WO2006005514A1 - Vorrichtung zum punktschweissen mit schweisszange und spritzerschutzabdeckung - Google Patents

Vorrichtung zum punktschweissen mit schweisszange und spritzerschutzabdeckung Download PDF

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WO2006005514A1
WO2006005514A1 PCT/EP2005/007357 EP2005007357W WO2006005514A1 WO 2006005514 A1 WO2006005514 A1 WO 2006005514A1 EP 2005007357 W EP2005007357 W EP 2005007357W WO 2006005514 A1 WO2006005514 A1 WO 2006005514A1
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WO
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welding
spatter
splash guard
fold
cone
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PCT/EP2005/007357
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English (en)
French (fr)
Inventor
Özcan Öztürk
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Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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    • 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
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/06—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for positioning the molten material, e.g. confining it to a desired area
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36—Auxiliary equipment

Definitions

  • the invention relates to a device for spot welding with a welding tongs and a splash guard, wherein the splash guard can be arranged so that they can catch most of the resulting spatter despite their compact shape.
  • Such devices can be used for example in the field of vehicle manufacturing in the manufacture of a body by spot welding operations.
  • spatters When welding, the problem arises that spatters occur. These spatters are essentially particles of molten metal that can damage surfaces they encounter. Even if they do not damage the surfaces they encounter, they will stick to them and interfere with subsequent operations. They must therefore be removed consuming, which is associated with an undesirable, non-value-adding operation. In this step, there is also the risk that the previously undamaged surface is damaged.
  • metal surfaces are often used in the automotive industry a corrosion protection layer provided, which can be damaged during the removal of weld spatter, for example by grinding, whereby the finished product may have a corrosion prone site.
  • German Utility Model DE 296 18 437 Ul discloses a stud welding device which is equipped with a splash guard.
  • the splash guard is on the
  • the splash guard is made of a plastically deformable, reasonably heat-resistant material and is formed bellows. He is attached at one end to the housing of the stud welding device and can adapt with its free end a profile of a surface of the material to be welded.
  • elastic plastics, rubber, rubber and elastic synthetic resins are proposed.
  • the splash guard is well suited for welding operations in which a welding device is placed vertically from a flat side on a substantially flat surface.
  • a protective layer is removably applied to the surface to be protected and removed after the welding process again.
  • the application of the protective layer is accomplished by means of a special pressure-sensitive adhesive.
  • a suitable material for the protective layer for example, paper and cardboard with a density of more than 0.20 g / cm 3 are mentioned, as well as films of various plastics (eg polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyurethane, polyethylene, polyvinyl fluoride, cellulose acetate).
  • the method is relatively expensive, since it involves several steps: adapting the protective layer to the shape of the surface to be protected; careful sticking; Welding; Remove the protective layer. Furthermore, a relatively large amount of material is consumed. For a series production with automatic welding robots, this method is therefore not suitable.
  • welding tongs are generally used which comprise the metal sheets to be welded together along a fold.
  • the welding guns have two mutually facing electrodes (poles) for electrical welding, with which the metal sheets are pressed together and spot-welded.
  • the welding guns are often attached to a robot arm, with the help of which they are guided to the various welds.
  • Real folds usually have an elongated extension and are joined at several points by means of welding points, so that it is necessary to guide the welding tongs along such a fold.
  • the folds can also be located in relatively inaccessible places, so it is advantageous if the welding guns are built as small as possible.
  • the spatter cone is essentially oriented as follows: its tip lies in the area of the spot weld; its axis of rotation is substantially perpendicular to the end face of the fold, approximately parallel to the flat sides of the fold.
  • the welding gun is generally oriented so that it passes through the spatter cone and also cuts its axis of rotation so that it is generally hit by the weld spatter, but this can not completely intercept. Therefore, weld spatter can get on nearby surfaces, which is associated with the disadvantages already described above.
  • the welding gun itself is therefore not understood in the context of the present invention as a splash guard.
  • a splash guard for the aforementioned welding guns is heretofore unknown in the art. There are several reasons for this. On the one hand, the welding guns in operation, as already mentioned above, must perform a great many movements and in some cases reach relatively inaccessible areas. In a splash guard cover analogous to that of DE 296 18 437 Ul is to be feared that it interferes with the movements of the welding gun and the surfaces of the fauxschm whoenden metal sheets scratched or otherwise damaged. As a result, only one drawback (weld spatter on surfaces) would be replaced by another disadvantage (surfaces scratched by the spatter guard).
  • the device should have good mobility and can also reach welds in inaccessible positions.
  • the invention is based on the observation that sweat splashes when creating a spot weld with a Welding tongs essentially take trajectories that lie within a cone, wherein the tip of the cone is formed by Sch procedure ⁇ point and its axis of rotation in a Rich ⁇ direction away from the fold and substantially parallel to the Ober ⁇ surface of the metal sheets in the region of the fold oriented is. Therefore, an effective splash cover does not need to shield the entire open space around a weld point, but only part of it, namely the part in which the weld spatters fly.
  • a first subject of the present invention is accordingly an apparatus for spot welding metal sheets along a fold.
  • the device has u.a. a welding tongs and a splash guard for intercepting weld spatter, which arise when creating a welding point with the welding gun.
  • the trajectories of the weld spatter lie within a Spritzerkegels whose tip is the welding point and whose axis of rotation is oriented in a direction away from the fold and substantially parallel to the surface of the metal sheets in the region of the fold.
  • the splash guard cover can be oriented or oriented so that it intersects the spatter cone and that its surface area is in the range of one to five times the area of the section through the spatter cone (in short: sectional area).
  • the location and size of the spatter cone can only be specified with regard to the position of its tip.
  • the position of the tip corresponds to the position of the welding point and this is arranged substantially in the middle of the connecting line between the electrodes of the welding gun.
  • the location of its axis of rotation is essentially as stated above.
  • the exact location of its axis of rotation and its precise opening angle depend on many factors, which may vary from case to case. These factors include robotic and welding gun-dependent factors such as the current state of the robot and welding gun and their exact functioning. But this also includes sheet metal dependent factors, such as the fold lengths, the presence of substances such as dirt or glue, between the sheets in the rebate area, and the sheet metal fittings.
  • the device according to the invention has a splash protection cover, which is arranged in the trajectories of the spatter and this can largely intercept them before they can reach surrounding surfaces of which they would be consuming and with the risk of damage to the surface. Since the surfaces are no longer damaged, the quality of the workpieces also improves, especially with regard to susceptibility to corrosion.
  • the splash guard has a relatively small area, i. It is built small and thus hardly limits the mobility of the device or not. Even welds in inaccessible locations can be achieved.
  • the surface area of the splash guard cover is in the range of one to three times the sectional area, in particular in the region of one to two times the cut surface. This means that the splash guard is built even smaller, and thereby the mobility of the device and the accessibility of inaccessible places are even better.
  • the welding tongs may preferably be arranged between the splash guard cover and the seam to be welded. As a result, the splash guard does not interfere with the welding process and yet can effectively absorb spatters flying past the welding gun.
  • the splash guard partially surrounds the welding gun.
  • the splash guard is e.g. formed curved in the manner of a cylinder segment and partially bulges around the welding gun. This further contributes to even more effective welding spatter, i. more complete intercept.
  • the splash guard cover is formed of a flexible plastic material. Namely, if the device according to the invention is guided, for example automatically with the aid of a robot arm, from spot to spot or from fold to fold or to inaccessible areas, unwanted contacts between surfaces of metal sheets and the splash guard can occur, for example. However, if the splash guard is formed of a flexible plastic material, it can be prevented that such contact with the damage of the metal sheet surfaces (scratches) comes. Preferred plastic materials are also durable, quickly interchangeable, cheap, insensitive to Cutting injuries, incombustible, so that it is not damaged by welding spatter, and / or environmentally friendly.
  • soft PVC material has proved to be a particularly suitable plastic material, as it is known, for example. can be obtained from the company Herzog Plastic bottles GmbH as roll goods.
  • Soft PVC is polyvinyl chloride, which has been added to one or more plasticizers during the manufacturing process.
  • the rolled goods can be easily cut to a suitable size and shape. Spatters deposit on this material without damaging it.
  • the slag of the splashes is additionally cleaned up and can be used e.g. be removed by scraping comfortable and with little effort and disposed of. Partly the slag residues of the welding spatter fall off even with a certain layer thickness of itself from the splash protection cover.
  • the slag is then in a relatively compact form and can be easily swept up, sucked or otherwise disposed of.
  • the splash guard has a thickness of 0.2 to 15 mm, in particular from 0.3 to 10 mm.
  • such splash protection covers have good structural stability and can thus effectively shield the environment from spatter in all possible spatial orientations. On the other hand, they interfere little or not with the movement of the device according to the invention or when reaching inaccessible places.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention with welding tongs and splash guard cover
  • FIG. Fig. 3 shows a device according to the invention
  • Fig. 1 shows a part of a motor vehicle body, which is arranged in the region of the B-pillar (1).
  • the spot welding was carried out without splash protection cover.
  • spatters are present in the region (5) marked by the dashed circle (one of the spatters is representative of all others with the reference numeral (6)), which are disadvantageous in the further processing of the body and must be removed consuming.
  • the welding spatters (6) were created as follows: they originate from a welding point, which is arranged on the body opposite the area (5).
  • the welding spatters (6) went past the welding gun used during the welding process and crossed the room until they hit the body parts (5) opposite the spot weld and deposited themselves there undesirably.
  • Fig. 2 shows a device according to the invention with welding tongs (7) and splash guard (8).
  • the splash guard (8) is attached to the welding gun (7) by means of attachment (9) and partially surrounds the welding gun (7).
  • the means of attachment (9) in this example is a screw with which the splash guard cover (8) is attached to the welding gun (7).
  • FIG. 3 shows the device according to the invention in use at an inaccessible point in the region of a door entry of a motor vehicle body (only partially shown).
  • the welding gun (7) (shown semi-transparent) engages around a fold (2) and generates a spot weld (4).
  • the tip (12) of the spatter cone (11) is the spot weld (4); the axis of rotation (13) of the spatter cone (11) is in a direction away from the fold
  • the welding gun (7) is arranged between the splash guard cover (8) and the fold (2).
  • the splash guard (8) is attached to the movable welding gun (7) and can thereby be aligned so that it cuts the Spritzerkegel (11).
  • the welding gun (7) in turn on a robot arm (not shown) may be attached, with the help of them and the splash guard
  • the splash guard cover (8) cuts the spatter cone (11), whereby the cut surface (14), represented by the dashed ellipse, is given.
  • the areas of the cut surface (14) and the splash guard cover (8) are coordinated.
  • the splash guard (8) in the present example designed so that their surface area corresponds approximately to twice the surface area of the cut surface (14). This can on the one hand with Help the splash guard cover (8) Weld spatter can be effectively intercepted. On the other hand, the splash guard (8) but designed so small that it does not interfere with the movements of the welding gun (7) or the device according to the invention, so that with the welding gun (7) inaccessible points are reachable.
  • the shape of the splash guard (8) does not play a significant role as long as the splash guard (8) intersects the splash cone (11). However, it may be advantageous if the splash guard (8) is shaped so that it partially surrounds the welding gun (7). In the present example, the splash guard arched
  • the device according to the invention is overall more compact, at the same time spatters are intercepted more effectively.
  • the material used for the splash guard cover (8) was PVC soft from Herzog Plastic bottles GmbH. The material was cut from roll stock to a size of about 40 cm by 40 cm and fastened to the welding tongs (7) by means of two hexagonal screws.
  • Fig. 4 shows another illustration of a device according to the invention, from a different perspective than in Fig. 3.
  • a part of a motor vehicle body (15) with a fold (2) is shown in the image part at the bottom left again.
  • a part of a device according to the invention with a welding tongs (7) and a splash guard (8) is shown in the upper right part of the figure, wherein a screw

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Punktschweissen entlang von Falzen umfasst eine Schweisszange un deine Spritzerschutzabdeckung. Die Spritzerschutzabdeckung ist so ausrichtbar, dass sie den Spritzerkegel, den die Schweissspritzer beim Schweissen beschreiben, schneidet. Sie ist ferner so ausgebildet, dass ihr Flächeninhalt im Bereich des ein- bis fünffachen des Flächeninhalts der Schnittfläche liegt. Die Vorrichtung ermöglicht ein wirkungsvolles Abfangen von Schwissspritzern, wobei gleichzeitig eine gute Beweglichkeit und eine gute Erreichbarkeit von Schweissstellen in unzugänglichen Lagen gewährleistet sind.

Description

DaimlerChrysler AG Mohr
06.07.2005
Vorrichtung zum Punktschweißen mit Schweißzange und Spritzerschutzabdeckung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Punktschweißen mit einer Schweißzange und einer Spritzerschutzabdeckung, wobei die Spritzerschutzabdeckung so angeordnet werden kann, dass sie trotz ihrer kompakten Form entstehende Schweißspritzer größtenteils abfangen kann.
Derartige Vorrichtungen können beispielsweise im Bereich der Fahrzeugherstellung bei der Herstellung einer Karosserie durch Punktschweißvorgänge eingesetzt werden.
Beim Schweißen tritt das Problem auf, dass Schweißspritzer entstehen. Diese Schweißspritzer sind im Wesentlichen Partikel aus geschmolzenem Metall, die Oberflächen, auf die sie treffen, beschädigen können. Selbst wenn sie die Oberflächen, auf die sie treffen nicht beschädigen, so lagern sie sich doch darauf ab und stören bei nachfolgenden Arbeitsschritten. Sie müssen daher aufwendig entfernt werden, was mit einem unerwünschten, nicht wertschöpfenden Arbeitsschritt verbunden ist. Bei diesem Arbeitsschritt besteht zusätzlich die Gefahr, dass die bis dahin noch unbeschädigte Oberfläche beschädigt wird. So sind Metalloberflächen im Bereich der Fahrzeugindustrie oft mit einer Korrosionsschutzschicht versehen, die beim Entfernen von Schweißspritzern, z.B. durch Schleifen, beschädigt werden kann, wodurch das fertige Produkt u.U. eine korrosionsanfällige Stelle aufweist.
Das Problem der Schweißspritzer ist im Stand der Technik bekannt. So geht beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 296 18 437 Ul (Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer) eine Bolzenschweißeinrichtung hervor, die mit einer Spritzerschutzabdeckung ausgestattet ist. Die Spritzerschutzabdeckung ist so an der
Bolzenschweißeinrichtung angebracht, dass verhindert wird, dass Schweißspritzer vom Schweißpunkt aus auf umliegende Oberflächen (Parkett- oder Teppichböden, Möbel, usw.) gelangen und diese schädigen können (Brandflecken) . Die Spritzerschutzabdeckung besteht dazu aus einem plastisch verformbaren, einigermaßen hitzebeständigen Material und ist faltenbalgartig ausgebildet. Er ist dabei an einem Ende an dem Gehäuse der Bolzenschweißeinrichtung angebracht und kann sich mit seinem freien Ende einem Verlauf einer Oberfläche des zu schweißenden Materials anpassen.' Als Material für die Spritzerschutzabdeckung werden u.a. elastische Kunststoffe, Kautschuk, Gummi und elastische Kunstharze vorgeschlagen. Die Spritzerschutzabdeckung ist für SchweißVorgänge, bei denen eine Schweißvorrichtung senkrecht von einer Flachseite her auf eine im Wesentlichen ebene Oberfläche aufgesetzt wird, gut geeignet. Für SchweißVorgänge allerdings, bei denen eine Schweißvorrichtung im Bereich eines Randes beide Seiten eines Metallblechs oder zwei aneinander grenzende Metallbleche (Falz) umfasst und Schweißpunkte setzt, ist sie nicht geeignet, da dabei die Spritzerschutzabdeckung auf die schmale Stirnseite des oder der Metallbleche aufgesetzt werden müsste und der Schweißpunkt nicht vollständig abgeschirmt werden würde, sodass erhebliche Teile der Schweißspritzer an der Spritzerschutzabdeckung vorbei gehen würden. Auch ist die Vorrichtung nicht geeignet, um verhältnismäßig unzugängliche Schweißstellen zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit, Oberflächen vor Schweißspritzern zu schützen ist in der deutschen Übersetzung einer europäischen Patentschrift DE 696 17 721 T2 (Minnesota Mining and Manufacturing) offenbart. Dabei wird eine Schutzschicht auf der zu schützenden Oberfläche abnehmbar aufgebracht und nach dem Schweißvorgang wieder entfernt. Das Aufbringen der Schutzschicht wird dabei mit Hilfe eines speziellen druckempfindlichen Klebstoffs bewerkstelligt. Als geeignetes Material für die Schutzschicht werden z.B. Papier und Pappe mit einer Dichte von mehr als 0,20 g/cm3 genannt, sowie Filme aus diversen Kunststoffen (z.B. Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, Polyurethan, Polyethylen, Polyvinylfluorid, Celluloseacetat) .
Das Verfahren ist relativ aufwendig, da es mit mehreren Arbeitsschritten verbunden ist: Anpassen der Schutzschicht an die Form der zu schützenden Oberfläche; sorgfältiges Aufkleben; Schweißen; Entfernen der Schutzschicht. Ferner wird verhältnismäßig viel Material verbraucht. Für eine Serienproduktion mit automatischen Schweißrobotern ist dieses Verfahren daher nicht geeignet.
In vielen Bereichen, wie z.B. der Automobilindustrie, ist es erforderlich, dass zwei oder mehr Metallbleche entlang ihrer Ränder zusammengeschweißt werden. Dazu werden im Allgemeinen so genannte Schweißzangen eingesetzt, die die zusammenzuschweißenden Metallbleche entlang eines Falzes umfassen. Die Schweißzangen weisen zwei aufeinander zu gerichtete Elektroden (Pole) zum elektrischen Schweißen auf, mit denen die Metallbleche zusammengedrückt und punktgeschweißt werden. Die Schweißzangen sind oft an einem Roboterarm befestigt, mit Hilfe dessen sie an die verschiedenen Schweißstellen geführt werden. Reale Falze weisen in der Regel eine länglich Ausdehnung auf und werden an mehreren Stellen mit Hilfe von Schweißpunkten zusammengefügt, sodass es erforderlich ist, die Schweißzange entlang eines derartigen Falzes zu führen. Die Falze können auch an relativ unzugänglichen Stellen liegen, sodass es vorteilhaft ist, wenn die Schweißzangen möglichst klein gebaut sind.
Beim Schweißen derartiger Falze mit Schweißzangen entstehen ebenfalls Schweißspritzer, die sich im Wesentlichen auf Bahnen innerhalb eines Kegels (kurz: Spritzerkegel) bewegen. Der Spritzerkegel ist dabei im Wesentlichen wie folgt orientiert: Seine Spitze liegt im Bereich des Schweißpunktes; seine Rotationsachse steht im Wesentlichen senkrecht auf der Stirnseite des Falzes, in etwa parallel zu den Flachseiten des Falzes. Die Schweißzange ist dabei im Allgemeinen so orientiert, dass sie durch den Spritzerkegel hindurch reicht und auch dessen Rotationsachse schneidet, sodass sie im Allgemeinen von den Schweißspritzern getroffen wird, diese aber nicht vollständig abfangen kann. Daher können Schweißspritzer auf in der Nähe befindliche Oberflächen gelangen, was mit den oben bereits beschriebenen Nachteilen verbunden ist. Die Schweißzange selbst wird daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht als Spritzerschutzabdeckung verstanden.
Eine Spritzerschutzabdeckung für die vorstehend erwähnten Schweißzangen ist im Stand der Technik bislang unbekannt. Dafür sind mehrere Gründe denkbar. Zum einen müssen die Schweißzangen im Betrieb, wie oben bereits erwähnt, sehr viele Bewegungen ausführen und dabei z.T. auch relativ unzugängliche Stellen erreichen. Bei einer Spritzerschutzabdeckung analog zu der aus DE 296 18 437 Ul ist zu befürchten, dass sie bei den Bewegungen der Schweißzange stört und die Oberflächen der zusammenzuschweißenden Metallbleche zerkratzt oder sonst wie beschädigt. Dadurch würde lediglich ein Nachteil (Schweißspritzer auf Oberflächen) durch einen anderen Nachteil (durch die Spritzerschutzabdeckung zerkratzte Oberflächen) ersetzt werden.
Zum anderen ist das Schweißen von räumlich länglich ausgedehnten Falzen schweißtechnisch sehr anspruchsvoll, weil Blechlängen, Blechabstände und Blechdicken walzwerkabhängig variieren. Vor dem Hintergrund der DE 296 18 437 Ul stellt sich die Frage, wie eine derartige Spritzerschutzabdeckung hier wirkungsvoll eingesetzt werden kann. Ferner ist eine Schweißzange mechanischen Belastungen ausgesetzt, weil sie, wie oben erwähnt, Druck auf den Falz ausübt, um die Metallbleche zusammenzudrücken. Beim Anbringen eines Spritzerschutzes besteht jedoch die Gefahr, dass die Schweißzange dadurch mechanisch geschwächt wird und schließlich im Betrieb versagt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Verschweißen von Metallblechfalzen da¬ hingehend weiter zu entwickeln, dass entstehende Schwei߬ spritzer wirkungsvoll abfangbar sind. Die Vorrichtung soll dabei eine gute Beweglichkeit aufweisen und auch Schweißstel¬ len in unzugänglichen Lagen erreichen können.
Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, dass Schwei߬ spritzer beim Erzeugen eines Schweißpunktes mit einer Schweißzange im Wesentlichen Flugbahnen nehmen, die innerhalb eines Kegels liegen, wobei die Spitze des Kegels vom Schwei߬ punkt gebildet wird und seine Rotationsachse in einer Rich¬ tung weg von dem Falz und im Wesentlichen parallel zur Ober¬ fläche der Metallbleche im Bereich des Falzes orientiert ist. Daher braucht eine wirkungsvolle Spritzerabdeckung nicht den gesamten offenen Raum um eine Schweißpunkt abzuschirmen, son¬ dern nur einen Teil davon, und zwar den Teil, in dem die Schweißspritzer fliegen.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine Vorrichtung zum Punktschweißen von Metallblechen entlang eines Falzes. Die Vorrichtung weist u.a. eine Schweißzange und eine Spritzerschutzabdeckung zum Abfangen von Schweißspritzern auf, die beim Erzeugen eines Schweißpunktes mit der Schweißzange entstehen. Die Flugbahnen der Schweißspritzer liegen dabei innerhalb eines Spritzerkegels, dessen Spitze der Schweißpunkt ist und dessen Rotationsachse in einer Richtung weg von dem Falz und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallbleche im Bereich des Falzes orientiert ist. Erfindungsgemäß ist die Spritzerschutzabdeckung so ausrichtbar bzw. kann so ausgerichtet werden, dass sie den Spritzerkegel schneidet und dass ihr Flächeninhalt im Bereich des ein- bis fünffachen des Flächeninhalts des Schnitts durch den Spritzerkegel (kurz: Schnittfläche) liegt.
Lage und Größe des Spritzerkegels können lediglich hinsichtlich der Lage seiner Spitze genauer angegeben werden. So entspricht die Lage der Spitze der Lage des Schweißpunktes und dieser ist im Wesentlichen in der Mitte der Verbindungslinie zwischen den Elektroden der Schweißzange angeordnet. Die Lage seiner Rotationsachse ist im Wesentlichen wie vorstehend angegeben. Die genaue Lage seiner Rotationsachse und sein genauer Öffnungswinkel hängen indes von vielen Faktoren ab, die von Fall zu Fall variieren können. Zu diesen Faktoren gehören roboter- und schweißzangenabhängige Faktoren wie z.B. der aktuelle Zustand von Roboter und Schweißzange und deren genaue Funktionsweise. Dazu gehören aber auch metallblechabhängige Faktoren, wie z.B. die Falzlängen, das Vorhandensein von Stoffen, wie z.B. Schmutz oder Kleber, zwischen den Blechen im Falzbereich, und die Blechpassungen. Einem Fachmann dürfte es jedoch keine Schwierigkeiten bereiten, die Lage des Spritzerkegels mit ausreichender Genauigkeit durch routinemäßige Versuche empirisch zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Spritzerschutzabdeckung auf, die in den Flugbahnen der Schweißspritzer angeordnet ist und diese dadurch größtenteils abfangen kann bevor sie umliegende Oberflächen, von denen sie aufwendig und mit der Gefahr der Beschädigung der Oberfläche entfernt werden müssten, erreichen können. Da die Oberflächen nicht mehr beschädigt werden, verbessert sich auch die Qualität der Werkstücke, insbesondere im Hinblick auf Korrosionsanfälligkeit. Außerdem weist die Spritzerschutzabdeckung einen verhältnismäßig kleinen Flächeninhalt auf, d.h. sie ist klein gebaut und schränkt dadurch die Beweglichkeit der Vorrichtung kaum oder nicht ein. Auch Schweißstellen in unzugänglichen Lagen können dadurch erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Flächeninhalt der Spritzerschutzabdeckung im Bereich des ein- bis dreifachen der Schnittfläche, insbesondere im Bereich des ein- bis zweifachen der Schnittfläche. Das bedeutet, dass die Spritzerschutzabdeckung noch kleiner gebaut ist, und dadurch die Beweglichkeit der Vorrichtung und die Erreichbarkeit unzugänglicher Stellen noch besser sind.
Die Schweißzange kann vorzugsweise zwischen der Spritzerschutzabdeckung und dem zu schweißenden Falz angeordnet werden. Dadurch stört die Spritzerschutzabdeckung nicht beim Schweißvorgang und kann dennoch Schweißspritzer, die an der Schweißzange vorbei fliegen, wirkungsvoll abfangen.
In einer Weiterbildung der erfindungemäßen Vorrichtung umgibt die Spritzerschutzabdeckung die Schweißzange teilweise. Dazu ist die Spritzerschutzabdeckung z.B. in der Art eines Zylindersegments gewölbt ausgebildet und wölbt sich teilweise um die Schweißzange herum. Dies trägt weiter dazu bei, Schweißspritzer noch effektiver, d.h. vollständiger, abzufangen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Spritzerschutzabdeckung aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet ist. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung nämlich, z.B. automatisch mit Hilfe eines Roboterarms, von Schweißpunkt zu Schweißpunkt oder von Falz zu Falz oder an unzugängliche Stellen geführt, so kann es z.B. zu ungewollten Berührungen zwischen Oberflächen von Metallblechen und der Spritzerschutzabdeckung kommen. Ist die Spritzerschutzabdeckung jedoch aus einem flexiblen Kunststoffmaterial ausgebildet, so kann verhindert werden, dass es bei derartigen Berührungen zur Beschädigung der Metallblechoberflächen (Kratzer) kommt. Bevorzugte Kunststoffmaterialien sind dabei außerdem langlebig, schnell austauschbar, billig, unempfindlich gegenüber Schnittverletzungen, unbrennbar, sodass es von Schweißspritzern nicht beschädigt wird, und/oder umweltverträglich.
Als besonders geeignetes Kunststoffmaterial hat sich dabei weiches PVC-Material erwiesen, wie es z.B. von der Firma Herzog Plastic Handels GmbH als Rollenware beziehbar ist. Weich-PVC ist Polyvinylchlorid, dem während des Herstellungsprozesses ein oder mehrere Weichmacher beigefügt wurden. Die Rollenware kann in einfacher Weise auf eine geeignete Größe und Form zugeschnitten werden. Schweißspritzer lagern sich auf diesem Material ab, ohne es zu beschädigen. Dadurch ist die Schlacke der Spritzer zusätzlich auch aufgeräumt und kann z.B. durch Abkratzen bequem und mit wenig Aufwand entfernt und entsorgt werden. Teilweise fallen die Schlackerückstände der Schweißspritzer auch bei einer bestimmten Schichtdicke von selbst von der Spritzerschutzabdeckung ab. Die Schlacke liegt dann in relativ kompakter Form vor und kann leicht aufgekehrt, aufgesaugt oder sonst wie entsorgt werden.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Spritzerschutzabdeckung eine Dicke von 0,2 bis 15 mm aufweist, insbesondere von 0,3 bis 10 mm. Derartige Spritzerschutzabdeckungen weisen einerseits eine gute strukturelle Stabilität auf und können so in allen möglichen räumlichen Ausrichtungen die Umgebung vor Schweißspritzern wirkungsvoll abschirmen. Andererseits stören sie aber kaum oder nicht bei der Bewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder beim Erreichen unzugänglicher Stellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 Schweißspritzer im Bereich der B-Säule einer
Kraftfahrzeug-Karosserie; Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Schweißzange und Spritzerschutzabdeckung; Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung beim
Punktschweißen an einer unzugänglichen Stelle sowie ein Spritzerkegel; Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung beim
Punktschweißen.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Kraftfahrzeug-Karosserie, der im Bereich der B-Säule (1) angeordnet ist. Entlang eines Falzes (2) sind zwei Metallbleche (3, 3') durch Schweißpunkte (4, 4λ) zusammengefügt. Das Punktschweißen wurde dabei ohne Spritzerschutzabdeckung durchgeführt. Dadurch sind in dem durch den gestrichelten Kreis gekennzeichneten Bereich (5) Schweißspritzer vorhanden (einer der Schweißspritzer ist stellvertretend für alle anderen mit dem Bezugszeichen (6) gekennzeichnet) , die bei der Weiterbearbeitung der Karosserie von Nachteil sind und aufwendig entfernt werden müssen. Die Schweißspritzer (6) sind wie folgt entstanden: Sie stammen von einem Schweißpunkt, der an der Karosserie dem Bereich (5) gegenüber liegend angeordnet ist. Die Schweißspritzer (6) gingen beim Schweißvorgang an der eingesetzten Schweißzange vorbei und durchquerten den Raum, bis sie auf die dem Schweißpunkt gegenüber liegenden Karosserie-Teile (5) trafen und sich dort unerwünscht ablagerten.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Schweißzange (7) und Spritzerschutzabdeckung (8) . Die Spritzerschutzabdeckung (8) ist mit einem Mittel zur Befestigung (9) an der Schweißzange (7) angebracht und umgibt die Schweißzange (7) teilweise. Das Mittel zur Befestigung (9) ist in diesem Beispiel eine Schraube, mit der die Spritzerschutzabdeckung (8) an der Schweißzange (7) befestigt ist.
Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz an einer unzugänglichen Stelle im Bereich eines Türeinstiegs einer Kraftfahrzeugkarosserie (nur teilweise dargestellt) . Die Schweißzange (7) (halbtransparent dargestellt) umgreift einen Falz (2) und erzeugt einen Schweißpunkt (4) . Dabei entstehen Schweißspritzer (6) , deren Flugbahnen (10, 10' ) einen Spritzerkegel (11) bilden (stellvertretend für alle Flugbahnen sind nur zwei Flugbahnen mit Bezugszeichen (10, 10') gekennzeichnet) . Die Spitze (12) des Spritzerkegels (11) ist der Schweißpunkt (4) ; die Rotationsachse (13) des Spritzerkegels (11) ist in einer Richtung weg von dem Falz
(2) und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallbleche (3) im Bereich des Falzes (2) orientiert. Die Schweißzange (7) ist zwischen der Spritzerschutzabdeckung (8) und dem Falz (2) angeordnet. Die Spritzerschutzabdeckung (8) ist dabei an der beweglichen Schweißzange (7) angebracht und kann dadurch so ausgerichtet werden, dass sie den Spritzerkegel (11) schneidet. Dabei kann die Schweißzange (7) ihrerseits an einem Roboterarm (nicht dargestellt) angebracht sein, mit dessen Hilfe sie und die Spritzerschutzabdeckung
(8) bewegt und an die Schweißstellen geführt werden kann. Die Spritzerschutzabdeckung (8) schneidet den Spritzerkegel (11) , wodurch die Schnittfläche (14) , dargestellt durch die gestrichelte Ellipse, gegeben ist. Die Flächeninhalte der Schnittfläche (14) und der Spritzerschutzabdeckung (8) sind aufeinander abgestimmt. Dabei ist die Spritzerschutzabdeckung
(8) in vorliegendem Beispiel so ausgelegt, dass ihr Flächeninhalt etwa dem Zweifachen des Flächeninhalts der Schnittfläche (14) entspricht. Dadurch können zum einen mit Hilfe der Spritzerschutzabdeckung (8) Schweißspritzer effektiv abgefangen werden. Zum anderen ist die Spritzerschutzabdeckung (8) aber so klein ausgebildet, dass sie bei den Bewegungen der Schweißzange (7) bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht stört, sodass mit der Schweißzange (7) auch unzugängliche Stellen erreichbar sind.
Die Form der Spritzerschutzabdeckung (8) spielt keine wesentliche Rolle, solange die Spritzerschutzabdeckung (8) den Spritzerkegel (11) schneidet. Vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn die Spritzerschutzabdeckung (8) so geformt ist, dass sie die Schweißzange (7) teilweise umgibt. Im vorliegenden Beispiel wölbt sich die Spritzerschutzabdeckung
(8) um die Schweißzange (7) entlang deren Längsrichtung. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt noch kompakter, wobei gleichzeitig Schweißspritzer noch effektiver abgefangen werden.
Als Material für die Spritzerschutzabdeckung (8) wurde PVC- Weich der Firma Herzog Plastic Handels GmbH eingesetzt. Das Material wurde ausgehend von Rollenware auf eine Größe von etwa 40 cm auf 40 cm zugeschnitten und mittels zweier Sechskantschrauben an der Schweißzange (7) befestigt.
Fig. 4 zeigt eine andere Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, aus einer anderen Perspektive als in Fig. 3. Im Bildteil links unten ist wiederum ein Teil einer Kraftfahrzeug-Karosserie (15) mit einem Falz (2) dargestellt. Im Bildteil rechts oben ist ein Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schweißzange (7) und einer Spritzerschutzabdeckung (8) dargestellt, wobei eine Schraube
(9) sichtbar ist, mit der die Spritzerschutzabdeckung (8) an der Schweißzange (7) befestigt ist. Die Spritzerschutzabdeckung (8) wölbt sich teilweise um die Schweißzange (7) in deren Längsrichtung. Die Darstellung zeigt eine Momentaufnahme, bei der gerade der Schweißpunkt (4) gesetzt wurde.
Bezugszeichenliste
B-Säule Falz , 3' Metallbleche , 4' Schweißpunkte Bereich mit Schweißspritzern Schweißspritzer Schweißzange Spritzerschutzabdeckung Mittel zur Befestigung, z.B. Schraube 0, 10' Flugbahnen von Schweißspritzern 1 Spritzerkegel 2 Spitze eines Spritzerkegels 3 Rotationsachse eines Spritzerkegels 4 Schnittfläche 5 Ausschnitt aus Kraftfahrzeug-Karosserie

Claims

DaimlerChrysler AG Mohr06.07.2005Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Punktschweißen von Metallblechen (3, 3') entlang eines Falzes (2), umfassend eine Schweißzange (7) und eine Spritzerschutzabdeckung (8) zum Abfangen von Schweißspritzern (6), die beim Erzeugen eines Schweißpunktes (4, 4') mit der Schweißzange (7) entstehen, wobei die Flugbahnen (10, 10' ) der Schweißspritzer (6) innerhalb eines Spritzerkegels (11), dessen Spitze (12) der Schweißpunkt (4, 4') ist und dessen Rotationsachse (13) in einer Richtung weg von dem Falz (2) und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallbleche (3, 3') im Bereich des Falzes (2) orientiert ist, liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzerschutzabdeckung (8) so ausrichtbar ist, dass sie den Spritzerkegel (11) schneidet und dass ihr Flächeninhalt im Bereich des Ein- bis Fünffachen des Flächeninhalts des Schnitts durch den Spritzerkegel (11) (Schnittfläche, 14) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt der Spritzerschutzabdeckung (8) im Bereich des Ein- bis Dreifachen der Schnittfläche (14) liegt, bevorzugt im Bereich des Ein- bis Zweifachen der Schnittfläche (14) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißzange (7) zwischen der
Spritzerschutzabdeckung (8) und dem zu schweißenden Falz (2) angeordnet werden kann.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzerschutzabdeckung (8) die Schweißzange (7) teilweise umgibt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzerschutzabdeckung (8) aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem flexiblen Kunststoffmaterial um weiches PVC handelt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzerschutzabdeckung (8) eine Dicke von 0,2 bis 15 mm aufweist, bevorzugt von 0,3 bis 10 mm.
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