DE19625886B4

DE19625886B4 - Elektrische Schweißvorrichtung und Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes

Info

Publication number: DE19625886B4
Application number: DE19625886A
Authority: DE
Inventors: Roland Kurz
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: GB2314793B; JP3686744B2; GB9712682D0; US5938946A; BR9702524A; DE19625886A1; JPH1058144A; CA2207897A1; GB2314793A

Abstract

Elektrische Schweißvorrichtung (5) zum Aufschweißen eines Befestigungselementes (4), insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück, mit einer Transport- und Halteeinrichtung (1), die ein Führungsteil (2) mit einem Führungskanal (3) aufweist, dem ein Befestigungselement (4) zugeführt und in einem seiner Enden während des Schweißvorgangs gehalten werden kann, und mit einem in Längsrichtung des Führungskanals (3) hin und her verschieblichen Ladeorgan (6), das ein zur Anlage an das Befestigungselement (5) bringbares Kopfteil (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeorgan (6) einen Kanal (9) mit einem Eintritt (10) und einem am Kopfteil (7) ausgebildeten Austritt (11) aufweist und daß in den Führungskanal (3) ein Gaszuführkanal (12) mündet, der in einer ersten Lage des Ladeorgans (6) durch dieses geschlossen und in einer zweiten Lage des Ladeorgans (6), in der sich das Ladeorgan während des Schweißvorgangs befindet, mit dem Eintritt (10) in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schweißvorrichtung und auf ein Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück.

Es sind elektrisch betriebene Schweißvorrichtungen bekannt, die nach dem Hubzündungsverfahren arbeiten. Bei dem Hubzündungsverfahren handelt es sich um eine besondere Ausgestaltung eines Lichtbogen-Bolzenschweißverfahrens, bei dem der Bolzen an das Werkstück angelegt und unter Bildung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzen und dem Werkstück vom letzteren abgehoben wird. Nach Erzeugung einer Schmelzzone am Bolzen und am Werkstück, wird der Bolzen unter Löschung des Lichtbogens an das Werkstück erneut angelegt und bis zum Erstarren der Schmelze in seiner Lage gehalten. Eine Vorrichtung, die nach dem Hubzündungsverfahren arbeitet, ist beispielsweise durch die DE 32 01 979 A1 bekannt.

Die Zuführung von Befestigungselementen zu der Schweißvorrichtung erfolgt weitgehend automatisiert. Die Befestigungselemente werden aus einem Speicher über eine Zuführleitung zu der Schweißvorrichtung pneumatisch gefördert. Die Vorrichtung weist ein Führungsteil mit einem Führungskanal auf, dem ein Befestigungselement zugeführt wird. Bei den bekannten Vorrichtungen weist die Transport- und Halteeinrichtung an ihrem freien Ende mehrere nachgiebige Haltezungen für das Erfassen und Halten eines Befestigungselementes auf. Zur Positionierung eines Befestigungselementes in der Transport- und Halteeinrichtung ist ein Ladeorgan vorgesehen, das in Längsrich tung des Führungskanals hin und her verschieblich ist. Es weist ein zur Anlage an das Befestigungselement bringbares Kopfteil auf. Eine solche elektrische Schweißvorrichtung ist durch das Gebrauchsmuster DE 295 13 158 U1 bekannt.

Mittels der elektrisch betriebenen Schweißvorrichtung werden Befestigungselemente mit einem Werkstück verschweißt. Bei den Befestigungselementen handelt es sich bevorzugt um solche, die im wesentlichen rohrförmig ausgebildet sind. Während des Schweißvorganges besteht bei rohrförmig ausgebildeten Befestigungselementen die Gefahr, daß die erzeugte Schmelze bedingt durch das Magnetfeld und ein Zusammenziehen des Lichtbogens radial nach innen gezogen wird. Bedingt durch diesen Effekt besteht die Gefahr, daß die Schweißverbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Werkstück nur unbefriedigend ausgebildet wird.

Durch die DE 42 00 199 A1 ist eine Schweißvorrichtung bekannt, bei der ein Gas zu der Schweißstelle zugeführt wird. Hierzu weist die Vorrichtung einen Gaskanal auf, der in einer Bolzenhaltevorrichtung ausgebildet ist. Der Bolzen hat eine im wesentlichen in Längsrichtung des Kanals ausgebildete Durchgangsbohrung, durch die das Gas zu der Schweißstelle gelangt.

Bei einer weiteren aus DE 295 05 613 U1 bekannten Schweißvorrichtung weist eine rohrförmige Halteeinrichtung für Schweißelemente eine seitliche Anschlussöffnung zum Zuführen von Schutzgas auf.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schweißvorrichtung und ein Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, anzugeben, durch die bzw. das ein Eindringen einer während des Schweißvorgangs entstehenden Schmelze in das im wesentlichen rohrförmig ausgebildete Befestigungselement vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Schweißvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Schweißvorrichtung und des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die elektrische Schweißvorrichtung zum Aufschweißen eines rohrförmigen Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück, mit einer Transport- und Halteeinrichtung, die ein Führungsteil mit einem Führungskanal aufweist, dem ein Befestigungselement zugeführt und an einer seiner Enden das Befestigungselement während des Schweißvorgangs gehalten wird, und mit einem in Längsrichtung des Führungskanals hin und her verschieblichen Ladeorgan, das ein zur Anlage an das Befestigungselement bringbares Kopfteil aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß das Ladeorgan einen Kanal mit einem Eintritt und einem Austritt aufweist, wobei der Austritt am Kopfteil ausgebildet ist. In den Führungskanal mündet ein Gaszuführkanal, der in einer ersten Lage des Ladeorgans durch dieses geschlossen und in einer zweiten Lage des Ladeorgans mit dem Eintritt in Verbindung bringbar ist. Das Ladeorgan nimmt die zweite Lage während des Schweißvorgangs ein, wodurch ein Gas über den Gaszuführkanal und durch das Ladeorgan zu dem Schweißbolzen gelangen kann, der einen Durchgangskanal aufweist. Durch die Zuführung eines Gases zu der Schweißstelle wird ein Eintritt der Schmelze während des Schweißvorgangs in das im wesentlichen als ein Hohlkörper ausgebildetes Befestigungselement verhindert. Das Ladeorgan als solches wirkt bezüglich des im Führungskanal ausgebildeten Gaszuführkanals als ein Ventil, welches den Gaszuführkanal nur dann freigibt, wenn der Schweißvorgang ausgeführt wird.

Bevorzugt ist eine Ausbildung einer Schweißvorrichtung, bei der der Führungskanal und das Ladeorgan einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei dem Ladeorgan kann es sich hierbei um ein rohrförmi ges Bauteil handeln, dessen dem Kopfteil gegenüberliegendes Ende gasdicht verschlossen ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung wird vorgeschlagen, daß das Ladeorgan im wesentlich gasdicht in dem Führungskanal geführt ist. Diese Ausgestaltung der Schweißvorrichtung ist dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Gas um ein Inertgas, insbesondere ein Inertgas enthaltend Argon, handelt. Durch die gasdichte Ausführung wird der Verbrauch des Gases vermindert, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Schweißvorrichtung weiter verbessert wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung wird vorgeschlagen, daß der Eintritt in den Kanal des Ladeorgans in Form einer länglichen Ausnehmung ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des Ladeorgans erstreckt. Die Länge der Ausnehmung bzw. des Eintritts ist dabei so bemessen, daß diese wenigstens einem Verschiebeweg des Ladeorgans während des Schweißvorgangs entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, daß während des Vorschiebens des Ladeorgans die Gaszufuhr nicht unterbrochen wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schweißvorrichtung wird vorgeschlagen, daß das Ladeorgan einen Stutzen mit dem Eintritt aufweist, wobei der Stutzen in eine am Führungsteil ausgebildete Aufnahme wenigstens teilweise hineinragt. Der Stutzen ist vorzugsweise im wesentlichen gasdicht in der Aufnahme geführt. Durch diese Ausgestaltung wird mit einfachen Mitteln eine zuverlässige und gasdichte Zuführung eines Gases in das Ladeorgan sichergestellt.

Das Gas, welches in der Vorrichtung zugeführt wird, kann aus einer Gasquelle, bei der es sich beispielsweise um Gasflaschen handelt, über eine Zuleitung, die mit dem Gaszuführkanal verbunden ist, zugeführt werden. Bei dem Gas handelt es sich bevorzugt um Luft.

Zur Vermeidung von Oxidbildung in der Schweißstelle, wie dies in der DE 42 00 199 A1 beschrieben ist, wird vorgeschlagen, daß das Gas ein Intertgas ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück wird vorgeschlagen, daß ein Befestigungselement, daß einen Durchgangskanal aufweist, einer Transport- und Halteeinrichtung, die ein Führungsteil mit einem Führungskanal aufweist, zugeführt und durch in Längsrichtung des Führungskanals hin und her verschiebliches Ladeorgan zu einem Ende des Führungskanals transportiert und in diesem während des Schweißvorgangs gehalten wird, wobei das Ladeorgan in einer ersten Lage einen Gaszuführkanal, der in den Führungskanal mündet, verschließt und in einer zweiten Lage freigibt, so daß ein Gas durch einen im Ladeorgan ausgebildeten Kanal und den Durchgangskanal des Befestigungselementes zur Schweißstelle strömt.

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung und des Verfahrens werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung im Schnitt,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung im Schnitt, und
3 eine Ansicht entlang der Schnittlinie III-III nach 2.
Der grundlegende Aufbau einer Schweißvorrichtung ist beispielsweise in dem Gebrauchsmuster DE 295 13 158 U1 beschrieben. Die Schweißvorrichtung zum Aufschweißen eines Befestigungselementes 4 weist eine Transport- und Halteeinrichtung 1 auf. Die Transport- und Halteeinrichtung 1 weist ein Führungsteil 2 mit einem Führungskanal 3 auf. In dem Führungsteil 2 wird ein Befestigungselement 4 zugeführt und in einem seiner Enden wird das Befestigungselement hier während des Schweißvorgangs gehalten. Hierzu weist das Führungsteil 2 an seinem vorderen Ende elastische Zungen 8 auf. innerhalb des Führungskanals 3 ist ein in Längsrichtung des Führungskanals 3 ein hin und her verschiebliches Ladeorgan 6 angeordnet. Das Ladeorgan 6 weist ein an das Befestigungselement 5 bringbares Kopfteil 7 auf. Das Ladeorgan 6 weist einen Kanal 9 auf, welcher sich in Längsrichtung des Ladeorgans 6 erstreckt. Der Kanal 9 weist einen Eintritt 10 und einen Austritt 11 auf. Der Austritt 11 ist am Kopfteil 7 ausgebildet. In den Führungskanal 3 mündet ein Gaszuführkanal 12. Der Gaszuführkanal 12 kann über eine nicht dargestellte Leitung mit einer Gasquelle verbunden sein. Der Eintritt 10 und der Gaszuführkanal 12 sind zueinander so ausgebildet, daß in einer ersten Lage des Ladeorgans 6 der Gaszuführkanal 12 geschlossen ist. In einer zweiten Lage des Ladeorgans 6 ist der Gaszuführkanal 12 mit Eintritt 10 in Verbindung bringbar. Das Ladeorgan 6 nimmt seine zweite Lage während des Schweißvorgangs ein.
Während des Schweißvorgangs strömt ein Gas über den Gaszuführkanal 12 in den Eintritt 10 und von dort über den Kanal 9 und den Austritt 11 in das hohl ausgebildete Befestigungselement 5. Das Gas, welches mit einem gegenüber einer Umgebungsatmosphäre höheren Druck in das Befestigungselement 4 eingeleitet wird, drückt eine an der Schweißstelle entstehende Schmelze nach außen, so daß verhindert wird, daß durch das Magnetfeld des Lichtbogens die Schmelze in das als Hohlkörper ausgebildete Befestigungselement 4 eintritt. Der Eintritt 10 ist, wie aus der 1 ersichtlich ist, in Form einer länglichen Ausnehmung ausgebildet. Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Vorschieben des Ladeorgans 6 zum Eintauchen des Befestigungselementes 4 in eine Schmelze die Gasversorgung nicht unterbrochen wird.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schweißvorrichtung dargestellt. Die Schweißvorrichtung weist ein Führungsteil 2 mit einem Führungskanal 3 auf. In dem Führungskanal 3 ist ein hin und her verschiebliches Ladeorgan 6 angeordnet. Das Ladeorgan 6 weist einen Kanal 9 mit einem Eintritt 10 auf. Der Eintritt 10 ist mit einem in dem Führungsteil 2 ausgebildeten Gaszuführkanal 12 in Verbindung bringbar. In der Darstellung nach 2 ist der Eintritt 10 des Kanals 9 mit dem Gaszuführkanal 12 in strömungstechnischer Verbindung. Das Ladeorgan 6 weist einen Stutzen 13 auf, in dem der Eintritt 10 ausgebildet ist. Der Stutzen 13 ragt teilweise in eine am Führungsteil 2 ausgebildete Aufnahme 14 hinein. Die Aufnahme 14 erstreckt sich in Verschieberichtung des Ladeorgan 6. Die Längserstreckung der Aufnahme 14 ist größer als die Längserstreckung des Stutzens 13. In der Stirnfläche des Stutzens 13 ist eine Dichtung 15 angeordnet, die zur Anlage an die an der Wand 16 der Aufnahme 14 anliegt. Der Abstand der Dichtung 15 von dem Eintritt 10 ist in Verschieberichtung des Ladeorgans 6 so bemessen, daß dieser Abstand wenigstens einem Verschiebeweg des Ladeorgans während des Schweißvorgangs entspricht.

1: Transport- und Halteeinrichtung
2: Führungsteil
3: Führungskanal
4: Befestigungselement
5: Schweißvorrichtung
6: Ladeorgan
7: Kopfteil
8: Zungen
9: Kanal
10: Eintritt
11: Austritt
12: Gaszuführkanal
13: Stutzen
14: Aufnahme
15: Dichtung
16: Wand
17: Durchgangskanal

Claims

Elektrische Schweißvorrichtung (5) zum Aufschweißen eines Befestigungselementes (4), insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück, mit einer Transport- und Halteeinrichtung (1), die ein Führungsteil (2) mit einem Führungskanal (3) aufweist, dem ein Befestigungselement (4) zugeführt und in einem seiner Enden während des Schweißvorgangs gehalten werden kann, und mit einem in Längsrichtung des Führungskanals (3) hin und her verschieblichen Ladeorgan (6), das ein zur Anlage an das Befestigungselement (5) bringbares Kopfteil (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeorgan (6) einen Kanal (9) mit einem Eintritt (10) und einem am Kopfteil (7) ausgebildeten Austritt (11) aufweist und daß in den Führungskanal (3) ein Gaszuführkanal (12) mündet, der in einer ersten Lage des Ladeorgans (6) durch dieses geschlossen und in einer zweiten Lage des Ladeorgans (6), in der sich das Ladeorgan während des Schweißvorgangs befindet, mit dem Eintritt (10) in Verbindung steht.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskanal (3) und das Ladeorgan (6) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeorgan (6) gasdicht in dem Führungskanal (3) geführt ist.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (10) in Form einer länglichen Ausnehmung ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des Ladeorgans (6) erstreckt, wobei die Länge der Ausnehmung wenigstens einem Verschiebeweg des Ladeorgans (6) während des Schweißvorgangs entspricht.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeorgan (6) einen Stutzen (13) mit dem Eintritt (10) aufweist und der Stutzen (13) in eine am Führungsteil (2) ausgebildete Aufnahme (14) wenigstens teilweise hineinragt.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (13) gasdicht in der Aufnahme (14) geführt ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszuführkanal (12) über eine Zuleitung mit einer Gasquelle verbunden ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas eine Inertgas ist.
Verfahren zum Aufschweißen eines Befestigungselementes (4), insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück bei dem ein Befestigungselement (4), das einen Durchgangskanal (17) aufweist, einer Transport- und Halteeinrichtung (1), die ein Führungsteil (2) mit einem Führungskanal (3) aufweist, zugeführt und durch ein in Längsrichtung des Führungskanals (3) hin und her verschiebliches Ladeorgan (6) zu einem Ende des Führungskanals (3) transportiert und in diesem während des Schweißvorgangs gehalten wird, wobei das Ladeorgan (6) in einer ersten Lage einen Gaszuführkanal (12), der in den Führungskanal (3) mündet, verschließt und in einer zweiten Lage freigibt, so daß während des Schweißvorgangs ein Gas durch einen im Ladeorgan (6) ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17) zur Schweißstelle strömt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Luft durch einen im Ladeorgan (6) ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17) zur Schweißstelle strömt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Inertgas durch einen im Ladeorgan (6) ausgebildeten Kanal (9) und den Durchgangskanal (17) zur Schweißstelle strömt.