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.