DE2320485B2

DE2320485B2 - Schweißeinrichtung zum Verbinden von Metallteilen durch Perkussionsschweißen

Info

Publication number: DE2320485B2
Application number: DE19732320485
Authority: DE
Inventors: Jaroslav 8000 Muenchen Vltavsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2320485A1; FR2226242B1; GB1471441A; IT1009903B; DE2320485C3; FR2226242A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung zum Verbinden von Metallteilen durch Perkussionsschweißen, wobei die Schweißeinrichiung ein stromloses Druckstück aufweist, über welches das anzuschweißende Bauteil gegen das Werkstück gedrückt und der Schweißstrom über das Bauteil zugeführt ist

Eine derartige Schweißeinrichtung ist im »Welding Journal« vom September 1960 auf Seite 904 dargestellt. Hierbei sind die zu verschweißenden Metallteile zu Beginn des Schweißvorganges über einen Stift in einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand gehalten. Der an einem der Metallteile fest angeordnete Stift dient neben der Schließung des Schweißstromkreises auch einer Lichtbogenausbildung zwischen den Teilen, wobei der Lichtbogen die miteinander zu verbindenden Flächen für die Verschweißung vorzubereiten hat Die Energie für die Verschweißung liefert ein Transformator. Beide Metallteile werden im für die Verschweißung richtigen Zeitpunkt mittels des Druckstückes zusammengepreßt.

Mit der vorbeschriebenen Schweißeinrichtung, bei der die für den Schweißvorgang erforderliche Schweißenergie aus einem Transformator bezogen wird, lassen sich keine sehr kurzen Schweißzeiten erzielen. Dies gelingt mit Schweißeinrichtungen, bei denen die Schweißenergie aus einer Kondensator-Entladung gewonnen wird. Derartige Schweißeinrichtungen finden bevorzugt Verwendung zum Verschweißen von Bauteilen an dünnen Blechen, beispielsweise von Kabelschellen an Blechen des Karosserieaufbaues bzw. der Karosserie. Eine Kabelschelle als anzuschweißendes Bauteil ist durch einen für das Kondensatorentladungs- Schweißen typischen »Zündstift« in einem vorbestimmten Abstand zum Karosserieblech gehalten. Beim Schweißvorgang wird der Zündstift beim Durchgang des extrem hohen Schweißstromes zum Zweck der ^r, Vorbereitung der Schweißflächen der miteinander zu verschweißenden Bauteile zerstört und das anzuschweißende Bauteil — die Kabelschelle — mittels der stromführenden Elektrode im richtigen Moment an das Werkstück — das Karosserieblech — herangeführt

ι« Es hat sich nun gezeigt daß es bei einem anzuschweißenden Bauteil aus Blech geringer Stärke, wie der Kabelschelle, mit aus dem Blech herausgeprägtem Zündstift beim Schweißvorgang an der Rückseite des zu verschweißenden Bereiches des Bauteiles zu einer Spritzerbildung kommt Der Grund für die Spritzerbildung liegt darin, daß beim Herausformen des Zündstiftes aus dem Bauteil sich ein materialarmer Übergang zwischen Beuteil und Zündstift ergibt Der matcriaiarme Übergang weist einen geringen Quer schnitt auf, welcher für den vom Bauteil in den Zündstift übertretenden Schweißstrom einen hohen Widerstand darstellt Dies hat eine intensive lokale Erwärmung mit rasch schwindender Festigkeit am materialarmen Übergang zur Folge, so daß der über die Elektrode

2λ unter Vorlast stehende Zündstift in das Bauteil zurückgedrückt wird. Ein Teil des inzwischen schmelzflüssig gewordenen Zündstiftes zerspritzt in Richtung der Elektrode. Von Nachteil ist, daß die auftretenden Spritzer beim

Ji) Erkalten zu einem Verkleben des Bauteiles mit der Elektrode führen. Die Spritzerbildung ist zudem umso heftiger, je größer die an der Elektrode wirkende Vorlast ist, durch die das nach der Zerstörung des Zündstiftes sozusagen »in der Luft hängende« Bauteil

r> rasch an das Werkstück herangeführt wird. Insbesondere bei als Schweißpistolen ausgebildeten Schweißeinrichtungen kann die von Hand aufzubringende Vorlast die Knickgrenze des Zündstiftes erreichen, wodurch der Zündstift zu einem erheblichen Teil in der oben

•ίο beschriebenen Weise in das Bauteil zurückgedrückt wird und eine heftige Spritzerbildung zur Folge hat. Bei starker »Verklebung« des Bauteiles mit der Elektrode muß diese vom Bauteil weggerissen oder weggehebelt werden, wodurch das Bauteil unansehnlich wird. Es kann dabei aber auch die Schweißverbindung zwischen Bauteil und Werkstück zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißeinrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, daß ein einwandfreies

so Verschweißen von Bauteil und Werkstück erzielt ist

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Druckstück eine im wesentlichen im Zentrum der Druckfläche beginnende und seitlich aus dem Druckstück austretende Ausnehmung aufweist, und der Schweißeinrichtung ein Kondensator als für sich bekannte Schweißenergiequelle zugeordnet ist

Mit der Erfindung ist erreicht, daß die explosionsartig in einem relativ kleinen Streubereich von der Rückseite des Zündstiftansatzes des anzuschweißenden Bauteiles

bo wegfliegenden Spritzer durch die Ausnehmung abgeführt werden und so in vorteilhafter Weise ein Verkleben des Bauteiles mit einem metallenen Druckstück vermieden ist. Durch die erfindungsgemäße Kombination eines stromlosen Druckstückes mit der

i>5 Schweißstromzuführung über das anzuschweißende Bauteil und einen Kondensator als Schweißenergiequelle ergibt sich als weiterer wesentlicher Vorteil, daß beliebig gestaltete, von der Elektrode nicht spannend

erfaßbare Bauteile (Kabelschellen) mit Werkstücken nach dem Kondensatorendladungs-Schweißverfahren miteinander einwandfrei zu verschweißen sind. Dies deshalb, weil zwischen dem nach einem weiteren Merkmal von einer stromleitenden Haltevorrichtung an der Elektrode gehaltenen Bauteil und dem an der Elektrode angebrachten stromlosen Druckstück sich kein Lichtbogen ausbilden kann. Bekanntlich bildet sich zwischen dem anzuschweißenden Bauteil und einer stromführenden, am Bauteil anliegenden Elektrode einer Schweißeinrichtung mit einem Kondensator als Schweißenergiequelle infolge des extrem hohen Schweißstromes ein Lichtbogen aus, wenn das Bauteil nach der explosionsartigen Zerstörung des Zündstiftes für kurze Zeit zwischen Werkstück und der Elektrode »in der Luft hängt«. Da die Lichtbogenausbildung vorteilhaft vermieden ist, steht die gesamte aus der Kondensatorentladung gewonnene Schweißenergie zum Verschweißen von Bauteil und Werkstück zur Verfügung.

Es darf als weiterer Vorteil der Erfindung herausgestellt werden, daß die Erfindung auch an schon bestehenden, die Schweißenergie aus Kondensatorentladungen beziehenden Schweißeinrichtungen angewandt werden kann. Hierfür steht das Druckstück gemäß einem weiteren Merkmal über ein Isolierstück mit einer Elektrode bzw. mit einem mit dieser Elektrode verbindbaren Kupplungsstück in Verbindung. Da schließlich eine beispielsweise auf Klemmwirkung beruhende Haltevorrichtung für das anzuschweißende Bauteil mit geringem Aufwand erstellt und auf einfachste Weise mittels Klemmschrauben am stromführenden Schaft der Elektrode zu befestigen ist, kann die Umrüstung mit geringsten Kosten erzielt werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es mit einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Schweißeinrichtung möglich ist, Kleinteile aus Blech, beispielsweise Kabelschellen, mit einem ebenfalls aus Blech bestehenden Werkstück durch das Kondensatorentladungs-Schweißverfahren auf wirtschaftliche Weise zu verschweißen.

Anhand eines Ausführungsbeispieles werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 eine am freien Ende einer nicht dargestellten Elektrode einer von Hand geführten Schweißpistole anzubringende Zusatzeinrichtung, mittels welcher es möglich ist, eine stufenförmig gestaltete Kabelschelle 1 mit einem Karosserieblech 7. nach dem Kondensatorentladungs-Schweißverfahren zu verschweißen. Die Zusatzeinrichtung besteht aus einem die Elektrode der Schweißpistole verlängernden Teil 3 und einer Haltevorrichtung 4 für die Kabelschelle 1. Die Elektrodenverlängerung 3 setzt sich aus einem an der Elektrode über ein Innengewinde 5 zu befestigenden Kupplungsstück 6, einem Isolierstück 7 und einem Druckstück 8 zusammen. Das stromlose Druckstück 8 steht mit dem Isolierstück 7 über einen Gewindebolzen in Verbindung, ebenso ist auch das Isolierstück 7 mit dem stromführenden Kupplungsstück 6 verbunden. Eine andere Gestaltung der Elektrodenverlängerung 3 ist auch dadurch möglich, daß Kupplungsstück und Druckstück miteinander über eine in das Kupplungsstück einpreßbare Flanschbüchse oder -buchse in Verbindung stehen, wobei die Flanschbüchse oder -buchse den auf Preßsitz gearbeiteten Paßdorn des Druckstückes aufnimmt.

Das Kupplungsstück 6 weist einen zylindrisch gestalteten Abschnitt 9 auf. Ein Träger 10 der Haltevorrichtung 4 steht über eine am Umfang geschlossene Bohrung 11 mit dem Abschnitt 9 in Verbindung. Mittels einer Madenschraube 12 ist der gegen eine Schulter 13 am Kupplungsstück 6 anliegende Träger 10 in seiner Lage gesichert. Am Träger 10 ist in einem auf die Form der Kabelschelle 1 abgestellten Abstand ein Block 14 befestigt, welcher in seiner Breite gegenüber der Breite der Kabelschelle 1 maßlich kleiner ausgebildet ist Eine im Block 14 von Breitseite zu

ίο Breitseite verlaufende Bohrung nimmt einen Bolzen 15 auf, (F i g. 2). Zu beiden Breitseiten von Block 14 ist auf dem Bolzen 15 je eine Lasche 16, 17 angeordnet Jede Lasche 16, 17 hat eine im Durchmesser über dem Durchmesser des Bolzens 15 liegende Bohrung. Eine am

η freien Ende des Bolzens 15 vorgespannt angeordnete Druckfeder 18 sorgt dafür, daß die zwischen die als Spannbacken wirkenden Laschen 16, 17 eingebrachte Kabelschelle 1 durch Reibschluß gehalten ist Durch den Reibschluß mit der Kabelschelle 1 unterliegen die Spannbacken 16, 17 an ihren Spannflächen einer mechanischen Abnützung. Die Haltevorrichtung 4 ist so ausgebildet, daß durch Wenden der Spannbacken 16,17 um ihre Längsachse auch deren Rückseiten zum Klemmen der Kabelschelle 1 verwendet werden können

2") und somit die Einsatzzeit der Spannbacken 16, 17 vorteilhafterweise erheblich verlängert ist

F i g. 1 zeigt eine vor der Druckfläche 19 des Druckstückes 8 von den Spannbacken 16,17 gehaltene Kabelschelle 1. Diese eine scheibenförmige Ausprägung

jo 20 zur Erzielung eines definierten Schweißbereiches aufweisende Kabelschelle 1 steht über einen aus der Ausprägung 20 herausgedrückten, als Zündstift 21 dienenden Vorsprung mit dem Karosserieblech 2 vor dem Schweißvorgang im Verbindung. Sobald die

Jt nichtaufgezeigte Elektrode über das Druckstück 8 mit der vorbestimmten Kraft die Kabelschelle 1 über den Zündstift 21 gegen das Karosserieblech 2 drückt, kann mittels eines Schalters an der von Hand geführten Schweißpistole der Schweißstromkreis geschlossen

■κι werden. Der Schweißstrom fließt über die nicht aufgezeigte Elektrode in das Kupplungsstück 6, von hier über den Träger 10 in den Block 14 und von da über die Spannbacken 16, 17 in die Kabelschelle 1. Um einen Verlust an Schweißenergie durch hohen, insbesondere durch Punktberührung hervorgerufenen Übergangswiderstand in der Stromzuführung zu vermeiden, wird der Schweißstrom ausschließlich über die fest gegen die Kabelschelle 1 anliegenden, breit ausgeführten Spannbacken 16, 17 in die Kabelschelle 1 eingeleitet. Zur

^r)() Vermeidung eines punktartigen, drucklosen Kontaktes zwischen Kabelschelle 1 und Block 14 ist an diesem ein Anschlag 22 aus elektrisch nichtleitendem Material angeordnet.

Bei anzuschweißenden Bauteilen aus Blech geringer

^rn Stärke, wie beispielsweise der Kabelschelle 1, mit ausgeprägtem Zündstift 21 kommt es beim Schweißvorgang an der Rückseite des zuverschweißenden Bereiches des Blechteiles zu einer Spritzerbildung. Zur Abführung der Spritzer ist eine im Zentrum der

hu Druckfläche 19 des Druckstückes 8 beginnende und seitlich aus dem Druckstück 8 austretende Bohrung 23 vorgesehen.

Abschließend sei nochmals festgehalten, daß der für die Schweißung erforderliche Druck wie bisher über die

η ϊ Elektrode der Schweißstelle zugeführt ist, die Elektrode aber gemäß der Erfindung über einen stromlosen Abschnitt — im Ausführungsbeispiel das gegenüber dem stromführenden KupplungsstUck 6 isolierte Druck-

5 6

stück 8 — am anzuschweißenden Bauteil — Kabelschel- schnitt — Kupplungsstück 6 — der

Ie 1 — anliegt. Die Zuführung des Schweißstromes an angeordnete Haltevorrichtung — 4 —, mitt

die Schweißstelle erfolgt erfindungsgemäß über das das anzuschweißende Bauteil vor der Druc

anzuschweißende Bauteil. Vorteilhafterweise erfolgt die stromlosen Abschnittes — Druckstück

Stromzuführung über eine am stromführenden Ab- ^r> Elektrode gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schweißeinrichtung zum Verbinden von Metallteilen durch Perkussionsschweißen, wobei die Schweißeinrichtung ein stromloses Druckstück aufweist, über welches das anzuschweißende Bauteil gegen das Werkstück gedrückt und der Schweißstrom über das Bauteil zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (8) eine im wesentlichen im Zentrum der Druckfläche (19) beginnende und seitlich aus dem Druckstück austretende Ausnehmung (Bohrung 23) aufweist und der Schweißeinrichtung ein Kondensator als für sich bekannte Schweißenergiequelle zugeordnet ist

2. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (8) in an sich bekannter Weise am freien Ende einer stromführenden Elektrode (3) angeordnet ist und dar anzuschweißende Bauteil (1) mit der Elektrode in elektrisch leitender Verbindung steht

3. Schweißeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Elektrode (3) in an sich bekannter Weise eine stromleitende Haltevorrichtung (4) für das Bauteil (1) angeordnet ist

4. Schweißeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (8) über ein Isolierstück (7) mit einer Elektrode bzw. mit einem mit dieser Elektrode verbindbaren Kupplungsstück (6) in Verbindung steht

5. Schweißeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode über eine Kappe aus elektrisch nichtleitendem Material gegen das Bauteil anliegt.