WO2019201551A1 - Schweisselektrode sowie verfahren zum elektrischen verschweissen einer kugel - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a welding electrode according to the features of claim 1 and a method for electrically welding a ball according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a welding electrode with which simplifies the handling of a ball to be welded.
  • the starting point of the invention is a welding electrode which is provided for welding balls, wherein the welding electrode has a concavely shaped frontal area, which is suitable and / or intended for receiving a dome-shaped portion of a ball to be welded.
  • the welding electrode for welding magnetically attractable balls provided or suitable and / or determined.
  • the essence of the invention is that the welding electrode has at least one magnet which is arranged so that a magnetically attractable ball to be welded, which is located in an active region of the magnet (ie in the region of the magnetic field generated by the magnet, against a As a result of the magnet, the ball is attracted and automatically brought into a predefined position, ie centered with respect to the dome-shaped section.
  • the welding electrode may be a hand-operated device, i. H. to a hand welding electrode, act. Alternatively, it may also be a welding electrode attached to a robot arm. In both cases, it is advantageous in terms of receiving and conveying a ball to be welded, if it is magnetically attracted.
  • the at least one magnet may be a permanent magnet.
  • the at least one magnet may also be an electromagnet. If a plurality of magnets are provided, it is advantageous if they are arranged symmetrically with respect to a central longitudinal axis of the welding electrode. For example, three magnets can be provided, which are arranged at an angular distance of 120 ° with respect to each other about a central longitudinal axis (and spaced from the central longitudinal axis) of the welding electrode. It is advantageous if the magnets are arranged so that magnetically attractable balls are always pulled into a precisely defined position with respect to the dome-shaped portion of the welding electrode.
  • one or more of the magnets may be permanent magnets and one or more of the magnets may be electromagnets.
  • centrally or centrally a permanent magnet and in a radial area with respect to a The central longitudinal axis of the welding electrode may be arranged a plurality of (eg three) electromagnets.
  • the electromagnets can be switched on or off as needed.
  • a hand-operated switch can be provided with which the magnet or magnets can be switched on and off.
  • the magnets can also be switched on or off by a sensor or a control or regulation.
  • a welding electrode is used, as described above.
  • a magnetically attractable ball which may, for example, be a steel ball.
  • Detecting means that the welding electrode is at least brought so close to the magnetically attractable ball that it is in the range of the magnetic field of the at least one magnet of the welding electrode and is attracted by the at least one magnet. The magnetically attractable ball is thus in a defined position on the dome-shaped portion of the welding electrode.
  • the welding electrode is positioned so that the magnetically attractable ball is in its "target position", ie in a position in which it is to be welded to the other component.
  • the ball is pressed by means of the welding electrode against the other component.
  • a welding current flowing through the ball between the welding electrode and the other component is generated.
  • the welding current must be at least so great that it comes to a partial melting of the ball in a contact area with the other component.
  • the welding current is preferably fed into the ball via the concave-shaped frontal region of the welding electrode or via the surface of the welding electrode which forms the concavely shaped frontal region.
  • a steel ball can be used, since this is both electrically conductive and magnetically attractable.
  • balls can be welded onto sheets or onto other balls.
  • a ball directly or indirectly with a vehicle component, such as. B. a vehicle body component, welded.
  • FIGURE 1 shows the basic principle of a welding electrode according to the invention in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a welding electrode 1 which has a concave frontal region 2.
  • the welding electrode 1 has a central longitudinal axis 3.
  • the welding electrode 1 also has a magnet 4, which is arranged centrally or symmetrically with respect to the central longitudinal axis 3.
  • An end face 5 of the magnet forms part of the concave-shaped frontal region 2.
  • the magnet 4 can also be set back slightly, d. H. be further integrated into the welding electrode 1.
  • the ball 6 is attracted by the magnet 4.
  • the end face 5 of the magnet 4 forms part of the concavely shaped frontal area
  • the ball 6 can directly on the end face 5 of the magnet 4 abut.
  • the magnet 4 is set further back, ie further integrated into the welding electrode 1, the ball 6 does not lie directly against the magnet 4.
  • the magnet 4 may be, for example, a permanent magnet. Alternatively, the magnet 4 may also be a switchable electromagnet.
  • a ball By means of such a welding electrode, a ball can simply be “picked up".
  • the welding electrode need only be held in a ball storage container, which causes a ball from the ball storage container to "jump" to the welding electrode and be attracted by the magnet 4 so that the ball 6 automatically with respect to the concavely shaped frontal region " centered ".
  • the ball 6 After picking up the ball by means of the welding electrode 1, the ball 6 is brought in or moved up to another component with which the ball 6 is to be welded.
  • the "other component” is here a ball 7, which has been welded onto a sheet 8.
  • the welding electrode 1 is connected via a power line 9 to a welding apparatus 10, which generates an electrical welding voltage.
  • a second welding electrode 11 is provided which is pressed against the sheet 8 from an underside of the sheet 8 ago.
  • the second welding electrode 11 is likewise connected to the welding apparatus 10 via an electrical line 12.

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Abstract

Schweißelektrode (1), die zum Verschweißen von Kugeln (6) vorgesehen ist, wobei die Schweißelektrode (1) einen konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich (2) aufweist, der zur Aufnahme eines kugelkalottenförmigen Abschnitts einer Kugel (6) geeignet und/oder bestimmt ist, wobei die Schweißelektrode (1) - zum Verschweißen von magnetisch anziehbaren Kugeln (6) vorgesehen ist, und - mindestens einen Magneten (4) aufweist, der so angeordnet ist, dass eine magnetisch anziehbare Kugel (6), die sich in einem Wirkbereich des Magneten (4) befindet, gegen eine den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich (2) bildende Fläche gezogen wird.

Description

Schweißelektrode
sowie Verfahren zum elektrischen Verschweißen einer Kugel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißelektrode gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum elektrischen Verschweißen einer Kugel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Verfahren zum Verschweißen einer Kugel mit einem anderen Bauteil sind hinlänglich bekannt, z. B. aus der DE 10 2014 218 968 B4 oder der DE 10 2014 205 609 B4 oder der DE 10 2014 200 551 B3.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schweißelektrode zu schaffen, mit der sich die Handhabung einer zu verschweißenden Kugel vereinfacht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Schweißelektrode, die zum Verschweißen von Kugeln vorgesehen ist, wobei die Schweißelektrode einen konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich aufweist, der zur Aufnahme eines kalottenförmigen Abschnitts einer zu verschweißenden Kugel geeignet und/oder bestimmt ist.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Schweißelektrode zum Verschweißen von magnetisch anziehbaren Kugeln vorgesehen bzw. geeignet und/oder bestimmt ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Schweißelektrode mindestens einen Magneten aufweist, der so angeordnet ist, dass eine zu verschweißende, magnetisch anziehbare Kugel, die sich in einem Wirkbereich des Magneten (d. h. im Bereich des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds befindet, gegen eine Fläche gezogen wird, die den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich bildet. Durch den Magneten wird die Kugel also angezogen und automatisch in eine vordefinierte Position gebracht, d. h. in Bezug auf den kalottenförmigen Abschnitt zentriert.
Bei der Schweißelektrode kann es sich um ein von Hand zu bedienendes Gerät, d. h. um eine Handschweißelektrode, handeln. Alternativ dazu kann es sich auch um eine an einem Roboterarm angebrachte Schweißelektrode handeln. In beiden Fällen ist es hinsichtlich der Aufnahme und Beförderung einer zu verschweißenden Kugel von Vorteil, wenn diese magnetisch angezogen wird.
Bei dem mindestens einen Magneten kann es sich um einen Permanentmagneten handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem mindestens einen Magneten auch um einen Elektromagneten handeln. Wenn mehrere Magneten vorgesehen sind, ist es von Vorteil, wenn diese symmetrisch bezüglich einer Mittellängsachse der Schweißelektrode angeordnet sind. Beispielsweise können drei Magneten vorgesehen sein, die in einem Winkelabstand von 120° in Bezug aufeinander um eine Mittellängsachse (und beabstandet von der Mittellängsachse) der Schweißelektrode angeordnet sind. Von Vorteil ist es, wenn die Magneten so angeordnet sind, dass magnetisch anziehbare Kugeln stets in eine exakt definierte Position in Bezug auf den kalottenförmigen Abschnitt der Schweißelektrode gezogen werden.
Wenn mehrere Magneten vorgesehen sind, kann es sich bei einem oder mehreren der Magneten um Permanentmagneten und bei einem oder mehreren der Magneten um Elektromagneten handeln. Beispielsweise kann zentral bzw. mittig ein Permanentmagnet und in einem radialen Bereich in Bezug auf eine Mittellängsachse der Schweißelektrode können mehrere (z. B. drei) Elektromagneten angeordnet sein.
Die Elektromagneten können bedarfsgerecht ein- bzw. ausgeschaltet werden. Wenn es sich bei der Schweißelektrode um eine von Hand zu betätigende Schweißelektrode handelt, kann beispielsweise ein von Hand zu betätigender Schalter vorgesehen sein, mit dem der Magnet bzw. die Magneten ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Selbstverständlich können die Magneten auch durch eine Sensorik bzw. eine Steuerung oder Regelung ein- bzw. ausgeschaltet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum elektrischen Verschweißen einer Kugel mit einem anderen Bauteil wird eine Schweißelektrode verwendet, wie sie oben beschrieben ist. Zunächst wird mittels einer solchen Schweißelektrode eine magnetisch anziehbare Kugel, bei der es sich beispielsweise um eine Stahlkugel handeln kann, erfasst. „Erfassen“ bedeutet, dass die Schweißelektrode zumindest so nahe an die magnetisch anziehbare Kugel herangebracht wird, dass diese sich im Bereich des Magnetfelds des mindestens einen Magneten der Schweißelektrode befindet und von dem mindestens einen Magneten angezogen wird. Die magnetisch anziehbare Kugel liegt somit in einer definierten Position an dem kalottenförmigen Abschnitt der Schweißelektrode an.
Anschließend wird die Schweißelektrode so positioniert, dass sich die magnetisch anziehbare Kugel in ihrer„Zielposition“ befindet, d. h. in einer Position, in der sie mit dem anderen Bauteil verschweißt werden soll. Die Kugel wird dabei mittels der Schweißelektrode gegen das andere Bauteil gedrückt. Zum Verschweißen der Kugel mit dem anderen Bauteil wird ein zwischen der Schweißelektrode und dem anderen Bauteil durch die Kugel fließender Schweißstrom erzeugt. Der Schweißstrom muss zumindest so groß sein, dass es zu einem teilweisen Aufschmelzen der Kugel in einem Berührbereich mit dem anderen Bauteil kommt. Vorzugsweise wird der Schweißstrom über den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich der Schweißelektrode bzw. über die den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich bildende Fläche der Schweißelektrode in die Kugel eingespeist.
Wie bereits erwähnt, kann beispielsweise eine Stahlkugel verwendet werden, da diese sowohl elektrisch leitend als auch magnetisch anziehbar ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Schweißelektrode können Kugeln beispielsweise auf Bleche oder auf andere Kugeln aufgeschweißt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Kugel direkt oder indirekt mit einem Fahrzeugbauteil, wie z. B. einem Fahrzeugkarosseriebauteil, verschweißt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt das Grundprinzip einer Schweißelektrode gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt eine Schweißelektrode 1 , die einen konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich 2 aufweist. Die Schweißelektrode 1 weist eine Mittellängsachse 3 auf. Die Schweißelektrode 1 weist ferner einen Magneten 4 auf, der mittig bzw. symmetrisch bezüglich der Mittellängsachse 3 angeordnet ist. Eine Stirnseite 5 des Magneten bildet einen Teil des konkav ausgeformten stirnseitigen Bereichs 2. Dies muss aber nicht zwingend der Fall sein. Der Magnet 4 kann auch etwas zurückversetzt, d. h. weiter in die Schweißelektrode 1 integriert sein.
An dem konkav ausgeformten Abschnitt 2 liegt eine magnetisch anziehbare Kugel 6 an. Die Kugel 6 wird von dem Magneten 4 angezogen. Wenn die Stirnseite 5 des Magneten 4 einen Teil des konkav ausgeformten stirnseitigen Bereichs bildet, kann die Kugel 6 unmittelbar an der Stirnseite 5 des Magneten 4 anliegen. Wenn der Magnet 4 weiter zurückversetzt, d. h. weiter in die Schweißelektrode 1 integriert, ist, liegt die Kugel 6 nicht unmittelbar an dem Magneten 4 an.
Bei dem Magneten 4 kann es sich beispielsweise um einen Permanentmagneten handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem Magneten 4 auch um einen schaltbaren Elektromagneten handeln.
Mittels einer derartigen Schweißelektrode kann eine Kugel einfach „aufgenommen“ werden. Beispielsweise braucht die Schweißelektrode nur in einem Kugelvorratsbehälter gehalten werden, was dazu führt, dass eine Kugel aus dem Kugelvorratsbehälter an die Schweißelektrode„springt“ und von dem Magneten 4 so angezogen wird, dass die Kugel 6 automatisch in Bezug auf den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich„zentriert“ wird.
Nach dem Aufnehmen der Kugel mittels der Schweißelektrode 1 wird die Kugel 6 an ein anderes Bauteil, mit dem Kugel 6 verschweißt werden soll, herangebracht bzw. herangefahren. Bei dem„anderen Bauteil“ handelt sich hier um eine Kugel 7, die auf ein Blech 8 aufgeschweißt worden ist.
Die Schweißelektrode 1 ist über eine Stromleitung 9 mit einem Schweißgerät 10, welches eine elektrische Schweißspannung erzeugt, verbunden. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Schweißelektrode 11 vorgesehen, die von einer Unterseite des Blechs 8 her gegen das Blech 8 gedrückt wird. Die zweite Schweißelektrode 11 ist über eine elektrische Leitung 12 ebenfalls mit dem Schweißgerät 10 verbunden. Wenn die Kugel 6 gegen die Kugel 7 gedrückt und das Schweißgerät eingeschaltet, d. h. eine Schweißspannung angelegt wird, fließt ein Schweißstrom von der Schweißelektrode 1 über die zu verschweißende Kugel 6, die Kugel 7, das Blech 8 und die Schweißelektrode 11 zurück zum Schweißgerät 10.

Claims

Patentansprüche
1. Schweißelektrode (1 ), die zum Verschweißen von Kugeln (6) vorgesehen ist, wobei die Schweißelektrode (1 ) einen konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich (2) aufweist, der zur Aufnahme eines kugel kalottenförmigen Abschnitts einer Kugel (6) geeignet und/oder bestimmt ist, wobei die Schweißelektrode (1 )
- zum Verschweißen von magnetisch anziehbaren Kugeln (6) vorgesehen ist, und
- mindestens einen Magneten (4) aufweist, der so angeordnet ist, dass eine magnetisch anziehbare Kugel (6), die sich in einem Wirkbereich des Magneten (4) befindet, gegen eine den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich (2) bildende Fläche gezogen wird.
2. Schweißelektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Magneten (4) um einen Permanentmagneten handelt.
3. Schweißelektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Magneten (4) um einen Elektromagneten handelt.
4. Schweißelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (4) symmetrisch bezüglich einer Mittellängsachse (3) der Schweißelektrode (1 ) angeordnet ist.
5. Schweißelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißelektrode mehrere Magneten aufweist, die symmetrisch bezüglich einer Mittellängsachse (3) der Schweißelektrode (1 ) angeordnet sind.
6. Schweißelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißelektrode (1 ) einen mittig angeordneten Permanentmagneten und mehrere radial dazu angeordnete Elektromagneten aufweist.
7. Verfahren zum elektrischen Verschweißen einer Kugel (6) mit einem anderen Bauteil (7), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Schweißelektrode (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eine magnetisch anziehbare Kugel (6) erfasst wird,
- die Kugel (6) gegen das andere Bauteil (7) gedrückt wird, und
- zwischen der Schweißelektrode (1 ) und dem anderen Bauteil (7) ein durch die Kugel (6) fließender Schweißstrom erzeugt wird, der zu einem teilweisen Aufschmelzen der Kugel (6) in einem Berührbereich mit dem anderen Bauteil (7) führt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schweißvorgangs der Schweißstrom von der den konkav ausgeformten stirnseitigen Bereich (2) bildenden Fläche der Schweißelektrode (1 ) in die Kugel (6) fließt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kugel (6) eine Stahlkugel verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (6) auf eine andere Kugel (7) aufgeschweißt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel direkt oder indirekt mit einem Fahrzeugbauteil, oder einem Fahrzeugkarosseriebauteil verschweißt wird.
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