EP4076820A1 - Welding device and welding method - Google Patents

Welding device and welding method

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Publication number
EP4076820A1
EP4076820A1 EP20817425.0A EP20817425A EP4076820A1 EP 4076820 A1 EP4076820 A1 EP 4076820A1 EP 20817425 A EP20817425 A EP 20817425A EP 4076820 A1 EP4076820 A1 EP 4076820A1
Authority
EP
European Patent Office
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stud
welding
coil
substrate
inductance
Prior art date
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Pending
Application number
EP20817425.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Starzengruber
Philipp DÖRNER
Alexander Speigner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/20—Stud welding
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    • B23K9/202—Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis by means of portable equipment, e.g. stud welding gun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The invention relates to a device and a method for welding a weld stud to a substrate. A welding current is applied to a weld stud between the weld stud and the substrate such that a material of the weld stud and of the substrate is partially liquefied. The weld stud is then immersed into the solidifying material of the weld stud and/or of the substrate so as to establish an integral bond between the weld stud and the substrate.

Description

Schweissvorrichtung und -verfahren Welding device and method
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befestigung eines Bolzens an einem Untergrund sowie einen derartigen Bolzen. The invention relates generally to a device and a method for fastening a bolt to a substrate, as well as such a bolt.
Stand der Technik State of the art
Es sind etliche Vorrichtungen und Verfahren bekannt, mit denen verschiedene Bolzen in unterschiedlichen Anwendungsfällen an einem Untergrund befestigt werden. Beispielsweise wird ein Bolzen mit dem Untergrund in Kontakt gebracht und mit elektrischem Strom beaufschlagt. Sobald der elektrische Strom zwischen dem Bolzen und dem Untergrund fliesst, wird der Bolzen unter Ausbildung eines Lichtbogens von dem Untergrund abgehoben. Aufgrund der freiwerdenden Energie verflüssigt sich teilweise das Material des Bolzens und des Untergrunds. Anschliessend wird der Bolzen in das verflüssigte Material eingetaucht, bevor dieses Material erkaltet und fest wird. Der Bolzen ist schliesslich stoffschlüssig mit dem Untergrund verbunden. A number of devices and methods are known with which various bolts are fastened to a substrate in different applications. For example, a bolt is brought into contact with the subsurface and an electric current is applied. As soon as the electrical current flows between the bolt and the substrate, the bolt is lifted from the substrate with the formation of an arc. Due to the energy released, the material of the bolt and the subsurface partially liquefy. The bolt is then immersed in the liquefied material before this material cools down and solidifies. The bolt is finally firmly bonded to the subsurface.
Um die notwendige Energie für die Verflüssigung des Materials des Bolzens und des Untergrunds in ausreichend kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen, sind Vorrichtungen bekannt, welche einen elektrischen Strom mit sehr hoher Stromstärke erzeugen und über ein entsprechend dimensioniertes elektrisches Kabel dem Bolzen zuführen. Um ein Oxidieren des verflüssigten Materials zu vermeiden, ist es bekannt, die Kontaktstelle zwischen dem Bolzen und dem Untergrund mit einem Inertgas zu spülen. In order to provide the necessary energy for the liquefaction of the material of the bolt and the subsurface in a sufficiently short time, devices are known which generate an electrical current with a very high amperage and feed it to the bolt via an appropriately sized electrical cable. In order to avoid oxidation of the liquefied material, it is known to flush the contact point between the bolt and the substrate with an inert gas.
Bei Anwendungen beispielsweise im Gebäude- oder Schiffsbau werden Bolzen in verschiedenen Grössen mit einem Gewinde verwendet, an welches ein Gegenstand geschraubt wird, um den Gegenstand an dem Untergrund zu befestigen. Einige Parameter des Befestigungsverfahrens wie beispielsweise die Dauer und die elektrische Leistung des elektrischen Stroms sind von einem Anwender an der Vorrichtung einzustellen und an den verwendeten Bolzen anzupassen. Mittels einer Sichtprüfung beurteilt der Anwender schliesslich die Qualität der Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Untergrund. Die Verbindungsqualität hängt damit auch von der Erfahrung und den Fähigkeiten des Anwenders ab. For applications in building or shipbuilding, for example, bolts of various sizes with a thread are used to which an object is attached is screwed to attach the object to the substrate. Some parameters of the fastening method, such as, for example, the duration and the electrical power of the electrical current, have to be set by a user on the device and adapted to the bolt used. Finally, the user assesses the quality of the connection between the bolt and the substrate by means of a visual inspection. The connection quality therefore also depends on the experience and skills of the user.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine Befestigung eines Bolzens an einem Untergrund vereinfacht und/oder verbessert wird. The object of the invention is to provide a device and / or a method with which the fastening of a bolt to a substrate is simplified and / or improved.
Die Aufgabe ist gelöst bei einer Vorrichtung zum Schweissen eines Schweissbolzens an einen Untergrund, umfassend einen Bolzenhalter, ein Schweissstrom-Kontaktelement zur Beaufschlagung des Schweissbolzens mit einem Schweissstrom, um ein Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds teilweise zu verflüssigen, eine eine Spule umfassende Bolzentransporteinrichtung und eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer zeitlichen Dauer und/oder Geschwindigkeit einer Bewegung, beispielsweise Abhub- oder Eintauchbewegung, des Schweissbolzens und/oder einer Position des Schweissbolzens insbesondere vor, während oder nach der Abhub- und/oder Eintauchbewegung, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Induktivität der Spule oder einer die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse umfasst. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung darüber hinaus eine Bolzenabhubeinrichtung zum Abheben des Schweissbolzens von dem Untergrund unter Beibehaltung des zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund fliessenden Schweissstroms, besonders bevorzugt unter Ausbildung eines Lichtbogens zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund. Ebenfalls bevorzugt umfasst der Bolzenhalter das Schweissstrom-Kontaktelement. The object is achieved in a device for welding a welding stud to a substrate, comprising a stud holder, a welding current contact element for applying a welding current to the welding stud in order to partially liquefy a material of the welding stud and / or the substrate, a stud transport device comprising a coil and a determining device for determining a temporal duration and / or speed of a movement, for example lifting or plunging movement, of the welding stud and / or a position of the welding stud, in particular before, during or after the lifting and / or plunging movement, the determining device being a detection device for Includes detection of an inductance of the coil or a variable representing the inductance of the coil. The device preferably also comprises a stud lifting device for lifting the welding stud from the substrate while maintaining the welding current flowing between the welding stud and the substrate, particularly preferably with the formation of an arc between the welding stud and the substrate. The stud holder likewise preferably comprises the welding current contact element.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Bolzentransporteinrichtung einen die Spule aufweisenden Hubmagneten umfasst, welcher den Schweissbolzen mittels eines von der Spule erzeugten Magnetfelds zur Ausführung einer Abhubbewegung von dem Untergrund weg und/oder einer Eintauchbewegung auf den Untergrund zu antreibt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Bolzentransporteinrichtung als Bolzenabhubeinrichtung und/oder als Bolzeneintaucheinrichtung ausgebildet ist. A further advantageous embodiment consists in that the stud transport device comprises a lifting magnet having the coil, which drives the welding stud by means of a magnetic field generated by the coil to perform a lifting movement away from the ground and / or an immersion movement onto the ground. A A further advantageous embodiment consists in the fact that the stud transport device is designed as a stud lifting device and / or as a stud immersion device.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Vorrichtung eine Steuereinrichtung umfasst, welche bevorzugt die Bestimmungseinrichtung aufweist. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung vorgesehen zum Steuern der Bolzentransporteinrichtung in Abhängigkeit von einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Induktivität oder die Induktivität repräsentierenden Grösse. Ebenfalls bevorzugt ist die Steuereinrichtung vorgesehen zum Steuern eines oder mehrerer Parameter des Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den erfassten Grössen. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung vorgesehen zum Steuern einer elektrischen Spannung und/oder einer Stromstärke des Schweissstroms, und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Position und/oder einer Bewegungsrichtung des Schweissbolzens. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Steuereinrichtung zum Steuern eines oder mehrerer Parameter eines nachfolgenden Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den von der Erfassungseinrichtung während eines vorangegangenen Schweissvorgangs erfassten Grössen geeignet ist. Dadurch ist unter Umständen eine Kompensation der festgestellten Veränderungen von Parametern des Schweissvorgangs möglich. Dadurch ist unter Umständen eine objektive Beurteilung der Qualität der Schweissverbindung zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund ermöglicht. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Vorrichtung einen Datenspeicher umfasst, in welchem ein Sollwert für die Induktivität der Spule oder der die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse abgelegt ist, wobei die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Grösse mit dem Sollwert zu vergleichen. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu geeignet, eine Differenz aus der von der Erfassungseinrichtung erfassten Grösse und dem Sollwert zu bilden. A further advantageous embodiment consists in that the device comprises a control device, which preferably has the determination device. The control device is preferably provided for controlling the stud transport device as a function of an inductance detected by the detection device or a variable representing the inductance. The control device is also preferably provided for controlling one or more parameters of the welding process as a function of the recorded variables. The control device is particularly preferably provided for controlling an electrical voltage and / or an amperage of the welding current, and / or a speed and / or a position and / or a direction of movement of the welding stud. An advantageous embodiment is that the control device is suitable for controlling one or more parameters of a subsequent welding process as a function of the variables detected by the detection device during a previous welding process. As a result, it is possible under certain circumstances to compensate for the changes in parameters of the welding process that have been determined. Under certain circumstances, this enables an objective assessment of the quality of the welded joint between the weld stud and the substrate. A further advantageous embodiment is that the device comprises a data memory in which a setpoint value for the inductance of the coil or the variable representing the inductance of the coil is stored, the control device being suitable for combining a variable detected by the detection device with the setpoint value to compare. The control device is preferably suitable for forming a difference between the variable detected by the detection device and the target value.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Vorrichtung eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe von Informationen über die bestimmten Grössen und/oder von aus den bestimmten Grössen abgeleiteten Informationen umfasst. Bevorzugt umfasst die Ausgabeeinrichtung eine visuelle Anzeige und/oder eine drahtlose Übertragungseinrichtung. Bevorzugt umfassen die von der Ausgabeeinrichtung ausgebbaren Informationen Informationen über eine Güte des Schweissvorgangs und/oder über Massnahmen zur Verbesserung des Schweissvorgangs. Die Aufgabe ist ebenfalls gelöst bei einem Verfahren zum Schweissen eines Schweissbolzens an einen Untergrund, bei dem ein Schweissbolzen zur Verfügung gestellt und mit einem Schweissstrom zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund beaufschlagt wird, ein Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds teilweise verflüssigt und erstarren gelassen wird, der Schweissbolzen vor dem Erstarren in das verflüssigte Material des Schweissbolzens beziehungsweise des Untergrunds mit Hilfe einer eine Spule umfassenden Bolzentransporteinrichtung eingetaucht wird, und eine oder mehrere die von der Bolzentransporteinrichtung bewirkte Eintauchbewegung des Schweissbolzens in das verflüssigte Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrundes kennzeichnende Grössen bestimmt werden, wobei eine Induktivität der Spule oder eine die Induktivität der Spule repräsentierende Grösse erfasst wird. Bevorzugt wird der Schweissbolzen von dem Untergrund unter Beibehaltung des zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund fliessenden Schweissstroms abgehoben, besonders bevorzugt unter Ausbildung eines Lichtbogens zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund. Ebenfalls bevorzugt umfasst die Bolzentransporteinrichtung einen die Spule umfassenden Hubmagneten, wobei der Schweissbolzen mittels eines von der Spule erzeugten Magnetfelds zur Ausführung einer Abhubbewegung von dem Untergrund weg und/oder einer Eintauchbewegung auf den Untergrund zu angetrieben wird. A further advantageous embodiment consists in the fact that the device comprises an output device for outputting information about the determined variables and / or information derived from the determined variables. The output device preferably comprises a visual display and / or a wireless transmission device. The information that can be output by the output device preferably includes information about the quality of the welding process and / or about measures to improve the welding process. The object is also achieved in a method for welding a welding stud to a substrate, in which a welding stud is provided and a welding current is applied between the welding stud and the substrate, a material of the welding stud and / or the substrate is partially liquefied and allowed to solidify is, the welding stud is immersed in the liquefied material of the welding stud or the substrate with the aid of a coil comprising a stud transport device before solidification, and one or more characterizing the immersion movement of the welding stud brought about by the stud transport device into the liquefied material of the welding stud and / or the substrate Quantities are determined, an inductance of the coil or a quantity representing the inductance of the coil being detected. The welding stud is preferably lifted from the substrate while maintaining the welding current flowing between the welding stud and the substrate, particularly preferably with the formation of an arc between the welding stud and the substrate. The stud transport device also preferably comprises a lifting magnet encompassing the coil, the welding stud being driven by means of a magnetic field generated by the coil to perform a lifting movement away from the ground and / or an immersion movement towards the ground.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Grösse mit einem Sollwert für die Induktivität der Spule oder der die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse verglichen wird. Bevorzugt wird eine Differenz aus der Induktivität der Spule oder der die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse und dem Sollwert gebildet wird. An advantageous embodiment of the method consists in that a variable detected by the detection device is compared with a setpoint value for the inductance of the coil or the variable representing the inductance of the coil. A difference is preferably formed from the inductance of the coil or the variable representing the inductance of the coil and the setpoint value.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass die Bolzentransporteinrichtung in Abhängigkeit von einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Induktivität oder die Induktivität repräsentierenden Grösse gesteuert wird. A further advantageous embodiment of the method consists in that the stud transport device is controlled as a function of an inductance detected by the detection device or a variable representing the inductance.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass ein oder mehrere Parameter des Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den erfassten Grössen gesteuert werden. Bevorzugt wird eine elektrische Spannung und/oder eine Stromstärke des Schweissstroms, und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Position und/oder eine Bewegungsrichtung des Schweissbolzens gesteuert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass ein oder mehrere Parameter eines nachfolgenden Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den während eines vorangegangenen Schweissvorgangs erfassten Grössen gesteuert werden. Another advantageous embodiment of the method is that one or more parameters of the welding process are controlled as a function of the recorded variables. An electrical voltage and / or an amperage of the welding current and / or a speed and / or a position and / or a direction of movement of the welding stud is preferably controlled. A further advantageous embodiment consists in the fact that one or more parameters of a subsequent welding process are controlled as a function of the variables detected during a previous welding process.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass Informationen über die bestimmten Grössen und/oder aus den bestimmten Grössen abgeleitete Informationen ausgegeben werden. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Informationen um Informationen über eine Güte des Schweissvorgangs und/oder über Massnahmen zur Verbesserung des Schweissvorgangs. A further advantageous embodiment consists in the fact that information about the specific variables and / or information derived from the specific variables is output. This information is preferably information about the quality of the welding process and / or about measures to improve the welding process.
Ausführungsbeispiele Embodiments
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 schematisch eine Schweissvorrichtung, 1 schematically shows a welding device,
Fig. 2 schematisch eine Schweisspistole und Fig. 2 schematically shows a welding gun and
Fig. 3 ein Ablaufschema eines Schiedsverfahrens. 3 shows a flow chart of an arbitration procedure.
In Fig. 1 ist eine Schweissvorrichtung 10 zum Schweissen eines Schweissbolzens 20 an einen Untergrund 30 schematisch dargestellt. Ein Material des Schweissbolzens 20 und ein Material des Untergrunds 30 sind elektrisch leitfähig, insbesondere metallisch. Die Schweissvorrichtung 10 umfasst eine Schweisspistole 40 mit einem als Tastschalter ausgebildeten Auslöseschalter 41, ein Schweissgerät 50, ein erstes elektrisches Kabel 61, ein zweites elektrisches Kabel 62 mit einer Anschlussklemme 63, ein beispielsweise als Netzkabel ausgebildetes elektrisches Versorgungskabel 64, eine elektrische Kommunikationsleitung 65, ein als Gasflasche ausgebildetes Gasreservoir 70, eine schlauchförmige Gasversorgungsleitung 71 und einen Gasschlauch 72. In Fig. 1, a welding device 10 for welding a welding stud 20 to a substrate 30 is shown schematically. A material of the welding stud 20 and a material of the substrate 30 are electrically conductive, in particular metallic. The welding device 10 comprises a welding gun 40 with a trigger switch 41 designed as a pushbutton switch, a welding device 50, a first electrical cable 61, a second electrical cable 62 with a connection terminal 63, an electrical supply cable 64 configured, for example, as a mains cable, an electrical communication line 65 Gas reservoir 70 designed as a gas cylinder, a tubular gas supply line 71 and a gas hose 72.
Das erste Kabel 61 dient einer Versorgung des Schweissbolzens 20 mit elektrischem Strom durch das Schweissgerät 50. Das zweite Kabel 62 dient einer elektrischen Verbindung des Untergrunds 30 mit dem Schweissgerät 50, wenn die Anschlussklemme 63 an den Untergrund 30 geklemmt ist. Bei Berührung des Schweissbolzens 20 mit dem Untergrund 30 schliesst sich ein Stromkreis, so dass der Schweissbolzen 20 von dem Schweissgerät 50 mit Schweissstrom beaufschlagbar ist, welcher beispielsweise als Gleichstrom oder Wechselstrom ausgebildet ist. Die Schweisspistole 40 umfasst zu diesem Zweck ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Schweissstrom-Kontaktelement. Das Schweissgerät 50 umfasst eine nicht gezeigte Einrichtung zur Konvertierung von elektrischem Strom aus dem Versorgungskabel 64 in Schweissstrom, welche beispielsweise einen elektrischen Kondensator, einen Thyristor, einen Bipolar-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode oder andere leistungselektronische Bauelemente sowie ein zugehöriges Steuergerät mit einem Mikroprozessor umfasst, um den Schweissstrom mit gewünschter Spannung und Stromstärke bereitzustellen. The first cable 61 is used to supply the welding stud 20 with electrical current through the welding device 50. The second cable 62 is used to electrically connect the substrate 30 to the welding device 50 when the connection terminal 63 is clamped to the substrate 30. When the welding stud 20 touches the substrate 30, it closes a circuit so that the welding stud 20 can be acted upon by the welding device 50 with welding current, which is embodied, for example, as direct current or alternating current. For this purpose, the welding gun 40 comprises a welding current contact element (not shown in FIG. 1). The welding device 50 includes a device (not shown) for converting electrical current from the supply cable 64 into welding current, which includes, for example, an electrical capacitor, a thyristor, a bipolar transistor with an insulated gate electrode or other power electronic components and an associated control device with a microprocessor to provide the welding current with the desired voltage and amperage.
Die Gasversorgungsleitung 71 und der Gasschlauch 72 dienen einer Versorgung eines Kontaktbereichs zwischen dem Schweissbolzen 20 und dem Untergrund 30 mit einem Schutzgas aus dem Gasreservoir 70, um den Kontaktbereich während eines Schweissvorgangs vor einer Oxidation durch Sauerstoff einer Umgebung zu schützen. Zur Steuerung eines Gasflusses zu dem Kontaktbereich umfasst das Gasreservoir 70, die Gasversorgungsleitung 71, das Schweissgerät 50, der Gasschlauch 72 oder die Schweisspistole 40 ein nicht gezeigtes, insbesondere regelbares Ventil auf. The gas supply line 71 and the gas hose 72 are used to supply a contact area between the welding stud 20 and the substrate 30 with a protective gas from the gas reservoir 70 in order to protect the contact area from oxidation by oxygen in the environment during a welding process. In order to control a gas flow to the contact area, the gas reservoir 70, the gas supply line 71, the welding device 50, the gas hose 72 or the welding gun 40 have a not shown, in particular controllable valve.
Das Schweissgerät 50 weist eine Eingabeeinrichtung 51 mit Betätigungselementen 52 sowie eine Ausgabeeinrichtung 53 mit einem visuellen Anzeigeelement 54 und einer drahtlosen Übertragungseinheit auf. Die Eingabeeinrichtung 51 dient der Eingabe von Parametern eines mit der Schweissvorrichtung 10 durchzuführenden Schweissverfahrens, wie beispielsweise der elektrischen Spannung, Stromstärke, Leistung und zeitliche Dauer des Schweissstroms, Position und Geschwindigkeit des Bolzens und so weiter, durch einen Anwender der Schweissvorrichtung 10. Die Ausgabeeinrichtung 53 dient der Ausgabe von Informationen, wie beispielsweise Informationen über Parameter des Schweissverfahrens, Informationen über erfasste Emissionen des Schweissverfahrens oder andere Grössen, Informationen über eine Güte des Schweissvorgangs, Informationen über Massnahmen zur Verbesserung des Schweissvorgangs, Informationen über erfasste Eigenschaften des Schweissbolzens oder aus den vorgenannten Grössen abgeleitete Informationen, und/oder Empfehlungen oder Anweisungen zur Reinigung und/oder Wartung der Schweissvorrichtung 10, insbesondere der Schweisspistole 40, an den Anwender. The welding device 50 has an input device 51 with actuating elements 52 and an output device 53 with a visual display element 54 and a wireless transmission unit. The input device 51 is used by a user of the welding device 10 to input parameters of a welding process to be carried out with the welding device 10, such as the electrical voltage, amperage, power and duration of the welding current, position and speed of the stud and so on is used to output information, such as information about parameters of the welding process, information about recorded emissions from the welding process or other variables, information about the quality of the welding process, information about measures to improve the welding process, information about recorded properties of the weld stud or from the aforementioned variables derived information and / or recommendations or instructions for cleaning and / or maintenance of the welding device 10, in particular the welding gun 40, to the user.
Die Kommunikationsleitung 65 dient einer Kommunikation zwischen der Schweisspistole 40, insbesondere einer in Fig. 1 nicht gezeigten Steuereinrichtung der Schweisspistole 40, und dem Schweissgerät 50, insbesondere dem Steuergerät und/oder der Eingabeeinrichtung 51 und/oder der Ausgabeeinrichtung 53. Durch diese Kommunikation wird beispielsweise ein Austausch von Informationen über die Parameter eines Schweissvorgangs bewerkstelligt, um beispielsweise eine Synchronisation des Schweissstroms mit einer Bewegung des Schweissbolzens 20 zu erreichen oder zu erleichtern. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen geschieht die Kommunikation zwischen der Schweisspistole und dem Schweissgerät drahtlos, per Funk oder mittels des ersten elektrischen Kabels, welches den Schweissstrom führt. The communication line 65 is used for communication between the welding gun 40, in particular a control device of the welding gun 40 not shown in FIG. 1, and the welding device 50, in particular the control device and / or the input device 51 and / or the output device 53. This communication, for example, brings about an exchange of information about the parameters of a welding process in order to achieve or facilitate synchronization of the welding current with a movement of the welding stud 20, for example. In the exemplary embodiments not shown, the communication between the welding gun and the welding device takes place wirelessly, by radio or by means of the first electrical cable which carries the welding current.
In Fig. 2 ist die Schweisspistole 40 mit dem Schweissbolzen 20 zur Befestigung an dem Untergrund 30 detaillierter dargestellt. Die Schweisspistole 40 weist ein Gehäuse 42 mit einer Mündung 46 auf, von welchem ein Handgriff 43 mit dem Auslöseschalter 41 abragt. Ebenfalls dargestellt sind das erste elektrische Kabel 61, das zweite elektrische Kabel 62 mit der an den Untergrund 30 geklemmten Anschlussklemme 63, die elektrische Kommunikationsleitung 65 und der Gasschlauch 72. Die Schweisspistole 40 weist ferner einen Bolzenhalter 44 auf, an welchem der Schweissbolzen 20 während eines Schweissvorgangs gehalten ist. Hierzu umfasst der Bolzenhalter beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr nicht im einzelnen gezeigte federnde Arme, zwischen die der Schweissbolzen 20 eingesteckt und mittels Klemmsitz gehalten wird. Die Schweisspistole 40 weist ferner ein Schweissstrom-Kontaktelement 45 zur Beaufschlagung des Schweissbolzens 20 mit einem Schweissstrom auf, welches in den Bolzenhalter 44 integriert ist, beispielsweise in Form eines oder mehrerer der federnden Arme.In Fig. 2, the welding gun 40 with the welding stud 20 for fastening to the substrate 30 is shown in more detail. The welding gun 40 has a housing 42 with a mouth 46, from which a handle 43 with the trigger switch 41 protrudes. Also shown are the first electrical cable 61, the second electrical cable 62 with the connection terminal 63 clamped to the substrate 30, the electrical communication line 65 and the gas hose 72 Welding process is held. For this purpose, the stud holder comprises, for example, two, three, four or more resilient arms, not shown in detail, between which the welding stud 20 is inserted and held by means of a press fit. The welding gun 40 also has a welding current contact element 45 for applying a welding current to the welding stud 20, which is integrated in the stud holder 44, for example in the form of one or more of the resilient arms.
Die Schweisspistole 40 weist ferner eine Steuereinrichtung 200 zum Steuern der verschiedenen Komponenten und Einrichtungen der Schweisspistole und des Schweissgeräts 50 auf. Die Steuereinrichtung 200 ist zum Steuern eines oder mehrerer Parameter des Schweissvorgangs vorgesehen. Die Steuereinrichtung 200 umfasst dazu verschiedene elektronische Bauteile, wie beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, einen oder mehrere temporäre oder dauerhafte Datenspeicher und dergleichen. The welding gun 40 also has a control device 200 for controlling the various components and devices of the welding gun and the welding device 50. The control device 200 is provided for controlling one or more parameters of the welding process. To this end, the control device 200 comprises various electronic components, such as, for example, one or more microprocessors, one or more temporary or permanent data memories and the like.
Die Schweisspistole 40 umfasst ferner eine Bolzentransporteinrichtung 100, welche eine als ein erster Hubmagnet ausgebildete Bolzenabhubeinrichtung 80 und eine als zweiter Hubmagnet ausgebildete Bolzeneintaucheinrichtung 90 aufweist. Die Bolzenabhubeinrichtung 80 weist eine erste Spule 85 auf und beaufschlagt den Bolzenhalter 44 mit einer Kraft von der Mündung 46 weg nach hinten (in Fig. 2 nach oben), wenn die Bolzenabhubeinrichtung 80 aktiviert ist, indem die erste Spule 85 bestromt wird und mittels eines Magnetfelds beispielsweise eine Reluktanzkraft auf ein weichmagnetisches Material des Bolzenhalters 44 ausübt. Der Bolzenhalter 44 weist zu diesem Zweck beispielsweise einen nicht gezeigten ersten Eisen- oder Stahlring an seinem äusseren Umfang auf. Über eine nicht gezeigte Signalleitung kommuniziert die Steuereinrichtung 200 mit der Bolzenabhubeinrichtung 80, um die Bolzenabhubeinrichtung 80 zu steuern, insbesondere zu aktivieren und zu deaktivieren.The welding gun 40 further comprises a stud transport device 100, which has a stud lifting device 80 designed as a first lifting magnet and a stud immersion device 90 designed as a second lifting magnet. The stud lifting device 80 has a first coil 85 and acts on the stud holder 44 with a force away from the muzzle 46 towards the rear (upwards in FIG. 2) when the stud lifting device 80 is activated by the first coil 85 being energized and by means of a Magnetic field exerts, for example, a reluctance force on a soft magnetic material of the bolt holder 44. For this purpose, the stud holder 44 has, for example, one that is not shown first iron or steel ring on its outer circumference. The control device 200 communicates with the stud lifting device 80 via a signal line (not shown) in order to control the stud lifting device 80, in particular to activate and deactivate it.
Die Bolzeneintaucheinrichtung 90 weist eine zweite Spule 95 auf und beaufschlagt den Bolzenhalter 44 mit einer Kraft zu der Mündung 46 hin nach vorne (in Fig. 2 nach unten), wenn die Bolzeneintaucheinrichtung 90 aktiviert ist, indem die zweite Spule 95 bestromt wird und mittels eines Magnetfelds beispielsweise eine Reluktanzkraft auf ein weichmagnetisches Material des Bolzenhalters 44 ausübt. Der Bolzenhalter 44 weist zu diesem Zweck beispielsweise einen nicht gezeigten zweiten Eisen- oder Stahlring an seinem äusseren Umfang auf. Über eine nicht gezeigte Signalleitung kommuniziert die Steuereinrichtung 200 mit der Bolzeneintaucheinrichtung 90, um die Bolzeneintaucheinrichtung 90 zu steuern, insbesondere zu aktivieren und zu deaktivieren. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bolzeneintaucheinrichtung als ein Federelement ausgebildet, welches gespannt wird, wenn der Bolzenhalter von der Bolzenabhubeinrichtung nach hinten bewegt wird, und welches den Bolzenhalter nach vorne bewegt, sobald die Bolzenabhubeinrichtung deaktiviert wird. The stud immersion device 90 has a second coil 95 and acts on the stud holder 44 with a force towards the mouth 46 towards the front (downwards in FIG. 2) when the stud immersion device 90 is activated by the second coil 95 being energized and by means of a Magnetic field exerts, for example, a reluctance force on a soft magnetic material of the bolt holder 44. For this purpose, the stud holder 44 has, for example, a second iron or steel ring, not shown, on its outer circumference. The control device 200 communicates with the stud immersion device 90 via a signal line (not shown) in order to control the stud immersion device 90, in particular to activate and deactivate it. In an embodiment not shown, the stud immersion device is designed as a spring element which is tensioned when the stud holder is moved backwards by the stud lifting device and which moves the stud holder forward as soon as the stud lifting device is deactivated.
Die Schweisspistole 40 weist ferner eine Identifikationseinrichtung 220 zur Erfassung einer oder mehrerer Bolzeneigenschaften des Schweissbolzens 20 auf. Über eine nicht gezeigte Signalleitung kommuniziert die Steuereinrichtung 200 mit der Identifikationseinrichtung, um Signale, welche die erfassten Bolzeneigenschaften repräsentieren, zu empfangen und die Steuerung des Schweissvorgangs entsprechend vorzunehmen. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Identifikationselement an einer Verpackung des Schweissbolzens angebracht und wird beispielsweise per QR-Code oder RFID eingelesen, insbesondere mit Hilfe eines Mobiltelefons oder ähnlichem Gerät. The welding gun 40 also has an identification device 220 for detecting one or more stud properties of the welding stud 20. The control device 200 communicates with the identification device via a signal line (not shown) in order to receive signals which represent the recorded stud properties and to carry out the control of the welding process accordingly. In an exemplary embodiment not shown, the identification element is attached to a packaging of the welding stud and is read in, for example, by QR code or RFID, in particular with the aid of a mobile phone or similar device.
Die Schweisspistole 40 umfasst ferner eine Spannungserfassungseinrichtung 231 zur Erfassung einer zwischen dem Schweissbolzen 20 und dem Untergrund 30 anliegenden elektrischen Spannung während des Schweissvorgangs und eine Stromstärkeerfassungseinrichtung 232 zur Erfassung einer zwischen dem Schweissbolzen 20 und dem Untergrund 30 fliessenden Stromstärke während des Schweissvorgangs. Die Spannungserfassungseinrichtung 231 umfasst dafür vorzugsweise einen beispielsweise an der Mündung 46 angebrachten Messkontakt zum Abgreifen des elektrischen Potentials des Untergrunds 30. Über eine nicht gezeigte Signalleitung kommuniziert die Steuereinrichtung 200 mit der Spannungserfassungseinrichtung 231 und der Stromstärkeerfassungseinrichtung 232, um Signale, welche die elektrische Spannung beziehungsweise die Stromstärke repräsentieren, zu empfangen, in einem ihrer Datenspeicher zu speichern, und einen oder mehrere Parameter eines nachfolgenden Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den von den Erfassungseinrichtungen 231, 232 während eines vorangegangenen Schweissvorgangs erfassten Parametern zu steuern. The welding gun 40 further comprises a voltage detection device 231 for detecting an electrical voltage applied between the welding stud 20 and the substrate 30 during the welding process and a current intensity detection device 232 for detecting a current intensity flowing between the welding stud 20 and the substrate 30 during the welding process. For this purpose, the voltage detection device 231 preferably comprises a measuring contact attached, for example, to the mouth 46 for tapping the electrical potential of the substrate 30. The control device 200 communicates with the voltage detection device 231 and the current intensity detection device via a signal line (not shown) 232, in order to receive signals representing the electrical voltage or the current intensity, to store them in one of their data memories, and to control one or more parameters of a subsequent welding process as a function of the parameters detected by the detection devices 231, 232 during a previous welding process .
Die Schweisspistole 40, insbesondere die Steuereinrichtung 200, umfasst eine Bestimmungseinrichtung 210 zur Bestimmung einer zeitlichen Dauer und/oder Geschwindigkeit einer Bewegung, beispielsweise Abhub- oder Eintauchbewegung, des Schweissbolzens und/oder einer Position des Schweissbolzens vor, während oder nach der Abhub- und/oder Eintauchbewegung. Die Bestimmungseinrichtung 210 umfasst ihrerseits eine Erfassungseinrichtung 250 zur Erfassung einer Induktivität der ersten Spule 85 und/oder der zweiten Spule 95 oder einer Grösse, welche eine Induktivität der ersten Spule 85 und/oder der zweiten Spule 95 repräsentiert. Da die Induktivität der ersten Spule 85 und der zweiten Spule 95 von einer Position des Bolzenhalters 44 und damit des Schweissbolzens 20 beeinflusst wird, ist ein Rückschluss von der erfassten Induktivität auf die Position des Schweissbolzens 20 möglich. Zur Erfassung der Induktivität der Spule 85, 95 beaufschlagt die Erfassungseinrichtung 250 die Spule 85, 95 mit einem elektrischen Strom, welcher nach einer vorbestimmten Dauer, um einen eingeschwungenen Zustand abzuwarten, wieder abgeschaltet wird, wodurch eine Freilaufphase beginnt, in welcher der elektrische Strom bis zum Unterschreiten eines Referenzwerts abnimmt. Eine zeitliche Dauer der Freilaufphase ist proportional zur Induktivität der Spule 85, 95 und stellt somit einen die Induktivität repräsentierende Grösse dar. Zur Bestimmung der Position des Schweissbolzens 20 greift die Bestimmungseinrichtung 210 auf gespeicherte Werte zurück, welche bei einer oder mehreren Kalibrierpositionen des Schweissbolzens 20 erfasst werden. Als mögliche Kalibrierpositionen dienen beispielsweise eine Position des Schweissbolzens 20 vor einem Aufsetzen auf dem Untergrund, nach dem Aufsetzen und vor dem Schweissvorgang, nach dem Schweissvorgang und dergleichen. The welding gun 40, in particular the control device 200, comprises a determination device 210 for determining a time duration and / or speed of a movement, for example a lifting or plunging movement, of the welding stud and / or a position of the welding stud before, during or after the lifting and / or or immersion movement. The determination device 210 in turn comprises a detection device 250 for detecting an inductance of the first coil 85 and / or the second coil 95 or a variable which represents an inductance of the first coil 85 and / or the second coil 95. Since the inductance of the first coil 85 and the second coil 95 is influenced by a position of the stud holder 44 and thus of the welding stud 20, it is possible to draw a conclusion about the position of the welding stud 20 from the detected inductance. To detect the inductance of the coil 85, 95, the detection device 250 applies an electric current to the coil 85, 95, which is switched off again after a predetermined period in order to wait for a steady state, whereby a freewheeling phase begins in which the electric current up to decreases to fall below a reference value. The duration of the freewheeling phase is proportional to the inductance of the coil 85, 95 and thus represents a quantity representing the inductance. To determine the position of the welding stud 20, the determination device 210 uses stored values which are recorded at one or more calibration positions of the welding stud 20 become. Possible calibration positions include, for example, a position of the welding stud 20 before it is placed on the ground, after it has been placed on it and before the welding process, after the welding process and the like.
Die Steuereinrichtung 200 eignet sich dazu, einen Unterschied zwischen den beiden von der Bestimmungseinrichtung 210 bestimmten Positionen des Schweissbolzens 20 vor der Abhubbewegung beziehungsweise nach der Eintauchbewegung abzuleiten und damit die Qualität der Schweissverbindung zwischen dem Schweissbolzen 20 und dem Untergrund 30 zu beurteilen. Darüber hinaus eignet sich die Steuereinrichtung 200 dazu, die Bolzentransporteinrichtung 100 und/oder eines oder mehrerer Parameter des Schweissvorgangs, wie beispielsweise einer elektrischen Spannung und/oder einer Stromstärke des Schweissstroms, und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Position und/oder einer Bewegungsrichtung des Schweissbolzens 20, in Abhängigkeit von einer von der Bestimmungseinrichtung 210 bestimmten Grösse und damit in Abhängigkeit von einer von der Erfassungseinrichtung 250 erfassten Induktivität oder die Induktivität repräsentierenden Grösse zu steuern. Vorzugsweise eignet sich die Steuereinrichtung 200 zum Steuern eines oder mehrerer Parameter eines nachfolgenden Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den während eines vorangegangenen Schweissvorgangs von der Bestimmungseinrichtung 210 bestimmten und/oder von der Erfassungseinrichtung 250 erfassten Grössen geeignet ist. Dies ermöglicht eine Kompensation der festgestellten Veränderungen von Parametern des Schweissvorgangs sowie eine objektive Beurteilung der Qualität der Schweissverbindung zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund. In einem Datenspeicher der Steuereinrichtung 200 ist ein Sollwert für die Induktivität der Spulen 85, 95 oder der die Induktivität der Spulen 85, 95 repräsentierenden Grössen abgelegt. Die Steuereinrichtung 200 ist dazu geeignet, eine von der Erfassungseinrichtung 250 erfasste Grösse mit dem Sollwert zu vergleichen und eine Differenz aus der von der Erfassungseinrichtung 250 erfassten Grösse und dem Sollwert zu bilden und in nachfolgenden Schweissvorgängen zu kompensieren. The control device 200 is suitable for deriving a difference between the two positions of the welding stud 20 determined by the determination device 210 before the lifting movement or after the immersion movement and thus assessing the quality of the welded connection between the welding stud 20 and the substrate 30. In addition, the control device 200 is suitable for controlling the stud transport device 100 and / or one or more parameters of the Welding process, such as an electrical voltage and / or an amperage of the welding current, and / or a speed and / or a position and / or a direction of movement of the welding stud 20, depending on a variable determined by the determination device 210 and thus depending on a to control the inductance detected by the detection device 250 or the variable representing the inductance. The control device 200 is preferably suitable for controlling one or more parameters of a subsequent welding process as a function of the variables determined by the determination device 210 and / or recorded by the detection device 250 during a previous welding process. This enables a compensation of the changes in parameters of the welding process as well as an objective assessment of the quality of the welded joint between the welding stud and the substrate. A setpoint value for the inductance of the coils 85, 95 or the values representing the inductance of the coils 85, 95 is stored in a data memory of the control device 200. The control device 200 is suitable for comparing a variable detected by the detection device 250 with the desired value and to form a difference between the variable detected by the detection device 250 and the desired value and to compensate for this in subsequent welding processes.
Die Schweisspistole 40 weist ferner eine Eingabeeinrichtung 151 mit einem Betätigungselement 152 sowie eine Ausgabeeinrichtung 153 mit einem visuellen Anzeigeelement und einer drahtlosen Übertragungseinheit auf. Über nicht gezeigte Signalleitungen kommuniziert die Steuereinrichtung 200 mit der Eingabeeinrichtung 151 und der Ausgabeeinrichtung 153, um Informationen, welche mittels der Eingabeeinrichtung 151 eingegeben werden, zu empfangen, beziehungsweise Informationen, welche ausgegeben werden sollen, an die Ausgabeeinrichtung 153 zu senden. The welding gun 40 also has an input device 151 with an actuating element 152 and an output device 153 with a visual display element and a wireless transmission unit. The control device 200 communicates via signal lines (not shown) with the input device 151 and the output device 153 in order to receive information that is input by means of the input device 151 or to send information that is to be output to the output device 153.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Verfahren 500 zum Schweissen eines Schweissbolzens an einen Untergrund, beispielsweise des Schweissbolzens 20 an den Untergrund 30. In einem ersten Schritt 501 wird der Untergrund zur Verfügung gestellt. In einem weiteren Schritt 502 wird eine Schweissvorrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt. In einem weiteren Schritt 503 wird ein Schweissbolzen zur Verfügung gestellt. 3 schematically shows a method 500 for welding a welding stud to a substrate, for example the welding stud 20 to the substrate 30. In a first step 501, the substrate is made available. In a further step 502, a welding device with a control device is made available. In a further step 503, a welding stud is made available.
In einem weiteren Schritt 504 werden von einem Anwender über eine Eingabeeinrichtung Informationen eingegeben, beispielsweise über gewünschte Parameter des folgenden Schweissvorgangs. In einem weiteren Schritt 505 werden mittels einer Identifikationseinrichtung eine oder mehrere Bolzeneigenschaften des Schweissbolzens erfasst. In einem weiteren Schritt 506 werden Informationen über die erfassten Bolzeneigenschaften und/oder aus den erfassten Bolzeneigenschaften abgeleitete Informationen über eine Ausgabeeinrichtung ausgegeben. In a further step 504, information is entered by a user via an input device, for example about desired parameters of the following Welding process. In a further step 505, one or more stud properties of the welding stud are recorded by means of an identification device. In a further step 506, information about the recorded bolt properties and / or information derived from the recorded bolt properties is output via an output device.
In einem weiteren Schritt 507 wird der Schweissbolzen mit einem Schweissstrom zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund beaufschlagt. In einem weiteren Schritt 508 wird der Schweissbolzen mittels einer Bolzenabhubeinrichtung von dem Untergrund unter Beibehaltung des zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund fliessenden Schweissstroms abgehoben, wobei sich zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund ein Lichtbogen ausbildet. In einem weiteren Schritt 509 wird, insbesondere aufgrund der von dem Lichtbogen erzeugten Hitze, ein Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds teilweise verflüssigt. In einem weiteren Schritt 510 wird der Schweissbolzen mittels einer Bolzeneintaucheinrichtung in das verflüssigte Material des Schweissbolzens beziehungsweise des Untergrunds eingetaucht. In einem weiteren Schritt 511 werden ein oder mehrere Parameter des Schweissvorgangs gesteuert. In einem weiteren Schritt 512 werden mittels einer Detektionseinrichtung beim Schweissvorgang erzeugte Emissionen erfasst. In einem weiteren Schritt 513 werden ein oder mehrere Parameter des Schweissvorgangs bestimmt. In einem weiteren Schritt 514 erstarrt das verflüssigte Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds, so dass der Schweissbolzen stoffschlüssig mit dem Untergrund verbunden ist. In einem weiteren Schritt 515 werden ein oder mehrere Parameter des Schweissvorgangs sowie eine Induktivität einer Spule oder eine die Induktivität der Spule repräsentierende Grösse mittels einer oder mehreren Erfassungseinrichtungen erfasst und gespeichert. Bevorzugt wird der Schweissbolzen mittels eines von der Spule erzeugten Magnetfelds zur Ausführung einer Abhubbewegung von dem Untergrund weg und/oder einer Eintauchbewegung auf den Untergrund zu angetrieben. In a further step 507, the welding stud is subjected to a welding current between the welding stud and the substrate. In a further step 508, the welding stud is lifted from the substrate by means of a stud lifting device while maintaining the welding current flowing between the welding stud and the substrate, an arc being formed between the welding stud and the substrate. In a further step 509, in particular due to the heat generated by the arc, a material of the welding stud and / or the substrate is partially liquefied. In a further step 510, the welding stud is immersed in the liquefied material of the welding stud or the substrate by means of a stud immersion device. In a further step 511, one or more parameters of the welding process are controlled. In a further step 512, emissions generated during the welding process are recorded by means of a detection device. In a further step 513, one or more parameters of the welding process are determined. In a further step 514, the liquefied material of the welding stud and / or the substrate solidifies, so that the welding stud is firmly connected to the substrate. In a further step 515, one or more parameters of the welding process and an inductance of a coil or a variable representing the inductance of the coil are recorded and stored by means of one or more recording devices. The welding stud is preferably driven by means of a magnetic field generated by the coil in order to carry out a lifting movement away from the substrate and / or an immersion movement towards the substrate.
In einem weiteren Schritt 516 werden während eines aktuellen Schweissvorgangs von der einen oder mehreren Erfassungseinrichtungen erfasste Parameter mit in einem Datenspeicher gespeicherten Parametern oder Sollwerten verglichen und Unterschiede oder Differenzen zwischen den von der Erfassungseinrichtung während des aktuellen Schweissvorgangs erfassten Parametern und den in dem Datenspeicher gespeicherten Parametern und/oder aus solchen Unterschieden beziehungsweise Differenzen abgeleitete Informationen ausgegeben. In einem weiteren Schritt 516 werden ein oder mehrere Parameter eines nachfolgenden Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den während eines vorangegangenen Schweissvorgangs erfassten Parametern gesteuert. In einem weiteren Schritt 517 werden über eine Ausgabeeinrichtung Informationen ausgegeben. In einem weiteren Schritt 518 wird von einem Anwender nach der Durchführung eines Schweissvorgangs eine Beurteilung einer Güte des Schweissvorgangs eingegeben. In einem weiteren Schritt 519 wird eine Eingabe des Anwenders dazu verwendet, eine Güte zukünftiger Schweissvorgänge zu beurteilen. In a further step 516, parameters recorded by the one or more recording devices during a current welding process are compared with parameters or setpoint values stored in a data memory, and differences or differences between the parameters recorded by the recording device during the current welding process and the parameters and stored in the data memory are compared / or information derived from such differences or differences is output. In a further step 516, one or more parameters of a subsequent Welding process controlled as a function of the parameters recorded during a previous welding process. In a further step 517, information is output via an output device. In a further step 518, after a welding process has been carried out, a user inputs an assessment of the quality of the welding process. In a further step 519, an input from the user is used to assess the quality of future welding processes.
Die Erfindung wurde anhand von Beispielen einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Schweissen eines Schweissbolzens an einem Untergrund beschrieben. Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen sind dabei auch beliebig miteinander innerhalb einer einzigen Schweissvorrichtung beziehungsweise eines einzigen Schweissverfahrens kombinierbar. Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren auch für andere Zwecke geeignet sind. The invention has been described on the basis of examples of a device and a method for welding a welding stud to a substrate. The features of the described embodiments can also be combined with one another as desired within a single welding device or a single welding process. It is pointed out that the device according to the invention and the method according to the invention are also suitable for other purposes.

Claims

PATENTANSPRUECHE PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zum Schweissen eines Schweissbolzens an einen Untergrund, mit einem Bolzenhalter, einem Schweissstrom-Kontaktelement zur Beaufschlagung des Schweissbolzens mit einem Schweissstrom, um ein Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds teilweise zu verflüssigen, einer eine Spule umfassenden Bolzentransporteinrichtung und mit einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer zeitlichen Dauer und/oder Geschwindigkeit einer Bewegung des Schweissbolzens und/oder einer Position des Schweissbolzens, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Induktivität der Spule oder einer die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse umfasst. 1. Device for welding a welding stud to a substrate, with a stud holder, a welding current contact element for applying a welding current to the welding stud in order to partially liquefy a material of the welding stud and / or the substrate, a stud transport device comprising a coil and a determination device for determining a time duration and / or speed of a movement of the welding stud and / or a position of the welding stud, the determination device comprising a detection device for detecting an inductance of the coil or a variable representing the inductance of the coil.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bolzentransporteinrichtung einen die Spule aufweisenden Hubmagneten umfasst, welcher den Schweissbolzen mittels eines von der Spule erzeugten Magnetfelds zur Ausführung einer Abhubbewegung von dem Untergrund weg und/oder einer Eintauchbewegung auf den Untergrund zu antreibt. 2. Apparatus according to claim 1, wherein the stud transport device comprises a lifting magnet having the coil, which drives the welding stud by means of a magnetic field generated by the coil to perform a lifting movement away from the ground and / or an immersion movement towards the ground.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die3. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Bolzentransporteinrichtung eine Bolzenabhubeinrichtung zum Abheben desStud transport device a stud lifting device for lifting the
Schweissbolzens von dem Untergrund umfasst. Welding stud included by the substrate.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die4. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Bolzentransporteinrichtung eine Bolzeneintaucheinrichtung zum Eintauchen desStud transport device a stud immersion device for immersing the
Schweissbolzens in das verflüssigte Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrundes, wenn der Schweissbolzen und/oder der Untergrund aufgrund des Schweissstroms teilweise verflüssigt ist, umfasst. Welding stud into the liquefied material of the welding stud and / or the substrate if the welding stud and / or the substrate is partially liquefied due to the welding current.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Steuereinrichtung, welche insbesondere die Bestimmungseinrichtung umfasst. 5. Device according to one of the preceding claims, further comprising a control device, which in particular comprises the determination device.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin umfassend einen Datenspeicher, in welchem ein Sollwert für die Induktivität der Spule oder der die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse abgelegt ist, wobei die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Grösse mit dem Sollwertzu vergleichen und insbesondere eine Differenz daraus zu bilden. 6. The device according to claim 5, further comprising a data memory in which a setpoint value for the inductance of the coil or the value representing the inductance of the coil is stored, the control device being suitable for one of the Detection device to compare detected variable with the target value and in particular to form a difference therefrom.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Steuereinrichtung vorgesehen ist zum Steuern der Bolzentransporteinrichtung in Abhängigkeit von einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Induktivität oder die Induktivität repräsentierenden Grösse. 7. Device according to one of claims 5 to 6, wherein the control device is provided for controlling the bolt transport device as a function of an inductance detected by the detection device or a variable representing the inductance.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuereinrichtung vorgesehen ist zum Steuern eines oder mehrerer Parameter des Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den erfassten Grössen. 8. Device according to one of claims 5 to 7, wherein the control device is provided for controlling one or more parameters of the welding process as a function of the recorded variables.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung vorgesehen ist zum Steuern einer elektrischen Spannung und/oder einer Stromstärke des Schweissstroms, und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Position und/oder einer Bewegungsrichtung des Schweissbolzens. 9. The device according to claim 8, wherein the control device is provided for controlling an electrical voltage and / or an amperage of the welding current, and / or a speed and / or a position and / or a direction of movement of the welding stud.
10. Verfahren zum Schweissen eines Schweissbolzens an einen Untergrund, mit den Schritten a) Zur-Verfügung-Stellen eines Schweissbolzens, b) Beaufschlagen des Schweissbolzens mit einem Schweissstrom zwischen dem Schweissbolzen und dem Untergrund, c) teilweises Verflüssigen eines Materials des Schweissbolzens und/oder des Untergrunds, d) Eintauchen des Schweissbolzens in das verflüssigte Material des Schweissbolzens beziehungsweise des Untergrunds vor dem Erstarren mit Hilfe einer eine Spule umfassenden Bolzentransporteinrichtung, e) Bestimmen einer oder mehrerer die von der Bolzentransporteinrichtung bewirkte Eintauchbewegung des Schweissbolzens in das verflüssigte Material des Schweissbolzens und/oder des Untergrundes kennzeichnender Grössen, und f) Erfassen einer Induktivität der Spule oder einer die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse. 10. A method for welding a welding stud to a substrate, comprising the steps of a) making a welding stud available, b) applying a welding current to the welding stud between the welding stud and the substrate, c) partially liquefying a material of the welding stud and / or of the substrate, d) immersion of the weld stud into the liquefied material of the weld stud or the substrate before solidification with the aid of a stud transport device comprising a coil, e) determination of one or more of the immersion movement of the weld stud brought about by the stud transport device into the liquefied material of the weld stud and / or the background of characteristic variables, and f) detecting an inductance of the coil or a variable representing the inductance of the coil.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Bolzentransporteinrichtung einen die Spule umfassenden Hubmagneten umfasst, und wobei der Schweissbolzen mittels eines von der Spule erzeugten Magnetfelds zur Ausführung einer Abhubbewegung von dem Untergrund weg und/oder einer Eintauchbewegung auf den Untergrund zu angetrieben wird. 11. The method according to claim 10, wherein the stud transport device comprises a lifting magnet comprising the coil, and wherein the welding stud is driven by means of a magnetic field generated by the coil to perform a lifting movement away from the ground and / or an immersion movement towards the ground.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , wobei eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Grösse mit einem Sollwert für die Induktivität der Spule oder der die Induktivität der Spule repräsentierenden Grösse verglichen und insbesondere eine Differenz daraus gebildet wird. 12. The method according to any one of claims 10 to 11, wherein a variable detected by the detection device is compared with a setpoint value for the inductance of the coil or the variable representing the inductance of the coil and in particular a difference is formed therefrom.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Bolzentransporteinrichtung in13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the stud transport device in
Abhängigkeit von einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Induktivität oder die Induktivität repräsentierenden Grösse gesteuert wird. Depending on an inductance detected by the detection device or a variable representing the inductance is controlled.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei ein oder mehrere Parameter des Schweissvorgangs in Abhängigkeit von den erfassten Grössen gesteuert werden. 14. The method according to any one of claims 10 to 13, wherein one or more parameters of the welding process are controlled as a function of the recorded variables.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine elektrische Spannung und/oder eine15. The method according to claim 14, wherein an electrical voltage and / or a
Stromstärke des Schweissstroms, und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Position und/oder eine Bewegungsrichtung des Schweissbolzens gesteuert wird. Amperage of the welding current and / or a speed and / or a position and / or a direction of movement of the welding stud is controlled.
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