DE4437264A1 - Bolzenschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bolzenschweißvorrichtung mit einem axial verschiebbaren Verstellglied zur Verschiebung aus einer vorderen Lage in eine hintere Lage und zurück, bei dem ein Magnetfeld und eine Spule derart zusammenwirken, daß bei Anschluß der Spule an eine steuerbare Stromquelle eine Axialkraft zur Verschiebung des Verstell­ gliedes erzeugt wird, dessen Bewegung auf einen Bolzenhalter übertragen wird.

Eine derartige Bolzenschweißvorrichtung ist aus der US-PS 5,321,226 bekannt. Das dieser Vorrichtung zugrunde liegende Funktionsprinzip geht aus deren Fig. 5 hervor. Dieses besteht darin, einen als Stabmagnet ausgebildeten Permanentmagneten axial hin und her zu bewegen, der somit ein Verstellglied bildet, an dem ein Bolzenhalter angebracht ist, so daß bei Verschiebung des Verstellgliedes ein in dem Bolzenhalter einge­ spannter Bolzen axial verschoben wird. Diese Verschiebung wird dann in üblicher Weise zur Zündung eines Lichtbogens und dem Verschweißen des Bolzens mit einem Werkstück ausgenutzt. Die für die Verschiebung des Stabmagneten aufzubringenden Kräfte stammen von zwei axial hinter­ einander angeordneten Spulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn, die bei Stromfluß Elektromagnete mit entgegengesetzter Polung bilden. Der Stabmagnet kann sich axial längs der Spulenachsen bewegen, und zwar bis zu einem Anschlag jeweils an beiden äußeren Enden der Spulen.

Wenn nun die beiden Spulen durch elektrischen Stromfluß erregt werden, soll sich der Stabmagnet, dem durch die Anschläge die Bewegung nach außen verwehrt ist, in Richtung auf die andere Spule bewegen, von der er jedoch zunächst wegen der Richtung des von ihr erzeugten magneti­ schen Feldes abgestoßen wird. Diese Abstoßungskraft muß durch die von der den Stabmagneten zunächst umfassenden Spule überwunden werden, damit der Stabmagnet aus dieser Spule sich heraus bewegt und in die andere leere Spule eintritt, bis er dort an deren Ende den betreffenden Anschlag erreicht. Für die Rückwärtsbewegung des Stabmagneten muß dann der Stromfluß über die beiden in Reihe geschalteten Spulen umge­ polt werden. Offenbar kommt es bei diesem magnetischen System auf eine besondere Ausbalancierung der aufeinander einwirkenden Magnetfel­ der an, allerdings mit der Folge, daß sich bei Weiterbewegung des Dauermagneten die auf ihn wirkende Kräfte in erheblichem Umfang ändern. Nach Überwindung der von der leeren Spule zunächst ausgehen­ den Abstoßungskräfte wird der Stabmagnet, wenn er erst einmal in die leere Spule eingetreten ist, in diese mit sich ständig erhöhenden Kräften hineingezogen. Für eine gesteuerte Bewegung des Verstellgliedes mit bestimmter Geschwindigkeit jeweils an den einzelnen Positionen des Bolzens ist dies ein Problem, insbesondere wenn verhindert werden soll, daß der Bolzen mit zu hoher Geschwindigkeit in die von dem Licht­ bogen erzeugte Schmelze eintaucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Benutzung des eingangs erwähnten magnetischen Prinzips die Bolzenschweißvorrichtung so zu gestalten, daß bei einer die Spule erregenden, gegebenen Stromstärke die von dem Magnetfeld auf das Verstellglied einwirkende Axialkraft lagen­ unabhängig im wesentlichen gleich bleibt.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Spule auf einem mit dem Verstellglied verbundenen Hohlkörper fest angebracht ist, der axial beweglich in einem Luftspalt zwischen einem magnetisierbaren Kern und einem magnetisierbaren Mantel angeordnet ist, wobei über mindestens ein den Kern und den Mantel verbindendes Joch das Magnetfeld unter radialer Durchsetzung der Spule geleitet wird, die bei Stromführung abhängig von der Stromrichtung eine nur in einer Richtung wirkende Axialkraft auf das Verstellglied ausübt.

Bei dieser Gestaltung bildet der Hohlkörper mit der von ihm getragenen Spule ein relativ leichtes Bauteil. Diese verbleibt bei ihrer Axialverschie­ bung mindestens im Bereich der Bewegungen beim Schweißvorgang weitgehend in dem radial verlaufenden Magnetfeld, so daß bei konstan­ tem, über die Spule fließenden Strom bei der Axialverschiebung der Spule diese einer weitgehend gleichbleibenden Axialkraft ausgesetzt ist. Die auf die Spule und damit den Hohlkörper mit dem Verstellglied wirkenden Axialkräfte lassen sich daher innerhalb des Verstellweges der Spule genau für jede Lage dimensionieren. Dabei ergibt sich gegenüber dem beim Stand der Technik axial verschobenen Stabmagneten der wesentliche Vorteil, daß die für die Erzeugung der Axialkräfte maßgeben­ den Bauteile, nämlich die Spule und der sie tragende Hohlkörper, relativ leicht ausgebildet werden können. Beispielsweise kann der Hohlkörper aus einem leichten Kunststoff bestehen; demgegenüber ist der Stabmagnet gemäß dein Stand der Technik, wenn er überhaupt ein Magnetfeld nennenswerter Stärke erzeugen soll, mit einer erheblichen Masse behaftet. Diese Masse wirkt entgegen den für die Verstellbewegung des Verstell­ gliedes notwendigen Beschleunigungen, die dann durch entsprechend hohe Ströme durch die beiden hintereinandergeschalteten Spulen erzeugt werden müssen. Demgegenüber sind bei der erfindungsgemäßen Gestal­ tung wegen deren relativ geringen Masse höhere Beschleunigungen und Verzögerungen leicht erzielbar.

Die Einstellgenauigkeit des Verstellgliedes läßt sich dadurch erhöhen, daß man die Vorrichtung so gestaltet, daß auf das Verstellglied eine Feder wirkt, die dieses in eine durch einen Anschlag definierte Endlage drückt. Wenn die Feder gegen die von der Spule aufgebrachte Axialkraft wirkt, so muß die Axialkraft die Federkraft überwinden, wodurch das Ver­ stellglied von seinem Anschlag abgehoben wird. Die dabei erforderliche Axialkraft läßt sich durch Einstellung eines entsprechenden über die Spule fließenden Stromes sehr genau einstellen, wobei sich auch bei Zusammendrücken der Feder deren sich erhöhende Federkraft berück­ sichtigen läßt. Umgekehrt kann durch eine entsprechende Axialkraft dafür gesorgt werden, daß bei gegenüber der Axialkraft stärkerer Federkraft das Verstellglied sich zurück zu dem Anschlag bewegt.

Das für die Entstehung der Axialkraft erforderliche Magnetfeld kann man durch einen Dauermagneten aufbringen, es ist aber auch möglich, hierfür einen Elektromagneten vorzusehen.

Im Falle der Verwendung eines Dauermagneten integriert man diesen zweckmäßig in den Mantel der Bolzenschweißvorrichtung. Im Falle der Verwendung eines Elektromagneten kann man diesen in die Verbindung zwischen Kern und Joch legen.

Wenn das Verstellglied gemäß einem vorgegebenen Bewegungsgesetz bewegt werden soll, gestaltet man die Bolzenschweißvorrichtung zweckmä­ ßig so, daß sie mit einer linearen Wegmeßeinrichtung versehen ist, von der ein der jeweiligen Relativlage von Mantel und Verstellglied ent­ sprechendes Wegsignal ableitbar ist, das als Ist-Signal mit einem Soll- Signal aus einem vorgegebenen, aus einem Speicher schrittweise ausgele­ senen Weg-Zeit-Diagramm für die Bewegung des Bolzenhalters schritt­ weise in einem Vergleicher verglichen wird, dessen Vergleichssignal die Stromstärke einer Stromquelle zur Speisung der Spule steuert.

Mittels der Wegmeßeinrichtung und dem Vergleicher wird durch Ver­ gleich des Ist-Signals mit dem gespeicherten Soll-Signal ein Regelvorgang durchgeführt, der dafür sorgt, daß dem von der Wegmeßeinrichtung abgeleiteten Wegsignal stets die entsprechende Angabe aus dem Weg- Zeit-Diagramm gegenübersteht, so daß bei der Bewegung des Verstell­ gliedes sich mit hoher Genauigkeit das dem Weg-Zeit-Diagramm ent­ sprechende Bewegungsgesetz einhalten läßt. Hierdurch läßt sich vor allem eine schnelle Abhebebewegung des Bolzens und eine entsprechend schnelle Rückführung des Bolzens mit dazwischenliegendem ausreichenden Zeitraum für das Aufschmelzen des Materials an der Schweißstelle erzielen, wobei es zusätzlich möglich ist, die Rückführbewegung des Bolzens in die Schmelze zum Schluß so zu gestalten, daß der Schweiß­ bolzen mit einer gewünschten Geschwindigkeit in die Schmelze eintaucht, womit insbesondere ein Wegspritzen des aufgeschmolzenen Materials beim Aufprall des Schweißbolzens vermieden wird, was bei alleiniger Verwendung einer Feder zur Erzeugung der Rückführkraft eines Schweiß­ bolzens häufig geschieht.

Mit Hilfe der Abspeicherung des Weg-Zeit-Diagramms im Speicher läßt es sich auch ermöglichen, abhängig von den jeweils zu verschweißenden Werkstücken unterschiedliche Weg-Zeit-Diagramme vorzusehen, die dann wahlweise bei der Bedingung der Bolzenschweißvorrichtung abgerufen werden können.

Das Verstellglied wird zweckmäßig durch die Feder in seine vordere Lage gedrückt, in der der Bolzenhalter gegenüber der Bolzenschweißvor­ richtung seine vordere Lage einnimmt. Aus dieser Lage wird dann beim Aufsetzen eines von dem Bolzenhalter gehaltenen Bolzens auf ein Werk­ stück das Verstellglied in eine Referenzlage verschoben, die von der Wegmeßeinrichtung als Referenzsignal dem Vergleicher zugeführt wird, von dem aus das vorgegebene Weg-Zeit-Diagramm abgefahren wird. Durch diese Referenzlage, die sich beim Aufsetzen des Bolzens auf ein Werkstück automatisch ergibt, läßt sich ohne irgend eine Ausrichtung des Bolzens gegenüber der Bolzenschweißvorrichtung das jeweils vorgegebene Weg-Zeit-Diagramm abfahren, wobei die jeweils eingenommene Referenz­ lage automatisch die Ausgangslage für die Bewegung des Bolzens bildet. Mit dem Aufsetzen des Bolzens wird somit die Bolzenschweißvorrichtung automatisch hinsichtlich ihrer Höhenlage im Bezug auf das Werkstück ausgerichtet, ohne das es hierzu einer besonderen Manipulation bedarf.

Nachstehend sei die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die mit einem Dauermagneten ausgestattete Bolzen­ schweißpistole mit dem Bolzenhalter in seiner vorderen Endlage,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 3 den magnetischen Teil der Bolzenschweißpistole gemäß Fig. 1, allerdings mit einem Elektromagneten, wobei das Verstellglied in einer rückwärtigen Lage gezeigt ist,

Fig. 4 ein als Bewegungsbereich dargestelltes Weg-Zeit-Dia­ gramm, in dem sich die Bewegung eines Schweißbol­ zens unter Berücksichtigung eines gegebenen Werk­ stücks abzuspielen hat.

In der Fig. 1 ist eine Bolzenschweißvorrichtung mit einem Gehäuse 1, einem Bolzenhalter 2, einem axial beweglichen Verstellglied 3 und einem Magnetsystem 4 dargestellt. In den Bolzenhalter 2 ist ein mit einem nicht gezeigten Werkstück zu verschweißender Schweißbolzen 5 einge­ spannt. Das Gehäuse 1 schließt den Bolzenhalter 2, das Verstellglied 3 und das Magnetsystem 4 ein, es ist an seinem dem Bolzenhalter 2 abgewandten Ende durch die Rückwand 6 abgeschlossen.

Das für die Bewegung des Bolzenhalters 2 verantwortliche Magnetsystem 4 besteht aus dem Dauermagneten 7, dem Kern 8 und dem an den Kern 8 anschließenden Joch 9, das den von dem Dauermagneten 7 ausgehenden Magnetfluß schließt. An seiner Außenseite wird der Dauer­ magnet 7 durch den Mantel 10 umfaßt, der aus magnetisch leitfähigem Material besteht und den über das Joch 9 geleiteten Fluß der Rückseite des Dauermagneten 7 zuführt. Zwischen der Innenfläche 11 des Dauer­ magneten 7 und der Außenfläche 12 des Kerns 8 existiert der Luftspalt 13, in dem die Hülse 14 mit daraufgewickelter Spule 15 axial beweglich angeordnet ist. Das den Luftspalt 13 überbrückende Magnetfeld durch­ setzt somit die Spule 15, so daß bei Stromfluß durch die Spule 15 diese einer Axialkraft ausgesetzt wird. Diese Axialkraft ist einerseits von der Stärke des Magnetfeldes und andererseits von der Stärke des die Spule 15 durchfließenden Stromes abhängig, so daß unter Berücksichtigung der Trägheit der mit der Spule 15 in Verbindung stehenden Bauteile sich bei Stromfluß eine entsprechende Axialverschiebung der Spule 15 und damit der Hülse 14 ergibt. Die Hülse besteht aus magnetisch nichtleitendem Material, z. B. einem harten Kunststoff, so daß es das die Spule 15 durchsetzende Magnetfeld nicht beeinflussen kann.

An die Hülse 14 schließt sich in Richtung zum Schweißbolzen 5 die Verlängerung 16 an, die sich in das Rohrstück 17 fortsetzt, das ein Bestandteil des Verstellgliedes 3 bildet. Die Verbindung zwischen der Verlängerung 16 und dem Rohrstück 17 erfolgt mittels des diese beiden Bauteile durchsetzenden Stiftes 18. Auf diese Weise besteht eine kraft­ schlüssige Verbindung von Hülse 14 über die Verlängerung 16 zum Rohrstück 17 und damit dem Verstellglied 3, an dem der Bolzenhalter 2 befestigt ist. Aufgrund einer festen Verbindung zwischen der Spule 15 und der Hülse 14 wirken sich die aufgrund des Magnetfeldes von der Spule 15 ausgehenden Axialkräfte direkt auf die Hülse 14 aus, so daß eine Axialbewegung der Spule 15 sich in vollem Umfang auf den Schweißbolzen 5 überträgt.

Das Rohrstück 17 trägt die Schraubenfeder 19, die sich einerseits an einem Innenvorsprung 20 des Gehäuses 1 und anderseits an einer Schul­ ter 21 des Verstellgliedes 3 abstützt. Die Schraubenfeder 19 drückt das Verstellglied 3 mit seiner Frontfläche 22 gegen die Innenschulter 23 des Gehäuses 1, wobei die Innenschulter 23 einen Anschlag bildet, bei dessen Erreichen das Verstellglied 3 seine vordere Endlage einnimmt.

Gegen die Spannung der Schraubenfeder 19 kann das Verstellglied 3 und damit alle weiteren mit ihm, verbundenen Bauteile in eine rückwärtige Endlage axial verschoben werden, die durch Anlaufen der Stirnfläche 24 gegen die Vorderwand 25 des Mantels 10 definiert ist. Um das Rohr­ stück 17 und damit den Schweißbolzen 5 und die Spule 15 in diese rückwärtige Endlage zu bringen, muß der Spule 15 ein entsprechend hoher Strom aufgedrückt werden, so daß eine Axialkraft entsteht, die die dem entgegenwirkende Kraft der Schraubenfeder 19 überwindet. Der Verstellbereich des Verstellgliedes 3/17 entspricht der Distanz D.

Bei den vorstehend erläuterten Bauteilen der Bolzenschweißvorrichtung handelt es sich im wesentlichen um Rotationskörper, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, die einen Schnitt längs der Linie II-II aus Fig. 1 darstellt.

Fig. 3 zeigt im wesentlichen den magnetischen Teil der Bolzenschweiß­ vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei allerdings in dem Magnetsystem 4 ein aus einer Wicklung bestehender Elektromagnet 26 vorgesehen ist, der das für die notwendige Axialbewegung erforderliche Magnetfeld aufbringt. Die Wicklung des Elektromagneten 26 ist auf den Kern 27 gewickelt, so daß sich das von dem Elektromagneten 26 ausgehende Magnetfeld über den Kern 27 zum Joch 28 hin ausbreitet, von wo aus es über den Mantel 10 und die in diesen eingeschobene Buchse 29 zur Spule 15 geleitet wird. Die Spule 15 ist wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 auf die Hülse 14 gewickelt, die sich nach links hin in die Verlängerung 16 fortsetzt. Mantel 10 und Buchse 29 bestehen aus magnetisierbarem Material. Die gesamte Anordnung wird wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch das Gehäuse 1 eingeschlossen. Die sich nach links hin anschließenden Bauteile sind die gleichen wie beim Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1, so daß diesbezüglich auf die Erläuterung zu Fig. 1 verwiesen werden kann.

In der Fig. 3 ist die Hülse 14 in ihrer rückwärtigen Endlage dargestellt. In dieser Endlage wird die Spule 15 unter dem Einfluß des Magnetfeldes des Elektromagneten 26 gehalten, dessen Magnetfeld den Luftspalt 13 zwischen der Außenfläche des Kernes 27 und der Innenfläche der Buchse 29 überbrückt. Es ergibt sich somit wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein diesen Luftspalt radial durchsetzender Magnetfluß, dem die im Luftspalt 13 axial bewegliche angeordnete Spule 15 voll ausgesetzt ist.

Mit den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Bolzenschweißvorrichtungen lassen sich innerhalb eines für den gesamten Schweißvorgang erforderli­ chen Zeitrahmens von bis zu 1 Sekunde Bewegungen mit genau einge­ haltenen Geschwindigkeiten entlang des dabei zurückgelegten Weges erzielen. Bei diesen Bewegungen kommt es darauf an, daß ein bei Berührung des Schweißbolzens mit dem Werkstück eingeschalteter Pilot­ strom dazu ausgenutzt wird, einen nach seinem Einschalten durch Ab­ heben des Schweißbolzens von dem Werkstück brennenden Pilotlichtbogen zu zünden, danach unter Festhalten des Schweißbolzens in einer rückwär­ tigen Endlage mittels des dann dazugeschalteten Schweißlichtbogens eine Schmelze auf dem Werkstück zu erzeugen, woraufhin der Schweißbolzen über die vorher eingenommene Ausgangslage hinaus in Richtung auf das Werkstück zu bewegt wird, wobei der Schweißbolzen mit seiner Stirn­ fläche in die Schmelze eintaucht, die dann erstarrt. Wegen der Schmelze nimmt dabei der Schweißbolzen eine gegenüber der Ausgangslage gering­ fügig weiter vorgeschobene Position ein, in die er mit relativ geringer Geschwindigkeit zu bewegen ist, damit ein Wegspritzen von flüssigem Metall aufgrund eines schlagartigen Eintretens des Schweißbolzens in die Schmelze unterbleibt. Für diesen Bewegungsablauf gibt es je nach den Schweißgegebenheiten (Stärke des Werkstücks, Dicke des Schweißbolzens, Werkstückmaterial und dergleichen) verschiedene Bewegungsgesetze die zum Erzielen von optimalen, Schweißungen eingehalten werden müssen.

Ein ein solches Bewegungsgesetz einschließender Bewegungsbereich ist in der Fig. 4 als Diagramm dargestellt. Auf der Abzisse des Diagramms ist die jeweilige Lage L des Schweißbolzens im Bezug auf eine Aus­ gangslage O dargestellt. Die Ordinate bildet eine Zeitachse für die abgelaufene Zeit t. In dem Diagramm stellen somit die einzelnen Punkte die Lage L des Schweißbolzens zu einem bestimmten Zeitpunkt t_x dar. Das schraffiert dargestellte Feld stellt dabei die Grenzwerte für ein innerhalb dieses Feldes verlaufendes Bewegungsgesetz dar. Dieses geht von der Ausgangslage O aus und erreicht über die Linien 30 und 31 die Endlagen L1 bzw. L2, in denen der Schweißbolzen für den zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 in seiner Lage verharrt. Die Schräglage der Linien 30 und 31 stellt dabei die Geschwindigkeit des Schweißbolzens in seiner Bewegung dar. Im Anschluß an den Zeitpunkt T2 wird der Schweißbolzen gemäß den Linien 32 und 33 zurück in Richtung Werk­ stück bewegt, wo er nach Überschreiten der die Ausgangslage definieren­ den Linie O mit abnehmender Geschwindigkeit in die Schmelze ein­ taucht. Dabei durchschreitet der Schweißbolzen den Bereich von der Linie O bis zur Linie L₃, bei deren erreichen der Schweißbolzen seine Endlage nach Durchlaufen der Rückbewegung erreicht hat. Wie ersicht­ lich verlaufen die Linien 32 und 33 im Bereich zwischen dem Niveau O und L₃ mit ständig abnehmender Steigung, wodurch die hier abnehmende Geschwindigkeit repräsentiert wird.

Wenn das bei dieser Bewegung exakt eingehaltene Bewegungsgesetz in dem schraffierten Bereich gemäß Fig. 4 liegt, ergibt sich eine optimale Schweißung für den betreffenden Schweißbolzen.

Zur Steuerung der Bolzenschweißvorrichtung im Sinne eines im Zusam­ menhang mit der Fig. 4 erläuterten Bewegungsgesetzes ist die in Fig. 1 eingezeichnete automatische Nachstellanordnung vorgesehen. Diese Nachstellanordnung beruht auf der Absolutmessung der jeweiligen Lage des Verstellgliedes 3 und damit des Schweißbolzens 5 mittels der linea­ ren Wegmeßeinrichtung 34, die ein an dem Verstellglied 3 angeordneten Maßstab 35 abtastet und je nach ermittelter Lage des Verstellgliedes 3 ein entsprechendes Wegsignal abgibt. Dieses Wegsignal wird über die Leitung 36 dem Vergleicher 37 zugeführt, der außerdem über die Lei­ tung 38 aus dem Speicher 39 schrittweise Lagesignale erhält, die im Sinne eines im Speicher 39 enthaltenen Bewegungsgesetzes für den Schweißbolzen 5 ein Soll-Signal darstellen. Dieses Soll-Signal wird mit den über die Leitung 36 übertragenen Wegesignalen als Ist-Signal ver­ glichen und das Vergleichsergebnis über die Leitung 40 dem Steuergerät 41 übermittelt, daß die Stromstärke des der Spule 15 über die Leitung 42 zugeführten Stromes einregelt. Die Leitung 42 setzt sich in dem als Rohrleitung dargestellten Kanal 43 fort und ist an die Enden der Spule 15 angeschlossen. Das Steuergerät 41 erhält an seinen Klemmen 44 eine Spannung zugeführt, die dann aufgrund des über die Leitung 40 zuge­ führten Vergleichssignals eingeregelt wird.

Im Einzelnen spielen sich hierbei folgende Vorgänge ab:
Im Speicher 39 sind ein oder mehrere Weg-Zeit-Diagramme als Bewe­ gungsgesetze abgespeichert, die wahlweise abgerufen werden können, so daß über die Leitung 38 schrittweise die einzelnen Positionen des Schweißbolzens 5 zu zugehörigen Zeitpunkten dem Vergleicher 37 ange­ boten werden. Der Vergleicher 37 vergleicht diese schrittweise angebote­ nen einzelnen Soll-Signale mit den über die Leitung 36 zugeführten Ist- Signalen, die die tatsächliche Position des Schweißbolzens 5 angeben. Im Falle einer Abweichung, deren dem Vergleicher 37 zugeführten Signale liefert dieser eine über die Leitung 40 abgegebene Regelspannung, die gemäß ihrer Höhe und Vorzeichen das Steuergerät 41 in bekannter Weise so regelt, daß der Spule entweder ein stärkerer oder schwächerer Strom zugeführt wird, um damit der Soll-Position des Schweißbolzens 5 so nahe wie möglich zu kommen. Dieser Vorgang spielt sich gemäß der Abarbeitung des Bewegungsgesetzes aus dem Speicher 39 schrittweise ab, wobei die Spule 15 und damit der insgesamt von ihr belegte Mechanis­ mus zwangsweise bewegt wird. Insbesondere ist es dabei möglich, die jeweilige Geschwindigkeit der Spule 15 so einzustellen, wie dies für die betreffende Phase im Ablauf des Schweißvorganges erforderlich ist. Insbesondere kann damit die Rückwärtsbewegung aus der rückwärtigen Endlage in Richtung auf das Werkstück beim Eintauchen des Schweißbol­ zens 5 in die Schmelze verzögert werden, wozu gegebenenfalls der Spule 15 ein Strom aufgedrückt werden muß, der in umgekehrter Richtung wie vorher verläuft, um damit eine Verzögerung der Bewegung der Spule 15 zu bewirken.

Mit dieser Anordnung ist es vorteilhaft möglich, den Schweißbolzen 5 bei aufsetzen der Bolzenschweißvorrichtung auf ein flaches Werkstück auto­ matisch eine Referenzlage zu geben. Dies geschieht hier dadurch, daß die Bolzenschweißvorrichtung gemäß Fig. 1 gegen ein flaches Werkstück gedrückt wird, wobei der über die strichpunktiert gezeichnete Verbin­ dungslinie 45 vorstehende Schweißbolzen 5 gegenüber den Druck der Schraubenfeder 19 zurückgedrückt wird. Die strichpunktierte Linie 45 stellt eine die Stirnseiten 46 und 47 des Gehäuses 1 verbindende Ebene dar. Bei Aufsetzen der Stirnseiten 46 und 47 auf ein flaches Werkstück ergibt sich damit im Bezug auf den Schweißbolzen 5 eine definierte Lage, die, wie gesagt dem Schweißbolzen seine Referenzlage gibt. Diese Referenzlage wird mittels der Wegemeßeinrichtung 34 an dem Maßstab 35 abgelesen und als Referenzsignal über die Leitung 48 dem Verglei­ cher 37 übermittelt. Der Vergleicher 37 beginnt damit seine Funktion ausgehend von dem Referenzsignal als Ist-Signal in Vergleich zu dem aus dem Speicher 39 ausgelesenen Soll-Signal, das zu Beginn des Schweißvor­ ganges solange der Schweißbolzen 5 in der eingenommenen Lage ver­ bleibt, gleich sein muß. Danach wird dann in der vorstehend beschriebe­ nen Weise das Bewegungsgesetz abgefahren, wobei schrittweise das über die Leitung 36 dem Vergleicher 37 zugeführte Ist-Signal einbezogen wird.

Es ist dabei nicht erforderlich, daß es sich bei dem Werkstück um ein ebenes Gebilde handelt. Selbst wenn dieses im Bereich des Schweißvor­ ganges Wölbungen aufweist, so ist es dennoch möglich, den Schweißbol­ zen 5 jeweils in seine Referenzlage zu verschieben, in der der Schweiß­ bolzen gerade das Werkstück berührt. Dies ist dann seine Referenzlage, von der aus der Schweißvorgang in üblicher Weise abläuft.

Claims (9)

1. Bolzenschweißvorrichtung mit einem axial verschiebbaren Verstellglied (3, 17) zur Verschiebung aus einer vorderen Lage in eine hintere Lage und zurück, bei dem ein Magnetfeld und eine Spule (15) derart zusammenwirken, daß bei Anschluß der Spule (15) an eine steuerbare Stromquelle (41) eine Axialkraft zur Verschiebung des Verstellgliedes (3, 17) erzeugt wird, dessen Bewegung auf einen Bolzenhalter (2) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (15) auf einem mit dem Verstellglied (3, 17) verbundenen Hohlkörper (14) fest angebracht ist, der axial beweglich in einem Luftspalt (13) zwischen einem magnetisierbaren Kern (8) und einem magnetisierbaren Mantel (10) angeordnet ist, wobei über mindestens ein den Kern (8) und den Mantel (10) verbindendes Joch (9) das Magnetfeld unter radialer Durchsetzung der Spule (15) geleitet wird, die bei Stromführung abhängig von der Stromrichtung eine nur in einer Richtung wirkende Axialkraft auf das Verstellglied (3, 17) ausübt.

2. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Verstellglied (3, 17) eine Feder (19) wirkt, die dieses in eine durch einen Anschlag (23) definierte Endlage drückt.

3. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Magnetfeld von einem Dauermagneten (7) aufge­ bracht wird.

4. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (7) in den Mantel (10) integriert ist.

5. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Magnetfeld von einem Elektromagneten (26) aufgebracht wird.

6. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (26) die Verbindung zwischen Kern (27) und Joch (28) bildet.

7. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß sie mit einer linearen Wegmeßeinrichtung (35) versehen ist, von der ein der jeweiligen Relativlage von Mantel (10) und Verstellglied (3, 17) entsprechendes Wegsignal ableitbar ist, das als Ist-Signal mit einem Soll-Signal aus einem vorgegebenen, aus einem Speicher (39) schrittweise ausgelesenen Weg-Zeit-Diagramm (Bewegungsgesetz) für die Bewegung des Bolzenhalters (2) schrittweise in einem Vergleicher (37) verglichen wird, dessen Vergleichssignal die Stromstärke einer Stromquelle (41) zur Speisung der Spule (15) steuert.

8. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (39) verschiedene Weg-Zeit-Diagramme abge­ legt sind, die zugehörigen, zu verschweißenden Werkstücken zugeord­ net sind.

9. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 2 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (3, 17) durch die Feder (19) in seine vordere Lage gedrückt ist, aus der es beim Aufsetzen eines von dem Bolzenhalter (2) gehaltenen Bolzens (5) auf ein Werkstück in eine Referenzlage verschoben wird, die von der Wegmeßeinrich­ tung (35) als Referenzsignal dem Vergleicher (37) zugeführt wird, von dem aus das vorgegebene Weg-Zeit-Diagramm abgefahren wird.