DE29513158U1

DE29513158U1 - Elektrische Schweißvorrichtung

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Publication number: DE29513158U1
Application number: DE29513158U
Authority: DE
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2005-08-17
Also published as: US5834727A

Description

Emhart Inc. 15. August 1995

E15992 Ka/Ne/mw3

Elektrische Schweißvorrichtung

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

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 Schweißvorrichtung weist zur Übernahme des Befestigungselementes einen Zuführkanal auf, der mit einem Ende eines Transportkanals verbunden ist. Der Transportkanal ist in einer Bolzenhalteeinrichtung ausgebildet. Die Bolzenhalteeinrichtung weist an ihrem freien Ende mehrere nachgiebige Haltezungen für das Erfassen und Halten eines Befestigungselementes auf.

Zur genauen Positionierung eines Befestigungselementes in der Bolzenhalteeinrichtung ist ein Ladestift vorgesehen, welcher in Längsrichtung des Transportkanals hin und her verschieblich ist. Der Ladestift ist zur Anlage an von der Bolzenhalteeinrichtung gehaltenen Befestigungselement bringbar. Der Ladestift ist so hin und her verschieblich, daß dieser in wenigstens einer Position den Zuführkanal und den Transportkanal zur Zuführung eines Befestigungselementes zur Bolzenhalteeinrichtung freigibt.

Die bekannten elektrisch betriebenen Schweißvorrichtungen arbeiten nach dem Hubzündungsverfahren, bei dem es sich um ein Lichtbogen-Bolzen-

schweißverfahren zum Schweißen von stiftförmigen metallischen Teilen auf Bleche und/oder Rohre handelt. Bei dem Hubzündungsverfahren wird der Bolzen an das Werkstück angelegt unter Bildung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzen und dem Werkstück vom letzteren abgehoben. Nach Erzeugung von Schmelzzonen 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 z. B. durch die DE 32 01 979 Al bekannt. Um den Bolzen an das Werkstück

&iacgr;&ogr; heranzubringen und von diesem wegzubewegen ist die Bolzenhalteeinrichtung verschieblich gehalten. Während des Schweißvorgangs liegt der Ladestift an dem Bolzen an. Der Ladestift bildet hierbei ein Widerlager um zu verhindern, daß der Bolzen durch Andrücken oder Einschießen in die Schmelze in den Transportkanal zurück geschoben wird. Der Ladestift als solcher ist mit einer Zylinder-Kolben-Einheit verbunden, welche pneumatisch betrieben werden kann.

Während der Schweißvorgangs fließen Gleichströme von mehreren tausend Ampere durch den Bolzen. Dadurch, daß der Ladestift an dem Bolzen anliegt, unterliegt der Ladestift einem elektrischen Verschleiß, der durch Abbrennen entsteht. Der Verschleiß des Ladestiftes ist von den Schweißparametern und der Bolzengeometrie abhängig. Ein verschlissener Ladestift hat zur Folge, daß eine exakte axiale Ausrichtung des Bolzens in der Halteeinrichtung nicht immer gewährleistet werden kann. Durch die DE 31 28 795 ist ein zweiteiliger Ladestift für eine Bolzenschweißpistole bekannt. Der Ladestift weist ein im Wesentlichen der Führung dienendes Schaftteil und ein vorderes, der Anlage an den Bolzen dienendes Kopfteil auf. Das Kopfteil ist mit dem Schaftteil lösbar verbunden. Durch diese zweiteilige Ausbildung des Ladestiftes wird die

Möglichkeit eröffnet, das Kopfteil nach starkem Verschleiß auszuwechseln ohne daß das Schaftteil ausgewechselt werden muß.

Es ist auch festgestellt worden, daß es zwischen Ladestift und Bolzen zur Ausbildung von Lichtbogen kommt, welche auf die Transportkanalwandung einwirken. Es kann vorkommen, daß die Transportkanalwandung örtliche Anschmelzungen aufweist, die sich in einer vergrößerten Oberflächenrauhigkeit der Transportkanalwandung ausdrücken. Solche Anschmelzungen führen unter Umständen zu einer Behinderung des Transportes eines Befestigungselementes innerhalb des Transportkanals zur Bolzenhalteeinrichtung. Der Ladestift ist mit einer Zylinder-Kolbeneinheit verbunden, welche pneumatisch betrieben wird. Zur Abdichtung der Zylinder-Kolbeneinheit ist eine Dichtung vorgesehen, die den Ladestift umgibt. Während des Schweißvorgangs kann durch Bildung von Lichtbögen die Dichtung beschädigt werden. Eine Beschädigung der Dichtung hätte zur Folge, daß die pneumatisch betriebene Vorrichtung funktionsunfähig wird.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schweißvorrichtung so weiterzubilden, daß ein durch hohe Ströme bedingter Verschleiß minimiert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Schweißvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße elektrische Schweißvorrichtung zum Aufschweißen eines Befestigungselementes, insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück, zeichnet sich dadurch aus, daß sie einen Ladestift mit einem Kopfteil aufweist, das elektrisch isolierend ausgebildet ist. Vorzugs-

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weise ist der Ladestift wenigstens an seiner mit einem Befestigungselement in Kontakt bringbaren Stirnfläche mit einer elektrischen Isolierung versehen. Bei der elektrischen Isolierung kann es sich um einen elektrischen Isolator wie z. B. Keramik, Kunststoff handeln. Dadurch, daß das Kopfteil elektrisch isolierend ausgebildet ist, wird eine elektrische Entkopplung zwischen dem Ladestift und dem Bolzen erreicht. Der elektrisch bedingte Verschleiß wird hierdurch minimiert, da keine Ströme zwischen dem Ladestift und dem Bolzen fließen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird nunmehr sichergestellt, daß die Auflagefläche des Ladestiftes am Bolzen ihre vorgegebene Kontur beibehält, da kein elektrisch bedingter Verschleiß am Ladestift eintritt. Desweiteren wird durch die elektrische Entkopplung die Funktionssicherheit der Schweißvorrichtung erhöht, da im Gegensatz zum Stand der Technik das Dichtungselement nicht mehr verschleißt. Der Reparaturaufwand der Schweißvorrichtung wird dadurch auch minimiert. Die elektrische Isolierung kann in Form einer Beschichtung des Ladestiftes ausgebildet sein.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der das Kopfteil in Form einer das Ende des Ladestiftes wenigstens teilweise umgreifenden Kappe ausgebildet ist. Die Kappe ist vorzugsweise lösbar mit dem Ladestift verbunden, wodurch eine Austauschbarkeit der elektrischen Isolierung vom Ladestift ermöglicht wird.

Die lösbare Verbindung der Kappe mit dem Ladestift kann durch eine Schraubverbindung verwirklicht werden. Eine solche Schraubverbindung ist zweckmäßig, da sie eine zuverlässige Verbindung schafft und einen leichten Austausch der Kappe ermöglicht.

Gemäß einem weiteren Gedanken wird vorgeschlagen, die Kappe mit dem Ladestift formschlüssig oder/und kraftschlüssig zu verbinden. Diese

Art der Verbindung hat den Vorteil, daß die Herstellung eines Ladestiftes vereinfacht wird. Bei der Kappe handelt es sich vorzugsweise um eine solche aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff, insbesondere aus ainem glasfaserverstärkten Polyamid.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedankens wird vorgeschlagen, den Ladestift aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff herzustellen. Durch einen solchen Ladestift ist stets sichergestellt, daß kein elektrischer Verschleiß des Ladestiftes eintritt. Der Ladestift kann dabei eine metallisehe Seele haben, die vorzugsweise mit einem keramischen Werkstoff ummantelt ist. Da der Ladestift nur auf Druck beansprucht wird, können die bisher bekannten Isolationswerkstoffe, wie z. B. Keramiken, zur Ausbildung des Ladestiftes verwendet werden. Es ist auch möglich, den Ladestift mit einem metallischen Kern zu versehen und diesen mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff zu beschichten.

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schweißvorrichtung im Querschnitt, Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Ladestiftes,

Fig. 3 vergrößert den vorderen, eine Isolierung aufweisenden Kopfteil des Ladestiftes nach Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Ladestiftes, Fig. 5 ein Schaftteil eines Ladestiftes und

Fig. 6 ein Kopfteil des Ladestiftes nach Fig. 4.

Die schematisch in der Fig. 1 dargestellte Schweißvorrichtung weist ein Gehäuse 8 auf, in dem ein Zuführkanal 3 ausgebildet ist. Der Zuführkanal 3 weist einen gekrümmten Verlauf auf. Der Zuführkanal 3 mündet in einem Transportkanal 2. Der Transportkanal 2 ist in einer Bolzenhalteeinrichtung 1 ausgebildet, welche mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Die Bolzenhalteeinrichtung 1 weist mehrere elastisch biegsame Zungen 9 auf, die in ihrem vorderen Bereich einen Bolzen 4 halten. Nicht dargestellt ist in der Fig. 1 die zu der Schweißvorrichtung gehörende elektrische Einrichtung sowie der Betätigungsmechanismus der Schweißvorrichtung. In Längsrichtung des Transportkanals 2 ist ein hin und her verschieblicher Ladestift 6 angeordnet. Der Ladestift 6 erstreckt sich durch das Gehäuse 8 und ist mit einer nicht dargestellten Zylinder-Kolben-Einheit verbunden.

In der dargestellten Lage des Ladestiftes 6 ist dieser in Kontakt mit seiner Stirnfläche am Bolzen 4. Die Stirnfläche ist mit einer Isolierung 7 versehen. Zur Freigabe des Transportkanals 2 und des Zuführkanals 3 wird der Ladestift 6 vom Bolzen 4 weg verschoben. Nachdem ein weiterer Bolzen 4 durch den Zuführkanal 3 zum Transportkanal 2 hindurchtransportiert wurde, wird der Ladestift 6 in den Transportkanal 2 hineinverschoben, wodurch dieser zur Anlage mit dem Bolzen 4 kommt und den Bolzen 4 zur Halteeinrichtung 1 hin befördert.

In der Fig. 2 ist eine Ausfuhrungsform eines Ladestiftes 6 dargestellt. Der Ladestift 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Andere Querschnitte sind auch möglich. Das Kopfteil 12 des Ladestiftes 6 ist durch eine Kappe 8 gebildet, welche die Isolierung 7 bildet. Die Kappe 8 weist ein Innengewinde 10 auf, mittels dessen es auf einem Außengewinde 11,

welches auf dem Schaftteil 13 des Ladestiftes 6 ausgebildet ist, aufgeschraubt ist. Die Kappe 8 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet, vorzugsweise aus Kunststoff.

In der Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ladestiftes 6 dargestellt. Der Ladestift 6 weist ein Schaftteil 13 auf, welches mit einem Kopfteil 12 verbunden ist. Zwischen dem Schaftteil 13 und dem Kopfteil 12 ist ein Zwischenring 14 angeordnet. Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, weist das Schaftteil 13 eine von einer Stirnseite her in axialer Richtung sich streckende Gewindebohrung 15 auf. Das Kopfteil 12 weist eine entsprechende Innengewindebohrung auf. Zur Verbindung des Kopfteiles 12 mit dem Schaftteil 13 ist eine Madenschraube 15 vorgesehen. Die Madenschraube 15 ist vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, insbesondere aus Polyamid 6.6 mit Glasfaserstärkung. Die Madenschraube 15 ist mit dem Kopfteil 12 zur Sicherung verklebt. Eine entsprechende Klebung kann auch zwischen der Madenschraube 15 und dem Schaftteil 14 vorgesehen sein.

Claims

Emhart Inc. 15. August 1995 E15992 Ka/Ne/mw3 SCHUTZANSPRUCHE

1. Elektrische Schweißvorrichtung (5) zum Aufschweißen eines Befestigungselementes (4), insbesondere eines Schweißbolzens, auf einem Werkstück mit einer Bolzenhalteeinrichtung (1), die einen Transportkanal (2) aufweist, der mit seinem einem Ende mit einem Zuführkanal (3) verbunden ist und in seinem anderen Ende ein Befestigungselement (4) während des Schweißvorgangs hält und mit einem in Längsrichtung des Transportkanals (2), den Zuführkanal (3) freigebenden, hin und her verschieblichen Ladestift (6), der ein Schaftteil (13) und ein zur Anlage an ein Befestigungselement (4) bringbares Kopfteil (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß

wenigstens das Kopfteil (12) des Ladestiftes (6) elektrisch isolierend ausgebildet ist.

2. Sch weiß vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (12) mit einer elektrischen Isolierung (7) beschichtet ist.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (12) in Form einer das Ende des Ladestiftes (6) wenigstens teilweise umgreifenden Kappe (8) ausgebildet ist.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (8) lösbar mit dem Schaftteil (13) verbunden ist.

5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (8) mit dem Schaftteil (13) verschraubt ist.

6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (8) mit dem Schaftteil (13) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (8) aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Glasfaserverstärktem Polyamid, besteht.

8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestift (6) aus einem elektrisch isolierendem Werkstoff besteht.