DE4416504A1

DE4416504A1 - Spot welding electrode

Info

Publication number: DE4416504A1
Application number: DE19944416504
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Gschossmann; Markus Erras; Franz Schubert; Dietmar Mueller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2014-05-11
Also published as: DE4416504C2

Abstract

During a spot welding process, a strip (5) is caused to pass between the electrode tip (4) and the sheet being welded (3). The strip is a good electrical and thermal conductor and is passed between reels (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode zum Widerstands- Punktschweißen von Blechen mit einem an der Elektrode be festigten, beim Schweißvorgang zwischen der Elektroden kappe sowie den Blechen liegenden Schutzelement, das bei Verschleiß einfach entfernbar ist. Bekannt ist eine der artige Elektrode aus der EP 0 147 302 B1.The invention relates to an electrode for resistance Spot welding of sheets with a be on the electrode consolidated during the welding process between the electrodes cap and the sheet metal protective element, which at Wear is easy to remove. One of the is known like electrode from EP 0 147 302 B1.

Beim Widerstandsschweißen von Blechen, deren Oberfläche in Verbindung mit den Punktschweiß-Elektroden eine Anle gierungsneigung an denselben besitzt, ergeben sich Probleme hinsichtlich der Standfestigkeit dieser üblichen Punktschweiß-Elektroden. Insbesondere tritt das Problem der Anlegierung an den Elektroden beim Punktschweißen von Aluminium-Blechen auf, wenn die heute noch üblichen Elek troden oder Elektrodenkappen aus Kupferlegierungen ver wendet werden. Dieses Problem ergibt sich aber auch beim Verschweißen von beschichteten Blechen, verzinkten Stahl blechen sowie allgemein von elektrisch hoch leitfähigem Material. Generell wird nämlich durch Anlegierung von Aluminium oder Beschichtungsderivaten die Elektrodenober fläche beschädigt, was eine Standzeitreduktion bewirkt und ferner zu einer nicht mehr ausreichenden Festigkeit des Schweißpunktes sowie zu einem Festkleben der Elektro den bis hin zu Beschädigungen an der Blechoberfläche füh ren kann. Als Abhilfemaßnahme wird in der EP 0 147 302 B1 eine Widerstandsschweißelektrode vorgeschlagen, deren Elektrodenkappe aus einer Reihe von übereinander angeord neten, miteinander verklebten Metall-Lamellen besteht, von denen jeweils die oberste bei Verschmutzung bzw. Ver schleiß entfernt werden kann, so daß danach eine Elektro denkappe mit neuwertiger Oberfläche zur Verfügung steht. Diese Spezialelektrode ist jedoch äußerst aufwendig und erlaubt ferner eine Quasi-Regenerierung nur im Spitzenbe reich der Elektrodenkappe, während die Seitenflächen der Elektrode bzw. Elektrodenkappe hierbei nicht erneuert werden.When resistance welding sheet metal, its surface in conjunction with the spot welding electrodes has a tendency towards yawing Problems with the stability of these usual Spot welding electrodes. In particular, the problem occurs the alloy on the electrodes during spot welding of Aluminum sheets on when the Elek treads or electrode caps made of copper alloys be applied. This problem also arises with Welding coated sheets, galvanized steel sheet metal and generally of highly electrically conductive Material. Generally, by alloying Aluminum or coating derivatives the top of the electrodes surface damaged, which leads to a reduction in tool life and also to insufficient strength the welding spot as well as sticking the electrical lead to damage to the sheet metal surface can. As a remedial measure, EP 0 147 302 B1 proposed a resistance welding electrode, the Electrode cap from a row arranged one above the other neten, metal slats glued together, of which the top one in the event of contamination or ver Wear can be removed, so that an electric memorial cap with a new surface is available. However, this special electrode is extremely complex and also allows quasi-regeneration only in the peak area rich of the electrode cap, while the side surfaces of the The electrode or electrode cap is not replaced become.

Eine demgegenüber verbesserte Elektrode nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 zur Lösung der oben geschilderten Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Er findung.An improved electrode according to the Oberbe handle of claim 1 to solve the above It is the task of the present Er to show problems finding.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Schutz element als im Querschnitt U-förmiger Folien-Bandab schnitt aus einem elektrisch und thermisch gut leitfähi gem Material ausgebildet ist, der mit seinen Schenkeln an einander gegenüberliegenden Elektrodenseitenflächen und/oder Seitenflächen der Elektrodenkappe und ferner an der Spitze der Elektrodenkappe anliegt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.To solve this problem it is provided that the protection element as a U-shaped film strip in cross-section cut from an electrically and thermally well conductive is formed according to the material with his legs opposite electrode side surfaces and / or side surfaces of the electrode cap and further on the tip of the electrode cap. Advantageous training and further training are the content of the subclaims.

Erfindungsgemäß ist die Elektrode mit einem folienartigen Schutzelement versehen, so daß eine die Standzeit begren zende Beschädigung der Elektrode bzw. Elektrodenkappe durch Zwischenlegen einer elektrisch und thermisch lei tenden Folie, die darüber hinaus einfach austauschbar ist, verhindert wird. Indem dieses als Folie ausgebilde tes Schutzelement die Form eines zumindest im Querschnitt U-förmigen Bandabschnittes besitzt kann dieses Schutzele ment nicht nur an der Spitze der Elektrodenkappe anlie gen, sondern darüber hinaus auch Seitenflächen der Elek trode bzw. Kappe vor Beschädigungen schützen. Dieses Fo lien-Schutzelement kann in Au, Ag, Cu, Al sowie deren Le gierungen ausgeführt sein. Zusätzlich kann die Anlegie rungsneigung des Folien-Schutzelementes durch Be schichtung und/oder geeignete Oberflächenbehandlung mini miert werden.According to the invention, the electrode has a film-like Provide protective element so that the service life is limited Damage to the electrode or electrode cap by interposing an electrically and thermally lei tendency film that is also easily interchangeable is prevented. By forming this as a film tes protective element the shape of at least in cross section U-shaped band section can this Schutzele not only on the tip of the electrode cap gene, but also side surfaces of the elec Protect the trode or cap from damage. This fo The protective element can be made of Au, Ag, Cu, Al and their Le be carried out. In addition, the Anlegie tendency of the film protective element by Be layering and / or suitable surface treatment mini be lubricated.

Wie bereits erwähnt, ist das Schutzelement einfach aus tauschbar. Dennoch sollte dafür Sorge getragen werden, daß dieses Schutzelement beim Schweißvorgang sicher und vollständig an der Elektrode bzw. Kappe anliegt. Hierzu kann der Folien-Bandabschnitt quasi eine formschlüssige Verbindung mit der Elektrode eingehen, wenn er in Ausspa rungen in den Elektrodenseitenflächen geführt ist. An den Elektroden-Seitenflächen bzw. denjenigen der Kappe kann der Folien-Bandabschnitt mit seinen Schenkeln auch befe stigt, insbesondere eingehängt sein. Besonders vorteil haft ist es jedoch, wenn der Folien-Bandabschnitt Be standteil eines von einer Spule abwickelbaren Folien-Ban des ist. Sobald dann der im Bereich der Elektrodenkappe anliegende Folien-Bandabschnitt verschlissen ist, kann das Folien-Band um ein gewisses Maß weiterbewegt werden, wonach ein neuwertiger Folien-Bandabschnitt im ver schleißgefährdeten Bereich an der Elektrode zum Anliegen kommt. Bevorzugt wird dieses Folien-Band, das auf Spulen aufgewickelt ist, zwischen diesen Spulen geführt und über die Elektroden gespannt sowie bei Auftreten von ferti gungsrelevanten Verschleißerscheinungen um einen gewissen Betrag bzw. Weg weiter getaktet. Der Bandtransport kann dabei durch Direktantrieb oder in Form von externen An triebsmechanismen realisiert werden. Die Anordnung der Spulen bzw. die Führung des Folienbandes muß den örtli chen Gegebenheiten angepaßt werden, derart, daß diese Lö sung in stationären Maschinen an hand- oder roboterge führten Schweißzangen eingesetzt werden kann. Dabei kann es empfehlenswert sein, zwischen dem Folien-Bandabschnitt sowie der Elektrode bzw. Elektrodenkappe eine gleitfähige Zwischenschicht vorzusehen, um ein Ankleben der Folie an der Kappe/Elektrode zu verhindern. Diese Zwischenschicht kann auf die Folie aufgebracht sein und insbesondere koh lenstoffhaltig sein, beispielsweise aus Graphit bestehen.As already mentioned, the protective element is simply made exchangeable. Nevertheless, care should be taken that this protective element safely and during the welding process lies completely against the electrode or cap. For this can the film strip section quasi a positive Connect to the electrode if it is in recess is performed in the electrode side surfaces. To the Electrode side surfaces or those of the cap can the foil tape section with its legs also befe Stigt, especially be hooked. Particularly advantageous it is, however, if the film strip section Be part of a film ban that can be unwound from a spool that is. As soon as that in the area of the electrode cap adjacent film tape section is worn out the film tape is moved to a certain extent, after which a new foil tape section in ver wear-sensitive area on the electrode for contact is coming. This film tape, which is on spools, is preferred is wound, passed between these coils and over the electrodes are tensioned and when ferti Significant wear and tear by a certain amount Amount or route clocked further. The belt transport can thereby by direct drive or in the form of external connections drive mechanisms can be realized. The arrangement of the Spools or the leadership of the film strip must the local Chen conditions are adjusted so that this Lö solution in stationary machines on handheld or robot equipment led welding guns can be used. It can it may be recommended between the foil tape section and the electrode or electrode cap a slidable Intermediate layer should be provided to adhere the film to prevent the cap / electrode. This intermediate layer can be applied to the film and in particular koh Be lenstoffhaltige, for example consist of graphite.

Anhand von Prinzipskizzen werden zwei bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtBased on schematic diagrams, two preferred designs are tion examples of the invention explained. It shows

Fig. 1 zwei Schweißelektroden mit jeweils einem Fo lien-Band als Schutzelement beim Schweißvor gang, Fig. 1 shows two welding electrodes gear each having a Fo lien-band as a protective element when Schweißvor,

Fig. 2 die Detailansicht der Elektrodenkappe des Aus führungsbeispiels nach Fig. 1, Fig. 2 shows the detailed view of the electrode cap of the off guidance example according to Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2, sowie Fig. 3 shows the section AA from Fig. 2, as well

Fig. 4 die Ansicht der Elektrodenkappe eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung. Fig. 4 shows the view of the electrode cap of a further embodiment of the invention.

Mit der Bezugsziffer 1 sind die beiden Elektroden einer Widerstands-Punktschweiß-Zange bezeichnet, die wie üblich an den beiden Pinolen 2 der nicht näher dargestellten Zange befestigt sind. Mit dieser Punktschweiß-Zange sol len zwei aufeinanderliegende Bleche 3 wie üblich mitein ander verschweißt werden, d. h. im Schweißpunkt werden die beiden Bleche 3 durch die Elektroden 1 gegeneinander gepreßt, wobei punktweise zwischen den Elektroden über die Bleche 3 ein hoher Stromfluß stattfindet.The reference number 1 denotes the two electrodes of a resistance spot welding gun, which, as usual, are fastened to the two quills 2 of the gun, not shown. With these spot welding tongs, two sheets 3 lying on top of each other are welded together as usual, ie the two sheets 3 are pressed against one another by the electrodes 1 at the welding point, a high current flow taking place between the electrodes via the sheets 3 .

Um die Elektroden 1 bzw. die im Spitzenbereich vorgese henen, an sich üblichen Elektrodenkappen 4 vor Oberflä chenbeschädigungen zu schützen, ist jeder Elektrode 1 ein Schutzelement aus einem elektrisch und thermisch gut leitfähigen Material zugeordnet. Dieses Schutzelement ist als im Querschnitt U-förmiger Folien-Bandabschnitt 5 aus gebildet, der mit seinen Schenkeln 6a, 6b an einander gegenüberliegenden Elektrodenseitenflächen und/oder Sei tenflächen der Elektrodenkappe und ferner an der Spitze der Elektrodenkappe 4 anliegt. Die Folien-Bandabschnitte 5 liegen somit zwischen den jeweiligen Elektroden 1 bzw. deren Elektrodenkappen 4 und den Blechen 3 und schützen die Elektrodenkappen 4 vor Beschädigungen, so beispiels weise vor einer Anlegierung von Aluminium, wenn es sich bei den Blechen 3 um Aluminium-Bleche handelt. Selbstver ständlich verschleißt auch jeder Folien-Bandabschnitt 5 nach einer Anzahl von Schweißvorgängen, jedoch ist dieser Folien-Bandabschnitt 5 einfach austauschbar, denn an stelle des verschlissenen Folien-Bandabschnittes 5 kann auf einfache Weise einer neuer Folien-Bandabschnitt 5 an der Elektrode 1 bzw. Elektrodenkappe 4 angebracht werden, wie noch erläutert wird.To the vorgese in the tip region Henen, chenbeschädigungen se conventional electrode caps 4 prior Oberflä to protect the electrodes 1 respectively, each electrode 1 is associated with a protective element made of a good electrically and thermally conductive material. This protective element is formed as a cross-sectionally U-shaped film strip section 5 , which rests with its legs 6 a, 6 b on mutually opposite electrode side surfaces and / or side surfaces of the electrode cap and also at the tip of the electrode cap 4 . The foil strip sections 5 are thus between the respective electrodes 1 or their electrode caps 4 and the sheets 3 and protect the electrode caps 4 from damage, for example, from an alloy of aluminum, if the sheets 3 are aluminum sheets . Selbstver understandable worn at any foil tape section 5 after a number of welding operations, but these films band section 5 easily interchangeable, because in place of the worn foil strip section 5 can easily a new foil tape section 5 of the electrode 1 or Electrode cap 4 are attached, as will be explained.

Wie die Fig. 2, 3 zeigen, ist der Folien-Bandabschnitt 5 in Aussparungen 7 in den Seitenflächen der Elektroden kappe 4 und/oder der Elektrode 1 geführt. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Folien-Bandabschnitt 5 nicht seitlich von der Spitze der Elektrodenkappe 4 abrutschen kann und ferner auf seiner gesamten Länge und insbeson dere mit seinen Schenkeln 6a, 6b sicher an den Seitenflä chen der Elektrodenkappe 4 bzw. der Elektrode 1 anliegt. Wie Fig. 4 zeigt, kann an den mit den Aussparungen 7 ver sehenen Seitenflächen der Elektrodenkappe 4 bzw. der Elektrode 1 jeweils eine geeignet gestaltete Aufnahme 8 vorgesehen sein, in die der Folien-Bandabschnitt 5 mit seinen Schenkeln 6a, 6b eingehängt ist. Bei einem Ver schleiß kann dieser U-förmige Folien-Bandabschnitt 5 ein fach von den Aufnahmen 8 abgenommen werden und ein neuer Folien-Bandabschnitt 5 aufgelegt bzw. eingehängt werden. Dabei muß der Folien-Bandabschnitt 5 selbst nicht U-för mig sein, sondern lediglich einen im wesentlichen U-för migen Querschnitt besitzen. So kann der Bandabschnitt beispielsweise auch die Form einer Kappe oder eines Fin gerhutes aufweisen.As shown in FIGS. 2, 3 show the foil tape portion 5 in recesses 7 cap in the side surfaces of the electrodes 4 and / or out of the electrode 1. This ensures that the film strip section 5 can not slide laterally from the tip of the electrode cap 4 and also over its entire length and in particular with its legs 6 a, 6 b safely on the Seitenflä surfaces of the electrode cap 4 or the electrode 1 is present. As shown in FIG. 4, a suitably designed receptacle 8 can be provided on the side surfaces of the electrode cap 4 or the electrode 1 , with the recesses 7 , into which the foil strip section 5 is suspended with its legs 6 a, 6 b . In the event of wear, this U-shaped film strip section 5 can be easily removed from the receptacles 8 and a new film strip section 5 placed or hung. The film strip section 5 itself does not have to be U-shaped, but only has a substantially U-shaped cross-section. For example, the band section can also have the shape of a cap or a fin hat.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hingegen ist der Fo lien-Bandabschnitt 5 Bestandteil eines von einer Spule 9a abwickelbaren Folien-Bandes 10, dessen anderes Ende auf eine Spule 9b aufgewickelt ist. Jede Spule 9b kann einen geeigneten Antriebsmechanismus aufweisen, der bei einem Verschleiß des aktuell an der Elektrodenkappe 4 anliegen den Folien-Bandabschnittes 5 das Folien-Band 10 zwischen zwei Schweißvorgängen um einen gewissen Betrag bzw. Weg weiterbefördert, so daß ein neuer Folien-Bandabschnitt 5 an der Elektrodenkappe 4 zum Anliegen kommt. Auf diese Weise wird der Austausch des jeweils aktiven Folien- Bandabschnittes 5 nochmals deutlich vereinfacht. Dabei können die Spulen 9a, 9b an den Pinolen 2 befestigt sein, ebenso ist jedoch ein anderer geeigneter Anbringungsort möglich.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, on the other hand, the film strip section 5 is part of a film strip 10 that can be unwound from a coil 9 a, the other end of which is wound onto a coil 9 b. Each coil 9 b can have a suitable drive mechanism which, in the event of wear of the foil strip section 5 currently in contact with the electrode cap 4, transports the foil strip 10 by a certain amount or path between two welding processes, so that a new foil strip section 5 comes to rest on the electrode cap 4 . In this way, the exchange of the respectively active film strip section 5 is again significantly simplified. The coils 9 a, 9 b can be attached to the quill 2 , but another suitable location is also possible.

Insgesamt wird mit Hilfe des vorgeschlagenen, einfach austauschbaren Schutzelementes für die Elektrodenkappen 4 bzw. Elektroden 1 einer Widerstands-Punkt-Schweißzange in Form von Folien-Bandabschnitten 5 eine hohe Verfügbarkeit der Schweißsysteme erzielt, wobei gleichzeitig höchste Prozeßsicherheit gewährleistet ist. Da stets eine nicht verschlissene Schweiß-Elektrode 1 zum Einsatz kommt, wer den stets qualitativ hochwertige Schweißpunkte erzielt. Dabei ist das Schutzelement in Form des Folien-Bandab schnittes 5 nicht nur einfach austauschbar, sondern auch wesentlich kostengünstiger, als wenn jeweils die Elektro denkappe 4 selbst bei Verschleiß erneuert werden müßte.Overall, with the aid of the proposed, easily replaceable protective element for the electrode caps 4 or electrodes 1 of a resistance-point welding gun in the form of foil strip sections 5, a high availability of the welding systems is achieved, while at the same time ensuring the highest process reliability. Since a non-worn welding electrode 1 is always used, who always achieves high quality welding spots. The protective element in the form of the film-Bandab section 5 is not only easy to replace, but also much cheaper than if the electric cap 4 had to be renewed even if worn.

Claims

1. Electrode for resistance spot welding of metal sheets ( 3 ) with a protective element fastened to the electrode ( 1 ) during the welding process between the electrode cap ( 4 ) and the metal sheets ( 3 ), which can be easily removed when worn, characterized in that that the protective element as at least in cross-section U-shaped film Bandab section ( 5 ) is formed from an electrically and thermally highly conductive material, which with its legs ( 6 a, 6 b) on opposite electrode side surfaces and / or side surfaces of the electrode cap ( 4 ) and also abuts the tip of the electrode cap ( 4 ).

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the foil strip section ( 5 ) in recesses ( 7 ) of the electrode side surfaces and / or side surfaces of the electrode cap ( 4 ) leads GE.

3. Electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the foil strip section ( 5 ) with its legs ( 6 a, 6 b) on / in on the elec trode ( 1 ) or the electrode cap ( 4 ) provided receptacles ( 8 ) attached, in particular hung.

4. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the film strip section ( 5 ) is part of a coil ( 9 a) unwindable film strip ( 10 ).

5. Electrode according to claim 4, characterized in that the foil strip ( 10 ) guided between two coils ( 9 a, 9 b) is stretched over the elec trode ( 1 ) and in the event of wear on the foil on the electrode cap ( 4 ) - Belt section ( 5 ) is conveyed on in cycles.

6. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that a lubricious intermediate layer is provided between the foil strip section ( 5 ) and the electrode ( 1 ) or the electrode cap ( 4 ).