DE9320666U1

DE9320666U1 - Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip

Info

Publication number: DE9320666U1
Application number: DE9320666U
Authority: DE
Original assignee: BOLZENSCHWEISTECHNIK HEINZ SOY
Current assignee: BOLZENSCHWEISTECHNIK HEINZ SOY
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2003-08-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip für gelochtes Blechmaterial, in Form eines Hohlkörpers, wie einer Innengewindebuchse, einer Schweißmutter, u.a. und betrifft darüber hinaus ein Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip für gelochtes Blechmaterial, in Form eines T-förmigen Elements mit Innen- und/oder Außengewinde
und einem flanschartigen Kopf.

Beim Schweißen von Verbindungselementen in Form von Hohlkörpern, wie beispielsweise Innengewindebuchsen, Schweißmuttern oder beim Schweißen von T-förmigen Elementen, die ein Innen- und/oder Außengewinde und einen flanschartigen Kopf aufweisen ergeben sich beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem

Kondensator-Entladungsprinzip, wie beispielsweise beim

Schweißen mittels Kurzzeit-Hubzündung, bei Schweißen mittels Spitzenzündung, beim Lichtbogen-Schweißen mit Gleichstrom
usw.. in Verbindung mit gelochtem Blechmaterial immer dann
Schwierigkeiten, wenn das Verbindungselement bezüglich einer ganz bestimmten Öffnung im Blechmaterial so aufgeschweißt

werden soll, daß die fiktiven Mittenachsen von Verbindungselement und Öffnung deckungsgleich sind; d.h. wenn ein Verbindungselement in Form eines Hohlkörpers, beispielsweise einer Innengewindebuchse oder einer Schweißmutter, so aufgeschweißt werden soll, daß der freie Innenbereich des Hohlkörpers genau über einer Öffnung in dem Blechmaterial angeordnet ist.

Diese Schwierigkeit tritt in der Praxis insbesondere dann auf, wenn aufgrund verschiedener Umstände nur ein Schweißen mittels eines Handgeräts beispielsweise in Form einer Bolzenschweißpistole möglich ist. Beim Schweißen von Verbindungselementen mittels eines Schweißkopfes, welcher beispielsweise über einem Koordinatentisch verfahrbar angeordnet ist, bedarf es eines beachtlichen technischen Aufwandes, um immer zuverlässig zu gewährleisten, daß ein Verbindungselement exakt bezüglich einer bestimmten Öffnung im Blechmaterial aufgeschweißt wird. Hierbei bedeutet der Begriff "exakt", daß die fiktive Mittenachse des Verbindungselements genau durch den fiktiven Mittelpunkt des Lochs und gleichzeitig senkrecht zu der Oberfläche des Blechmaterials verläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip ein Verbindungselement zu schaffen, das sich von selbst zentriert, und bei welchem zusätzlich ein schweißwulstloses Verschweißen gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip für gelochtes Blechmaterial durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 bis 3 erreicht. Vorteilthafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf die Ansprüche 1 bis 3 unmittelbar oder mittelbar bezogenen Ansprüche.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Verbindungselement in Form eines Hohlkörpers, wie einer Innengewindebuchse, einer Schweißmutter u.a., das mittels Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip auf gelochtes Blechmaterial schweißbar ist, in dem mittleren Bereich des Verbindungselements ein der Dicke des Blechmaterials angepaßter Zentrieransatz ausgebildet. Ferner ist konzentrisch zu dem Zentrieransatz im äußeren Bereich einer Schweißstirnfläche des Verbindungselements ein ringförmiger Schweißansatz vorgesehen. Darüber hinaus ist zwischen dem Zentrieransatz und dem ringförmigen Schweißansatz eine ringförmige, in das Verbindungselement hineinreichende Nut ausgebildet.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verbindungselements ist somit eine zuverlässiges und einwandfreies Zentrieren des Verbindungselements bezüglich einer in Blechmaterial vorgesehenen Öffnung gewährleistet. Da ferner zwischen dem Zentrieransatz und dem ringförmigen Schweißansatz eine ringförmige, in das Verbindungselement bzw. dessen Schweißstirnfläche hineinreichende Nut ausgebildet ist, ist gleichzeitig ein * schweißwulstloses Verschweißen sichergestellt, da beim Aufschweißen beispielsweise von Schweißmuttern eventuell durch den Schweißvorgang nicht vollständig verbrauchtes Schweißgut problemlos von der innerhalb des Schweißansatzes ausgebildeten Nut aufgenommen wird. Obendrein ist durch den an dem erfindungsgemäßen Verbindungselement vorgesehenen Zentrieransatz verhindert, daß in die untersten Gewindegänge beispielsweise einer Schweifömutter oder einer Innengewindebuchse irgendwelche Schweißspritzer gelangen können, durch welche eine bestimmungsgemäße Verwendung solcher Verbindungselemente verhindert würde.

Eine Art Eigenzentrierung eines Verbindungselements, das mittels Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip verschweißbar ist, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß ein

zylinder- oder schaftförmiger Körper eines in Seitenansicht T-förmigen Verbindungselements, das ein Innen- und/oder ein Außengewinde und einen flanschartigen Kopf aufweist, zur Zentrierung benutzt wird. Hierzu wird das Verbindungselement von der einer Sichtfläche abgewandten Rückseite des Blechmaterials durch eine in diesem vorgesehene Öffnung eingeführt. Damit ein solches in Seitenansicht T-förmiges Verbindungselement mittels Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip verschweißbar ist, sind im äußeren Bereich der dem Körper des Verbindungselements zugewandten Fläche des flanschartigen Kopfes ein ringförmiger Schweißansatz sowie innerhalb dieses Ansatzes, d.h. zwischen diesem Ansatz und dem Körper des Verbindungselements eine ebenfalls ringförmige Nut ausgebildet.

Beim Verschweißen eines derart ausgebildeten Verbindungselements gemäß der Erfindung ist neben einer sicheren und zuverlässigen Zentrierung absolut sicher gewährleistet, daß auf der Sichtfläche des Blechmaterials weder ein Schweißwulst noch irgendwelche Spuren von Schweißgut festzustellen sind. Vielmehr ist ein Verbindungselement gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zentriert und hinsichtlich einer Zugbelastung so verschweißt, daß das Verbindungselement einer sehr hohen Zugbelastung problemlos standhält.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verbindungselement ebenfalls zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip geschaffen, das in Ausnahmefällen, beispielsweise mit Hilfe eines Schweißkopfes in Verbindung mit einem Koordinatentisch, auch bei gelochten Blechen verwendbar ist. Auch bei diesem Verbindungselement sind im äußeren Randbereich dessen Endfläche oder dessen flanschartigen Kopfes ein ringförmiger Schweißansatz und eine ringförmige Nut vorgesehen, welch letztere in der Endfläche oder in dem Kopf des Verbindungselements innerhalb des Schweißansatzes ausgebildet ist.

-&dgr;- Somit ist auch bei diesem Verbindungselement sichergestellt, daß weder Schweißspritzer noch Schweißgut in die unteren Gewindegänge eines Innengewindes beispielsweise eines in Seitenansicht T-förmigen Verbindungselements gelangen. Ferner ist auch bei dieser Ausführungsform ein schweißwulstloses Verschweißen des Elements gewährleistet, da überschüssiges Schweißgut problemlos von der ringförmigen Nut in der Endfläche bzw. im Kopf des Verbindungselements aufgenommen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Nut im Querschnitt vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige Form auf. Ferner kann der ringförmige Schweißansatz außer einer im Querschnitt quadratischen oder rechteckigen Form auch trapezförmig, dreieckig oder spitz zulaufend ausgebildet sein. Ferner liegen die Abmessungen sowohl der ringförmigen Nut als auch des ringförmigen Schweißansatzes hinsichtlich Breite sowie Höhe bzw. Tiefe in der Größenordnung von jeweils lmm.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.la schematisch eine unmaßstäbliche Schnittansicht

einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in Form einer Schweißmutter vor einem Aufschweißen auf gelochtes Blechmaterial;
30

Fig.Ib eine der Fig.la entsprechende Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselements in Form einer Schweißmutter nach dem Aufschweißen auf gelochtes Blechmaterial;
35

Fig.2 ebenfalls schematisch eine unmaßstäbliche Schnitt

ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Ver-

bindungselements in Form eines Hohlkörpers vor

einem Verschweißen mit gelochtem Blechmaterial, und

Fig.3 ebenfalls schematisch eine unmaßstäbliche Schnitt

ansicht eines T-förmigen Verbindungselements vor einem Aufschweißen auf Blechmaterial.

In Fig.la und Ib ist als Schnittansicht schematisch ein Verbindungselement 1 in Form einer Schweifömutter mit einem Innengewinde 2 und einem das Innengewinde umgebenden Zentrieransatz 6 unmaßstäblich dargestellt. Ferner ist im äußeren Bereich einer Endfläche bzw. einer Schweißstirnfläche 3 ein von dieser vorstehender, ringförmiger Schweißansatz 4 vorgesehen. Zwischen dem Zentrieransatz 6 und dem ringförmigen Schweißansatz 4 ist ferner eine in den Körper 10 des Verbindungselements 1 hineinreichende Nut 5 ausgebildet.

Wie aus Fig.la zu ersehen ist, ist der Zentrieransatz 6 so bemessen, daß er, bezogen auf die Schweißstirnfläche 3 von dieser weiter vorsteht als der Schweißansatz 4. Aufgrund dieser unterschiedlichen Bemessung des Zentrieransatzes 6 und des Schweißansatzes 4 kann das in Fig.la als Schweißmutter wiedergegebene Verbindungselement 1 mit dem Zentrieransatz 6 in eine in einem Blechmaterial 8 ausgebildete, im allgemeinen kreisförmige Öffnung 80 eingeführt werden. Fig.la zeigt daher eine zentrierte Positionierung der Schweißmutter 1 bezüglich der im Blechmaterial 8 ausgebildeten Öffnung 80, beispielsweise unmittelbar bevor die Schweißmutter 1 mittels einer (nicht dargestellten) Schweißeinheit, beispielsweise einer Bolzenschweißpistole, aufgeschweißt wird.

In Fig.Ib ist die Schweißmutter 1 mit dem Blechmaterial 8 so verschweißt, daß eine strichpunktiert wiedergegebene fiktive Achse des Verbindungselements 1 genau durch den fiktiven, nicht dargestellten Mittelpunkt der kreisförmigen Öffnung 80

und gleichzeitig senkrecht zur Oberfläche 8l des Blechmaterials 8 verläuft. Ferner ist, wie ebenfalls aus Fig.Ib zu ersehen ist, das Verbindungselement 1 schweißwulstlos mit dem Blechmaterial 8 verschweißt. Hierbei kann, wie in der Schnittansicht der Fig.Ib angedeutet ist, nicht verbrauchtes Schweißgut in der ringförmigen Nut 5 aufgenommen sein.

Ferner ist der Fig.Ib zu entnehmen, daß der Zentrieransatz nicht über eine in Fig.Ib untere Fläche 82 des Blechmaterials 8 vorsteht. Der Zentrieransatz kann jedoch so dimensioniert sein, daß er über die dem aufgeschweißten Verbindungselement 1 abgewandte Fläche 82 des Blechmaterials 8 hinaus vorsteht. Das heißt, die Dimensionierung bzw. Höhe des Zentrieransatzes 6 kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend festgelegt werden.

In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements dargestellt, wobei der Fig.l entsprechende Teile eines Verbindungselements I¹ mit einem Apostroph versehen sind. Der wesenliche Unterschied zwischen den Ausführungen der Fig.l und 2 besteht darin, daß in Fig.2 das Verbindungselement I¹ von der Unterseite 82 des Blechmaterials 8 her eingeführt ist. Ein weiterer Unterschied zwischen den Verbindungselementen 1 und I¹ in Fig.l bzw. 2 besteht darin, daß das Verbindungselement 1' keinen dem Zentrieransatz 6 des Verbindungselements 1 entsprechenden Ansatz aufweist. Bei dem Verbindungselement 1' in Fig.2 wird vielmehr ein schaftartiger Körper 10' zur Zentrierung benutzt, wenn das Verbindungselement I¹ von der Unterseite 82 des Blechmaterials 8 durch eine in Fig.2 nicht näher bezeichnete Öffnung im Blechmaterial 8 eingeführt wird.

Wie aus Fig.2 zu ersehen ist, handelt es sich bei dem Verbindungselement I¹ um ein im Querschnitt in Fig.2 bzw. sonst in Seitenansicht T-förmiges Element, das neben dem schaftartigen Körper 10' in der dargestellten Ausführungsform ein Innengewinde 2' sowie einen flanschartigen Kopf 7' aufweist.

-&dgr;&igr; In einer dem Körper 10' zugewandten, als Schweißstirnfläche dienenden Kopffläche 70' ist in deren äußeren Bereich ein dem Schweißansatz 4 in Fig.la entsprechender Schweißansatz 4' sowie zwischen diesem (4¹) und dem Körper 10' eine der Nut 5 in Fig.la entsprechende Nut 5¹ ausgebildet, welche, wie ebenfalls aus Fig.2 zu ersehen ist, in den Kopf 7' des Verbindungselements 1' hineinreicht.

Aufgrund der Ausbildung des in Fig.2 dargestellten Verbindungselements 1' kann dieses mit der Unterseite 82 des Blechmaterials 8 so verschweißt werden, daß das Aussehen der Oberseite 81 des Blechmaterials durch das Aufschweißen des Verbindungselements la von der Unterseite 82 des Blechmaterials 8 her in keiner Weise verändert oder irgendwie beeinflußt wird.

In Fig.3 ist im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Verbindungselements 1" dargestellt, bei dem im Unterschied zu den Ausführungsformen in Fig.l und 2 keine "Eigenzentrierung" besteht. Bei Verwendung des in Fig.3 dargestellten Verbindungselements 1" muß die Zentrierung bezüglich eines im Blech 8 vorgesehenen Lochs 80 mit Hilfe eines (nicht dargestellten) genau positionierbaren Schweißkopfes vorgenommen werden.

Ebenso wie das Verbindungselement 1' in Fig.2 weist auch das Verbindungselement 1" in Fig.3 ein durchgehendes Innengewinde 2" auf. Im Unterschied zu dem Verbindungselement 1' in Fig.2 sind bei dem Verbindungselement 1" in Fig.3 ein im äußeren Bereich eines flanschartigen Kopfes 7" vorgesehener Schweißansatz 4" und eine innerhalb dieses Schweißansatzes 4" ausgebildete Nut 5" in einer dem Körper 10' des Verbindungselements 1' abgewandten Schweißstirnfläche 70" ausgebildet.

Aufgrund dieser Anordnung und Ausbildung von Schweißansatz 4" und Nut 5" ist auch bei dem Verbindungselement 1" gewähr-

- 9 —

leistet, daß es (2") schweißwulstlos auf das Blechmaterial aufschweißbar ist. Auch bei diesem Verbindungselement 1" gelangen weder Schweißspritzer noch Schweißgut in die unteren Gewindegänge des Innengewindes 2".

Das in Fig.3 dargestellte Verbindungselement 1" dürfte jedoch nur in Ausnahmefällen bei gelochtem Blechmaterial verwendet werden. Hauptsächlich wird daher das Verbindungselement 1" auf durchgehendes bzw. vollflächiges Blechmaterial geschweißt.

• ··

Claims

'jl- nsprüche

1. Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip für gelochtes Blechmaterial, in Form eines Hohlkörpers, wie einer Innengewindebuchse, einer Schweißmutter, u.a., bei welchem Verbindungselement (1) in dessen mittleren Bereich ein der Dicke des Blechmaterials (8) angepaßter Zentrieransatz (6) ausgebildet ist, um welchen konzentrisch im äußeren Bereich der Schweißstirnfläche (3) des Verbindungselements (1) ein ringförmiger Schweißansatz (4) vorgesehen ist, und

bei welchem Verbindungselement (1) zwischen dem Zentrieransatz (6) und dem ringförmigen Schweißansatz (3) eine ringförmige, in das Verbindungselement (1) hineinreichende Nut (5) ausgebildet ist.

2. Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip für gelochtes Blechmaterial in Form eines T-förmigen Elements (I¹) mit Innen- und/oder Außengewinde (20') und einem flanschartigen Kopf (7¹), bei welchem Verbindungselement im äußeren Randbereich dessen dem Körper (10¹) des Verbindungselements zugewandten Kopffläche (70¹) ein ringförmiger Schweißansatz (4¹) vorgesehen ist, und

bei welchem Verbindungselement (1^!) zwischen dem Schweißansatz (4¹) und dem Elementkörper (10¹) in dem flanschartigen Kopf (7¹) eine ebenfalls ringförmige Nut (5¹) ausgebildet ist.

3· Verbindungselement zur Verwendung beim Widerstands-Impulsschweißen nach dem Kondensator-Entladungsprinzip, wie Gewindebolzen, Hohlkörper, Innengewindebuchse, Schweißmutter

u.a., mit einem im äußeren Randbereich einer Endfläche (3") des Verbindungselements (1") oder dessen flanschartigen Kopfes (7") ausgebildeten, ringförmigen Schweißansatz (4") und mit einer ringförmigen Nut (5"), die in der Endfläche (3") oder in dem Kopf (7") des Verbindungselements (1") innerhalb des Schweißansatzes (4") ausgebildet ist.

4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut (4; 4¹; 4") im Querschnitt quadratisch oder rechteckig ist.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Schweißansatz (4; 4^!;4") im Querschnitt quadratisch oder rechteckig ist.

6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Schweißansatz (4; 4'j 4") im Querschnitt trapezförmig ist.

7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet, daß der ringförmige Schweißansatz (4; 4'; 4") dreieckig oder spitz zulaufend ausgebildet ist.