well as between the joining element and the first component is produced. In particular, a relative movement between the joining element and the resistance welding electrode takes place in order to produce the contact between the joining element and the resistance welding electrode. This can run along the joining direction. The production of the electrical contact between the resistance welding electrode and the joining element as well as between the joining element and the first component can take place simultaneously in any desired sequence and / or at least in sections of time. The positioning of the joining element on the axis of the joining direction means in particular a central or concentric positioning of the joining element on said axis or in relation to the resistance welding electrode.

Insbesondere erfolgt zur Herstellung des Kontakts zwischen Fügeelement und erstem Bauteil eine Relativbewegung von Fügeelement und Widerstandsschweißelektrode einerseits und erstem Bauteil andererseits. Diese kann entlang der Fügerichtung verlaufen. Die Relativbewegung erfolgt im angeordneten Zustand des Fügeelements im Magazin und vor dem Herausdrücken des Fügeelements aus dem Magazin. Insbesondere erfolgt die Relativbewegung mittels der Bewegungseinrichtung.In particular, a relative movement of the joining element and the resistance welding electrode on the one hand and the first component on the other hand takes place for producing the contact between the joining element and the first component. This can run along the joining direction. The relative movement takes place in the arranged state of the joining element in the magazine and before pushing out of the joining element from the magazine. In particular, the relative movement takes place by means of the movement device.

Insbesondere erfolgt weiterhin eine Relativbewegung zwischen dem im Magazin aufgenommenen Fügeelement und einem mit dem ersten Bauteil mechanisch zu verbindenden zweiten Bauteil derart, dass das Fügeelement zwischen der Widerstandsschweißelektrode und dem zweiten Bauteil eingeklemmt wird, sodass es vor bzw. zu Beginn der Durchführung des Schweißprozesses fest gehalten wird. Dies kann durch eine mittels der Positionierungseinrichtung realisierte gemeinsame Bewegung von Widerstandsschweißelektrode und Magazin erfolgen.In particular, there continues to be a relative movement between that in the magazine received joining element and to be mechanically connected to the first component second component such that the joining element between the resistance welding electrode and the second component is clamped so that it is held firmly before or at the beginning of the implementation of the welding process. This can be done by means of the positioning device realized common movement of resistance welding electrode and magazine.

Es wird eine Schweißverbindung zwischen dem Fügeelement und dem ersten Bauteil realisiert. Typischerweise wird dabei bzw. dadurch, mittels des Fügeelements, das zweite Bauteil wie beschrieben mechanisch mit dem ersten Bauteil verbunden.It is realized a welded connection between the joining element and the first component. Typically, or as a result, by means of the joining element, the second component is mechanically connected to the first component as described.

Es wird zumindest das Fügeelement wenigstens bereichsweise widerstandsbedingt erwärmt. Weiterhin wird das erste Bauteil zumindest bereichsweise erwärmt, um die Herstellung der Schweißverbindung zu verbessern bzw. zu ermöglichen. Darüber hinaus kann weiterhin das zweite Bauteil widerstandsbedingt erwärmt werden. Beispielsweise kann das zweite Bauteil somit zur Erleichterung des Durchführens bzw. Durchdrückens des Fügeelements zumindest bereichsweise aufgeweicht werden.At least the joining element is at least partially heated due to resistance. Furthermore, the first component is at least partially heated in order to improve or to enable the production of the welded connection. In addition, furthermore, the second component can be heated due to resistance. For example, the second component can thus be softened at least in regions to facilitate the passage or pressing through of the joining element.

Mit dem elektrisch leitfähigen ersten Bauteil sind auch Bauteile gemeint, welche zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig sind. Zumindest der mit dem Fügeelement zu verbindende Bereich des ersten Bauteils muss elektrisch leitfähig sein. Mit anderen Worten muss nicht das gesamte erste Bauteil elektrisch leitfähig sein.With the electrically conductive first component and components are meant, which are at least partially electrically conductive. At least the region of the first component to be connected to the joining element must be electrically conductive. In other words, the entire first component does not have to be electrically conductive.

Der elektrische Strom wird durch die Widerstandsschweißelektrode, das Fügeelement und das erste Bauteil realisiert. Er kann darüber hinaus durch weitere Elemente hindurch realisiert werden, etwa durch das beschriebene zweite Bauteil.The electrical current is realized by the resistance welding electrode, the joining element and the first component. In addition, it can be realized through further elements, for example through the described second component.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird nach der Herstellung der Schweißverbindung, insbesondere nach der Bewegung der Schweißelektrode von dem Fügeelement weg mittels der Bewegungseinrichtung, das Magazin mittels der Transporteinrichtung weiter transportiert. Somit wird zwecks Herstellung einer zweiten Schweißverbindung ein zweites, im Magazin angeordnetes, elektrisch leitfähiges Fügeelement auf die Achse der Fügerichtung positioniert.In one embodiment of the method, after the production of the welded connection, in particular after the movement of the welding electrode away from the joining element by means of the movement device, the magazine is transported further by means of the transport device. Thus, in order to produce a second welded joint, a second, arranged in the magazine, electrically conductive joining element is positioned on the axis of the joining direction.

Insbesondere umfasst diese Ausgestaltung weiterhin die Herstellung einer zweiten Schweißverbindung durch Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Widerstandsschweißelektrode, zweitem Fügeelement und erstem Bauteil sowie durch Erzielung einer widerstandsbedingten Erwärmung durch Realisierung eines elektrischen Stroms durch das zweite Fügeelement mittels der Spannungsquelle.In particular, this embodiment further comprises the production of a second welded joint by producing an electrical contact between the resistance welding electrode, the second joining element and the first component and by achieving a resistance-related heating by realizing an electric current through the second joining element by means of the voltage source.

Mit anderen Worten kann zwischen den Hüben der Elektrode neben der Positionierung der Elektrode an einem anderen zu fügenden Bereich desselben oder eines anderen Bauteils auch die Weiterbewegung des Magazins erfolgen, sodass auf schnelle und einfache Weise jeweils ein neues Fügeelement dem Schweißprozess zugeführt wird und der neue Schweißprozess ohne längere Unterbrechungen zur Bereitstellung des zweiten Fügeelements erfolgen kann. Dabei wird der wesentliche Vorteil des Magazins nutzbar, welches die schnelle und automatisierte Zuführung der Fügeelemente zwecks schneller und oftmaliger Wiederholung des Schweißprozesses ermöglicht.In other words, between the strokes of the electrode in addition to the positioning of the electrode at another to be joined area of the same or another component and the further movement of the magazine done so quickly and easily a new joining element is supplied to the welding process and the new welding process can be done without lengthy interruptions to provide the second joining element. In this case, the main advantage of the magazine is used, which allows the fast and automated feeding of the joining elements for the purpose of fast and frequent repetition of the welding process.

Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, welches wenigstens einen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteilverbund aufweist. Der Bauteilverbund ist insbesondere ein solcher aus zwei Bauteilen mittels wenigstens eines Fügeelements und beispielsweise ein Verbund eines Stahlblechteils, etwa aus einem hochfesten oder höchstfesten Stahl, mit einem Aluminiumblechteil.A fourth aspect of the invention is a motor vehicle, in particular a passenger car, which has at least one component composite produced by means of the method according to the invention. The component composite is in particular such of two components by means of at least one joining element and, for example, a composite of a sheet steel part, such as a high-strength or ultra-high strength steel, with an aluminum sheet part.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele und Verfahrensschritte erläutert.The invention is explained below with reference to the examples and method steps illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigen

1: eine schematische Darstellung eines ersten Schrittes einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2: eine schematische Darstellung eines zweiten Schrittes des Verfahrens aus 1,
3: eine schematische Darstellung eines dritten Schrittes des Verfahrens aus den 1 und 2,
4: eine schematische Darstellung eines vierten Schrittes des Verfahrens aus den 1-3, sowie
5: eine schematische Darstellung eines fünften Schrittes des Verfahrens aus den 1-4.

Show it

1 : a schematic representation of a first step of an embodiment of the method according to the invention,
2 : a schematic representation of a second step of the method 1 .
3 FIG. 2 is a schematic representation of a third step of the method of FIG 1 and 2 .
4 FIG. 2 is a schematic representation of a fourth step of the method of FIGS 1-3 , such as
5 FIG. 2 is a schematic representation of a fifth step of the method of FIGS 1-4 ,

1 zeigt ein Teilsystem 10 des Systems zur Herstellung eines Bauteilverbunds 50 durch Widerstandsschweißen mittels Fügeelementen 27, auch als Widerstandselementschweißen bezeichnet, nämlich die Widerstandsschweißelektrode 12 sowie das Magazin 20 zur Aufnahme von Fügeelementen 27 mit darin aufgenommenen Fügeelementen 27, nämlich Stahlnieten. Die vom System weiterhin umfasste Transporteinrichtung sowie die Spannungsquelle sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. 1 shows a subsystem 10 the system for producing a composite component 50 by resistance welding by means of joining elements 27 also referred to as resistance element welding, namely the resistance welding electrode 12 as well as the magazine 20 for receiving joining elements 27 with included therein joining elements 27 , namely steel rivets. The still included by the system transport device and the Voltage source are not shown for reasons of clarity.

Der dargestellte Bereich der Widerstandsschweißelektrode 12 ist als Elektrodenkappe 14 ausgestaltet, welche, beispielsweise bei Verschleiß, leicht gewechselt werden kann. Diese umfasst in ihrem in dieser Darstellung nach unten weisenden Kontaktbereich zur Kontaktierung des Fügeelements einen Vorsprung, welcher zum Herausdrücken des Fügeelements 27 aus dem Magazin 20 eingerichtet ist. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser der Aussparungen 22 des Magazins geringfügig größer als der Durchmesser des Vorsprungs 16 der Elektrodenkappe 14. Es ist anzumerken, dass sowohl der Vorsprung 16 der Elektrodenkappe 14 als auch die Fügeelemente 27 und die Aussparungen 22 im Magazin 20 rotationssymmetrisch sind bzw. einen Kreisquerschnitt aufweisen. Der Kopfabschnitt der Fügeelemente 27 schließt bündig mit der Oberfläche des Magazins 20 ab.The illustrated area of the resistance welding electrode 12 is as an electrode cap 14 configured, which, for example, when worn, can be easily changed. In its downward-pointing in this illustration contact area for contacting the joining element, this comprises a projection, which for pressing out the joining element 27 from the magazine 20 is set up. For this purpose, the diameter of the recesses 22 of the magazine slightly larger than the diameter of the projection 16 the electrode cap 14 , It should be noted that both the lead 16 the electrode cap 14 as well as the joining elements 27 and the recesses 22 in the magazine 20 are rotationally symmetric or have a circular cross-section. The head section of the joining elements 27 closes flush with the surface of the magazine 20 from.

Das Magazin 20 ist als flexibler Magazingurt ausgestaltet, in welchem die Fügeelemente 27 in gerichteter Position auf einer Geraden und in ungefähr gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Die Kopfabschnitte der Fügeelemente 27 sind mittels Übermaßpassung kraftschlüssig in den dafür vorgesehenen und einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Kopfabschnitte aufweisenden kreiszylinderförmigen Aussparungen 22 des Magazingurts befestigt. Auf diese Weise können sie einfach mittels der Widerstandsschweißelektrode 12 bzw. des Vorsprungs 16 der Elektrodenkappe 14 aus dem Magazingurt herausgedrückt werden.The magazine 20 is designed as a flexible magazine belt, in which the joining elements 27 are arranged in a directional position on a straight line and at approximately equal intervals. The head sections of the joining elements 27 are by interference fit frictionally in the space provided and a slightly smaller diameter than the head portions having circular cylindrical recesses 22 attached to the magazine belt. In this way, they can easily by means of the resistance welding electrode 12 or the projection 16 the electrode cap 14 be pushed out of the magazine strap.

Der Magazingurt ist rechts und links unten an der Elektrodenkappe 14 mittels zweier Umlenkeinrichtungen umgelenkt, sodass er entlang der rechten und linken Seite der Widerstandsschweißelektrode 12 vertikal und im Bereich zwischen der Widerstandsschweißelektrode 12 und dem zweiten Bauteil 32 horizontal verläuft. Diese Anordnung ist aus Gründen der Platzökonomie realisiert. Ebenso wäre es möglich, das Magazin ohne Umlenkeinrichtungen im Wesentlichen parallel über die Oberfläche des zweiten Bauteils 32 zu führen.The magazine strap is on the right and bottom left of the electrode cap 14 deflected by means of two deflecting, so that it along the right and left sides of the resistance welding electrode 12 vertically and in the area between the resistance welding electrode 12 and the second component 32 runs horizontally. This arrangement is realized for reasons of space economy. It would also be possible, the magazine without deflecting substantially parallel over the surface of second component 32 respectively.

Im dargestellten Zustand befindet sich eine Aussparung 22 des Magazins unterhalb des Vorsprungs 16. Zuvor wurde mit dem System ein Widerstandsschweißprozess durchgeführt, bei welchem ein in der Aussparung 22 angeordnetes Fügeelement 27 genutzt wurde.In the illustrated state, there is a recess 22 of the magazine below the ledge 16 , Previously, a resistance welding process was performed on the system, with one in the recess 22 arranged joining element 27 was used.

Unterhalb der Widerstandsschweißelektrode 12 sind das zweite Bauteil 32 und darunter das erste Bauteil 30 angeordnet. Beide Bauteile 30, 32 sind Blechteile, wobei das erste Bauteil 30 ein Stahlteil ist und das zweite Bauteil 32 ein mit dem ersten Bauteil mechanisch zu verbindendes Aluminiumblech, auch als Deckblech bezeichnet, ist.Below the resistance welding electrode 12 are the second component 32 and underneath the first component 30 arranged. Both components 30 . 32 are sheet metal parts, with the first component 30 a steel part is and the second component 32 a to be mechanically connected to the first component aluminum sheet, also referred to as cover plate, is.

Unterhalb der Bauteile 30, 32 ist eine Gegenelektrode 18 angeordnet, die genau wie die Widerstandsschweißelektrode 12 mit der Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden ist.Below the components 30 . 32 is a counter electrode 18 arranged just like the resistance welding electrode 12 is connected to the voltage source (not shown).

2 zeigt einen folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mittels der nicht gezeigten Transporteinrichtung erfolgte das Transportieren 24 des Magazins 20 entlang der dargestellten Pfeile um eine Länge, die dem Abstand zweier benachbarten Aussparungen 22 im Magazingurt entspricht. Somit ist in dieser Darstellung ein Fügeelement 27 zur Verwendung im folgenden Widerstandsschweißprozess unterhalb des Vorsprungs 16 der Elektrodenkappe 14 angeordnet. Zwischen den beschriebenen Umlenkeinrichtungen erfolgt der Transport des Fügeelements 27 in Wesentlichen linear. 2 shows a subsequent step of the method according to the invention. By means of the transport device, not shown transporting took place 24 of the magazine 20 along the arrows shown by a length which is the distance between two adjacent recesses 22 in the magazine strapping corresponds. Thus, in this illustration, a joining element 27 for use in the following resistance welding process below the projection 16 the electrode cap 14 arranged. Between the described deflecting the transport of the joining element takes place 27 essentially linear.

In 3 ist ein darauffolgender Schritt dargestellt, in welchem einerseits eine gemeinsame Bewegung von Magazin 20 und Widerstandsschweißelektrode 12 entlang der Fügerichtung 40 zur Positionierung des unterhalb des Vorsprungs 16 befindlichen, im Magazin 20 aufgenommenen, Fügeelements 27 an dem zweiten Bauteil 32 erfolgt ist. Dies wurde mittels der (nicht dargestellten) Positionierungseinrichtung des Systems realisiert.In 3 is a subsequent step shown, in which on the one hand a joint movement of magazine 20 and resistance welding electrode 12 along the joining direction 40 for positioning the below the projection 16 in the magazine 20 recorded, joining element 27 on the second component 32 is done. This was realized by means of the positioning device (not shown) of the system.

Andererseits ist eine Bewegung der Gegenelektrode 18 entgegen der Fügerichtung 40 erfolgt, sodass ein mechanischer und elektrischer Kontakt der Gegenelektrode 18 mit dem ersten Bauteil 30 hergestellt wurde. Somit ist der Stromkreis zwischen Widerstandsschweißelektrode 12, Fügeelement 27, zweitem Bauteil 32, erstem Bauteil 30, und Gegenelektrode geschlossen und die Spannungsquelle kann eine Spannung und infolgedessen einen elektrischen Strom realisieren. Auf diese Weise kann das Material des zweiten Bauteils 32 zumindest im Bereich des Fügeelements 27 zum Durchstecken des Fügeelements 27 durch das zweite Bauteil 32 fließfähig gemacht werden.On the other hand, there is a movement of the counter electrode 18 against the joining direction 40 takes place, so that a mechanical and electrical contact of the counter electrode 18 with the first component 30 was produced. Thus, the circuit between resistance welding electrode 12 , Joining element 27 , second component 32 , first component 30 , and counter electrode closed and the voltage source can realize a voltage and consequently an electric current. In this way, the material can of second component 32 at least in the area of the joining element 27 for plugging of Add element 27 through the second component 32 be made flowable.

Dieser Schritt muss nicht notwendigerweise ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich, das Fügeelement 27 in eine am zweiten Bauteil 32 angeordnete Durchgangsöffnung einzusetzen, sodass direkt ein elektrischer Kontakt zwischen dem Fügeelement 27 und dem ersten Bauteil 30 realisiert werden kann.This step does not necessarily have to be performed. It is also possible, the joining element 27 in one on the second component 32 to use arranged passage opening, so directly an electrical contact between the joining element 27 and the first component 30 can be realized.

4 zeigt den Zustand des Systems, nachdem zwecks Herausdrückens des im Magazin 20 angeordneten Fügeelements 27 aus dem Magazin 20 mittels der Widerstandsschweißelektrode 12 eine entlang der Achse der Fügerichtung 40 ausgerichtete Relativbewegung zwischen Widerstandsschweißelektrode 12 und Magazin 20 erfolgt ist. Dies erfolgte mittels einer ebenfalls nicht gezeigten Bewegungseinrichtung. Dabei wurde der Vorsprung 16 der Elektrodenkappe 14 durch die Aussparung 22 des Magazins 20 gedrückt und auf diese Weise das Fügeelement 27 aus dem Magazin 20 gedrückt. Die kraftschlüssige Verbindung des Fügeelements 27 mit dem Magazin 20 wurde dabei gelöst. 4 shows the condition of System, after in order to extrude of in the magazine 20 arranged joining element 27 from the magazine 20 by means of the resistance welding electrode 12 one along the axis of the joining direction 40 oriented relative movement between resistance welding electrode 12 and magazine 20 is done. This took place by means of a movement device, also not shown. This was the lead 16 the electrode cap 14 through the recess 22 of the magazine 20 pressed and in this way the joining element 27 from the magazine 20 pressed. The frictional connection of Add element 27 with the magazine 20 was solved.

Der Abstand zwischen Magazin 20 und den zu verbindenden Bauteilen 30, 32 ist hingegen im Vergleich zur 3 unverändert. Die Einhaltung eines Mindestabstands zwischen Magazin 20 und zweitem Bauteil 32 bringt den Vorteil mit sich, dass die thermische und/oder mechanische Beanspruchung des Magazins 20 minimiert wird und das Magazin 20 somit eine längere Lebensdauer hat. Außerdem wird bei metallischen Magazinen 20 ein Stromfluss durch Magazin 20 und zweites Bauteil 32 verhindert.The distance between magazine 20 and the components to be joined 30 . 32 is in contrast to 3 unchanged. The observance of a minimum distance between magazine 20 and second component 32 brings the advantage that the thermal and / or mechanical stress of the magazine 20 is minimized and the magazine 20 thus has a longer life. In addition, in metal magazines 20 a current flow through the magazine 20 and second component 32 prevented.

Infolge der Bewegung des Fügeelements 27 wurde das Fügeelement 27 durch das zweite Bauteil 32 hindurch- und in das erste Bauteil 30 hineingedrückt. Es erfolgt die Herstellung eines Schweißbereichs 27, beispielsweise einer Schweißlinse, zur Verbindung des ersten Bauteils 30 mit dem Fügeelement 27. Durch Einklemmen zwischen dem Kopfabschnitt des Fügeelements 27 und dem ersten Bauteil 30 wurde das zweite Bauteil 32 mit dem ersten Bauteil 30 formschlüssig zum Bauteilverbund 50 verbunden.As a result of the movement of Add element 27 became the joining element 27 through the second component 32 through and into the first component 30 pushed. There is the production of a welding area 27 , For example, a weld nugget, for connecting the first component 30 with the joining element 27 , By clamping between the head portion of the joining element 27 and the first component 30 became the second component 32 with the first component 30 positive fit to the component composite 50 connected.

5 zeigt den Zustand des Teilsystems 10 nach erfolgter Herstellung des Bauteilverbunds 50. Im Vergleich zur 4 wurde hier die Gegenelektrode 18 entlang der Fügerichtung wieder herunter bewegt. Es erfolgte mittels der Bewegungseinrichtung eine Relativbewegung zwischen Magazin 20 und Widerstandsschweißelektrode 12, bei welcher der Vorsprung 16 der Elektrodenkappe 14 aus der Aussparung 22 des Magazins herausbewegt wurde. Weiterhin erfolgte mittels der Positionierungseinrichtung eine Bewegung des Magazins 20 sowie der Widerstandsschweißelektrode 12 in der der Fügerichtung entgegengesetzten Gegenrichtung 42 zur mechanischen Freigabe des Bauteilverbunds 50. 5 shows the condition of subsystem 10 after the production of component composite 50 , In comparison to 4 here became the counter electrode 18 moved down again along the joining direction. It was carried out by means of the movement device, a relative movement between the magazine 20 and resistance welding electrode 12 in which the projection 16 the electrode cap 14 from the recess 22 moved out of the magazine. Furthermore, a movement took place by means of the positioning device of magazine 20 and the resistance welding electrode 12 in the opposite direction to the joining direction 42 for mechanical release of component composite 50 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Teilsystemsubsystem: 1010
WiderstandsschweißelektrodeResistance welding electrode: 1212
Elektrodenkappeelectrode cap: 1414
Vorsprunghead Start: 1616
Gegenelektrodecounter electrode: 1818
Magazinmagazine: 2020
Aussparungrecess: 2222
Transportieren des MagazinsTransport the magazine: 2424
Fügeelementjoining element: 2727
Erstes BauteilFirst component: 3030
Zweites BauteilSecond component: 3232
Schweißbereichwelding area: 3535
Fügerichtungjoining direction: 4040
Gegenrichtungopposite direction: 4242
Bauteilverbundcomponent composite: 5050

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015207518 A1 [0006]
DE 102017112448 A1 [0009]
DE 102015220970 A1 [0010]
DE 102016208854 A1 [0011]
DE 102017205940 A1 [0012]

Claims

Device for producing a component composite (50) by resistance welding by means of joining elements (27), in particular by resistance element welding, comprising: - A resistance welding electrode (12) for transmitting an electric current to a joining element (27) and for exerting a joining force on the joining element (27) along a joining direction (40) for the purpose of establishing a connection of the joining element (27) with a first component (30). by resistance welding, a magazine (20) for receiving joining elements (27), - A transport means for transporting (24) of the magazine (20) for positioning at least one in the magazine (20) received joining element (27), in particular a plurality of received joining elements (27) successively, on the axis of the joining direction (40), so that the recorded Joining element (27) by means of the resistance welding electrode (12) is contacted, and - A voltage source for applying an electrical voltage to the resistance welding electrode (12) and the first component (30) for the realization of an electrical current through the resistance welding electrode (12), the joining element (27) and the first component (30).

Device for producing a component composite (50) according to Claim 1 , characterized in that the magazine (20) is designed as a magazine belt.

Device for producing a component composite (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a movement device for realizing a relative movement between resistance welding electrode (12) and magazine (20) aligned along the axis of the joining direction (40) for the purpose of pushing out a magazine (20) arranged joining element (27) from the magazine (20) by means of the resistance welding electrode (12).

Device for producing a component composite (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a positioning device for the common movement of the resistance welding electrode (12) and magazine (20), in particular along the joining direction (40), for positioning the resistance welding electrode (12 ) and a in the magazine (20) received joining element (27) on a mechanically with the first component (30) to be connected to the second component (32).

Device for producing a component composite (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a loading device for equipping the magazine (20) with at least one and in particular a plurality of joining elements (27).

System for producing a component composite (50) by resistance welding by means of joining elements (27), in particular by resistance element welding, comprising a device for producing a component composite (50) according to one of Claims 1 - 5 , as well as in the magazine (20) recorded or receivable joining elements (27).

System for producing a composite component (50) according to Claim 6 , characterized in that the joining element (27) is such and / or positively held by the magazine (20) or can be held such that a movement of the joining element (27) along or against the joining direction (40) is prevented.

Method for producing a component composite (50) by resistance welding by means of joining elements (27), in particular by resistance element welding, comprising the steps: - providing a device for producing a component composite (50) according to one of Claims 1 - 5 or a system for producing a component composite (50) according to one of Claims 6 and 7 Transporting the magazine (20) by means of the transport device for positioning an electrically conductive joining element (27) accommodated in the magazine (20) on the axis of the joining direction (40), - applying an electrical voltage to the resistance welding electrode (12) and the first Component (30), and - producing a welded connection between the joining element (27) and an electrically conductive first component (30) by realizing an electrical current flow through the resistance welding electrode (12), the joining element (27) and the first component (30) and concomitant achievement of a resistance-induced heating of the first component (30) and of the joining element (27).

A method for producing a component composite (50) according to Claim 8 characterized in that after the production of the welded joint, in particular after the movement of the resistance welding electrode (12) away from the joining element (27) by means of the moving device, the magazine (20) is transported further by means of the transport device, so that for the purpose of producing a second welded joint a second , in the magazine (20) arranged, electrically conductive joining element (27) on the axis of the joining direction (40) is positioned.

Motor vehicle, in particular passenger car, characterized in that the motor vehicle at least one by means of the method according to one of Claims 8 - 9 having produced composite component (50).