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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung.
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Verfahren und Anordnungen zum Erzeugen von Buckelschweißverbindungen zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken sind in zahlreichen Variationen bekannt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei Werkstücke eines Anbauteils einer Fahrzeugkarosserie mittels einer formschlüssigen Verbindung, wie beispielsweise einer Falzverbindung, miteinander zu verbinden. Zudem ist es bekannt, auf eines der Werkstücke im Randbereich Klebstoff aufzubringen, welcher nach dem Falzen über die Kontaktflächen der Werkstücke verteilt ist und Hohlräume der Falztasche ausfüllt. Durch den Klebstoff wird die Festigkeit der Verbindung erhöht und ein Korrosionsschutz geschaffen. Erst durch Aushärtung des Klebstoffs im Lacktrockner (KTL-Trockner), wird die erforderliche Festigkeit erreicht. Daher werden die zu verbindenden Werkstücke, welche bereits mittels der formschlüssigen Verbindung miteinander verbunden sind, bei bekannten Verfahren mittels Buckelschweißverbindungen vorfixiert bzw. geheftet, um eine geometrische Lageverschiebung der beiden Werkstücke über die komplette Lackierungsprozesskette bis zum KTL-Trocknerprozess zu verhindern.
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Aus der
EP 3 046 716 B1 ist ein Verfahren zum Buckelschweißen eines zweiten Metallblechs über einem ersten Metallblech mit einem Buckelschweißapparat bekannt. Hierbei ist das erste Metallblech aus einem nichteisernen Metall oder einer Metalllegierung, welche als Hauptkomponente Aluminium oder Magnesium aufweist. Das erste Metallblech weist einen oder mehrere längliche Buckel auf, die sich lokal oberhalb der oberen Hauptoberfläche des ersten Metallblechs erstrecken, um in Kontakt mit der unteren Hauptoberfläche des zweiten Metallblechs zu kommen. Der Buckelschweißapparat umfasst eine erste Schweißelektrode und eine zweite Schweißelektrode, die auf dem ersten Metallblech und dem zweiten Metallblech in der Position des Buckels anliegen oder die gleichzeitig auf dem zweiten Metallblech an der Position von zwei Buckeln anliegen, um eine Druckkraft auf die Metallbleche auszuüben und um anschließend einen Strom durch die Metallbleche zu schicken.
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Aus der
DE10 2016 122 170 A1 ist eine Schweißzange in C-Form bekannt, welche einen Schweißzangenkörper, an dem ein erster Schweißarm befestigt ist, der an seinem freien Ende mit einer ersten Elektrode bestückt ist, und einen demgegenüber motorisch verlagerbaren zweiten Schweißarm umfasst, der an dem Schweißzangenkörper angeordnet ist, und dem ein mit einer zweiten Elektrode bestückter Elektrodenhalter zugeordnet ist. Dem zweiten Schweißarm ist zur linearen Verschiebung der zweiten Elektrode relativ zur ersten Elektrode ein Torquemotor zugeordnet. Eine solche Schweißzange kann beispielweise an Schweißrobotern in automatisierten Fertigungsstraßen, insbesondere im Automobilbau zum Einsatz kommen und zum Punktschweißen oder Buckelschweißen verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2008 047 800 A1 sind ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung durch Widerstandspressschweißen bekannt, durch die wenigstens zwei Bauteile relativ zueinander fixiert werden, die bereits mittels einer formschlüssigen Verbindung, vorzugsweise Falzverbindung, miteinander verbunden sind. Die Bauteile werden durch den Stoffschluss vorzugsweise im Randbereich relativ zueinander fixiert. Bei dem bekannten Verfahren wird eine Fügeelektrode eines Bearbeitungswerkzeugs mit einem Fügedruck in eine Wirkrichtung gegen einen Bördelflansch eines ersten Bauteils gedrückt, eine Masseelektrode wird in die gleiche Wirkrichtung gegen ein zweites Bauteil gedrückt, das mit einem Bauteilrand in eine von dem ersten Bauteil mittels des Bördelflansches gebildete Falztasche ragt, und die Bauteile werden im Bereich des Kontakts mit der Fügeelektrode thermisch stoffschlüssig lokal gefügt, wobei die Bauteile bei dem stoffschlüssigen Fügen im Bereich des Bördelflansches vollflächigen Kontakt haben. Das Bearbeitungswerkzeug kann zusätzlich mit einem Widerlager ausgestattet werden, das während des stoffschlüssigen Fügens des Bauteilverbunds die von der Fügeelektrode ausgeübte Kraft aufnimmt. Das Widerlager hat die Form eines Bügels, der vom Werkzeug aus gesehen den randseitigen Falzbereich den Bauteilverbunds umgreift, um eine Aufnahme zu bilden, die der Aufstandsfläche der Fügeelektrode in Wirkrichtung gegenüberliegt.
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Als nachteilig kann bei den bekannten stoffschlüssigen Fügeverfahren angesehen werden, dass durch Druck und/oder zugeführte Energie Abzeichnungen auf einer sichtbaren Oberfläche eines hergestellten Werkstückverbunds verursacht werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung sowie eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung bereitzustellen, welches durch Druck und/oder zugeführte Energie verursachte Abzeichnungen und/oder Beulungen auf einer sichtbaren Oberfläche vermeidet oder zumindest reduziert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine K Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken bereitzustellen, welches durch Druck und/oder zugeführte Energie verursachte Abzeichnungen und/oder Beulungen auf einer sichtbaren Oberfläche vermeidet oder zumindest reduziert, sind nachfolgende Schritte vorgesehen: Prägen eines kegelförmigen Schweißbuckels in eines der Werkstücke. Stapeln der zu verbindenden Werkstücke auf einer elektrisch isolierenden Auflage, so dass eine sichtbare Oberfläche des Werkstückverbunds auf der Auflage aufliegt. Anordnen einer robotergeführten C-Bügel-Schweißzange derart, dass beim Schließen der C-Bügel-Schweißzange eine an einem freien Ende eines feststehenden C-förmigen ersten Zangenarms der C-Bügel-Schweißzange angeordnete erste Elektrode mit einem kontaktierten elektrisch leitenden Gegenlager, welches elektrisch mit einem unteren Werkstück des Werkstückverbunds verbunden ist, an der elektrisch isolierenden Auflage anliegt, und eine am freien Ende eines zweiten Zangenarm der C-Bügel-Schweißzange verschiebbar angeordnete zweite Elektrode an einer Schweißstelle am oberen Werkstück des Werkstückverbunds im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels aufliegt, wobei die zweite Elektrode bei der Kraft- und Stromeinleitung zur Erzeugung der Buckelschweißverbindung in Richtung der ersten Elektrode und den kegelförmigen Schweißbuckel bewegt wird und sich über den Werkstückverbund und die elektrisch isolierende Auflage auf dem elektrisch leitenden Gegenlager abstützt.
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Zudem wird eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken, mit einem Prägewerkzeug, welches ausgeführt ist, einen kegelförmigen Schweißbuckel in eines der Werkstücke zu prägen, einer elektrisch isolierenden Auflage, auf welcher die zu verbindenden Werkstücke so gestapelt sind, dass eine sichtbare Oberfläche des Werkstückverbunds auf der Auflage aufliegt, und einem Schweißwerkzeug vorgeschlagen, welches eine robotergeführte C-Bügel-Schweißzange, einen Schweißtransformator und eine Schweißsteuerung zum Betrieb der C-Bügel-Schweißzange umfasst. Hierbei umfasst die C-Bügel-Schweißzange einen feststehenden C-förmigen ersten Zangenarm, an dessen freiem Ende eine erste Elektrode angeordnet ist, welche mit einem elektrisch leitenden Gegenlager kontaktiert ist, und einen zweiten Zangenarm, an dessen freiem Ende eine verschiebbare zweite Elektrode angeordnet ist, welche ausgeführt ist, in Richtung der ersten Elektrode und des kegelförmigen Schweißbuckels bewegt zu werden, wobei die zweite Elektrode bei der Kraft- und Stromeinleitung zur Erzeugung der Buckelschweißverbindung an einer Schweißstelle an einem oberen ersten Werkstück des Werkstückverbunds im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels aufliegt und sich über den Werkstückverbund und die elektrisch isolierende Auflage auf dem elektrisch leitenden Gegenlager abstützt, welches elektrisch mit einem unteren zweiten Werkstück des Werkstückverbunds verbunden ist.
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Durch die isolierende Auflage und das elektrisch leitende Gegenlager kann einseitige Belastung und eine Beulung der Werkstücke während des Buckelschweißvorgangs in vorteilhafter Weise verhindert oder zumindest reduziert werden. Außerdem verhindert die isolierende Auflage durch zugeführte Energie verursachte Abzeichnungen auf der sichtbaren Oberfläche. Zudem kann eine starke negative Beeinflussung des Schweißergebnisses verhindert werden. Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen den Einsatz von robotergeführten Standard-C-Bügel-Schweißzangen, welche die Flexibilität bei der Auswahl der Schweißstellen erhöhet. Zudem ergeben sich durch den zweiseitiger Kraftaufbau mit der elektrisch isolierenden Auflage und dem elektrisch leitenden Gegenlager am festen Zangenarm Prozessvorteile. Des Weiteren ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung eine verbesserte Einstellbarkeil der Schweißparameter und dadurch eine höhere Schweißqualität.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann vor dem Stapeln der Werkstücke auf einen Rand eines ersten Werkstücks Klebstoff aufgebracht werden, wobei ein zweites Werkstück so auf das erste Werkstück aufgelegt wird, dass der Rand des ersten Werkstücks übersteht. Der überstehende Rand des ersten Werkstücks kann dann zur Ausbildung einer Falztasche umgefalzt werden, so dass ein Rand des zweiten Werkstücks in der Falztasche des ersten Werkstücks angeordnet ist. Hierbei kann eine Oberseite des zweiten Werkstücks einer Unterseite eines umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks zugewandt sein und eine Unterseite des zweiten Werkstücks kann einer Oberseite des nicht umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks zugewandt sein. Durch die Falzverbindung können die Werkstücke formschlüssig gefügt werden. Während des Falzvorgangs verteilt sich der Klebstoff unter Aussparung des Schweißbuckels über die Kontaktflächen der Werkstücke und füllt die Hohlräume der Falztasche aus. Der Klebstoff kann im ausgehärteten Zustand die Festigkeit der Verbindung erhöhen und einen Korrosionsschutz schaffen. Durch die Buckelschweißverbindung werden die bereits mittels der formschlüssigen Verbindung miteinander verbundenen Werkstücke vorfixiert bzw. geheftet, um eine geometrische Lageverschiebung der beiden Werkstücke bis zum Aushärten des Klebstoffs zu verhindern. Zum Vorfixieren bzw. Heften können mehrere solche Buckelschweißverbindungen zwischen den beiden Werkstücken nacheinander erzeugt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der kegelförmige Schweißbuckel in das zweite Werkstück geprägt werden. Vorzugsweise kann die Falztasche im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels vor dem Herstellen der Buckelschweißverbindung noch aufstehen und durch den Buckelschweißvorgang geschlossen werden. Hierbei kann der kegelförmige Schweißbuckel von der Oberseite des zweiten Werkstücks abstehen und mit seiner Spitze an der Unterseite des umgefalzten Rands des ersten Werkstücks anliegen. Dadurch, dass die Falztasche im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels nicht geschlossen wird, kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass der kegelförmige Schweißbuckel während des Falzvorgangs eingedrückt und seine Höhe reduziert wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der kegelförmige Schweißbuckel an seiner Basis bevorzugt einen Durchmesser von 2,5mm, eine Höhe von 0,8mm und einen Kegelöffnungswinkel von 120° aufweisen. Eine solche Buckelform ermöglicht besonders günstige Schweißparameter und dadurch eine hohe Schweißqualität. Die Buckelprägung kann beispielsweise mit einer robotergeführten Prägezange oder mit einem feststehenden Prägewerkzeug eingebracht werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann das erste Werkstück ein Außenblech eines Anbauteils, einer Fahrzeugkarosserie und das zweite Werkstück ein Innenblech des Anbauteils der Fahrzeugkarosserie sein. Das Anbauteil kann beispielsweise eine Klappe oder eine Tür sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann ein Stellantrieb die zweite Elektrode in Richtung der ersten Elektrode und des kegelförmigen Schweißbuckels bewegen. Der Stellantrieb kann beispielsweise als elektrischer oder pneumatischer Antrieb ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung des Auf- und Nachsetzen der zweiten Elektrode während des Buckelschweißvorgangs.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann das elektrisch leitende Gegenlager über eine Verbindungsleitung und einen elektrischen Kontakt mit dem unteren zweiten Werkstück elektrisch verbunden werden. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise kostengünstige als Stromkabelklemme ausgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann eine Falzvorrichtung am Rand des ersten Werkstücks die Falztasche ausbilden, so dass ein Rand des zweiten Werkstücks in der Falztasche zwischen dem umgefalzten Randabschnitt des ersten Werkstücks und dem nicht umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks angeordnet werden kann.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschwei ßverbindung;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines kegelförmigen Schweißbuckels;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Schweißwerkzeugs für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung; und
- 4 eine schematische Detaildarstellung IV aus 3.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, wird im dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken 1, 3 in einem Schritt S100 ein in 2 dargestellter kegelförmiger Schweißbuckel 5 in eines der Werkstücke 1, 3 geprägt, welche ausschnittsweise in 3 und 4 dargestellt sind. In einem Schritt S110 werden die zu verbindenden Werkstücke 1, 3 so auf einer elektrisch isolierenden Auflage 15 gestapelt, dass eine sichtbare Oberfläche des Werkstückverbunds auf der Auflage 15 aufliegt. Im Schritt S120 wird eine robotergeführte C-Bügel-Schweißzange 12 derart angeordnet, dass beim Schließen der C-Bügel-Schweißzange 12 eine an einem freien Ende eines feststehenden C-förmigen ersten Zangenarms 12.2 der C-Bügel-Schweißzange 12 angeordnete erste Elektrode K mit einem kontaktierten elektrisch leitenden Gegenlager 14, welches elektrisch mit einem unteren Werkstück 3 des Werkstückverbunds verbunden ist, an der elektrisch isolierenden Auflage 15 anliegt, und eine am freien Ende eines zweiten Zangenarm 12.3 der C-Bügel-Schweißzange 12 verschiebbar angeordnete zweite Elektrode A an einer Schweißstelle 9 am oberen Werkstück 1 des Werkstückverbunds im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels 5 aufliegt. Dieser Zustand der C-Bügel-Schweißzange 12 ist in 3 und 4 dargestellt. Im Schritt S130 wird die zweite Elektrode A bei der Kraft- und Stromeinleitung zur Erzeugung der Buckelschweißverbindung in Richtung der ersten Elektrode K und des kegelförmigen Schweißbuckels 5 wird und stützt sich über den Werkstückverbund und die elektrisch isolierende Auflage 15 auf dem elektrisch leitenden Gegenlager 14 ab. Der Stromfluss zur Herstellung der Buckelschweißverbindung verläuft von der zweiten Elektrode A, welche beispielsweise einer Anode entspricht, über das erste Werkstück 1, das zweite Werkstück 3 und das elektrisch leitende Gegenlager 14 zur ersten Elektrode K, welche beispielsweise als Katode ausgeführt ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die zu verbindenden Werkstücke 1, 3 im gefügten Zustand ein Anbauteil einer Fahrzeugkarosserie, wie beispielsweise eine Fahrzeugtür, eine Fronthaube oder einen Heckdeckel oder eine andere Fahrzeugklappe. Hierbei ist ein erstes Werkstück 1 ein Außenblech 1 A des Anbauteils und ein zweites Werkstück 3 ist ein Innenblech 3A des Anbauteils, wobei die beiden Werkstücke 1, 3 des Anbauteils mittels einer Falzverbindung formschlüssig und mittels einer Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Durch die Klebeverbindung wird die Festigkeit der Verbindung der beiden Werkstücke 1, 3 erhöht und ein Korrosionsschutz geschaffen. Erst durch Aushärtung des Klebstoffs 7 wird die erforderliche Festigkeit erreicht. Daher werden die zu verbindenden Werkstücke 1, 3, welche bereits mittels der formschlüssigen Verbindung miteinander verbunden sind, durch mehrere Buckelschweißverbindungen, welche jeweils durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt werden, vorfixiert bzw. geheftet, um eine geometrische Lageverschiebung der beiden Werkstücke 1, 3 über die komplette Lackierungsprozesskette bis zum Trocknerprozess zu verhindern.
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Zur Realisierung der Falzverbindung wird vor dem Stapeln der Werkstücke 1, 3 auf einen Rand des ersten Werkstücks 1 Klebstoff 7 aufgebracht und das zweite Werkstück 3 so auf das erste Werkstück 1 aufgelegt, dass der Rand des ersten Werkstücks 1 übersteht. Anschließend wird der überstehende Rand des ersten Werkstücks 1 zur Ausbildung einer Falztasche 1.1 umgefalzt, so dass ein Rand des zweiten Werkstücks 3 in der Falztasche 1.1 des ersten Werkstücks 1 angeordnet ist. Hierbei ist eine Oberseite des zweiten Werkstücks 3 einer Unterseite eines umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks 1 zugewandt, und eine Unterseite des zweiten Werkstücks 3 ist einer Oberseite des nicht umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks 1 zugewandt. Nach dem Falzen ist der Klebstoff 7 unter Auslassung des Schweißbuckels 5 über die Kontaktflächen der Werkstücke 1, 3 verteilt und füllt Hohlräume der Falztasche 1.1 aus. Das bedeutet, dass der Schweißbuckel 5 nicht von Klebstoff 7 bedeckt ist und der Buckelschweißvorgang nicht durch den aufgebrachten Klebstoff 7 behindert wird. Der Klebstoff wird so auf den Rand des ersten Werkstücks 1 aufgebracht, dass ein äußerer Randabschnitt des ersten Werkstücks 1, an welchem der Schweißbuckel 5 nach dem Umfalzen anliegt, nicht mit Klebstoff 7 bedeckt ist, wie aus 4 ersichtlich ist. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist im Bereich der Falztasche 1.1 zwischen der Unterseite des zweiten Werkstücks 3 und der Oberseite des nicht umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks 1 Klebstoff 7 aufgebracht, welcher hier eine elektrisch isolierende Wirkung aufweist, um während des Buckelschweißvorgangs Kriechströme zwischen dem zweiten Werkstück 3 und dem nicht umgefalzten Randabschnitt des ersten Werkstücks 1 zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
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Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, wird der kegelförmige Schweißbuckel 5 in das zweite Werkstück 3 geprägt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der kegelförmige Schweißbuckel 5 an seiner Basis einen Durchmesser D von 2,4mm, eine Höhe H von 0,8mm und einen Kegelöffnungswinkel B von 120° auf.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, steht die Falztasche 1.1 im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels 5 vor dem Herstellen der Buckelschweißverbindung noch auf und wird erst durch den Buckelschweißvorgang geschlossen. Hierbei steht der kegelförmige Schweißbuckel 5 von der Oberseite des zweiten Werkstücks 3 ab und liegt mit seiner Spitze an der Unterseite des umgefalzten Rands des ersten Werkstücks 1 an.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Erzeugen einer Buckelschweißverbindung zwischen zwei zu verbindenden Werkstücken 1, 3 umfasst ein nicht dargestelltes Prägewerkzeug, welches ausgeführt ist, einen kegelförmigen Schweißbuckel 5 in eines der Werkstücke 1, 3 zu prägen, eine in 3 und 4 dargestellte elektrisch isolierende Auflage 15, auf welcher die zu verbindenden Werkstücke 1, 3 so gestapelt sind, dass eine sichtbare Oberfläche des Werkstückverbunds auf der Auflage 15 aufliegt, und ein in 3 und 4 dargestelltes Schweißwerkzeug 10, welches eine robotergeführte C-Bügel-Schweißzange 12, einen Schweißtransformator 18 und eine Schweißsteuerung 17 zum Betrieb der C-Bügel-Schweißzange 12 umfasst. Hierbei umfasst die C-Bügel-Schweißzange 12 einen feststehenden C-förmigen ersten Zangenarm 12.2, an dessen freiem Ende eine erste Elektrode K angeordnet ist, welche mit einem elektrisch leitenden Gegenlager 14 kontaktiert ist, und einen zweiten Zangenarm 12.3, an dessen freiem Ende eine verschiebbare zweite Elektrode A angeordnet ist, welche ausgeführt ist, in Richtung der ersten Elektrode K und des kegelförmigen Schweißbuckels 5 bewegt zu werden, wobei die zweite Elektrode A bei der Kraft- und Stromeinleitung zur Erzeugung der Buckelschweißverbindung an einer Schweißstelle 9 an einem oberen ersten Werkstück 1 des Werkstückverbunds im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels 5 aufliegt und sich über den Werkstückverbund und die elektrisch isolierende Auflage 15 auf dem elektrisch leitenden Gegenlager 14 abstützt, welches elektrisch mit einem unteren zweiten Werkstück 3 des Werkstückverbunds verbunden ist.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weist das Schweißwerkzeug 10 einen Stellantrieb 19 auf, welcher die zweite Elektrode A in Richtung der ersten Elektrode K und des kegelförmigen Schweißbuckels 5 bewegt. Der Stellantrieb 19 kann beispielsweise als elektrischer oder pneumatischer Antrieb ausgeführt sein. Selbstverständlich kann auch eine andere geeignete Antriebstechnik für den Stellantrieb 19 eingesetzt werden.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist das elektrisch leitende Gegenlager 14 über eine Verbindungsleitung 16.1 und einen elektrischen Kontakt 16, welcher hier als Stromkabelklemme 16A ausgeführt ist, mit dem unteren zweiten Werkstück 3 elektrisch verbunden. Dadurch verläuft der Stromfluss zur Herstellung der Buckelschweißverbindung von der zweiten Elektrode A über das erste Werkstück 1, das zweite Werkstück 3 und den elektrischen Kontakt 16 und die Verbindungsleitung 16.1 zum elektrisch leitenden Gegenlager 14 und zur ersten Elektrode K.
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Zudem umfasst die erfindungsgemäße Anordnung eine nicht dargestellte Falzvorrichtung, um am Rand des ersten Werkstücks 1 die Falztasche 1.1 auszubilden, so dass der Rand des zweiten Werkstücks 3 in der Falztasche 1 zwischen dem umgefalzten Randabschnitt des ersten Werkstücks 1 und dem nicht umgefalzten Randabschnitts des ersten Werkstücks 1 angeordnet ist.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist die C-Bügel-Schweißzange 12 zur Herstellung der Buckelschweißverbindung durch einen Industrieroboter so platziert, dass der feststehende C-förmige erste Zangenarm 12.2 den Randabschnitt des Werkstückverbunds umgreift und die erste Elektrode K mit dem elektrisch leitenden Gegenlager 14, welches beispielsweise als Unterkupfer 14A ausgeführt ist, von unten an der elektrisch isolierenden Auflage 15 anliegt. Der zweite Zangenarm 12.3 der C-Bügel-Schweißzange 12 ist so positioniert, dass die verschiebbare zweite Elektrode A im Bereich der vorgegebenen Schweißstelle 9 im Bereich des kegelförmigen Schweißbuckels 5 von oben auf dem umgefalzten Rand des ersten Werkstückes 1 aufliegt. Beim Schließen der C-Bügel-Schweißzange 12 erfolgt durch das Absenken der zweiten Elektrode A am zweiten Zangenarm 12.3 und den Gegendruck des Gegenlagers 14 des feststehenden C-förmigen ersten Zangenarms 12.2 eine gleichmäßige Krafteinleitung in die Schweißstelle 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Werkstück
- 1A
- Außenblech
- 1.1
- Falztasche
- 3
- zweites Werkstück
- 3A
- Innenblech
- 5
- kegelförmiger Schweißbuckel
- 7
- Klebstoff
- 9
- Schweißstelle
- 10
- Schweißvorrichtung
- 12
- C-Bügel-Schweißzange
- 12.1
- Zangenkörper
- 12.2
- feststehender Zangenarm
- 12.3
- beweglicher Zangenarm
- 14
- Gegenlager
- 14A
- Unterkupfer
- 15
- isolierte Auflage
- 16
- elektrischer Kontakt
- 16A
- Stromkabelklemme
- 16.1
- Verbindungsleitung
- 17
- Schweißsteuerung
- 18
- Schweißtransformator
- 19
- Stellantrieb
- K
- erste Elektrode (Kathode)
- A
- zweite Elektrode (Anode)
- B
- Öffnungswinkel
- R
- Radius
- D
- Durchmesser
- H
- Höhe
- 100
- Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von zwei zu verbindenden Werkstücken
- S100 bis S130
- Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3046716 B1 [0003]
- DE 102016122170 A1 [0004]
- DE 102008047800 A1 [0005]
