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Die Erfindung betrifft Einrichtungen
zum Befestigen von bolzenartigen Elementen mittels Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung
oder Kurzzeithubzündung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 oder 6.
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Eine Einrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus
DE
15 65 003 A bekannt.
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In der nachveröffentlichten
DE 44 00 957 C1 ist eine
Einrichtung zum Befestigen von bolzenartigen Elementen mittels Lichtbogenschweißen beschrieben,
welche ein Steuergerät
zur Steuerung von Schweißvorgängen und
zur Energieversorgung einer Schweißvorrichtung aufweist, welche
einen Führungskolben
mit integrierter Gaszuführung,
einen am Führungskolben
gehalterten auswechselbaren Elementhalter und eine Gasglocke aufweist.
Hierbei ist zum Befestigen von Elementen in Form von Hohlkörpern auf
gelochtes oder ungelochtes Blechmaterial zur Erzeugung eines Magnetfeldes
mit radialer Komponente eine elektrisch erregbare ringförmige Spule aufgesteckt,
welche in einem als magnetischer Rückschluss dienenden Spulenkörper mit
daran ausgebildeter Gasglocke untergebracht ist. Hierbei sind die Anschlüsse der
Spule mittels Leitungen mit einer im Steuergerät untergebrachten und von diesem
aus beaufschlagbaren zusätzlichen
Spulensteuereinheit verbunden.
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Mit einer solchen Einrichtung werden
Bolzen mit Durchmessern von 3mm bis 12mm oder sogar bis 16mm oder
Gewindebolzen M3 bis M12 oder größer geschweißt. Bei
Bolzendurchmessern von über
6mm werden im allgemeinen Schutzgas und zusätzlich Ke ramikringe verwendet,
um eine Porenbildung im Wulst zu vermeiden, und um die Wulstausbildung
zu optimieren.
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In der ebenfalls nachveröffentlichten
DE 44 17 397 A1 ist
eine Vorrichtung für
eine Schweißvorrichtung
beschrieben, um ein Befestigungselement in Form eines Hohlkörpers auf
vorgelochtes Blechmaterial mittels Lichtbogenschweißen mit
Hubzündung aufzuschweißen. Hierbei
weist die Schweißvorrichtung
einen Bolzenhalter zum Halten des Hohlkörperelements und eine den unteren
Teil des Bolzenhalters umschließende
Elektromagnetspule mit einem den Schweißbereich umgebenden Pol zum
Erzeugen einer auf den Lichtbogen wirkenden, etwa radial verlaufenden
Magnetfeldkomponente auf. Ferner ist in der Schweißvorrichtung
ein Kunststoffrohr verschiebbar gehaltert, in dessen Seitenwandung
Einlassöffnungen
zum Zuführen
und Einleiten von Schutzgas ausgebildet sind. Ferner ist ein das
freie Ende des Bolzenhalters umgebender Ablenkmagnet verschiebbar
und zentriert geführt.
Ferner ist ein von der Schweißvorrichtung
in Richtung des Blechmaterials vorstehender äußerer Pol so ausgebildet, dass durch
die radial verlaufende Magnetfeldkomponente der Lichtbogen zu einem
Umlauf entlang der kreisförmigen
Kante eines Loches im Blechmaterial gezwungen wird.
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Aus
DE 36 31 598 A1 ist eine Einrichtung zum
Befestigen von bolzenartigen Elementen mittels Lichtbogenschweißung mit
einer ringförmigen
Spule und einer Glasglocke
4 mit Abstandshalter bekannt. Bei
dieser Einrichtung wird der Spulenstrom aus dem Schweißstrom abgeleitet,
so dass kein zusätzlicher Aufwand
für die
Regelung des Spulenstroms betrieben zu werden braucht.
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In
DE 94 16 561 U1 ist ein mobiles Gerät zum Schweißen von
Bolzen mittels Hub- oder Kurzzeithubzündung beschrieben, mit welchem
Bolzen mit Durchmessern in der Größenordnung von 2mm bis etwa
10mm aufgeschweißt
werden können.
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Aus
EP 01 67 150 A1 ist eine weitere Einrichtung
zum Befestigen von bolzenartigen Elementen auf gelochtes oder ungelochtes
Blechmaterial mittels Lichtbogenschweißen mit Hubzündung bekannt,
wobei ausgeführt
ist, dass eine elektrische Spule ohne weiteres durch eine Permanentmagnetspule
ersetzt werden kann, da diese in der Wirkung als gleichwertig anzusehen
ist.
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In
US 52 33 151 A ist eine Einrichtung beschrieben,
um Teile, beispielsweise in Form von Bolzen mit einer optimalen
Geschwindigkeit einer entsprechend ausgelegten Schweißeinrichtung
zuzuführen.
In dieser Vorrichtung ist im Bereich des Bolzenhalters ein Permanentmagnet
untergebracht, welcher lediglich zum Halten eines Bolzens in der Ausgangsstellung
vorgesehen ist. Darüber
hinaus sind Permanentmagnete zur Feldbeeinflussung um den Bolzenhalter
herum angeordnet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine Einrichtung zum Befestigen von bolzenartigen Elementen in einfacher
Weise schnell in eine Einrichtung so umzurüsten, dass mittels Lichtbogenschweißen mit Hubzündung oder
Kurzzeithubzündung
Elemente in Form von Hohlkörpern,
insbesondere von kreiszylinderförmigen
Hohlkörpern
mit Innengewinde und Anfasung oder Schweißmuttern mit und ohne Anfasung auf
gelochtes oder ungelochtes Blechmaterial geschweißt werden
können.
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Gemäß der Erfindung ist dies bei
einer Einrichtung zum Befestigen von bolzenartigen Elementen nach
dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1, 2 und 6 erreicht. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der auf den Anspruch
1 unmittelbar oder mittelbar rückbezogenen Ansprüche.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, ist der Führungskolben
mit integrierter Gaszufuhr ausgestattet, eine Gasglocke mit einem daran
ausgebildeten Abstandshalter vorgesehen und ein Spulenanschluss über einen
Regelwiderstand, beispielsweise in Form eines Potentiometers, mit
am Elementhalter anliegendem negativen Potential verbunden. Ruf
diese Weise kann von der Spule ein Magnetfeld mit radialer Komponente
erzeugt werden, dessen Stärke
jeweils über
den Regelwiderstand einstellbar ist.
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Nach dieser einfachen und schnell
durchzuführenden
Umrüstung
einer herkömmlichen
Bolzenschweißeinrichtung
können
mit dieser dann auch Elemente in Form von Hohlkörpern, insbesondere kreiszylinderförmigen Hohlkörpern mit
Innengewinde und Anfasung, vorzugsweise Schweißmuttern mit und ohne Anfasung
in derselben Weise wie Vollkörper-Bolzen
mit und ohne Außengewinde
einwandfrei mit der erforderlichen Festigkeit und Haltbarkeit verschweißt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind an der Spule eine Anzahl Anzapfstellen vorgesehen,
welche mittels Leitungen über
einen Stufenschalter mit dem Elementhalter verbunden sind, so dass
anstelle des bei der ersten Ausführungsform
vorgesehenen Regelwiderstandes nunmehr über den Stufenschalter die
Stärke
des Magnetfeldes und dessen in radialer Richtung verlaufenden Komponente
einstellbar ist. Vorzugsweise besteht der bei den vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
verwendete Elementhalter aus ferromagnetischem Material.
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Bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung wird beim Aufstecken einer ringförmigen Spule, welche in einem
als magnetischer Rückschluss
dienenden Spulenkörper
mit daran ausgebildeter Gasglocke mit Abstandshalter untergebracht
ist, über eine
entsprechende Kennung im Steuergerät automatisch auf Erzeugen
eines Magnetfeldes mit radialer Komponente umgeschaltet. Bei dieser
bevorzugten Ausführungsform
brauchen somit im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
weder Leitungen angeschlossen zu werden, noch Einstellmittel, wie
beispielsweise ein Regelwiderstand oder ein Stufenschalter betätigt zu
werden, sondern bereits beim Aufstecken der Spule wird eine entsprechende
Umschaltung vorgenommen und durch die aufgesteckte Spule wird ein
dem aufzuschweißenden
Hohlkörper-Element
entsprechend bemessenes Magnetfeld mit einer entsprechend bemessenen
radialen Komponente erzeugt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird beim Aufstecken einer ringförmigen Spule,
die ebenfalls in einem Spulenkörper
mit daran ausgebildeter Gasglocke mit Abstandshalter untergebracht
ist, auf ein im Steuergerät
vorgesehenes Strom- und Magnetisierungsprogramm umgeschaltet, mittels
welchem dann ein dem zu verschweißenden Hohlkörper-Element
entsprechendes Magnetfeld mit radialer Komponente in einer dem Schweißstrom entsprechenden
Stärke
angeschaltet wird.
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Um ein optimales Umlaufverhalten
des Lichtbogens zu erreichen, ist es notwendig, das ablenkende radiale
Magnetfeld in seiner Stärke
dem Schweißstrom
anzupassen. Aus diesem Grund wird bei dem Zündvorgang mit einem schwächeren Magnetfeld begonnen,
so dass keine Gefahr besteht, dass der Lichtbogen beim Zünden abreißt. Gegen
Ende des Schweißvorgangs
ist es dagegen vorteilhaft, um eine einwandfreie ringförmige Anschmelzung
zu erreichen, einen höheren
Schweißstrom
und ein stärkeres
Ablenken des Magnetfelds vorzusehen. Hierdurch ist beim Zusammenführen der
angeschmolzenen Teile, nämlich
der angeschmolzenen Ringfläche des
zu verschweißenden
Hohlkörper-Elements
und beispielsweise des angeschmolzenen Randes einer Öffnung in
gelochtem Blechmaterial, eine gleichmäßige und intensive Verschweißung sichergestellt.
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Auch bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein Elementhalter aus ferromagnetischem Material
verwendet, welcher eine durchgehende Mittenbohrung aufweist. Wenn Hohlkörper-Elemente
zu verschweißen
sind, wird in der Mittenbohrung des Elementhalters ein den Abmessungen
des jeweils zu verschweißenden
Elements in seiner Stärke
angepasster, einteiliger oder mehrteiliger Stabpermanentmagnet untergebracht. Bei
der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Gaszufuhr
seitlich von dem Elementhalter.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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l eine
schematische Darstellung eines Teils einer Schweißvorrichtung
in Form einer schematisch angedeuteten Schweißpistole, und
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2 eine
Draufsicht auf ein Bedienungsfeld eines Geräts zur Steuerung der Schweißvorgänge und
zur Energieinsbesondere Stromversorgung einer Schweißvorrichtung.
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In 1 ist
schematisch ein Gehäuse 1 einer Schweißpistole
dargestellt, welche über
einem Teil eines im Schnitt wiedergegebenen Blechmaterials 7 angeordnet
ist. An dem dem Blechmaterial zugewandten Ende des Pistolengehäuses 1 ist
ein Führungskolben 2 vorgesehen,
in dessen dem Blechmaterial 7 zugewandten Ende ein Elementhalter 3 eingesetzt
ist, welcher eine schematisch angedeutete, durchgehende Mittenbohrung 3' aufweist. Der
Mittenbohrung 3' des
Elementhalters 3 ist schematisch eine im Führungskolben 2 integrierte
Gaszufuhr 8 zugeordnet. Im Elementhalter 3 ist
ein kreiszylinderförmiges
Hohlkörper-Element 14 gehaltert,
dessen dem Blechmaterial 7 zugewandtes Ende eine Anfasung aufweist,
mittels welcher eine Zentrierung bezüglich eines im Blechmaterial 7 strichpunktiert
angedeuteten Loches 7' erleichtert
ist.
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In dem Pistolengehäuse 1 sind
Stativstangen 9 verschiebbar gehaltert, zwischen welchen
eine Halterungsplatte 91 vorgesehen ist, an der eine zweite
Gaszuführ-Möglichkeit 10 angedeutet
ist. An der Halterungsplatte 91 ist ein schematisch dargestellter Spulenkörper 5 angebracht,
an dessen dem Blechmaterial 7 zugewandten Ende eine Art
Gasglocke mit Abstandshalter 51 ausgebildet ist. In dem
Spulenkörper 5 ist
eine Ringspule 4 untergebracht, deren Anschluß 41 über den
Spulenkörper 5 mit
dem Abstandshalter 51 verbunden ist, während deren zweiter Anschluß 42 über einen
Regelwiderstand in Form eines Regelpotentiometers 6 mit
dem Führungskolben 2 verbunden
ist.
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Ferner sind in 1 schematisch ein an dem Führungskolben 3 angeschlossenes
Schweißkabel 11 dargestellt, über das
negati ves Potential an den Führungskolben 2 angelegt
wird. Durch ein weiteres Kabel 12 wird positives Potential
an das Blechmaterial 7 angelegt. Ferner ist ein nicht näher dargestelltes
Steuergerät über ein
Steuerkabel 13 mit einem im Griff des Pistolengehäuses 1 schematisch
angedeuteten Auslöseschalter 15 verbunden.
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Bei der in l dargestellten
Ausführungsform
ist die Spannung, die der Spule 4 über den Regelwiderstand in
Form eines Potentiometers 6 zugeführt wird, direkt vom Schweißstrom abgeleitet
bzw. von der Lichtbogenspannung abgezweigt. Somit entfällt bei
dieser Ausführungsform
eine Spannungsversorgung der Spule über zusätzliche mit dem Steuergerät verbundene
Leitungen und es ist auch keine gesonderte Steuerung der zeitlichen
Abläufe
erforderlich, da diese bereits durch den internen Ablauf im Steuergerät vorgegeben
sind. Sobald die Pistole mit dem Abstandshalter 51 auf
das Blechmaterial 7 aufgesetzt wird, wird dadurch dessen
positives Potential abgegriffen und somit über den Anschluß 41 positive Spannung
an die Spule 4 angelegt, an deren anderen Anschluß 42 über den
Regelwiderstand 6 negative Spannung angelegt ist.
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Statt des Regelwiderstands 6 kann
ein nicht dargestellter Stufenschalter vorgesehen sein, welcher
mit ebenfalls nicht dargestellten Anzapfstellen der Spule 42 verbunden
ist.
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In 2 ist
im wesentlichen das Bedienungsfeld eines Steuergeräts einer
herkömmlichen Schweißeinrichtung
dargestellt, um mittels Lichtbogenschweißung mit Hubzündung oder
Kurzzeithubzündung
bolzenartige Elemente zu verschweißen. Auf dem Bedienungsfeld
ist zwischen einem Hauptschalter 20 und einem Betriebsart-Wählschalter 25 ein
in fünf
Rechtecke unterteiltes Feld wiedergegeben, in welchem insgesamt
fünf mit
den Ziffern 0 bis 4 bezeichnete Betriebsarten
schematisch angedeutet sind, welche mittels des Betriebsart-Wählschalters
25 auswählbar
sind.
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Hierbei entspricht die Betriebsart 0 einem normalen
Schweißbetrieb.
Mit der Betriebsart 1 läßt sich
ein Abhubtest durchführen,
indem über
die Auslösetaste 14 der
Pistole der in 1 nicht
näher dargestellte
Hubmagnet eingeschaltet und damit dessen Einstellung kontrolliert
werden kann. Mit der Betriebsart 2 läßt sich ein Gastest durchführen, indem über die
Auslö-.
setaste 15 der Pistole das Gasventil des Geräts geöffnet wird, um auf diese Weise
vor einem Schweißvorgang
Gasleitungen mit dem Schutzgas zu spülen und so zu reinigen. Bei
Einstellen der Betriebsart 3 läßt sich ein Vorstromtest für Schweißungen mit
dem eingestellten Parametern durchführen, ohne daß der Hauptstrom
zugeschaltet wird. Die vorstehend beschriebenen Betriebsarten 0 bis 3 sind auf
dem Bedienungsfeld des Steuergeräts
der herkömmlichen
Schweißeinrichtung
zu finden.
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In 2 ist
zusätzlich
eine Betriebsart 4 vorgesehen. Bei Einstellen des Betriebsart-Wählschalters
25 auf die Betriebsart 4 wird auf das Schweißen von
Hohlkörper-Elementen,
insbesondere von Schweißmuttern
geschaltet. Bei Wahl der Betriebsart 4 läßt sich über einen
Wählschalter 27, über welchen sonst
die Vorstromdauer einstellbar ist, nunmehr die Größe der zu
verarbeitenden Schweißmutter
einstellen, wobei beispielsweise Ziffer 1 der Größe M3, Ziffer 2 der
Größe M4, usw.
entspricht.
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Auf dem Bedienungsfeld der 2 sind mit 21 ein
Anschluß für ein Netzkabel,
mit 23 und 24 Sicherungen, mit 26 ein
Wählschalter
für die
Gasflußdauer,
mit 27 der Wählschalter
zum Einstellen der Vorstromdauer, mit 28 ein Wählschalter
zum Einstellen der Hauptstromdauer, mit 9 eine LED-Anzeige "Bolzen auf Blechmaterial", mit 10 eine
LED-Anzeige "Pistolenschalter
betätigen", mit 11 eine
LED-Anzeige "Gasventil
geöffnet", mit 12 eine
LED-Anzeige "Abhub", mit 13 eine
LED-Anzeige "Hauptstrom", mit 14 eine
LED-Anzeige "Fertigkontakt", mit 15 eine LED-Anzeige "Übertemperatur in Bolzenschweißer", mit 16 Schweißkabelstecker "Masseanschluß", mit 17 eine
Schweißkabelbuchse "Schweißpistole" und mit 18 ein
Steuerkabelanschluß der
Schweüßpistole bezeichnet.