DE19917323C2 - Schweißkopf oder Schweißpistole zum Bolzenschweißen mit Hubzündung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schweißkopf zum Bolzenschweißen mit Hubzündung, auf eine Schweißvorrichtung wie zum Beispiel eine Schweißpistole, die einen derartigen Schweißkopf aufweist sowie auf ein Verfahren zum Bolzenschweißen mit Hubzündung.

Grundsätzlich sind verschiedene Arten an Bolzenschweißtechniken bekannt. Zu nennen sind dabei die Spitzenzündung, die Hubzündung sowie die Kurzzeithubzündung. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Hubzündung und Kurzzeithubzündung von Interesse.

Das Lichtbogenschweißen mit Hubzündung dient zum Aufschweißen von vorwiegend stiftförmigen Elementen auf metallische Werkstücke. Dieses Verfahren ermöglicht das vollflächige und unlösbare Aufschweißen von Gewindebolzen, Stiften, Kopfbolzen, Flachstiften, Innengewindebuchsen, Isolierstiften und dergleichen aus Stahl, Chromnickel-Stahl, hitzebeständigem Stahl sowie Aluminium, Messing und Titan wobei dieses Aufschweißen halb- oder vollautomatisch erfolgen kann. Als Energiequelle dient dabei ein Schweißgleichrichter, der einen kontinuierlichen, durch Zeit und Stromstärke regelbaren Schweißstrom liefert. Die Schweißzeit beträgt 0,1 bis 2,0 s. Die Schweißstromstärke kann zwischen 500 und 2000 A liegen.

Zum Bolzenschweißen mit Hubzündung wird zuerst die Bolzenspitze mit dem Werkstück in Berührung gebracht. Dann wird der Bolzen von dem Werkstück abgehoben und der Lichtbogen wird gezündet. Schließlich wird der Bolzen in das Schweißbad eingetaucht, das Material erstarrt und der Bolzen ist aufgeschweißt.

Beim Bolzenschweißen mit Hubzündung wird in der Regel ein Keramikring um den Bolzen herum gelegt, um die Qualität und die Optik der Schweißstelle zu verbessern und darüber hinaus ein Davonlaufen oder gar Abspritzen des Materials des Schweißbads zu verhindern.

Für die Qualität einer durch eine Hubzündung-Bolzenschweißtechnik erzeugten Schweißstelle ist der Eintauchvorgang des Bolzens in das Schweißbad in kontrollierter Weise, d. h. mit einer kontrollierten Eintauchgeschwindigkeit von höchster Bedeutung. Eine zu hohe Eintauchgeschwindigkeit hat bspw. ein Wegspritzen des Materials des Schweißbads zur Folge, was der Optik und der Qualität der Schweißstelle abträglich ist. Der Eintauchvorgang muß daher allgemein gedämpft werden. Zum kontrollierten Eintauchen des Bolzens in das Schweißbad sind aus dem Stand der Technik mehrere Lösungen bekannt. Zum Dämpfen der Eintauchbewegung in das Schweißbad sind beispielsweise feder- oder ölhydraulische Dämpfungssysteme bekannt.

Aus "The CC1200 Welder", Firmenprospekt der SILICON BV TECHNOLOGY IN FIXINGS ist es weiterhin bekannt, die Vorschub- und Eintauchbewegung des Bolzenhalters mit aufgesetztem Bolzen durch einen Schrittmotor anzusteuern. Die Ansteuerung der Eintauchbewegung mittels eines Schrittmotors hat grundsätzlich den Vorteil, daß die Eintauchgeschwindigkeit ohne separate Dämpfungssysteme frei gewählt werden kann und der Eintauchvorgang verläßlich reproduzierbar ist. Bei dieser bekannten Lösung ist es indessen von Nachteil, daß die Verbindung zwischen Schrittmotor und Bolzenhalter und somit dem Bolzen selbst durchgehend starr ausgeführt ist. In der Anwendung wird daher der Bolzen in dem Bolzenhalter derart eingesetzt, daß die Spitze des Bolzens hinter der Aufsetzfläche einer stativartigen Stützeinrichtung liegt. Dann wird die Aufsetzfläche der Stützeinrichtung (Stativ) auf ein Werkstück aufgesetzt. Schließlich muß die Bolzenspitze durch den Schrittmotor gesteuert bis zur Oberfläche des Werkstücks vorgefahren werden. Erst dann kann das Abheben des Bolzens von dem Werkstück und das Zünden des Lichtbogens erfolgen. Diese Technik ist somit zeitraubend und aufwendig. Darüber hinaus ist es nachteilig, daß die Bolzenspitze hinter die Aufsetzfläche der Stützeinrichtung zurückgezogen ist und somit die Bolzenspitze nicht zum Zentrieren der Schweißstelle beispielsweise in eine Körnung in der Oberfläche des Werkstücks dienen kann. Daher muß in diesem Fall regelmäßig mit Schablonen zur korrekten Positionierung des Schweißbolzens und somit der erfolgenden Schweißstelle gearbeitet werden.

Aus US-A-5,070,226 ist ein Schweißkopf zum Bolzenschweißen mit Hubzündung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik ist der Bolzenhalter und die Stützeinrichtung starr miteinander verbunden.

Aus der DE 44 24 095 C1 ist eine Schweißvorrichtung zum Bolzenschweißen mit Hubzündung bekannt. Ein in einem Bolzenhalter eingesetzter Bolzen wird dabei beim Aufsetzen des Bolzenschweißkopfes auf die Oberfläche eines Werkstücks gegen die Wirkung einer Druckfeder nach hinten gedrückt. Sobald diese Einfederbewegung beendet ist, wird ein Klemmmagnet mit Strom beaufschlagt, wodurch für den eigentlichen Schweißvorgang eine starre Verbindung zwischen einem Hubmagneten und dem Bolzenhalter geschaffen wird. Der Hubmagnet stellt die Betätigungseinrichtung zur axialen Verschiebung des Bolzenhalters insbesondere während des Schweißvorgangs dar.

Aus US-A-5,317,124 ist es bekannt, einen Schrittmotor als Aktuator bei einem Bolzenschweißkopf zu verwenden.

Aus der DE-OS 23 51 692 ist eine Bolzenschweißpistole bekannt, bei der eine Spiralfeder als Energiespeicher verwendet wird. Diese Spiralfeder sorgt für die Vorschubbewegung des Bolzenhalters während des Schweißvorgangs.

Aus der DE 31 03 543 C2 ist es ebenfalls bekannt, eine Feder als Energiespeicher vorzusehen, die somit während des Schweißvorgangs einen Schweißkolben nach vorne schiebt und den Scheißbolzen an das Werkstück andrückt.

Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine Technik zum Bolzenschweißen mit Hubzündung bereitzustellen, die einerseits einen Schrittmotor als verläßliche und gut ansteuerbare Antriebseinheit verwendet und andererseits die Vorteile der übrigen aus dem Stand der Technik bekannten Technologien aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist also ein Schweißkopf zum Bolzenschweißen mit Hubzündung vorgesehen. Der Schweißkopf weist ein Gehäuse und eine an dem Gehäuse befestigte stativartige Stützeinrichtung auf, die während des Schweißvorgangs auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgedrückt wird, auf die ein Bolzen aufgeschweißt werden soll. Weiterhin weist der Schweißkopf einen Bolzenhalter zur Aufnahme eines Bolzens auf. Ein Schrittmotor ist zur axialen Verschiebung des Bolzenhalters bezüglich des Gehäuses und der Stützeinrichtung vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Bolzenhalter bezüglich der Stützeinrichtung über ein federelastisches Zwischenelement gelagert, wobei eine Verformung des Zwischenelementes durch den Schrittmotor entspannbar ist.

Insbesondere kann der Schrittmotor eine beim Aufsetzten des Schweißkopfes auf die Werkstück-Oberfläche auftretende Einfederbewegung des elastischen Zwischenelementes entspannen.

Die federelastische Lagerung des Bolzenhalters bezüglich der Stützeinrichtung kann dabei derart bemessen sein, daß die Spitze des Bolzens im nicht auf die Oberfläche des Werkstücks aufgesetzten Zustand des Schweißkopfes von der Ebene der Aufsetzfläche der Stützeinrichtung beabstandet ist und die Spitze des Bolzens im auf die Oberfläche des Werkstücks aufdrückten Zustand des Schweißkopfes auf die Höhe der Ebene der Aufsetzfläche der Stützeinrichtung gelangt.

Vor einem Schweißvorgang kann der Bolzenhalter durch den Schrittmotor mittels eines Näherungsschalters in eine definierte Ruhestellung gebracht werden. Das Einsetzen des Bolzens in den Bolzenhalters kann somit in dieser definierten Ruhestellung erfolgen.

Die federelastische Lagerung kann ein federndes Zwischenglieds zwischen dem Bolzenhalter und dem Schrittmotor sein.

Das federnde Zwischenglied kann eine Schraubenfeder sein, die um einen Kugeltrieb herum angeordnet ist, der mit einer Spindel zusammenwirkt, die mit dem Schrittmotor gekoppelt ist.

Die elastische Lagerung kann zwischen dem Schrittmotor und zwischen dem Gehäuse des Schweißkopfes vorgesehen sein.

Die Stützeinrichtung kann bezüglich des Gehäuses elastisch gelagert sein, so daß sie während des Aufdrückens des Schweißkopfes auf die Oberfläche des Werkstücks federelastisch in Richtung des Gehäuses zurückweicht. Diese Zurückweichbewegung ist somit beendet, sobald die Spitze des Bolzens die Oberfläche des Werkstücks berührt.

Der Bolzen kann nach dem Einsetzen in den Bolzenhalter um einen vorbestimmten einstellbaren Abstand über die Aufsetzfläche der Stützeinrichtung überstehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Schweißvorrichtung vorgesehen, die einen Schweißkopf der oben genannten Art sowie eine Steuereinheit aufweist, die neben der Energieversorgung für den Schweißkopf auch eine Ansteuerung des Schrittmotors des Schweißkopfes aufweist. Eine derartige Schweißvorrichtung kann beispielsweise eine Schweißpistole oder auch eine stationäre Schweißvorrichtung sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Bolzenschweißen mit Hubzündung vorgesehen. Ein Bolzen wird dabei in einen Bolzenhalter eines Schweißkopfes eingesetzt, so daß die Spitze des Bolzens von der Ebene der Aufsetzfläche einer Stützeinrichtung beabstandet ist, wobei die Stützeinrichtung an einem Gehäuse des Schweißkopfes befestigt ist. Die Stützeinrichtung wird auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgedrückt, so daß die Spitze des Bolzens durch eine federelastische Verformung eines Zwischengliedes zwischen dem Bolzen und der Stützeinrichtung in Axialrichtung in die Ebene der Aufsetzfläche der Stützeinrichtung gelangt. Somit drücken elastisch gegeneinander vorgespannt die Stützeinrichtung und die Bolzenspitze auf die Oberfläche des Werkstücks, auf die der Bolzen aufgeschweißt werden soll. Daraufhin wird die federelastische Verformung bei aufgedrückter Stützeinrichtung entspannt. Dann wird der Bolzenhalter mit eingesetztem Bolzen durch einen Schrittmotor zurückgefahren. Schließlich wird ein Lichtbogen zwischen dem Bolzen und der Oberfläche des Werkstücks gezündet und der Bolzenhalter mit eingesetztem Bolzen durch den Schrittmotor bis zum Abschluß des Schweißvorgangs in das Schweißbad vorgeschoben.

Vor einem Schweißvorgang wird der Bolzenhalter beispielsweise durch den Schrittmotor mittels eines Näherungsschalters in eine definierte Ruhestellung gebracht.

Ein Bolzen kann nach dem Einsetzen in den Bolzenhalter um einen vorbestimmten einstellbaren Abstand über die Aufsetzfläche der Stützeinrichtung nach vorne überstehen. Die überstehende Spitze des Bolzens kann somit in vorteilhafter Weise zur Zentrierung der Bolzenspitze und somit der Schweißstelle insgesamt beispielsweise in eine Körnung auf der Oberfläche des Werkstücks dienen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nunmehr bezugnehmend auf Ausführungsbeispiele und die begleitenden Figuren der Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißpistole zum Bolzenschweißen mit Hubzündung im auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgesetzten Zustand,

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Schweißpistole im von der Oberfläche eines Werkstücks abgehobenen Zustand,

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der elastischen Lagerung und des Spindeltriebs sowie des Schrittmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 1 soll nunmehr eine Schweißpistole als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schweißpistole in dem Zustand, in dem die Aufsetzfläche 24 einer Stativ- oder Stützeinrichtung 19 auf die Oberfläche eines Werkstücks 23 aufgesetzt ist. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und Fig. 2 wird die Aufsetzfläche 24 durch die Vorderseite eines Keramikrings 21 gebildet, der den Schweißbolzen 22 in bekannter Weise umgibt. Die stativartige Stützeinrichtung 19 ist in einer Stativhalterung 9 des Gehäuses 14 der Schweißpistole gehalten.

Es sei erwähnt, daß es neben der Keramikring-Technik auch die Technik des Schweißens mit Schutzgas gibt. In diesem Fall wird die Aufsetzfläche der Stützeinrichtung normalerweise durch den Vorderrand einer Schutzgasglocke gebildet, die vorne an einer stativartigen Stützeinrichtung angebracht ist.

Der Keramikring 21 wird durch einen Keramikringhalter 20 gehalten, der wiederum fest mit der Stützeinrichtung 19 verbunden ist. Der Bolzen 22, der in Fig. 1 nicht ersichtlich ist, ist in einem Bolzenhalter 18 aufgenommen, wobei der Bolzen 22 und der Bolzenhalter 18 gegenüber dem Keramikring 21, dem Keramikringhalter 20 sowie der Stützeinrichtung 19 axial bewegbar sind. Der Bolzenhalter 18 wird durch einen Hubkolben 1 axial bewegt. Am von dem Bolzenhalter 18 abgewandten Ende des Hubkolbens 1 ist in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine Spiralfeder 17 angebracht. Um den Hubkolben herum ist ein Linearkugellager 13 zur Lagerung des Hubkolbens 1, ein Führungsträger 10 sowie eine Abdeckkappe 11 vorgesehen. In dem Hubkolben 1 ist zur Verdrehsicherung ein Stift 12 vorgesehen.

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist die Spiralfeder 17 als elastisches Zwischenelement um einen Kugeltrieb 8 herum vorgesehen. Der Kugeltrieb 8 wirkt mit einer Spindel 2 zusammen, die in einem Pendelkugellager 6 gelagert ist und mit Sicherungsringen 7 gesichert ist. Um das Pendelkugellager 6 herum ist ein Lageraufnahmering 4 vorgesehen. Zwischen der Spindel 2 und dem elektrischen Schrittmotor 15 ist eine potentialfreie Kupplung 5 vorgesehen. Der elektrische Schrittmotor 15 ist mittels einer Motorhalterung 3 an dem Gehäuse 14 der Schweißpistole befestigt.

Fig. 2 zeigt in einer Detailansicht den vorderen Bereich der erfindungsgemäßen Schweißpistole in dem Zustand, in dem die Schweißpistole von der Oberfläche des Werkstücks 23 abgehoben ist. In diesem Zustand drückt die Spiralfeder 17 den in dem Bolzenhalter 18 eingesetzten Schweißbolzen 22 derart nach vorne, daß die Spitze 25 des Schweißbolzens 22 über die Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 hinweg steht, so daß ein Überstand gebildet wird, der frei einstellbar ist und kleiner als der Federweg der elastischen Lagerung gewählt werden muß. Wenn nunmehr die Schweißpistole ausgehend von dem in Fig. 2 gezeigten Zustand auf die Oberfläche des Werkstücks 23 aufgesetzt wird, wird der Schweißbolzen 22 gegen die Kraft der Spiralfeder 17 zurückgedrückt, bis die Spitze 25 des Bolzens 22 genau in der Ebene der Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 liegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist also der Bolzenhalter 18 und somit der eingesetzte Schweißbolzen 22 federelastisch gegenüber der Stützeinrichtung 19 gelagert. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem Hubkolben 1 und der Spindel 2 eine Schraubenfeder 17 als elastisches Zwischenglied um den Kugeltrieb 8 herum vorgesehen ist.

Alternativ kann, wie es schematisch mit Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, die Stützeinrichtung 19 bezüglich des Gehäuses 14 elastisch gelagert sein. In diesem Fall muß im Ausgangszustand, daß heißt im nicht auf die Oberfläche des Werkstücks aufgesetzten Zustand der Schweißpistole, die Spitze 25 des Schweißbolzens 22 hinter die Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 zurückgezogen sein. Durch das Aufdrücken wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel dann die Aufsetzfläche 24 durch die federelastische Lagerung 16 der Stützeinrichtung 19 in Richtung des Pistolengehäuses 14 zurückgedrückt, daß wiederum die Spitze 25 des Schweißbolzens 22 in die Ebene der Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 gelangt.

Als weiteres alternatives Ausführungsbeispiel kann die Spiralfeder 17 sowie die elastische Lagerung 16 der Stützeinrichtung 19 weggelassen sein und dafür das Motorgehäuse des Schrittmotors 15 elastisch gelagert sein. In diesem Fall kann beispielsweise die Motorhalterung 3 federelastisch ausgeführt sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel steht also im Ausgangszustand wie in Fig. 2 gezeigt die Bolzenspitze 25 über die Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 hervor. Während des Aufdrückvorgangs der Schweißpistole auf die Oberfläche des Werkstücks 23 wird dann die Spitze des Schweißbolzens 22 zusammen mit dem in diesem Fall komplett starren Antrieb (Hubkolben, Kugeltrieb, Spindel, Kupplung) einschließlich des Schrittmotors nach hinten federelastisch zurückgedrückt.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Wie bereits erwähnt ist bei diesem ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem Spindeltrieb 2 und dem Hubkolben 1 ein federndes Zwischenglied, in diesem Fall eine Schraubenfeder 17 angeordnet. Der Bolzen 22 steht im Ausgangszustand mit einigen Millimetern Überstand gegenüber dem Keramikring 21 oder einem Stützrohr vor, wobei in diesem Zustand die elastische Lagerung entspannt ist. Der Bolzen 22 wird auf das Werkstück 23 positionsgenau, bspw. mit der Bolzenspitze in eine Körnung in der Oberfläche des Werkstücks 23 zentriert, aufgesetzt und kann dabei durch die elastische Lagerung zurückfedern, wobei die elastische Lagerung komprimiert wird.

Durch Betätigung eines nicht gezeigten Auslöseschalters hebt der Schrittmotor 15 den Bolzen 22 mit Vorstrom ab. Der Spannungsanstieg nach Überschreiten des Federwegs (entsprechend dem Einfederweg der Schraubenfeder und somit dem Überstand gemäß Fig. 2) und der Beginn des Zündvorgangs signalisiert der Steuerung die Position Null des Spindeltriebs. Das Abheben des Bolzens 22 von der Oberfläche des Werkstücks 23 erfolgt also genau dann, wenn der Schrittmotor 15 die Spindel 2 um eine Länge entsprechend dem Überstand zurückgezogen hat und die elastische Lagerung somit wieder vollständig entspannt ist.

Die für den Hubvorgang erforderliche Impuls-Schrittzahlzählung beginnt also mit dieser Position Null. Nach Ablauf der Schweißzeit wird die für den Eintauchvorgang erforderliche Schrittzahl und Schrittfrequenz durch eine nicht gezeigte Ansteuerung geschaltet, die Schmelzzonen werden damit zusammengeführt und verschweißt. Nach Abziehen des Bolzens 22 aus dem Bolzenhalter 18 wird die Ruheposition des Hubkolbens 1 durch einen - nicht gezeigten - Näherungsschalter oder dergleichen für den Schrittmotor 15 fixiert.

Der mit einem federnden Zwischenglied 17 verbundene Arbeitsablauf soll nunmehr noch einmal anhand eines Beispiels erläutert werden: Der Hubkolben 1 befindet sich in der Ausgangsposition, daß heißt in der Ruhestellung des Näherungsschalters und der Schrittmotor 15 fixiert mit Haltestrom. Der Bolzen 22 wird in den Bolzenhalter 18 am Ende des Hubkolbens 1 eingeschoben. Der Bolzen 22 steht gegenüber der Aufsetzfläche 24 des Keramikrings 21 oder gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel bezüglich eines Stützrohrs beispielsweise 3 mm vor. Beim Aufsetzen der Schweißpistole auf die Oberfläche des Werkstücks 23 wird das federnde Zwischenglied 17 um 3 mm komprimiert (zusammengedrückt). Mit Auslösen des Schweißvorgangs erhält der Bolzen 22 Vorstrom, der Schrittmotor 15 betätigt den Spindeltrieb 2, die Kugelmutter des Kugeltriebs 8 bewegt sich nach oben, die komprimierte Schraubenfeder 17 entspannt sich, der Bolzen 22 hebt im Zuge des weiteren Zurückfahrens des Spindeltriebs ab, der Lichtbogen wird gezündet und signalisiert der Steuerung schließlich durch den Spannungsanstieg, daß der Wert Hub 0 vorliegt. Bis zu einem Hub von beispielsweise 3,5 mm sind beispielsweise 117 Impulse gleich 117 Schritten notwendig. Der Hub 0 bedeutet in diesem Fall, daß die spitze des Bolzens 3,5 mm von der Oberfläche des Werkstücks beabstandet ist.

Nach einer voreingestellten Haltezeit von beispielsweise 0,55 s, während der der Bolzen in der Position gleich Hub 0 verweilt, beginnt der Eintauchvorgang mit einer gesamten Abwärtsbewegung von beispielsweise 7 mm (Eintauchtiefe 3,5 mm), die mit entsprechender Schrittzahl (in diesem Fall 234 Impulsen) mit voreingestellter Schrittfrequenz, die variabel ist, durchfahren wird: Die Eintauchbewegung ist auf jeden Fall größer als der Wert, um den der Bolzen 22 von der Oberfläche des Werkstücks 23 abgehoben wurde. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten ist proportional zu der Materialmenge, aus der das Schweißbad gebildet wird.

Die Eintauchbewegung ist durch eine entsprechend programmierte Ansteuerung des Schrittmotors 15 frei wählbar. Beispielsweise wird anfangs mit hoher Geschwindigkeit eingetaucht, dann wird für kurze Zeit der Eintauchvorgang gestoppt, und schließlich wird eine verzögerte Eintauchbewegung bis zum Stillstand und zum Abschluß der Schweißbewegung ausgeführt. Ein derart programmiertes Bewegungsprogramm beim Eintauchen erlaubt weitgehend spritzerfreies Bolzenschweißen.

Der Schweißstrom wird mit Berührung der Schmelzbäder abgeschaltet. Die Schweißung ist somit beendet, die Schweißpistole wird von der Oberfläche des Werkstücks 23 abgehoben und der Schrittmotor 15 führt den Hubkolben durch den Näherungsschalter in die Ruhestellung.

Claims (14)

1. Schweißkopf zum Bolzenschweißen mit Hubzündung, mit
einem Gehäuse (14),
einer an dem Gehäuse (14) befestigten Stützeinrichtung (19), die während des Schweißvorgangs auf die Oberfläche eines Werkstücks (23) aufgedrückt wird,
einem Bolzenhalter (18) zur Aufnahme eines Bolzens (22), und
einen Schrittmotor (15) zur axialen Verschiebung des Bolzenhalters (18) bezüglich der Stützeinrichtung (19),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzenhalter (18) bezüglich der Stützeinrichtung (19) über ein federelastisches Zwischenelement gelagert ist, und
daß der Schrittmotor (15) derart ansteuerbar ist, daß er bei aufgedrückter Stützeinrichtung (19) eine Verformung des Zwischenelementes entspannt.

2. Schweißkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (15) derart ansteuerbar ist, daß er nach dem Aufsetzen des Schweißkopfes auf die Oberfläche eine während des Aufsetzens auftretende Einfederbewegung des Zwischenelementes entspannt.

3. Schweißkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Lagerung des Bolzenhalters (18) bezüglich der Stützeinrichtung (19) derart bemessen ist, daß die Spitze (25) des Bolzens (22) im nicht auf das Werkstück (23) aufgesetzten Zustand des Schweißkopfes über die Ebene der Aufsetzfläche (24) der Stützeinrichtung (19) übersteht und die Spitze (25) des Bolzens (22) im auf das Werkstück (23) aufgedrückten Zustand des Schweißkopfes auf die Höhe der Ebene der Aufsetzfläche (24) der Stützeinrichtung (19) gelangt.

4. Schweißkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Schweißvorgang der Bolzenhalter (18) durch den Schrittmotor (15) mittels eines Näherungsschalters in eine definierte Ruhestellung gebracht wird.

5. Schweißkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Lagerung ein federndes Zwischenglied zwischen dem Bolzenhalter (18) und dem Schrittmotor (15) ist.

6. Schweißkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Zwischenglied eine Schraubenfeder (17) ist, die um einen Kugeltrieb (8) herum angeordnet ist, der mit einer Spindel (2) zusammenwirkt, die mit dem Schrittmotor (15) gekoppelt ist.

7. Schweißkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Lagerung zwischen dem Schrittmotor (15) und dem Gehäuse (14) des Schweißkopfes vorgesehen ist.

8. Schweißkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (19) elastisch bezüglich des Gehäuses (14) gelagert ist, so daß sie während des Aufdrückens der Schweißpistole auf das Werkstück (23) federelastisch in Richtung des Gehäuses (14) zurückweicht.

9. Schweißkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (22) nach dem Einsetzen in den Bolzenhalter (18) um einen vorbestimmten einstellbaren Abstand über die Aufsetzfläche (24) der Stützeinrichtung (19) übersteht.

10. Schweißvorrichtung, aufweisend einen Schweißkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Steuereinheit, die neben der Energieversorgung des Schweißkopfes eine Ansteuerung des Schrittmotors des Schweißkopfes aufweist.

11. Verfahren zum Bolzenschweißen mit Hubzündung, aufweisend die folgenden Schritte:

• - Einsetzen eines Bolzens (22) in einen Bolzenhalter (18) eines Schweißkopfes, so daß die Spitze (25) des Bolzens (22) von der Ebene der Aufsetzfläche (24) einer Stützeinrichtung (19) beabstandet ist, die an einem Gehäuse (14) des Schweißkopfes befestigt ist,
• - Aufdrücken der Stützeinrichtung (19) auf die Oberfläche eines Werkstücks (23), wobei die Spitze (25) des Bolzens (22) durch eine federelastische Verformung eines Zwischenglieds zwischen dem Bolzen (22) und der Stützeinrichtung (19) in Axialrichtung in die Ebene der Aufsetzfläche (24) der Stützeinrichtung (19) gelangt, so daß die Stützeinrichtung (19) und die Bolzenspitze (25) auf die Oberfläche des Werkstücks (23) drücken,
• - Entspannung der federelastischen Verformung des Zwischenglieds bei aufgedrückter Stützeinrichtung (19),
• - Abheben des Bolzens (22) von der Oberfläche des Werkstücks (23) durch einen Schrittmotor (15),
• - Zündung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzen (22) und der Oberfläche des Werkstücks (23), und
• - Vorschieben des Bolzenhalters (18) mit eingesetztem Bolzen (22) durch den Schrittmotor (15) bis zum Abschluß des Schweißvorgangs.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Schweißvorgang der Bolzenhalter (18) durch den Schrittmotor (15) mittels eines Näherungsschalters in eine definierte Ruhestellung gebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (22) nach dem Einsetzen in den Bolzenhalter (18) um einen vorbestimmten einstellbaren Abstand über die Ebene der Aufsetzfläche (24) der Stützeinrichtung (19) übersteht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung des Bolzens (22) die folgenden Phasen aufweist:

• - Eintauchen mit hoher Geschwindigkeit,
• - kurzes Stoppen der Eintauchbewegung,
• - verzögerte Eintauchbewegung bis zum Stillstand und zum Abschluß der Schweißbewegung.