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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bolzenhalter für einen Schweißbolzen, eine Bolzenschweißanordnung sowie ein Verfahren zum Bolzenschweißen.
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Bolzenhalter der in Rede stehenden Art werden beispielsweise in Automatikschweißköpfen oder Automatikschweißpistolen eingesetzt, um vor und während des Schweißvorgangs den zu verschweißenden Bolzen zu halten und an der gewünschten Schweißposition zu fixieren. Unabdingbar ist in diesem Zusammenhang die exakte Lage und Positionierung des Schweißbolzens im Bolzenhalter. Insbesondere in der Großserienfertigung und den dabei zur Verfügung stehenden kurzen Taktzeiten können Probleme durch nicht exakt im Bolzenhalter positionierte Schweißbolzen oder durch Schweißspritzer am Schweißbolzen auftreten. Aus der
DE 10 2016 109 942 A1 ist ein typischer Bolzenhalter bekannt, welcher eine sich verjüngende Ausnehmung aufweist, in welcher endseitig ein Schweißbolzen angeordnet werden kann. Eine exakte und zuverlässige Positionierung des Schweißbolzens ist damit unter Umständen nicht gewährleistet.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bolzenhalter, eine Bolzenschweißanordnung sowie ein Verfahren zum Bolzenschweißen anzugeben, welche die bekannten Bolzenhalter weiterentwickeln und ein äußerst prozesssicheres Verfahren zum Bolzenschweißen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Bolzenhalter gemäß Anspruch 1, eine Bolzenschweißanordnung gemäß Anspruch 6 sowie durch ein Verfahren zum Bolzenschweißen gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Bolzenhalter für einen Schweißbolzen einen hülsenförmigen Grundkörper, welcher sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei der Grundkörper einen Halteabschnitt für einen Schweißbolzen aufweist, welcher gegenüber einem Ende des Grundkörpers versetzt und von einer Anschlagfläche begrenzt ist, welche entlang der Längsachse einen Anschlag für den Schweißbolzen formt. Mit Vorteil ist also der Halteabschnitt für den Schweißbolzen nicht direkt am offenen Ende des Bolzenhalters vorgesehen, sondern dazu versetzt, beispielsweise einige Millimeter versetzt. In Kombination mit einer quer bzw. im Wesentlichen quer verlaufenden Anschlagfläche wird damit ein Anordnungsraum für einen Schweißbolzen gebildet, welcher den Schweißbolzen zum einen vor Schweißspritzern schützt und zudem, insbesondere durch das Zusammenwirken des Halteabschnitts mit der Anschlagfläche, eine optimale Positionierung des Schweißbolzens ermöglicht. Bei dem Schweißbolzen handelt es sich insbesondere um einen T-Bolzen oder um einen Stufenbolzen, allgemein um einen Bolzen, welcher derart abgesetzt oder gestuft ausgebildet ist, dass er, angeordnet im Halteabschnitt, das offene Ende des Bolzenhalters überragen kann. Bei dem Bolzenhalter handelt es sich beispielsweise um einen Automatikbolzenhalter, wie er in Automatikschweißköpfen oder Automatikschweißpistolen eingesetzt wird. Automatikschweißpistolen werden beispielsweise in Kombination mit Handhabungssystemen zum manuellen Positionieren von anzuschweißenden Bolzen verwendet. Automatikschweißköpfe werden z. B. in Kombination mit vollautomatischen Koordinatenbolzenschweißmaschinen (CNC-Maschinen) eingesetzt. Der Bolzenhalter weist gegenüber seinem offenen Ende zweckmäßigerweise einen Flanschbereich auf, über welchen er mit einem Schweißkopf verbunden oder verspannt werden kann. Der zu verschweißende Bolzen kann händisch oder auch automatisch, insbesondere auch vollautomatisch zugeführt werden. Die Zuführung kann dabei seitlich erfolgen, beispielsweise indem der Grundkörper, ggf. umfänglich, eine entsprechende Öffnung aufweist. Die Zuführung kann auch vom Flanschbereich her entlang der Längsachse erfolgen, beispielsweise mittels eines entsprechenden Ladekolbens oder Ladestifts. Mit Vorteil bildet die Anschlagfläche einen inneren Anschlag für einen Schweißbolzen, welcher gegenüber einem Ende des Bolzenhalters versetzt ist. Zweckmäßigerweise ist die Anschlagfläche quer, also in einem 90°-Winkel, oder im Wesentlichen quer, zur Längsachse orientiert. Der Ausdruck „im Wesentlichen quer“ ist dabei so zu verstehen, dass die Anschlagfläche z. B. einen Winkel in einem Bereich von etwa 30-90 ° zur Längsachse aufweisen kann, gemäß einer Ausführungsform beispielsweise in einem Bereich von etwa 45-70°. Der Winkel bemisst sich hierbei zwischen der Anschlagfläche und der Längsachse, wobei die Neigung der Anschlagfläche derart ausgebildet ist, dass sich der Grundkörper innenseitig zum (offenen) Ende hin verjüngt. Eine derartige Ausgestaltung der Anschlagfläche kann auch als Fase bezeichnet werden.
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Zweckmäßigerweise ist die Anschlagfläche als Kreisringfläche ausgebildet, wobei eine Wandbreite der Kreisringfläche in einem Bereich von etwa 0,5-3 mm liegt, insbesondere etwa 0,8 bis 1,5 mm. Je nach Ausführungsform des Bolzenhalters können auch andere Dimensionen vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Grundkörper, angrenzend an die Anschlagfläche, eine Verengung auf, wobei ein Durchmesser der Verengung größer ist als deren Länge entlang der Längsachse. Diese Verengung bzw. dieser Kanal wirkt quasi als Schutzkanal, welcher den im Bolzenhalter angeordneten Schweißbolzen insbesondere vor Schweißspritzern schützt. Dabei kann die Verengung unmittelbar am Ende des Bolzenhalters ausgebildet sein oder auch dazu versetzt. Zweckmäßigerweise muss es sich bei der Verengung nicht um einen länglichen Kanal oder dergleichen handeln, sodass es ausreicht, wenn ein Durchmesser der Verengung größer ist als deren Länge entlang der Längsachse. Gemäß einer Ausführungsform ist die Verengung als innerer, umlaufender Steg ausgebildet. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, dass klassische Bolzenhalter, welche sich zu ihrem offenen Ende hin innenseitig verjüngen, aufgebohrt werden können, um so den Halteabschnitt mit der Anordnungsfläche und der Verengung zu formen, wodurch eine schnelle und unkomplizierte Umrüstung klassischer Bolzenhalter möglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Verhältnis eines Durchmessers der Verengung zu einem Durchmesser des Halteabschnitts in einem Bereich von etwa 0,75 bis 0,95, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,8 bis 0,9. Derartige Verhältnisse ermöglichen ein sicheres Halten des Schweißbolzens und gleichzeitig ein leichtgängiges Zurückziehen des Bolzenhalters nach dem Verschweißen des Schweißbolzens.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch der Schweißbolzen, zur Anschlagfläche hin, zweckmäßigerweise derart ausgebildet ist, dass ein Zurückziehen des Bolzenhalters unterstützt/erleichtert wird, was insbesondere auch dem Verschleiß des Bolzenhalters zugutekommt. Der Schweißbolzens ist zweckmäßigerweise stirnseitig entsprechend abgerundet, abgeschrägt oder mit einer Fase versehen etc.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Verengung und der Anschlagfläche bzw. im Übergangsbereich von der Verengung zu der Anschlagfläche eine Fase oder ein Radius ausgebildet. Dies kann hinsichtlich des Rückzugs des Bolzenhalters vom Schweißbolzen nach dessen Befestigung vorteilhaft sein und den Verschleiß bzw. die hierfür nötigen Kräfte reduzieren. Die Anschlagfläche als solche ist hierbei mit Vorteil quer zu Längsachse orientiert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Grundkörper zumindest einen Längsschlitz auf. Gemäß einer Ausführungsform sind beispielsweise vier Längsschlitze umfänglich gleich verteilt angeordnet, welche sich zum offenen Ende des Bolzenhalters hin erstrecken und für eine gewisse Flexibilität des Grundkörpers quer zur Längsachse sorgen.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Bolzenschweißanordnung, umfassend einen erfindungsgemäßen Bolzenhalter, wobei an der Anschlagfläche ein Schweißbolzen angeordnet ist. Insbesondere ist an der Anschlagfläche und am Halteabschnitt ein entsprechend ausgebildeter Stufenbolzen oder T-Bolzen angeordnet, wobei sich durch diese Anordnung der Vorteil ergibt, dass der Schweißbolzen vom Bolzenhalter umschlossen ist, wodurch zum einen eine zuverlässige Positionierung und zum anderen eine gewissen Abschirmung vor z. B. Schweißspritzern gegeben ist.
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Zweckmäßigerweise wird der Schweißbolzen im Halteabschnitt form- und/oder kraftschlüssig gehalten. Mit Vorteil liegt der Schweißbolzen durch die Kombination des Halteabschnitts mit der Anordnungsfläche nicht nur umfänglich an, sondern auch stirnseitig, wodurch eine optimale Positionierung und ein exaktes Verschweißen des Schweißbolzens in der gewünschten Position ermöglicht wird.
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Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Schweißbolzen insbesondere um einen T-Bolzen oder um einen Stufenbolzen, insbesondere um einen Bolzen, welcher derart ausgebildet ist bzw. derart geformt ist, dass er im Halteabschnitt angeordnet werden kann und gleichzeitig das offene Ende des Bolzenhalters überragt.
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Gemäß einer Ausführungsform überragt der Schweißbolzen ein Ende des Grundkörpers um etwa 1-3 mm, insbesondere bevorzugt um etwa 2,5 mm.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Bolzenschweißanordnung einen Schweißroboter, an welchem der Bolzenhalter angeordnet ist.
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Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Bolzenschweißen, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Bolzenschweißanordnung;
- - Verschweißen des Schweißbolzens;
- - Abziehen des Bolzenhalters vom Schweißbolzen und Überstreifen der Anschlagfläche dabei über den Schweißbolzen.
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Mit Vorteil können dabei schlecht verschweißte Schweißbolzen durch den erhöhten Widerstand beim Rückzug vom Bolzenhalter abgerissen werden. Der Bolzenhalter ermöglicht damit unmittelbar eine Qualitätskontrolle der gerade verschweißten Bolzen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Bolzenhalters mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Bolzenhalters,
- 2: eine Skizze eines T-Bolzen;
- 3: den aus der 2 bekannten T-Bolzen, angeordnet in dem Bolzenhalter, wie bekannt aus 1.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Bolzenhalter, umfassend einen Grundkörper 10, welcher sich entlang einer Längsachse L erstreckt. Der Grundkörper 10 weist einen Kanal 20 auf, welcher einen Halteabschnitt 22 für einen hier nicht gezeigten Schweißbolzen aufweist. Der Halteabschnitt 22 wird begrenzt von einer im Wesentlichen quer zur Längsachse L verlaufenden bzw. orientierten Anschlagfläche 30. In der Realität ist die Anschlagfläche 30 bevorzugt nicht exakt quer, also in einem 90°-Winkel, zu Längsachse L orientiert, sondern geneigt. Insbesondere ist die Anschlagfläche 30 beispielsweise als innen umlaufende Fase ausgebildet, welche den Halteabschnitt 22 mit einer Verengung 40 verbindet, welche zum offenen Ende 12 des Grundkörpers 10 hin ausgebildet ist und welche in Bezug auf den Halteabschnitt 22 wie ein Schutzkanal oder eine Schutzwand wirkt. Gegenüber dem offenen Ende 12 weist der Grundkörper 10 einen Befestigungsabschnitt oder Flanschbereich 14 auf, welcher zur Anordnung an einer Schweißpistole, einem Automatikschweißgerät oder dergleichen vorgesehen ist.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines T-Bolzens 60. Hinsichtlich dessen Anordnung im Bolzenhalter wird auf die 3 verwiesen. Zu erkennen ist, dass der Scheißbolzen 60 an seiner zur Anschlagfläche des Bolzenhalters hin orientierten Stirnfläche abgerundet bzw. angefast ist, was ein verschleißarmes Zurückziehen des Bolzenhalters, vgl. diesbezüglich insbesondere die 3, erleichtert.
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3 zeigt nun die Anordnung des aus der 2 bekannten T-Bolzens 60 in dem aus der 1 bekannten Bolzenhalter. Zu erkennen ist, dass der Schweißbolzen 60 im Halteabschnitt 22 angeordnet ist und dabei an der Anschlagfläche 30 anliegt, wodurch eine optimale und exakte Positionierung im Grundkörper 10 gegeben ist. Die Anordnung erfolgt dabei derart, dass der Schweißbolzen einen Überstand x gegenüber dem offenen Ende 12 des Grundkörpers 10 aufweist, welcher beispielsweise in einem Bereich von 1-3 mm, insbesondere in einem Bereich von etwa 2,5 mm, liegt. Zu erkennen ist, dass die Verengung 40 den Schweißbolzen 60 zumindest teilweise (entlang der Längsachse L) abschirmt, wodurch Schweißperlen am Schweißbolzen 60 reduziert oder sogar eliminiert werden können. Mit anderen Worten ist der Schweißbolzen 60 durch die Verengung 40 geschützt. Durch das Zusammenwirken des Halteabschnitts 22 mit der Anschlagfläche 30, vgl. diesbezüglich insbesondere die 1, wird ein derartiger Schweißbolzen 60 immer exakt, d. h. insbesondere im rechten Winkel, im Bolzenhalter gehalten. Nach dem Verschweißen des Schweißbolzens 60 wird der Bolzenhalter, in der hier gezeigten Anordnung, nach rechts abgezogen, wobei die Anschlagfläche 30 den Schweißbolzen 60 überstreift. Schlecht verschweißte Schweißbolzen werden durch den erhöhten Widerstand beim Rückzug vom Bolzenhalter abgerissen, sodass der Bolzenhalter unmittelbar eine Qualitätskontrolle ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Grundkörper
- 12
- Ende
- 14
- Befestigungsabschnitt, Flanschbereich
- 20
- Kanal
- 22
- Halteabschnitt
- 30
- Anschlagfläche
- 40
- Verengung
- 60
- Schweißbolzen, T-Bolzen, Stufenbolzen
- L
- Längsachse
- x
- Überstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016109942 A1 [0002]
