DE29602114U1

DE29602114U1 - Schweißsystem mit Einstellvorrichtungen für Abhub und Anpreßdruck der Bauteile

Info

Publication number: DE29602114U1
Application number: DE29602114U
Authority: DE
Original assignee: HBS HEBERLE BOLZENSCHWEIS SYST
Current assignee: Hbs Bolzenschweisssysteme & Co Kg De GmbH
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2006-02-08

Description

HBS Bolzenschweiß-Systeme Qii&i^a <&,, &phgr;$ - ;de£-3S24€»; ;

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Schweiß sys tem mit Einstellvorrichtungen für Abhub und Anpreßdruck der Bauteile

Ein Schweißsystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bei-

spielsweise aus der DE-32 15 453

bekannt. Derartige Geräte

\ dienen zum. Anschweißen beispielsweise hohlzylindrischer Bau-, teile, wie Muttern oder Bolzen, an einem Träger wie Metallplatten. Mittels dieser aufgeschweißten Bauteile können weitere Gegenstände an dem Träger befestigt werden, z.B. Dämmplatten oder Trageachsen, die an Metallplatten angebracht werden sollen.

Neuerdings werden zu diesen Zwecken auch handgeführte Bolzenschweißpistolen eingesetzt, die einen mobilen Montageeinsatz und das Arbeiten an-schwerer zugänglichen Stellen ermöglichen. Bei einer bekannten Bolzenschweißpistole wird das anzuschweißende Bauteil an dem am vorderen Ende der Pistole befindlichen Halter angebracht, und anschließend die Pistole auf den Träger aufgesetzt, so daß das aufzuschweißende Bauteil diesen berührt. Nach Auslösen des Schweißvorganges erfolgt die Zufuhr des Schweißstromes und ein automatischer Abhub des Bauteiles vom Träger, wodurch zwischen beiden ein Lichtbogen gezündet wird. Nach Ablauf einer voreingestellten Schweißzeit wird das Bauteil in Richtung des Trägers beschleunigt und in das entstandene Schmelzbad eingetaucht. Gleichzeitig wird der Schweißstrom unterbrochen. An der Bolzenschweißpistole &mgr;&eegr;&agr; an einem mit dieser verbundenen Steuergerät sind Schweißstrom, Schweißzeit und Abhub des Bauteils vom Träger einstellbar.

Bei einer bekannten Bolzenschweißpistole läßt sich der Abhub des Bauteiles vom Träger im Bereich einiger Millimeter einstellen, indem an der Schweißpistole ein Handrad verstellt wird, welches eine Magnetspule im Inneren der Pistole in axialer Richtung verschiebt. Ein in axialer Richtung durch die Pistole geführter Kolben, an dessen dem Werkstück zugewandten Ende sich der Halter für das aufzuschweißende Bauteil

befindet, ist magnetisch mit der Magnetspule gekoppelt und benachbart zu dieser angeordnet. Bei Auslösen, des Schweißvorganges wird die Magnetspule erregt, der Kolben um eine eingestellte Strecke magnetisch in Richtung der im hinteren Teil der Schweißpistole befindlichen Magnetspule auf einen Anschlag am Magneten bewegt, und somit das auf dem Halter befindliche aufzuschweißende Bautei| vom Werkstück abgehoben. Gleichzeitig wird aufgrund des Abhubs eine im vorderen Teil der Schweißpistole befindliche Druckfeder gespannt. Nach Unterbrechen des Stromes in der Magnetspule sorgt diese Druckfeder für eine Beschleunigung des Bauteils in Richtung des Werkstücks, so daß das Bauteil in das entstandene Schmelzbad eintaucht und an das Werkstück angepreßt wird.
Bei derartigen herkömmlichen Schweißsystemen, wie sie auch in der DE-42 04 860 und der EP-O 663 259 beschrieben sind, ist der Anpreßdruck durch die Art der im vorderen Teil der Schweißpistole befindlichen Druckfeder vorgegeben. Die Höhe des Abhubs bestimmt die Federspannung und diese die Kraft mit der das Bauteil zum Werkstück beschleunigt wird. Mit wachsender Querschnittsfläche des aufzuschweißenden Bauteils wird bei unveränderten Feder- und Abhubparametern der Anpreßdruck geringer. Dies wiederum führt zu einer Verschlechterung der Schweißqualität gerade bei größeren Bauteilen. Bisher mußte zur Vermeidung dieses Nachteils die Druckfeder der Schweißpistole je nach Größe des Bauteils ausgetauscht werden. Eine

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Erhöhung des Anpreßdrucks allein aufgrund eines vergrößerten Abhubs ist nicht praktikabel, da der Abhub in erster Linie die Eigenschaften des Lichtbogens bestimmen soll, nicht die Größe des Anpreßdrucks.

In der obengenannten DE-32 15 453 wird mittels eines Elektromotors die Geschwindigkeit des Bauteils zur Trägerfläche hin unabhängig vom Abhub gesteuert. Diese Maßnahme läßt jedoch

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den Anpreßdruck des Bauteils auf die Trägerfläche unverändert, so daß für Bauteile unterschiedlicher Querschnittsfläehe weiterhin verschiedene Schweißsysteme verwendet werden müssen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist deshalb, ein Schweiß sys tem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiter zu entwikkein, daß der Anpreßdruck der Querschnittsfläche unterschiedlicher aufzuschweißender Bauteile angepaßt werden kann, so daß mit demselben Schweißsystem Bauteile unterschiedlicher Größe mit unveränderter SchweißquaiLität auf Trägerflächen geschweißt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Durch die zweite Einstellvorrichtung sind sowohl der Anpreßdruck als auch die Geschwindigkeit des Bauteils auf die Trägerfläche wählbar, wobei diese zweite Einstellvorrichtung unabhängig von der ersten Einstellvorrichtung für den Abhub des Bauteils arbeitet. Hierdurch ist eine Entkoppelung von Abhub und anschließender Eintauchgeschwindigkeit und Flächenpressung des Bauteils von bzw. auf die Trägerfläche erzielt. Diese Schweißparameter lassen sich nunmehr optimal für unterschiedliche Bauteil-(Bolzen-)Durchmesser einstellen.
Die zweite Einstellvorrichtung spannt in vorteilhafter Weise je nach gewähltem Anpreßdruck eine Feder, die mit der Bauteilführung des Schweißsystems gekoppelt ist. Bei den erwähnten Bolzenschweißpistolen wird erfindungsgemäß durch die zweite Einstellvorrichtung je nach gewünschtem Anpreßdruck die Druckfeder vorgespannt, durch die der Kolben mit dem an seinem vorderen Ende befindlichen Halter für das Bauteil in Richtung des Werkstücks beschleunigt wird. Durch Vorspannung der Feder sind eine erhöhte Bauteilgeschwindigkeit und ein erhöhter Anpreßdruck gewährleistet, ohne jedoch auf den einzustellenden Abhub des Bauteils Einfluß zu nehmen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Einstellvorrichtung eine Skala auf, die eine zum eingestellten Anpreßdruck oder zur eingestellten Federkraft proportionale Größe anzeigt. Beispielsweise kann durch eine lineare Skala eine zur Vorspannung der Feder, d.h. zur Federkraft, direkt proportional Größe angezeigt werden. Je nach Querschnittsflaehe des aufzuschweißenden Bauteils' wird dann die den Anpreß-

druck bestimmende Federkraft vor dem SchweißVorgang an der Pistole eingestellt und die entsprechende Größe auf der Skala abgelesen.

In einer günstigen Realisierung weist die zweite Einstellvorrichtung eine Stellmutter auf, m der die Feder gelagert ist, und die mit einer mit dem Schweiß sys tem fest verbundenen Spindel verschraubbar ist- Die mit der Bauteilführung des Schweißsystems gekoppelte Feder wird dann durch Verdrehen der Stellmutter vorgespannt. Bei den erwähnten Bolzenschweißpistolen befindet sich die zweite Einstellvorrichtung im vorderen Teil der Pistole.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bolzenschweißpistole im Querschnitt in Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt schematisch in Draufsicht ein an eine Bolzenschweißpistole aus Fig. 1 anbringbares Stativ und eine Skala der zweiten Einstellvorrichtung für den Anpreßdruck.
Fig. 1 zeigt die Bolzenschweißpistole 1 im Schnitt mit ihrer Griffschale 2, die den zur Auslösung des Schweißvorgangs mit einem Finger nach innen bewegbaren Stößel 19 enthält. Die Bolz.enschweißpistole 1 weist an ihrem vorderen, dem Werkstück zugewandten Ende einen Kopf 33 auf, der über ein nicht dargestelltes, an der Schweißpistole 1 befestigtes Stativ mit dieser unbeweglich verbunden ist.

An einem externen Steuergerät werden vor dem Schweißvorgang Schweißstrom und Schweißzeit eingestellt. Typische Werte liegen hierbei je nach aufzuschweißendem Bauteil zwischen 300 und 1000 A bzw. einigen bis zu 1000 ms. Nach Auslösen des Schweißvorganges durch Betätigen des Stößels 19 an der Griffschale 2 fließt der Schweißstrom über die Halterung 34 und das aufzuschweißende Bauteil zum Werkstück hin. Anschließend wird automatisch der Abhub des Bauteiles vom Werkstück weg ausgelöst, wodurch ein Lichtbogen zwischen Bauteil und Werkstück entzündet wird. Der Abhub beträgt in diesem Beispiel maximal 4 bis 5 mm. Der Lichtbogen sorgt für ein Aufschmelzen

der dem Lichtbogen angrenzenden Flachen,. Nach Ablauf der voreingestellten Schweißzeit wird das ",Bauteil in Richtung auf das Werkstück, beschleunigt und taucht in das Schweißbad, wodurch es nach Erkalten mit dem Werkstück verbunden bleibt.
Weiterhin dargestellt sind in dem Kopf 33 der Schweißpistole 1 eine Magnetspule 27 mit Feldformer 35.' Diese Anordnung erzeugt eine radial gerichtete Magnetfeldkomponente, welche auf den Lichtbogen eine indie Zeichenebene gerichtete Kraft erzeugt, was eine Rotation des Lichtbogens (Rotationsgeschwindigkeit etwa 100 m/s) entlang des Umfangs des hohlzylindrischen Bauteils zur Folge hat. Diese Ausgestaltung bewirkt eine Erhöhung der Schweißqualität.

Die Einstellvorrichtung für den Abhub des Bauteils besteht in diesem Ausführungsbeispiel bei der erfindungsgemäßen Bolzenschweißpistole 1 im wesentlichen aus dem Magnetanker 15, der über die Isolierbuchse 14 mit dem Kolben 5 verbunden ist, durch den das am Halter 34 befindliche Bauteil in axialer Richtung bewegt wird. Der Halter 34 ist über den Doppelnippel 9 mit dem Gegenlager 7 im vorderen Teil der Schweißpistole 1 verbunden. Dem Magnetanker 15 gegenüber liegt der die Magnetspule enthaltende Hubmagnet 16, der über einen Schneckenantrieb in axialer Richtung verschiebbar ist, so daß sich der Abstand zwischen dem Anschlag des Hubmagneten 16 und dem des Magnetankers 15 in einem Bereich ändern läßt, der dem des Abhubs entspricht. An der Schweißpistole 1 wird durch Drehen an der Abdeckkappe 29 ein Handrad in Bewegung gesetzt, welches über die Hubeinstellung 17 die Position des Hubmagneten 16 einstellt. Die Klemmscheibe 32 ist über Innensechskantschrauben 52 mit der, Hubeinstellung 17 verbunden, wodurch das Systern an der Schweißpistole 1 gehalten wird.

Wird die Magnetspule des Hubmagneten 16 erregt, wird der Magnetanker 15 in das Innere derselben gezogen, so daß der Kolben 5 zusammen mit dem Gegenlager 7 und der daran befindlichen Halteeinrichtung für das aufzuschweißende Bauteil in axialer Richtung nach hinten, d-h. vom Werkstück weg, bewegt werden. Die Druckfeder 8 wird hierdurch gespannt.

Erfindungsgemäß läßt sich durch eine zweite Einstellvorrichtung der Anpreßdruck und die Geschwindigkeit des Bauteils auf die Trägerfiäche unabhängig von dem gerade beschriebenen Abhubmechanismus einstellen.Hierzu wird in diesem Ausführungsbeispiel die Druckfeder 8 je nach gewünschtem Anpreßdruck vorgespannt. Da diese Druckfeder 8 mit der Bauteilführung, d.h. mit dem Gegenlager 7, dem Doppeinippel 9, dem Kolben 5 und dem Halter 34für das Bauteil, mechanisch gekoppelt ist, erhöhen sich beim Eintauchen in das, Schmelzbad durch Vorspannen der Feder 8 die Eintauchgeschwindigkeit und der Anpreßdruck. Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung für den Anpreßdruck weist eine Stellmutter 6 auf, in der diese Feder 8 auf der Gleitscheibe 21 gelagert: ist, und die mit einer mit dem Schweißsystem fest verbundenen Spindel 4 verschraubbar ist. Die Spindel 4 sitzt auf der Lagerbuchse 3 der Schweißpistole auf. Durch Drehen der Stellmutter 6 bewegt sich diese in axialer Richtung nach vorne, d.h. zum Werkstück hin, wodurch der axiale Abstand zum Gegeniager 7 verkürzt wird. Das mit dem Kolben 5 verbundene Gegenlager 7, wird durch den Anschlag 53 daran gehindert, nach vorne auszuweichen. Dadurch

ist erfindungsgemäß eine Einstellung des Anpreßdrucks des Bauteils auf die Trägerfläche unabhängig vom eingestellten Abhub des Bauteils möglich.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Stativ, welches an der Schweißpistole 1 angebracht werden kann, und welches den Kopf 33 mit der Schweißpistole 1 fest verbindet. Dieses Stativ enthält eine Stativführung 38 mit Gleitlager sowie die Stativstangen 42, an die die Stativführung 38 mittels eines Sterngriffs 25 befestigt ist. Auf der Stativführung 38 stützt sich eine Druckfeder 43 ab, welche ihrerseits mit dem Betätigungselement 44 verbunden ist. Dieses Betätigungselement 44 ist parallel zur Achse der Schweißpistole 1 bewegbar, wodurch aufgrund der starren Kopplung mit der Stange 49 eine mit dieser Stange 49 verbundene Zentriernadel axial verschiebbar ist. Diese im inneren der Schweißpistole 1 koaxial gelagerte Zentriernadel ist in Richtung des Werkstücks verschiebbar und

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dient zum punktgenauen Anschweißen von hohlzylindrischen Bauteilen. , , . . . .

Weiterhin sind in der Fig. 2 das Gegenlager 7 und die Stellmutter 6 in Draufsicht zu sehen, In denen die Druckfeder 8 gelagert ist. Gegenlager 7 und Stellmutter 6 gehören zur Einstellvorrichtung für den Anpreßdruck des Bauteils, welche über den Doppelnippel 9 mit der Halterung und der Führung des Bauteils gekoppelt ist. Die Einstellvorrichtung weist eine Skala 51 auf, die eine zur eingestellten Federkraft proportionale Größe anzeigt. Durch Verdrehen der Stellmutter 6 wird diese in axialer Richtung nach vorne über das Gegenlager 7 geschoben. Auf der dezimalen Skala ist dann ein Wert ablesbar, der direkt proportional zur Federkraft ist. Verschiedene hohlzylindrische Bauteile benötigen für eine optimale Schweißqualität unterschiedliche Anpreßdrücke sowie Eintauchgeschwindigkeiten in das Schweißbad. In Versuchen wurde festgestellt, daß mit einer einzigen Druckfeder Muttern des Durchmessers bis MIO sich durch Ändern der Vorspannung der Druckfeder 8 mit unveränderter Schweißqualität anschweißen lassen. Erst für größere Durchmesser, beispielsweise MIO bis M16 wird eine stärkere Druckfeder benötigt, um Einbußen der Schweißfestigkeit zu verhindern. Die optimalen Werte der Federkraft lassen sich nach entsprechender Eichung leicht in entsprechende Skalenwerte umrechnen.

Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung für Anpreßdruck und Eintauchgeschwindigkeit ermöglicht im Vergleich zur bisherigen Schweißtechnik eine deutlich höhere Schweißqualität und einen breiteren Einsatzbereich von Schweißsystemen für unterschiedlich aufzuschweißende Bauteile.

Claims

HBS Bolzenschweiß-Systeme Schutzansprüche

1. Schweißsystem, insbesondere Bolzenschweißpistole, zum Anschweißen von Bauteilen an eine Trägerfläche mittels eines Lichtbogens mit einer ersten Einstellvorrichtung (15, 16, 17, 32) für den Abhub des Bauteils, mittels derer der Abstand des Bauteils von der Trägerfläche nach Zünden des Lichtbogens vorwählbar ist, und einer zweiten Einstellvorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit des Bauteils auf die Trägerfläche hin, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Ein-Stellvorrichtung (4, 6, 7, 8) der Anpreßdruck des Bauteils auf die Trägerfläche wählbar ist.

2. Schweißsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einstellvorrichtung (4, 6, 7, 8) je nach gewähltem Anpreßdruck eine Feder (8) spannt, die mit der Bauteilführung (5, 7, 9, 34) des Schweiß systems (1) gekoppelt ist.

3. Schweißsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einstellvorrichtung (4, 6, 7, 8) eine Skala (51) aufweist, die eine zum eingestellten Anpreßdruck oder zur Federkraft proportionale Größe anzeigt.

4. Schweißsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einstellvorrichtung (4, 6, I₁ 8) eine Stellmutter (6) aufweist, in der die Feder (8) gelagert ist, und die mit einer mit dem Schweißsystem (1) fest verbundenen Spindel (4) verschraubbar ist.