WO2013040616A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer punktschweissung unter verwendung eines elektrodenschutzbandes; und elektrodenschutzband - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer punktschweissung unter verwendung eines elektrodenschutzbandes; und elektrodenschutzband Download PDF

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WO2013040616A1
WO2013040616A1 PCT/AT2012/000241 AT2012000241W WO2013040616A1 WO 2013040616 A1 WO2013040616 A1 WO 2013040616A1 AT 2012000241 W AT2012000241 W AT 2012000241W WO 2013040616 A1 WO2013040616 A1 WO 2013040616A1
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WO
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band
spot welding
roughened
electrodes
roughening
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PCT/AT2012/000241
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French (fr)
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Helmut Ennsbrunner
Manuel EISNER
Martin EIERSEBNER
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Fronius International Gmbh
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    • 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
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/314—Spot welding guns, e.g. mounted on robots

Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out a spot welding with a spot welding device, wherein a current is impressed into electrodes to be joined by electrodes and the workpieces are thereby welded, and between each electrode and the workpieces each a band for protecting the electrodes is arranged, and each band is moved on after the spot welding process.
  • the invention relates to a spot welding device for resistance welding of workpieces, with a welding gun with two gun arms and electrodes attached thereto for impressing a current in the workpieces to be joined, wherein between the electrodes and the workpieces in each case a band for protecting the electrodes is arranged, which bands can be moved by means of winding devices.
  • the invention also relates to a tape for protecting the electrodes of a spot welding device mentioned above.
  • the definition of the quality of a welded connection depends on the further processing and finally on the field of application of the finished workpiece from. In many cases, the diameter of the weld nugget or the mechanical strength is the central quality criterion. In some applications, however, other quality criteria must be adhered to in addition to the mechanical strength.
  • the arranged between the electrodes and the workpieces to be welded workpieces are moved from spot to spot weld.
  • the materials of the electrode protection tapes are adapted to the materials of the electrodes used, usually copper or a copper alloy, and the workpieces to be welded. For example, AT 413 504 B describes such a tape for protecting the electrodes of a spot welding gun.
  • the image produced on the tapes to protect the electrodes of the spot welder can be analyzed after spot welding and used to monitor the quality of spot welds.
  • Such a method can be found for example in AT 413 665 B.
  • the image created on the tape is examined using a camera and appropriate image processing software. Deviations in the shape, size or color of the image can be an indication of poor quality of the weld and be corrected by appropriate control of the welding parameters.
  • tapes are used to protect the electrodes from different materials or combinations of materials in stock and used as needed. It has been found that due to Oxidatxon or other chemical changes, the properties of the electrode protective tapes deteriorate and not the desired improvements, in particular reductions in the contact resistance between electrodes and workpieces to be welded, can be achieved.
  • the object of the present invention is to provide a method as mentioned above, an above-mentioned spot welding apparatus and an above-mentioned electrode protecting tape for a spot welding apparatus, by which the properties of spot welding can be improved.
  • the workpiece surface, which is in contact with the tape to protect the electrode, during the welding process do not melt or melt.
  • the object of the invention is achieved in terms of the method in that at least one at least on one side, preferably on both sides, up to a mean roughness of ⁇ to 13 ⁇ roughened band is used.
  • Electrodes can be produced during the production of the tapes or at a later time, in particular shortly before the spot welding is carried out.
  • the specified range of roughness from ⁇ to 13 ⁇ has been found to be particularly suitable. With a roughness below ⁇ there is very little deformation during the buildup of force and thus no strong
  • the ribbons can be chemically roughened the, in particular by etching with appropriate chemicals.
  • the chemical processes for roughening the bands are particularly suitable when the bands are roughened during or immediately after their production.
  • the bands can also be mechanically roughened.
  • the mechanical variant is particularly suitable when the bands are roughened just before performing the spot welding preferably directly on the spot welding device, since then at the
  • the mechanical roughening is done in particular by grinding with appropriate abrasives, in particular the use of abrasive nonwovens, as they are used in the field of body molding.
  • Another mechanical variant of the roughening is, for example, sandblasting or brushing.
  • the bands can also be provided by rolling with appropriate tools during the manufacturing process of the tape with the desired roughness.
  • Improvements can furthermore be achieved by coating at least one strip, in particular with silver, at least on the roughened side in order to protect the electrodes of the spot welding device.
  • silver coatings By providing such silver coatings, the formation of an oxide layer can be prevented or retarded, and the improved properties of the roughened bands can be maintained longer.
  • a coating for example with silver, it is also possible to use inhibitors for protection against reoxidation of the roughened or roughened sides of the strip.
  • the method according to the invention for performing spot welding is particularly advantageous if at least one strip is roughened directly on the spot welding device immediately before spot welding. By roughening immediately before welding, impurities and oxide layers on the Electrode strips are removed and optimal conditions for performing the spot welding are made.
  • the direct roughening of the bands on the spot welding device can take place, for example, by guiding the at least one band through at least one clamp with an abrasive, in particular a grinding, on at least one inner side of the clamp.
  • the object according to the invention is also achieved by an abovementioned spot welding device for resistance welding of workpieces, in which at least one device for roughening at least one strip for protecting the electrodes is arranged on at least one side, preferably on both sides, immediately before the spot welding is carried out is.
  • at least one device for roughening at least one strip for protecting the electrodes is arranged on at least one side, preferably on both sides, immediately before the spot welding is carried out is.
  • the roughening device is preferably designed for roughening at least one band for protecting the electrodes at least on one side up to an average roughness of ⁇ and 13 ⁇ .
  • the roughening device may be formed by at least one clamp, between which the band is guided, wherein on at least one inner side of each clamp, an abrasive for roughening at least one side of the band is arranged.
  • This mechanical roughening device is particularly simple and therefore inexpensive can be produced and requires no electrical energy and also no handling with hazardous chemicals.
  • conventional spot welding devices can be particularly easily retrofitted with such terminals for roughening the electrode protection bands.
  • abrasives for roughening at least one side of the strip for protecting the electrodes of a spot welding device are so-called nonwoven abrasive webs.
  • An improvement in the roughening of the belt can be achieved by providing means for moving the abrasive.
  • the movement device can be driven by its own drive or passively by the movement of the belt.
  • a device for removing particles resulting from the roughening of the strip preferably a suction device, is provided.
  • the tape for protecting the electrodes of the spot welding apparatus is preferably formed of copper or a copper alloy. Copper or copper alloys are very well suited in terms of electrical and thermal conductivity. In particular, so-called E-copper, which is softer and uses better electrical conductivity with inferior mechanical strength properties, is used to form the tapes.
  • Suitable thicknesses of the tapes for protecting the electrodes of the spot welder are in the range of 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the object of the invention is also achieved by an above-mentioned tape for protecting the electrodes of a NOTESch spavorraum mentioned above, in which at least one side with at least a mean roughness of ⁇ to 13 m roughened, and on the at least one roughened side, a coating is provided. Due to the coating, the band roughened on at least one side can be protected against reoxidation.
  • the bands are preferably made of copper or a copper alloy. formed, in particular so-called E-copper is particularly suitable.
  • the bands preferably have a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the coating on the at least one roughened side of the tape for protecting the electrodes of the spot welding device may be formed of silver.
  • inhibitors can be used to prevent re-oxidation of the roughened side of the tape.
  • FIG. 1 shows a point welding device in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a schematic sectional detail view of a spot welding device in the region of the electrodes
  • FIG. 3 shows another embodiment of a spot welding device with a device according to the invention for roughening the tapes to protect the electrodes;
  • Fig. 4 shows the device for roughening a tape to protect the
  • Electrodes according to FIG. 3 in an enlarged view
  • FIG. 5 shows a device for roughening a strip with a movement of the roughening device.
  • a spot welding device 1 for resistance welding of at least two workpieces 2, 3 is shown schematically.
  • the spot welding device 1 consists of a
  • the band 8 for protecting the electrodes 7 is from a winding device 9, which preferably at Base body 4, but can also be arranged on the welding gun 5, unrolled and guided along the tong arms 6 and the electrodes 7 to a winding device 9, where the tape 8 is rolled up again.
  • a sliding cap 10 and a pressure element 11 can be arranged on the electrodes 7, which are connected in the longitudinal direction of the electrodes 7 movable with this, wherein the pressure element 11 exerts a force on the sliding cap 10.
  • the sliding cap 10 and the pressure element 11 have a guide for the band 8, so that the band 8 can be distanced from the electrodes 7.
  • the sliding cap 10 lifts the band 8 from the electrode 7 during or after the opening of the welding tongs 5.
  • the sliding cap 10 is pushed back during the welding process with the welding gun 5 closed so that the band 8 comes to bear against the electrode 7.
  • the electrodes 7 are pressed against the workpieces 2, 3 at a predefined pressure.
  • Such a structure of the electrodes 7 ensures that the band 8 does not come into direct contact with the contact surface of the electrodes 7 when the gun arms 6 of the spot welding device 1 are open, so that the band 8 can not rub against the electrodes 7 during displacement. Thus, the life of the electrodes 7 is substantially increased.
  • a certain electric current supplied from a power source is passed through the electrodes 7. As a result, the workpieces 2, 3 are connected to one another by a spot weld 12 produced during the spot welding process (see FIG. 2).
  • FIG. 2 also shows the band 8 according to the invention, which is roughened on at least one side, the so-called sheet metal side, that is to say that side of the band 8 which is assigned to the workpiece 2 or 3.
  • an optimal contact between the belt 8 and workpiece 2 or 3 is achieved.
  • roughening arise corresponding elevations and depressions (for example, longitudinal grooves or transverse grooves) on the sheet side, so that the contact takes place at point contact with low contact forces.
  • the contact forces are generally limited so that a deformation on the band and / or sheet side is prevented. Accordingly, contact between bare surfaces is prevented.
  • the sheet-metal side can be roughened completely or on partial surfaces, for example a median strip of the band 8.
  • FIG. 3 shows another embodiment of a spot welding device 1 with a welding gun 5 with C-shaped gun arms 6, on which devices 13 for roughening the belts 8 for protecting the electrodes 7 are arranged.
  • the rougheners 13 will be explained in more detail with reference to Figures 4 and 5.
  • the devices 13 arranged directly on the tong arms 6 for roughening the belts 8 roughening of at least one side of the belts 8 can be achieved immediately before the spot welding is carried out.
  • existing spot welding devices 1 can be retrofitted with such rougheners 13 particularly easy.
  • the particles formed during the roughening of the bands 8 are preferably removed with a corresponding device 21 for the removal of the particles, in particular a suction device. This can, for example, a
  • Vacuum line are used.
  • Fig. 4 shows a variant of such a mechanical device 13 for roughening the bands 8 for protecting the electrodes 7 of a spot welding device 1.
  • a base body 14 of the device 13 which can be fixed by means of corresponding fastening devices 15 on the gun arm 6 of the spot welding device 1, two Clamps 16 are arranged, between which the band 8 (dashed lines drawn) is guided.
  • rollers 17 can be used at the base be provided body 14.
  • the terminals 16 each consist of two plates 18, which are pressed by spring elements 19 in the region of the passage of the belt 8 to each other. At least one inside of the clamps 16 in the region of the passage of the band 8 is provided with an abrasive 20 for roughening at least one side of the band 8.
  • This abrasive 20 may be formed for example by a nonwoven abrasive.
  • the spring elements 19 are preferably particularly quickly and easily replaceable, whereby the contact pressure with which the abrasive 20 is pressed against the belt 8, can be adjusted.
  • the roughness can be adjusted to the desired value, preferably between 1 ⁇ ⁇ and 13 ⁇ .
  • a jaw of the clamp 16 may be rotatably supported, so that the insides of the jaws of the clamp 16 substantially are arranged parallel to each other. If the tape 8 is roughened immediately before spot welding, sealing the roughened side to prevent re-oxide formation is not required. On the other hand, if the strip 8 is roughened earlier, for example during its production, sealing by means of a silver coating (which has a thickness of 20 nm to 200 nm, in particular 50 nm to 100 nm) or corresponding inhibitors is expedient, as a result of which oxide growth is essentially prevented or at least prevented is slowed down. In this case, the belt 8 is conveyed through the device 13 without being active. Thus, the coating of the band 8 remains unchanged for the weld.
  • FIG. 4 of a device 13 for roughening a strip 8 for protecting the electrodes 7 of a spot welding device 1 represents only one of many ways of roughening the strips 8 directly on the spot welding device 1
  • Clamps 16 are produced with a corresponding device 22, as shown in Fig. 5.
  • the movement device 22 is formed in the illustrated embodiment by a drive shaft 23 to which a connecting rod 24 is mounted eccentrically, by which a correspondingly mounted plate 25 to which the terminals 16 are fixed, can be set in motion.
  • the roughening of the belt 8 can be improved because the roughness is increased by the additional movement.
  • the plate 25 is moved back and forth along the axis of the belt 8, so that the surface is roughened.
  • the drive shaft 23 can be moved by its own drive or passively rotated by the movement of the belt 8 in rotation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Punktschweißverfahren und eine Punktschweißvorrichtung (1) zum Widerstandsschweißen von Werkstücken, mit einer Schweißzange (5) mit zwei Zangenarmen (6) und daran befestigten Elektroden (7) zum Einprägen eines Stromes in die zu verbindenden Werkstücke, wobei zwischen den Elektroden (7) und den Werkstücken jeweils ein Band (8) zum Schutz der Elektroden (7) angeordnet ist, welche über Wickelvorrichtungen (9) bewegbar sind, sowie ein Elektrodenschutzband (8) für eine solche Punktschweißvorrichtung (1). Zur Verbesserung der Punktschweißung wird zumindest ein zumindest an einer Seite bis zu einer mittleren Rauheit von 1μm bis 13μm aufgerautes Band (8) verwendet. Zum Aufrauen des zumindest einen Bandes (8) unmittelbar vor der Durchführung der Punktschweißung kann eine entsprechende Einrichtung (13) an der Schweißzange (5) angeordnet sein.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG EINER PUNK SCHWEISSUNG UNTER VERWENDUNG EINES ELEKTRODENSCHUTZBANDES ; UND ELEKTRODENSCHUTZBAND
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Punktschweißung mit einer Punktschweißvorrichtung, wobei über Elektroden ein Strom in zu verbindende Werkstücke eingeprägt und die Werkstücke dadurch verschweißt werden, und zwischen jeder Elektrode und den Werkstücken jeweils ein Band zum Schutz der Elektroden angeordnet wird, und jedes Band nach dem Punkt- Schweißvorgang weiterbewegt wird.
Weiters betrifft die Erfindung eine Punktschweißvorrichtung zum Widerstandsschweißen von Werkstücken, mit einer Schweißzange mit zwei Zangenarmen und daran befestigten Elektroden zum Einprägen eines Stromes in die zu verbindenden Werkstücke, wobei zwischen den Elektroden und den Werkstücken jeweils ein Band zum Schutz der Elektroden angeordnet ist, welche Bänder über Wickelvorrichtungen bewegbar sind.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Band zum Schutz der Elektroden einer oben genannten Punktschweißvorrichtung.
Beim Punktschweißen werden zumindest zwei Werkstücke durch Einprägen eines elektrischen Stromes über zwei Elektroden miteinander verbunden. Zum Schutz der Elektroden werden zwischen den Elektroden und den zu verschweißenden Werkstücken Bänder eingesetzt. Der Schweißstrom wird über eine Elektrode, das erste Band, das erste Werkstück, das zweite Werkstück und allenfalls weitere Werkstücke über das zweite Band und die zweite Elektrode geleitet. Dabei müssen verschiedene Materialwiderstände und Kontaktwiderstände überwunden werden, wobei entsprechende Wärme erzeugt wird. Die Materialwiderstände der Elektroden, Bänder und Werkstücke verursachen bei Stromfluss verteilte Wärmequellen im Inneren der Komponenten. Die Kontaktwiderstände stellen konzentrierte Wärmequellen an den Kontaktstellen zwischen den Komponenten bei Stromfluss dar. Die Qualität der Schweißverbindung wird durch den korrekten zeitlichen Verlauf und die richtige räumliche Verteilung aller Wärmequellen maßgeblich beeinflusst. Die Definition der Qualität einer Schweißverbindung hängt von der Weiterverarbeitung und schlussendlich vom Einsatzgebiet des gefertigten Werkstücks ab. In vielen Fällen ist der Durchmesser der Schweißlinse bzw. die mechanische Festigkeit das zentrale Qualitätskriterium. In manchen Anwendungen sind aber neben der mechanischen Festigkeit weitere Qualitätskriterien einzuhalten. Die zwischen den Elektroden und den zu verschweißenden Werkstücken angeordneten Bänder werden von Schweißpunkt zu Schweißpunkt weiterbewegt. Die Materialien der Elektrodenschutzbänder werden an die Materialien der verwendeten Elektroden, üblicherweise Kupfer oder eine Kupferlegierung, und der zu verschweißenden Werkstücke entsprechend angepasst. Beispielsweise beschreibt die AT 413 504 B ein derartiges Band zum Schutz der Elektroden einer Punktschweißzange.
Darüber hinaus kann das an den Bändern zum Schutz der Elektroden der Punktschweißvorrichtung entstehende Abbild nach der Punkt- schweißung analysiert und zur Qualitätsüberwachung von Punkt- schweißungen herangezogen werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise der AT 413 665 B zu entnehmen. Dabei wird das am Band entstehende Abbild mithilfe einer Kamera und einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware untersucht. Abweichungen der Form, Größe oder Farbe des Abbildes können ein Hinweis auf schlechte Eigenschaft des Schweißpunktes sein und durch entsprechende Regelung der Schweißparameter korrigiert werden.
Üblicherweise werden Bänder zum Schutz der Elektroden aus verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen auf Lager gelegt und bei Bedarf eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass sich aufgrund von Oxidatxon oder anderen chemischen Veränderungen die Eigenschaften der Elektrodenschutzbänder verschlechtern und nicht die gewünschten Verbesserungen, insbesondere Reduktionen der Übergangswiderstände zwischen Elektroden und zu verschweißenden Werkstücken, erzielt werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens, einer oben genannten Punktschweißvorrichtung und eines oben genannten Elektroden- schutzbandes für eine Punktschweißvorrichtung, durch welche die Eigenschaften der Punktschweißung verbessert werden können. Insbesondere soll die Werkstückoberfläche, welche in Kontakt mit dem Band zum Schutz der Elektrode steht, beim Schweißprozess nicht auf- oder anschmelzen.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch, dass zumindest ein zumindest an einer Seite, vorzugsweise an beiden Seiten, bis zu einer mittleren Rauheit von Ιμπι bis 13μπι aufgerautes Band verwendet wird. Durch das Auf- rauen der Elektrodenschutzbander können Verunreinigungen an den Bändern sowie Oxidschichten wirkungsvoll entfernt werden und der Kontakt zwischen Elektrode und Elektrodenschutzband sowie Werkstück und Elektrodenschutzband verbessert und somit der Übergangswiderstand bei der Schweißung reduziert werden. Durch die aufgeraute Oberfläche zumindest einer Seite des Elektrodenschutzbandes dringt die Kontaktfläche der Elektrode während der Punktschweißung quasi in das Material des Elektrodenschutzbandes ein und bewirkt dadurch einen besseren Kontakt und somit eine stärkere Reduktion der Kontaktwiderstände. Beim Eindringvorgang der Elektrode kommt es zu Deformationen an der Band- und Werkstückoberfläche . Dadurch werden nicht oxidierte Werkstück- und Bandoberflächen frei und der Kontakt zwischen Werkstück und Band besitzt einen drastisch reduzierten Widerstand. Weiters wird das Qualitätskriterium, gemäß dem die Werkstückoberfläche, die in Kontakt mit dem Band steht, beim Schweißprozess nicht auf- oder angeschmolzen werden darf, erfüllt und die Qualität des Schweißpunktes und somit auch die Qualität der Schweißverbindung verbessert. Die Oberflächenrauheit der Bänder zum Schutz der
Elektroden kann bei der Herstellung der Bänder oder auch zu einem späteren Zeitpunkt erzeugt werden, insbesondere kurz vor der Durchführung der Punktschweißung. Der angegebene Bereich der Rauheit von Ιμπι bis 13μπι hat sich als besonders geeignet erwiesen. Bei einer Rauheit unter Ιμπι kommt es zu sehr geringen Deformationen beim Kraftaufbau und dadurch zu keiner starken
Verbesserung des Kontakts. Bei einer Rauheit über 13μπι reichen die Kontaktkräfte nicht mehr aus, um die Rauheit einzuebnen und somit reduziert sich die effektive Kontaktfläche, wodurch der Kontaktwiderstand steigt. Sofern nur eine Seite des Bandes auf- geraut wird, sollte jedenfalls jene Seite, die zum Werkstück weist, aufgeraut werden.
Zum Aufrauen der Bänder können verschiedene Methoden angewandt werden. Beispielsweise können die Bänder chemisch aufgeraut wer- den, insbesondere durch Ätzen mit entsprechenden Chemikalien. Die chemischen Verfahren zum Aufrauen der Bänder eignen sich insbesondere dann, wenn die Bänder bei bzw. unmittelbar nach deren Herstellung aufgeraut werden.
Alternativ zu chemischen Methoden des Aufrauens können die Bänder auch mechanisch aufgeraut werden. Die mechanische Variante eignet sich insbesondere dann, wenn die Bänder kurz vor der Durchführung der Punktschweißung vorzugsweise direkt an der Punktschweißvorrichtung aufgeraut werden, da dann an der
Schweißstelle keine ätzenden Chemikalien verwendet werden müssen, welche eine Gefahr für das Bedienungspersonal aber auch die zu verschweißenden Werkstücke darstellen könnten.
Das mechanische Aufrauen geschieht insbesondere durch Schleifen mit entsprechenden Schleifmitteln, insbesondere der Anwendung von Schleifvliesen, wie sie im Bereich von Karosseriespenglerei- en eingesetzt werden. Eine andere mechanische Variante des Aufrauens stellt beispielsweise Sandstrahlen oder Bürsten dar.
Weiters können die Bänder auch durch Walzen mit entsprechenden Werkzeugen während des Herstellungsprozesses des Bandes mit der gewünschten Rauheit versehen werden.
Verbesserungen können weiters dadurch erzielt werden, dass zumindest ein Band zum Schutz der Elektroden der Punktschweißvorrichtung zumindest an der aufgerauten Seite insbesondere mit Silber beschichtet wird. Durch das Vorsehen derartiger Silberbe- Schichtungen kann die Bildung einer Oxidschicht verhindert bzw. verzögert werden und die verbesserten Eigenschaften der aufgerauten Bänder länger erhalten werden. Anstelle einer Beschich- tung, beispielsweise mit Silber, können auch Inhibitoren zum Schutz gegen Neuoxidation der aufgerauten Seite bzw. aufgerauten Seiten des Bandes verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Punktschweißung, wenn zumindest ein Band direkt an der Punktschweißvorrichtung unmittelbar vor der Punkt - schweißung aufgeraut wird. Durch das Aufrauen unmittelbar vor der Schweißung können Verunreinigungen und Oxidschichten an den Elektrodenschutzbändern entfernt werden und optimale Bedingungen für die Durchführung der Punktschweißung hergestellt werden.
Das direkte Aufrauen der Bänder an der Punktschweißvorrichtung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das zumindest eine Band durch zumindest eine Klemme mit einem Schleifmittel, insbesondere einem Schleif lies , an zumindest einer Innenseite der Klemme geführt wird.
Dabei können weitere Verbesserungen herbeigeführt werden, wenn das Schleifmittel bzw. die gesamte Klemme bewegt wird. Die Bewegung der Klemme bzw. des Schleifmittels kann durch einen aktiven Antrieb oder passiv über die Bandbewegung vorgenommen werden.
Zur Vermeidung von Problemen durch den beim Aufrauen entstehenden Staub aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Kupfer, ist es von Vorteil, wenn die beim Aufrauen des Bandes entstehenden Partikel entfernt, vorzugsweise abgesaugt, werden.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Punktschweißvorrichtung zum Widerstandsschweißen von Werkstücken, bei der an der Schweißzange zumindest eine Einrichtung zum Aufrauen zumindest eines Bandes zum Schutz der Elektroden zumindest an einer Seite, vorzugsweise an beiden Seiten, unmittelbar vor der Durchführung der Punktschweißung angeordnet ist. Beim Aufrauen des Bandes unmittelbar vor der Durchführung der Punktschweißung ist eine Versiegelung der aufgerauten Oberfläche zur Verhinderung einer Neuoxidation nicht erforderlich, da die Zeit zwischen Oxidationsentfernung und Aufrauung und Schweißung zu kurz für eine Neuoxidation ist.
Die Aufraueinrichtung ist vorzugsweise zum Aufrauen zumindest eines Bandes zum Schutz der Elektroden zumindest an einer Seite bis zu einer mittleren Rauheit von Ιμπι und 13μπι ausgebildet.
Die Aufraueinrichtung kann durch zumindest eine Klemme gebildet sein, zwischen der das Band geführt ist, wobei an zumindest einer Innenseite jeder Klemme ein Schleifmittel zum Aufrauen zumindest einer Seite des Bandes angeordnet ist. Diese mechanische Aufraueinrichtung ist besonders einfach und somit kostengünstig herstellbar und erfordert keine elektrische Energie und auch keine Handhabung mit gefährlichen Chemikalien. Auch lassen sich herkömmliche Punktschweißvorrichtungen besonders einfach mit derartigen Klemmen zum Aufrauen der Elektrodenschutzbänder nachrüsten.
Als Schleifmittel zum Aufrauen zumindest einer Seite des Bandes zum Schutz der Elektroden einer Punktschweißvorrichtung eignen sich insbesondere sogenannte Schleifvliese besonders.
Eine Verbesserung des Aufrauens des Bandes kann dadurch erzielt werden, dass eine Einrichtung zur Bewegung des Schleifmittels vorgesehen ist. Die Bewegungseinrichtung kann durch einen eigenen Antrieb oder auch passiv durch die Bewegung des Bandes angetrieben werden.
Vorteilhafterweise ist eine Einrichtung zur Entfernung von beim Aufrauen des Bandes entstehenden Partikeln, vorzugsweise eine Absaugeinrichtung, vorgesehen.
Das Band zum Schutz der Elektroden der Punktschweißvorrichtung ist vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet. Kupfer bzw. Kupferlegierungen sind hinsichtlich der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sehr gut geeignet. Insbesondere wird sogenanntes E-Kupfer, das weicher ist und eine bessere elektrische Leitfähigkeit bei schlechteren mechanischen Festigkeitseigenschaften zur Bildung der Bänder verwendet.
Geeignete Dicken der Bänder zum Schutz der Elektroden der Punkt- Schweißvorrichtung liegen im Bereich von 0,1mm bis 0,3mm.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein oben genanntes Band zum Schutz der Elektroden einer oben genannten PunktSchweißvorrichtung, bei dem zumindest eine Seite mit zumindest einer mittleren Rauheit von Ιμπι bis 13 m aufgeraut ist, und an der zumindest einen aufgerauten Seite eine Beschichtung vorgesehen ist. Durch die Beschichtung kann das auf zumindest einer Seite aufgeraute Band gegen Neuoxidation geschützt werden.
Die Bänder sind vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegie- rung gebildet, wobei sich insbesondere sogenanntes E-Kupfer besonders eignet.
Die Bänder weisen vorzugsweise eine Dicke von 0,1mm bis 0,3mm auf .
Die Beschichtung an der zumindest einen aufgerauten Seite des Bandes zum Schutz der Elektroden der Punktschweißvorrichtung kann aus Silber gebildet sein. Alternativ dazu können auch Inhibitoren zur Verhinderung der Neuoxidation der aufgerauten Seite des Bandes eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert .
Darin zeigen:
Fig. 1 eine PunktSchweißvorrichtung in schematischer Darstellung ;
Fig. 2 eine schematische geschnittene Detailansicht einer Punkt - schweißvorrichtung im Bereich der Elektroden;
Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Punktschweißvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Aufrauen der Bänder zum Schutz der Elektroden;
Fig. 4 die Einrichtung zum Aufrauen eines Bandes zum Schutz der
Elektroden gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung; und
Fig. 5 eine Einrichtung zum Aufrauen eines Bandes mit einer Bewegung der Aufraueinrichtung.
In Fig. 1 ist eine Punktschweißvorrichtung 1 zum Widerstandsschweißen von zumindest zwei Werkstücken 2, 3 schematisch dargestellt. Die Punktschweißvorrichtung 1 besteht aus einem
Grundkörper 4 und einer Schweißzange 5 mit zwei Zangenarmen 6, an welchen jeweils eine Elektrode 7 angeordnet ist. Um die Elektroden 7 verläuft jeweils ein Band 8, welches den Übergangswiderstand bei der Punktschweißung reduziert und die Elektroden 7 schützt. Darüber hinaus kann die am Band 8 entstehende Abbildung des Schweißpunktes analysiert und zur Beurteilung der Schweißqualität herangezogen werden. Das Band 8 zum Schutz der Elektroden 7 wird von einer Wickelvorrichtung 9, welche vorzugsweise am Grundkörper 4 , aber auch an der Schweißzange 5 angeordnet sein kann, abgerollt und entlang der Zangenarme 6 und der Elektroden 7 zu einer Wickelvorrichtung 9, wo das Band 8 wieder aufgerollt wird, geführt. Zum Einsatz des Bandes 8 können an den Elektroden 7 jeweils eine Gleitkappe 10 und ein Druckelement 11 angeordnet sein, die in Längsrichtung der Elektroden 7 beweglich mit dieser verbunden sind, wobei das Druckelement 11 eine Kraft auf die Gleitkappe 10 ausübt. Die Gleitkappe 10 und das Druckelement 11 weisen eine Führung für das Band 8 auf, so dass das Band 8 von den Elektroden 7 distanzierbar ist. Die Gleitkappe 10 hebt während oder nach dem Öffnen der Schweißzange 5 das Band 8 von der Elektrode 7 ab. Hingegen wird die Gleitkappe 10 während des Schweißvorganges bei geschlossener Schweißzange 5 zurückgeschoben, so dass das Band 8 an der Elektrode 7 zum Anliegen kommt. Bei geschlossener Schweißzange 5 werden die Elektroden 7 mit einem vordefinierten Druck an die Werkstücke 2, 3 gepresst. Durch einen derartigen Aufbau der Elektroden 7 wird erreicht, dass das Band 8 bei geöffneten Zangenarmen 6 der Punktschweißvorrichtung 1 nicht direkt an der Kontaktfläche der Elektroden 7 zum Anliegen kommt, so dass das Band 8 beim Verschieben nicht an den Elektroden 7 reiben kann. Somit wird die Lebensdauer der Elektroden 7 wesentlich erhöht. Zur Durchführung der Punktschwei ung wird ein bestimmter elektrischer Strom, welcher von einer Stromquelle geliefert wird, durch die Elektroden 7 geleitet. Dadurch werden die Werkstücke 2, 3 durch einen beim Punktschweißvorgang entstehenden Schweißpunkt 12 miteinander verbunden (siehe Fig. 2) .
Die Wickelvorrichtungen 9 an den Zangenarmen 6 sind so konzipiert, dass ein einfacher und unkomplizierter Wechsel bzw. Austausch der Rollen bzw. des Bandes 8 vorgenommen werden kann. Ein weiterer positiver Effekt dieser Anordnung der Wickelvorrichtungen 9 besteht darin, dass durch die Führung des Bandes 8 von hinten, also vom Grundkörper 4 zu den Elektroden 7, keine störenden Teile vorhanden sind, was zur Folge hat, dass auch bei kompliziert zugänglichen Werkstücken 2, 3 nahezu problemlos eine Punktschweißung durchgeführt werden kann, da keinerlei Einschränkung der Zugänglichkeit gegenüber Schweißzangen 5 ohne Band 8 gegeben ist. Durch diese Ausgestaltung kann auch die Baugröße der Punktschweißvorrichtung 1 gering gehalten werden. In Fig. 2 ist auch das erfindungsgemäße Band 8 dargestellt, welches zumindest auf einer Seite, der sogenannten Blechseite, also jener Seite des Bandes 8, welche dem Werkstück 2 bzw. 3 zugeordnet ist, aufgeraut ist. Somit wird ein optimaler Kontakt zwischen Band 8 und Werkstück 2 bzw. 3 erreicht. Durch das Aufrauen entstehen entsprechende Erhöhungen und Vertiefungen (beispielsweise Längsrillen oder Querrillen) an der Blechseite, so dass der Kontakt bei geringen Kontaktkräften im Wesentlichen punktförmig erfolgt. Die Kontaktkräfte sind dabei allgemein derart begrenzt, dass eine Deformation an der Band- und/oder Blechseite verhindert wird. Dementsprechend wird auch ein Kontakt zwischen blanken Flächen verhindert. Die Blechseite kann dabei vollständig oder auf Teilflächen, beispielsweise einem Mittelstreifen des Bandes 8, aufgeraut sein.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Punktschweißvor- richtung 1 mit einer Schweißzange 5 mit C- förmigen Zangenarmen 6, an welchen Einrichtungen 13 zum Aufrauen der Bänder 8 zum Schutz der Elektroden 7 angeordnet sind. Die Aufraueinrichtungen 13 werden anhand der Figuren 4 und 5 näher erläutert. Durch die direkt an den Zangenarmen 6 angeordneten Einrichtungen 13 zum Aufrauen der Bänder 8 kann ein Aufrauen zumindest einer Seite der Bänder 8 unmittelbar vor der Durchführung der Punktschwei - ßung erzielt werden. Auch können bestehende Punktschweißvorrichtungen 1 besonders leicht mit derartigen Aufraueinrichtungen 13 nachgerüstet werden. Die beim Aufrauen der Bänder 8 entstehenden Partikel werden vorzugsweise mit einer entsprechenden Einrichtung 21 zur Entfernung der Partikel, insbesondere eine Absaugeinrichtung, entfernt. Dazu kann beispielsweise eine
Unterdruckleitung herangezogen werden.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante einer derartigen mechanischen Einrichtung 13 zum Aufrauen der Bänder 8 zum Schutz der Elektroden 7 einer Punktschweißvorrichtung 1. An einem Grundkörper 14 der Einrichtung 13, der mithilfe entsprechender Befestigungsvorrichtungen 15 am Zangenarm 6 der Punktschweißvorrichtung 1 befestigt werden kann, sind zwei Klemmen 16 angeordnet, zwischen welchen das Band 8 (strichliert gezeichnet) geführt wird. Zum Führen und Umlenken des Bandes 8 können Rollen 17 am Grund- körper 14 vorgesehen sein. Die Klemmen 16 bestehen aus jeweils zwei Plättchen 18, welche über Federelemente 19 im Bereich des Durchtritts des Bandes 8 zueinander gepresst werden. Zumindest eine Innenseite der Klemmen 16 im Bereich des Durchtritts des Bandes 8 ist mit einem Schleifmittel 20 zum Aufrauen zumindest einer Seite des Bandes 8 versehen. Dieses Schleifmittel 20 kann beispielsweise durch ein Schleifvlies gebildet sein. Die Federelemente 19 sind vorzugsweise besonders rasch und einfach austauschbar, wodurch die Anpresskraft, mit der das Schleifmittel 20 an das Band 8 gedrückt wird, angepasst werden kann. Somit kann die Rauheit auf den gewünschten Wert, vorzugsweise zwischen 1μπ\ und 13μπι, eingestellt werden. Vorteilhafterweise wird die Einrichtung 13 zum Aufrauen der Bänder 8 bzw. Teile davon, wie das Federelement 19 oder das Schleifmittel 20, in vorgegebenen Intervallen, beispielsweise gleichzeitig mit dem Band 8, ausgetauscht. Um bei der Klemme 16 zu erreichen, dass die Schleifmittel 20 gleichmäßig auf die Seite bzw. die Seiten des Bandes 8 angepresst werden, kann eine Backe der Klemme 16 drehbar bzw. schwenkbar gelagert sein, so dass die Innenseiten der Backen der Klemme 16 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Sofern das Band 8 unmittelbar vor der Punktschweißung aufgeraut wird, ist eine Versiegelung der aufgerauten Seite zur Verhinderung einer Neuoxidbildung nicht erforderlich. Wird das Band 8 hingegen früher, beispielsweise bei dessen Herstellung, aufgeraut, ist eine Versiegelung durch eine Silberbeschichtung (welche eine Dicke von 20nm bis 200nm, insbesondere 50nm bis lOOnm, aufweist) oder entsprechende Inhibitoren zweckmäßig, wodurch das Oxidwachstum im Wesentlichen verhindert bzw. zumindest verlangsamt wird. In diesem Fall wird das Band 8 durch die Einrichtung 13 gefördert, ohne dass diese aktiv ist. Somit bleibt die Be- schichtung des Bandes 8 für die Schweißung entsprechend unverändert .
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform einer Einrichtung 13 zum Aufrauen eines Bandes 8 zum Schutz der Elektroden 7 einer Punktschweißvorrichtung 1 stellt nur eine von vielen Möglichkeiten der Aufrauung der Bänder 8 direkt an der Punktschweißvor- richtung 1 dar. Beispielsweise kann auch eine Bewegung der
Klemmen 16 mit einer entsprechenden Einrichtung 22 erzeugt werden, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Bewegungseinrichtung 22 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Antriebswelle 23 gebildet, an der exzentrisch eine Pleuelstange 24 gelagert ist, durch welche eine entsprechend gelagerte Platte 25, an der die Klemmen 16 befestigt sind, in Bewegung versetzt werden kann. Durch diese Bewegungseinrichtung 22 kann die Aufrauung des Bandes 8 verbessert werden, da durch die zusätzliche Bewegung die Rauheit erhöht wird. Zur Aufrauung wird die Platte 25 entlang der Achse des Bandes 8 hin und her bewegt, so dass die Oberfläche aufgeraut wird. Die Antriebswelle 23 kann durch einen eigenen Antrieb bewegt werden oder auch passiv durch die Bewegung des Bandes 8 in Drehung versetzt werden.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Durchführung einer Punktschweißung mit einer Punktschweißvorrichtung (1) , wobei über Elektroden (7) ein Strom in zu verbindende Werkstücke (2, 3) eingeprägt und die Werkstücke (2, 3) dadurch verschweißt werden, und zwischen jeder Elektrode (7) und den Werkstücken (2, 3) jeweils ein Band (8) zum Schutz der Elektroden (7) angeordnet wird, und jedes Band (8) nach dem Punktschweißvorgang weiterbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zumindest an einer Seite bis zu einer mittleren Rauheit von Ιμπι bis 13μπι aufgerautes Band (8) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein chemisch aufgerautes Band (8) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein durch Ätzen aufgerautes Band (8) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mechanisch aufgerautes Band (8) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein durch Schleifen aufgerautes Band (8) verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein während des Herstellungsprozesses des Bandes (8) durch Walzen aufgerautes Band (8) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zumindest an der aufgerauten Seite insbesondere mit Silber beschichtetes Band (8) verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Band (8) direkt an der Punkt - Schweißvorrichtung (1) unmittelbar vor der Punktschweißung aufgeraut wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Band (8) durch zumindest eine Klemme (16) mit einem Schleifmittel (20) , insbesondere einem Schleif lies, an zumindest einer Innenseite geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel (20) bewegt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufrauen des Bandes (8) entstehende Partikel entfernt, vorzugsweise abgesaugt, werden.
12. Punktschweißvorrichtung (1) zum Widerstandsschweißen von Werkstücken (2, 3), mit einer Schweißzange (5) mit zwei Zangenarmen (6) und daran befestigten Elektroden (7) zum Einprägen eines Stromes in die zu verbindenden Werkstücke (2, 3), wobei zwischen den Elektroden (7) und den Werkstücken (2, 3) jeweils ein Band (8) zum Schutz der Elektroden (7) angeordnet ist, welche über Wickelvorrichtungen (9) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schweißzange (5) zumindest eine
Einrichtung (13) zum Aufrauen zumindest eines Bandes (8) zum Schutz der Elektroden (7) zumindest an einer Seite unmittelbar vor der Durchführung der Punktschweißung angeordnet ist.
13. Punktschweißvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufraueinrichtung (13) zum Aufrauen zumindest eines Bandes (8) bis zu einer mittleren Rauheit von lpm bis 13μπι ausgebildet ist.
14. Punktschweißvorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufraueinrichtung (13) durch zumindest eine Klemme (16) gebildet ist, zwischen der das Band (8) geführt ist, wobei an zumindest einer Innenseite jeder Klemme (16) ein Schleifmittel (20) zum Aufrauen zumindest einer Seite des Bandes (8) angeordnet ist.
15. Punktschweißvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel (20) zum Aufrauen zumindest einer Seite des Bandes (8) durch ein Schleifvlies gebildet ist.
16. Punktschweißvorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (22) zur Bewegung des Schleifmittels (20) vorgesehen ist.
17. Punktschweißvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (21) zur Entfernung von beim Aufrauen des Bandes (8) entstehenden Partikeln, vorzugsweise eine Absaugeinrichtung, vorgesehen ist.
18. Punktschweißvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis
17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Band (8) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist.
19. Punktschweißvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis
18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Band (8) eine Dicke von 0,1mm bis 0,3mm aufweist.
20. Band (8) zum Schutz der Elektroden (7) einer Punktschweißvorrichtung (1) , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seite mit einer mittleren Rauheit von Ιμπι bis 13μτη aufgeraut ist, und an der zumindest einen aufgerauten Seite eine Beschichtung vorgesehen ist .
21. Elektrodenschutzband (8) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (8) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist.
22. Elektrodenschutzband (8) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (8) eine Dicke von 0,1mm bis 0,3mm aufweist .
23. Elektrodenschutzband (8) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung an der zumindest einen aufgerauten Seite aus Silber gebildet ist.
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