WO1992006814A1 - Verfahren zum bolzenschweissen und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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WO1992006814A1
WO1992006814A1 PCT/EP1991/001950 EP9101950W WO9206814A1 WO 1992006814 A1 WO1992006814 A1 WO 1992006814A1 EP 9101950 W EP9101950 W EP 9101950W WO 9206814 A1 WO9206814 A1 WO 9206814A1
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pressure
bolt
welding
stud
force
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PCT/EP1991/001950
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Inventor
Thomas H. Schneegans
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Schneegans Thomas H
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/20—Stud welding
    • B23K9/201—Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the second step leading to the invention consists in the measures according to claim 1. Because the pressure now takes place with force components arranged in parallel and in an angularly symmetrical manner, decentration is less easily possible, with any, due to the geometry Decentration tendencies given the bolt or the device can preferably be compensated for by the features of claim 2. All that is required is a trial weld in order to be able to make the necessary adjustment, whereby “separate” adjustment is to be understood as one in which an adjustment of one pressure does not necessarily result in the same adjustment of the other pressure.
  • the method according to the invention brings quality advantages for the welding of all stud thicknesses, it can be used with particular advantage on studs with a larger cross-sectional thickness (ie with a round cross-section: diameter) than 8 mm, for which experts have previously believed that the stud welding process is the principle not suitable.
  • a device according to the invention is characterized by the features of claim 8.
  • the holder comprising the bolt is held exclusively on at least one of the pressure devices, but the opening and closing devices for the mold halves of the holder do not have a rigid connection to the housing, the guidance of the bolt during the welding process is determined exclusively by the pressure devices . So the opening - and possibly also the closing - of the mold halves takes place via suitably selected coupling members that do not hinder the downward movement of the bolt in its holder.
  • FIG. 1 shows an embodiment according to the invention, for which FIG. 2 shows the shape or the bolt holder in an exploded manner
  • FIG. 3 shows a variant of the circuit shown in FIG. 1.
  • a trowel blade 1 and a hinge 2 are to be connected to one another by means of stud welding.
  • the hinge 2 has a tip 3 facing the trowel blade 2.
  • the trowel blade 1 is connected to at least one, preferably two, ground electrode (s) 15a, which are only indicated by dash-dotted lines here.
  • These ground electrodes 15a can be arranged in a stationary manner and, when transporting successive trowel blades 1, can grind over their surface along a path 7 running perpendicular to the plane of the drawing. During the welding process, the ground electrodes 15a are pressurized.
  • two mold halves 4, 5 surrounding the rod 2 are provided in a recess or cavity 6.
  • the cavity 6 can only be provided in one of the mold halves 4 or 5, but is preferably arranged in each case about half in one or the other mold half 4, 5, in which case the hinge 2 by a 'symmetrical movement of the two mold halves 4 , 5 can be released from these.
  • the two mold halves 4, 5 can be moved relative to one another from the illustrated closed position into an open position. In principle, this could also be done in such a way that one half of the mold is rigid and only the other is movable, but it is cheaper if both mold halves 4, 5 can be moved apart or towards one another, since this facilitates the release of the hinge 2.
  • the hinge 2 can move somewhat when it is placed on the trowel blade 1, which is why the shape of the cavity 6 is to be selected such that the hinge 2 assumes the desired position with certainty in the state placed on the trowel blade 1.
  • the method according to the invention is preferably used for bolts or rods 2 of larger diameter or greater cross-sectional thickness (if the cross-section deviates from a round shape), so that the cavity 6 (calculated for both mold halves 4, 5) also preferably has a greater cross-sectional thickness than 8 mm.
  • a piston rod 9 protrudes from the cylinder unit 8 and ends in a hook or a disc 10 which engages in a slot 11 of a coupling part 12, which is slidable in height.
  • This connection enables an unimpeded vertical movement of the hinge 2 together with the mold halves 4, 5 against the trowel blade 1.
  • the movement of the mold half 5 by the cylinder unit 8, on the other hand, takes place by taking the coupling part 10 connected to the mold half 5 counter to the action of compression springs 13, which are arranged on pin-shaped compression spring holders 14. As shown in FIG.
  • each compression spring holder 14 (in the In the simplest case, only a single compression spring holder could be assigned to a mold half), each inserted into bores 34 of the mold halves 4 and 5, 14 caps 14 "being screwed onto the ends of the compression spring retainers, on which 14 compression springs 13 are attached to both ends of these pins support with one of its ends, the other end of which presses against the associated mold halves 5 or 4.
  • An electrode 15 is connected to at least one of the mold halves 4, 5, but preferably to achieve a symmetrical current flow on both.
  • a valve 18 When a trigger switch 16 is closed, a valve 18 is brought into the position shown in FIG. 1 by means of a magnet 17, in which a line 19 is connected to the drain, while a line 20 is connected to a suitably pneumatic pressure source 21.
  • This pressure source 21 advantageously includes not only a corresponding pressure medium pump 21b, but also a pressure tank or accumulator 21a, by means of which a corresponding amount of pressure medium, in particular compressed air, can be quickly provided, even when the pump 21b is kept relatively small.
  • a reed relay 22 is provided on the cylinder unit 8 in this example, which is actuated by the piston of this unit 8.
  • a magnet 23 is energized, which a valve 24 in the situation shown brings.
  • the supply line 25 is thus now also connected to a line 26 which pressurizes at least two pneumatic cylinders 27 arranged at an angle symmetrically to the axis A running through the device.
  • the fluidic pressure could also take place by means of a hydraulic medium, but elastic pressure exerted by air pressure is more favorable.
  • the unit 8 is then also advantageously supplied by the same pressure source 21, although a separate pressure source could also be used.
  • the pressures 36 of the two pneumatic cylinders 27 can be set independently of one another.
  • an adjusting valve V is provided in the feed line 26, through which the pressure in the cylinders 27 can be adjusted.
  • springs adjustable spring force counteracting the pneumatic pressure are arranged within the cylinders 27, whereas the pneumatic pressure per se is constant. In any case, a wide variety of solutions for adjusting the force components 36 are conceivable.
  • a reed relay 29 can also be provided here in order to sense the lowest position of the piston belonging to the cylinders 27, but its stroke is pretty small (the cylinders 27 only need to be able to cope with a longer adjustment stroke in order to adapt to different shape and hinge sizes, unless one uses the same size halves for all hinge shapes and sizes), which is why the triggering of the next step takes place over one Timer, instead of the relay 29, is preferred, as will be described later with reference to FIG. 3.
  • an acceleration element which is expediently formed by a conventional spring pistol 30, is triggered via a line 31, this spring pistol 30 presses with its spring, corresponding to the vectors 37 , the bolt 2 axially before the welding, whereby only a slight inclination or decentration of the bolt 2 has been made possible so far, or it has been prevented that stronger bolts (and also longer ones) could be welded.
  • an additional force which also acts in the direction of the vectors 37, is usually applied in a magnetic way in order to trigger the welding current, in order to accelerate or accelerate the tang 2 forming the bolt against the trowel blade 1. to press.
  • a frame 38 is arranged between the two mold halves 4, 5, through which the compression spring holders 14 are guided on the one hand and on the other hand a fastening device is provided, for example in the form of a screw shaft 39, with which the two mold halves 4, 5 are in one Version 32 can be attached.
  • the two mold halves 4,5 can thus either - as in the case shown in FIG. 1 - be held on the spring pistol 30, reaching through the opening 28 'of the pressure plate 28 over the mount 32, or else be fastened directly to the pressure plate 28, which then has no opening
  • the line 31 is also connected to a current source 33, which i.a. contains a capacitor for providing a corresponding amount of energy, which is discharged by the signal coming from line 31 (e.g. via a switching relay).
  • a current source 33 which i.a. contains a capacitor for providing a corresponding amount of energy, which is discharged by the signal coming from line 31 (e.g. via a switching relay).
  • the circuit is designed in such a way that the rod 2 receives its impulse from the magnetic hammer 30 when a certain welding melt has formed, i.e. the time constants of melting and triggering the magnetic hammer 30 until it hits the mold 4, 5 are coordinated.
  • the device When the welding current is ignited, the device is also reset, be it that the switch 16 is released manually, or that the switch 16 is designed as a time relay and after a predetermined time has elapsed returns to its off position, or that a delayed reset command is given via line 31.
  • the valves 18 and 24 then return from the positions shown to their starting position, in which supply and discharge lines are interchanged. A new cycle can then take place.
  • FIG. 2 shows a dash-dotted line of a possible embodiment of a hinge 2 which is inserted into a half cavity 6 of the mold half 5 (the other half cavity 6 is located in the mold half 4).
  • the electrodes 15 are attached, which according to FIG. 1 hang on the same line, but, if desired, can also be supplied with power via separate lines.
  • the rod 2 already has the desired bend or bend, since a bend after welding could result in undesired stresses on the welding point.
  • parts of the same function are provided with the same reference numbers, but in the case of a slightly different function, at most with the addition of a hundred digit.
  • the trigger switch 16 is again only shown as a mere hand switch, although, as explained above, it can be designed differently.
  • a parallel current path contains a first delay element 122, via which a monostable multivibrator 35 is controlled.
  • the flip-flop 35 has such a time constant that the magnet 23 of the valve 24 (cf. FIG. 1) remains energized for a sufficiently long time to carry out the pre-pressure, the acceleration of the magnetic hammer 30 and the ignition of the welding current. Then the monostable multivibrator 35 returns to its original position, i.e. the valve 24 comes into a position in which the line 26 is connected to an outflow line 36 and the respective piston of the cylinder 27 moves upwards.
  • a further delay element 129 is now also controlled, which - after carrying out the pre-pressure via the cylinders 27 - controls the magnetic hammer 30 and the current source 33. It has already been mentioned that this current source 33 itself is a delay element (with very short time constant).
  • the sensors 22 and 29 actually also have the function of timing elements, even if the time constant is not precisely specified here either. It goes without saying that mixed forms of the controls shown in FIG. 1 and of the controls shown in FIG. 3 are conceivable, wherein — as already mentioned — in particular the sensor 29 is expediently replaced by the timing element 129, but in place of the timing element 122 the reed is definitely Relay 22 (or. Any other position sensor suitable for this purpose) is used. A lower or higher degree of automation would also be possible, for example by the fishing rods 2 from a magazine fully automatically into the
  • Forms 4,5 are inserted and the actuation and triggering of the other control parts is carried out accordingly in time, the trowel blades 1 being guided step by step via a conveyor over the path 7 (perpendicular to the plane of the drawing).
  • the step frequency of this conveyor could then also be controlled in a manner similar to that described above for the other process steps.
  • the force vectors 36, 37 of the forces exerted on the one hand by the cylinders 27 and on the other hand by the magnetic hammer 30 are parallel to one another. This also makes it easier to accommodate parts 27 and 30.
  • the problem of the uniform distribution of the forces is solved by the pressure plate 28, on which, if desired, more than two cylinders 27 can act, as well as, if desired, a plurality of magnetic hammers 30 may be arranged, although this again leads to synchronization difficulties may lead, yes it has been shown that the magnetic hammer can also be omitted.
  • the pre-pressure device 27 presses on the bolt 2, this is done indirectly in a (preferred) embodiment according to FIG. 1, namely via the mold halves 4, 5.
  • a gripper for holding the bolt instead of the mold halves 4, 5 and to allow the pre-pressure device 27 or the pressure device 30 to act directly on the bolt 2, provided that the anvil plate 28 is not yet interposed here. This can be the case, for example, with straight bolts, but the use of the mold halves 4, 5 is recommended for pre-bent hinges.

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Abstract

Um auch Bolzen (2) grösseren Durchmessers als gewöhnlich, anschweissen zu können, wird ein Bolzenschweissverfahren vorgeschlagen, bei dem der auf den Bolzen (2) aufgebrachte Vorandruck, vor dem Auslösen des Schweissstromes, symmetrisch zur Bolzenachse (A), aber ausseraxial und zweckmässig jeweils justierbar, aufgebracht wird, wodurch sich während des Schweissvorganges eine bessere Zentrierung ergibt und die Qualität verbessert wird. Hierzu ist eine entsprechende Vorandruckeinrichtung (27) vorgesehen.

Description

VERFAHREN ZUM BOLZENSCHWEISSEN UND VORRICHTUNG ZUR DURCH¬ FÜHRUNG DES VERFAHRENS
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe¬ griff des Anspruches 1.
Bolzenschweissverfahren sind im Prinzip in zweierlei Ausfüh¬ rungsformen bekannt. Bei der einen arbeitet man mit einer Spitze, die gleichzeitig unter Strom gesetzt und von einer Kraft gegen den anzuschweissenden Teil hin beaufschlagt wird (Spitzzündungsverfahren). Hiebei werden grosse Ströme auf- und dann über die Spitze entladen. Infolge der kurzen zur Verfü¬ gung stehenden Zeit während der Entladung ist es nicht mög¬ lich, den Bolzen etwa noch weiter gegen den anzuschweissenden Teil hin zu beschleunigen und tiefer in die Schmelze einzutau¬ chen, so dass bei einem Bolzendurchmesser über 8 mm dieses Verfahren nicht anwendbar ist, wie aus Fachbüchern (vgl. Bet¬ termann "Bolzenschweisstechnik", Seite 4) bekannt ist.
Zwar lassen sich mit der Hubzündungstechnik auch grössere Durchmesser verschweissen, doch verlangt diese Verfahrensart eine Schutzgasatmosphäre, der Energiebedarf ist höher, die Schweisszeit länger und die Tendenz zum Durchbrennen des Bol¬ zens am anzuschweissenden Teil zeigt sich in verstärktem Masse, so dass beim Anschweissen eines solchen Bolzens an ei¬ ner dünnen Platte immer zumindest sehr starke Schweissverfär- bungen an der Unterseite der Platte zurückbleiben. Dies ist aber in vielen Fällen unerwünscht.
Daraus ergibt sich, dass es bisher nicht möglich war, Bolzen¬ durchmesser über 8 mm
- sauber,
- ohne Schutzgas, und
- in kurzer Zeit anzuschweissen, woraus sich auch die Aufgabenstellung zur vor¬ liegenden Erfindung ergibt, die insbesondere das Anschweissen der Angel an einem Kellenblatt ermöglichen soll, bei welcher
Anwendung diese Anforderungen in extremem Masse bestehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurden umfangreiche Versuche durch¬ geführt, die in einem ersten, zur Erfindung führenden Schritt die Erkenntnis brachte, dass eine wesentliche bisher zu den erwähnten Schwierigkeiten führende Erscheinung die Tatsache ist, dass der Bolzen beim Auslösen des Schweissstromes die Tendenz hat, auf dem flüssig gewordenen Ende gewissentlassen "wegzuschwimmen". Diese Tendenz kann durch die bisher, aus- schliesslich axial angreifenden Andruckeinrichtungen nicht aufgefangen werden, d.h. die Untersuchungen führten zu der Er¬ kenntnis, dass es sich hier nicht zuletzt um ein Zentrierungs¬ problem während des, unter Umständen sehr kurzzeitigen (das Spitzzündungsverfahren arbeitet innerhalb von Millisekunden), Schweissvorganges handelt.
Auf dieser Erkenntnis aufbauend, besteht der zweite zur Erfin¬ dung führende Schritt in den Massnahmen nach Anspruch 1. Da¬ durch, dass nun der Andruck mit parallel und winkelsymmetrisch angeordneten Kraftkomponenten erfolgt, ist eine Dezentrierung weniger leicht möglich, wobei allfällige, durch die Geometrie des Bolzens oder der Vorrichtung gegebene Dezentrierungsten- denzen vorzugsweise durch die Merkmale des Anspruches 2 ausge¬ glichen werden können. Hiezu bedarf es dann bloss einer Probe- schweissung, um die nötige Einstellung vornehmen zu können, wobei unter "gesonderter" Einstellung eine solche verstanden werden soll, bei der eine Einstellung des einen Druckes nicht notwendigerweise eine gleich grosse Verstellung des anderen Druckes zur Folge hat.
Wiewohl sich aus den obigen Erläuterungen ergibt, dass die Er¬ findung prinzipiell auf alle Ausführungsformen des Bolzen- schweissverfahrens anwendbar ist, wird die der Erfindung zu¬ grunde liegende Aufgabe am besten durch die Anwendung gemäss Anspruch 3 gelöst. Eine Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem die
Vorteile in besonders hohem Masse ausgenützt werden, ist durch die zwingenden Merkmale des Anspruches 4 beschrieben. In die¬ sem Falle ist es aber bevorzugt, wenn die Angel vor dem Schweissen gebogen wird, da dies einerseits leichter möglich ist, anderseits auf diese Weise die Einwirkung hoher Kräfte auf die Schweisssteile vermieden wird.
Das oben angesprochene Zentrierproblem wird noch besser durch die Merkmale des Anspruches 5 beherrscht.
Obwohl das erfindungsgemässe Verfahren Qualitätsvorteile für die Verschweissung aller Bolzenstärken bringt, ist es mit be¬ sonderem Vorteil auf Bolzen grösserer Querschnittsstärke (d.h. bei rundem Querschnitt: Durchmesser) als 8 mm anwendbar, bei welchen die Fachwelt bisher der Ansicht war, hiefür sei das Bolzenschweissverfahren prinzipiell ungeeignet.
Zwar hat es sich herausgestellt, dass der Andruck in der in Anspruch 1 bezeichneten Weise durchaus ausreichend ist, doch ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 7 noch eine wei¬ tere Verbesserung.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruches 8.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Vorrich¬ tung sind in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 beschrieben.
Da die den Bolzen umfassende Halterung ausschliesslich an we¬ nigstens einer der Andruckeinrichtungen gehaltert ist, die Öffnungs- und Schliesseinrichtungen für die Formhälften der Halterung jedoch keine starre Verbindung zum Gehäuse aufwei¬ sen, wird die Führung des Bolzens während des Schweissvorgangs ausschliesslich durch die Andruckeinrichtungen bestimmt. So geschieht das Öffnen - und gegebenenfalls auch das Schliessen - der Formhälften über geeignet gewählte Kupplungsglieder, die die Abwärtsbewegung des Bolzens in seiner Halterung nicht be¬ hindern.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig.1 eine erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel, zu dem Fig.2 die Form bzw. die Bolzenhalterung in explodierter
Perspektivansicht veranschaulicht; und Fig.3 eine Variante zu der in Fig.1 dargestellten Schaltung.
Gemäss Fig.1 sollen ein Kellenblatt 1 und eine Angel 2 durch Bolzenschweissen miteinander verbunden werden. Hiezu besitzt die Angel 2 eine dem Kellenblatt 2 zugekehrte Spitze 3. Das Kellenblatt 1 ist mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei, Masseelektrode(n) 15a verbunden, die hier lediglich strich¬ punktiert angedeutet sind. Diese Masseelektroden 15a können ortsfest angeordnet sein und beim Transport aufeinanderfolgen¬ der Kellenblätter 1 entlang einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Bahn 7 über deren Oberfläche schleifen. Während des Schweissvorgangs werden die Masseelektroden 15a unter Druck gesetzt.
Um die - wie besonders aus Fig.2 ersichtlich - bereits fertig gebogene Angel 2 in ihrer Position sicher festzuhalten, sind zwei die Angel 2 in einer Vertiefung bzw. Aushöhlung 6 um- schliessende Formhälften 4,5 vorgesehen. Die Aushöhlung 6 kann nur in einer der Formhälften 4 oder 5 vorgesehen sein, ist aber vorzugsweise je etwa zur Hälfte in der einen bzw. der anderen Formhälfte 4,5 angeordnet, in welchem Falle die Angel 2 durch eine' symmetrische Bewegung der beiden Formhälften 4,5 aus diesen freigegeben werden kann. Hiezu sind die beiden Formhälften 4,5 relativ zueinander aus der dargestellten Schliessstellung in eine Offenstellung bewegbar. Prinzipiell könnte dies auch so erfolgen, dass die eine Formhälfte starr und nur die andere bewegbar ist, doch ist es günstiger, wenn beide Formhälften 4,5 auseinander bzw. aufeinander zu bewegbar sind, da dies die Freigabe der Angel 2 erleichtert.
Zum leichteren Einsetzen und Herausnehmen der Angel 2 aus den Formhälften 4,5 muss ein gewisses Spiel in der Aushöhlung 6 vorgesehen sein. Dadurch kann die Angel 2 sich beim Aufsetzen auf das Kellenblatt 1 etwas bewegen, weshalb die Form der Aus¬ höhlung 6 derart zu wählen ist, dass die Angel 2 im auf das Kellenblatt 1 aufgesetzten Zustande die jeweils gewünschte Lage mit Sicherheit einnimmt. Das erfindungsgemässe Verfahren wird bevorzugt bei Bolzen bzw. Angeln 2 grösseren Durchmessers bzw. grösserer Querschnittsstärke (falls der Querschnitt von einer runden Form abweicht) angewandt, so dass auch die Aus¬ höhlung 6 (gerechnet für beide Formhälften 4,5) vorzugsweise eine grössere Querschnittsstärke als 8 mm aufweisen wird.
In Fig.1 ist lediglich die Art der Bewegbarkeit der Formhälfte 5 gezeigt, die der Formhälfte 4 lediglich angedeutet, doch versteht es sich, dass die Bewegung der Formhälfte 4 auf die¬ selbe Art erfolgt, wie die der Formhälfte 5. Die Bewegung der Formhälfte 5 wird dabei von einem Zylinderaggregat 8 gesteu¬ ert, und es ist klar, dass der Formhälfte 4 bei einer bevor¬ zugten Ausführung ein ebensolches Aggregat zugeordnet ist. Gegebenenfalls kann aber auch nur ein einziges Aggregat 8 vor¬ gesehen sein, wobei die Übertragung der von ihm gesteuerten Bewegung auf die Formhälfte 4 über ein Bewegungsumkehrgetriebe an sich bekannter Art erfolgt.
Eine Kolbenstange 9 ragt aus dem Zylinderaggregat 8 und endet in einem Haken oder einer Scheibe 10, die in einen Schlitz 11 eines Kupplungsteiles 12, der Höhe nach gleitbar, eingreift. Diese Verbindung ermöglicht eine ungehinderte Vertikalbewegung der Angel 2 samt den Formhälften 4,5 gegen das Kellenblatt 1. Die Bewegung der Formhälfte 5 durch das Zylinderaggregat 8 hingegen erfolgt durch Mitnahme des mit der Formhälfte 5 ver¬ bundenen Kupplungsteiles 10 entgegen der Wirkung von Druckfe¬ dern 13, die an stiftförmigen Druckfederhaltern 14 angeordnet sind. Wie Fig. 2 zeigt, ist jeder Druckfederhalter 14 (im ein- fachsten Falle könnte auch nur ein einziger Druckfederhalter einer Formhälfte zugeordnet sein) jeweils in Bohrungen 34 der Formhälften 4 und 5 gesteckt, wobei an den Enden der Druckfe¬ derhalter 14 Kappen 14" aufgeschraubt sind, an denen sich an beiden Enden dieser Stifte 14 Druckfedern 13 mit einem ihrer Enden abstützen, deren anderes Ende gegen die zugehörige Form¬ hälfte 5 bzw. 4 drückt. An wenigstens eine der Formhälften 4,5, bevorzugt aber zur Erzielung eines symmetrischen Strom¬ flusses an beiden, ist eine Elektrode 15 angeschlossen.
Mit dem Schliessen eines Auslöseschalters 16 wird über einen Magneten 17 ein Ventil 18 in die aus Fig.1 ersichtliche Lage gebracht, in der eine Leitung 19 mit dem Abfluss, dagegen eine Leitung 20 mit einer, zweckmässig pneumatischen, Druckquelle 21 verbunden ist. Diese Druckquelle 21 umfasst vorteilhaft nicht nur eine entsprechende Druckmediumpumpe 21b, sondern auch einen Drucktank oder Akkumulator 21a, durch den - auch bei relativ klein gehaltener Pumpe 21b - rasch eine entspre¬ chende Menge an Druckmedium, insbesondere Druckluft, bereitge¬ stellt werden kann.
Wenn die Leitung 20 mit der Druckquelle 21 verbunden ist, so gelangen die Formhälften 4,5 in die dargestellte Schliess- lage. Dies könnte an sich zwangsläufig durch das Aggregat 8 selbst erfolgen, doch wird im vorliegenden Falle die eigent¬ liche Schliesskraft von den Druckfedern 13 aufgebracht, denen der Kolben des Aggregates 8 nur nachgeführt wird, so dass die Schliesskraft stets genau definiet ist. Denkbar wäre es auch, die Leitung 20 wegzulassen und beim Ablassen der Luft (oder eines anderen Fluids) über die Leitung 19 lediglich die Druck¬ federn 13 wirken zu lassen.
Sobald die Formhälften 4,5 in die dargestellte Schliesslage gelangen, kann der nächste Schritt automatisch durch einen entsprechenden Geber ausgelöst werden. Hiezu ist in diesem Beispiel ein Reedrelais 22 am Zylinderaggregat 8 vorgesehen, das durch den Kolben dieses Aggregates 8 betätigt wird. Damit wird ein Magnet 23 unter Strom gesetzt, der ein Ventil 24 in die gezeigte Lage bringt. Damit wird die Zufuhrleitung 25 nun auch mit einer Leitung 26 verbunden, die wenigstens zwei, win¬ kelsymmetrisch zu der durch die Vorrichtung verlaufende Achse A angeordnete Pneumatikzylinder 27 unter Druck setzt. Prinzi¬ piell könnte der fluidische Druck auch mittels eines Hydrau¬ likmediums erfolgen, doch ist eine elastische Druckausübung durch Luftdruck günstiger. Es ist klar, dass aber dann günsti¬ gerweise auch das Aggregat 8 von derselben Druckquelle 21 ver¬ sorgt wird, obwohl auch eine gesonderte Druckquelle verwendet werden könnte.
Durch die Pneumatikzylinder 27 wird nun vorab ein Druck über eine Druckscheibe 28 auf die Formhälften 4,5 bzw. die Angel 2, die bei Kellen üblicherweise von nicht unbeträchtlichem und jedenfalls die für ein Bolzenschweissverfahren übliche Dicke von 8 mm übersteigendem Durchmesser ist, ausgeübt, der die An¬ gel 2 noch vor dem Zünden des Schweissstromes wohl zentriert gegen das anzuschweissende Kellenblatt 1 drückt. Die Zentrie¬ rung ergibt sich dabei einerseits dadurch, dass die Druck¬ scheibe 28 gewissermassen eine "Basis" darstellt, die die auf sie wirkenden Kraftkomponenten 36 der Zylinder 27 günstiger verteilt, als es bisher bei zentrischem Andruck der Fall war, und so einem "Abschwimmen" des Bolzens 2 auf der Schweiss- schmelze entgegenwirkt.
Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die Drücke 36 der beiden Pneumatikzylinder 27 unabhängig voneinander einstellbar sind. Zu diesem Zwecke ist in der Zuleitung 26 je ein Justierventil V vorgesehen, durch die der Druck in den Zylindern 27 einge¬ stellt werden kann. Denkbar wäre alternativ, dass innerhalb der Zylinder 27 dem Pneumatikdruck entgegen wirkende Federn verstellbarer Federkraft angeordnet sind, wogegen der Pneuma¬ tikdruck an sich konstant ist. Jedenfalls sind verschiedenste Lösungen zur Justierung der Kraftkomponenten 36 denkbar.
Gegebenenfalls kann auch hier ein Reed-Relais 29 vorgesehen werden, um die unterste Stellung des den Zylindern 27 zugehö¬ rigen Kolbens abzufühlen, doch ist ja dessen Hub ziemlich klein (die Zylinder 27 brauchen nur zur Anpassung an verschie¬ dene Formen- und Angelgrössen einen längeren Anpassungshub be¬ wältigen können, soferne man nicht für alle Angelformen und - grössen gleich grosse Formhälften verwendet), weshalb die Aus¬ lösung des nächsten Schrittes über ein Zeitglied, an Stelle des Relais 29, bevorzugt ist, wie dies später an Hand der Fig.3 geschildert wird.
Mit der Betätigung des Reed-Relais 29 (oder eines anderen Ge¬ bers) wird ein, zweckmässig von einer herkömmlichen Federpi¬ stole 30 gebildetes, Beschleunigungsglied über eine Leitung 31 ausgelöst, diese Federpistole 30 drückt mit ihrer Feder, ent¬ sprechend den Vektoren 37, den Bolzen 2 bereits vor dem Ver- schweissen axial an, wobei damit allein bisher eine leicht Schrägstellung bzw. Dezentrierung des Bolzens 2 ermöglicht wurde, bzw. verhindert wurde, dass stärkere Bolzen (und auch längere) geschweisst werden konnten. Mit dem Auslösen über die Leitung 31 wird nun im Augenblicke der Schweissstromauslösung eine zusätzliche Kraft, die ebenfalls in Richtung der Vektoren 37 wirkt, meist auf egnetischem Wege, aufgebracht, um die den Bolzen bildende Angel 2 gegen das Kellenblatt 1 zu beschleuni¬ gen bz . zu drücken.
Die Übertragung dieser zusätzlichen Kräfte 37 kann auf ver¬ schiedenem Wege erfolgen. Es wäre denkbar, dass diese Kräfte (Federkraft + ausgelöste Magnethammerkraft) ebenfalls unmit¬ telbar auf die Druckplatte 28 wirken, die sie auf die Form¬ hälften 4,5 und die Angel 2 überträgt. Hier ist jedoch die Druckplatte 28 mit einer zentralen Öffnung 28' versehen, durch die die Federpistole 30 hindurchdringt und unmittelbar auf die Form 4,5 und die Angel 2 wirkt.
Zwischen den beiden Formhälften 4,5 ist ein Rahmen 38 ange¬ ordnet, durch den einerseits die Druckfederhalter 14 geführt sind und an dem andererseits eine Befestigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Schraubenschaftes 39, vorgesehen ist, mit dem die beiden Formhälften 4,5 in einer Fassung 32 befestigt werden können. Die beiden Formhälften 4,5 können somit entweder - wie in dem in Fig.1 dargestellten Fall - an der Federpistole 30, durch die Öffnung 28' der Druckplatte 28 reichend über die Fassung 32 gehaltert sein, oder auch direkt an der Druckplatte 28 befestigt werden, die dann keine Öffnung
28' aufweist.
Die Leitung 31 ist auch mit einer Stromquelle 33 verbunden, die u.a. einen Kondensator zur Bereitstellung einer entspre¬ chenden Energiemenge enthält, der durch das aus der Leitung 31 kommende Signal (z.B. über ein Schaltrelais) entladen wird. Dabei ist die Schaltung derart ausgelegt, dass die Angel 2 ih¬ ren Impuls vom Magnethammer 30 dann erhält, wenn sich eine ge¬ wisse Schweissschmelze gebildet hat, d.h. die Zeitkonstanten des Schmelzens und des Auslösens des Magnethammers 30 bis zum Aufschlag an der Form 4,5 sind aufeinander abgestimmt.
Wenn die Zündung des Schweissstromes erfolgt ist, geschieht auch die Rückstellung der Vorrichtung, sei es, dass der Schal¬ ter 16 von Hand aus wieder frei gegeben wird, sei es dass der Schalter 16 als Zeitrelais ausgebildet ist und nach Ablauf ei¬ ner vorbestimmten Zeit wieder in seine Off nstellung zurück¬ kehrt, oder dass über die Leitung 31 ein verzögerter Rück¬ stellbefehl erfolgt. Die Ventile 18 und 24 kehren dann aus den dargestellten Lagen in ihre Ausgangslage zurück, in der Zu¬ fuhr- und Abfuhrleitungen miteinander vertauscht sind. Sodann kann ein neuer Zyklus erfolgen.
Fig.2 zeigt strich-punktiert eine mögliche Ausführung einer Angel 2, die in eine halbe Aushöhlung 6 der Formhälfte 5 ein¬ gelegt ist (die andere halbe Aushöhlung 6 befindet sich in der Formhälfte 4). Ersichtlich ist auch die Anbringung der Elek¬ troden 15, die gemäss Fig.1 an derselben Leitung hängen, ge- wünschtenfalls jedoch auch über gesonderte Leitungen mit Strom versorgbar sind. Die Angel 2 besitzt dabei bereits die ge¬ wünschte Biegung bzw. Abwinkelung, da ein Abbiegen nach dem Schweissen unerwünschte Beanspruchungen der Schweissstelle mit sich bringen könnte. In Fig.3 sind Teile gleicher Funktion mit denselben Bezugsz¬ eichen versehen, bei leicht abweichender Funktion jedoch al¬ lenfalls unter Hinzufügung einer Hunderterziffer. Dabei ver¬ steht es sich, dass der Auslöseschalter 16 wieder nur als blosser Handschalter dargestellt ist, obwohl er, wie oben er¬ läutert, verschieden ausgestaltet sein kann.
Nach Schliessen dieses Schalters 16 wird der Magnet 17 erregt, der (gemäss Fig.1) das Ventil 18 zur Steuerung des Aggregates 8 erregt. Ein paralleler Strompfad enthält ein erstes Verzö¬ gerungsglied 122, über das eine monostabile Kippstufe 35 ange¬ steuert wird. Die Kippstufe 35 besitzt eine derartige Zeitkon¬ stante, dass der Magnet 23 des Ventiles 24 (vgl. Fig.1) für eine ausreichend lange Zeit zur Durchführung des Vorandruckes, der Beschleunigung des Magnethammers 30 und der Zündung des Schweissstromes erregt bleibt. Dann kehrt die monostabile Kippstufe 35 wieder in ihre Ausgangslage zurück, d.h. das Ventil 24 gelangt in eine Stellung, in der die Leitung 26 mit einer Ausströmleitung 36 verbunden ist und der jeweilige Kolben der Zylinder 27 nach oben fährt.
Über das Verzögerungsglied 122 wird nun aber auch ein weiteres Verzögerungsglied 129 angesteuert, das - nach Durchführung des Vorandruckes über die Zylinder 27 - den Magnethammer 30 an¬ steuert sowie die Stromquelle 33. Es wurde bereits erwähnt, dass diese Stromquelle 33 selbst ein Verzögerungsglied (mit sehr kurzer Zeitkonstante) aufweisen kann.
Aus diesen Erläuterungen ergibt sich, dass eigentlich auch die Sensoren 22 und 29 die Funktion von Zeitgliedern besitzen, wenn auch hier die Zeitkonstante nicht genau vorgegeben ist. Es versteht sich, dass Mischformen der in Fig.1 und der in Fig.3 gezeigten Steuerungen denkbar sind, wobei - wie schon gesagt - insbesondere der Sensor 29 zweckmässig durch das Zeitglied 129 ersetzt wird, jedoch an Stelle des Zeitgliedes 122 durchaus das Reed-Relais 22 (oder. jeder andere für diesen Zweck geeignete Positionssensor) verwendet wird. Auch wäre ein geringerer oder höherer Grad an Automatisierung möglich, etwa indem die Angeln 2 aus einem Magazin vollautomatisch in die
Formen 4,5 eingelegt werden und die Betätigung und Auslösung der übrigen Steuerteile entsprechend im Takt erfolgt, wobei die Kellenblätter 1 über einen Förderer schrittweise über die Bahn 7 (senkrecht zur Zeichenebene) geführt werden. Auch die Schrittfrequenz dieses Förderers könnte dann in ähnlicher Weise gesteuert werden, wie dies oben für die anderen Verfah¬ rensschritte beschrieben wurde.
Zurückkehrend zu Fig.1 ist dort ersichtlich, dass die Kraft¬ vektoren 36,37 der einerseits von den Zylindern 27, anderseits vom Magnethammer 30 ausgeübten Kräfte zueinander parallel sind. Dadurch wird auch die Unterbringung der Teile 27 und 30 erleichtert. Das Problem der gleichmässigen Verteilung der Kräfte ist durch die Druckplatte 28 gelöst, an der ge- wünschtenfalls auch mehr als zwei Zylinder 27 angreifen kön¬ nen, wie auch gewünschtenfalls mehrere Magnethämmer 30 ange¬ ordnet werden mögen, obwohl dies wieder zu S nchronisierungs- schwierigkeiten führen mag, ja es hat sich gezeigt, dass der Magnethammer auch weggelassen werden kann.
Wenn im Rahmen dieser Erfindung davon die Rede ist, dass die Vorandruckeinrichtung 27 auf den Bolzen 2 drückt, so geschieht dies bei einer (bevorzugten) Ausführung gemäss Fig.1 nur indi¬ rekt, nämlich über die Formhälften 4,5. Im Prinzip wäre es möglich, statt der Formhälften 4,5 einen Greifer zur Halterung des Bolzens vorzusehen und die Vorandruckeinrichtung 27 bzw. die Andruckeinrichtung 30 direkt auf den Bolzen 2 wirken zu lassen, soferne hier allenfalls nicht noch die Ambossplatte 28 zwischengeschaltet ist. Dies kann etwa bei geraden Bolzen er¬ folgen, doch wird bei vorgebogenen Angeln die Verwendung der Formhälften '4,5 empfehlenswert sein.
Im Falle der Anwendung der Erfindung auf das Hubzündungsver¬ fahren versteht es sich, dass entsprechende Einrichtungen zur Zufuhr von Schutzgas vorzusehen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bolzenschweissen, bei dem ein an eine Fläche (1) anzuschweissender Bolzen (2) an die Fläche (1) mit einer ent¬ lang seiner Achse (A) wirkenden Kraft (36) angedrückt und an- schliessend ein Schweissstrom ausgelöst wird, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Andrücken an wenigstens zwei Stellen aus- serhalb der Achse (A), jedoch mit etwa achsparallel -und vor¬ zugsweise winkelsymmetrisch - wirkenden Kraftkomponenten (36) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Druck an den wenigstens zwei Stellen jeweils gesondert einge¬ stellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spitzenzündungsverfahren angewandt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass als Bolzen die Angel (2) einer zu fertigen¬ den Kelle (1, 2) dient, der auf die Kellenfläche (1) aufzu- schweissen ist, und dass vorzugsweise die Angel (2) noch vor dem Schweissen ihre Biegung erhält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der, insbesondere abweichend von einer ge¬ raden Form geformte, Bolzen (2) in einer ihn umgebenden Form (4,5) festgehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass als Bolzen ein solcher mit grösserer Quer- schnittsstärke als 8 mm verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass vor oder gleichzeitig mit dem Andrücken mi zueinander parallelen, ausseraxialen Kraftkomponenten (36) ei axialer Andruck (37) angewandt wird und/oder dass ein zu den parallelen Kraftkomponenten (36) hinzutretender axialer An- druck (37) etwa im Augenblicke der Auslösung des Schw&lssütro- mes ausgeübt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Bolzenschweissverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Schweissstrom- quelle (33), von der über einen Auslöseschalter (16 bzw. 29) Strom an einen anzuschweissenden Bolzen (2) legbar ist, sowie mit einer Andruckeinrichtung zum Erzeugen einer auf den Bolzen (2) wirkenden Druckkraft vor dem Auslösen des Schweissstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckeinrichtung wenigstens zwei parallel zueinander eine Druckkraft (36) ausübende Druck¬ glieder (27) und vorzugsweise zusätzlich eine zweite Andruck¬ einrichtung aufweist, die den axialen Andruck (37) bewirkt, welche Druckglieder (27) über eine Druckplatte (28) zur axia¬ len Belastung des Bolzens (2) verbunden sind, und dass eine Justiereinrichtung (V) zum Einstellen der Druckkraft (36) je¬ des Druckgliedes (27) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass we¬ nigstens ein Druckglied (27) von einem fluidischen, insbeson¬ dere pneumatischen, mit einer Druckquelle (21) verbindbaren Kolben-Zylinder-Aggregat (27) gebildet ist, und dass vorzugs¬ weise die Druckquelle (21) einen Drucktank, -akkumulator od.dgl. (21a) umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens zweiteilige, den Bolzen (2) mit einer ihm entsprechenden Aushöhlung (6) umfassende, mit wenigstens einer Schweisselektrode (15) verbundene, ausschliesslich an einer der Andruckeinrichtungen gehalterten Form (4,5) als Halterung für den Bolzen (2) vorgesehen ist, und dass wenigstens eines der folgenden Merkmale verwirklicht ist: a) es ist eine die Teile der Form (4,5) mit vorbestimmter Kraft in ihrer den Bolzen (2) umfassenden Schliessstel- lung beaufschlagende Belastungseinrichtung (13) vorgese¬ hen, die vorzugsweise zumindest eine Feder, insbesondere eine Druckfeder (13), aufweist, wobei zweckmässig ein, insbesondere stiftförmiger, Druckfederhalter (14) durch die Formteile (4 bzw. 5) hindurchläuft und jeweils Federn (13) zwischen diesen und seinem jeweiligen Ende einge¬ spannt sind: b) es sind wenigstens zwei, jeweils mit einem Formten (4,5) verbundenen Elektroden (15) vorgesehen; c) es ist mindestens ein Linearantrieb, insbesondere mit einem Zylinder-Kolben-Aggregat (8), zum Öffnen bzw. Schliessen der Formteile (4,5) vorgesehen, zweckmässig jedem Formteil (4 bzw. 5) ein solcher zugeordnet, und vorzugsweise ist der Linearantrieb im Sinne eines Öffnens entgegen der Belastungseinrichtung (13) betätigbar; d) es ist eine Programmschaltung (19-33) vorgesehen, durch die erst das Schliessen der Form (4,5) und anschliessend das Andrücken mittels der Druckglieder (27), gegebenen¬ falls schliesslich das Auslösen des Schweissstromes druchführbar ist. e) die von den Formteilen (4,5) gebildete Aushöhlung (6) be¬ sitzt insgesamt eine 8 mm übersteigende Querschnitts¬ stärke.
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