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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Schweißvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6, eine Schweißvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7, eine Baugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Auf dem Gebiet der Schweißtechnik ist es bekannt, Bauteile zum Zwecke der Handhabung mit Schweißpunkten aneinander zu heften.
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Beispielsweise in der Fertigung von Karosserien für Fahrzeuge, beispielsweise bei Türen und Klappen, sind Innen- und Außenteile häufig als Falzkonstruktion ausgeführt. Dabei wird das Innenteil auf das Außenteil gelegt und das Außenteil um eine Kante des Innenteils gebogen. Zwischen dem Außen- und Innenteil wird im Falzbereich ein Klebstoff vorgesehen, der eine gewisse Zeit benötigt, um auszuhärten. Folglich besteht die Gefahr, dass das Außen- und Innenteil relativ zueinander verrutschen, insbesondere in Handhabungsprozessen.
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Um das Problem zu lösen, werden im Falzbereich ein oder mehrere Schweißpunkte gesetzt, die die korrekte relative Lage des Außen- und Innenteils bis zur Aushärtung des Klebstoffs sicherstellen.
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Dabei kommt konventionell ein Verfahren zum Einsatz, in dem das äußere und innere Bauteil elektrisch voneinander isoliert auf einer gegenüber der Umgebung ebenfalls elektrisch isolierten Unterlage bereitgestellt werden. Das innere und äußere Bauteil weisen dabei einen Falzbereich auf, wie oben beschrieben. Sodann wird eine Schweißelektrode im Falzbereich an dem äußeren Bauteil angesetzt, deren zugehörige Masseelektrode am inneren Bauteil platziert wird. Durch Applikation eines Schweißstroms über die Schweißelektrode wird das innere Bauteil mit dem äußeren Bauteil punktuell verbunden.
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Zwischen den beiden Bauteilen befindet sich jedoch der Klebstoff, der isolierende Wirkung hat. Dieser muss daher über eine Anpresskraft, die über die Schweißelektrode aufgebracht wird, im Bereich der gewünschten Fügestelle verdrängt werden. Infolge der Anpresskraft verlagern sich die beiden Bauteile aufeinander zu und verdrängen den Klebstoff lokal. Dazu sind in dem konventionellen Verfahren aber häufig so hohe Anpresskräfte notwendig, dass es zu mechanischen Beschädigungen, wie beispielsweise Verbiegungen und Dellen an den Bauteilen kommt. Ohne hinreichende Verdrängung des Klebstoffs sind wiederum sehr hohe Schweißspannungen erforderlich, bei denen der Schweißstrom jedoch unkontrolliert durchschlagen kann. Dies führt, ebenfalls unerwünscht, zu schweißtechnischen Störeffekten, wie beispielsweise Materialspritzern und Schweißkratern.
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In der Folge können die notwendige Verbindungsfestigkeit und optische Qualität nicht prozesssicher erreicht werden.
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Aus der
DE 10 2012 008 831 A1 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, mit der unter Verwendung mehrerer Elektrodenpaare mehrere Schweißpunkte erzeugt werden können.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2015 100 496 A1 eine Schweißelektrode mit einem integrierbaren Widerstandselement.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schweißverfahren und eine entsprechende Schweißvorrichtung zu schaffen, mit der die eingangs genannten Probleme gelöst werden können.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 6, 7, 9 und 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen und der Beschreibung genannten Merkmalen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung, umfassend folgende Schritte:
- - Bereitstellen eines ersten Bauteils und eines davon elektrisch isolierten zweiten Bauteils auf einem gegenüber der Umgebung elektrisch isolierten Gegenlager, wobei das erste und zweite Bauteil einen Überlappungsbereich ausbilden, in dem sich ein elektrisch isolierender viskoser Fügezusatzstoff zwischen dem ersten und zweiten Bauteilen befindet; und dann
- - Fügen des ersten und zweiten Bauteils an wenigstens einer Fügestelle im Ü berlappu ngsbereich.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Fügen folgende Schritte durchgeführt werden:
- a) Einleiten eines Konditionierungsstroms an der Fügestelle in das erste Bauteil, der dann nur durch das erste Bauteil strömt, sodass das erste Bauteil und der angrenzende Fügezusatzstoff an der Fügestelle erwärmt werden;
- b) Beaufschlagen des ersten Bauteils mit einer Fügekraft, sodass sich das erste Bauteil an der Fügestelle unter Verdrängung des erwärmten Fügezusatzstoffs auf das zweite Bauteil zu verlagert; und
- c) Einleiten eines Schweißstroms in das erste Bauteil an der Fügestelle, wenn das erste Bauteil sich dem zweiten Bauteil an der Fügestelle hinreichend angenähert hat, wobei der Schweißstrom dann unter Herstellung der Schweißverbindung an der Fügestelle über das zweite Bauteil abgeleitet wird.
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Dadurch, dass die Fügestelle in dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst erwärmt wird, verringert sich die erforderliche Fügekraft, um den Fügezusatzstoff zu verdrängen. Somit wird eine sichere Kontaktierung des zweiten Bauteils mit dem ersten Bauteil gewährleistet, ohne dass das Material der Bauteile mechanisch beschädigt wird. Zugleich wird durch die sichere Kontaktierung gewährleistet, dass der Schweißstrom nicht unkontrolliert durchschlägt. Hierdurch werden Spritzer und schweißtechnische Schäden an den Bauteilen vermieden.
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Die Schritte a) bis c) können zeitlich auch miteinander überlappend durchgeführt werden. In Schritt c) wird der Schweißstrom vorzugsweise frühestens ab einem Zeitpunkt eingeleitet, zu dem sich das erste und zweite Bauteil an der Fügestelle kontaktieren.
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Vorzugsweise wird das erste Bauteil an der Fügestelle mit der Fügekraft beaufschlagt.
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Der Schweißstrom und der Konditionierungsstrom beziehungsweise eine jeweilige Schweißspannung und Konditionierungsspannung sowie die Fügekraft sind vorzugsweise voneinander unabhängig einstellbare Prozessparameter. Es ist daher auch möglich, die genannten Prozessparameter und die Bauteile sowie den Fügezusatzstoff derart aufeinander abzustimmen, dass der Schweißstrom bereits bei einem noch bestehenden definierten Restabstand zwischen den Bauteilen eingeleitet wird und dann kontrolliert durchschlägt. Auslegungsziel ist dabei stets die Vermeidung von Spritzern von aufgeschmolzenem Werkstoff oder Fügezusatzstoff sowie die Vermeidung von mechanischen Beschädigungen an den Bauteilen.
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Vor diesem Hintergrund umfasst die hinreichende Annäherung in Schritt c) sowohl die oben beschriebene bevorzugte lokale Kontaktierung zwischen dem inneren und dem ersten und zweiten Bauteil als auch die zuletzt angesprochenen prozesstechnische Auslegung des definierten Restabstands. Für beide Varianten vermag der Fachmann anhand der hierin offenbarten Lehre eine Vielzahl geeigneter Prozessparametersätze für gegebene Bauteile und Fügezusatzstoffe zu identifizieren, wobei er - wie in der Prozessauslegung üblich - entsprechende Versuche selbstständig durchführt.
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Mit dem Verfahren der Erfindung lassen sich diverse Bauteile zu Baugruppen vormontieren oder auch endmontieren. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten und zweiten Bauteil um Bleche. Diese können zum Beispiel zum Zwecke der Handhabung mit Schweißpunkten aneinander geheftet werden, also vormontiert werden, falls der Fügezusatzstoff, beispielsweise der Klebstoff, sich für die Handhabung noch nicht hinreichend verfestigt hat. Somit kann die entstandene Baugruppe beispielsweise nachgelagerten Prozessen sicher zugeführt werden.
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Das erste und zweite Bauteil können beispielsweise einen Falzbereich aufweisen, der den Überlappungsbereich umfasst. Ist das erste Bauteil im Falzbereich um das zweite Bauteil beziehungsweise dessen Kante herumgeführt, so kann das erste Bauteil auch als äußeres Bauteil und das zweite Bauteil auch als inneres Bauteil bezeichnet werden (sowie umgekehrt).
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Der viskose Fügezusatzstoff ist vorzugsweise ein Klebstoff, besonders bevorzugt ein Falzklebstoff. Vorzugsweise ist der Fügezusatzstoff bereits teilweise verfestigt, im Falle des Klebstoffs also teilweise ausgehärtet.
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Das erste und zweite Bauteil weisen im Ausgangszustand im Überlappungsbereich noch keinen hinreichenden Zusammenhalt auf, um ungewünschte Relativbewegungen zuverlässig zu vermeiden. Insbesondere besteht noch keine sichere Handhabungsfestigkeit.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass:
- - in Schritt a) eine Kontaktierung des ersten Bauteils an der Fügestelle mit einer Schweißelektrode und davon beanstandet im Überlappungsbereich mit einer Masseelektrode erfolgt, die mit der Schweißelektrode ein Konditionierungselektrodenpaar bildet, sodass sich ein geschlossener Konditionierungsstromkreis durch das erste Bauteil und das Konditionierungselektrodenpaar ergibt; und dass
- - vor Durchführung von Schritt c) eine Kontaktierung des zweiten Bauteils mit einer weiteren Masseelektrode erfolgt, die mit derselben Schweißelektrode ein Schweißelektrodenpaar bildet, sodass sich ein zunächst offener Schweißstromkreis über das erste Bauteil, das zweite Bauteil und das Schweißelektrodenpaar ergibt.
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Sofern hierin von einem Stromkreis die Rede ist bedeutet dies nicht zwingend, dass der Stromkreis bereits mit einer Spannung versorgt wird. Gemeint ist hiermit das Vorliegen einer geschlossenen leitfähigen Verbindung (geschlossener Stromkreis) oder die Möglichkeit eine geschlossene leitfähige Verbindung durch eine geeignete Schaltoperation herzustellen (offener Stromkreis). Die Schaltoperation kann beispielsweise über die Fügekraft initiiert werden und in der hinreichenden Annäherung des äußeren und inneren Bauteils bestehen.
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Vorzugsweise ist die Schweißelektrode positiv polarisierbar und die beiden Masseelektroden sind gegenüber der Schweißelektrode negativ polarisierbar.
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Die Konditionierungsspannung und die Schweißspannung können als Prozessparameter, wie oben schon angesprochen, voneinander unabhängig erzeugt werden, insbesondere hinsichtlich ihres Betrags und des Zeitpunkts der Erzeugung. Natürlich kann die Konditionierungsspannung an der Schweißelektrode auch in die Schweißspannung mit eingebracht werden, wenn der Schweißstrom eingeleitet werden soll.
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Vorzugsweise sind für die Konditionierungsspannung und die Schweißspannung separate Schweißtransformatoren vorgesehen.
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Es ist wie oben angesprochen möglich, dass der Schweißstromkreis bereits geschlossen ist, ohne dass die eigentliche Schweißspannung erzeugt wird. Wenn sich die Bauteile kontaktieren kann dann beispielsweise ein Konditionierungsstrom und/oder ein kleiner Schweißstrom, also eine herabgesetzte Schweißspannung, in das zweite Bauteil geleitet werden, ohne den Werkstoff aufzuschmelzen. Hier besteht beispielsweise die Möglichkeit einer Erwärmung des zweiten Bauteils. Auch kann ein solcher Konditionierungsstrom oder ein solcher kleiner Schweißstrom genutzt werden, um den exakten Moment, in dem sich die Bauteile an der Fügestelle kontaktieren, durch Detektion des Konditionierungsstroms oder kleinen Schweißstroms am zweiten Bauteil messtechnisch zu erfassen.
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Die Kontaktierung des zweiten Bauteils mit der weiteren Masseelektrode erfolgt vorzugsweise zeitgleich mit der Kontaktierung des ersten Bauteils mit der Schweißelektrode in Schritt a).
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schweißstromkreis in Schritt c) geschlossen wird, indem in Schritt b) eine Schweißelektrodenkraft als Fügekraft auf das äußere Bauteil ausgeübt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass:
- - in Schritt a) der Konditionierungsstromkreis mit einer Konditionierungsspannung beaufschlagt wird, sodass der Konditionierungsstrom fließt; und
- - bereits vor Durchführung von Schritt c) oder in Schritt c) der Schweißstromkreis mit einer Schweißspannung beaufschlagt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gegenlager eine konturadaptive Unterlage umfasst.
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Die konturadaptive Unterlage kann beispielsweise einen Revolver umfassen, an dem verschiedene Unterlagen für verschiedene Bauteilkonturen vorgesehen sind. Auch kann die konturadaptive Unterlage beispielsweise ein sogenanntes Nadelkissen oder auch eine formflexible Unterlage umfassen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung, ausgebildet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung, umfassend:
- - ein gegenüber der Umgebung elektrisch isoliertes Gegenlager zur Aufnahme zu schweißender Bauteile;
- - eine Schweißelektrode, eine Masseelektrode und eine weitere Masseelektrode, die eine einheitliche Arbeitsrichtung aufweisen und wobei die Schweißelektrode mit der Masseelektrode ein Konditionierungselektrodenpaar bildet und dieselbe Schweißelektrode mit der weiteren Masseelektrode ein Schweißelektrodenpaar bildet; und wobei
- - das Konditionierungselektrodenpaar und das Schweißelektrodenpaar voneinander unabhängig mit einer Konditionierungsspannung und einer Schweißspannung beaufschlagt werden können.
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Unter der Arbeitsrichtung ist jene Richtung zu verstehen, in der die Schweißelektrode und die Masseelektroden mit den zu schweißenden Bauteilen in Kontakt gebracht werden können.
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Dies kann beispielweise eine Zustellrichtung sein, in der die Schweißelektrode und die Masseelektroden in Richtung der Unterlage verfahren werden können. Die Schweißelektrode und die Masseelektroden können vorzugsweise voneinander unabhängig verfahren werden.
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Grundsätzlich kann die Arbeitsrichtung auch eine Zustellrichtung sein, in der die Unterlage in Richtung der Schweißelektrode und der Masseelektroden verfahrbar ist.
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Zur unabhängigen Versorgung des Konditionierungselektrodenpaars mit der Konditionierungsspannung und des Schweißelektrodenpaars mit der Schweißspannung sind bevorzugt zwei unabhängige Schweißtransformatoren vorgesehen.
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Vorzugsweise sind Pluspole der beiden Schweißtransformatoren mit der Schweißelektrode wirkverbunden und jeweils ein Minuspol eines Schweißtransformators mit einer der beiden Masseelektroden verbunden. Der Minuspol des für die Konditionierungsspannung bestimmten Schweißtransformators ist dann mit der Masseelektrode des Konditionierungselektrodenpaars wirkverbunden und der Minuspol des für die Schweißspannung bestimmten Schweißtransformators ist dann mit der weiteren Masseelektrode des Schweißelektrodenpaars wirkverbunden.
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Die Schweißvorrichtung der Erfindung ist vorzugsweise eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Schweißvorrichtung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gegenlager eine konturadaptive Unterlage umfasst.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einer Schweißverbindung, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorhergehenden Beschreibung oder hergestellt mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Bei der Baugruppe kann es sich bevorzugt um ein Karosserieelement eines Fahrzeugs handeln. Dieses zeichnet sich durch hohe Festigkeit und hohe optische Qualität aus. Somit ist die Baugruppe der Erfindung besonders gut geeignet, um einem nachgelagerten Lackierprozess zugeführt zu werden und später als Sichtteil zu dienen. Auch ist die Baugruppe der Erfindung besonders sicher handhabbar. Vorzugsweise kann es sich um eine Fahrzeugtür handeln.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Baugruppe gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Nochmals mit anderen Worten zusammengefasst, betrifft die Erfindung eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren. Es ist vorgesehen, dass eine Fügestelle zunächst mit einem Konditionierungselektrodenpaar erwärmt wird und dann mit einem Schweißelektrodenpaar eine Schweißverbindung an der Fügestelle hergestellt wird, wobei das Konditionierungselektrodenpaar und das Schweißelektrodenpaar eine gemeinsame Elektrode und voneinander unabhängige Stromkreise aufweisen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 die schematische Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;
- 2 eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
- 3 eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
- 4 eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform; und
- 5 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe.
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1 zeigt die schematische Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schweißverbindung 10 (vergleiche 5) mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 12.
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Die Schweißvorrichtung 12 umfasst ein gegenüber der Umgebung elektrisch isoliertes Gegenlager 14. Auf der Gegenlage 14 lassen sich zu schweißende Bauteile 16, 18, elektrisch von der Umgebung isoliert, positionieren und gegebenenfalls aufspannen. Das Gegenlager 14 kann auf verschiedene Bauteilkonturen angepasst werden oder auch eine konturadaptive Unterlage 78 umfassen (vergleiche auch 3, 4).
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Die Schweißvorrichtung 12 umfasst weiterhin eine Schweißelektrode 20, eine Masseelektrode 22 und eine weitere Masseelektrode 24.Die Schweißelektrode 20 und die Masseelektrode 22 bilden zusammen ein Konditionierungselektrodenpaar 26. Dieselbe Schweißelektrode 20 bildet zugleich mit der weiteren Masseelektrode 24 ein Schweißelektrodenpaar 28.
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Im vorliegenden Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Schweißelektrode 20 mit einem Pluspol 30 eines Schweißtransformators 32 wirkverbunden ist, dessen Minuspol 34 mit der Masseelektrode 22 wirkverbunden ist, während die Schweißelektrode 20 zugleich mit einem Pluspol 36 eines weiteren Schweißtransformators 38 wirkverbunden ist, dessen Minuspol 40 mit der weiteren Masseelektrode 24 wirkverbunden ist.
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Über die jeweiligen Schweißtransformatoren 32, 38 können das Konditionierungselektrodenpaar 26 und das Schweißelektrodenpaar 28 voneinander unabhängig mit einer Konditionierungsspannung 42 und einer Schweißspannung 44 beaufschlagt werden.
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Darüber hinaus lässt sich über die Schweißelektrode 20, die Masseelektrode 22 und die weitere Masseelektrode 24 eine Fügekraft 46 auf die Bauteile 16, 18 aufbringen. Die Schweißelektrode 20, die Masseelektrode 22 und die weitere Masseelektrode 24 haben diesbezüglich eine einheitliche Arbeitsrichtung 48. Die Fügekraft 46 kann entweder durch (optional voneinander unabhängiger) Zustellung der Elektroden 20, 22, 24 in Arbeitsrichtung 48 zu den Bauteilen 16, 18 auf diese aufgebracht werden oder, im Fall einer verfahrbaren Gegenlage 14, auch durch Zustellung der Gegenlage 14 entgegen der Arbeitsrichtung 48. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Elektroden 20, 22, 24 entlang der Arbeitsrichtung 48 voneinander unabhängig verstellbar sind.
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Die beschriebene Schweißvorrichtung 12 ist in der Lage, das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchzuführen.
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Zunächst erfolgt eine Bereitstellung des ersten Bauteils 16 und, davon elektrisch isoliert, des zweiten Bauteils 18 auf dem ebenfalls elektrisch isolierten Gegenlager 14.
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Wie in 1 ersichtlich, weisen das erste 16 und zweite Bauteil 18 einen Überlappungsbereich 50 auf. Bei dem Überlappungsbereich 50 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um einen Falzbereich 52, erkennbar an einer Lasche 54 des ersten Bauteils 16, die um eine Kante 56 des zweiten Bauteils 18 herumgeführt ist. In diesem Beispiel stellt das erste Bauteil 16 somit ein äußeres Bauteil 58 dar und das zweite Bauteil 18 stellt ein inneres Bauteil 60 dar. Exemplarisch handelt es sich bei dem inneren 60 und äußeren Bauteil 58 jeweils um ein Blech.
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Zwischen dem ersten 16 und zweiten Bauteil 18 befindet sich im Überlappungsbereich 50 ein elektrisch isolierender viskoser Fügezusatzstoff 62. Im vorliegenden Beispiel befindet sich der Fügezusatzstoff 62 entlang der gesamten Bauteile 16, 18 zwischen diesen und realisiert in diesem Beispiel die elektrische Isolierung zwischen den Bauteilen 16, 18. Bei den hier verwendeten gefalzten Blechen handelt es sich um einen Klebstoff 64.
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Das erste 16 und zweite Bauteil 18 sollen nun im Überlappungsbereich 50 gefügt werden.
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Zu diesem Zweck wird in einem Schritt a) das erste Bauteil 16 zunächst an einer gewünschten Fügestelle 66 im Überlappungsbereich 50 mit der Schweißelektrode 20 kontaktiert. Etwas beabstandet davon erfolgt eine Kontaktierung des ersten Bauteils 16 mit der Masseelektrode 22. Hierdurch entsteht ein geschlossener Konditionierungsstromkreis 68 durch das erste Bauteil 16 und das Konditionierungselektrodenpaar 26.
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Bereits parallel (aber auch später) kann eine Kontaktierung des zweiten Bauteils 18 mit der weiteren Masseelektrode 24 erfolgen. Somit ergibt sich ein, in Schritt a) zunächst offener Schweißstromkreis 70 über das erste Bauteil 16, das zweite Bauteil 18 und das Schweißelektrodenpaar 28. Der Schweißstromkreis 70 ist noch offen, da sich das erste Bauteil 16 und das zweite Bauteil 18, abweichend von der Darstellung in 1, an der Fügestelle 66 in Schritt a) noch nicht kontaktieren.
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In Schritt a) erfolgt nämlich zunächst eine Einleitung eines Konditionierungsstroms 72 im Bereich der Fügestelle 66 in das erste Bauteil 16, indem die Konditionierungsspannung 42 erzeugt wird. Der Konditionierungsstrom 72 strömt dann nur durch das erste Bauteil 16, sodass das erste Bauteil 16 und der angrenzende Fügezusatzstoff 62 an der Fügestelle 66 erwärmt werden.
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In einem weiteren Schritt b), der auch parallel mit Schritt a) erfolgen kann, erfolgt dann eine Beaufschlagung des ersten Bauteils 16 mit der Fügekraft 46. Hier wird die Fügekraft 46 über die Schweißelektrode 20 an der Fügestelle 66 auf das erste Bauteil 16 aufgebracht. Da der Fügezusatzstoff 62 an der Fügestelle 66 erwärmt ist, können sich das erste Bauteil 16 und das zweite Bauteil 18 an der Fügestelle 66 unter Verdrängung des erwärmten Fügezusatzstoffs 62 aufeinander zu verlagern.
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Irgendwann geraten das erste Bauteil 16 und das zweite Bauteil 18 dann an der Fügestelle 66 in Kontakt. Dieser Zustand ist in 1 illustriert. Dadurch wird in einem weiteren Schritt c) der Schweißstromkreis 70 geschlossen.
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So dann kann in Schritt c) ein Schweißstrom 74 an der Fügestelle 66 in das erste Bauteil 16 eingeleitet werden, wobei der Schweißstrom 74 dann unter Herstellung der Schweißverbindung 10 (vergleiche 5) an der Fügestelle 66 über das zweite Bauteil 18 abgeleitet wird.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 12 in einer weiteren Ausführungsform. Diese kann prinzipiell wie die in 1 beschriebene Schweißvorrichtung 12 funktionieren, sodass größtenteils identische Bezugszeichen verwendet werden. Nachstehend wird vor allem auf die Besonderheiten der in 2 gezeigten Ausführungsform eingegangen.
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Die Schweißvorrichtung 12 ist hier in C-Bauweise ausgeführt. Gut erkennbar sind die Schweißelektrode 20, die Masseelektrode 22 und die weitere Masseelektrode 24. Die Elektroden 20, 22, 24 sind mit jeweils einem Linearantrieb 76 wirkverbunden, die pneumatisch, elektrisch oder auch magnetisch funktionieren können. Über einen oder mehrere Linearantriebe 76 kann hier die Fügekraft 46 erzeugt werden.
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Ebenso gut erkennbar ist das gegenüber der Umgebung elektrisch isolierte Gegenlager 14, das hier in die C-Bauweise integriert ist und nur prinzipiell gezeigt wird.
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Die Schweißvorrichtung 12 umfasst auch die beiden unabhängigen Schweißtransformatoren 32, 38.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 12 in einer weiteren Ausführungsform, wobei der Fokus auf dem Gegenlager 14 liegt. Im Übrigen kann auch diese Ausführungsform prinzipiell wie die in 1 beschriebene Schweißvorrichtung 12 funktionieren, sodass wiederum identische Bezugszeichen verwendet werden.
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Das Gegenlager 14 umfasst hier eine konturadaptive Unterlage 78. Die Anpassbarkeit der Unterlage 78 wird hier dadurch erreicht, dass eine Vielzahl von konturspezifischen Unterlagen 80 über ein Revolversystem 82 bereitgestellt sind.
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In der linken Detailansicht ist die isometrische Ansicht des Gegenlagers 14 aus dem rechten Teil von 3 gezeigt und umfasst eine zusätzliche Schnittdarstellung.
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In der Isometrischen Ansicht ist erkennbar, dass das Revolversystem 82 an der in C-Bauweise ausgeführten Schweißvorrichtung 12 um eine Drehachse 84 drehbar gelagert ist.
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Außen am Revolversystem 82 sind die verschiedenen konturspezifischen Unterlagen 80 vorgesehen. Die Schnittansicht zeigt exemplarisch unterschiedliche Konturen 86 zweier gegenüberliegender konturspezifischer Unterlagen 80.
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Durch Drehung des Revolversystems 82 um die Drehachse 84 können die jeweils gewünschten konturspezifischen Unterlagen 80 auf die Elektroden 20, 22, 24 ausgerichtet werden, die in 3 nicht vereinzelt, sondern blackboxartig gezeigt sind.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 12 in einer weiteren Ausführungsform, wobei der Fokus wiederum auf dem Gegenlager 14 liegt. Im Übrigen kann auch diese Ausführungsform prinzipiell wie die in 1 beschriebene Schweißvorrichtung 12 funktionieren, sodass wiederum identische Bezugszeichen verwendet werden.
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Die Elektroden 20, 22, 24 sind hier rein prinziphaft oberhalb des Gegenlagers 14 angedeutet.
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Das Gegenlager 14 umfasst wiederum eine konturadaptive Unterlage 78. Die Anpassbarkeit der Unterlage 78 wird hier durch ein Nadelkissen 88 erreicht. Das Nadelkissen 88 umfasst individuell verstellbare Stifte 90, die beliebige unterschiedliche Konturen 86 von Bauteilen 16 nachbilden können.
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5 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 92 mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe 94.
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Die Baugruppe 94 weist eine Schweißverbindung 10, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorhergehenden Beschreibung auf beziehungsweise wurde mit einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 12 gemäß der vorhergehenden Beschreibung hergestellt.
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Vorliegend handelt es sich bei der Baugruppe 94 um ein Karosserieelement 96 des Fahrzeugs 92, hier exemplarisch um eine Fahrzeugtür 98.
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Rein zur Erläuterung sind zwei Schweißverbindungen 10 gezeigt, die jedoch im Innern der Fahrzeugtür 98 verborgen und von außen unsichtbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schweißverbindung
- 12
- Schweißvorrichtung
- 14
- Gegenlager
- 16
- erstes Bauteil
- 18
- zweites Bauteil
- 20
- Schweißelektrode
- 22
- Masseelektrode
- 24
- weitere Masseelektrode
- 26
- Konditionierungselektrodenpaar
- 28
- Schweißelektrodenpaar
- 30
- Pluspol
- 32
- Schweißtransformator
- 34
- Minuspol
- 36
- Pluspol
- 38
- weiterer Schweißtransformator
- 40
- Minuspol
- 42
- Konditionierungsspannung
- 44
- Schweißspannung
- 46
- Fügekraft
- 48
- Arbeitsrichtung
- 50
- Überlappungsbereich
- 52
- Falzbereich
- 54
- Lasche
- 56
- Kante
- 58
- äußeres Bauteil
- 60
- inneres Bauteil
- 62
- Fügezusatzstoff
- 64
- Klebstoff
- 66
- Fügestelle
- 68
- Konditionierungsstromkreis
- 70
- Schweißstromkreis
- 72
- Konditionierungsstrom
- 74
- Schweißstrom
- 76
- Linearantrieb
- 78
- konturadaptive Unterlage
- 80
- konturspezifische Unterlage
- 82
- Revolversystem
- 84
- Drehachse
- 86
- Kontur
- 88
- Nadelkissen
- 90
- Stift
- 92
- Fahrzeug
- 94
- Baugruppe
- 96
- Karosserieelement
- 98
- Fahrzeugtür
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012008831 A1 [0008]
- DE 102015100496 A1 [0009]
