DE4225215A1

DE4225215A1 - Schweißgerät zum Anschweißen eines Befestigungselementes

Info

Publication number: DE4225215A1
Application number: DE19924225215
Authority: DE
Inventors: Heinz Peter Barandun
Original assignee: SPLITFAST TECHNOLOGIES Ltd
Current assignee: SPLITFAST TECHNOLOGIES Ltd
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1994-02-03

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schweißge rät zum Anschweißen eines Befestigungselementes, mit einem Zuführungskanal und einen axial verschiebbaren Halter für die Befestigungselemente.

Befestigungselemente, wie sie häufig im Automobilbau ver wendet werden, um beispielsweise Karosserieteile oder elek trische Leitungen oder dergleichen zu befestigen, sind vielfach vorbekannt. Allen vorbekannten anschweißbaren Befestigungselementen ist gemeinsam, daß sie als massive Bolzen gefertigt sind, die in der Regel einen Flansch auf weisen, an dem sie auf dem Karosserieblech aufgeschweißt werden, beispielsweise gemäß DE-A-32 18 886 oder GM 79 25 469. Ein solcher massiver Bolzen bedingt am Schweißgerät eine flexible Spannzange. Aus den Zeichnungen der Offenle gungsschrift geht hervor, daß die Halterung mit der Spann zange des Schweißgerätes, bedingt durch die starre Ausfüh rung des Bolzens und insbesondere auch durch den Flansch mit breiterem Durchmesser, aufwendige mechanische Teile aufweisen muß, die selbst bei hohen Taktfrequenzen zuver lässig arbeiten müssen.

Bei derartigen Schweißgeräten mit bekannten Bolzenhaltern mit einer Spannzange, die aus Stahl oder Berylliumkupfer gefertigt sind, ist bei der geforderten Flexibilität die Spannzange einem großen Verschleiß unterlegen, besonders dann, wenn die Kontakt- und Spannflächen der Spannzange an spitzen Gewindezonen der Bolzen anliegen.

Beim Bolzenschweißen nach dem Hubzündungsprinzip werden über die kleinen Kontaktstellen 3-5000 A übertragen, was bei Nachlassen der Spannkraft der Spannzange des Halters zu Schmorstellen führt. Dies setzt die Zuverlässigkeit, die besonders bei Montagebändern unerläßlich ist, herab.

Außerdem ergeben sich aus der Ausgestaltung der vorbekann ten Schweißbolzen Probleme bezüglich der gleichmäßigen Schweißverbindung zwischen dem Blechteil und dem Bolzen, wodurch spezielle Maßnahmen für die Ausgestaltung der Schweißflächen des Bolzens notwendig sind. Dies trifft auch für die Befestigungselemente gemäß DE-B-22 27 384 zu, in welchen entweder Schraubbolzen oder Schraubenmuttern als Befestigungselemente angeschweißt werden. Diese beiden ge zeigten Befestigungselemente stellen besonders hohe Anfor derungen an die Spannzange des Schweißgerätes, die spe ziell dafür ausgestaltet werden muß.

Schließlich bedingt die Ausgestaltung der vorbekannten Schweißbolzen mit einer bestimmten Schweißfläche eine Einrichtung zum gerichteten Zuführen der Schweißbolzen.

Es ist von diesem bekannten Stand der Technik ausgehend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schweißgerät anzugeben, dessen Zuführung und Halteteil für das Befesti gungselement wesentlich vereinfacht werden kann und einen optimalen Stromfluß zwischen dem Halteteil und dem Befe stigungselement beim Schweißvorgang gewährleistet. Ein Schweißgerät, daß diese Aufgabe löst, ist in den Patent ansprüchen beschrieben.

Das beanspruchte Schweißgerät zeichnet sich dadurch aus, daß sein Halter anstatt einer flexiblen Spannzange ein starres Rohr aufweist, in dem das als flexible Hülse aus gebildete Befestigungselement geführt und großflächig umfaßt ist. Dadurch entfällt ein Großteil der störungs anfälligen beweglichen Teile des Schweißgerätes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Sicht ein erstes Ausfüh rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungselemen tes,

Fig. 2 zeigt das Befestigungselement von Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 zeigt ein Befestigungselement gemäß Fig. 1 in einem starren Halter eines Schweißgerätes,

Fig. 4 zeigt ein angeschweißtes Befestigungselement gemäß Fig. 1 mit einem umgebenden Montageteil,

Fig. 5 zeigt ein weiteres, angeschweißtes Befestigungs element mit einem daran befestigten Montageteil,

Fig. 6 zeigt ein weiteres, angeschweißtes Befestigungs element mit einem daran befestigten Montageteil,

Fig. 7 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsvariante eines Befestigungselementes, mit Außengewinde,

Fig. 8 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsvariante eines Befestigungselementes mit Federring,

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Befe stigungselementes mit inneren Haltekrallen,

Fig. 10 zeigt ein Befestigungselement mit äußeren Halte krallen und mit einem daran befestigten Montageteil,

Fig. 11 zeigt ein Befestigungsteil gemäß Fig. 1 mit einem daran befestigten Montageteil, und

Fig. 12 zeigt ein Befestigungsteil gemäß Fig. 1 mit einem daran befestigten Montageteil.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Befestigungselement 1 dargestellt, das als federnde Hülse ausgebildet ist, und das einen Längsschlitz 2 aufweist. Wie aus Fig. 2 hervor geht, ist dieses Befestigungselement axial symmetrisch aus geführt und beide Stirnseiten 3 trichterförmig nach innen ausgebildet. Die Stirnseiten sind jedoch nicht radial-sym metrisch ausgebildet, sondern derart gestaltet, daß die Innenkanten 4 der Stirnseiten ein gewindeähnliches Profil aufweisen. Durch die hülsenförmige, geschlitzte Ausbildung des Befestigungselementes weist dieses - bei geeigneter Materialwahl - eine große Federkraft auf, die vielfache Vorteile bringt. Die daran befestigbaren Montageteile wei sen in der Regel eine relativ große Streuung der Toleran zen auf, so daß die erforderliche Flexibilität bei den starren Bolzen alleine von den Bauteilen aus Kunststoff oder Metall aufgebracht werden müssen. Dies hat den Nach teil, daß die durch das Montageteil übertragenen Kräfte gering sind. Die übertragbaren Kräfte von einem flexiblen Befestigungselement auf ein Montageteil sind somit wesent lich höher. Außerdem besitzen die aus Vollmaterial gefer tigten Schweißbolzen ein hohes Gewicht, das bei der Menge der zur Anwendung gelangenden Schweißbolzen in einem Auto mobil zu einem nicht vernachlässigbaren Gesamtgewicht führt.

Die Notwendigkeit, bei einem vollen Schweißbolzen die ge samte Fläche anzuschweißen führt dazu, daß die dadurch entstehende große Schweißfläche in einem ungünstigen Ver hältnis zur Dicke des Bleches steht. Dadurch erfährt dünnes Blech eine starke Auf- und Durchwärmung im Schweißbereich, was zu einer Schwächung der Festigkeit in der Randzone des Bolzens zum Blech führt. Diese Nachteile werden durch das Befestigungselement gemäß den Fig. 1 und 2 beseitigt, da nur ringförmige Anschweißzonen und ähnlich gleiche Mate rialstärken vorhanden sind.

Wie bereits eingangs erwähnt, führt die symmetrische Ausge staltung des Befestigungselementes dazu, daß diese nur axial gerichtet in die Zuleitung gebracht werden müssen, und keiner lagerichtigen Vorsortierung bedürfen. Dies ver einfacht die Sortiereinrichtung und erhöht deren Zuverläs sigkeit.

Wie erwähnt, liegt ein weiterer, bedeutsamer Vorteil des federnden, hülsenförmigen Befestigungselementes darin, daß das Schweißgerät wesentlich vereinfacht werden kann. Da das Befestigungselement federnd ausgestaltet ist, genügt es, anstatt einer geschlitzten Spannzange mit dem kompli zierten Betätigungsmechanismus, als Halter ein starres Rohr zu verwenden. Dies ergibt nicht nur eine wesentliche Ver einfachung des Schweißgerätes, sondern auch eine wesent liche Erhöhung seiner Zuverlässigkeit. In Fig. 3 ist bei spielhaft das Befestigungselement 1 gemäß Fig. 1 in einem Rohr 5 dargestellt. Die vorbekannte und übliche Zuführung der Befestigungselemente mittels flexibler Leitungen und Druckluft kann hier beibehalten werden, wobei, wie bereits erwähnt, die Befestigungselemente nur axial ausgerichtet werden müssen. Der Schweißvorgang als solcher bleibt auch der gleiche, so daß vorbekannte Anlagen verwendet werden können, an denen statt der komplexen Halterung mit beweg lichen Spannzangen ein Halterrohr verwendet werden kann, das axial verschiebbar ist. Selbstverständlich muß der Druckluftimpuls, der nötig ist, um das Befestigungselement axial im Zuführrohr 5 in die Ausgangsstellung zu bringen, nach Größe und Länge geeignet ausgewählt werden. Die durchgehende Öffnung 38 des Befestigungselementes erlaubt es, ein Schutzgas an die Schweißstelle zu führen. Sowohl die Mantelfläche 6 des Befestigungselementes, als auch die innere Oberfläche 7 des Halters sind glatt ausgeführt, um eine möglichst störungsfreie axiale Zuführung und einen großflächigen Kontakt zur Schweißstromübertragung zu ge währleisten, wobei das Material sowie der Durchmesser der Bohrung des Befestigungselementes bei der Auslegung und Be rechnung des äußeren Durchmessers des Befestigungselemen tes und des Innen-Durchmessers des rohrförmigen Halters eine Rolle spielen, um eine entsprechende Vorspannung zu erreichen.

In Fig. 4 ist das angeschweißte Befestigungselement 1 ge mäß Fig. 1 mit dem umgebenden Montageteil 10 dargestellt. Das Befestigungselement 1 ist über die Schweißstelle 8 mit einem Bauteil 9, beispielsweise ein Karosserieblech eines Automobiles, verschweißt. Das Montageteil 10, beispiels weise aus Kunststoff, ist mittels einer Schraube 11 befe stigt, die direkt in das Gewinde 4 des Befestigungselemen tes gedreht werden kann. Da das Befestigungselement auch nach seinem Anschweißen im oberen Bereich federnd ist, kann bereits beim Anpressen des Montageteiles eine Klemm wirkung erzielt werden, um nach dem Befestigen mittels der Schraube eine feste Verbindung zu ergeben.

In Fig. 5 ist ein weiteres Befestigungselement 12 darge stellt, das ebenfalls hülsenförmig und federnd ausgebildet ist und einen Längsschlitz aufweist, wobei jedoch die bei den Stirnflächen 13 nach außen U-förmig gebogene Ränder 14 aufweisen. Diese Ränder 14, die von der Zylinderwand 15 ab stehen, können eine Klemm- und Rückhaltewirkung entfalten. Zweckmäßig weist dabei dieses Montageelement 16 an seiner Bohrung 18 eine Anschrägung 19 auf, um den gebogenen Rand 14 des Befestigungselementes besser überwinden zu können. Die beiden Außenseiten des umgebogenen Randes 14 müssen derart beschaffen sein, daß sie eine genügend große Kon taktfläche zwischen dem Befestigungselement und dem Halter schaffen.

In Fig. 6 ist ein weiteres Befestigungselement 20 darge stellt, das durch seine Formgebung ein Montageelement 21 schon alleine durch Klemmwirkung zurückhalten kann. Das Be festigungselement 20 weist die gleichen Stirnflächen 3 und einen Längsschlitz 22 auf. Die Mantelfläche des Befesti gungselementes ist nicht eben gestaltet, sondern weist zwei gleiche Endteile 23 und ein Mittelteil 24 auf, das einen kleineren Durchmesser aufweist als die Endteile. Dadurch entstehen außen zwei Absätze 25 und 26, wovon der eine, Absatz 25, beim angeschweißten Befestigungselement zum Zu rückhalten des Montageelementes dient. Das Montageelement 21 weist einen dem eingeschnürten Mittelteil 24 des Befe stigungselementes entsprechenden Kragen 27 auf, dessen in der Zeichnung oberen Kante 28 den Absatz 25 hintergreift. Zwecks besseren Einführen des Montageelementes ist die un tere Kante 40 abgeschrägt. Aus der Zeichnung ist ersicht lich, daß die angeschrägte Kante und der Kragen den oberen Teil des Befestigungselementes beim Einführen zusammen drückt und dieser obere Endteil anschließend wieder aus einandergeht, um das Montageelement festzuhalten.

Das Befestigungselement 29 gemäß Fig. 7 weist die gleichen Stirnseiten 3 auf wie das Befestigungselement gemäß Fig. 1 und auch die oberen, endseitigen Teile 30 sind gleich wie bei jenem Befestigungselement gearbeitet. Das Mittelteil 31 hingegen ist als schraubenähnliches Gewinde ausgebildet. Zu beachten ist, daß das Befestigungselement 29 gemäß Fig. 7 entweder innen eine Schraube und/oder außen eine Schraube, resp. Mutter, aufnehmen kann.

Das Befestigungselement 32 gemäß Fig. 8 ist bis auf seinen Mittelteil gleich aufgebaut wie dasjenige gemäß Fig. 1. Das Mittelteil 33 des Befestigungselementes 32 ist S-förmig gestaltet, um innen einen federnden Klemmring 34 aufzuneh men, dessen Bedeutung für das Fixieren eines Montageelemen tes klar ersichtlich ist.

Das Befestigungselement 35 von Fig. 9 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel. Jede Stirnseite 36 ist mit Einschnitten 37 versehen, wodurch sie federnd ausgebildet ist. Dadurch können nicht nur Schrauben mit Gewinde in der Bohrung 38 aufgenommen werden, sondern auch Pfosten oder dergleichen ohne Schraubengewinde, die durch die Klemmwirkung festge halten werden können. Dieses Befestigungselement weist ebenfalls einen Schlitz auf. Zusätzlich sind Haltekrallen 39 axial versetzt aus dem Mantel des Befestigungselementes freigeschnitten und nach innen gebogen. Je nachdem ein Pfo sten von der einen oder anderen Seite in das Befestigungs element eingeführt wird, greift die eine oder andere Kralle 39 in denselben ein und sichert ihn zusätzlich.

Fig. 10 zeigt ein ähnliches Befestigungselement 35 wie Fig. 9, jedoch sind Haltekrallen 39 nach außen gebogen. Beim Aufsetzen eines Montageelementes 40 mit einem Pfosten 40a greifen die Krallen 39 in die Bohrungswand 40b des Montageelementes ein und sichern dasselbe zusätzlich.

In Fig. 11 ist veranschaulicht, daß bei der Verwendung ei nes Montageteils 41 mit einem in die Bohrung 38 eines Befe stigungselementes 1 hineinragenden Pfosten 42, das Um schließen des Befestigungselementes 1 durch das Montage teil die Rückhaltekraft der Bohrungswand wesentlich erhöht.

In Fig. 12 ist ein weiteres Montageteil 43 mit einem Pfo sten 44 mit einem formschlüssigen Widerhaken 45 darge stellt, der ein hohes Rückhaltevermögen aufweist.

Während in den Zeichnungen die Wandung der Längswand der Befestigungselemente gleichmäßig dick dargestellt ist, können Teile davon, insbesondere das Mittelteil, eine ge ringere Dicke aufweisen als die übrigen Teile.

Es wurden eine Reihe von verschiedenen Befestigungselemen ten angegeben, die jedoch nicht erschöpfend behandelt wor den sind. So lassen sich aus den Beispielen weitere Mög lichkeiten kombinieren, wobei jedoch die wesentlichen Merk male des Befestigungselementes, d. h. die Ausbildung als Hülse und die federnde Eigenschaft der Hülsenwandung, bei allen Elementen vorkommen. Als Anwendungsbeispiel wurde die Automobilindustrie erwähnt, doch sind andere Anwendungsge biete ebenfalls dafür geeignet, beispielsweise im Apparate bau.

Claims

1. Schweißgerät zum Anschweißen von länglichen Befesti gungselementen, mit einem Zuführungskanal und einem axial verschiebbaren Halter für die Befestigungselemente, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Spannzange der axial verschiebbare Halter (5) als starres Rohr ausgebildet ist, in dem das als flexible Hülse (1, 12, 20, 29, 32, 35) aus gebildete Befestigungselement geführt und großflächig um faßt ist.

2. Verfahren zum Betrieb des Schweißgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente ohne vorherige lagerichtige Vorsortierung in die Zuführung eingespeist und dem Halter zugeführt werden, worin sie mit tels einem Druckluftimpuls im starren Rohr in die Ausgangs stellung zum Hinführen und Anschweißen an das Bauteil ge bracht werden.

3. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mitte (38) des Befestigungselementes Schutz gas bis zur Schweißstelle geführt werden kann.