DE19917323C2 - Schweißkopf oder Schweißpistole zum Bolzenschweißen mit Hubzündung - Google Patents
Schweißkopf oder Schweißpistole zum Bolzenschweißen mit HubzündungInfo
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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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999117323 DE19917323C2 (de) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Schweißkopf oder Schweißpistole zum Bolzenschweißen mit Hubzündung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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