DE4416504C2

DE4416504C2 - Electrode for resistance spot welding

Info

Publication number: DE4416504C2
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: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2014-05-11
Also published as: DE4416504A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An spruchs angegebenen Art. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der SU 1206038 A bekannt.The invention relates to a device in the preamble of the first type specified. Such a device is for example from the SU 1206038 A known.

Beim Widerstandsschweißen von Blechen, deren Oberfläche in Verbindung mit den Punktschweiß-Elektroden eine Anlegierungsneigung an denselben besitzt, ergeben sich Probleme hinsichtlich der Standfestigkeit dieser üblichen Punktschweiß-Elek troden. Insbesondere tritt das Problem der Anlegierung an den Elektroden beim Punktschweißen von Aluminiumblechen auf, wenn die heute noch üblichen Elektro den oder Elektrodenkappen aus Kupferlegierungen verwendet werden. Dies Pro blem ergibt sich aber auch beim Verschweißen von beschichteten Blechen, ver zinkten Stahlblechen sowie allgemein von elektrisch hochleitfähigem Material. Ge nerell wird nämlich durch Anlegierung von Aluminium oder Beschichtungsderivaten die Elektrodenoberfläche beschädigt, was eine Standzeitreduktion bewirkt und fer ner zu einer nicht mehr ausreichenden Festigkeit des Schweißpunktes sowie zu einem Verkleben der Elektroden bis hin zu Beschädigungen an der Elektrodenober fläche führen kann.For resistance welding of sheet metal, the surface of which is in connection with the Spot welding electrodes have an alloying tendency thereon problems with the stability of these common spot welding elec trodes. In particular, the problem of alloying occurs on the electrodes Spot welding of aluminum sheets on if the electric still common today the or electrode caps made of copper alloys are used. This pro blem also arises when welding coated sheets, ver zinc-coated steel sheets and generally of highly electrically conductive material. Ge Nerell is namely by alloying aluminum or coating derivatives damaged the electrode surface, which leads to a reduction in service life and fer ner to an insufficient strength of the welding spot as well sticking of the electrodes up to damage to the upper electrode surface can lead.

Als Abhilfemaßnahme ist es aus der SU 1206038 A bei einer Widerstands- Schweißelektrode bekannt, deren Elektrodenkappe mit einem bei Verschleiß leicht entfernbaren Schutzelement zu versehen. Das Schutzelement besitzt im Bereich der Elektrodenkappen einen U-förmigen Folien-Bandabschnitt aus einem elektrisch und thermisch gut leitbarem Material. Das Bandmaterial wird an der Schweiß vorrichtung angeordneten Spulen auf- und abgewickelt, damit bei Bedarf immer ein unverbrauchter Folienbandabschnitt an der Elektrodenspitze anliegt.As a remedial measure, it is from SU 1206038 A with a resistance Known welding electrode, the electrode cap with a light wear removable protective element. The protective element has in the area the electrode caps a U-shaped film strip section from an electrical and thermally highly conductive material. The tape material will sweat device arranged coils wound and unwound, so always when needed unused section of film tape rests on the electrode tip.

Nachteilig ist es bei dieser Anordnung, dass die bekannte Bandführung platz raubend ist, so dass mit der bekannten Schweißvorrichtung nicht an schlecht zu gänglichen Stellen geschweißt werden kann.The disadvantage of this arrangement is that the known tape guide has space is consuming, so that with the known welding device not too bad accessible places can be welded.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen.The object of the present invention is to remedy this.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des ersten An spruchs. Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Folien-Bandabschnitt nicht nur an der Elektrodenkappe im Bereich der zu setzenden Schweißpunkte anliegt, sondern auch an einander gegenüberliegenden Elektrodenseitenflächen. Damit wird der seit liche Platzbedarf im Bereich der Elektrodenspitze nicht vergrößert, so dass nach wie vor auch an schlecht zugänglichen Stellen geschweißt werden kann. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur die Elektrode bzw. deren Kappen, sondern auch die Seitenflächen vor Beschädigung geschützt. Hier bei kann das Folien-Schutzelement in Au, Ag, Cu, Al sowie deren Legierungen aus geführt sein. Zusätzlich kann die Anlegierungsneigung des Folienschutz-Elementes durch Beschichtung und/oder geeignete Oberflächenbehandlung minimiert werden.According to the invention, this object is achieved by the features of the first type entitlement. This solution has the advantage that the foil tape section does not just stick to it the electrode cap lies in the area of the welding spots to be set, but also on opposite electrode side surfaces. So that is since space requirement in the area of the electrode tip is not increased, so that after can also be welded in hard-to-reach places. About that In addition, not only the electrode or their caps, but also the side surfaces protected from damage. here at can the foil protective element in Au, Ag, Cu, Al and their alloys be led. In addition, the tendency to alloy the film protection element can be minimized by coating and / or suitable surface treatment.

Wie bekannt, ist das Schutzelement einfach austauschbar. Dennoch muss dafür Sorge getragen werden, dass dieses Schutzelement beim Schweißvorgang sicher und vollständig an der Elektrode bzw. deren Kappen und an ihren Seitenflächen 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 is known, the protective element is easy to replace. Still has to Care should be taken to ensure that this protective element is safe during the welding process and completely on the electrode or its caps and on its side surfaces is applied. 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 comes. 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 designates 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 guns, 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 film 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-förmig 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 further along 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 applied. 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 removed from the receptacles 8 and a new film strip section 5 can be placed on or hung in. 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, conveys the foil strip 10 between two welding processes by a certain amount or distance, so that a new foil strip section 5 comes to rest on the electrode cap 4 . In this way, the replacement 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 level of 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 attached to the welding device during the welding process between the electrode cap ( 4 ) and the metal sheets ( 3 ), which can be easily removed when worn, the protective element being at least at least in Cross-section of U-shaped film strip section ( 5 ) is formed from an electrically and thermally highly conductive material, which rests on the tip of the electrode or electrode cap ( 4 ), characterized in that the U-shaped film strip section ( 5 ) with his legs ( 6 a, 6 b) not only at the tip of the electrode cap ( 4 ), but also on opposite electrode side surfaces.

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 electrode ( 1 ) or the electrode cap ( 4 ) provided receptacles ( 8 ) attached, in particular is mounted.

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 electrode ( 1 ) and in the event of wear on the foil on the electrode cap ( 4 ) -Belt section ( 5 ) is conveyed on a cycle basis.

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 ).