DE4236527A1 - Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen an ein Werkstück im Wege des Kondensatorentladungsschweißverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen oder dergleichen Bauteilen an ein Werkstück im Wege des Kondensatorentladungsschweißver­ fahrens mit Spitzenzündung, wobei der Schweißbolzen mit seiner einen konischen Schweißzugabebereich des Bolzens überragenden Zündspitze voraus einem Schweiß­ kopf automatisch zugeführt und von diesem an das Werk­ stück herangeführt wird, wobei ferner mittels einer elektrischen oder elektronischen Steuerung die not­ wendigen Schweißparameter wie Ladespannung der Schweiß­ kondensatoren, Schweißenergie und Eintauchgeschwindig­ keit des Schweißbolzens eingestellt, überwacht und ge­ gebenenfalls korrigiert werden.

Beim Verschweißen von Schweißbolzen mittels des soge­ nannten Kondensatorentladungsschweißverfahrens mit Spitzenzündung (Graham-Verfahren) ist es erforderlich, bestimmte Schweißparameter einzuhalten, um ein ein­ wandfreies und qualitativ hochwertiges Schweißergebnis zu erzielen. Hierzu ist es im Stand der Technik schon bekannt, mittels einer elektronischen Steuerung be­ stimmte variable Schweißparameter zu überwachen und zu korrigieren, um ein gutes Schweißergebnis zu er­ halten. Beispielsweise kann die Ladespannung der Schweiß­ kondensatoren, die Schweißenergie und die Eintauchge­ schwindigkeit der Schweißbolzen in das auf der Werk­ stückoberfläche erzeugte Schmelzbad erfaßt, überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden. Im Stand der Technik geht man bisher davon aus, daß die jeweils zu verschweißenden Schweißbolzen innerhalb der vorge­ gebenen Toleranzfelder gefertigt sind. Tatsächlich ent­ stehen aber durch diese Toleranzen Qualitätsunterschiede beim Ablauf des Schweißverfahrens, die nachteilig sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gattungs­ gemäßer Art zu schaffen, mit dem ein qualitativ hoch­ wertiges Schweißergebnis zu erzielen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß vor dem Schweißvorgang und vor dem Zuführen der Schweiß­ bolzen zum Schweißkopf bolzentypische Parameter wie Zündspitzengeometrie (Länge und/oder Durchmesser), Dimensionierung der konischen Schweißzugabe, Durch­ messer und Material des Schweißbolzens, insbesondere während der Fertigung der Schweißbolzen erfaßt und die erfaßten Parameter am Schweißbolzen unmittelbar oder an einem den Schweißbolzen halternden Hilfsmittel, insbe­ sondere elektrisch oder elektronisch, abfragbar gespeichert werden, und daß diese Parameter unmittelbar vor oder während der Bolzenzuführung zum Schweißkopf oder nach dem Zuführen zum Schweißkopf vor Beginn des Schweißvorganges aus dem Speicher abgefragt und in die Steuerung des Schweißvorganges eingelesen werden, wobei in die Steuerung vorzugsweise zusätzlich die notwendigen Parameter des Grundmaterials des Werkstückes, an das der jeweilige Bolzen angeschweißt wird, eingegeben werden, nachfolgend die Steuerung die für den jeweiligen Bolzen und das Grundmaterial erforderlichen variablen Parameter unter Einbezugnahme der obigen konstanten Parameter errechnet, einstellt und den Schweißvorgang dann entsprechend steuert.

Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, zunächst bolzentypische Parameter zu erfassen und zu speichern, die dann beim Ablauf des Schweißvorganges in die Steuerung eingelesen werden können, so daß die variablen Parameter, wie Ladespannung der Schweißkondensatoren, Schweißenergie und Eintauchgeschwindigkeit auf diese konstanten Parameter eingestellt werden können, was automatisch durch die Steuerung erfolgt. Die Ermitt­ lung der bolzentypischen Parameter ist sehr einfach schon während der Bolzenfertigung möglich, wobei un­ mittelbar im Anschluß an die Fertigung die entsprechen­ den erfaßten Daten an den Bolzen selbst oder an diesen haltenden Elementen ablesbar abgelegt werden. Die so gefertigten Bolzen können dann der entsprechenden Schweißvorrichtung zur Durchführung des Schweißver­ fahrens zugeführt werden, wobei dann automatisch dort die entsprechenden Parameter abgelesen und von der Steuerung verarbeitet werden, um die geeigneten variablen Parameter einzustellen. Es ist damit erreicht, daß jeder Schweißvorgang eindeutig auf die erfaßbaren Para­ meter eingestellt ist. Hierdurch wird die Schweiß­ qualität verbessert und insbesondere auch vermieden, daß durch die Bedienungsperson Fehler beim Ablauf des Schweißvorganges vorgenommen werden. Durch die Steuerung erfolgt während des Schweißvorganges eine ständige Über­ wachung des Schweißstromes, der Schweißspannung und der Zuführgeschwindigkeit (Annäherungsgeschwindigkeit des Bolzenhalters zum Werkstück), wobei bei Abweichungen von vorgegebenen Soll- und Istwerten die variablen Parameter automatisch korrigiert werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß die bolzentypischen Parameter während oder nach der Fertigung der einzelnen Schweißbolzen erfaßt werden, die Bolzen dann entweder gegurtet werden und an den Gurten die elektrisch oder elektronisch abfragbaren Daten abgelegt werden, oder die Bolzen entsprechend den ermittelten Parameter sortiert und in Stangen oder Schläuchen abgelegt werden, auf die entsprechend ab­ lesbare Datenträger aufgebracht werden.

Die Kennzeichnung der Schweißbolzen selbst mit ent­ sprechenden bolzentypischen Daten ist einigermaßen auf­ wendig und schwierig, so daß vorzugsweise so vorge­ gangen wird, daß die entsprechenden Bolzen nach der Fertigung in Gurten oder anderen ähnlichen Elementen magaziniert werden, wobei diese Gurte oder Magazin­ streifen entsprechend mit elektrisch oder elektronisch ablesbaren Daten bestückt werden, die die bolzentypischen Parameter wiedergeben. Es ist aber auch möglich, die hinsichtlich der konstanten Parameter während der Ferti­ gung erfaßten Bolzen in Stangen oder Schläuchen abzu­ legen, wobei vorzugsweise in einer Stange oder einem Schlauch solche Bolzen abgelegt werden, die gleiche konstante Parameter aufweisen oder innerhalb eines äußerst engen Toleranzfeldes liegende Parameter be­ ritzen. Die entsprechenden Stangen oder Schläuche können dann mit ablesbaren Datenträgern versehen werden, die die entsprechenden bolzentypischen Parameter speichern und für entsprechende Abfrageorgane ablesbar aufweisen. In die Steuerung wird jeweils zusätzlich vor Beginn des Schweißvorganges noch die Zusammensetzung des Grund­ materials (des Werkstückes) eingelesen. Falls ständig gleiches Grundmaterial verarbeitet wird, ist es auch möglich, das Grundmaterial als Konstante in die Steuerung einzugeben.

In der einzigen Zeichnungsfigur ist schematisch das Schweißverfahren gezeigt. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen 1 an ein Werkstück 2 im Wege des Kondensatorentladungs­ schweißverfahrens mit Spitzenzündung.

Der Schweißbolzen 1 weist an seinem zum Werkstück 2 hin vorragenden Ende einen konischen Schweißzugabebereich 3 und eine Zündspitze 4 auf. Er ist in einem Schweißkopf 5 gehaltert, welchem er durch geeignete Förderorgane automatisch zugeführt werden kann. Der Schweißkopf 5 ist üblicherweise pneumatisch betätigt und somit der Werkstückoberfläche des Werkstückes 2 annäherbar bzw. von dieser entfernbar. Mittels einer elektronischen Steuerung 6 werden die notwendigen Schweißparameter, wie Ladespannung der Schweißkondensatoren, Schweißenergie und Eintauchgeschwindigkeit eingestellt, überwacht und gesteuert. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel eine Spannungsquelle 7, ein Schweißstromspannungsmeßgerät 8, ein Meßgerät für die Eintauchgeschwindigkeit 9 und ein Steuergerät zur Veränderung der Eintauchgeschwindigkeit 10 vorgesehen. Zusätzlich ist die Steuerung 6 noch mit einer Materialerkennung 11 bezüglich des Grundmateriales 2 und mit einem Einspeisungsgerät für konstante Bolzenparameter 12 in Verbindung. Vorzugsweise schon bei der Fertigung der Schweißbolzen 1 werden die bolzentypischen Parameter wie beispielsweise die Zündspitzengeometrie, die Dimensionierung der konischen Schweißzugabe 3, der Durch­ messer und das Material des Schweißbolzens 1 erfaßt. Diese erfaßten Parameter werden am Schweißbolzen 1 selbst oder an einem den Schweißbolzen 1 nach dessen Fertigung halternden Hilfsmittel elektrisch oder elektronisch abfragbar gespeichert. Unmittelbar vor der Zuführung des Schweißbolzens 1 zum Schweißkopf 5 werden diese bolzentypischen Parameter abgelesen und durch die Ein­ gabeeinrichtung 12 der Steuerung 6 zugeführt. Desweiteren wird vor Beginn des Schweißvorganges der Parameter für das Werkstück 2 über die Materialerkennung 11 in die Steuerung eingelesen. Mittels der Steuerung werden dann die entsprechenden variablen Parameter eingestellt (Ladespannung, Schweißenergie und Eintauchgeschwindig­ keit), woraufhin der Schweißvorgang unter Berücksichti­ gung aller Parameter ablaufen kann. Durch die Messung der tatsächlichen Geschwindigkeit mittels des Meßge­ rätes 9 kann die Eintauchgeschwindigkeit überwacht und geregelt werden. Auch der Schweißstrom bzw. Schweißspannung kann durch das Gerät 8 ermittelt und in die Steuerung eingelesen werden, so daß die entsprechende Spannungsquelle 7 auf den gewünschten Wert automatisch einreguliert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Anschweißen von Schweißbolzen oder dergleichen Bauteilen an ein Werkstück im Wege des Kondensatorentladungsschweißverfahrens mit Spitzenzündung, wobei der Schweißbolzen mit seiner einen konischen Schweißzugabebereich des Bolzens überragenden Zündspitze voraus einem Schweißkopf automatisch zugeführt und von diesem an das Werk­ stück herangeführt wird, wobei ferner mittels einer elektrischen oder elektronischen Steuerung die notwendigen Schweißparameter wie Ladespannung der Schweißkondensatoren, Schweißenergie und Ein­ tauchgeschwindigkeit des Schweißbolzens einge­ stellt, überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweiß­ vorgang und vor dem Zuführen der Schweißbolzen zum Schweißkopf bolzentypische Parameter wie Zünd­ spitzengeometrie (Länge und/oder Durchmesser), Dimensionierung der konischen Schweißzugabe, Durchmesser und Material des Schweißbolzens, ins­ besondere während der Fertigung der Schweißbolzen erfaßt und die erfaßten Parameter am Schweißbolzen unmittelbar oder an einem den Schweißbolzen haltern­ den Hilfsmittel, insbesondere elektrisch oder elektronisch, abfragbar gespeichert werden, und daß diese Parameter unmittelbar vor oder während der Bolzenzuführung zum Schweißkopf oder nach dem Zuführen zum Schweißkopf vor Beginn des Schweißvorganges aus dem Speicher abgefragt und in die Steuerung des Schweißvorganges eingelesen werden, wobei in die Steuerung vorzugsweise zusätzlich die notwendigen Parameter des Grundmaterials des Werkstückes, an das der jeweilige Bolzen angeschweißt wird, eingegeben werden, nachfolgend die Steuerung die für den jeweiligen Bolzen und das Grundmaterial erforderlichen variablen Parameter unter Einbezugnahme der obigen konstanten Parameter errechnet, einstellt und den Schweißvorgang dann entsprechend steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bolzentypischen Parameter während oder nach der Fertigung der einzelnen Schweißbolzen er­ faßt werden, die Bolzen dann entweder gegurtet werden und an den Gurten die elektrisch oder elek­ tronisch abfragbaren Daten abgelegt werden, oder die Bolzen entsprechend den ermittelten Parameter sortiert und in Stangen oder Schläuchen abgelegt werden, auf die entsprechend ablesbare Daten­ träger aufgebracht werden.