DE19608108A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von zu verbin­ denden Bauteilen (Blechen) im Bereich der Verbindungsstelle mittels eines an die Kontur des Bauteiles anlegbaren Kühlkörpers.

In der deutschen Patentschrift DE 26 35 743 C2 wird ein Kühlapparat zum Kühlen der beim Punktschweißen entstehenden Wärmeeinflußzone eines von außen zu schweißenden Stahlrohres beschrieben. Die schweiß­ technischen Zusammenhänge, aus denen heraus sich eine Notwendigkeit zum Kühlen ergibt, sind in dieser Patentschrift im einzelnen dargelegt.

Der beschriebene Kühlapparat besteht aus einem Auslegerarm, einer Anzahl daran angeordneter Kühlwasserdüsen, einem Kühlwasserbehälter und sonstigem Zubehör. Ziel ist es, beim Lichtbogen-Verbindungsschweißen von Stumpfstößen die Schweißnaht während ihrer Herstellung auf der Rück­ seite durch Bespritzen mit Wasser zu kühlen.

Die deutsche Patentschrift DE 26 17 634 C2 beschreibt desweiteren eine Vorrichtung zum Stützen der Nahtrückseite beim einseitigen Zusammen­ schweißen von mit den Kanten stumpf zusammenstoßenden Teilen, mit einem Wagen, der einen federnd gegen die Nahtrückseite gedrückten Schuh trägt und der synchron zur Schweißgeschwindigkeit auf Führungen läuft, die beidseitig der Naht angeordnet sind. Dabei ist der Schuh von Kühlmittelleitungen beaufschlagt und liegt unter Zwischenschaltung eines Unterstützungsbandes an der Nahtrückseite an.

Nachteilig beim bekannten Stand der Technik ist der jeweilige hohe appara­ tive Aufwand und die nur mäßige Kühlwirkung.

Im Bereich der Kraftfahrzeugfertigung werden desweiteren beim nur einsei­ tigen Verschweißen von miteinander zu verbindenden Karosserieblechen sogenannte "Unterkupfer" eingesetzt, die auf der der Schweißnaht gegen­ überliegenden Seite die Metallbleche unterstützen, dort soweit als möglich großflächig anliegen, eine relativ große Masse aufweisen und allein schon von daher einen gewissen Kühleffekt durch ihre Fähigkeit zur Wärmeaufnahme/Wärmeabführung haben. Diese Einrichtungen sind für verschiedenerlei Schweißverfahren (Laserstrahlschweißen, Diffusions­ schweißen, Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, usw.), aber auch zum Löten einsetzbar, wobei sich aber als nachteilig erwiesen hat, daß eine vollflächige Anlage und somit auch ein optimaler Wärmeübergang nur selten erzielbar ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Kühlen von zu verbindenden Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß mit relativ geringem konstruktiven Aufwand ein Optimum am Kühlwirkung erzielbar ist.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Vorrichtung nach den weiteren Merkmalen gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgebaut ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand nachstehend im einzelnen beschriebener Ausführungsbeispiele mit jeweils zugehöriger Zeichnung soll die Erfindung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 beim Verschweißen von Fahrzeug-Karosserieteilen einge­ setzte Kühlkörper einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,

Fig. 2 eine alternative Gestaltungsmöglichkeit eines solchen Kühl­ körpers.

In Fig. 1 ist ein Dachblech 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie dargestellt, wel­ ches mit einem profilierten Außenblech 2 eines als Hohlkörper ausgebilde­ ten Seitenteiles 3 über eine Schweißnaht 4 verbunden werden soll. Außen­ blech 2 und ein Innenblech 5 des Seitenteiles 3 sind über aneinanderliegende Flansche 6, 7 miteinander verbunden (z. B. ebenfalls mittels Schweißverbindungen).

Zwecks Herstellung der Schweißnaht 4 wird das Seitenteil 3 an den wegragenden Flanschen 6 über eine Grip-Zange 8 bzw. deren Zangenmaul 9 in Position gebracht und gehalten. Um nun sowohl das Dachblech 1 als auch das Seitenteil 3 im Bereich der Schweißnaht 4 kühlen zu können sind zwei Kühlkörper 10, 12 vorgesehen, wobei der eine mittels am Zangenmaul 9 befestigtem Tragarm 13 mit der Grip-Zange 8 verbunden ist, während der weitere Kühlkörper 12 über einen auf dem Dachblech 1 aufsitzenden Haftmagneten 14 vom Dachblech 1 selbst gehalten wird.

Der grundsätzliche Aufbau der beiden Kühlkörper 10, 12 ist gleich, Unter­ schiede ergeben sich lediglich anhand der vom Einsatzfall bestimmten Grö­ ßenabmessungen. So weist jeder Kühlkörper 10, 12 ein wannenförmiges Bo­ denteil 15, 16 auf, dessen Seitenwände 17, 18 mit nach außen wegstehen­ den Gewindebolzen 19, 20 versehen sind. Mittels dieser Gewindebolzen 19, 20, Muttern 22 und Klemmleisten 23 sind umlaufende, über die Seitenwände 17, 18 hinausragende Stützleisten 24 gehalten. Diese dienen der seitlichen Abstützung eines in das wannenförmige Bodenteil 15, 16 eingesetzten und damit verbundenen (z. B. geklebt), nicht formstabilen und dabei mit einem Kühlmedium (z. B. Wasser) 25 gefüllten Kühlbeutels 26, 27.

In alternativer Bauweise kann als - Kühlbeutel - auch ein leicht verformbares, flächenhaftes Teil Verwendung finden, welches randseitig umlaufend z. B. von den Seitenwänden 17, 18 und den Stützleisten 24 eingefaßt und mittels der Klemmleisten 23 festgeklemmt wird.

Durch die Anpaßbarkeit des Kühlbeutels 26, 27 an die Kontur des jeweiligen Karosseriebleches (Dachblech 1, profiliertes Außenblech 2) ist eine absolut vollflächige Kontaktierung und damit auch ein optimaler Wärmeübergang möglich. Für den Kühlbeutel 26, 27 empfiehlt sich beispielsweise die Ver­ wendung eines geeigneten Kunststoffes oder von Leder; jedenfalls muß das Material flüssigkeitsdicht und aufgrund der Nähe zur herzustellenden Schweißnaht 4 auch schweißspritzerfest sein.

Zum Befüllen des Kühlbeutels 26, 27 weist das wannenförmige Bodenteil 15, 16 einen Einfüllstutzen 28 mit Verschlußschraube 29 auf. Selbstverständlich ist auch der Kühlbeutel 26, 27 an dieser Stelle mit einer geeigneten Einfüllöffnung (z. B. Bohrung) versehen.

Innerhalb des Kühlbeutels 26, 27 verläuft ein mehrere Windungen aufweisender kühlflüssigkeitsdurchströmter Kanal 30. In vorderen und hinteren (bezogen auf die Zeichenebene) Seitenwänden 17, 18 des Kühlkörpers 10, 12 mündet der Kanal 30 jeweils in einen Zulauf- bzw. Ablaufstutzen 32, 33, so daß auf diese Weise über ein hier nicht dargestelltes externes kälteerzeugendes Gerät im Kanal 30 ständig eine entsprechende Kühlflüssigkeit zirkulieren kann, um dadurch die Temperatur des Kühlmediums 25 zu bestimmen bzw. die beim Schweißen anfallende Wärme abzuführen.

Das Kühlmedium 25 selbst kann flüssig oder teigig sein oder auch in Form eines Granulats vorliegen. Wesentliche Eigenschaften sind in jedem Falle die fehlende Formstabilität sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit.

Die jeweilige Anbindung des in der Grundform rechteckförmigen, quadrati­ schen oder jede beliebige Form aufweisenden Kühlkörpers 10, 12 am Trag­ arm 13 der Grip-Zange 8 bzw. am Haftmagneten 14 geschieht über Schweißstelle 34 bzw. Bügel 35, wobei letzterer einenends über Gewindebolzen 20 und Mutter 22 mit dem wannenförmigen Bodenteil 16 und andernends über einen weiteren Gewindebolzen 36 mit zugehöriger Mutter 37 mit dem Haftmagneten 14 verbunden ist.

Eine alternative Gestaltungsform eines Kühlkörpers 38 ist in Fig. 2 gezeigt. Dabei ist ein (z. B. rechteckförmiger) Grundkörper 39 mit einer Ausnehmung 40 ausgestattet, in die von unten ein Kühlmediumvor- bzw. -rücklauf 41, 42 einmünden. Die Ausnehmung 40 ist von einer flexiblen Metallfolie 43 (flüssigkeitsdicht, schweißspritzerfest) abgedeckt, so daß in dem so ent­ standenen Hohlraum ein vorzugsweise dünnflüssiges Kühlmedium 44 zirku­ lieren kann. Die Ausbauchung der flexiblen Metallfolie 43 sowie auch deren Anpaßbarkeit an ein kontaktiertes Karosserieblech können durch die Viskosität des Kühlmediums 44 bzw. durch einen vorgebbaren Mediumdruck beeinflußt werden.

Die flexible Metallfolie 43 (denkbar wären auch Materialien entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1) ist randseitig unter Zwischenschal­ tung einer Dichtung 46 von einem Spannrahmen 47 eingefaßt, der mittels (schematisch angedeuteter) Senkschrauben 48 am Grundkörper 39 befestigt ist. Die weitere konstruktive Gestaltung, z. B. Abmessungen, Anbindungen oder Befestigungen an Zangen oder Karosserieblechen kann in Anlehnung an das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgeführt sein, weitere Alternativen sind aber ohne weiteres denkbar.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Kühlen von zu verbindenden Bauteilen (Blechen) im Be­ reich der Verbindungsstelle mittels eines an die Kontur des Bauteiles anlegbaren Kühlkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (10, 12, 38) im wesentlichen als mit einem Kühlmedium (25, 44) gefüllter Beutel (26, 27, 43) mit geringem Verformungswiderstand ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium wahlweise flüssig, teigig oder granulatförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium (25) als Dauerfüllung im Kühlbeutel (26, 27) verbleibt und von im Kühlbeutel (26, 27) weiterhin enthaltenen kühlflüssigkeitsdurchströmten Kanälen (30) beaufschlagt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl­ körper (10, 12) ein wannenförmiges Bodenteil (15, 16) aufweist, dessen Seitenwände (17, 18) mit nach außen wegstehenden Gewindebolzen (19, 20) versehen sind, die über Muttern (22) und Klemmleisten (23) über die Seitenwände (17, 18) hinausragende Stützleisten (24) halten, wobei letztere der seitlichen Abstützung des in das wannenförmige Bodenteil (15, 16) eingesetzten Kühlbeutels (26, 27) dienen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 gekennzeichnet, durch Einfüll-, Zulauf- und Ablaufstutzen (28, 32, 33) zum Befüllen des Kühlbeutels (26, 27) mit dem Kühlmedium (25) bzw. für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl­ körper (10) an ein eines der zu verbindenden Bauteile (2, 3) haltendes Werkzeug (Grip-Zange 8) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl­ körper (12) mittels angeschlossenem Haftmagneten (14) von einem der zu verbindenden Bauteile (2, 3) gehalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl­ beutel als eine eine Ausnehmung (40) eines Grundkörpers (39) des Kühlkörpers (38) abdeckende Folie (Metallfolie 43) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (39) bodenseitig einen Kühlmediumvor- und -rücklauf (41, 42) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (43) randseitig unter Zwischenschaltung einer Dichtung (46) von einem Spannrahmen (47) eingefaßt und so am Grundkörper (39) befestigt ist.