DE19625886A1 - Elektrische Schweißvorrichtung und Verfahren zum Aufschweißen eines Befetigungselementes - Google Patents
Elektrische Schweißvorrichtung und Verfahren zum Aufschweißen eines BefetigungselementesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schweißvorrichtung und auf
ein Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes, insbesondere
eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück.
Es sind elektrisch betriebene Schweißvorrichtungen bekannt, die nach dem
Hubzündungsverfahren arbeiten. Bei dem Hubzündungsverfahren handelt es
sich um eine besondere Ausgestaltung eines Lichtbogen-Bolzenschweißver
fahrens, bei dem der Bolzen an das Werkstück angelegt und unter Bildung
eines Lichtbogens zwischen dem Bolzen und dem Werkstück vom letzteren
abgehoben wird. Nach Erzeugung einer Schmelzzone am Bolzen und am
Werkstück, wird der Bolzen unter Löschung des Lichtbogens an das Werk
stück erneut angelegt und bis zum Erstarren der Schmelze in seiner Lage
gehalten. Eine Vorrichtung, die nach dem Hubzündungsverfahren arbeitet, ist
beispielsweise durch die DE 32 01 979 A1 bekannt.
Die Zuführung von Befestigungselementen zu der Schweißvorrichtung erfolgt
weitgehend automatisiert. Die Befestigungselemente werden aus einem Spei
cher über eine Zuführleitung zu der Schweißvorrichtung pneumatisch geför
dert. Die Vorrichtung weist ein Führungsteil mit einem Führungskanal auf,
dem ein Befestigungselement zugeführt wird. Bei den bekannten Vorrichtun
gen weist die Transport- und Halteeinrichtung an ihrem freien Ende mehrere
nachgiebige Haltezungen für das Erfassen und Halten eines Befestigungs
elementes auf. Zur Positionierung eines Befestigungselementes in der Trans
port- und Halteeinrichtung ist ein Ladeorgan vorgesehen, das in Längsrich
tung des Führungskanals hin und her verschieblich ist. Es weist ein zur
Anlage an das Befestigungselement bringbares Kopfteil auf. Eine solche
elektrische Schweißvorrichtung ist durch das Gebrauchsmuster 295 13 158.6
bekannt.
Mittels der elektrisch betriebenen Schweißvorrichtung werden Befestigungs
elemente mit einem Werkstück verschweißt. Bei den Befestigungselementen
handelt es sich bevorzugt um solche, die im wesentlichen rohrförmig ausge
bildet sind. Während des Schweißvorganges besteht bei rohrförmig ausgebil
deten Befestigungselementen die Gefahr, daß die erzeugte Schmelze bedingt
durch das Magnetfeld und ein Zusammenziehen des Lichtbogens radial nach
innen gezogen wird. Bedingt durch diesen Effekt besteht die Gefahr, daß die
Schweißverbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Werkstück
nur unbefriedigend ausgebildet wird.
Durch die DE 42 00 199 A1 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, bei der
ein Gas zu der Schweißstelle zugeführt wird. Hierzu weist die Vorrichtung
einen Gaskanal auf, der in einer Bolzenhaltevorrichtung ausgebildet ist. Der
Bolzen hat eine im wesentlichen in Längsrichtung des Kanals ausgebildete
Durchgangsbohrung, durch die das Gas zu der Schweißstelle gelangt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine elektrische Schweißvorrichtung und ein Verfahren zum Aufschweißen
eines Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, anzugeben,
durch die bzw. das ein Eindringen einer während des Schweißvorgangs
entstehenden Schmelze in das im wesentlichen rohrförmig ausgebildete
Befestigungselement vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Schweißvor
richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum
Aufschweißen eines Befestigungselementes mit den Merkmalen des Anspruchs
10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Schweißvor
richtung und des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die elektrische Schweißvorrichtung zum Aufschweißen eines rohrförmigen
Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werk
stück mit einer Transport- und Halteeinrichtung, die ein Führungsteil mit
einem Führungskanal aufweist, dem ein Befestigungselement zugeführt und
an einer seiner Enden das Befestigungselement während des Schweißvorgangs
gehalten wird, und mit einem in Längsrichtung des Führungskanals hin und
her verschieblichen Ladeorgan, daß ein zur Anlage an das Befestigungs
element bringbares Kopfteil aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß das
Ladeorgan einen Kanal mit einem Eintritt und einem Austritt aufweist,
wobei der Austritt am Kopfteil ausgebildet ist. In den Führungskanal mündet
ein Gaszuführkanal, der in einer ersten Lage des Ladeorgans durch dieses
geschlossen und in einer zweiten Lage des Ladeorgans mit dem Eintritt in
Verbindung bringbar ist. Das Ladeorgan nimmt die zweite Lage während
des Schweißvorgangs ein, wodurch ein Gas über den Gaszuführkanal und
durch das Ladeorgan zu dem Schweißbolzen gelangen kann, der einen
Durchgangskanal aufweist. Durch die Zuführung eines Gases zu der
Schweißstelle wird ein Eintritt der Schmelze während des Schweißvorgangs
in das im wesentlichen als ein Hohlkörper ausgebildetes Befestigungselement
verhindert. Das Ladeorgan als solches wirkt bezüglich des im Führungskanal
ausgebildeten Gaszuführkanals als ein Ventil, welches den Gaszuführkanal
nur dann freigibt, wenn der Schweißvorgang ausgeführt wird.
Bevorzugt ist eine Ausbildung einer Schweißvorrichtung, bei der der Füh
rungskanal und das Ladeorgan einen im wesentlichen kreisförmigen Quer
schnitt aufweist. Bei dem Ladeorgan kann es sich hierbei um ein rohrförmi
ges Bauteil handeln, dessen dem Kopfteil gegenüberliegendes Ende gasdicht
verschlossen ist.
Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung
wird vorgeschlagen, daß das Ladeorgan im wesentlich gasdicht in dem
Führungskanal geführt ist. Diese Ausgestaltung der Schweißvorrichtung ist
dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Gas um ein Inertgas, insbesondere
ein Inertgas enthaltend Argon, handelt. Durch die gasdichte Ausführung wird
der Verbrauch des Gases vermindert, wodurch die Wirtschaftlichkeit der
Schweißvorrichtung weiter verbessert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung
wird vorgeschlagen, daß der Eintritt in den Kanal des Ladeorgans in Form
einer länglichen Ausnehmung ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des
Ladeorgans erstreckt. Die Lange der Ausnehmung bzw. des Eintritts ist
dabei so bemessen, daß diese wenigstens einem Verschiebeweg des Ladeor
gans während des Schweißvorgangs entspricht. Hierdurch wird sichergestellt,
daß während des Vorschiebens des Ladeorgans die Gaszufuhr nicht unter
brochen wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung wird
vorgeschlagen, daß das Ladeorgan einen Stutzen mit dem Eintritt aufweist,
wobei der Stutzen in eine am Führungsteil ausgebildete Aufnahme wenigstens
teilweise hineinragt. Der Stutzen ist vorzugsweise im wesentlichen gasdicht
in der Aufnahme geführt. Durch diese Ausgestaltung wird mit einfachen
Mitteln eine zuverlässige und gasdichte Zuführung eines Gases in das
Ladeorgan sichergestellt.
Das Gas, welches in der Vorrichtung zugeführt wird, kann aus einer Gas
quelle, bei der es sich beispielsweise um Gasflaschen handelt, über eine
Zuleitung, die mit dem Gaszuführkanal verbunden ist, zugeführt werden. Bei
dem Gas handelt es sich bevorzugt um Luft.
Zur Vermeidung von Oxidbildung in der Schweißstelle, wie dies in der DE
42 00 199 A1 beschrieben ist, wird vorgeschlagen, daß das Gas ein Intert
gas ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufschweißen eines Befesti
gungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück
wird vorgeschlagen, daß ein Befestigungselement, daß einen Durchgangskanal
aufweist, einer Transport- und Halteeinrichtung, die ein Führungsteil mit
einem Führungskanal aufweist, zugeführt und durch in Längsrichtung des
Führungskanals hin und her verschiebliches Ladeorgan zu einem Ende des
Führungskanals transportiert und in diesem während des Schweißvorgangs
gehalten wird, wobei das Ladeorgan in einer ersten Lage einen Gaszuführ
kanal, der in den Führungskanal mündet, verschließt und in einer zweiten
Lage freigibt, so daß ein Gas durch einen im Ladeorgan ausgebildeten
Kanal und den Durchgangskanal des Befestigungselementes zur Schweißstelle
strömt.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung
und des Verfahrens werden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung im Schnitt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung im
Schnitt, und
Fig. 3 eine Ansicht entlang der Schnittlinie III-III nach Fig. 2.
Der grundlegende Aufbei einer Schweißvorrichtung, wie sie beispielsweise in
dem Gebrauchsmuster 295 13 158.6 beschrieben ist. Die Schweißvorrichtung
zum Aufschweißen eines Befestigungselementes 4 weist eine Transport- und
Halteeinrichtung 1 auf. Die Transport- und Halteeinrichtung 1 weist ein
Führungsteil 2 mit einem Führungskanal 3 auf. In dem Führungsteil 2 wird
ein Befestigungselement 4 zugeführt und in einem seiner Enden wird das
Befestigungselement hier während des Schweißvorgangs gehalten. Hierzu
weist das Führungsteil 2 an seinem vorderen Ende elastische Zungen 8 auf.
Innerhalb des Führungskanals 3 ist ein in Längsrichtung des Führungskanals
3 ein hin und her verschiebliches Ladeorgan 6 angeordnet. Das Ladeorgan
6 weist ein an das Befestigungselement 5 bringbares Kopfteil 7 auf. Das
Ladeorgan 6 weist einen Kanal 9 auf, welcher sich in Längsrichtung des
Ladeorgans 6 erstreckt. Der Kanal 9 weist einen Eintritt 10 und einen
Austritt 11 auf. Der Austritt 11 ist am Kopfteil 7 ausgebildet. In den
Führungskanal 3 mündet ein Gaszuführkanal 12. Der Gaszuführkanal 12
kann über eine nicht dargestellte Leitung mit einer Gasquelle verbunden
sein. Der Eintritt 10 und der Gaszuführkanal 12 sind zueinander so ausge
bildet, daß in einer ersten Lage des Ladeorgans 6 der Gaszuführkanal 12
geschlossen ist. In einer zweiten Lage des Ladeorgans 6 ist der Gaszuführ
kanal 12 mit Eintritt 10 in Verbindung bringbar. Das Ladeorgan 6 nimmt
seine zweite Lage während des Schweißvorgangs ein.
Während des Schweißvorgangs strömt ein Gas über den Gaszuführkanal 12
in den Eintritt 10 und von dort über den Kanal 9 und den Austritt 11 in
das hohl ausgebildete Befestitigungselement 5. Das Gas, welches gegenüber
einer Umgebungsatmosphäre mit einem höheren Druck in das Befestigungs
element 4 eingeleitet wird, drückt eine an der Schweißstelle entstehende
Schmelze nach außen, so daß verhindert wird, daß das Magnetfeld des
Lichtbogens die Schmelze in den das als Hohlkörper ausgebildete Befesti
gungselement 4 eintritt. Der Eintritt 10 ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich
ist, in Form einer länglichen Ausnehmung ausgebildet. Hierdurch wird
sichergestellt, daß beim Vorschieben des Ladeorgans 6 zum Eintauchen des
Befestigungselementes 4 in eine Schmelze die Gasversorgung nicht unter
brochen wird.
In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schweiß
vorrichtung dargestellt. Die Schweißvorrichtung weist ein Führungsteil 2 mit
einem Führungskanal 3 auf. In dem Führungskanal 3 ist ein hin und her
verschiebliches Ladeorgan 6 angeordnet. Das Ladeorgan 6 weist einen Kanal
9 mit einem Eintritt 10 auf. Der Eintritt 10 ist mit einem in dem Füh
rungsteil 2 ausgebildeten Gaszuführkanal 12 in Verbindung bringbar. In der
Darstellung nach Fig. 2 ist der Eintritt 10 des Kanals 9 mit dem Gaszu
führkanal 12 in strömungstechnischer Verbindung. Das Ladeorgan 6 weist
einen Stutzen 13 auf, in dem der Eintritt 10 ausgebildet ist. Der Stutzen 13
ragt teilweise in eine am Führungsteil 2 ausgebildete Aufnahme 14 hinein.
Die Aufnahme 14 erstreckt sich in Verschieberichtung des Ladeorgan 6. Die
Längserstreckung der Aufnahme 14 ist größer als die Längserstreckung des
Stutzens 13. In der Stirnfläche des Stutzens 13 ist eine Dichtung 15 an
geordnet, die zur Anlage an die an der Wand 16 der Aufnahme 14 anliegt.
Der Abstand der Dichtung 15 von dem Eintritt 10 ist in Verschieberichtung
des Ladeorgans 6 so bemessen, daß dieser Abstand wenigstens einem
Verschiebeweg des Ladeorgans während des Schweißvorgangs entspricht.
Bezugszeichenliste
1 Transport- und Halteeinrichtung
2 Führungsteil
3 Führungskanal
4 Befestigungselement
5 Schweißvorrichtung
6 Ladeorgan
7 Kopfteil
8 Zungen
9 Kanal
10 Eintritt
11 Austritt
12 Gaszuführkanal
13 Stutzen
14 Aufnahme
15 Dichtung
16 Wand
17 Durchgangskanal
2 Führungsteil
3 Führungskanal
4 Befestigungselement
5 Schweißvorrichtung
6 Ladeorgan
7 Kopfteil
8 Zungen
9 Kanal
10 Eintritt
11 Austritt
12 Gaszuführkanal
13 Stutzen
14 Aufnahme
15 Dichtung
16 Wand
17 Durchgangskanal
Claims (12)
1. Elektrische Schweißvorrichtung (5) zum Aufschweißen eines Befesti
gungselementes (4), insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem
Werkstück mit einer Transport- und Halteeinrichtung (1), die ein Füh
rungsteil (2) mit einem Führungskanal (3) aufweist, dem ein Befesti
gungselement (4) zugeführt und in einem seiner Enden während des
Schweißvorgangs gehalten werden kann, und mit einem in Längsrichtung
des Führungskanals (3) hin und her verschieblichen Ladeorgan (6), das
ein zur Anlage an das Befestigungselement (5) bringbares Kopfteil (7)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeorgan (6) einen Kanal (9) mit
einem Eintritt (10) und einem am Kopfteil (7) ausgebildeten Austritt
(11) aufweist und daß in den Führungskanal (3) ein Gaszuführkanal
(12) mündet, der in einer ersten Lage des Ladeorgans (6) durch dieses
geschlossen und in einer zweiten Lage des Ladeorgans (6), nämlich der
Lage in der sich das Ladeorgan während des Schweißvorgangs befindet,
mit dem Eintritt (10) in Verbindung bringbar ist.
2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Führungskanal (3) und das Ladeorgan (6) einen im wesentlichen kreis
förmigen Querschnitt aufweist.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ladeorgan (6) im wesentlichen gasdicht in dem Führungskanal
(3) geführt ist.
4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Eintritt (11) in Form einer länglichen Ausnehmung ausge
bildet ist, die sich in Längsrichtung des Ladeorgans (6) erstreckt, wobei
die Länge der Ausnehmung wenigstens einem Verschiebeweg des Lade
organs (6) während des Schweißvorgangs entspricht.
5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß das Ladeorgan (6) einen Stutzen (13) mit dem Eintritt (10)
aufweist und der Stutzen (13) in eine am Führungsteil (2) ausgebildete
Aufnahme (14) wenigstens teilweise hineinragt.
6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stutzen (13) im wesentlichen gasdicht in der Aufnahme (14) geführt ist.
7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Gaszuführkanal (12) über eine Zuleitung mit einer
Gasquelle verbunden ist.
8. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gas Luft ist.
9. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Gas eine Inertgas ist.
10. Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes (4), insbeson
dere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück
bei dem ein Befestigungselement (4), das einen Durchgangskanal (17)
aufweist, einer Transport- und Halteeinrichtung (1), die ein Führungsteil
(2) mit einem Führungskanal (3) aufweist, zugeführt
und durch ein in Längsrichtung des Führungskanals (3) hin und her
verschiebliches Ladeorgan (6) zu einem Ende des Führungskanals (3)
transportiert und in diesem während des Schweißvorgangs gehalten wird,
wobei das Ladeorgan (6) in einer ersten Lage einen Gaszuführkanal
(12), der in den Führungskanal (3) mündet, verschließt und in einer
zweiten Lage freigibt, so daß ein Gas durch einen im Ladeorgan (6)
ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17) zur Schweißstelle
strömt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Luft durch einen im Ladeorgan
(6) ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17) zur Schweiß
stelle strömt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Inertgas durch einen ,im
Ladeorgan (6) ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17)
zur Schweißstelle strömt.
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US5938946A (en) | 1999-08-17 |
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