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Die
Erfindung betrifft eine Bolzenschweißvorrichtung zum Anschweißen von
Schweißbolzen an
ein Blech mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Beim
einseitigen Anschweißen
eines Schweißbolzens
an ein Blech wird der jeweilige Schweißbolzen mit Hilfe eines Bolzenschweißkopfs mit
einem vorausgehenden Schweißbolzenende
gegen eine dem Bolzenschweißkopf
zugewandte Blechvorderseite in der Bolzenlängsrichtung angedrückt. Hierbei
wird das Blech in der Schweißzone weich
bzw. teigig, um die Schweißverbindung
mit dem Schweißbolzen
einzugehen. Beim Andrücken, also
beim „Setzen" des Schweißbolzens
kann das weiche Blech in der Schweißzone zurückweichen. Dieser Effekt wirkt
sich um so deutlicher aus, je dünner
das Blech ist, an dem der Schweißbolzen angeschweißt werden
soll. In der Folge ergeben sich bei dünnen Blechen für das einseitige
Bolzenschweißen eine
reduzierte Prozesssicherheit, eine ungenügende Reproduzierbarkeit der
erzielbaren Schweißverbindungen
sowie Verschmutzungen im Bereich der Schweißzone. Besonders nachteilig
verhalten sich dabei beschichtete Bleche. Im Extremfall, also bei besonders
dünnen
Blechen, können
im Bereich der Schweißzone
Löcher
entstehen, wodurch eine aufwändige
Nachbearbeitung erforderlich wird.
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Aus
der
DE 198 26 491
C1 ist eine Bolzenschweißvorrichtung der eingangs genannten
Art bekannt, die einen Bolzenschweißkopf sowie einen Gegenhalter
aufweist. Im Betrieb treibt der Bolzenschweißkopf jeweils einen Schweißbolzen
mit einem vorausgehenden Schweißbolzenende
an einer dem Bolzenschweißkopf
zugewandten Blechvorderseite gegen das Blech in einer Bolzenlängsrichtung
an. Gleichzeitig liegt der Gegenhalter an einer vom Bolzenschweißkopf abgewandten
Blechrückseite
in der Schweißzone
koaxial zur Bolzenlängsrichtung
am Blech an. Dabei sind Bolzenschweißkopf und Gegenhalter in der
Bolzenlängsrichtung
relativ zueinander verstellbar und quer zur Bolzenlängsrichtung
relativ zueinander ortsfest miteinander verbunden.
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Aus
der
DE 201 00 628
U1 ist eine Drehvorrichtung für eine Setzmaschine für Schweißbolzen oder
Niete bekannt, die ebenfalls einen Kopf und einen Gegenhalter aufweist.
Dabei bilden Kopf und Gegenhalter einander gegenüberliegende Enden einer im
wesentlichen C-förmigen
Zange und sind dadurch koaxial zueinander lagefixiert.
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Aus
der
EP 0 395 421 B1 ist
eine Bolzenschweißvorrichtung
zum zweiseitigen Anschweißen von
Schweißbolzen
an einem Blech bekannt. Beim bekannten zweiseitigen Schweißvorgang
wird der jeweilige Schweißbolzen
mit Hilfe eines entsprechenden Bolzenschweißkopfs mit einem vorausgehenden Schweißbolzenende
durch eine im Blech vorbereitete Bolzenöffnung hindurchgesteckt, bis
der Schweißbolzen
mit einem am nachfolgenden Ende ausgebildeten, radial abstehenden
Kragen am Rand der Bolzenöffnung
zur Anlage kommt. Damit der Schweißbolzen exakt in die Bolzenöffnung trifft,
ist ein Führungsstift
vorgesehen, der vor dem Einstecken des Schweißbolzens von einer dem Bolzenschweißkopf abgewandten
Blechrückseite
durch die Bolzenöffnung
hindurchtritt und dadurch den Bolzenschweißkopf exakt ausrichtet. Der
Bolzenführungsstift
ist dabei konzentrisch in einer Gegenelektrode verstellbar gelagert,
die an der Blechrückseite
anliegt. Beim Stecken des Schweißbolzens drückt der Schweißbolzen mit
seinem vorausgehenden Schweißbolzenende den
Bolzenführungsstift
zurück
und dringt beim Durchstecken durch die Bolzenöffnung zentral in die Gegenelektrode
ein.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Bolzenschweißvorrichtung der
eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die es
insbeson dere ermöglicht,
die Schweißverbindungen
hinsichtlich ihrer Qualität
zu verbessern.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Anschweißen des
Schweißbolzens das
Blech in seiner Schweißzone
mit einem koaxial zum Schweißbolzen
ausgerichteten, jedoch bezüglich
des vorausgehenden Schweißbolzenendes
an einer gegenüberliegenden
Blechseite angeordneten Gegenhalter zu fixieren. Der Gegenhalter
wird somit als Schweißbadsicherung
eingesetzt und verhindert ein Ausweichen des Blechmaterials, das
in der Schweißzone
aufgeweicht und insoweit verflüssigt ist.
Dieses Schweißbad
wird mit Hilfe des Gegenhalters am Blech fixiert, wenn der Schweißbolzen
beim Setzen darin eintaucht. Durch diese Maßnahme wird das Blech formstabil
gehalten, so dass es beim Anschweißen oder Setzen des Schweißbolzens
nicht oder nur unmerklich zurückweicht.
Durch diese Maßnahme
ist es somit möglich,
Schweißbolzen
auch an relativ dünnen
Blechen, beispielsweise mit Blechstärken von kleiner als 0,8mm
mit einem Bolzenschweißprozess
anzuschweißen.
Da ein Ausweichen des Blechs bzw. des Schweißbads in der Schweißzone durch
den Gegenhalter verhindert wird, erhöht sich die Prozesssicherheit.
Des Weiteren ergibt sich eine verbesserte Reproduzierbarkeit der
erzielten Schweißverbindungen.
Außerdem
reduziert sich der Nachbearbeitungsbedarf und die Verschmutzung
der Schweißzone,
da Verunreinigungen beim Eintauchen des Schweißbolzens aus der Fügezone verdrängt werden.
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Erfindungsgemäß ist nun
der Gegenhalter mit wenigstens einem Temperatursensor ausgestattet,
der beim Schweißvorgang
die Temperatur und/oder die Temperaturverteilung in der Schweißzone misst.
Mit Hilfe dieser Bauweise kann die Qualität der jeweils hergestellten
Schweißverbindung
kontrolliert werden.
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Dementsprechend
kann mit Hilfe der Temperatursignale der Schweißprozess optimiert werden, indem
entsprechende Parameter in Abhängigkeit
der Temperatursignale nachgeführt
werden.
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Grundsätzlich können Bolzenschweißkopf und
Gegenhalter eine Einheit bilden, die als Ganzes quer zur Bolzenlängsrichtung
relativ zum Blech positionierbar ist. Hierdurch ergibt sich eine
relativ große Flexibilität für die Anbringung
von Schweißbolzen.
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Erfindungswesentlich
ist dabei die kinematische Kopplung zwischen Bolzenschweißkopf und Gegenhalter,
die bei einer Bewegung des Bolzenschweißkopfs relativ zum Blech dafür sorgt,
dass der Gegenhalter und somit die Schweißbadsicherung stets so mitgeführt wird,
dass sich die gewünschte koaxiale
Ausrichtung zwischen Bolzenschweißkopf und Gegenhalter relativ
zur Bolzenlängsrichtung
automatisch einstellt.
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Bevorzugt
wird eine Ausführungsform,
bei welcher Bolzenschweißkopf
und Gegenhalter einander gegenüberliegende
Enden einer im wesentlichen C-förmigen
Schweißzange
bilden. Schweißzangen sind
als solche bei Schweißautomaten
bekannt, die Schweißpunkte
setzen und dabei die miteinander zu verschweißenden Bauteile zwischen ihren
gegenüberliegenden
Enden einspannen und dann punktschweißen. Durch die Verwendung einer
Schweißzange
kann die Relativlage zwischen Bolzenschweißkopf und Gegenhalter quer
zur Bolzenlängsrichtung
besonders einfach vorgegeben werden, so dass sich insoweit die Prozesssicherheit
erhöht.
Außerdem
besitzt eine Schweißzange
einen relativ einfachen und somit preiswerten Aufbau.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Gegenhalter elektrisch
leitend ausgebildet sein und beim Schweißvorgang als Gegenelektrode
dienen. Bei dieser Ausführungsform
kann auf eine separate Gegenelektrode verzichtet werden.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann der Gegenhalter wenigstens
einen Drucksensor aufweisen, der den Druck misst, mit dem der Gegenhalter
am Blech anliegt. Bei dieser Ausführungsform kann die Kontaktierung
des Gegenhalters am Blech besonders einfach überwacht werden, um so die
Prozesssicherheit und die Reproduzierbarkeit der Schweißvorgänge zu verbessern.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Weiterbildung, bei welcher der Gegenhalter
wärmeleitend ausgebildet
ist. Durch die Wärmeleitfunktion
kann beim Schweißvorgang
Wärme aus
der Schweißzone an
der Blechrückseite
abgeführt
werden. Hierdurch ist die Gefahr, dass das dünne Blech beim Schweißvorgang
in der Schweißzone
durchbrennt, reduziert. Des Weiteren bewirktder wärmeleitende
Gegenhalter eine bessere Verteilung der Schweißwärme, wodurch sich auch die
Festigkeit der erzielbaren Schweißverbindung verbessern lässt.
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Entsprechend
einer bevorzugten Variante ist der Gegenhalter elektrisch leitend
ausgebildet, so dass er beim Schweißvorgang als Stromanschluss genutzt
werden kann. Auf eine weitere Elektrode kann somit verzichtet werden.
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Vorzugsweise
wird der Gegenhalter aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung hergestellt, wodurch
der Gegenhalter zum einen eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit
und zum anderen auch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Alternativ
kann der Gegenhalter auch aus keramischen Werkstoffen bestehen,
die sich beispielsweise durch eine besonders hohe Temperaturfestigkeit
auszeichnen, so dass ein Nachschleifen oder Reinigen des Gegenhalters
weniger häufig
durchgeführt
werden muss.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 und 2 stark vereinfachte Prinzipdarstellungen
von Bolzenschweißvorrichtungen
nach der Erfindung bei verschiedenen Ausführungsformen,
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3 eine stark vereinfachte
Detailansicht im Bereich einer Schweißzone bei einer besonderen Ausführungsform.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst eine erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung 1 bei jeder
Ausführungsform
einen Bolzenschweißkopf 2 sowie
einen Gegenhalter 3. Die Bolzenschweißvorrichtung 1 dient
zum Anschweißen
von Schweißbolzen 4 an
ein Blech 5, das als dünnwandiges
Blech 5 mit einer Wandstärke von weniger als 0,8 mm
ausgebildet ist.
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Der
Bolzenschweißkopf 2 ist
so ausgebildet, dass er im Betrieb der Bolzenschweißvorrichtung 1 jeweils
einen Schweißbolzen 4 mit
einem vorausgehenden Schweißbolzenende 6 an
einer dem Bolzenschweißkopf 2 zugewandten
Blechvorderseite 7 am Blech 5 zur Anlage bringt.
Das vorangehende Schweißbolzenende 6 wird
dabei in einer Schweißzone 8 des
Blechs 5 angedrückt,
welche die Position wiedergibt, die der Schweißbolzen 4 nach dem
Anschweißen
am Blech 5 einnehmen soll. Der Schweißbolzen 4 besitzt
eine Bolzenlängsrichtung 9,
die nach dem Anschweißen
des Schweißbolzens 4 näherungsweise
senkrecht auf dem Blech 5 stehen soll. Bezüglich dieser
Bolzenlängsrichtung 9 ist
der Gegenhalter 3 dem Bolzenschweißkopf 2 gegenüberliegend
angeordnet, und zwar so, dass zwischen Gegenhalter 3 und
Bolzenschweißkopf 2 das
Blech 5 positioniert werden kann. Dementsprechend ist der Gegenhalter 3 an
einer vom Bolzenschweißkopf 2 abgewandten
Blechrückseite 10 angeordnet.
Der Gegenhalter 3 ist nun so ausgebildet, dass er in der Schweißzone 8 koaxial
zur Bolzenlängsrichtung 9 am
Blech 5 zur Anlage gebracht werden kann.
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Bei
der erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung 1 sind
der Bolzenschweißkopf 2 und
der Gegenhalter 3 so miteinander gekoppelt, dass sie zum
einen koaxial zur Bolzenlängsrichtung 9 zueinander
verstellbar sind und zum andern quer zur Bolzenlängsrichtung 9 aneinander
festgelegt sind. Zweckmäßig bilden
der Gegenhalter 3 und der Bolzenschweißkopf 2 eine Einheit,
die als Ganzes relativ zum Blech 5 verstellbar ist. Beispielsweise
kann diese Einheit (Bolzenschweißkopf 2 und Gegenhalter 3) an
einem Roboter angebracht sein, der das Bolzenschweißen automatisch
durchführt.
Durch die erfindungsgemäße Kopplung
zwischen Gegenhalter 3 und Bolzenschweißkopf 2 nimmt der
Bolzenschweißkopf 2 den
Gegenhalter 3 bei jeder seiner Bewegungen relativ zum Blech 5 mit,
so dass der Gegenhalter 3 für den jeweiligen Schweißprozess
stets die optimale Position relativ zum Bolzenschweißkopf 2 aufweist.
Die Prozesssicherheit der erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung 1 wird
dadurch erheblich erhöht.
Desweiteren eignet sich die erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung 1 in
besonderer Weise für
eine hochgradige Automatisierung des Schweißprozesses.
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Bei
den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen
umfasst die Bolzenschweißvorrichtung 1 zur
kinematischen Kopplung zwischen Bolzenschweißkopf 2 und Gegenhalter 3 eine
Widerstands-Punktschweißzange 14.
Die Schweißzange 14 ist zweckmäßig mit
einer C-Form ausgestattet und besitzt zwei Enden, die einander in
der Bolzenlängsrichtung 9 gegenüberliegen
und durch den Bolzenschweißkopf 2 und
den Gegenhalter 3 gebildet sind. Durch diese Bauweise ist
die Relativlage zwischen Bolzenschweißkopf 2 und Gegenhalter 3 quer
zur Bolzenlängsrichtung 9 invariant,
wodurch sich die Reproduzierbarkeit des Bolzenschweißvorgangs
verbessert. Die C-Form der Schweißzange 14 ermöglicht es
dabei die Schweißbolzen 4 innerhalb
eines vorgegebenen Randbereichs des Blechs 5 setzen zu können, da
das Blech 5 in die Schweißzange 14 zwischen
ihren Enden 2, 3 eindringen kann.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 1 ist der Gegenhalter 3 starr
an der Schweißzange 14 festgelegt.
Das Einspannen des Blechs 5 zwischen dem vorangehenden
Schweißbolzenende 6 und
dem Gegenhalter 3 erfolgt dadurch, dass der Bolzenschweißkopf 2 relativ
zum Gegenhalter 3 in der Bolzenlängsrichtung 9 verstellbar
an der Schweißzange 14 angebracht
ist. Exemplarisch ist die Verstellbarkeit des Bolzenschweißkopfs 2 hier
mit einem Linearantrieb 11 realisiert, der den Bolzenschweißkopf 2 in der
Bolzenlängsrichtung 9 entsprechend
einem Doppelpfeil 12 verstellen kann.
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2 zeigt eine alternative
Ausführungsform,
bei welcher der Bolzenschweißkopf 2 starr
an der Schweißzange 14 festgelegt
ist. Dementsprechend ist bei dieser Variante der Gegenhalter 3 relativ
zum Bolzenschweißkopf 2 in
der Bolzenlängsrichtung 9 an
der Schweißzange 14 verstellbar
angebracht. Zum Verstellen des Gegenhalters 3 kann auch
hier ein Linearantrieb 11 vorgesehen sein, der dementsprechend
den Gegenhalter 3 gemäß dem Doppelpfeil 12 in
der Bolzenlängsrichtung 9 verstellen
kann.
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Der
Linearantrieb 11 kann unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform
elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch arbeiten und
gegebenenfalls mit Linearführungsmitteln
ausgestattet sein, um eine möglichst
exakte Linearverstellung in der Bolzenlängsrichtung 9 zu erzielen.
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Vorzugsweise
besitzt der Gegenhalter 3 eine ebene Anlagefläche 15,
die dem Bolzenschweißkopf 2 zugewandt
ist und beim Schweißen
an der Blechrückseite 10 in
der Schweißzone 8 flächig zur
Anlage kommt. Zweckmäßig ist
dabei die Anlagefläche 15 größer dimensioniert
als die Schweißzone 8.
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Der
Gegenhalter 3 bildet beim Schweißvorgang eine Schweißbadsicherung
und bewirkt eine Lagefixierung des sich in der Schweißzone 8 ausbildenden
Schweißbads.
Mit „Schweißbad" ist dabei derjenige
Bereich der Schweißzone 8 gemeint,
in dem das Blech 5 beim Schweißvorgang schmelzflüssig erweicht
oder teigig wird. In dieses Schweißbad oder Schmelzbad taucht
dann der Schweißbolzen 4 ein,
um die Schweißverbindung
zwischen dem Blechwerkstoff und dem Bolzenwerkstoff herzustellen.
Im Schweißbad
ist der Blechwerkstoff besonders nachgiebig. Mit Hilfe des Gegenhalters 3 kann
nun das Blech 5 im Bereich der Schweißzone 8 gegen ein Ausweichen
des Schmelzbads gesichert werden. Zum einen wird dadurch ein Durchstoßen des Schweißbolzens 4 durch
das Blech 5 beim Andrücken
bzw. Setzen des Schweißbolzens 4 vermieden. Zum
anderen kann auch eine Deformierung des Blechs 5 an der
Blechrückseite 10 verhindert
werden. Desweiteren steht der so gesetzte Schweißbolzen 4 orthogonal
auf dem Blech 5. Insgesamt kann somit die Reproduzierbarkeit
qualitativ hochwertiger Schweißbolzenverbindungen
gewährleistet
werden.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Weiterbildung, bei welcher der Gegenhalter 3 wärmeleitend ausgebildet
ist. Durch die Wärmeleitfunktion
kann beim Schweißvorgang
Wärme aus
der Schweißzone 8 an
der Blechrückseite 10 abgeführt werden.
Hierdurch ist die Gefahr, dass das dünne Blech 5 beim Schweißvorgang
in der Schweißzone 8 durchbrennt, reduziert.
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Entsprechend
einer bevorzugten Variante ist der Gegenhalter 3 elektrisch
leitend ausgebildet, so dass er beim Schweißvorgang als Stromanschluss genutzt
werden kann. Auf eine weitere Kontaktierung kann somit verzichtet
werden.
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Vorzugsweise
wird der Gegenhalter 3 aus einer Kupferbasislegierung hergestellt,
wodurch der Gegenhalter 3 zum einen eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit
und zum anderen auch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Alternativ
kann der Gegenhalter 3 auch aus keramischen Werkstoffen
bestehen, die sich beispielsweise durch eine besonders hohe Temperaturfestigkeit
auszeichnen, so dass ein Nachschleifen oder Reinigen des Gegenhalters 3 weniger
häufig
durchgeführt
werden muss.
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Entsprechend 3 kann der Gegenhalter 3 einen
oder mehrere, hier fünf,
Temperatursensoren 16 enthalten. Die Temperatursensoren 16 kommunizieren über Signalleitungen 17 mit
einer Steuerung 18 der Bolzenschweißvorrichtung 1 und
können
dieser entsprechende Temperatursignale übermitteln. Die Temperatursensoren 16 sind
in der Nähe
der Andrückfläche 15 angeordnet
und können
dadurch die beim Schweißvorgang
in der Schweißzone 8 auftretende
Temperatur bzw. Temperaturverteilung ermitteln. Diese Temperatur
oder Temperaturverteilung kann von der Steuerung 18 erfasst
und ausgewertet werden. Beispielsweise wird die gemessene Ist-Temperatur
bzw. die gemessene Ist-Temperaturverteilung mit einer rechnerisch
oder empirisch ermittelten optimalen Soll-Temperatur bzw. Soll-Temperaturverteilung
verglichen. Soll-Ist-Abweichungen können dann zum Einregeln geeigneter
Parameter der Bolzenschweißvor richtung 1 genutzt
werden, um eine gleichbleibend hohe Qualität für die einzelnen Schweißvorgänge gewährleisten
zu können.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der Gegenhalter 3 außerdem mit einem Drucksensor 19 ausgestattet,
der über
eine weitere Signalleitung 20 ebenfalls mit der Steuerung 18 verbunden
ist. Dementsprechend erhält
die Steuerung 18 außerdem
Drucksignale vom Drucksensor 19. Der Drucksensor 19 misst
den Druck, der sich in der Schweißzone 8 zwischen dem
Blech 5 und dem Gegenhalter 3 ausbildet. Bei einer
zweckmäßigen Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, den eigentlichen Schweißprozess in Abhängigkeit
des Drucks zu starten, mit dem der Gegenhalter 3 gegen
das Blech 5 andrückt.
Beispielsweise wird das Anschweißen des angedrückten Schweißbolzens 4 an
das Blech 5 erst dann gestartet, wenn ein vorbestimmter
Druck zwischen Gegenhalter 3 und Blech 5 aufgebaut
ist. Der Beginn des Schweißprozesses
ist dann insoweit druckgesteuert. Die Steuerung 18 kann
entsprechend der eingehenden Signale über Steuerleitungen 21 geeignete
Einrichtungen der Bolzenschweißvorrichtung 1,
wie zum Beispiel den Linearantrieb 11 ansteuern.
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Damit
der Gegenhalter 3 seine Schmelzbadsicherungsfunktion ordnungsgemäß erfüllen kann, muss
sicher gestellt sein, dass der Gegenhalter 3 beim Andrücken des
Schweißbolzens 4 am
Blech 5 anliegt, da er nur so ein Ausweichen des Schmelzbads
verhindern kann. Beim Schweißvorgang
ist das Blech 5 in der Regel durch herkömmliche Spanneinrichtungen
oder dergleichen lagefixiert. Der Gegenhalter 3 muss somit
vor dem eigentlichen Schweißvorgang
mit einer vorbestimmten Kraft, also mit einem vorbestimmten Druck
gegen das Blech 5 angedrückt werden, damit während des
Schweißvorgangs die
Sicherung bzw. Fixierung des Schweißbades durch den Gegenhalter 3 gewährleis tet
ist. Ein sicheres Anliegen des Gegenhalters 3 am Blech 5 kann mit
Hilfe des Drucksensors 19 überwacht werden, denn sobald
der damit gemessene, zwischen Gegenhalter 3 und Blech 5 wirksame
Druck einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, kann davon ausgegangen
werden, dass der Gegenhalter 3 am Blech 5 hinreichend
fest anliegt.
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Zusätzlich oder
alternativ ist es auch möglich,
den elektrischen Widerstand zwischen Gegenlager 3 und Blech 5 zu überwachen.
Solange ein Spalt zwischen Gegenhalter 3 und Blech 5 vorliegt, herrscht
ein relativ großer
elektrischer Widerstand. Erst wenn der Gegenhalter 3 das
Blech 5 berührt, kann
ein vergleichsweise kleiner Widerstand gemessen werden. Die Widerstandsmessung
ist jedoch nur dann möglich,
wenn der Gegenhalter 3 aus einem entsprechend elektrisch
leitfähigen
Werkstoff besteht.
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Die Überwachung
bestimmter Prozessparameter, wie zum Beispiel Temperatur, Temperaturverlauf,
während
des Schweißvorgangs
ermöglicht
eine Optimierung des Schweißprozesses,
was insbesondere bei dünnen
und/oder beschichteten Blechen 5 von Vorteil ist, um reproduzierbare
Ergebnisse zu erzielen.
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Die
Bolzenschweißvorrichtung 1 ist
zweckmäßig so ausgestaltet,
dass sie ein Lichtbogenschweißverfahren
durchführen
kann. Beim Lichtbogenbolzenschweißen wird der Schweißbolzen 4 in
einem entsprechenden Bolzenhalter des Bolzenschweißkopfs 2 zunächst an
das jeweilige Blech 5 solange angenähert, bis das vorausgehende Schweißbolzenende 6 die
Blechvorderseite 7 berührt.
Dann wird der Schweißbolzen 4 wieder
von der Blechvorderseite 7 auf ein vorbestimmtes Maß – die sogenannte
Hubhöhe – wegbewegt.
Durch die bereits beim Berühren
anliegende elektrische Spannung wird bei diesem Abheben des Schweißbolzens 4 ein
Lichtbogen gezündet,
sogenannte Hubzündung.
Der Lichtbogen schmilzt nun die Oberfläche des Blechs 5 und
die Stirnseite des dem Blech 5 zugewandten Schweißbolzenendes 6 auf.
Die für
die Erzeugung des Lichtbogens erforderliche Gegenelektrode wird
dabei durch das Blech 5 selbst gebildet, die zweckmäßig über den
elektrisch leitenden Gegenhalter 3 an die Stromversorgung
angeschlossen ist. Anschließend
führt der
Bolzenschweißkopf 2 wieder
einen Vorhub durch, bei dem er den Schweißbolzen 4 in das sich
am Blech 5 ausbildende Schmelzbad eindrückt. Hierdurch kann das erwünschte Verschweißen zwischen
dem Schweißbolzen 4 und
dem Blech 5 erreicht werden.