EP1432544A1 - Handschweissvorrichtung, schweissanordnung und schweisslehre - Google Patents
Handschweissvorrichtung, schweissanordnung und schweisslehreInfo
- Publication number
- EP1432544A1 EP1432544A1 EP02781190A EP02781190A EP1432544A1 EP 1432544 A1 EP1432544 A1 EP 1432544A1 EP 02781190 A EP02781190 A EP 02781190A EP 02781190 A EP02781190 A EP 02781190A EP 1432544 A1 EP1432544 A1 EP 1432544A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- welding
- component
- positioning means
- manual
- holding device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/20—Stud welding
- B23K9/201—Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis
- B23K9/202—Stud welding of the extremity of a small piece on a great or large basis by means of portable equipment, e.g. stud welding gun
Definitions
- the present invention relates to a manual welding device for short-time arc welding of elements, such as metal studs, on components, such as metal sheets, with a manageable housing, a holding device mounted on the housing for holding an element to be welded onto a component, and a lifting device mounted on the housing for setting and resetting the holding device with respect to the housing, and positioning means mounted on the housing for maintaining a predetermined distance from the component.
- the present invention further relates to a welding arrangement with a component, such as a metal sheet, a manual welding device that holds an element to be welded onto the component, such as a metal bolt, and a welding gauge that is fixed to the component, the manual welding device being a positioning means for Maintaining a predetermined distance from the component.
- a component such as a metal sheet
- a manual welding device that holds an element to be welded onto the component, such as a metal bolt
- a welding gauge that is fixed to the component
- the manual welding device being a positioning means for Maintaining a predetermined distance from the component.
- the present invention relates to a welding jig for positioning a manual welding device on a component, such as a metal sheet.
- Such manual welding devices for short-time arc welding are generally known.
- arc welding also known as stud welding
- elements such as metal studs are welded onto metal components such as metal sheets.
- the bolts serve as anchors for a wide variety of fastening purposes. Accordingly, the bolts can be designed as threaded bolts (with metric thread), as coarse threaded bolts, fir tree bolts, T bolts, etc. Stud welding has been used extensively in the automotive industry for several years. Here, stud welding technology is used to fasten cladding parts, to lay electrical cables, to fasten carpets, etc.
- Robots are mainly used in the automotive industry to achieve high productivity.
- a stud welding device is attached to the end of a robot arm.
- the stud welding device is connected to an electrical power supply and to a device for automatically feeding studs.
- the so-called drawn-arc ignition method is used in particular in automotive engineering.
- a metal bolt is first placed on the metal sheet at the point at which it is to be welded on.
- a so-called pilot current is then switched on and the metal bolt is raised slightly in relation to the metal sheet.
- An arc is drawn.
- the actual welding current is then switched on.
- the opposite faces are melted by the high-energy arc.
- the metal bolt is then lowered onto the metal sheet again so that the mutual melts mix.
- the arc is short-circuited.
- the entire melt solidifies, the welding process is completed.
- the robot-supported stud welding devices move to the welding position and the movement of the metal stud is automated using a lifting device.
- the lifting movements of the metal bolt in relation to the metal sheet are very small (in the millimeter range).
- it is important that the stud welding device is always exactly in is positioned with respect to the metal sheet, and that the path of the lifting device is always followed exactly.
- the known manual welding devices also have a holding device for holding one metal bolt each and a lifting device for advancing and resetting the holding device and thus the metal bolt with respect to a housing of the manual welding device.
- the manual welding devices generally have one or more support feet which extend parallel to the holding device.
- the holding device generally have one or more support feet which extend parallel to the holding device.
- the support foot or the mouthpiece are placed on the component or metal sheet. Then the lifting device is first actuated to place the metal bolt on the metal sheet. The pilot current is then switched on, the arc is drawn and the actual welding process is completed. As an alternative to this, the stroke direction is biased so that the holding device protrudes somewhat before the bolt is placed on the metal sheet. In the welding position, the bolt and the front end of the support foot or mouthpiece rest against the metal sheet. With the support foot or the mouthpiece, an exact relative would be observed between the manual welding device or its housing and the metal sheet.
- the support foot or the mouthpiece extend parallel to the stroke axis essentially up to the front end of the holding device. This is essentially unproblematic with flat metal sheets.
- metal studs have to be welded onto curved surfaces. With narrow radii of curvature in the area of the weld, it may happen that the support foot or the mouthpiece comes into contact in the area of the curvature. As a result, there is an incorrect distance between the metal stud and the metal sheet before the actual welding process is initiated. This can lead to problems with the quality of the welding process.
- a single support leg is also advantageous in that a position in which the support leg rests on a flat location can possibly be found by suitable rotation between the hand welding device and the metal sheet. This option is not available with several support feet or the mouthpiece. With a single support foot, however, there is a great risk that the manual welding device will be held obliquely with respect to the metal sheet, which can also impair the welding quality.
- the welding gauge is usually attached to it at a distance from the metal sheet and has an opening.
- the opening is circular.
- the diameter of the opening is adapted to the outer diameter of the mouthpiece, so that the hand welding device is guided by means of the mouthpiece.
- this object is achieved in that the positioning means are offset to the rear relative to the front end of the holding device, so that the positioning means are suitable for being supported on a welding gauge which is fixed to the component in order to maintain the predetermined distance ,
- a welding jig for positioning a manual welding device on a component, such as a metal sheet, with an opening through which a holding device of the manual welding device can be guided to the component in order to place an element, such as a metal bolt, on the component to weld, and at least one height-adjustable stop against which the positioning means of the manual welding device can be placed in order to maintain a predetermined distance between the manual welding device and the component.
- the positioning means are offset to the rear relative to the front end of the holding device.
- the welding gauge is rigidly mounted on the component and itself has sufficient rigidity to ensure exact positioning. Consequently, a support foot or a corresponding mouthpiece extending parallel to the front end of the holding device can be dispensed with. As a result, welding processes can also take place where the surface of the component is extremely curved in the immediate vicinity. As a result, the body designer has greater degrees of freedom in the arrangement of the locations on which bolts are to be welded. As a result, costs can be saved overall during the design phase.
- the height of the stop against which the positioning means of the manual welding device can be applied is adjustable.
- the welding gauge according to the invention is not only used to correctly guide the manual welding device to the correct welding location. It also serves to determine the distance between the manual welding device and the component.
- the adjustability of the stop allows the welding gauge to be precisely adjusted and / or adapted to different applications.
- the positioning means have at least one pin which extends essentially parallel to the stroke direction of the holding device. In this way, an exact positioning, in particular in the axial direction, can be achieved on the manual welding device with little design effort.
- the positioning means have two positioning elements, in particular two pins.
- the position of the manual welding device can also be precisely aligned laterally with two pins and it can largely be prevented that the manual welding device is placed obliquely with respect to the component.
- the positioning means have three positioning elements, in particular pins, the end points of the positioning elements being on the corners of a triangle.
- This design ensures a stable support of the manual welding device on the welding gauge and an exact alignment of the lifting axis with the component.
- the element to be welded onto the component can therefore be positioned with great accuracy in terms of position and angular position Component are welded.
- Another advantage of this design is that an axial guide on the welding jig can be dispensed with, so that the attachment of the manual welding device to the welding jig and the removal thereof are facilitated and thus the handling is simplified.
- the welding gauge has supporting means for the positioning means, wherein the supporting means can be designed to axially guide the positioning means in order to determine the welding location in this way.
- the support means serve on the one hand to maintain the predetermined distance and on the other hand to fulfill the actual task of the welding gauge, namely the determination of the welding location in the plane of the component.
- the support means of the welding gauge advantageously have at least two depressions, a positioning element engaging in each depression in order to be aligned therein.
- the position of the manual welding device on the welding jig can be clearly defined by two recesses. If a third positioning element is present, this only requires support in the axial direction.
- the attachment and removal of the manual welding device can be facilitated in that the depressions have an opening which tapers towards the bottom.
- the welding gauge can therefore be implemented inexpensively.
- the welding gauge has an opening for the holding device, the cross section of the opening being substantially larger is than the cross section of the holding device.
- the opening for the holding device no longer has a guiding function. This makes it easier to visually inspect the component before the welding process.
- the welding gauge has support means for the positioning means, the support means having adjustment means for adjusting the distance.
- the support means generally have one or more stops that are adjustable in height. In this way it is possible to optimize the welding gauge for the respective welding location and welding process and to carry out readjustments.
- Fig. 1 is a schematic, partially sectioned side view of a welding arrangement according to the invention.
- Fig. 2 is a perspective, partially sectioned view of a modified embodiment of an inventive
- an embodiment of a welding arrangement according to the invention is generally designated 10.
- the welding arrangement includes a manual welding gun 12, which is used to weld an element in the form of a metal bolt 14 to a component in the form of a metal sheet 16.
- a welding jig 18 made of plastic is fixed to the metal sheet 16, specifically at fastening points 20 and 22 which are indicated schematically.
- the welding gauge 18 can also be made of metal.
- the manual welding gun 12 has a housing 30 with a handle 32.
- a holding device 34 for holding a metal bolt 14 is mounted on the housing 30. More precisely, the holding device 34 is mounted on a lifting device which is arranged in the housing 30 and is shown schematically at 36.
- the lifting device 36 serves to move the holding device 34 back and forth in relation to the housing 30.
- the lifting device 36 has a spring which prestresses the holding device 34 in one direction, in particular in the infeed direction, that is to say in the direction towards the component 16
- Solenoid can be provided.
- the lifting device 36 has an electric linear motor, for example.
- the manual welding gun 12 has a feed device 38 via which metal bolts 14 can be fed automatically, for example by pneumatic means.
- the holding device 34 is tubular for this purpose, so that the feed device 38 can feed the metal bolts 14 at a rear end of the pipe and can then be conveyed by compressed air up to a front end of the holding device 34.
- the holding device 34 is shown as a largely solid component for reasons of a clearer illustration.
- the holding device 34 extends along a stroke axis 58.
- positioning means 40 are provided on the housing 30, which serve to position the manual welding device 12 at a predetermined distance 44 from the component 16.
- the positioning means 40 have two pins 42 aligned next to one another and parallel to one another, which extend from the housing 30 parallel to the stroke axis 58. However, only one pin 42 is shown in FIG. 1.
- the pins 42 are significantly shorter than the holding device 34 in the maximally extended position, and are also offset to the rear in the welding position with respect to a front end of the holding device 34.
- the length of the pins 42 is designed to be supported on support means 50 on the welding jig 18.
- the support means 50 have two receptacles 52 which are arranged next to one another.
- Fig. 1 only one pin 42 and consequently only one receptacle 52 is shown.
- the receptacles 52 are arranged adjacent to an opening 54 in the welding gauge 18.
- the opening 54 serves to insert the holding device 34 all the way to the metal sheet 16.
- the opening 54 is in each case significantly larger than the holding device 34. It is therefore possible to inspect the welding location even after the manual welding gun 12 has been attached.
- the receptacles 52 form stops for the pins 42 and consequently ensure that a predetermined distance 44 from the component 16 is maintained. Furthermore, the receptacles 52, as can be seen in FIG. 1, are designed as blind holes, the inside diameter of which is adapted to the outside diameter of the pins 42. Consequently, the receptacles 52 also serve to position the manual welding gun 12 in a direction perpendicular to the stroke axis 58, namely to determine the welding location.
- a welding process is carried out as follows. First of all, a metal bolt 14 is fed by means of the feed device 38 and held by the holding device 34 at its front end.
- the manual welding gun 12 is then positioned so that the two pins 42 are inserted into the receptacles 52 until they rest on the bottom thereof.
- the pins 42 are preferably guided so far in the longitudinal direction that the manual welding gun 12 assumes a spatially defined position with respect to the welding gauge 18 and consequently with respect to the component 16. In other words, the axial guidance of the receptacles 52 prevents tilting about an axis that connects the two receptacles 52.
- the holding device 34 has been inserted through the opening 54.
- the element 14 bears against the component 16 due to an internal spring preload of the lifting device 36.
- the metal bolt 14 is shown spaced apart from the component 16 for reasons of clarity, which is shown schematically in FIG. 1 at 55.
- the welding process is then triggered by actuating a “trigger lever” (not shown) on the handle 32.
- a pilot current is applied, the holding device 34 with the metal bolt 14 is lifted off the component 16, which is shown schematically in FIG. 1 at 55, so that an arc is drawn.
- a welding current is then switched on, so that the end face of the metal bolt 14 facing the component 16 and the corresponding counter surface are melted onto the metal sheet 16.
- the lifting device 36 is released again (an electromagnet is switched off), so that the spring of the lifting device 36 presses the metal bolt 14 onto the metal sheet 16.
- the melts combine, the arc is short-circuited and the welding current is switched off.
- the mutual melts solidify.
- the welding process is complete. Subsequently the manual welding gun 12 can be pulled off, the pins 42 being pulled out of the receptacles 52.
- FIG. 2 A modified embodiment of a welding gauge 18 'according to the invention is shown in FIG. 2.
- the welding gauge 18 ' has two receptacles 52' arranged next to one another for the pins 42 and an opening 54 'for the lifting device 34.
- the receptacles 52 ' are each provided with adjusting means 56 in order to be able to adjust the depth of the receptacles 52' and consequently the distance 44.
- the setting means 56 for one of the two receptacles 52 ' are shown as adjusting screws.
- a corresponding adjusting screw is also provided on the other receptacle 52 '.
- the arrangement of setting means on the welding jig 18 ' is advantageous because fine adjustment is possible for each individual welding location.
- a plurality of metal bolts 14 must be welded to a metal sheet 16. Consequently, a welding gauge 18 often contains a plurality of openings 54 and corresponding receptacles 52. Due to the setting means on the welding gauge 18 ', the metal bolts 14 can be welded on one after the other without having to make adjustments to the welding gun 12 in between.
- a further receptacle 60 can also be provided.
- a third receptacle 60 is appropriate in order to be able to achieve a stable positioning of the manual welding gun 12 in all three coordinate axes with respect to the metal sheet 16.
Landscapes
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Abstract
Es wird vorgeschlagen eine Handschweissvorrichtung (12) zum Kurzzeit-Lichtbogenschweissen von Elementen (14), wie Metallbolzen (14), auf Bauteile (16), wie Metallbleche (16), mit einem handhabbaren Gehäuse (30), einer an dem Gehäuse (30) gelagerten Halteeinrichtung (34) zum Halten eines auf ein Bauteil (16) aufzuschweissenden Elementes (14), einer an dem Gehäuse (30) gelagerten Hubeinrichtung (36) zum Zu- und Rückstellen der Halteeinrichtung (34) in bezug auf das Gehäuse (30), und an dem Gehäuse (30) gelagerten Positioniermitteln (40) zum Einhalten eines vorbestimmten Abstandes (44) van dem Bauteil (16). Ferner werden eine entsprechende Schweissanordnung (10) mit einer derartigen Handschweissvorrichtung (12) und eine Schweisslehre (18) vorgeschlagen, die an dem Bauteil (16) festgelegt ist. Dabei sind die Positioniermittel (40) gegenüber dem vorderen Ende der Halteeinrichtung (34) nach hinten versetzt, so dass die Positioniermittel (40) dazu geeignet sind, sich zum Einhalten des vorbestimmten Abstandes an der Schweisslehre (18) abzustützen.
Description
Handschweißvorrichtung, Schweißanordnung und Schweißlehre
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handschweißvorrichtung zum Kurzzeit- Lichtbogenschweißen von Elementen, wie Metallbolzen, auf Bauteile, wie Metall- bleche, mit einem handhabbaren Gehäuse, einer an dem Gehäuse gelagerten Halteeinrichtung zum Halten eines auf ein Bauteil aufzuschweißenden Elementes, einer an dem Gehäuse gelagerten Hubeinrichtung zum Zu- und Rückstellen der Halteeinrichtung in bezug auf das Gehäuse, und an dem Gehäuse gelagerten Positioniermitteln zum Einhalten eines vorbestimmten Abstandes von dem Bauteil.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Schweißanordnung mit einem Bauteil, wie einem Metallblech, einer Handschweißvorrichtung, die ein auf das Bauteil aufzuschweißendes Element, wie einen Metallbolzen, hält, und einer Schweißlehre, die an dem Bauteil festgelegt ist, wobei die Handschweißvorrichtung Posi- tioniermittel zum Einhalten eines vorbestimmten Abstandes von dem Bauteil aufweist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Schweißlehre zum Positionieren einer Handschweißvorrichtung an einem Bauteil, wie einem Metallblech.
Derartige Handschweißvorrichtungen zum Kurzzeit-Lichtbogenschweißen sind allgemein bekannt.
Beim Kurzzeit-Lichtbogenschweißen (auch als Bolzenschweißen bekannt) werden Elemente wie Metallbolzen auf Metallbauteile wie Metallbleche aufgeschweißt. Die Bolzen dienen als Anker für die unterschiedlichsten Befestigungszwecke. Demgemäß können die Bolzen als Gewindebolzen (mit metrischem Gewinde), als Grobgewindebolzen, Tannenbaumbolzen, T-Bolzen, etc. ausgebildet sein.
In der Kraftfahrzeugindustrie wird das Bolzenschweißen seit einigen Jahren in starkem Maße eingesetzt. Hier dient die Bolzenschweißtechnik zum Befestigen von Verkleidungsteilen, zum Verlegen von elektrischen Leitungen, zum Befestigen von Teppichböden, etc.
Überwiegend werden in der Kraftfahrzeugindustrie zum Realisieren einer hohen Produktivität Roboter eingesetzt. Dabei ist ein Bolzenschweißgerät am Ende eines Roboterarmes festgelegt. Das Bolzenschweißgerät ist mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden und mit einer Vorrichtung zum automatischen Zuführen von Bolzen.
In der Kraftfahrzeugtechnik wird insbesondere das sogenannte Hubzündungsverfahren eingesetzt. Dabei wird ein Metallbolzen zunächst an der Stelle auf das Metallblech aufgesetzt, an der er aufzuschweißen ist. Anschließend wird ein sogenannter Pilotstrom eingeschaltet und der Metallbolzen wird gegenüber dem Metallblech etwas angehoben. Dabei wird ein Lichtbogen gezogen. Anschlie- ßend wird der eigentliche Schweißstrom zugeschaltet. Die einander gegenüber liegenden Stirnseiten werden durch den energiereichen Lichtbogen angeschmolzen. Anschließend wird der Metallbolzen wieder auf das Metallblech abgesenkt, so daß sich die wechselseitigen Schmelzen vermischen. Der Lichtbogen wird kurzgeschlossen. Die Gesamtschmelze erstarrt, der Schweißvorgang ist abge- schlössen.
Bei den roboter-gestützten Bolzenschweißgeräten erfolgt das Anfahren der Schweißposition, das Bewegen des Metallbolzens mittels einer Hubvorrichtung automatisiert.
Insbesondere die Hubbewegungen des Metallbolzens in bezug auf das Metall- blech sind sehr klein (im Millimeterbereich). Um konsistent gute Schweißergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, daß das Bolzenschweißgerät immer exakt in
bezug auf das Metallblech positioniert wird, und daß der Weg der Hubvorrichtung immer exakt eingehalten wird.
Neben den roboter-gestützten Bolzenschweißgeräten gibt es auch Handschweißvorrichtungen zum Bolzenschweißen.
Auch die bekannten Handschweißvorrichtungen weisen eine Haltevorrichtung zum Halten jeweils eines Metallbolzens und eine Hubvorrichtung zum Vor- und Rückstellen der Haltevorrichtung und damit des Metallbolzens in bezug auf ein Gehäuse der Handschweißvorrichtung auf.
Um konsistent gute Schweißergebnisse zu erzielen, ist es unerläßlich, daß Posi- tioniermittel vorgesehen sind, die dazu dienen, den Abstand zu dem Bauteil konstant einzuhalten.
In der Regel weisen die Handschweißvorrichtungen zu diesem Zweck einen oder mehrere Stützfüße auf, die sich parallel zu der Halteeinrichtung erstrecken. Alternativ gibt es auch sogenannte Mundstücke, die rohrartig ausgebildet sind und die Halteeinrichtung umgeben.
Vor dem Einleiten eines Schweißvorganges werden der Stützfuß bzw. das Mundstück auf das Bauteil bzw. Metallblech aufgesetzt. Anschließend wird die Hubvorrichtung zunächst betätigt, um den Metallbolzen auf das Metallblech aufzusetzen. Anschließend wird der Pilotstrom eingeschaltet, der Lichtbogen gezogen und der eigentliche Schweißvorgang vollendet. Alternativ hierzu ist die Hubrichtung vorgespannt, so daß die Haltevorrichtung vor dem Aufsetzen des Bolzens auf das Metallblech etwas vorsteht. In der Schweißposition liegen der Bolzen und das vordere Ende des Stützfußes bzw. Mundstückes an dem Metallblech an. Durch den Stützfuß bzw. das Mundstück wird dabei immer eine exakte Relativ-
läge zwischen der Handschweißvorrichtung bzw. deren Gehäuse und dem Metallblech eingehalten.
Der Stützfuß bzw. das Mundstück erstrecken sich parallel zur Hubachse im wesentlichen bis zum vorderen Ende der Halteeinrichtung. Dies ist bei ebenen Metallblechen im wesentlichen unproblematisch. Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle bei denen Metallbolzen auf gekrümmte Oberflächen aufzuschweißen sind. Bei engen Krümmungsradien im Bereich der Schweißstelle kann es vorkommen, daß der Stützfuß bzw. das Mundstück im Bereich der Krümmung zur Anlage kommen. Folglich ergibt sich ein falscher Abstand zwischen dem Metall- bolzen und dem Metallblech vor Einleiten des eigentlichen Schweißvorganges. Dies kann zu Problemen hinsichtlich der Qualität des Schweißvorganges führen.
Dabei ist ein einzelner Stützfuß noch insoweit von Vorteil, als durch geeignetes Verdrehen zwischen Handschweißvorrichtung und Metallblech möglicherweise eine Position gefunden werden kann, in der der Stützfuß auf einer ebenen Stelle aufliegt. Bei mehreren Stützfüßen bzw. dem Mundstück ist diese Möglichkeit nicht gegeben. Bei einem einzelnen Stützfuß ist jedoch die Gefahr groß, daß die Handschweißvorrichtung schräg in bezug auf das Metallblech gehalten wird, was die Schweißqualität ebenfalls beeinträchtigen kann.
Kraftfahrzeugmodelle werden häufig an unterschiedlichen Orten gefertigt. An manchen Orten stehen Roboter zum Bolzenschweißen bereit. An anderen Orten muß von Hand geschweißt werden. Die Karosserieteile sind in jedem Fall jedoch dieselben. Insofern muß der Karosseriekonstrukteur die Orte von aufzuschweißenden Bolzen so wählen, daß ein Schweißen von Hand möglich ist. Dabei ist der Konstrukteur derzeit auf solche Stellen beschränkt, bei denen keine zu star- ken Krümmungen vorhanden sind. Beim Fertigen an Orten ohne Roboterunterstützung sowie im Rahmen von Kleinserien oder im Reparaturgeschäft ist es bekannt, an dem Bauteil bzw. Metallblech eine Schweißlehre zu befestigen. Die
Schweißlehre dient dazu, den Metallbolzen exakt auf die gewünschte Stelle zu schweißen. Hierzu läßt sich die Handschweißvorrichtung an der Schweißlehre parallel zu der Hubachse führen, um derart den Schweißort festzulegen.
Die Schweißlehre ist in der Regel in einem Abstand von dem Metallblech daran festgelegt und weist eine Öffnung auf. Im Falle der Handschweißvorrichtung mit Mundstück ist die Öffnung kreisförmig ausgebildet. Der Durchmesser der Öffnung ist an den Außendurchmesser des Mundstückes angepaßt, so daß die Handschweißvorrichtung mittels des Mundstückes geführt wird.
Vor dem Hintergrund des obengenannten Standes der Technik ist es die Auf- gäbe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Handschweißvorrichtung, eine verbesserte Schweißanordnung und eine verbesserte Schweißlehre anzugeben.
Bei der eingangs genannten Handschweißvorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Positioniermittel gegenüber dem vorderen Ende der Halteeinrichtung nach hinten versetzt sind, so daß die Positioniermittel dazu geeignet sind, sich zum Einhalten des vorbestimmten Abstandes an einer Schweißlehre abzustützen, die an dem Bauteil festgelegt ist.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Schweißlehre zum Positionieren einer Handschweißvorrichtung an einem Bauteil, wie einem Metallblech, mit einer Öffnung, durch die hindurch eine Halteeinrichtung der Handschweißvorrichtung zu dem Bauteil geführt werden kann, um ein Element, wie ein Metallbolzen, auf das Bauteil zu schweißen, und wenigstens einem in der Höhe verstellbaren Anschlag, gegen den Positioniermittel der Handschweißvorrichtung angesetzt werden können, um einen vorbestimmten Abstand der Handschweiß- Vorrichtung von dem Bauteil einzuhalten.
Durch die Maßnahme, das Einhalten des korrekten Abstandes zwischen Handschweißvorrichtung und Bauteil bzw. Metallblech dadurch zu realisieren, daß das Gehäuse der Handschweißvorrichtung bzw. daran vorgesehene Positioniermittel unmittelbar an einer Schweißlehre angreift und das Bauteil selbst gar nicht kon- taktiert, können Schweißvorgänge auch im Bereich von gekrümmten Stellen vorgenommen werden.
Die Positioniermittel sind in allen Betriebszuständen, insbesondere in der Schweißposition, gegenüber dem vorderen Ende der Halteeinrichtung nach hinten versetzt.
Die Schweißlehre ist starr an dem Bauteil montiert und weist selbst eine hinreichende Steifigkeit auf, um eine exakte Positionierung zu gewährleisten. Folglich kann auf einen sich parallel bis zum vorderen Ende der Halteeinrichtung erstreckenden Stützfuß oder ein entsprechendes Mundstück verzichtet werden. Demzufolge können Schweißvorgänge auch dort erfolgen, wo unmittelbar in der Nachbarschaft die Oberfläche des Bauteiles extrem gekrümmt ist. Demzufolge hat der Karosseriekonstrukteur größere Freiheitsgrade bei der Anordnung der Orte, auf die Bolzen aufzuschweißen sind. Hierdurch können insgesamt bereits bei der Konstruktion Kosten eingespart werden.
Bei der erfindungsgemäßen Schweißlehre ist es von Vorteil, daß der Anschlag, gegen den die Positioniermittel der Handschweißvorrichtung angesetzt werden können, in der Höhe verstellbar ist. Die erfindungsgemäße Schweißlehre dient nämlich nicht nur zum korrekten Führen der Handschweißvorrichtung hin zum richtigen Schweißort. Sie dient auch dazu, den Abstand der Handschweißvorrichtung zu dem Bauteil festzulegen. Durch die Verstellbarkeit des Anschlages ist dabei die Möglichkeit gegeben, die Schweißlehre exakt zu justieren und/oder an unterschiedliche Anwendungsfälle anzupassen.
Bei der erfindungsgemäßen Handschweißvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Positioniermittel wenigstens einen Stift aufweisen, der sich im wesentlichen parallel zu der Hubrichtung der Halteeinrichtung erstreckt. Auf diese Weise kann eine exakte Positionierung insbesondere in axialer Richtung bei geringem kon- struktivem Aufwand an der Handschweißvorrichtung realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Positioniermittel zwei Positionierelemente, insbesondere zwei Stifte aufweisen. Mit zwei Stiften läßt sich die Position der Handschweißvorrichtung auch lateral genau ausrichten und es läßt sich weitgehend verhindern, daß die Handschweißvorrichtung in bezug auf das Bauteil schräg angesetzt wird.
Mit einem oder zwei Stiften läßt sich zwar keine perfekte Kippstabilität erzielen. Hierzu sind drei Stifte notwendig. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bereits mit einem, besser jedoch mit zwei Stiften es für den Anwender möglich ist, die Handschweißvorrichtung im wesentlichen senkrecht in bezug auf das Bauteil zu positionieren, insbesondere, wenn die Schweißlehre eine hinreichende Axialführung bereitstellt.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die zwei Stifte und die Hubachse auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen, zu welchem die Hubachse eine Normale ist. Durch diese Symmetrie ergibt sich insgesamt eine hohe Stabilität.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Positioniermittel drei Positionierelemente, insbesondere Stifte aufweisen, wobei die Endpunkte der Positionierelemente auf den Ecken eines Dreiecks liegen. Durch diese Gestaltung wird eine stabile AbStützung der Handschweißvorrichtung auf der Schweißlehre sichergestellt und eine exakte Ausrichtung der Hub- achse zum Bauteil gewährleistet. Das auf das Bauteil aufzuschweißende Element kann daher mit großer Genauigkeit hinsichtlich Position und Winkellage mit dem
Bauteil verschweißt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, daß auf eine Axialführung an der Schweißlehre verzichtet werden kann, so daß das Ansetzen der Handschweißvorrichtung an die Schweißlehre sowie das Abnehmen derselben von ihr erleichtert und damit die Handhabung vereinfacht wird.
Bei der erfindungsgemäßen Schweißanordnung ist es von Vorteil, wenn die Schweißlehre Abstützmittel für die Positioniermittel aufweist, wobei die Abstützmittel dazu ausgelegt sein können, die Positioniermittel axial zu führen, um derart den Schweißort festzulegen. Die Abstützmittel dienen einerseits zum Einhalten des vorbestimmten Abstandes und zum anderen zum Erfüllen der eigentlichen Aufgabe der Schweißlehre, nämlich der Festlegung des Schweißortes in der Ebene des Bauteiles.
Vorteilhafterweise weisen die Abstützmittel der Schweißlehre wenigstens zwei Vertiefungen auf, wobei in jede Vertiefung jeweils ein Positionierelement eingreift, um darin ausgerichtet zu werden. Durch zwei Vertiefungen läßt sich die Position der Handschweißvorrichtung auf der Schweißlehre eindeutig festlegen. Ist ein drittes Positionierelement vorhanden, so bedarf dies nur noch einer Abstützung in axialer Richtung.
Weist die Handschweißvorrichtung zur Abstützung an der Schweißlehre drei Stifte auf, so kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Ansetzen und Abnehmen der Handschweißvorrichtung dadurch erleichtert werden, daß die Vertiefungen eine sich zu ihrem Boden verjüngende Öffnung aufweisen.
Die Schweißlehre kann folglich kostengünstig realisiert werden.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Schweißlehre eine Öffnung für die Halteeinrichtung aufweist, wobei der Querschnitt der Öffnung wesentlich größer
ist als der Querschnitt der Halteeinrichtung. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Schweißlehren hat die Öffnung für die Haltevorrichtung folglich keine Führungsfunktion mehr. Hierdurch ist es leichter möglich, das Bauteil vor dem Schweißvorgang visuell zu inspizieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Schweißlehre Abstützmittel für die Positioniermittel auf, wobei die Abstützmittel Einstellmittel zum Verstellen des Abstandes aufweisen. Die Abstützmittel weisen in der Regel einen oder mehrere Anschläge auf, die in der Höhe verstellbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Schweißlehre für den jeweiligen Schweißort und Schweißvorgang zu optimieren und Nachjustierungen vorzunehmen.
Die vorstehend genannten und die nach-stehend noch zu erläuterten Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schweißanordnung, und
Fig. 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schweißlehre.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißanordnung generell mit 10 bezeichnet.
Die Schweißanordnung beinhaltet eine Handschweißpistole 12, die dazu dient, ein Element in Form eines Metallbolzens 14 auf ein Bauteil in Form eines Metallbleches 16 zu schweißen. An dem Metallblech 16 ist eine Schweißlehre 18 aus Kunststoff festgelegt, und zwar an schematisch angedeuteten Befestigungs- punkten 20 und 22.
Die Schweißlehre 18 kann auch aus Metall hergestellt sein.
Die Handschweißpistole 12 weist ein Gehäuse 30 mit einem Griff 32 auf. An dem Gehäuse 30 ist eine Halteeinrichtung 34 zum Halten jeweils eines Metallbolzens 14 gelagert. Die Halteeinrichtung 34 ist genauer gesagt an einer Hubeinrichtung gelagert, die in dem Gehäuse 30 angeordnet ist und schematisch bei 36 gezeigt ist. Die Hubeinrichtung 36 dient dazu, die Halteeinrichtung 34 in bezug auf das Gehäuse 30 zu- und rückzustellen. In einer Ausgestaltung weist die Hubeinrichtung 36 eine Feder auf, die die Halteeinrichtung 34 in eine Richtung vorspannt, insbesondere in Zustellrichtung, also in Richtung hin zu dem Bauteil 16. Zum Bewegen in Rückstellrichtung kann ein elektrischer
Hubmagnet vorgesehen sein. Alternativ hierzu weist die Hubeinrichtung 36 bspw. einen elektrischen Linearmotor auf.
Ferner weist die Handschweißpistole 12 eine Zuführeinrichtung 38 auf, über die Metallbolzen 14 automatisch zugeführt werden können, bspw. auf pneumati- schem Wege. Die Halteeinrichtung 34 ist zu diesem Zweck rohrartig ausgebildet, so daß die Zuführeinrichtung 38 die Metallbolzen 14 an einem hinteren Ende des Rohrs einspeisen kann und dann durch Druckluft bis hin zu einem vorderen Ende der Halteeinrichtung 34 fördern kann. In der Darstellung der Fig. 1 ist die Halteeinrichtung 34 aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung hingegen als weitgehend massives Bauelement gezeigt.
Die Halteeinrichtung 34 erstreckt sich längs einer Hubachse 58. Parallel hierzu sind an dem Gehäuse 30 Positioniermittel 40 vorgesehen, die dazu dienen, die Handschweißvorrichtung 12 in einem vorbestimmten Abstand 44 von dem Bauteil 16 zu positionieren. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Positio- niermittel 40 zwei nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Stifte 42 auf, die sich von dem Gehäuse 30 parallel zu der Hubachse 58 erstrecken. In Fig. 1 ist jedoch nur ein Stift 42 dargestellt. Die Stifte 42 sind dabei deutlich kürzer als die Halteeinrichtung 34 in der maximal ausgefahrenen Position, und sind auch in der Schweißposition gegenüber einem vorderen Ende der Halteeinrich- tung 34 nach hinten versetzt.
Die Stifte 42 sind hinsichtlich ihrer Länge dazu ausgelegt, sich an Abstützmitteln 50 an der Schweißlehre 18 abzustützen. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Abstützmittel 50 zwei Aufnahmen 52 auf, die nebeneinander angeordnet sind. In Fig. 1 ist nur ein Stift 42 und folglich nur eine Aufnahme 52 gezeigt. Die Aufnahmen 52 sind benachbart zu einer Öffnung 54 in der Schweißlehre 18 angeordnet. Die Öffnung 54 dient zum Einführen der Halteeinrichtung 34 bis hin zu dem Metallblech 16. Die Öffnung 54 ist jeweils deutlich größer als die Halteeinrichtung 34. Daher ist es möglich, auch nach dem Ansetzen der Handschweißpistole 12 den Schweißort zu inspizieren.
Die Aufnahmen 52 bilden Anschläge für die Stifte 42 und sorgen folglich dafür, daß ein vorbestimmter Abstand 44 zu dem Bauteil 16 eingehalten wird. Ferner sind die Aufnahmen 52, wie es in Fig. 1 zu sehen ist, als Sacklöcher ausgebildet, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Stifte 42 angepaßt ist. Folglich dienen die Aufnahmen 52 auch zur Positionierung der Handschweißpi- stole 12 in einer Richtung senkrecht zur Hubachse 58, nämlich zum Festlegen des Schweißortes.
Ein Schweißvorgang wird wie folgt durchgeführt.
Zunächst wird ein Metallbolzen 14 mittels der Zuführeinrichtung 38 zugeführt und von der Halteeinrichtung 34 an deren vorderen Ende gehalten. Anschließend wird die Handschweißpistole 12 so positioniert, daß die zwei Stifte 42 in die Aufnahmen 52 eingeführt werden, und zwar bis sie an deren Boden aufliegen. Dabei werden die Stifte 42 in Längsrichtung vorzugsweise so weit geführt, daß die Handschweißpistole 12 räumlich eine definierte Lage in bezug auf die Schweißlehre 18 und folglich in bezug auf das Bauteil 16 einnimmt. Mit anderen Worten wird durch die Axialführung der Aufnahmen 52 ein Kippen um eine Achse verhindert, die die zwei Aufnahmen 52 verbindet.
Bei diesem Vorgang ist die Halteeinrichtung 34 durch die Öffnung 54 eingeführt worden. Das Element 14 liegt aufgrund einer inneren Federvorspannung der Hubeinrichtung 36 an dem Bauteil 16 an.
In Fig. 1 ist der Metallbolzen 14 aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung beabstandet von dem Bauteil 16 dargestellt, was schematisch in Figur 1 bei 55 gezeigt ist.
Anschließend wird der Schweißvorgang ausgelöst durch Betätigen eines nicht näher gekennzeichneten "Abzugshebels" an dem Griff 32. Dabei wird ein Pilotstrom angelegt, die Halteeinrichtung 34 mit dem Metallbolzen 14 wird von dem Bauteil 16 abgehoben, was schematisch in Figur 1 bei 55 gezeigt ist, so daß ein Lichtbogen gezogen wird. Anschließend wird ein Schweißstrom zugeschaltet, so daß die dem Bauteil 16 zugewandte Stirnseite des Metallbolzens 14 und die entsprechende Gegenfläche an dem Metallblech 16 angeschmolzen werden. Dann wird die Hubeinrichtung 36 wieder freigegeben (ein Elektromagnet abgeschaltet), so daß die Feder der Hubeinrichtung 36 den Metallbolzen 14 auf das Metallblech 16 drückt. Dabei verbinden sich die Schmelzen, der Lichtbogen wird kurzgeschlossen und der Schweißstrom wird abgeschaltet. Die wechselseitigen Schmelzen erstarren. Der Schweißvorgang ist abgeschlossen. Anschließend
kann die Handschweißpistole 12 abgezogen werden, wobei die Stifte 42 aus den Aufnahmen 52 herausgezogen werden.
Eine modifizierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißlehre 18' ist in Fig. 2 gezeigt. Die Schweißlehre 18' weist wie die Schweißlehre 18 zwei nebeneinander geordnete Aufnahmen 52' für die Stifte 42 sowie eine Öffnung 54' für die Hubeinrichtung 34 auf. Die Aufnahmen 52' sind jedoch jeweils mit Einstellmitteln 56 versehen, um die Tiefe der Aufnahmen 52' und folglich den Abstand 44 einstellen zu können. In Fig. 2 sind die Einstellmittel 56 für eine der beiden Aufnahmen 52' als Verstellschraube ausgeführt gezeigt. Eine entspre- chende Verstellschraube ist auch an der anderen Aufnahme 52' vorgesehen.
Obgleich es generell auch möglich ist, entsprechende Einstellmittel an den Positioniermitteln 40 vorzusehen, ist die Anordnung von Einstellmitteln an der Schweißlehre 18' von Vorteil, da eine Feineinstellung für jeden einzelnen Schweißort möglich ist. Denn in vielen Fällen ist an einem Metallblech 16 eine Mehrzahl von Metallbolzen 14 anzuschweißen. Folglich enthält eine Schweißlehre 18 häufig eine Mehrzahl von Öffnungen 54 und entsprechenden Aufnahmen 52. Aufgrund der Einstellmittel an der Schweißlehre 18' können die Metallbolzen 14 nacheinander aufgeschweißt werden, ohne zwischendurch Einstellungen der Schweißpistole 12 vornehmen zu müssen.
In Fig. 2 ist ferner gezeigt, daß neben der Öffnung 54' auch eine weitere Aufnahme 60 vorgesehen sein kann. Insbesondere dann, wenn die Aufnahmen 52 keine oder nur eine kurze axiale Führung haben können, bietet sich eine dritte Aufnahme 60 an, um eine stabile Positionierung der Handschweißpistole 12 in allen drei Koordinatenachsen in bezug auf das Metallblech 16 erzielen zu kön- nen.
Claims
1. Handschweißvorrichtung (12) zum Kurzzeit-Lichtbogenschweißen von Elementen (14), wie Metallbolzen (14), auf Bauteile (16), wie Metallbleche
(16), mit einem handhabbaren Gehäuse (30), einer an dem Gehäuse (30) gelagerten Halteeinrichtung (34) zum Halten eines auf ein Bauteil (16) aufzuschweißenden Elementes (14), einer an dem Gehäuse (30) gelagerten Hubeinrichtung (36) zum Zu- und Rückstellen der Halteeinrichtung (34) in bezug auf das Gehäuse (30), und an dem Gehäuse (30) gelagerten Positioniermitteln (40) zum Einhalten eines vorbestimmten Abstandes (44) von dem Bauteil (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (40) gegenüber dem vorderen Ende der Halteeinrichtung (34) nach hinten versetzt sind, so daß die Positioniermittel (40) dazu geeignet sind, sich zum Einhalten des vorbestimmten Abstandes (44) an einer Schweißlehre (18) abzustützen, die an dem Bauteil (16) festgelegt ist.
2. Handschweißvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (40) wenigstens einen Stift (42) aufweisen, der sich im wesentlichen parallel zu der Hubrichtung der Halteeinrichtung (34) erstreckt.
3. Handschweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (40) wenigstens zwei Stifte (42) aufweisen.
4. Handschweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Stifte (42) und die Hubachse (58) auf den Ecken eines gleichsei- tigen Dreiecks liegen, zu welchem die Hubachse (58) eine Normale ist,
5. Handschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (40) drei Positionierelemente, insbesondere Stifte (42) aufweisen, wobei die Endpunkte der Positionierelemente auf den Ecken eines Dreiecks liegen.
6. Schweißanordnung (10) mit einem Bauteil (16), wie einem Metallblech (16), einer Handschweißvorrichtung (12), die ein auf das Bauteil (16) aufzuschweißendes Element (14), wie einen Metallbolzen (14), hält, und einer Schweißlehre (18), die an dem Bauteil (16) festgelegt ist, wobei die Handschweißvorrichtung (12) Positioniermittel (40) zum Einhalten eines vorbe- stimmten Abstandes (44) von dem Bauteil (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (40) gegenüber dem vorderen Ende der Halteeinrichtung (34) nach hinten versetzt sind, so daß die Positioniermittel (40) dazu geeignet sind, sich zum Einhalten des vorbestimmten Abstandes (44) an der Schweißlehre (18) abzustützen.
7. Schweißanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißlehre (18) Abstützmittel (50) für die Positioniermittel (40) aufweist, wobei die Abstützmittel (50) dazu ausgelegt sind, die Positioniermittel (40) in axialer Richtung zu führen, um derart den Schweißort festzulegen.
8. Schweißanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel (50) wenigstens zwei Vertiefungen (52) aufweisen, wobei in jede Vertiefung (52) jeweils ein Positioniermittel (40) eingreift, um darin ausgerichtet zu werden.
9. Schweißanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (52) eine sich zu ihrem Boden verjüngende Öffnung aufwei- sen.
10. Schweißanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißlehre (18) eine Öffnung (54) für die Halteeinrichtung (34) aufweist, wobei der Querschnitt der Öffnung (54) wesentlich größer ist als der Querschnitt der Halteeinrichtung (34).
11. Schweißanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißlehre (18) Abstützmittel (50') für die Positioniermittel (40) aufweist, wobei die Abstützmittel (50') Einstellmittel (56) zum Verstellen des Abstandes (44) aufweisen.
12. Schweißlehre (18') zum Positionieren einer Handschweißvorrichtung (12) an einem Bauteil (16), wie einem Metallblech (16), mit einer Öffnung (54'), durch die hindurch eine Halteeinrichtung (34) der Handschweißvorrichtung (12) zu dem Bauteil (16) geführt werden kann, um ein Element (14), wie einen Metallbolzen (14), auf das Bauteil (16) zu schweißen, und wenigstens eine Aufnahme (52') mit einem in der Höhe verstellbaren Anschlag, gegen den Positioniermittel (40) der Handschweißvorrichtung
(12) angesetzt werden können, um einen vorbestimmten Abstand (44) der Handschweißvorrichtung (12) von dem Bauteil (16) einzuhalten.
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