DE2933863C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K9/20—Stud welding
- B23K9/201—Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schweißen
eines Bolzens an ein Werkstück, mit einem Schweißwerkzeug mit
einer Einrichtung zum Halten des Bolzens, mit einer Einrichtung
zum Erzeugen eines Schweißlichtbogens zwischen dem Bolzen und
dem Werkstück, mit einer Einrichtung zum Bewegen des Bolzens
zum Werkstück hin und zurück und mit einem im Bereich des Bol
zens angeordneten Werkzeugteil mit mehreren Gaskanälen, welche
mit einer Quelle zur Lieferung von Gas während des Schweißvor
ganges verbunden sind.
Als allgemeiner Stand der Technik ist bereits die Lieferung
von Gas durch eine um einen anzuschweißenden Bolzen angeord
nete Funkenabschirmung oder Ring zu einem Werkstück bekannt
(US-PS 27 27 123, US-PS 27 90 066, US-PS 30 96 429, US-PS
33 63 084, US-PS 37 36 401). Hierbei ist der Verfahrensab
lauf in etwa so, daß während des Schweißens eine Schutzatmosphä
re um einen Aluminiumbolzen aufgebracht wird oder daß zur Un
terstützung des Schweißens durch galvanisiertes Stahlblech Luft
um einen Bolzen geliefert wird.
Als Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung
ausgeht, ist eine Konstruktion bekannt, bei welcher sich
in dem Werkzeugteil über etwa 270° ein Kanal erstreckt,
von welchem mehrere horizontale Kanäle ausgehen, welche
in schrägverlaufende Kanäle übergehen (US-PS 37 90 740).
Diese Kanäle sind auf den Außenumfang des anzuschweißenden
Bolzens gerichtet.
Hierbei bestand die Funktion des durch die Kanäle fließen
den gasförmigen Mediums darin, den Schweißvorgang insgesamt
zu unterstützen. Dazu sind drei Kanäle vorgesehen, welche
jedoch nicht gleichförmig um den Umfang des Werkzeugteils
angeordnet sind.
Als weiterer Stand der Technik ist eine Bolzenschweißpisto
le mit einem Schweißkolben mit Spannfutter zum Einspannen
eines Bolzenhalters bekannt (DE-OS 26 47 845). Hierbei fin
det ein glockenartiges Teil Anwendung, in welchem achsparal
le Kanäle zur Zuführung von Schutzgas angeordnet sind. Hier
bei hat das Medium, nämlich das Schutzgas, die Funktion, daß
durch den konzentriert ausgerichteten Schutzgasstrom die
vorgesehene Aufschweißstelle gegenüber der Außenatmosphäre
abgeschirmt wird, um dadurch irgendwelche Reaktionen mit Luft
zu unterbinden oder zu verhindern. Gleichzeitig soll durch
den konzentrisch ausgerichteten Schutzgasstrom das Schweiß
gut an der Schweißstelle zusammengehalten und der sich unmit
telbar vor dem Aufschweißen ausbildende Lichtbogen genau auf
die Aufschweißstelle konzentriert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zu schaffen, welche gewährleistet, daß während des Schweiß
vorganges eines Bolzens an ein Werkstück keine unerwünschten
Überzüge aus Verunreinigungen im Bereich des an dem Werkstück
befestigten Bolzens vorhanden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Werkzeugteil eine an sich bekannte Funkenabschirmung
ist, wobei die Gaskanäle in an sich bekannter Weise um
den Werkzeugumfang verteilt angeordnet sind,
daß eine Innenfläche der Funkenabschirmung um das Spann futter herum angeordnet ist und die in einem Endabschnitt der Funkenabschirmung ausgebildeten und sich von deren Außenfläche zur Innenfläche erstreckenden Gaskanäle auf weisen,
daß die Gaskanäle unter gleichen Winkeln zu Radien der Funkenabschirmung und unter gleichen Winkeln zu einer zur Achse der Funkenabschirmung senkrechten Ebene der art verlaufen, daß das Gas über das Ende des Spannfutters hinaus zu einem um den Bolzen herum befindlichen Bereich gerichtet ist und
daß die Gaskanäle über mehrere achsparallele Längskanäle mit der Quelle verbunden sind.
daß eine Innenfläche der Funkenabschirmung um das Spann futter herum angeordnet ist und die in einem Endabschnitt der Funkenabschirmung ausgebildeten und sich von deren Außenfläche zur Innenfläche erstreckenden Gaskanäle auf weisen,
daß die Gaskanäle unter gleichen Winkeln zu Radien der Funkenabschirmung und unter gleichen Winkeln zu einer zur Achse der Funkenabschirmung senkrechten Ebene der art verlaufen, daß das Gas über das Ende des Spannfutters hinaus zu einem um den Bolzen herum befindlichen Bereich gerichtet ist und
daß die Gaskanäle über mehrere achsparallele Längskanäle mit der Quelle verbunden sind.
Durch diese Konstruktion ergibt sich der Vorteil, daß
eine wirbelnde, nicht turbulente Luftströmung um den
Schweißbereich zwischen Bolzen und Werkstück erzielt wird
zur Verhinderung von Ablagerung von Schmutz, ohne hierbei
die Lichtbögen zu löschen. Diese Verhinderung unerwünschter
Ablagerungen ist insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahr
zeug-Technik wichtig, da nach dem Befestigen der Bolzen an
Karrosserieteilen des Kraftfahrzeuges diese Teile mit einem
Schutzmaterial überzogen werden, ohne daß es hierbei - wie
bisher - erforderlich ist, zuerst noch die um die Bolzen be
findlichen unerwünschten Überzüge aus Schmutz zu entfernen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine teils in Seitenansicht und teils in Schrägansicht
dargestellte Gesamtansicht der Vorrichtung zum Schweis
sen von Bolzen;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene vergrößerte Seitenansicht
eines Werkzeugteils und einer Funkenabschirmung der
Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht des Werkzeugteils und der Funken
abschirmung von Fig. 2;
Fig. 4 ein Teilschnitt 4-4 von Fig. 5 der Funkenabschirmung
und des Spannfutters;
Fig. 5 einen Querschnitt 5-5 von Fig. 2.
Insbesondere gemäß Fig. 1 wird ein Bolzenschweißwerkzeug 10
verwendet zum Schweißen eines Bolzens an
ein Werkstück 11 mittels einer mit gezogenem Lichtbogen arbei
tenden Schweißtechnik. Das Grundwerkzeug ist bekannt und
enthält eine Einrichtung zum Zurückziehen des Bolzens vom
Werkstück, eine Einrichtung zum Halten des Bolzens in einer
zurückgezogenen Stellung während einer gegebenen Zeitdauer
und eine Einrichtung zum Bewegen oder Eintauchen des Bolzens
zum und gegen das Werkstück am Ende der gegebenen Zeitdauer.
Wenn der Bolzen vom Werkstück zurückgezogen ist, wird zwischen
dem Ende des Bolzens und dem Werkstück ein Hilfslichtbogen
gezogen, wonach der Hauptlichtschweißbogen dem Hilfslicht
bogen überlagert wird. Der Hauptlichtschweißbogen wird dann
aufrechterhalten, bis der Bolzen zurück gegen das Werkstück
bewegt wird. Das Werkzeug kann zum Beispiel von der in der
US-PS 35 25 846 gezeigten Bauart sein und verwendet vorzugs
weise eine kapazitive Energiequelle, wie z. B. in der US-PS
31 36 880 dargestellt.
Eine Energie- und Steuereinheit 12 liefert Energie für den
Hilfs- und den Hauptlichtschweißbogen und für eine Magnet
spule in einem Werkzeuggehäuse 14. Die Magnetspule zieht bei
Erregung den Bolzen gegen die Kraft einer Tauchfeder zurück.
Ein Spannfutterschenkel 16 erstreckt sich in die Magnetspule
und auch vom Werkzeuggehäuse 14 aus nach vorn, wo er
mit einem Spannfutter 18 verbunden ist, (Fig. 3, 4).
Im vorliegenden Fall hat ein Zierleistenbolzen 20 einen vom
Spannfutter 18 gehaltenen Kopf 22 und einen sich nach vorn
erstreckenden Schaft 24. Der Bolzen wird während des Schweiß
zyklus durch einen einstellbaren Anschlag 19 abgestützt.
Die Bolzen können von Hand in das Vorderteil des Spannfutters
eingeführt werden. Sie können auch durch Luft durch ein Rohr
von einer entfernt gelegenen Lieferquelle in eine hinter dem
Spannfutter 18 gelegene Kammer im Spannfutterschenkel 16
transportiert werden.
Die Bolzen können dann durch einen
Stößel aus der Kammer in das Spannfutter gedrückt und während
des Schweißzyklus vom Stößel gestützt werden. Der Stößel
kann mit einem Kolben in einem im Spannfutterschenkel befind
lichen Luftzylinder verbunden sein, dem von einer entfernt
gelegenen Quelle Luft zugeführt wird. Diese Art von Ladean
ordnung ist als Stand der Technik in den US-PS 35 25 846 und 34 89 878 dargestellt.
Zwei Halteschenkel 26 erstrecken sich vom Werkzeuggehäuse 14
aus nach vorn und halten ein Werkzeugteil 28. Das Werkzeugteil
hat um den Spannfutterschenkel 16 eine Öffnung 30 mit
einem einwärts gerichteten Flansch 32. Im Werkzeugteil ist
ein mit der Öffnung 30 in Verbindung stehender Gaszufuhr
kanal 34 ausgebildet. Das Werkzeugteil hat einen mit einem
Rohr 38 verbundenen Anschluß 36. Durch das Rohr 38 wird Gas
von einem Steuerelement 40 geliefert, (Fig. 1). Zum Element
40 kann Gas geliefert werden, das
einen Druck von etwa 5,6 at hat. Das Element
40 hat ein durch die Einheit 12 gesteuertes Ventil und liefert
während des Schweißzyklus Gas zum Werkzeugteil 28. Das Ven
til kann einen Zeitverzug in der Weise haben, daß die Gaszufuhr,
sofern keine Schweißung gemacht wird, während einer gegebenen
Zeitdauer, etwa 2 Sekunden, eingeschaltet bleibt.
In der Öffnung 30 des Werkzeugteils befindet sich eine Funken
abschirmung 42, die sich von der Öffnung aus nach vorn er
streckt. Die Funkenabschirmung 42 ist so positioniert, daß
der Schaft 24 des Bolzens 20 geringfügig über das Ende der
Funkenabschirmung ragt (Fig. 1), bevor der Bolzen gegen das
Werkstück gedrückt wird.
Die Funkenabschirmung 42 hat einen
zylindrischen Körper 44 mit einem rückwärtigen
Flansch 46, der am Flansch 32 des Werkzeugteils 28 anstößt.
Im Körper 44 ist angrenzend an den Flansch 46 eine Ringnut 48
ausgebildet, die mit dem Gaskanal 34 im Werkzeugteil 28 in
Verbindung steht.
Der Körper 44 hat einen äußeren zylindri
schen Abschnitt 50 und eine an die Ringnut 48 angrenzende
Schulter 52, wobei am äußeren zylindrischen Abschnitt 50 an
grenzend an die Schulter 52 ein Dichtring 54 angeordnet ist.
Der Dichtring 54 hat eine einen O-Ring 58 enthaltende Ringnut
56.
Der O-Ring 58 dichtet die Funkenabschirmung 42 und die
Öffnung 30 ab. Eine Frontplatte 59 stößt am Dichtring 54 an,
um die Funkenabschirmung 42 im Werkzeugteil 28 zu halten.
Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Gaskanäle 60
verlaufen von der Ringnut 48 an der Schulter 52 und dem äus
seren zylindrischen Abschnitt 50 vorbei und enden an einer
vorderen Schulter 62 am vorderen Ende der Funkenabschirmung 42.
Die Kanäle 60 sind von einer Hülse 64 umschlossen, die sich
vom zylindrischen Abschnitt 50 des Körpers 44 zur vorderen
Schulter 62 erstreckt und mit Preßsitz angebracht ist. Am vor
deren Ende der Funkenabschirmung 44 sind mehrere rechteckige
radiale Nuten 66 ausgebildet, die mit der Außenfläche des
Körpers 44 und mit einer vorderen Innenfläche 68 in Verbindung
stehen.
Die Funkenabschirmung 42 ist vorzugsweise aus Kupfer
hergestellt, wobei die Fläche 68 zum Vermindern des Haftens
von Spritzern hoch poliert ist. Eine einen größeren Durch
messer aufweisende Innenfläche 70 ist an der Rückseite der
vorderen Innenfläche 68 angeordnet und um eine Schulter 72
versetzt.
Mehrere Gaskanäle 74 befinden sich in einem vorderen
Endabschnitt des Körpers 44 der Funkenabschirmung 42. Es ist
ein Kanal 74 für je einen Kanal 60 vorgesehen. Jeder der
Kanäle 74 hat ein mit einem der Kanäle 60 in Verbindung ste
hendes äußeres Ende 76 und ein an der Innenfläche 68 endendes
inneres Ende 78. Die Kanäle 74 sind so positioniert, daß sie
Ströme von Gas zum Werkstück um die Stelle herum
richten, an der das Ende des Schafts 24 des Bolzens 20 ange
schweißt werden soll. Diese Ströme erzeugen somit
um den Schweißbereich herum eine Wirbelwirkung, die
die Ablagerung von Schmutz während des Schweißzyklus verhin
dert.
Wenn die Ströme unmittelbar auf die Stelle gerichtet
werden, an die der Bolzen angeschweißt werden soll, so würden
die Gasströme den Hilfslichtbogen auslöschen und somit auch
die darauf erfolgende Überlagerung des Hauptlichtschweißbogens
verhindern. Dies kann auch auftreten, wenn die Luft unter
einem zu spitzen Winkel zum Werkstück gerichtet und tur
bulent wird.
Jeder der Gaskanäle 74 verläuft daher ungefähr tangential zur Innen
fläche 68 der Funkenabschirmung und bildet einen Winkel von
25 bis 35°, vorzugsweise 30°, mit einem Radius der Funkenab
schirmung. Jeder der Gaskanäle 74 ist auch unter einem Winkel
von bis zu etwa 20°, vorzugsweise 18°, gegenüber einer zur
Achse der Funkenabschirmung 42 senkrechten Ebene oder der
Oberfläche des Werkstücks angeordnet. Als wirkungsvoll werden
anstelle der Nuten Kanäle im Ende der Funkenabschirmung
angesehen, die einen Winkel von 0° mit der Werkstücksoberfläche
bilden. Das Problem bei dieser Auslegung besteht darin,
daß der Lichtbogen ausgeblasen wird, wenn die Funkenabschir
mung geringfügig gekippt wird. Bei Gas von
5,6 at werden 1 bis 10, vorzugsweise 8, Kanäle 74 mit Durch
messern von 0,51 bis 1,52 mm, vorzugsweise 1,0 mm, verwendet.
Bei einem Durchmesser von 11,1 mm der Innenfläche 68 enden
die inneren Enden 78 der Kanäle 74 2,5 bis 4,6 mm, vorzugs
weise 3,2 mm, vom vorderen Ende des Körpers 44 der Funken
abschirmung entfernt.
Die Stellung der Kanäle sollte in jedem
Fall so sein, daß sie die Gasströme über das Ende des
Spannfutters 18 hinaus und unter genügend spitzen Winkeln
zum Werkstück richten, damit keine Turbulenz erzeugt wird.
Natürlich verändern sich die Winkel, Längen und Durchmesser
der Luftkanäle 74 zum Beispiel gemäß der Bolzengröße, der
Funkenabschirmungsgröße und dem Gasdruck. Die wichtige
Wirkung besteht in der Erzielung einer wirbelnden nicht turbu
lenten Wirkung um den Schweißbereich zur Verhinderung der
Ablagerung von Schmutz, ohne die Lichtbögen zu löschen.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Schweißen eines Bolzens an ein Werk
stück, mit einem Schweißwerkzeug mit einer Einrichtung
zum Halten des Bolzens, mit einer Einrichtung zum Erzeu
gen eines Schweißlichtbogens zwischen dem Bolzen und dem
Werkstück, mit einer Einrichtung zum Bewegen des Bolzens
zum Werkstück hin und zurück und mit einem im Bereich des
Bolzens angeordneten Werkzeugteil mit mehreren Gaskanälen,
welche mit einer Quelle zur Lieferung von Gas während des
Schweißvorganges verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeugteil eine an sich bekannte Funkenabschir mung (42) ist, wobei die Gaskanäle (74) in an sich bekann ter Weise um den Werkzeugumfang verteilt angeordnet sind,
daß eine Innenfläche (68) der Funkenabschirmung (42) um das Spannfutter (18) angeordnet ist und die in einem End abschnitt der Funkenabschirmung (42) ausgebildeten und sich von deren Außenfläche zur Innenfläche (68) erstrecken den Gaskanäle (74) aufweist,
daß die Gaskanäle (74) unter gleichen Winkeln zu Radien der Funkenabschirmung (42) und unter gleichen Winkeln zu einer zur Achse der Funkenabschirmung (42) senkrech ten Ebene derart verlaufen, daß das Gas über das Ende des Spannfutters (18) hinaus zu einem um den Bolzen (20) herum befindlichen Bereich gerichtet ist und
daß die Gaskanäle (74) über mehrere, achsparallele Längs kanäle (60) mit der Quelle (40) verbunden sind.
daß das Werkzeugteil eine an sich bekannte Funkenabschir mung (42) ist, wobei die Gaskanäle (74) in an sich bekann ter Weise um den Werkzeugumfang verteilt angeordnet sind,
daß eine Innenfläche (68) der Funkenabschirmung (42) um das Spannfutter (18) angeordnet ist und die in einem End abschnitt der Funkenabschirmung (42) ausgebildeten und sich von deren Außenfläche zur Innenfläche (68) erstrecken den Gaskanäle (74) aufweist,
daß die Gaskanäle (74) unter gleichen Winkeln zu Radien der Funkenabschirmung (42) und unter gleichen Winkeln zu einer zur Achse der Funkenabschirmung (42) senkrech ten Ebene derart verlaufen, daß das Gas über das Ende des Spannfutters (18) hinaus zu einem um den Bolzen (20) herum befindlichen Bereich gerichtet ist und
daß die Gaskanäle (74) über mehrere, achsparallele Längs kanäle (60) mit der Quelle (40) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaskanäle (74) im wesentlichen tangential zur
Innenfläche (68) der Funkenabschirmung (42) verlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaskanäle (74) unter einem Winkel von weniger
als 20° zu der zur Achse der Funkenabschirmung (42)
senkrechten Ebene verlaufen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet
durch maximal zehn Gaskanäle (74).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaskanäle (74) unter einem Winkel von 25 bis 35°
zu einem Radius der Funkenabschirmung (42) verlaufen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaskanäle (74) Durchmesser von 0,51 bis 1,52 mm
aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längskanäle (60) in der Außenfläche der Funken
abschirmung (42) ausgebildet und durch eine um die Fun
kenabschirmung angeordnete Hülse (64) umschlossen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792933863 DE2933863A1 (de) | 1979-08-21 | 1979-08-21 | Vorrichtung und verfahren zum schweissen eines bolzens an ein werkstueck. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792933863 DE2933863A1 (de) | 1979-08-21 | 1979-08-21 | Vorrichtung und verfahren zum schweissen eines bolzens an ein werkstueck. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2933863A1 DE2933863A1 (de) | 1981-03-12 |
DE2933863C2 true DE2933863C2 (de) | 1989-11-09 |
Family
ID=6078972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792933863 Granted DE2933863A1 (de) | 1979-08-21 | 1979-08-21 | Vorrichtung und verfahren zum schweissen eines bolzens an ein werkstueck. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2933863A1 (de) |
Cited By (2)
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Also Published As
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