Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schweißwerkzeug und ein Verfahren zum Vermindern einer Anlegierung an einer Schweißelektrode, um ein Reinigungsintervall zum Reinigen der Elektrode bzw. der daran montierten Elektrodenkappe zu verlängern.The present invention relates to a welding tool and a method for reducing an alloy on a welding electrode in order to extend a cleaning interval for cleaning the electrode or the electrode cap mounted thereon.
In industriellen Anlagen, wie beispielsweise Fertigungsstraßen für Fahrzeuge usw., werden metallische Teile, insbesondere Bleche, durch Schweißen mit Hilfe eines Schweißwerkzeugs verbunden. Im automatisierten Karosserierohbau wird als Schweißwerkzeug eine Schweißzange mit Elektrodenkappen eingesetzt. Beim Widerstandsschweißen werden die zu verschweißenden Bauteile an der zu verschweißenden Stelle mit der Schweißzange mittels zwei Elektroden zusammengedrückt und ein Stromverlauf genutzt, um zwischen den Bauteilen eine Schweißlinse auszubilden. Beim Punkt-/ Widerstandsschweißen ist eine konstante Qualität der Schweißpunkte sehr wichtig. Hierfür müssen die Elektrodenkappen möglichst saubere Kontakte zu den zu verschweißenden Bauteilen gewährleisten.In industrial plants, such as production lines for vehicles, etc., metallic parts, in particular sheet metal, are connected by welding using a welding tool. A welding gun with electrode caps is used as a welding tool in the automated body shop. In resistance welding, the components to be welded are pressed together at the point to be welded with the welding gun by means of two electrodes and a current curve is used to form a welding lens between the components. With spot / resistance welding, a constant quality of the welding spots is very important. For this, the electrode caps must ensure the cleanest possible contacts to the components to be welded.
Durch Verunreinigungen und/oder Oberflächenrauigkeiten an den Bauteilen und verschiedenen Materialien der Bauteile kommt es zur kontinuierlichen Auflagerung von Material an den Elektroden („Anlegierung“). Eine derartige Auflagerung ist eine Ablagerung und/oder Einlagerung von Material der Bauteile, insbesondere von Fertigungsobjekten, wie Blechen, auf der Elektrode. Dadurch kommt es zum Anhaften von Material auf der Oberfläche der Elektrode und Legieren der Oberfläche der Elektrode mit beispielsweise Kupfer und/oder Eisen und / oder anderen chemischen Stoffen. Daher sind die Elektroden mit wechselbaren Kappen ausgestattet, die bei Bedarf ausgetauscht werden können und möglichst saubere Kontakte zu den zu verschweißenden Bauteilen herstellen sollen. Sind die Elektrodenkappen durch den Schweißprozess verschmutzt, da sich die Beschichtungen der zu verschweißenden Bleche an den Elektrodenkappen ablagern, können die Elektroden bzw. Elektrodenkappen gereinigt werden.Contamination and / or surface roughness on the components and various materials of the components lead to the continuous accumulation of material on the electrodes (“alloying”). Such a support is a deposit and / or storage of material of the components, in particular of manufacturing objects, such as sheets, on the electrode. This causes material to adhere to the surface of the electrode and alloy the surface of the electrode with, for example, copper and / or iron and / or other chemical substances. The electrodes are therefore equipped with interchangeable caps, which can be replaced if necessary and are intended to make the cleanest possible contacts to the components to be welded. If the electrode caps are contaminated by the welding process, since the coatings on the metal sheets to be welded are deposited on the electrode caps, the electrodes or electrode caps can be cleaned.
Das Reinigen der Oberflächen der Elektrodenkappen erfolgt in regelmäßigen Abständen oder Intervallen in der Regel durch Abfräsen der Elektrodenkappen. Nach einer bestimmten Anzahl an Zyklen sind die Elektrodenkappen so weit abgetragen, dass die Elektrodenkappen ausgetauscht werden müssen. Während der Reinigung steht das Schweißwerkzeug nicht für die Produktion zur Verfügung. Somit ist für die Reinigung entweder die Produktion zu unterbrechen oder ein zusätzliches Schweißwerkzeug vorzuhalten, so dass während eines Reinigungsvorgangs mit dem zusätzlichen Schweißwerkzeug produziert werden kann. Beide Varianten verursachen hohe Kosten.The surfaces of the electrode caps are cleaned at regular intervals or intervals, as a rule by milling the electrode caps. After a certain number of cycles, the electrode caps are worn away to such an extent that the electrode caps have to be replaced. The welding tool is not available for production during cleaning. Thus, for cleaning, either the production has to be interrupted or an additional welding tool has to be kept available so that production can be carried out with the additional welding tool during a cleaning process. Both variants cause high costs.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schweißwerkzeug und ein Verfahren zum Vermindern einer Anlegierung an einer Schweißelektrode bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Schweißwerkzeug und ein Verfahren zum Vermindern einer Anlegierung an einer Schweißelektrode bereitgestellt werden, bei welchen ein Reinigungsintervall zum Reinigen der Elektrode bzw. der daran montierten Elektrodenkappe verlängerbar ist, um sowohl Kosten zu sparen als auch um für mehr Schweißverbindungen nacheinander eine gleichbleibende Qualität der Schweißverbindung einfach und kostengünstig zu realisieren.It is therefore an object of the present invention to provide a welding tool and a method for reducing an alloy on a welding electrode, with which the aforementioned problems can be solved. In particular, a welding tool and a method for reducing an alloy on a welding electrode are to be provided, in which a cleaning interval for cleaning the electrode or the electrode cap mounted thereon can be extended in order to both save costs and in order to achieve a constant quality for more welded connections in succession Easy and inexpensive to implement a welded joint.
Diese Aufgabe wird durch ein Schweißwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Das Schweißwerkzeug hat mindestens eine Elektrode zum Herstellen einer Schweißverbindung an mindestens einem Bauteil, und mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung zur Bewegung mindestens eines Teils der mindestens einen Elektrode relativ zu dem mindestens einen Bauteil, wobei die mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung ausgestaltet ist, den mindestens einen Teil der mindestens einen Elektrode zumindest während einer Zeit zu bewegen, in welcher ein Schweißstrom zum Herstellen der Schweißverbindung zugeführt wird.This object is achieved by a welding tool according to claim 1. The welding tool has at least one electrode for producing a welded connection on at least one component, and at least one electrode movement device for moving at least a part of the at least one electrode relative to the at least one component, the at least one electrode movement device being designed for the at least part of the at least one To move the electrode at least during a time in which a welding current is supplied to establish the weld connection.
Bei dem zuvor beschriebenen Schweißwerkzeug verschmutzt eine Schweißelektrode weniger schnell als bisher. Dadurch lässt sich mit dem zuvor beschriebenen Schweißwerkzeug auf einfache Art und Weise für mehr mit dem Schweißwerkzeug hergestellte Schweißverbindungen nacheinander als bisher eine gleichbleibende Schweißqualität der Schweißverbindungen einfach und kostengünstig realisieren. Als Ergebnis davon ist ein Reinigungsintervall zum Reinigen der Elektrode bzw. der daran montierten Elektrodenkappe im Vergleich zu dem bisherigen Reinigungsintervall verlängert. Daraus resultiert eine Verringerung der Produktionskosten und der Materialkosten für die Elektrodenkappen.In the previously described welding tool, a welding electrode becomes less dirty than before. As a result, the welding tool described above can be used in a simple manner to achieve a constant welding quality of the welding connections in a simple and inexpensive manner for more welded connections successively than previously. As a result of this, a cleaning interval for cleaning the electrode or the electrode cap mounted thereon is extended compared to the previous cleaning interval. This results in a reduction in production costs and material costs for the electrode caps.
Insgesamt kann eine hohe Qualität der mit dem Schweißwerkzeug hergestellten Schweißverbindungen sichergestellt werden.Overall, a high quality of the welded connections made with the welding tool can be ensured.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Schweißwerkzeugs sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous further refinements of the welding tool are specified in the dependent claims.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung als Antrieb, insbesondere als Antrieb mit einem Getriebe, ausgeführt, der an einem Elektrodenschaft der mindestens einen Elektrode oder an einer Elektrodenkappe der mindestens einen Elektrode zur Einleitung von Kräften zur Erzeugung der Bewegung angeordnet ist.According to one exemplary embodiment, the at least one electrode movement device is designed as a drive, in particular as a drive with a transmission, which is arranged on an electrode shaft of the at least one electrode or on a The electrode cap of the at least one electrode is arranged to introduce forces to generate the movement.
Gemäß einer Modifikation des Ausführungsbeispiels ist die mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung an mindestens einem Arm des Schweißwerkzeugs angeordnet.According to a modification of the exemplary embodiment, the at least one electrode movement device is arranged on at least one arm of the welding tool.
Bei einer speziellen Variante hat die mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung mindestens ein Piezoelement.In a special variant, the at least one electrode movement device has at least one piezo element.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die von der mindestens einen Elektrodenbewegungseinrichtung erzeugte Bewegung eine Drehbewegung und/oder eine lineare Bewegung.According to one exemplary embodiment, the movement generated by the at least one electrode movement device is a rotary movement and / or a linear movement.
Möglicherweise ist die von der mindestens einen Elektrodenbewegungseinrichtung erzeugte Bewegung eine Schwingung.The movement generated by the at least one electrode movement device may be an oscillation.
Das Schweißwerkzeug kann zudem mindestens ein Stromführungsband zur Übertragung des Schweißstroms von einem beweglichen Teil der mindestens einen Elektrode zu einem fixen Teil des Schweißwerkzeugs aufweisen.The welding tool can also have at least one current-carrying band for transmitting the welding current from a movable part of the at least one electrode to a fixed part of the welding tool.
Denkbar ist, dass das Schweißwerkzeug ein Widerstandsschweißwerkzeug ist, das als Schweißzange mit zwei Elektroden ausgestaltet ist.It is conceivable that the welding tool is a resistance welding tool that is designed as a welding gun with two electrodes.
Das zuvor beschriebene Schweißwerkzeug kann Teil einer Schweißanlage sein, die zudem eine Schweißsteuerung zur Steuerung eines Herstellens einer Schweißverbindung mit dem Schweißwerkzeug aufweist, wobei die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, eine von der Elektrodenbewegungseinrichtung erzeugte Bewegung an einen Stromverlauf des Schweißstroms anzupassen, der zum Herstellen der Schweißverbindung zugeführt wird.The previously described welding tool can be part of a welding system, which also has a welding controller for controlling the establishment of a weld connection with the welding tool, the welding controller being designed to adapt a movement generated by the electrode movement device to a current profile of the welding current that is supplied to produce the weld connection becomes.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Vermindern einer Anlegierung an einer Schweißelektrode nach Anspruch 10 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Herstellen einer Schweißverbindung an mindestens einem Bauteil mit einem Schweißwerkzeug, das mindestens eine Elektrode aufweist, und Bewegen, mit mindestens einer Elektrodenbewegungseinrichtung, mindestens eines Teils der mindestens einen Elektrode relativ zu dem mindestens einen Bauteil, wobei die mindestens eine Elektrodenbewegungseinrichtung den mindestens einen Teil der mindestens einen Elektrode zumindest während einer Zeit bewegt, in welcher ein Schweißstrom zum Herstellen der Schweißverbindung zugeführt wird.The object is also achieved by a method for reducing an alloy on a welding electrode according to claim 10. The method has the steps: establishing a welded connection on at least one component with a welding tool that has at least one electrode, and moving, with at least one electrode movement device, at least a part of the at least one electrode relative to the at least one component, the at least one electrode movement device moves the at least part of the at least one electrode at least during a time in which a welding current is supplied to produce the weld connection.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Schweißwerkzeug genannt sind.The method achieves the same advantages as previously mentioned with regard to the welding tool.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with reference to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einer Schweißanlage, die eine Vorrichtung zum Führen eines Schweißwerkzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel verwendet;
- 2 eine Schnittansicht von Elektrodenschäften des Schweißwerkzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine vereinfachte Ansicht eines Schweißwerkzeugs gemäß dem ersten Ausfü h ru ngsbeisp iel;
- 4 eine dreidimensionale Ansicht eines Antriebs für die Elektroden des Schweißwerkzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 5 eine Ansicht einer ersten Betriebsposition von mechanischen Aktoren zum Bewegen, insbesondere Drehen, einer Elektrode des Schweißwerkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Ansicht einer zweiten Betriebsposition von mechanischen Aktoren zum Bewegen, insbesondere Drehen, einer Elektrode des Schweißwerkzeugs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 7 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Bewegung eines Piezoelements der mechanischen Aktoren von 5 und 6;
- 8 eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Rotation der mechanischen Aktoren von 5 und 6 mittels der Bewegung eines Piezo-Biegestreifens; und
- 9 eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Rotation der mechanischen Aktoren von 5 und 6 mittels der Bewegung eines Piezo-Dehnungsstreifens.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing and using exemplary embodiments. Show it: - 1 a highly simplified schematic view of an industrial system with a welding system that uses a device for guiding a welding tool according to a first embodiment;
- 2nd a sectional view of electrode shafts of the welding tool according to the first embodiment;
- 3rd a simplified view of a welding tool according to the first embodiment;
- 4th a three-dimensional view of a drive for the electrodes of the welding tool according to the first embodiment;
- 5 a view of a first operating position of mechanical actuators for moving, in particular turning, an electrode of the welding tool according to a second embodiment;
- 6 a view of a second operating position of mechanical actuators for moving, in particular turning, an electrode of the welding tool according to the second embodiment;
- 7 a view illustrating the movement of a piezo element of the mechanical actuators of 5 and 6 ;
- 8th a view illustrating a rotation of the mechanical actuators of 5 and 6 by means of the movement of a piezo bending strip; and
- 9 a view illustrating a rotation of the mechanical actuators of 5 and 6 by means of the movement of a piezo stretch mark.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols, unless stated otherwise.
1 zeigt eine industrielle Anlage 1 mit einer Schweißanlage 2. Die industrielle Anlage 1 kann beispielsweise eine Fertigungsstraße für Fahrzeuge, Möbel, Bauwerke, usw. sein, in welcher metallische Bauteile 5, 6 durch Schweißen derart verbunden werden, dass eine Schweißverbindung 7 hergestellt wird. Hierzu weist die Schweißanlage 2 eine Schweißsteuerung 10, eine Vorrichtung 20 zum Führen eines als Widerstandschweißwerkzeug ausgeführten Schweißwerkzeugs 21 mit zwei Schweißelektroden 22, 23, eine Erfassungseinrichtung 30 und eine Bedieneinrichtung 40 auf. Die Vorrichtung 20 wird von einer Steuereinrichtung 25 gesteuert. Zudem sind Kommunikationsleitungen 41 bis 44 vorgesehen, die insbesondere als Bussystem ausgeführt sein können. 1 shows an industrial plant 1 with a welding machine 2nd . The industrial plant 1 can, for example, a production line for Vehicles, furniture, structures, etc., in which metallic components 5 , 6 be connected by welding such that a welded joint 7 will be produced. The welding system points to this 2nd a welding control 10th , a device 20th for guiding a welding tool designed as a resistance welding tool 21st with two welding electrodes 22 , 23 , a detection device 30th and an operating device 40 on. The device 20th is controlled by a control device 25th controlled. There are also communication lines 41 to 44 provided, which can be designed in particular as a bus system.
Die Vorrichtung 20 kann insbesondere ein Roboter sein. Die Bedieneinrichtung 40 ist beispielsweise als Tastatur und/oder eine Maus, ein Laptop, ein berührungsempfindlicher oder berührungsunempfindlicher Bildschirm, usw. oder deren Kombinationen ausführbar.The device 20th can be a robot in particular. The control device 40 can be implemented, for example, as a keyboard and / or a mouse, a laptop, a touch-sensitive or touch-insensitive screen, etc., or combinations thereof.
Die Schweißsteuerung 10 dient zur Steuerung des Schweißwerkzeugs 21. Daher ist die Schweißsteuerung 10 mit dem Schweißwerkzeug 21 bzw. dessen elektrischen Komponenten über die Kommunikationsleitung 41 verbunden. Die Schweißsteuerung 10 ist außerdem über die Kommunikationsleitung 42 mit der Bedieneinrichtung 40 verbunden. Zudem empfängt die Schweißsteuerung 10 über die Kommunikationsleitung 41 Daten 35, die beim Betrieb des Schweißwerkzeugs 21 von der Erfassungseinrichtung 30 erfasst wurden.The welding control 10th is used to control the welding tool 21st . Hence the welding control 10th with the welding tool 21st or its electrical components via the communication line 41 connected. The welding control 10th is also on the communication line 42 with the control device 40 connected. The welding control also receives 10th over the communication line 41 Data 35 which when operating the welding tool 21st from the detection device 30th were recorded.
Für die Steuerung eines Schweißvorgangs mit dem Schweißwerkzeug 21 sind in der Schweißsteuerung 10 interne Grundparameter bzw. Sollwerte gespeichert, die entweder ab Werk oder später mit Hilfe der Bedieneinrichtung 40 von einem Benutzer eingegeben werden können. Die internen Grundparameter oder Sollwerte können Parameter des Schweißwerkzeugs 21 sein. Zudem können die internen Grundparameter oder Sollwerte Parameter der Schweißsteuerung 10 sein, mit welchen das Schweißwerkzeug 21 gesteuert wird. Insbesondere sind die internen Grundparameter oder Sollwerte ein Phasenanschnitt eines Schweißstroms Is und/oder ein Widerstand R des Schweißwerkzeugs 21 und/oder eine Anpresskraft Fs zum Anpressen der Elektroden 22, 23 an das mindestens eine Bauteil 5, 6 beim Ausführen einer Schweißung zur Herstellung einer Schweißverbindung 7. Der Schweißstrom Is wird dem Schweißwerkzeug 21 durch einen in 1 nicht dargestellten Schweißtransformator zugeführt, was in Bezug auf 2 näher beschrieben ist.For controlling a welding process with the welding tool 21st are in welding control 10th Internal basic parameters or setpoints are saved, either ex works or later with the help of the operating device 40 can be entered by a user. The internal basic parameters or setpoints can be parameters of the welding tool 21st be. In addition, the internal basic parameters or setpoints can be parameters of the welding control 10th with which the welding tool 21st is controlled. In particular, the internal basic parameters or setpoints are a phase angle of a welding current Is and / or a resistor R of the welding tool 21st and / or a contact pressure Fs for pressing the electrodes 22 , 23 to the at least one component 5 , 6 when performing a weld to create a welded joint 7 . The welding current Is is the welding tool 21st by an in 1 Welding transformer, not shown, what is related to 2nd is described in more detail.
Gemäß 1 stellt die Vorrichtung 20 zum Führen des Schweißwerkzeugs 21 beispielsweise einen Schweißpunkt und/oder eine Schweißnaht als Schweißverbindung 7 her. Dadurch können die zwei metallischen Bauteile 5, 6 oder auch nur zwei Ränder eines der Bauteile 5, 6 miteinander verbunden werden. Das Schweißwerkzeug 21 ist möglicherweise eine Schweißzange mit mindestens einer Elektrode 22, 23. Die Elektroden 22, 23 sind bei einer Schweißzange vorzugsweise als wassergekühlte Elektrodenschäfte ausgeführt.According to 1 represents the device 20th for guiding the welding tool 21st for example a weld spot and / or a weld seam as a welded connection 7 forth. This allows the two metallic components 5 , 6 or just two edges of one of the components 5 , 6 be connected to each other. The welding tool 21st may be a welding gun with at least one electrode 22 , 23 . The electrodes 22 , 23 are preferably designed as water-cooled electrode shafts in a welding gun.
Beim Führen des Schweißwerkzeugs 21 mit einem Arm 24 der Vorrichtung 20 wird die Vorrichtung 20 von ihrer Steuereinrichtung 25 gesteuert. Hierfür ist die Steuereinrichtung 25 mit der Schweißsteuerung 10 über die Kommunikationsleitung 43 verbunden. Optional ist die Steuereinrichtung 25 mit der Bedieneinrichtung 40 über eine Kommunikationsleitung 44 verbunden.When guiding the welding tool 21st with one arm 24th the device 20th becomes the device 20th from your control device 25th controlled. The control device is for this 25th with the welding control 10th over the communication line 43 connected. The control device is optional 25th with the control device 40 via a communication line 44 connected.
Über die Kommunikationsleitungen 42 bis 44 können relevante Daten für die Durchführung einer Schweißung mit dem Schweißwerkzeug 21 zwischen der Schweißsteuerung 10 und der Vorrichtung 20, genauer gesagt der Steuereinrichtung 25, und/oder der Bedieneinrichtung 40 ausgetauscht werden. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuereinrichtung 25 direkt mit der Erfassungseinrichtung 30 und/oder den elektrischen Komponenten des Schweißwerkzeugs 21 verbunden. Je nach Redundanzbedarf kann dann die Kommunikationsleitung 43 entfallen. Zudem können in der Steuereinrichtung 25 interne Grundparameter oder Sollwerte der Steuereinrichtung 25 gespeichert sein, mit welchen das Schweißwerkzeug 21, insbesondere für seine Positionierung im Raum und daher an den Bauteilen 5, 6 gesteuert wird.Via the communication lines 42 to 44 can provide relevant data for performing a weld using the welding tool 21st between the welding control 10th and the device 20th , more precisely the control device 25th , and / or the control device 40 be replaced. The control device is additional or alternative 25th directly with the registration device 30th and / or the electrical components of the welding tool 21st connected. Depending on the need for redundancy, the communication line can then 43 omitted. In addition, in the control device 25th internal basic parameters or setpoints of the control device 25th be saved with which the welding tool 21st , especially for its positioning in space and therefore on the components 5 , 6 is controlled.
2 zeigt den Aufbau der Elektroden 22, 23 des Schweißwerkzeugs 21 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel genauer. Demzufolge ist die Elektrode 22 als Elektrodenschaft ausgebildet, der mit einer Elektrodenkappe 220 versehen ist. Die Elektrodenkappe 220 umschließt den Elektrodenschaft der Elektrode 22. Mit anderen Worten, die Elektrodenkappe 220 umschließt die Elektrode 22 an ihrem dem Bauteil 5 zugewandten Ende. Außerdem ist die Elektrode 23 als Elektrodenschaft ausgebildet, der mit einer Elektrodenkappe 230 versehen ist. Die Elektrodenkappe 230 umschließt den Elektrodenschaft der Elektrode 23. Mit anderen Worten, die Elektrodenkappe 230 umschließt die Elektrode 23 an ihrem dem Bauteil 6 zugewandten Ende. 2nd shows the structure of the electrodes 22 , 23 of the welding tool 21st more precisely in the present embodiment. As a result, the electrode 22 formed as an electrode shaft with an electrode cap 220 is provided. The electrode cap 220 encloses the electrode shaft of the electrode 22 . In other words, the electrode cap 220 encloses the electrode 22 on their the component 5 facing end. In addition, the electrode 23 formed as an electrode shaft with an electrode cap 230 is provided. The electrode cap 230 encloses the electrode shaft of the electrode 23 . In other words, the electrode cap 230 encloses the electrode 23 on their the component 6 facing end.
Das Schweißwerkzeug 21 kann mit einer sehr schematisch dargestellten Reinigungseinrichtung 60, die als Fräs- und/oder Schneideinrichtung oder Austauscheinrichtung ausgeführt sein kann, derart bearbeitet werden, dass der verschmutzte Teil einer der Elektrodenkappen 220, 230 bei Bedarf abgeschnitten oder abgefräst wird. Die Elektrodenkappen 220, 230 sind demzufolge Verschleißobjekte.The welding tool 21st can with a very schematically illustrated cleaning device 60 , which can be designed as a milling and / or cutting device or exchange device, are processed such that the contaminated part of one of the electrode caps 220 , 230 is cut or milled if necessary. The electrode caps 220 , 230 are therefore wear objects.
Im Betrieb des Schweißwerkzeugs 21 werden die Elektroden 22, 33 an einer zu verschweißenden Stelle an das mindestens eine Bauteil 5, 6 angeordnet und mit Hilfe einer Anpresskraft Fs an das mindestens eine Bauteil 5,6 angepresst. Anders ausgedrückt, die beiden Elektroden 22, 23 spannen die Bauteile 5, 6 mit der Kraft Fs ein. Anschließend wird den Elektroden 22, 33 mit Hilfe eines Schweißtransformators 27 ein Schweißstrom Is für eine vorbestimmte Zeitdauer und in einer vorbestimmten Charakteristik zugeführt. Hierfür wird der Strom Is mit definiertem Stromverlauf, insbesondere mindestens teilweise geregelt, zugeführt. Dadurch entsteht Wärme in dem mindestens einen Bauteil 5, 6, so dass sich eine Schweißlinse ausbildet, die später die Schweißverbindung 7 bildet. Beim Schweißen wirken Widerstände R1 bis R7 für den Schweißstrom Is. Der Widerstand R1 bezeichnet den Elektrodenwiderstand R1 der ersten Elektrode 22. Der Widerstand R2 bezeichnet den Elektrodenwiderstand R2 der zweiten Elektrode 23. Der Widerstand R3 bezeichnet den Übergangswiderstand R3 am Übergang von der ersten Elektrode 22 zum Bauteil 5. Der Widerstand R4 bezeichnet den Übergangswiderstand R4 am Übergang von der zweiten Elektrode 23 zum Bauteil 6. Der Widerstand R5 bezeichnet den Übergangswiderstand R3 am Übergang zwischen den Bauteilen 5, 6. Der Widerstand R6 bezeichnet den Stoffwiderstand R6 des ersten Bauteils 5. Der Widerstand R7 bezeichnet den Stoffwiderstand R7 des zweiten Bauteils 6. Ist nur ein Bauteil 5, 6 vorhanden, so kann der Wert der Widerstände R6, R7, je nach Ausführung des einen Bauteils 5, 6, gleich sein.In the operation of the welding tool 21st become the electrodes 22 , 33 on one too welding point to the at least one component 5 , 6 arranged and with the help of a pressing force Fs pressed onto the at least one component 5,6. In other words, the two electrodes 22 , 23 clamp the components 5 , 6 with the force Fs a. Then the electrodes 22 , 33 with the help of a welding transformer 27th a welding current Is is supplied for a predetermined period of time and in a predetermined characteristic. For this purpose, the current Is is supplied with a defined current profile, in particular at least partially regulated. This creates heat in the at least one component 5 , 6 so that a weld nugget forms, which later becomes the welded joint 7 forms. Resistance works when welding R1 to R7 for the welding current Is. The resistance R1 denotes the electrode resistance R1 the first electrode 22 . The resistance R2 denotes the electrode resistance R2 the second electrode 23 . The resistance R3 denotes the contact resistance R3 at the transition from the first electrode 22 to the component 5 . The resistance R4 denotes the contact resistance R4 at the transition from the second electrode 23 to the component 6 . The resistance R5 denotes the contact resistance R3 at the transition between the components 5 , 6 . The resistance R6 denotes the material resistance R6 of the first component 5 . The resistance R7 denotes the material resistance R7 of the second component 6 . Is only a component 5 , 6 present, so the value of the resistors R6 , R7 , depending on the design of one component 5 , 6 , be equal.
Die eingezeichneten Widerstände R1 bis R7 führen zu Temperaturanstiegen durch einen Leistungseintrag P entsprechend der Formel Pi = Ri * Is2, wobei der Index i eine natürliche Zahl in Bezug auf die vorangehenden genannten Widerständen R1 bis R7 ist. Das heißt, in die Elektrode 22 erfolgt ein Leistungseintrag von P1 = R1 * Is2, in die Elektrode 23 erfolgt ein Leistungseintrag von P2 = R2 * Is2, an dem Übergang von der ersten Elektrode 22 zum Bauteil 5 erfolgt ein Leistungseintrag von P3 = R3 * Is2, usw.The resistances shown R1 to R7 lead to temperature increases due to a power input P according to the formula Pi = Ri * Is 2 , where the index i is a natural number in relation to the resistances mentioned above R1 to R7 is. That is, in the electrode 22 a power input of P1 = R1 * Is 2 is made in the electrode 23 a power input of P2 = R2 * Is 2 occurs at the transition from the first electrode 22 to the component 5 there is a performance entry of P3 = R3 * Is 2 , etc.
Beim Schweißvorgang spielen die Übergänge oder Kontakte zwischen den verschiedenen Objekten, durch die der Schweißstrom Is fließt, eine wichtige Rolle. Zwischen den aneinanderliegenden Bauteilen 5, 6 wird der Kontaktwiderstand oder Übergangswiderstand R3 genutzt, um eine Schmelze und Ausbildung der Linse für die Schweißverbindung 7 zu erreichen. Zwischen den Elektroden 22, 23 und jeweils einer Seite des der jeweiligen Elektrode 22, 23 zugewandten Bauteils 5, 6 herrscht üblicherweise ein hoher Übergangswiderstand R3, R4, der bei hohem Stromfluss des Stroms Is ebenso zu einer starken Erwärmung führt. Durch die Verunreinigungen, Oberflächenrauigkeiten und verschiedenen Materialien kann es ohne Gegenmaßnahme zur kontinuierlichen Ablagerung, insbesondere Auflagerung, von Material an, insbesondere auf, den Elektroden 22, 23 kommen, was zuvor bereits als „Anlegierung“ bezeichnet ist.The transitions or contacts between the various objects through which the welding current Is flows play an important role in the welding process. Between the adjacent components 5 , 6 becomes the contact resistance or contact resistance R3 used to melt and form the lens for the welded joint 7 to reach. Between the electrodes 22 , 23 and one side of each electrode 22 , 23 facing component 5 , 6 there is usually a high contact resistance R3 , R4 , which also leads to strong heating when the current Is is high. Due to the impurities, surface roughness and different materials, there can be no countermeasures for continuous deposition, in particular deposition, of material on, in particular on, the electrodes 22 , 23 come what was previously referred to as "alloying".
Um die Anlegierung so weit wie möglich zu verhindern, sind Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 vorgesehen. Mindestens eine der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 versetzt die zugeordnete Elektrode 22, 23 in drehende oder kartesische/laterale Bewegungen oder Schwingungen. Bei dem Beispiel von 2 ist die Bewegung eine Drehung bzw. Rotation mindestens einer der Elektroden 22, 23 um einen vorbestimmten Winkel um eine Achse 221, entlang welcher die Kraft Fs auf die Bauteile 5, 6 aufgebracht wird. Dies ist in 2 durch die schwarzen Drehpfeile an den Elektroden 22, 23 veranschaulicht. Die Achse 221 ist insbesondere die Achse der zugehörigen Elektrode 22, 23, die auch als Elektrodenachse bezeichnet werden kann.Electrode moving devices are used to prevent the alloying as much as possible 28 , 29 intended. At least one of the electrode moving devices 28 , 29 offsets the associated electrode 22 , 23 in rotating or Cartesian / lateral movements or vibrations. In the example of 2nd the movement is a rotation of at least one of the electrodes 22 , 23 through a predetermined angle around an axis 221 along which the force Fs on the components 5 , 6 is applied. This is in 2nd by the black arrows on the electrodes 22 , 23 illustrated. The axis 221 is in particular the axis of the associated electrode 22 , 23 , which can also be referred to as the electrode axis.
Die Drehung kann optional abwechselnd im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt werden. Durch die Bewegung wird insbesondere im Bereich der Widerstände R3, R4 der Kontaktwiderstand klein gehalten. Zum anderen wird jedoch die entstehende Wärme, die sich durch lokale hochohmige Effekte bildet, möglichst schnell tangential über die Elektrodenfläche verteilt, die das jeweilige Bauteil 5, 6 kontaktiert. Noch dazu, insbesondere gleichzeitig, wird die Herstellung einer tangentialen Widerstandsinhomogenität bewirkt, anders ausgedrückt, die Inhomogenität über Zeit und Raum „verschmiert“. Die Bewegung behindert so eine Anlegierung an den Elektrodenkappen 220, 230 oder den Elektroden 22, 23 in den kritischen Momenten der wesentlichen, gegebenenfalls maximalen, Leistungseinwirkung zum Schweißen, bei welcher ein hoher Stromfluss des Stroms Is auftritt.The rotation can optionally be carried out alternately clockwise or counterclockwise. The movement is particularly in the area of resistance R3 , R4 the contact resistance was kept low. On the other hand, however, the heat generated, which is formed by local high-resistance effects, is distributed as quickly as possible tangentially over the electrode surface, which the respective component 5 , 6 contacted. In addition, especially at the same time, the production of a tangential resistance inhomogeneity is effected, in other words, the inhomogeneity “smears” over time and space. The movement thus hinders alloying on the electrode caps 220 , 230 or the electrodes 22 , 23 in the critical moments of the essential, possibly maximum, power effect for welding, at which a high current flow of the current Is occurs.
Die effektive Bewegung der Elektroden 22, 23 ist an die relevante Einwirkungszeit des Schweißstroms Is beim Schweißvorgang angepasst. Das heißt, eine Bewegung der Elektroden 22, 23 kann während der relevanten Einwirkungszeit des Schweißstroms Is beim Schweißvorgang zumindest einmal um den vorbestimmten Winkel erfolgen. Möglich ist jedoch alternativ eine hin und her Bewegung der Elektroden 22, 23 während der relevanten Einwirkungszeit des Schweißstroms Is bei einem Schweißvorgang. Da der Aufwand zum Bewegen der Elektroden 22, 23 um den vorbestimmten Winkel im Vergleich zum Bewegen des gesamten Schweißwerkzeugs 21 (Trägheit) um den vorbestimmten Winkel klein ist, ist alternativ eine Bewegung denkbar, bei welcher beispielsweise eine mindestens 1,5-fache hin und her Bewegung der Elektroden 22, 23 durchgeführt wird.The effective movement of the electrodes 22 , 23 is adapted to the relevant exposure time of the welding current Is during the welding process. That is, a movement of the electrodes 22 , 23 can take place at least once by the predetermined angle during the relevant exposure time of the welding current Is during the welding process. Alternatively, a back and forth movement of the electrodes is possible 22 , 23 during the relevant exposure time of the welding current Is during a welding process. Because the effort of moving the electrodes 22 , 23 by the predetermined angle compared to moving the entire welding tool 21st (Inertia) is small by the predetermined angle, a movement is alternatively conceivable in which, for example, an at least 1.5-fold back and forth movement of the electrodes 22 , 23 is carried out.
Optional wird dabei, insbesondere bei der Bewegung der Elektroden 22, 23, der vorbestimmte Winkel kontinuierlich verändert. Alternativ ist die Bewegung der mindestens einen Elektrode 22, 23 als, insbesondere pulsierende, Funktion aufgeprägt. Insbesondere ist die Funktion, mit welcher die Bewegung der mindestens einen Elektrode 22, 23 aufgeprägt ist, als Schwingung aufgeprägt.This becomes optional, especially when the electrodes are moving 22 , 23 , the predetermined angle changes continuously. Alternatively, it is Movement of the at least one electrode 22 , 23 imprinted as a, in particular pulsating, function. In particular, the function with which the movement of the at least one electrode 22 , 23 is imprinted as vibration.
3 zeigt das Schweißwerkzeug 21 genauer, an welchem die Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 angeordnet sind. Bei dem gezeigten Beispiel sind die beiden Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 unterschiedlich ausgeführt. Die Elektrodenbewegungseinrichtung 28 ist als massive Variante ausgeführt, wie beispielsweise in 4 dargestellt. Hier ist die Elektrodenbewegungseinrichtung 28 mit einer Kopplungseinrichtung 285 mit der Elektrode 22 gekoppelt. Die Elektrodenbewegungseinrichtung 29 von 3 ist als kompaktere Variante als die Elektrodenbewegungseinrichtung 28 ausgeführt. 3rd shows the welding tool 21st more specifically, on which the electrode moving devices 28 , 29 are arranged. In the example shown, the two electrode moving devices are 28 , 29 executed differently. The electrode moving device 28 is designed as a massive variant, such as in 4th shown. Here is the electrode moving device 28 with a coupling device 285 with the electrode 22 coupled. The electrode moving device 29 from 3rd is a more compact variant than the electrode movement device 28 executed.
Gemäß 4 wird mittels eines Antriebs 28A direkt oder über ein Winkelgetriebe der Kopplungseinrichtung 285 eine Verdrehung der Elektrode 22 mittels der Elektrodenbewegungseinrichtung 28 bewirkt. Ein Getriebe und entsprechende Lagerung mittels der Kopplungseinrichtung 285 berücksichtigen die notwendigen Kraftflüsse zur Bewegung und damit Verdrehung der Elektrode 22 in dem Schweißwerkzeug 21 von 3. Hierzu wird der Kraftschluss, nämlich axial und radial, durch entsprechende Lagerung des Antriebs 28A mittels der Kopplungseinrichtung 285 sichergestellt. Der Antrieb 28A ist insbesondere ein elektrischer Antrieb, der von der Schweißsteuerung 10 steuerbar ist. Der Stromfluss des Schweißstroms Is kann optional über mindestens ein stromführendes Band 221 zwischen rotierendem und fixem Teil des Schweißwerkzeugs 21 überbrückt werden. Alternativ ist das stromführende Band 221 in oder an der Kopplungseinrichtung 285 vorsehbar, so dass die Elektrode 22 einen fixen und einen rotierenden Teil aufweist. Die Elektrodenbewegungseinrichtung 29 kann auf dieselbe Weise wie die Elektrodenbewegungseinrichtung 28 ausgeführt sein.According to 4th is by means of a drive 28A directly or via an angular gear of the coupling device 285 a twist of the electrode 22 by means of the electrode moving device 28 causes. A gearbox and corresponding storage using the coupling device 285 take into account the necessary power flows for movement and thus twisting of the electrode 22 in the welding tool 21st from 3rd . For this purpose, the frictional connection, namely axially and radially, by appropriate mounting of the drive 28A by means of the coupling device 285 ensured. The drive 28A is in particular an electric drive by the welding controller 10th is controllable. The current flow of the welding current Is can optionally via at least one current-carrying band 221 between rotating and fixed part of the welding tool 21st be bridged. Alternatively, the current-carrying band 221 in or on the coupling device 285 predictable so the electrode 22 has a fixed and a rotating part. The electrode moving device 29 can in the same way as the electrode moving device 28 be executed.
Jede der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 kann je nach Steuerung durch die Schweißsteuerung 10 entweder nur schwingend auf die zugehörige Elektrode 22, 23 einwirken oder die zugehörige Elektrode 22, 23 in (Teil-) Rotation versetzen.Each of the electrode moving devices 28 , 29 can be controlled by the welding controller depending on the control 10th either only swinging onto the associated electrode 22 , 23 act or the associated electrode 22 , 23 set in (partial) rotation.
Die Bewegung der Elektroden 22, 23 mit den Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 kann unabhängig voneinander erfolgen. Jedoch ist es in einer speziellen Ausgestaltung möglich, die Bewegung der Elektroden 22, 23 mit den Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29 zumindest synchron zueinander anzusteuern, so dass die Bewegung der Elektroden 22, 23 gekoppelt miteinander ist, insbesondere synchron zueinander erfolgt.The movement of the electrodes 22 , 23 with the electrode moving devices 28 , 29 can be done independently. However, in a special embodiment, it is possible to move the electrodes 22 , 23 with the electrode moving devices 28 , 29 to be controlled at least synchronously with one another, so that the movement of the electrodes 22 , 23 is coupled to one another, in particular takes place synchronously with one another.
Mit den zuvor beschriebenen Bewegungsvarianten für die Elektroden 22, 23 kann die Anlegierung an der mindestens einen Elektrode 22, 23 vermindert werden, so dass eine notwendige Reinigung der Elektrodenkappen, insbesondere durch Fräsen, Polieren oder Auswechslung, seltener auszuführen ist. Dadurch werden die Kosten in Bezug auf Zeit und Material verringert.With the previously described movement variants for the electrodes 22 , 23 can the alloy on the at least one electrode 22 , 23 can be reduced, so that a necessary cleaning of the electrode caps, in particular by milling, polishing or replacement, is to be carried out less frequently. This reduces the time and material costs.
5 und 6 zeigen jeweils einen Schnitt durch eine Elektrodenbewegungseinrichtung 280 für die Elektrode 22 für ein Schweißwerkzeug 21A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigt 5 die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 in einer ersten vorbestimmten Position. 6 zeigt die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 in einer zweiten vorbestimmten Position, bei welcher die Elektrode 22 relativ zu der ersten vorbestimmten Position um einen vorbestimmten Winkel α verdreht ist. Bei dem vorliegenden Beispiel entspricht der vorbestimmten Winkel etwa 85°. Es sind jedoch beliebige andere vorbestimmte Winkel möglich. Insbesondere kann die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 die Elektrode 22 relativ zu der ersten vorbestimmten Position um den vorbestimmten Winkel α um die Achse 221 der Elektrode 22 bewegen. Dies entspricht einer Bewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn oder bei dem in 5 und 6 gezeigten Winkel α von oben nach unten oder umgekehrt. Somit ist insgesamt eine Bewegung der Elektrode 22 um einen beliebigen Winkel 2α möglich. 5 and 6 each show a section through an electrode movement device 280 for the electrode 22 for a welding tool 21A according to a second embodiment. Here shows 5 the electrode moving device 280 in a first predetermined position. 6 shows the electrode moving device 280 in a second predetermined position at which the electrode 22 is rotated by a predetermined angle α relative to the first predetermined position. In the present example, the predetermined angle corresponds to approximately 85 °. However, any other predetermined angles are possible. In particular, the electrode movement device 280 the electrode 22 relative to the first predetermined position by the predetermined angle α about the axis 221 the electrode 22 move. This corresponds to a clockwise or counterclockwise movement or in the 5 and 6 shown angle α from top to bottom or vice versa. Thus, there is an overall movement of the electrode 22 possible at any angle 2α.
Das Schweißwerkzeug 21A ist in weiten Teilen auf die gleiche Weise ausgeführt wie für das Schweißwerkzeug 21 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Daher sind im Folgenden nur die Unterschiede des Schweißwerkzeugs 21A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu dem Schweißwerkzeug 21 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben.The welding tool 21A is largely carried out in the same way as for the welding tool 21st described according to the preceding embodiment. Therefore, the following are only the differences between the welding tools 21A according to the present embodiment to the welding tool 21st described according to the preceding embodiment.
Die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 hat ein Lager 2800, welches mindestens zwei Elektrodenhalterungen 281, 282, 283, 284 derart lagert, dass sich die Elektrode 22 relativ zu den mindestens zwei Elektrodenhalterungen 281, 282, 283, 284 und/oder relativ zu dem Lager 2800 um die Achse 221 bewegen kann. Hierfür hat die Elektrodenhalterung 281 bei dem vorliegenden Beispiel drei Bewegungselemente 2811, 2812, 2813, die mit einem Kopplungselement 2814 derart gekoppelt sind, dass die Bewegungselemente 2811, 2812, 2813 relativ zu dem Lager 2800 bewegbar sind. Die Elektrodenhalterung 282 hat bei dem vorliegenden Beispiel drei Bewegungselemente 2821, 2822, 2823, die mit einem Kopplungselement 2824 derart gekoppelt sind, dass die Bewegungselemente 2821, 2822, 2823 relativ zu dem Lager 2800 bewegbar sind. Die Elektrodenhalterung 283 hat bei dem vorliegenden Beispiel drei Bewegungselemente 2831, 2832, 2833, die mit einem Kopplungselement 2834 derart gekoppelt sind, dass die Bewegungselemente 2831, 2832, 2823 relativ zu dem Lager 2800 bewegbar sind. Die Elektrodenhalterung 284 hat bei dem vorliegenden Beispiel drei Bewegungselemente 2841, 2842, 2843, die mit einem Kopplungselement 2844 derart gekoppelt sind, dass die Bewegungselemente 2821, 2822, 2843 relativ zu dem Lager 2800 bewegbar sind.The electrode moving device 280 has a warehouse 2800 which has at least two electrode holders 281 , 282 , 283 , 284 in such a way that the electrode 22 relative to the at least two electrode holders 281 , 282 , 283 , 284 and / or relative to the camp 2800 around the axis 221 can move. For this the electrode holder has 281 in the present example three movement elements 2811 , 2812 , 2813 that with a coupling element 2814 are coupled such that the movement elements 2811 , 2812 , 2813 relative to the camp 2800 are movable. The electrode holder 282 has three movement elements in the present example 2821 , 2822 , 2823 that with a coupling element 2824 are coupled such that the movement elements 2821 , 2822 , 2823 relative to the camp 2800 are movable. The electrode holder 283 has three movement elements in the present example 2831 , 2832 , 2833 with a Coupling element 2834 are coupled such that the movement elements 2831 , 2832 , 2823 relative to the camp 2800 are movable. The electrode holder 284 has three movement elements in the present example 2841 , 2842 , 2843 that with a coupling element 2844 are coupled such that the movement elements 2821 , 2822 , 2843 relative to the camp 2800 are movable.
Die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 kann beispielsweise mindestens ein Piezoelement verwenden, insbesondere an mindestens einer der Elektrodenhalterungen 281, 282, 283, 284. Ein solches Piezoelement hat einen eingeschränkten Ausdehnungsbereich. Jedoch kann mit einer Anordnung gemäß 5 und 6 damit für die Elektrode 22 eine Drehbewegung oder -schwingung um die Achse 221 der Elektrode generiert werden.The electrode moving device 280 can, for example, use at least one piezo element, in particular on at least one of the electrode holders 281 , 282 , 283 , 284 . Such a piezo element has a restricted expansion range. However, with an arrangement according to 5 and 6 so for the electrode 22 a rotational movement or vibration around the axis 221 of the electrode are generated.
7 zeigt ein Beispiel, bei welchem mindestens die Elektrodenhalterung 281 ein Piezoelement 2814 aufweist. Mindestens eine der Elektrodenhalterungen 282, 283, 284 kann auf eine andere Art ausfahrbar ausgestaltet sein, insbesondere teleskopartig, usw., um sich zwischen der ersten vorbestimmten Position gemäß 5 und der zweiten vorbestimmten Position gemäß 6 bzw. 7 zu bewegen. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens eine der Elektrodenhalterungen 282, 283, 284 relativ zu dem Lager 2800 bewegbar sein, um eine Bewegung zu erzeugen, wie mit den schwarzen bidirektionalen Pfeilen in 7 dargestellt. 7 shows an example in which at least the electrode holder 281 a piezo element 2814 having. At least one of the electrode holders 282 , 283 , 284 can be designed to be extendable in another way, in particular telescopic, etc., in order to move between the first predetermined position 5 and the second predetermined position 6 respectively. 7 to move. Additionally or alternatively, at least one of the electrode holders can 282 , 283 , 284 relative to the camp 2800 be movable to produce motion, such as with the black bi-directional arrows in 7 shown.
Bei der Bewegung der Elektrode 22 mit der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 von der ersten vorbestimmten Position gemäß 5 zu der zweiten vorbestimmten Position gemäß 6 bzw. 7 dehnt sich das Piezoelement 2814 oder zieht sich zusammen, wie mit den gestrichelten Linien in 7 gezeigt. Hierbei kann das Piezoelement 2814 zusätzlich zu der Drehbewegung und/oder Drehschwingung zwischen der ersten und zweiten Position gemäß 5 und 7 eine Schwingung in Bezug auf das Bewegungselement 2813 erzeugen, wie mit den schwarzen bidirektionalen Pfeilen in 7 dargestellt.When moving the electrode 22 with the electrode moving device 280 from the first predetermined position 5 according to the second predetermined position 6 respectively. 7 the piezo element expands 2814 or contracts, as with the dashed lines in 7 shown. Here, the piezo element 2814 in addition to the rotational movement and / or torsional vibration between the first and second positions according to 5 and 7 a vibration in relation to the moving element 2813 generate, as with the black bidirectional arrows in 7 shown.
Bei der Erzeugung der Drehbewegung oder -schwingung mit der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 wird berücksichtigt, dass die Zeitdauer eines Schweißvorgangs typischerweise bis zu 1000ms beträgt, wobei lediglich ein Teil davon, nämlich etwa der Bereich von 50 ms bis 500ms für die Anlegierung relevant sein kann. Sofern keine Schwingung verwendet wird, bei welcher mit der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 eine Hin- und Herbewegung der mindestens einen Elektrode 22, 23 während des Schweißvorgangs ausgeführt wird, sollte der maximale Dynamikbereich der Aktorik innerhalb dieser Zeit durchfahren werden. Der maximale Dynamikbereich der Aktorik, also der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 beträgt etwa +/- 1/2 Schaftdurchmesser bei Translation der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 und/oder der mindestens einen Elektrode 22, 23 oder etwa +/- 45° bei Rotation der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 und/oder der mindestens einen Elektrode 22, 23. Aufgrund der begrenzten Amplitude, aber der erzielbaren hohen Geschwindigkeiten der Drehbewegung oder der Drehschwingung, wie zuvor beschrieben, lassen sich hierdurch vergleichsweise sehr hochfrequente Schwingungen generieren. Aufgrund der mechanischen Trägheit und Elastizität ist es für schnelle Bewegungen gemäß den zuvor genannten Werten besonders vorteilhaft, die Anordnung von 5 und 6 möglichst nah am Wirkungsort, nämlich den Elektrodenkappen 220, 230 anzubringen. Eine solche Anbringung ist in 3 für die Elektrodenbewegungseinrichtung 29 gezeigt. Ist eine schnelle Bewegung nicht erforderlich, ist alternativ eine Anbringung am Elektrodenschaft möglich.When generating the rotary movement or vibration with the electrode moving device 280 it is taken into account that the duration of a welding process is typically up to 1000 ms, only a part of which, namely the range from 50 ms to 500 ms, can be relevant for the alloying. If no vibration is used, in which case with the electrode movement device 280 a back and forth movement of the at least one electrode 22 , 23 is carried out during the welding process, the maximum dynamic range of the actuators should be reached within this time. The maximum dynamic range of the actuator system, i.e. the electrode movement device 280 is approximately +/- 1/2 shaft diameter when the electrode movement device is translated 280 and / or the at least one electrode 22 , 23 or about +/- 45 ° when the electrode moving device rotates 280 and / or the at least one electrode 22 , 23 . Because of the limited amplitude, but the achievable high speeds of the rotary motion or the rotary vibration, as described above, this enables comparatively very high-frequency vibrations to be generated. Due to the mechanical inertia and elasticity, the arrangement of 5 and 6 as close as possible to the place of action, namely the electrode caps 220 , 230 to attach. Such an attachment is in 3rd for the electrode moving device 29 shown. If rapid movement is not necessary, an attachment to the electrode shaft is alternatively possible.
Gemäß einer Modifikation der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 von 5 und 6 kann die Elektrodenbewegungseinrichtung 280 so angesteuert werden, dass sich eine Schwingung der Elektrode 22 in transversaler Richtung ausbreitet. Hierdurch kann ein ähnlicher Effekt generiert werden. Die transversale Richtung ist in der Zeichnungsebene von 5 und 6 angeordnet.According to a modification of the electrode moving device 280 from 5 and 6 can the electrode moving device 280 be controlled so that there is vibration of the electrode 22 spreads in the transverse direction. A similar effect can be generated in this way. The transverse direction is in the plane of the drawing 5 and 6 arranged.
8 zeigt eine zusätzliche Modifikation der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 von 5 bis 7. In 8 ist mit den gestrichelten Linien in Bezug auf einen Piezo-Biegestreifen als Piezoelement 2824 des Bewegungselements 2823 veranschaulicht, wie das Piezoelement 2824 eine Rotationsbewegung um die Elektrodenachse 221 ausführen kann. Die gestrichelte Darstellung zeigt den Dynamikbereich des Piezo-Biegestreifens, der sich durch die Bewegung verbiegt. Dadurch werden auch die Bewegungselemente der Elektrodenhalterungen 281, 283, 284 bewegt, wie mit den schwarzen bidirektionalen Pfeilen in 8 dargestellt. 8th shows an additional modification of the electrode moving device 280 from 5 to 7 . In 8th is with the dashed lines in relation to a piezo bending strip as a piezo element 2824 of the moving element 2823 illustrates how the piezo element 2824 a rotational movement around the electrode axis 221 can perform. The dashed line shows the dynamic range of the piezo bending strip that bends due to the movement. This also makes the movement elements of the electrode holders 281 , 283 , 284 moved in as with the black bidirectional arrows 8th shown.
9 zeigt eine zusätzliche Modifikation der Elektrodenbewegungseinrichtung 280 von 5 bis 7. In 9 ist mit den gestrichelten Linien in Bezug auf einen Piezo-Dehnungsstreifen als Piezoelement 2824 des Bewegungselements 2823 veranschaulicht, wie das Piezoelement 2824 eine Rotationsbewegung um die Elektrodenachse 221 ausführen kann. Die gestrichelte Darstellung zeigt den Dynamikbereich des Piezo-Dehnungsstreifens, der sich durch die Bewegung dehnt oder zusammenzieht. Dadurch werden auch die Bewegungselemente der Elektrodenhalterungen 281, 283, 284 bewegt, wie mit den schwarzen bidirektionalen Pfeilen in 8 dargestellt. 9 shows an additional modification of the electrode moving device 280 from 5 to 7 . In 9 is with the dashed lines in relation to a piezo stretch marks as a piezo element 2824 of the moving element 2823 illustrates how the piezo element 2824 a rotational movement around the electrode axis 221 can perform. The dashed line shows the dynamic range of the piezo stretch mark that expands or contracts due to the movement. This also makes the movement elements of the electrode holders 281 , 283 , 284 moved in as with the black bidirectional arrows 8th shown.
Somit kann es sich bei den zuvor in Bezug auf 4 bis 9 beschriebenen Bewegungen, bei welchen eine Bewegung des mindestens einen Teils der mindestens einen Elektrode 22, 23 relativ zu dem mindestens einen Bauteil 5, 6 stattfindet, um eine Drehbewegung bzw. Rotationsbewegung um die Elektrodenachse 221 handeln, wie zuvor beschrieben. Denkbar ist auch eine lineare Bewegung lateral also seitlich und/oder quer zur Elektrodenachse 221, wie zuvor beschrieben. Die lineare Bewegung kann insbesondere eine Translationsbewegung sein, bei der sich alle Punkte der Elektrode 22 als der bewegte Körper, lateral also seitlich und/oder quer zur Elektrodenachse 221 bewegen, wie ebenfalls zuvor beschrieben. Insbesondere ist auch eine Überlagerung der linearen Bewegung und der Rotationsbewegung möglich, wie ebenfalls zuvor beschrieben. Thus, it may be related to the previous ones 4th to 9 movements described, in which a movement of the at least part of the at least one electrode 22 , 23 relative to the at least one component 5 , 6 takes place around a rotational movement or rotational movement around the electrode axis 221 act as previously described. A linear movement laterally or laterally and / or transversely to the electrode axis is also conceivable 221 , Like previously described. The linear movement can in particular be a translational movement in which all points of the electrode are located 22 than the moving body, i.e. laterally and / or transversely to the electrode axis 221 move as previously described. In particular, a superimposition of the linear movement and the rotational movement is also possible, as also described above.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Schweißanlage 2, der Schweißsteuerung 10, der Elektroden 22, 23, der Einrichtungen 28, 29, 280 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described configurations of the welding system 2nd , the welding control 10th , the electrodes 22 , 23 , the facilities 28 , 29 , 280 and the method can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features and / or functions of the exemplary embodiments described above can be combined as desired. In addition, the following modifications are particularly conceivable.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and can differ in their precise design from the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are ensured.
Das Schweißwerkzeug 21 muss nicht als Schweißzange ausgeführt sein, sondern kann auch nur eine Schweißelektrode 22 oder 23 usw. aufweisen.The welding tool 21st does not have to be designed as a welding gun, but can only be a welding electrode 22 or 23 etc. have.
Je nach Bedarf ist unterschiedliche Aktorik für die Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 zur Bewegungsgenerierung verwendbar, die aus der nachfolgenden Gruppe von Aktoren einzeln oder in beliebiger Anzahl und Kombination auswählbar ist, nämlich ein Antrieb, ein Motor, insbesondere ein Motor mit Getriebe, ein sonstiger mechanischer Kraft- und Drehmomentwandler, ein Piezoelement, ein magnetischer Kraftgenerator, ein Linearantrieb, usw.Depending on the need, there are different actuators for the electrode movement devices 28 , 29 , 280 usable for motion generation, which can be selected individually or in any number and combination from the following group of actuators, namely a drive, a motor, in particular a motor with gear, another mechanical force and torque converter, a piezo element, a magnetic force generator Linear actuator, etc.
Die Einleitung der Kräfte der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 zur Erzeugung der zuvor beschriebenen Bewegung(en) kann in mindestens einen der Elektrodenschäfte und/oder der Arme 211, 212 des Schweißwerkzeugs 21 erfolgen.The introduction of the forces of the electrode moving devices 28 , 29 , 280 to generate the movement (s) described above can be in at least one of the electrode shafts and / or the arms 211 , 212 of the welding tool 21st respectively.
Zur kompakten Ausführung des Schweißwerkzeugs 21, 21A ist eine Integration der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 in den Schaft der Elektrode 22, 23 vornehmbar.For the compact design of the welding tool 21st , 21A is an integration of the electrode moving devices 28 , 29 , 280 in the shaft of the electrode 22 , 23 noticeable.
Auch wenn die durch die Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 hervorgerufene Bewegung als Rotation bzw. Drehung beschrieben wurde, kann zusätzlich oder alternativ eine Translation als, zur statischen Zangenkraft Fs, überlagerte Bewegung erzeugt und genutzt werden. In einem solchen Fall ist es denkbar, die Arme 211, 212 in Gleich- oder in Gegenrichtung anzusteuern.Even if by the electrode moving devices 28 , 29 , 280 caused movement has been described as rotation or, in addition or alternatively, a translation as, to the static force of the forceps Fs , superimposed movement can be generated and used. In such a case, it is conceivable the arms 211 , 212 To drive in the same or in the opposite direction.
Optional kann nur auf einer der beiden Seiten, also nur bei der Elektrode 22 oder nur bei der Elektrode 23 eine entsprechende Einleitung von Kräften erfolgen, welche eine der zuvor beschriebenen Bewegung(en) ausführt.Optionally, only on one of the two sides, i.e. only for the electrode 22 or only with the electrode 23 a corresponding introduction of forces is carried out, which carries out one of the previously described movement (s).
Zur Verstärkung der Effekte ist es denkbar, eine Kombination von Kraftrichtungen und mehreren Anregungen und/oder Aktoren, gegebenenfalls zusätzlich kombiniert mit einer Führung des Schweißwerkzeugs 21 mit der Vorrichtung 20 auszuführen.To intensify the effects, it is conceivable to use a combination of directions of force and several excitations and / or actuators, optionally additionally combined with a guide of the welding tool 21st with the device 20th to execute.
Als Einwirkungsrichtung der zuvor beschriebenen Bewegung(en) kann neben Rotation auch Translation genutzt werden.In addition to rotation, translation can also be used as the direction of action of the movement (s) described above.
Als besondere Anregung eine der zuvor beschriebenen Bewegung(en) kann in longitudinaler Richtung (axial) eine pulsierende Kraft aufgebracht werden.As a special stimulus for one of the previously described movements, a pulsating force can be applied in the longitudinal direction (axially).
Über besondere Zeitfunktionen, insbesondere für Richtung und Geschwindigkeit, kann die Einwirkung auf besondere Zeitpunkte konzentriert werden. Dies ist besonders bei beschränkter Amplitude der zuvor beschriebenen Bewegung(en) vorteilhaft zu beachten.Using special time functions, especially for direction and speed, the influence can be concentrated on special times. This is particularly important to note when the amplitude of the movement (s) described above is limited.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist eine Synchronisation mit der Schweißaufgabe möglich, insbesondere in Bezug auf Verlauf von Haltekraft bzw. Anpresskraft Fs und Schweißstrom Is. Auf diese Weise ist eine Optimierung der Schweißqualität und der Reduzierung der Reinigungsintervalle besonders gut möglich.In a preferred embodiment, synchronization with the welding task is possible, in particular with regard to the course of the holding force or pressing force Fs and welding current Is. In this way, an optimization of the welding quality and the reduction of the cleaning intervals is particularly possible.
Möglich ist auch, eine Abdichtung der Schäfte 220, 230 in Bezug auf die Wasserkühlung der Elektroden 22, 23 und/oder eine Lagerung für einen Kraftfluss zum Bewirken der zuvor beschriebenen Bewegung(en) zu nutzen.It is also possible to seal the shafts 220 , 230 regarding the water cooling of the electrodes 22 , 23 and / or use a bearing for a flow of force to effect the movement (s) described above.
Verwendbar ist optional zudem eine integrierte Kraftmessung, um mechanische Modellparameter des Aufbaus der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 zu identifizieren. Dies kann für Übertragungsfunktionen, insbesondere für die Übertragungscharakteristik von Aktor bis zum Wirkungsort der Kraft, genutzt werden. Sofern möglichst nahe am Zielobjekt (Wirkungsort) der Kraft gemessen werden kann, lässt sich die Übertragungscharakteristik von Aktor bis zum Wirkungsort der Kraft als z.B. Übertragungsfunktion identifizieren und über eine Vorsteuerung kompensieren. Hierfür kann beispielsweise die Ansteuergröße der Aktorik mit der inversen Übertragungsfunktion gewichtet werden)An integrated force measurement can optionally also be used to determine mechanical model parameters of the structure of the electrode movement devices 28 , 29 , 280 to identify. This can be used for transfer functions, in particular for the transfer characteristics from the actuator to the place of action of the force. If the force can be measured as close as possible to the target object (place of action), the transfer characteristic from the actuator to the place of action of the force can be identified as a transfer function, for example, and compensated via a pilot control. For this purpose, for example, the actuating variable of the actuator system can be weighted with the inverse transfer function)
Zur Regelung der Elektrodenbewegungseinrichtungen 28, 29, 280 ist eine automatische Kalibrierung und ein automatisches Messen der „Durchgangscharakteristik“, also Körperschall, insbesondere durch die Bauteile 5, 6, als Rückführgröße nutzbar.To control the electrode movement devices 28 , 29 , 280 is an automatic calibration and an automatic measurement of the "continuity characteristics", that is structure-borne noise, especially through the components 5 , 6 , can be used as a feedback variable.
