EP2611563A1

EP2611563A1 - Schweisskopf mit einem eine vorspannung variabel einstellbaren elastischen element

Info

Publication number: EP2611563A1
Application number: EP11767237.8A
Authority: EP
Inventors: Johann Kaussler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-07-10
Also published as: WO2012045746A1

Abstract

Ein beweglicher Widerstands—Schweißkopf (1) entfaltet seine Schweißkraft über eine Schraubenfeder (4), welche auf einer Linie zwischen einem pneumatischen Zylinder (2) und der Elektrode (4) des Schweißkopfes (1) angeordnet ist. Die Schraubenfeder (4) ermöglicht eine Entkoppelung der Elektrode (3) vom pneumatischen Zylinder (2), solange die Elektrode (3) an einem Werkstück anliegt. Weiterhin regelt sie eine Nachsetzbewegung der Elektrode (3). Die lineare Konstruktion vermeidet Kraftmomente und verringert so den Elektrodenverschleiß. Über die Schraubenfeder (4) ist eine Schweißkraft zwischen 240 und 1400 N variabel einstellbar. Weiterhin bleibt die Schweißkraft während der Nachsetzbewegung nahezu konstant. Die kompakte Bauweise des Schweißkopfes (1) ermöglicht hohe Elektrodenbeschleunigungen, beliebige Einbaulagen und einen Einsatz in ergonomischen teilmechanisierten Lösungen.

Description

Beschreibung

SCHWEISSKOPF MIT EINEM EINE VORSPANNUNG VARIABEL EINSTELLBAREN ELASTISCHEN ELEMENT

Die Erfindung betrifft einen Schweißkopf zur Durchführung des Widerstandsschweißens, Widerstandslötens oder Warmnietens, wobei die zu verbindenden Werkstücke durch Widerstandserwärmung bei gleichzeitig ausgeübter Druckkraft (Schweißkraft) auf eine Fügestelle (beim Schweißen die sog. Schweißstelle) stoffschlüssig oder über Lot miteinander verbunden werden.

Beim Widerstandsschweißen werden zwei elektrisch leitfähige Werkstücke durch einen elektrischen Stromfluss bis zum Auf^¬ schmelzen erhitzt. Die Schmelze erstarrt nach dem Stromfluss und bildet eine Schweißverbindung. Hierbei wird die Bildung einer innigen Verbindung ggf. durch Zusammendrücken während und nach dem Stromfluss unterstützt (Widerstands-Press- schweißen) . Das Widerstandsschweißen erfolgt im Allgemeinen ohne Zufuhr eines Zusatzwerkstoffes. Das Widerstands-Punkt^¬ schweißen als Sonderform des Widerstandsschweißens wird bei^¬ spielsweise zur Verbindung von Stahlblechen im Karosserie- und Fahrzeugbau verwendet. Es dient aber auch zum Verschwei^¬ ßen von Aluminium oder anderen Metallen, z. B. bei der Herstellung von Kondensatoren, Anschlüssen von Spulen und Motorwicklungen oder Kontaktsätzen für Relais- und Leitungs- Schutzschalter . Das Widerstands-Punktschweißen bietet den Vorteil, innerhalb kürzester Zeit eine hohe Energie in Form von elektrischem Strom auf eine kleine Fläche eines Werkstücks zu konzentrieren, wobei unter Zuführung von hohem Druck, welcher pneumatisch oder elektromechanisch aufgebracht wird, eine unlösbare Verbindung entsteht.

Beim Widerstandslöten erzeugt ein elektrischer Stromschluss an einer Lötstelle Wärme. Es eignet sich zum Verlöten von Teilen ungleicher Masse, beispielsweise von Kleinteilen auf Bleche, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die Löt^¬ stelle bildet hierbei einen elektrischen Widerstand und er^¬ wärmt sich direkt. Für die beschriebenen Anwendungsgebiete sind Schweißköpfe be^¬ kannt. Diese tragen eine Elektrode, welche in Richtung einer Gegenelektrode beweglich gelagert sind. Die zu fügenden

Werkstücke werden zunächst zwischen beiden Elektroden positioniert und anschließend durch eine Bewegung der Elektrode des Schweißkopfes auf die Gegenelektrode gedrückt. Während des Verbindungsprozesses kommt es durch eine erforderliche Pro^¬ zesstemperatur und Schweißkraft zu einer Materialerweichung, welche durch den Druck der Elektroden auf die Werkstücke zu einem so genannten Nachsetzen des Schweißkopfes führt.

Aus dem Stand der Technik ist ein Schweißkopf mit einem An^¬ trieb und mit einer Elektrode, welche beweglich gelagert ist, bekannt, vgl. "Mikroschweisskopf mit einstellbarer Elektro^¬ denkraft", im Internet erhältlich unter

www . isomatic . com/html/Deutsh/ ksk . htm am 28.09.2010. Hierbei kann die Schweißkraft zwischen 0,7 und 200 Newton eingestellt werden .

Ein Schweißkopf mit einem Antrieb und einer Elektrode, welche beweglich gelagert ist, ist auch aus dem Dokument "Constant Force Weld Head by MacGregor" erhältlich im Internet unter http : //www.macgregorsystems . com/files/downloads/Constant%2 OFo rce%20Weld%2 OHead . pdf am 05.10.2010, bekannt.

Im genannten Stand der Technik wird das Nachsetzen des

Schweißkopfs bzw. der daran montierten Elektrode über eine Pneumatik-Einrichtung vorgenommen. Negativ wirken sich hier- bei deren träges Verhalten und dadurch eine Minderung der Schweißkraft während des Nachsetzens der Elektrode beim

Schweißen aus, was zu eine verminderten Qualität des Verbindungsprozesses führt. Beim Einsatz von Linear-Antrieben in der Elektrodensteuerung wirkt sich nachteilig aus, dass die Schweißkraft während des gesamten Schweißvorgangs nicht kon^¬ stant gehalten werden kann. Qualitativ hochwertige und günstige Verbindungsprozesse erfordern jedoch eine optimal ausge^¬ legte Regelung des Nachsetzverhaltens. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen

Schweißkopf anzugeben, welcher ein Nachsetzverhalten des Schweißkopfs im Vergleich zum Stand der Technik verbessert.

Diese Aufgabe wird durch einen Schweißkopf mit einem Antrieb und mit einer Elektrode, welche beweglich gelagert ist, ge^¬ löst. Der Antrieb, ein elastisches Element und die Elektrode sind in einer Linie angeordnet, sodass eine Wirkungslinie ei- ner Kraft, welche ausgehend von dem Antrieb oder dem elasti^¬ schen Element auf die Elektrode wirkt, zentrisch durch die Elektrode verläuft. Der Schweißkopf ist dadurch gekennzeich^¬ net, dass eine Vorspannung des elastischen Elements variabel einstellbar ist, wodurch eine Schweißkraft, welche über das elastische Element auf die Elektrode übertragen wird, varia^¬ bel einstellbar ist.

Durch Einstellung der Vorspannung des elastischen Elements 4 lässt sich die Schweißkraft effizient zwischen 240 und 1400 N einstellen. Je nach Konstruktion können sich auch andere Grenz- und Richtwerte für die Schweißkraft ergeben.

Durch den Schweißkopf werden jedoch noch weitere Vorteile erzielt. So optimiert die lineare Anordnung von Antrieb, elas- tischem Element und Elektrode das Nachsetzverhalten der

Elektrode, da keine Kraftmomente zwischen dem Antrieb und der Fügestelle oder zwischen dem elastischen Element und der Fügestelle auftreten können. Ein Kraftmoment würde eine erhöhte Reibung in Führungen der Elektrode bewirken und eine höhere Trägheit und damit ein schlechteres Nachsetzverhalten des

Schweißkopfes nach sich ziehen. Demgegenüber ermöglicht der erfindungsgemäße Schweißkopf eine optimal ausgelegte Regelung des Nachsetzverhaltens, welche in direkter Nähe der Fügestel^¬ le realisiert ist. Ein wichtiger Vorteil dieser Konstruktion im Vergleich zum Stand der Technik ist somit der direkte

Kraftfluss vom Antrieb über das elastische Element bis hin zur Elektrode. Hierbei dient das elastische Element der Nach^¬ setzregelung . Da die Wirkungslinie der Schweißkraft zentrisch und längs durch die Elektrode verläuft, treten keine Relativ^¬ bewegungen zu den Werkstücken auf. Dies führt zu einer hohen Reproduzierbarkeit und wenig Elektrodenverschleiß. Die Konstruktion ermöglicht ferner eine kompakte Bauweise des Schweißkopfes. Dadurch sind auch ergonomische und teilmecha^¬ nisierte Lösungen möglich. Ferner ist eine Einbaulage des Schweißkopfes beliebig. Auch lässt sich der Schweißkopf ein^¬ fach isolieren. Die kompakte Bauweise ermöglicht ferner den Einsatz des Schweißkopfes als Basiskonzept im Rahmen eines Plattformkonzepts , welches diese Ressource verwendet. Auch kann der Schweißkopf durch seine bewegliche Elektrode für un^¬ terschiedliche Materialfluss-Systeme wie etwa Schieberaufnah^¬ me, Drehteller oder Werkstückträger eingesetzt werden.

Gemäß einer Aus führungs form ist die Vorspannung mit einer Stellmutter, welche auf einer Führungswelle des elastischen Elements montiert ist, einstellbar. In einer Weiterbildung ist der Schweißkopf zu einer Bewegung der Elektrode synchron zum Antrieb eingerichtet, solange die Elektrode an keinem Werkstück anliegt, indem eine Druckkraft vom Antrieb auf die Elektrode ausgeübt wird. Weiterhin ist der Schweißkopf zu einer Entkoppelung der Elektrode vom An- trieb und zu einer Bewegung der Elektrode relativ zum Antrieb mittels des elastischen Antriebs eingerichtet, solange die Elektrode an einem Werkstück anliegt.

Eine Druckkraft auf die zu verbindenden Werkstücke wird hier- bei direkt vom Antrieb in die bewegliche Elektrode des

Schweißkopfes eingebracht. Auch eine Federwirkung des elasti^¬ schen Elements geht auf direktem Wege in die Elektrode ein. Der Kraftfluss von Antrieb und elastischem Element ist beim Nachsetzverhalten jedoch getrennt. Somit ist eine Federkraft des elastischen Elements von einer Kraft des Antriebs mecha^¬ nisch entkoppelt. Dies führt zu einer hohen reproduzierbaren Qualität von Widerstandsschweißungen und ermöglicht es, auch anspruchsvollste Buntmetallschweißungen durchzuführen. Die Entkoppelung des Antriebs gegenüber der Elektrode mittels des elastischen Elements verringert Reibungsverluste und erhöht die Reproduzierbarkeit. Gemäß einer Aus führungs form ist das elastische Element des

Schweißkopfes eine Druckfeder, insbesondere eine Schraubenfe^¬ der, welche zur Übertragung der Schweißkraft auf die Elektro^¬ de angeordnet und für eine Regelung einer Nachsetzbewegung der Elektrode gegenüber einem Werkstück ausgelegt ist.

Druckfedern sind Bauteile, welche unter Belastung nachgeben und nach Entlastung in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, sich also elastisch rückstellend verhalten. Die rücktreibende Kraft einer Druckfeder ist nach dem Hookeschen Gesetz propor- tional zu einer Verschiebung eines Kraftangriffspunktes ent^¬ gegen einer Kraftrichtung, in welcher die Druckfeder wirkt.

Die zuvor genannte Aus führungs form bietet den Vorteil, dass die Druckfeder den Nachsetzweg regelt und gleichzeitig die Schweißkraft während der Prozessdauer nahezu konstant hält.

Die Druckfeder ermöglicht somit ein optimales Nachsetzverhal^¬ ten der Elektrode während des Schweißens. Der Schweißkopf kann daher für anspruchsvollste Buntmetallschweißungen verwendet werden.

In einer Weiterbildung ist der Antrieb des Schweißkopfes durch mindestens einen pneumatischen Zylinder realisiert. In einer darauf aufbauenden Weiterbildung ist der Schweißkopf zum Vorschub der Elektrode um einen Elektrodehub während ei- nes Ausfahrens des pneumatischen Zylinders eingerichtet, bis die Elektrode auf ein Werkstück aufsetzt. Weiterhin ist der Schweißkopf zu einer Kompression des elastischen Elements um einen Federweg während des Ausfahrens des pneumatischen Zy^¬ linders eingerichtet, nachdem die Elektrode auf das Werkstück aufgesetzt hat, wobei der Federweg die Differenz des Zylin^¬ derhubs und des Elektrodenhubs bildet und gemeinsam mit der Vorspannung des elastischen Elements die Schweißkraft defi^¬ niert, welche auf das Werkstück ausgeübt wird. Abschließend ist der Schweißkopf eingerichtet zum Vorschub der Elektrode um einen Nachsetzweg während eines Schweißvorgangs mithilfe des elastischen Elements, wobei die Kompression des elasti^¬ schen Elements um den Nachsetzweg vermindert wird.

Diese Weiterbildung beschreibt die zuvor beschriebene Entkop^¬ pelung von Elektrode und Antrieb im Detail. Die zuvor genann^¬ ten Vorteile gelten entsprechend.

Gemäß einer darauf aufbauenden Weiterbildung weist der

Schweißkopf einen Sensor auf, welcher zur Erkennung eines Ausbleibens der Kompression des elastischen Elements während des Ausfahrens des pneumatischen Zylinders eingerichtet ist. Hierdurch ist ein Fehlen eines Werkstücks detektierbar . Das Signal des Sensors kann hierbei auch als Startsignal für ei^¬ nen Schweißprozess herangezogen werden, da hierbei kontrol^¬ liert werden kann, ob Werkstücke zum Schweißen vorhanden sind .

In einer anderen Weiterbildung ist der Schweißkopf mit einem Messtaster ausgestattet, welcher zur Messung des Nachsetzwegs der Elektrode angeordnet ist. Der Messtaster misst hierbei den Nachsetzweg der Elektrode während des Schweißens. Vor^¬ teilhaft wirkt sich hierbei aus, dass der Messtaster kontinu^¬ ierlich während des gesamten Schweißvorgangs arbeiten kann. Dies führt zu einer sicheren Prozesskontrolle. Der Nachsetz^¬ weg kann hierbei direkt aus dem Federweg gewonnen werden.

Gemäß einer Aus führungs form ist die Elektrode des Schweiß^¬ kopfs zwischen zwei beidseitig angeordneten Elektrodenführungen, insbesondere Kugelführungen, beweglich geführt.

Hierbei werden die Elektrodenführungen in einer Elektrodenebene paarweise der Elektrode angeordnet, wobei die Schweiß^¬ kraft zentral durch die Elektrode geführt wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine Reibung in den Elektrodenführungen verringert wird. Dies reduziert auch die Trägheit des

Schweißkopfes und führt insgesamt zu einem besseren Nachsetz- verhalten der Elektrode beim Schweißen. Auch hierbei wirkt sich vorteilhaft aus, dass der zuvor beschriebene Kraftfluss bzw. die Wirkungslinie der Kraft in einer Linie mit der

Elektrode, aber auch der Elektrodenführung liegen. Weiterhin bietet diese Konstruktion den Vorteil, dass ein Elektrodenhalter, welcher die bewegliche Elektrode aufnimmt, nur eine geringe Masse aufweist. Dies führt zu einer geringen Massen^¬ trägheit und hohen Elektrodenbeschleunigungen. Die Kugelführungen bieten den besonderen Vorteil, die Reibwerte in den Elektrodenführungen zusätzlich zu senken. Insgesamt wird hierdurch das dynamische Verhalten des Schweißkopfes unter^¬ stützt .

Gemäß einer Aus führungs form der Erfindung weist der Schweiß- köpf eine Kühlwasserdurchführung auf, welche zur Kühlung der Elektrode eingerichtet ist. Hierdurch können konstante Wärme^¬ verhältnisse erzielt werden.

Der Schweißkopf eignet sich zum Schweißen, insbesondere dem Widerstandsschweißen, Widerstands-Pressschweißen und Widerstands-Punktschweißen, zum Löten, insbesondere auch dem Widerstandslöten, oder auch zum Warmnieten. Dies bietet den Vorteil, dass der Schweißkopf durch Verfahrenssubstitution als Ressource für unterschiedliche Verbindungstechnologien genutzt werden kann.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 vier Betriebszustände des Schweißkopfes,

Figur 2 eine Ansicht des Schweißkopfes mit einer Zer^¬ legung in seine Bestandteile, Figur 3A eine Frontalansicht mit einem Schnitt durch den Schweißkopf,

Figur 3B eine Seitenansicht auf den Schweißkopf, Figur 3C eine Aufsicht auf den Schweißkopf.

Figur 1 zeigt einen Schweißkopf 1 in einem ersten Betriebszu- stand 11, einem zweiten Betriebszustand 12, einem dritten Betriebszustand 13 sowie einem vierten Betriebszustand 14. Der Schweißkopf 1 setzt sich jeweils aus einem Antrieb 2, einer Elektrode 3, einem elastischen Element 4, einem Sensor 8, einem Messtaster 9 und Elektrodenführungen 30 zusammen. Der An- trieb 2, das elastische Element 4 und die Elektrode 3 sind in einer Wirkungslinie 5 angeordnet. Unter dem Schweißkopf 1 sind jeweils zwei Werkstücke 6, welche miteinander ver^¬ schweißt werden sollen, eingezeichnet. Der Antrieb 2 beinhal^¬ tet zwei Endlagenabfragen 40. Die genaue Anordnung des Sen- sors 8 kann den weiteren Figuren, die später beschreiben werden, entnommen werden. Das elastische Element 4 ist in Figur 1 als Druckfeder, genauer als Schraubenfeder gezeigt. Der Antrieb 2 beinhaltet beispielsweise einen oder mehrere pneuma^¬ tische Zylinder, welche in Figur 1 nicht näher eingezeichnet sind. Der Antrieb 2 entfaltet seine Antriebskraft entlang der Wirkungslinie 5 und überträgt sie entlang der Senkrechten auf die weiteren in Figur 1 sichtbaren Elemente des Schweißkopfes 1, insbesondere das elastische Element 4 und die Elektrode 3. Ein galvanischer Überzug der Elektrode 3 verhindert eine Kor- rosion der Elektrode 3 und vermeidet Kontaktwiderstandsveränderungen .

Eine Stellmutter 74, welche auf einer Führungswelle 75 des elastischen Elements 4 montiert ist, dient dazu, eine Vor- Spannung des elastischen Elements 4 einzustellen.

Im ersten Betriebszustand 11 befindet sich der Schweißkopf 1 in einer Grundstellung. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der Antrieb 2 mit einem pneumatischen Zylinder reali- siert ist, der im ersten Betriebszustand 11 eingefahren ist. Der pneumatische Zylinder befindet sich hierbei entlang der Wirkungslinie 5 im Antrieb 2. In Verlängerung des pneumati^¬ schen Zylinders ist in Figur 1 eine Distanzhülse 21 einge- zeichnet, welche einen Zylinderhub Z des pneumatischen Zylin^¬ ders im ersten Betriebszustand 11, in dem der pneumatische Zylinder eingefahren ist, begrenzt. Mithilfe der Distanzhülse 21 ist der Zylinderhub Z des pneumatischen Zylinders variabel einstellbar. Zur Veränderung des Zylinderhubs Z ist die Distanzhülse 21 durch eine Distanzhülse mit geeigneten Abmessun^¬ gen auszutauschen. Das elastische Element 4 ist im ersten Be^¬ triebszustand 11 vorgespannt. Im zweiten Betriebszustand 12 ist der pneumatische Zylinder vollständig ausgefahren und hat hierbei den Zylinderhub Z zu^¬ rückgelegt. Die Elektrode 3 hat beim Übergang vom ersten Be^¬ triebszustand 11 in den zweiten Betriebszustand 12 einen Elektrodehub E zurückgelegt und auf die Werkstücke 6 aufge- setzt. Da die Elektrode 3 auf die Werkstücke 6 bereits auf^¬ setzt, bevor der pneumatische Zylinder um den gesamten Zylinderhub Z ausgefahren ist, wird das elastische Element 4 zu^¬ sätzlich zu der bereits im ersten Betriebszustand 11 vorhan^¬ denen Vorspannung noch um einen Federweg F zusammengedrückt, der in Figur 1 ebenfalls gezeigt ist. Das elastische Element 4 ist im zweiten Betriebszustand 12 folglich überdrückt. Die Elektrode 3 drückt nun mit einer Schweißkraft auf die

Werkstücke 6. Die Schweißkraft ergibt sich hierbei aus der Vorspannung des elastischen Elements 4 und dem Federweg F. Sie kann variabel zwischen 240 und 1400 N eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt ggf. im zweiten Betriebszustand 12. Hierzu wird eine Vorspannung V (in Figur 3A eingezeichnet) des elastischen Elements 4 beispielsweise zwischen 1,8 und 8,5 mm einge^¬ stellt. Der Federweg F wird beispielsweise zwischen 1 und 3 mm, vorzugsweise bei 1,5 mm eingestellt. Je nach Konstruktion können sich auch andere Grenz- und Richtwerte für die

Schweißkraft, den Federweg F und die Vorspannung V ergeben.

Der Zylinderhub Z setzt sich aus dem Elektrodehub E und dem Federweg F zusammen. Der Messtaster 9 ist als induktiver Auf- nehmer ausgeführt und misst während des Schweißvorgangs das Nachsetzen der Elektrode 3.

Der Schweißvorgang findet zwischen dem zweiten Betriebszu- stand 12 und dem dritten Betriebszustand 13 statt, und ist in letzterem bereits abgeschlossen. Während des Schweißvorgangs sinkt die Elektrode 3 um den Nachsetzweg N in die Werkstücke 6 ein. Entsprechend verringert sich die Kompression des elas^¬ tischen Elements 4 ausgehend vom Federweg um den Nachsetzweg N.

Der vierte Betriebszustand 14 zeigt den Fall, dass der pneu^¬ matische Zylinder um den Zylinderhub Z vollständig ausgefah^¬ ren wird, wobei jedoch keine Werkstücke 6 vorhanden sind, weshalb die Elektrode 3 ins Leere geschoben wird. In diesem

Fall findet also keine Kompression des elastischen Elements 4 um den Federweg F statt, d.h. das elastische Element 4 ist im vierten Betriebszustand 14 nicht beaufschlagt. Dies kann durch den Sensor 8 detektiert werden und dient zur Kontrolle, ob Werkstücke zum Schweißen vorhanden sind.

Zusammenfassend bewegt sich die Elektrode 4 solange synchron zum Antrieb 2 bzw. zur Bewegung des pneumatischen Zylinders, wie sie an keinem Werkstück 6 anliegt. Sobald die Elektrode 3 an einem Werkstück 6 anliegt, wird sie vom Antrieb 2 entkop^¬ pelt und bewegt sich relativ zu der Bewegung des pneumati^¬ schen Zylinders. Dies wird durch das elastische Element 4 er^¬ möglicht . Figur 2 zeigt erneut einen Schweißkopf 1 mit einem Antrieb 2, einer Elektrode 3 und einem elastischen Element 4, welche erneut auf einer Wirkungslinie 5 angeordnet sind. Zusätzlich sind auch ein Sensor 8, eine Distanzhülse 21, ein pneumati^¬ scher Zylinder 20 und Elektrodenführungen 31 eingezeichnet. Die genannten Elemente haben die gleiche Funktion wie zuvor beschrieben. Insbesondere dient eine Stellmutter 74, welche auf einer Führungswelle 75 des elastischen Elements 4 mon^¬ tiert ist, dazu, eine Vorspannung des elastischen Elements 4 einzustellen. Figur 2 zeigt die Montage der genannten Elemente im Detail.

Figur 3A zeigt eine Frontalansicht eines Schweißkopfes 1 mit einem Schnitt durch den Schweißkopf 1. Gezeigt sind erneut ein Antrieb 2, eine Elektrode 3 und ein elastisches Element 4, welche auf einer Wirkungslinie 5 linear angeordnet sind. Weiterhin gut zu erkennen sind eine Distanzhülse 21 und

Elektrodenführungen 30. Zusätzlich zu einem Zylinderhub Z, einem Federweg F und einem Elektrodehub E ist in Figur 3A auch eine Vorspannung V eingezeichnet, um welche das elasti^¬ sche Element 4 vorgespannt wird. Die Vorspannung V wird mit einer Stellmutter 74, welche auf einer Führungswelle 75 des elastischen Elements 4 montiert ist, eingestellt. Die genann- ten Elemente haben die gleiche Funktion wie zuvor beschrie^¬ ben .

Figur 3B zeigt einen Schweißkopf 1 in einer Seitenansicht. Neben einem Antrieb 2, einem elastischen Element 4 und einer Elektrode 3, welche erneut in einer Wirkungslinie 5 linear angeordnet sind, zeigt Figur 3B auch eine Distanzhülse 21, einen Sensor 8 und einen Anschluss für eine Spannungsmesslei^¬ tung 50. Der Anschluss für eine Spannungsmessleitung 50 dient hierbei einer Messung eines Spannungsabfalls zwischen den Elektroden. Die anderen Elemente haben die gleiche Funktion wie zuvor beschrieben. Insbesondere dient auch hier eine Stellmutter 74, welche auf der Führungswelle 75 montiert ist, dazu, eine Vorspannung des elastischen Elements 4 einzustel^¬ len .

Figur 3C zeigt eine Aufsicht auf einen Schweißkopf 1. Hierbei ist teilweise ein Schnitt durch den Schweißkopf 1 gezeigt, wobei insbesondere eine Elektrode 3 und ein Antrieb 2 zu er^¬ kennen sind.

Die genannten Ausführungsformen, Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele lassen sich frei miteinander kombinieren.

Claims

Patentansprüche

1. Schweißkopf (1),

- mit einem Antrieb (2) und mit einer Elektrode (3), welche beweglich gelagert ist,

wobei der Antrieb (2), ein elastisches Element (4) und die Elektrode (3) in einer Linie angeordnet sind, so dass eine Wirkungslinie (5) einer Kraft, welche ausgehend von dem Antrieb (2) oder dem elastischen Element (4) auf die

Elektrode (3) wirkt, zentrisch durch die Elektrode (3) verläuft,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Vorspannung (V) des elastischen Elements (4) variabel einstellbar ist, wodurch eine Schweißkraft, welche über das elastische Element (4) auf die Elektrode (3) übertra^¬ gen wird, variabel einstellbar ist.

2. Schweißkopf (1) nach Anspruch 1,

- bei dem die Vorspannung (V) mit einer Stellmutter (74), welche auf einer Führungswelle (75) des elastischen Ele^¬ ments (4) montiert ist, einstellbar ist.

3. Schweißkopf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, - eingerichtet zur Bewegung der Elektrode (3) synchron zum

Antrieb (2), solange die Elektrode (3) an keinem Werkstück anliegt, indem eine Druckkraft vom Antrieb (2) auf die Elektrode (3) ausgeübt wird, und

eingerichtet zu einer Entkopplung der Elektrode (3) vom Antrieb (2) und zu einer Bewegung der Elektrode (3) rela^¬ tiv zum Antrieb (2) mittels des elastischen Elements (4), solange die Elektrode (3) an einem Werkstück (6) anliegt.

4. Schweißkopf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, - bei dem das elastische Element (4) eine Druckfeder, insbe^¬ sondere eine Schraubenfeder, ist, welche zur Übertragung der Schweißkraft auf die Elektrode (3) angeordnet und für eine Regelung einer Nachsetzbewegung der Elektrode (3) ge genüber einem Werkstück (6) ausgelegt ist.

Schweißkopf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Antrieb (2) durch mindestens einen pneumati^¬ schen Zylinder (20) realisiert ist.

Schweißkopf (1) nach Anspruch 5,

eingerichtet zum Vorschub der Elektrode (3) um einen Elektrodenhub (E) während einem Ausfahren des pneumati^¬ schen Zylinders (20), bis die Elektrode (3) auf ein Werk^¬ stück (6) aufsetzt,

eingerichtet zur Kompression des elastischen Elements (4) um einen Druckfederweg (F) während dem Ausfahren des pneu matischen Zylinders (20), nachdem die Elektrode (3) auf das Werkstück (6) aufgesetzt hat, wobei der Druckfederweg (F) die Differenz des Zylinderhubs (Z) und des Elektroden hubs (E) bildet und gemeinsam mit der Vorspannung (V) des elastischen Elements (4) die Schweißkraft definiert, wel^¬ che auf das Werkstück (6) ausgeübt wird, und

eingerichtet zum Vorschub der Elektrode (3) um einen Nach setzweg (N) während eines Schweißvorgangs mithilfe des elastischen Elements (4), wobei die Kompression des elastischen Elements (4) um den Nachsetzweg (N) vermindert wird .

Schweißkopf (1) nach Anspruch 6,

mit einem Sensor (8) zur Erkennung eines Ausbleibens der Kompression des elastischen Elements (4) während dem Ausfahren des pneumatischen Zylinders (20), wodurch ein Fehlen eines Werkstücks (6) detektierbar ist.

Schweißkopf (1) nach Anspruch 6 oder 7,

mit einem Messtaster (9), angeordnet zur Messung des Nach setzwegs (N) der Elektrode (3) .

9. Schweißkopf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Elektrode (3) zwischen zwei beidseitig ange^¬ ordneten Elektrodenführungen (30), insbesondere Kugelführungen, beweglich geführt ist.

. Schweißkopf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Kühlwasserdurchführung, eingerichtet zur Kühlun der Elektrode (3) .

11. Verwendung eines Schweißkopfs (1), der entsprechend einem der vorangegangenen Ansprüche ausgelegt ist, zum Schwei^¬ ßen, insbesondere Widerstandsschweißen, Widerstands- Pressschweißen oder Widerstands-Punktschweißen, Löten, insbesondere Widerstandslöten, oder Warmnieten.