DE3929669C2 - Bolzenanschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bolzenanschweißvorrichtung, insbesondere Bolzenschweißpistole, für Hubzündungsschweißverfahren und ähnliche Verfahren, bei denen der Bolzen zwecks Zündung eines Pilotlichtbogens vom Werkstück abgehoben wird, mit einem Gerätegehäuse, einem im Gerät axial verschieblich geführten, an eine Schweißstromquelle anschließbaren Bolzenhalter, einem linearen Stellantrieb mittels dessen der Bolzenhalter zum Werkstück hin verstellbar und zwecks Zündung des Pilotlichtbogens zurückziehbar ist, sowie einer auf eine Steuereinrichtung wirkenden, gehäusefest installierten Wegmeßeinrichtung.

Gattungsähnliche Bolzenanschweißvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 30 32 829 bekannt. Zum Stand der Technik wird ferner auf die DE 36 31 598 A1 verwiesen.

Bei den erstgenannten gattungsgemäßen Bolzenanschweißvorrichtungen wird als erstes Stellorgan beispielsweise eine Schraubenfeder verwendet, deren Einsatz insofern problematisch ist, als bei unterschiedlichen Werkstückabständen und/oder Bolzenabmessungen in axialer Richtung gesehen, sich unterschiedliche Krafteinwirkungen der Feder ergeben, die aus der Federkonstanten resultieren. Als zweite Stellorgane werden Elektromagneten eingesetzt, die ihrem Wesen nach Zweipunktstellglieder sind.

Aus der gattungsbildenden DE 32 15 453 C1 ist eine Bolzenanschweißvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Dabei kann infolge des Einsatzes eines dynamoelektrischen, in der Bewegungsrichtung umkehrbaren sowie bezüglich des Stellweges und der Verstellgeschwindigkeiten einstellbaren Linearmotors auf weitere Antriebe verzichtet werden und lediglich durch diesen einen Linearmotor die entsprechende Bewegung des Stößels erfolgen. Dabei sind zudem auch Wegmeßeinrichtungen und Steuereinrichtungen vorgesehen, die den Verstellweg des Stößels abtasten. Dem Fachmann sind eine Vielzahl von Linearmotoren bekannt, auf die er gegebenenfalls zurückgreifen kann.

Allerdings bedarf es auch beim Einsatz solcher Linearantriebe einer mechanischen Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Stößel, was aufwendig ist. Durch eine solche mechanische Ankopplung, die zweifellos auch mit gewissem Bewegungsspiel arbeitet, ist zwar eine relativ genaue Verstellung des Stößels und damit des Bolzens möglich, jedoch keine exakte Einstellung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenanschweißvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 bezeichneten Art zu schaffen, die bei geringem Aufwand an komplizierten mechanischen Bauteilen und Verbindungen eine äußerst exakte Einstellung des Bolzenhalters ermöglicht und auch eine exakte Überwachung von Schweißparametern (Abhub, Eintauchgeschwindigkeit und dergleichen) ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der lineare Stellantrieb durch einen gehäusefest gehalterten Gleichstrom-Regel-Magneten gebildet ist, dessen Anker fest mit dem Bolzenhalter gekoppelt ist, daß der Regelmagnet mit der Wegmeßvorrichtung verbunden ist, mittels derer der Stellweg des Ankers relativ zum Magneten erfaßbar ist, und daß in die elektrische Steuerung der von der Wegmeßvorrichtung erfaßte Ist-Wert einlesbar ist, die diesen mit einem vorgegebenen Sollwert beziehungsweise einer Folge von Sollwerten vergleicht und an den Regelmagneten Stellwerte zum Abgleich von Soll- und Ist-Wert überträgt.

Durch den Einsatz eines solchen Gleichstromregelmagneten ist es möglich, den Bolzenhalter mittelbar oder unmittelbar allein durch eine entsprechende Erregung des Magneten in die gewünschte Arbeitslage definiert zu verstellen. Der Bolzenhalter kann in die Grundstellung exakt überführt werden, in welcher ein Bolzen zugeführt wird. Desweiteren kann der Bolzenhalter aus der Grundstellung in eine erste Arbeitsposition überführt werden, in welcher der eingesetzte Bolzen auf Anlage an das Werkstück gehalten wird, an welches der Bolzen angeschweißt werden soll. Auch der Arbeitszyklus für Hubzündungsschweißverfahren ist mit solchen Gleichstromregelmagneten sehr einfach durchzuführen, wobei der Bolzen mit dem Bolzenhalter zunächst an das Werkstück herangeführt, dann unter Einschaltung des Schweißstromes um 1 bis 2 mm abgehoben wird, so daß ein Pilotlichtbogen erzeugt wird, und nachfolgend der Bolzen in das so erzeugte Schweißbad des Werkstückes abgesenkt wird. Um automatische Schweißabläufe mit diesem Gleichstromregelmagneten durchführen zu können, ist der Regelmagnet mit einer Wegmeßvorrichtung und einer elektrischen Steuerung verbunden. Mittels der Wegmeßvorrichtung kann der Weg des Ankers des Regelmagneten erfaßt werden und dieser Ist-Wert in die Steuerung eingelesen werden. Die Steuerung umfaßt einen Regelkreis Soll-Ist-Wert-Vergleich und eine Soll-Wert Ausgabe, mittels derer der Regelmagnet mehr oder weniger erregbar ist, so daß hierüber die Steuerung des Bewegungsablaufes des Bolzenhalters möglich ist.

Ein solcher Regelmagnet kann besonders einfach auch direkt mit dem Bolzenhalter gekoppelt werden, sofern der Bolzenhalter aus magnetisierbarem Material besteht und somit der Bolzenhalter oder Bestandteile des Bolzenhalters den Anker des Magneten bilden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird der Einsatz von komplizierten mechanischen Bauteilen und Verbindungselementen vermieden.

Gemäß Vorschlag der Erfindung ist eine äußerst exakte Einstellung und exakte Überwachung von Schweißparametern möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein streng schematisiertes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnungsfigur zeigt die wesentlichen Elemente der Bolzenschweißvorrichtung in Prinzipdarstellung.

Die Bolzenschweißvorrichtung, beispielsweise eine Bolzenschweißpistole für Hubzündungsverfahren, besteht aus einem Gerätegehäuse, welches bei 1 schematisch angedeutet ist. In dem Gerätegehäuse ist ein Bolzenhalter 2 axial verschieblich geführt und gehaltert. Der Bolzenhalter 2 weist an seinem freien, dem jeweiligen Werkstück zugewandten Endteil eine Aufnahme für einen Bolzen 3 auf. Um den Bolzenhalter im gewünschten Ablaufschema zum Werkstück hin bzw. von diesem weg verstellen zu können, ist ein gehäusefest gehalterter Gleichstromregelmagnet 4 vorgesehen, dessen Anker 5 über ein Kupplungsstück 6 mit dem Bolzenhalter 2 verbunden ist. Der Regelmagnet 4 ist mit einer gehäusefest installierten Wegmeßvorrichtung 7 gekoppelt, die beispielsweise mechanisch die jeweilige Stellung des Ankers 5 relativ zu dem eine entsprechende Ankeraufnahme aufweisenden Regelmagneten 4 erfaßt. Diese jeweilige tatsächliche Stellung ist als Ist-Wert bezeichnet. Der Ist-Wert kann von der Wegmeßvorrichtung 7 über eine Leitungsverbindung in eine geräteseitig installierte elektrische Steuerung 8 eingelesen werden. Die Steuerung umfaßt einen Regelkreis mit Soll-Ist-Wert-Vergleich, wobei der von der Wegmeßvorrichtung 7 erfaßte Ist-Wert eingelesen, mit dem fest eingestellten oder programmäßig erfaßten Soll-Wert verglichen wird und dieser Soll-Wert über eine Leitungsverbindung zur Einflußnahme auf den Regelmagneten 4 benutzt wird. Durch die entsprechende Erregung des Regelmagneten 4 wird der Anker 5 und damit der Bolzenhalter 2 beziehungsweise der Bolzen 3 im Regelschema verstellt, wobei eine exakte Einstellung und Überwachung der Schweißparameter erfolgen kann.

Vorzugsweise kann die Wegmeßvorrichtung 7 ein induktiver Wegaufnehmer üblicher Bauart sein.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist eine insgesamt äußerst einfache Bolzenschweißvorrichtung geschaffen, die mit wenigen Bauteilen eine äußerst präzise Arbeitsweise ermöglicht.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Claims (3)

1. Bolzenanschweißvorrichtung, insbesondere Bolzen­ schweißpistole, für Hubzündungsschweißverfahren und ähnliche Verfahren, bei denen der Bolzen zwecks Zündung eines Pilotlichtbogens vom Werkstück abge­ hoben wird, mit einem Gerätegehäuse, einem im Gerät axial verschieblich geführten, an eine Schweißstrom­ quelle anschließbaren Bolzenhalter, einem linearen Stellantrieb, mittels dessen der Bolzenhalter zum Werkstück hin verstellbar und zwecks Zündung des Pilotlichtbogens zurückziehbar ist, sowie einer auf eine Steuereinrichtung wirkenden, gehäusefest installierten Wegmeßeinrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der lineare Stellantrieb durch einen gehäusefest gehalterten Gleichstrom-Regel-Magneten (4) gebildet ist, dessen Anker (5) fest mit dem Bolzenhalter (2) gekoppelt ist, daß der Regelmagnet (4) mit der Wegmeßvorrichtung (7) verbunden ist, mittels derer der Stellweg des Ankers (5) relativ zum Magneten (4) erfaßbar ist, und daß in die elek­ trische Steuerung (8) der von der Wegmeßvorrichtung (7) erfaßte Istwert einlesbar ist, die diesen mit einem vorgegebenen Sollwert bzw. einer Folge von Sollwerten vergleicht und an den Regelmagneten (4) Stellwerte zum Abgleich von Soll- und Istwert über­ trägt.

2. Bolzenanschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßvorrichtung (7) ein induktiver Wegaufnehmer ist.

3. Bolzenanschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzenhalter (2) den Anker (5) des Regelmagneten (4) bildet.