DE3432963A1

DE3432963A1 - Process and equipment for welding structural parts, in particular bolts, onto workpieces

Info

Publication number: DE3432963A1
Application number: DE19843432963
Authority: DE
Inventors: Erich 5820 Gevelsberg Hagn; Bernd 5810 Witten Schwiete
Original assignee: TRW Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1986-03-20
Also published as: DE3432963C2

Abstract

The process for welding structural parts, in particular bolts, onto workpieces by means of a welding gun uses a measuring stroke. During this procedure the structural part is brought, from a retracted position specified by the welding gun, up to the workpiece. The immersion time and/or the immersion stroke section are measured. The welding arc current is then adjusted according to the intensity and/or time. A high-intensity transistor is used as welding current-controlling element. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anschweißen von Bauteilen, Process and device for welding components,

insbesondere Bolzen, an Werkstücken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen von Bauteilen, insbesondere Bolzen, an Werkstücken mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 4. in particular bolts, on workpieces The invention relates to a method for welding components, in particular bolts, to workpieces with the features of the preamble of claim 1 and a device for implementation of the method with the features of claim 4.

Es sind Bolzenschweißverfahren unter Verwendung einer Bolzenschweißvorrichtung, einer Steuereinrichtung sowie einer Schweißstromquelle bekannt. Das sogenannte "Stored-Arc-Schweiß-Verfahren ist ein Kondensatorenentladungs-Schweißverfahren mit gezogenem Lichtbogen. In diesem Fall steht als Schweißenergie die Form einer bestimmten Entladungskurve (Strom und Zeit) einer Kondensatorbatterie zur Verfügung.There are stud welding processes using a stud welding device, a control device and a welding power source are known. The so-called "Stored-Arc welding process is a drawn arc capacitor discharge welding process. In this In the case of welding energy, the shape of a certain discharge curve (current and Time) of a capacitor bank.

Es ist ferner das "Short-Cycle-Bolzenschweißverfahren" bekannt, ein Gleichstrom-Schweißverfahren, wobei die Energie direkt dem-Netz entnommen wird und damit in beliebiger Größe zur Verfügung steht.The "short cycle stud welding process" is also known Direct current welding process, whereby the energy is taken directly from the network and so that it is available in any size.

Diese bekannten Verfahren verwenden als stromsteuernde Elemente meist Tyristoren. Diese sind lediglich hinsichtlich ihrer Einschaltzeit, bei Wechselspannung nicht einmal hinsichtlich ihrer Ausschaltzeit steuerbar. Auch die Durchlaßstromstärke ist nicht stetig steuerbar. Es ist aber wünschenswert, insbesondere den Verlauf der Schweißstromkurve sowohl der Schweißstromstärke nach wie auch des zeitlichen Verlaufs während des Zustellhubes den gewünschten Gegebenheiten entsprechend zu steuern. Dabei sollen Fehlermöglichkeiten, die durch A bweichungen in den Bauteillängen, aber auch in Veränderung der Eintauchgeschwindigkeit, die bei Abnützung der Bolzenschweißpistolen oder Maschinenschweißköpfen auftreten, weitgehendst selbsttätig berücksichtigt und ausgeschaltet werden.These known methods are mostly used as current-controlling elements Tyristors. These are only in terms of their Switch-on time, in the case of alternating voltage, not even controllable with regard to their switch-off time. Even the forward current intensity is not continuously controllable. But it is particularly desirable the course of the welding current curve for both the welding current strength and the temporal course during the infeed stroke according to the desired conditions to control. In doing so, possible errors caused by deviations in the component lengths, but also in the change in the immersion speed that occurs when the stud welding guns are worn or machine welding heads occur, largely automatically taken into account and turned off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anschweißen von Bauteilen, insbesondere Bolzen, an Werkstücken zu schaffen, die es ermöglichen, daß der Schweißstrom zeitlich und/oder seiner Stärke nach gesteuert wird und insbesondere die Schweißqualität verbessert wird, auch wenn Eintauchgeschwindigkeit und Längenfehler der Bauteile auftreten.The invention is based on the object of a method and a device for welding components, in particular bolts, to workpieces, which enable the welding current to be controlled in terms of time and / or its strength and in particular the welding quality is improved, even if the immersion speed and length errors of the components occur.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den die Erfindung kennzeichnenden Merkmalen nach den Patentansprüchen 1 und 4.The invention solves this problem with the characterizing features of the invention Features according to claims 1 and 4.

Die Verwendung eines Hochleistungstransistors als stromsteuerndes Element ermöglicht es, den Schweißstrom zeitlich und stärkemäßig zu steuern. Hierdurch wird es grundsätzlich möglich, unterschiedliche Schweißstromcharakteristiken, wie sie dem Kondensatorentladungsschweißverfahren oder dem Gleichstrombolzenschweißverfahren eigen sind, nachzuempfinden. Darüber hinaus wird es durch Einführen eines Meßhubes möglich, die durch Bauteilelängen, aber auch durch Ermüdungserscheinungen der Bolzenschweißpistolen während des Eintauchhubes verursachten Fehler auszuschalten.The use of a high power transistor as a current controlling Element enables the welding current to be controlled in terms of time and intensity. Through this it is basically possible to use different welding current characteristics, such as they use the capacitor discharge welding process or the direct current stud welding process are peculiar to empathize. In addition, it is achieved by introducing a measuring stroke possible due to component lengths, but also due to fatigue of the stud welding guns to switch off errors caused during the immersion stroke.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 Zeit/Wege bzw. Stromdiagramme eines bekannten Bolzenschweißverfahrens; Fig. 2 Zeit/Wege bzw. Stromdiagramme des erfindungsgemäßen Bolzenschweißverfahrens; Fig. 3 ein schematisches Schaltschema für eine Vorrichtung zur Durchführung des Bolzenschweißverfahrens nach der Erfindung und Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. The drawing shows: Fig. 1 time / routes or current diagrams of a known stud welding process; Fig. 2 time / ways or Current diagrams of the stud welding method according to the invention; Fig. 3 is a schematic Circuit diagram for a device for carrying out the stud welding process according to of the invention and FIG. 4 is a block diagram of the device for performing the Method according to the invention.

Bei einem bekannten "Gleichstrom-Bolzenschweißverfahren" wird das anzuschweißende Bauteil, z.B. ein Bolzen 1, durch eine bekannte Schweißpistole oder Maschinenschweißkopf an das Werkstück 2 angesetzt. Nach Einschaltung der Schweißpistole wird der Bolzen 1 vom Werkstück 2 während eines Abhubes mit bestimmte Geschwindigkeit um eine bestimmte Strecke abgehoben.In a known "direct current stud welding process" this is component to be welded, e.g. a stud 1, by a known welding gun or Machine welding head attached to workpiece 2. After switching on the welding gun the bolt 1 is removed from the workpiece 2 during a lift at a certain speed lifted off a certain distance.

Im Zeit/Wege-Diagramm der Fig. 1 ist dieser Abhub durch die Flanke 3 wiedergegeben. Während des Abhubes wird ein Vorstromlichtbogen zwischen Werkstück 2 und Bolzen 1 gezogen.In the time / path diagram of FIG. 1, this lift is through the flank 3 reproduced. During the lift, a pre-electric arc is created between the workpiece 2 and bolt 1 pulled.

Der dabei fließende Vorstrom 4 ist aus dem Strom/Zeit-Diagramm der Fig. 1 ersichtlich.The bias current 4 flowing in the process is shown in the current / time diagram in FIG Fig. 1 can be seen.

Während einer bestimmten Zeitdauer bleibt der Bolzen 1 in der Abhubstellung. Die Scheitelstrecke 5 im Weg/Zeit-Diagramm der Fig. 1 läßt diese Abhubstellung und ihre Zeitdauer erkennen.The bolt 1 remains in the lifted position for a certain period of time. The apex section 5 in the path / time diagram of FIG. 1 leaves this lift position and recognize their duration.

Wie aus dem Strom/Zeit-Diagramm der Fig. 1 ersichtlich, wird während dieser Stellung der Schweißlichtbogen gezündet. Es fließt nun der Schweißstrom 6 nach dem Strom/Zeit-Diagramm der Fig. 1.As can be seen from the current / time diagram of FIG. 1, during this position ignites the welding arc. The welding current 6 now flows according to the current / time diagram of FIG. 1.

Nach vorgewählter Zeitdauer vollführt die Schweißpistole einen Eintauchhub, während dem der Bolzen 1 mit vorbestimmter Geschwindigkeit zum Werkstück 2 bewegt wird. Dieser Eintauchhub ist im Weg/Zeit-Diagramm durch die Flanke 7 gekennzeichnet. Die Geschwindigkeit dieses Eintauchhubes wird durch die Schweißpistole bestimmt. Das vorausgehende Bolzenende taucht am Ende dieses Eintauchhubes in die aufgeschmolzene Schweißstelle des Werkstückes 2 ein. Wie aus der strichlierten Linie ersichtlich, fließt auch noch während des Eintauchens und danach ein gewisser abnehmender Schweißstrom 8.After a preselected period of time, the welding gun performs an immersion stroke, during which the bolt 1 moves towards the workpiece 2 at a predetermined speed will. This immersion stroke is indicated by the flank 7 in the path / time diagram. The speed of this immersion stroke is determined by the welding gun. The preceding end of the bolt dips into the melted one at the end of this immersion stroke Welding point of the workpiece 2. As can be seen from the dashed line, A certain decreasing welding current also flows during and after immersion 8th.

In Fig. 1 ist im Weg/Zeit-Diagramm strichliert angedeutet, daß bei höherer Eintauchhubgeschwindigkeit oder kürzerer andere Diagrammverhältnisse und damit auch andere Verhältnisse für den Schweißstrom nach oder vor dem Eintauchen an der Schweißstelle herrschen. Solche Veränderungen können auch aus unterschiedlichen Bolzenlängen herrühren. Bei bekannten Schweißpistolen muß jeweils von Hand eine solche Einstellung erfolgen, daß die gewünschten Stromverhältnisse beim oder nach dem Eintauchen des Bolzens in die Schweißstelle am Werkstück vorliegen.In Fig. 1 is indicated in dashed lines in the path / time diagram that at higher immersion stroke speed or shorter other diagram ratios and thus also other conditions for the welding current after or before immersion prevail at the welding point. Such changes can also come from different Stem from bolt lengths. In known welding guns one must be made by hand such setting take place that the desired current ratios during or after before the stud dips into the weld on the workpiece.

Um nun unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten der Pistolen und unterschieliche Längen der Bolzen 1 ohne jegliche Einstellung von Hand zu berücksichtigen, sieht die Erfindung vor, daß nach Auslösung der Schweißpistole ein Meßhub 10 durchgeführt wird. Während diesem erfolgt ein Abhub 11 des Bolzens vom Werkstück und ein Eintauchhub 12, wie aus Fig. 2, dem Zeit/Weg-Diagramm ersichtlich ist. Die Eintauchhubzeitdauer wird dabei gemessen. Liegt die Eintauchhubzeitdauer in einem bestimmten vorgegebenen Bereich, erfolgt selbsttätig die Einschaltung des eigentlichen Schweiß-Abhubes und Eintauchhubes. Hierbei fließt über eine bestimmte Zeit der Vorstrom und der Schweißstrom.To now different speeds of movement of the pistols and Different lengths of the bolts 1 without taking into account any manual adjustment, the invention provides that after triggering the welding gun, a measuring stroke 10 is carried out will. During this there is a lift 11 of the bolt from the workpiece and an immersion stroke 12, as can be seen from FIG. 2, the time / distance diagram. The immersion stroke time is measured in the process. Is the immersion stroke time in a certain predetermined Area, the actual welding lift is switched on automatically and Immersion stroke. In this case, the preliminary current and the welding current flow over a certain period of time.

Während des Meßhubes 10 fließt kein Strom.No current flows during the measuring stroke 10.

Uberschreiten die gemessenen Eintauchhubzeiten des Meßhubes die vorgegebenen Grenzen, kann der eigentliche nachfolgende Schweißvorgang gesperrt werden.If the measured immersion stroke times of the measuring stroke exceed the specified Limits, the actual subsequent welding process can be blocked.

Es ist auch möglich, bei innerhalb gewisser Zeitbereiche liegenden Meßeintauchwegen die nachfolgenden Vorströme und Schweißströme zeitdauermäßig, wie in den Diagrammen der Fig. 2 strichliert angedeutet, zu steuern. Den Verhältnissen entsprechend ist dadurch erreichbar, daß der Schweißstrom 8 nach Eintauchen des Bolzens in die Schweißstelle am Werkstück noch für eine bestimmte gewünschte Zeitdauer fließt.It is also possible for those within certain time ranges Measurement immersion because of the following pre-currents and welding currents over time, such as indicated by dashed lines in the diagrams of FIG. The circumstances can accordingly be achieved that the welding current 8 after immersion of the Bolt into the weld on the workpiece for a certain desired period of time flows.

Um diese Steuerung des Schweißstromes während des Eintauchhubes durchführen zu können, wird für die Steuereinrichtung der Bolzenschweißpistole als stromsteuerndes Element ein Hochleistungstransistor 20 verwendet. Dieser Hochleistungstransistor liegt in Reihe mit dem Bolzen 1 und dem Werkstück 2 an einer Gleichstromquelle 21. Der Hochleistungstransistor 20 wird über eine den Meßhub auswertende Steuereinrichtung 22 in seiner Stromdurchlässigkeit zeitlich gesteuert.To carry out this control of the welding current during the immersion stroke to be able to, is used for the control device of the stud welding gun as a current-controlling one Element uses a high power transistor 20. This high power transistor is in series with the bolt 1 and the workpiece 2 on a direct current source 21. The high-performance transistor 20 is controlled by a control device which evaluates the measurement stroke 22 timed in its current permeability.

Das in Fig. 4 gezeigte Blockschaltbild der Steuereinrichtung 22 verwendet einen Mikroprozessor 30, der mit einer Analog-Eingangs- und Analog-Ausgangs-Einheit 31 sowie einer Digital-Eingangs- und Digital-Ausgangs-Einheit 32 verbunden ist. Das Netzteil 33 versorgt alle Einheiten mit den erforderlichen Spannungen. Das mit dem Mikroprozessor verbundene Bedienfeld 34 ermöglicht, Schweißparameter manuell einzugeben und abzulesen. Die optimale Bestimmung des Schweißablaufes übernimmt der Mikroprozessor 30. Die Blockeinheit 35 beinhaltet eine Leistungsanpassung zur eigentlichen Stromquelle 21.The block diagram of the control device 22 shown in FIG. 4 is used a microprocessor 30 with an analog input and analog output unit 31 and a digital input and digital output unit 32 is connected. The power supply 33 supplies all units with the necessary voltages. That with the control panel 34 connected to the microprocessor enables welding parameters to be set manually enter and read. The optimal determination of the welding process takes over the microprocessor 30. The block unit 35 contains a power adjustment for actual power source 21.

Claims

Method and device for welding components, in particular Bolts, on workpieces Patent claims: 1. Method for welding on components, in particular bolts, on workpieces by means of the stud welding process, in which the component is placed on the workpiece with a welding gun, forming a Pre-current arc, withdrawn from the workpiece in one lift and forming a Welding arc is placed back onto the workpiece in one plunge stroke, where lift, immersion and arc current are controlled, characterized in that, that the component executes a measuring stroke, the immersion stroke time and / or the immersion stroke length measured and then the welding arc current according to strength and / or time being controlled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding process is initiated automatically when the immersion stroke time and / or immersion stroke distance of the measuring stroke lie within a specified range.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that a high-performance transistor is used to control the bias and welding current will.

4. Device for performing the method according to the claims 1 to 3, with a stud welding gun or a machine welding head and a Control device, characterized in that the control device (22) during of the measuring stroke (10) the time and / or distance of the immersion stroke (12) of the measuring stroke measures and taking into account given parameters the strength and the duration of the welding current (8) controls.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the welding current control element a high power transistor (20) is used.