Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Widerstandsschweißen eines Sandwichblechs mit mindestens einem weiteren metallischen Bauteil, wobei das Sandwichblech zwei metallische Deckschichten und eine zwischen den metallischen Deckschichten angeordnete thermoplastische Kunststoffschicht aufweist, bei welchem zumindest ein erster zu schweißender Bereich des Sandwichblechs derart erwärmt wird, dass die thermoplastische Kunststoffschicht aufweicht und durch Zusammendrücken der Deckschichten aus dem Schweißbereich verdrängt wird, die Deckschichten mit dem weiteren Bauteil durch einen elektrischen Stromfluss in einem ersten Stromkreis über eine erste und zweite Schweißelektrode miteinander verschweißt werden, wobei die erste Schweißelektrode auf der Seite des Sandwichblechs angeordnet ist und die zweite Schweißelektrode mit dem metallischen Bauteil elektrisch Kontakt hat. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Sandwichblechen mit einem weiteren metallischen Bauteil mit mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten Schweißelektrode zur Erzeugung der Schweißverbindung in einem ersten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs, Mitteln zur Bereitstellung eines ersten Stromkreises, welche den Schweißstrom zumindest über die erste und die zweite Schweißelektrode führen und Mitteln zur Verdrängung der Kunststoffschicht des Sandwichblechs aus dem ersten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs.

Die steigende Nachfrage nach Leichtbaukonzepten im Kraftfahrzeugbereich rückt die Verwendung von Sandwichblechen, welche zwischen zwei metallischen dünnen Deckschichten eine thermoplastische Kunststoffschicht aufweisen, in den Vordergrund, um unter Verwendung von Sandwichblechen die Gewichtseinsparungspotentiale im Kraftfahrzeugbau weiter zu vergrößern. Sandwichbleche werden beispielsweise bandförmig durch Kaschieren eines metallischen Bandes mit einer durchgehenden, thermoplastischen Kunststoffschicht und einem weiteren metallischen Band hergestellt und zu Blechen vereinzelt. Sandwichbleche können verschiedene, sich ausschließende Eigenschaften bereitstellen, welche neue Gewichtseinsparpotentiale eröffnen. So weisen Sandwichbleche aufgrund der Kunststoffschicht ein deutlich geringeres Gewicht als Vollbleche auf und stellen gleichzeitig hohe Festigkeitswerte zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Sandwichbleche schalldämpfend und bieten eine hohe Steifigkeit.

Nachteilig bei Sandwichblechen ist allerdings, dass diese eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht aufweisen, welche bei Widerstandsschweißverfahren Probleme in Bezug auf die Prozessführung wie auch auf die Ausbildung einer einwandfreien

Schweißverbindung verursachen. Aufgrund der mangelnden Eignung der

Sandwichbleche für das Verschweißen, beispielsweise für ein Widerstandsschweißen mit anderen metallischen Bauteilen, werden Sandwichbleche daher häufig verklebt oder mechanisch miteinander gefügt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 109 708 AI ist ein Verfahren zum Fügen eines Sandwichblechs mit einem weiteren metallischen Bauteil bekannt, bei welchem die Zwischenschicht im Verbindungsbereich aufgeschmolzen wird und aus dem Verbindungsbereich verdrängt wird, so dass anschließend durch Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen dem Bauelement und den Deckschichten des

Sandwichblechs eine Schweißverbindung erzeugt werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Erwärmung der Fügebereiche durch temperierbare Elektroden oder Presselemente durchzuführen. Die Schweißelektroden oder Presselemente sind hierzu beispielsweise mit Heizelementen versehen. Der Aufbau der Schweißelektroden wird damit relativ kompliziert. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit des Erwärmens der

thermoplastischen Kunststoffschicht noch weiter gesteigert werden, so dass kürzere Zykluszeiten erreicht werden können. Aus der US-Patentschrift US 4,650,951 ist darüber hinaus ein Verfahren zum

Widerstandsschweißen zweier Verbundbleche bekannt, welches zwei

Schweißelektroden verwendet, die beheizt sind und so die zwischen den Deckschichten liegende Kunststoffschicht erwärmen und verdrängen, bevor das eigentliche

Verschweißen beginnt. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 108 563 AI ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt, bei welchem zwei Stromkreise verwendet werden, um ein

Sandwichblech mit einem weiteren metallischen Bauteil durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Das Verfahren teilt sich dabei in zwei Schritte auf, einerseits in einen Vorwärmschritt, bei welchem über einen Vorwärmstrom der zu schweißende Bereich erwärmt wird und der thermoplastische Kunststoff aus dem zu verschweißenden Bereich des Sandwichblechs verdrängt wird. Andererseits wird nach dem Vorwärmen durch Anlegen eines Schweißstroms das Sandwichblech mit dem metallischen Bauteil verschweißt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es bei dieser Vorgehensweise zu einem Kurzschluss beim Kontakt der Deckbleche bei noch angelegtem Vorwärmstrom kommen kann und dadurch Spritzer im Sandwichblech entstehen, die zu einer

Blasenbildung bzw. Delamination führen können.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2013 112 436 AI betrifft zudem ein Verfahren zum Widerstandsschweißen, bei welchem zunächst der zu schweißende Bereich des Sandwichblechs erwärmt wird, der Kunststoff aus dem zu schweißenden Bereich verdrängt wird und anschließend ein Verschweißen der zuvor haftgeschweißten Deckbleche des Sandwichblechs mit dem metallischen Bauteil stattfindet. Die

Erwärmung des zu schweißenden Bereichs erfolgt von der Seite des metallischen Bauteils, wobei über eine an das Bauteil anzubringende Strombrücke ein

Erwärmungsstrom durch das Bauteil und die am metallischen Bauteil anliegende Schweißelektrode fließt.

Bisher sind die Konzepte zur wirtschaftlichen Bereitstellung von Verbindungen zwischen Sandwichblech und metallischem Bauteil noch verbesserungsfähig.

Insbesondere die Verringerung des apparativen Aufwandes um möglichst flexibel Verbindungen von Sandwichblech und metallischem Bauteil bereitzustellen sowie die Reduzierung von Zykluszeiten stehen im Mittelpunkt der Entwicklung. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine

Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem mit geringem apparativen Aufwand eine weitere Verbesserung in Bezug auf die wirtschaftliche Bereitstellung, d.h. auch eine Verringerung der Zykluszeiten bei der Erzeugung von Fügeverbindungen zwischen Sandwichblechen und metallischen Bauteilen erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung mit einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass ein zweiter Stromkreis verwendet wird, welcher die zweite Schweißelektrode, das mit dem Sandwichblech zu

schweißende metallische Bauteil und eine Strombrücke zum Bauteil umfasst, die zweite Schweißelektrode gegenüberliegend der ersten Schweißelektrode auf der vom

Sandwichblech abgewandten Seite des Bauteils angeordnet ist, durch einen Stromfluss in dem zweiten Stromkreis zumindest der Kontaktbereich der zweiten

Schweißelektrode mit dem Bauteil erwärmt wird, wobei die Strombrücke als mindestens eine Kontaktierungselektrode ausgebildet ist, welche auf der Seite des Sandwichblechs angeordnet ist und über welche eine elektrische Verbindung zum zu schweißenden metallischen Bauteil von der Seite des Sandwichblechs her bereitgestellt wird, wobei die Kontaktierungselektrode das metallische Bauteil unmittelbar von der Seite des Sandwichblechs aus kontaktiert oder die Kontaktierungselektrode das Bauteil über im Sandwichblech bereits vorhandene Schweißverbindungen, über welche das Sandwichblech mit dem metallischen Bauteil stoffschlüssig verbunden ist, kontaktiert.

Durch die Nutzung des zweiten Stromkreises zur Bereitstellung eines

Erwärmungsstroms kann auf einfache Weise durch Erwärmung des metallischen Bauteils die thermoplastische Kunststoffschicht derart erwärmt werden, dass die Kunststoffschicht auf einfache Weise durch die erste Schweißelektrode verdrängt werden kann. Als zweiter Stromkreis muss nicht notwendigerweise eine weitere

Stromquelle vorhanden sein. Als zweiter Stromkreis werden erfindungsgemäß auch stromführende Bereiche verstanden, die außerhalb des ersten Stromkreises vorhanden sind und in der Phase der Erwärmung des zu schweißenden Bereichs des metallischen Bauteils genutzt werden. Als Strombrücke kommt erfindungsgemäß eine

Kontaktierungselektrode zum Einsatz. Im Unterschied zu einer Schweißelektrode muss eine Kontaktierungselektrode zunächst nicht derart hitzebeständig sein, dass diese auch eine Schweißverbindung erzeugen kann. Andererseits kann die

Kontaktierungselektrode entsprechend hitzebeständig ausgebildet sein, um dann beispielsweise als Schweißelektrode einen Teil einer weiteren Schweißvorrichtung zu bilden, so dass die Kontaktierungselektrode nicht nur als Strombrücke, sondern auch zum Schweißen genutzt werden kann. Hierdurch wird bei hoher Flexibilität der apparative Aufwand für die Bereitstellung der Strombrücke verringert. Insbesondere werden keine zusätzlichen Strombrücken benötigt. Darüber hinaus ermöglicht eine Kontaktierungselektrode eine einfache Positionierung der Schweißelektrode in der Nähe der bereitzustellenden Schweißverbindung, so dass der Stromeintrag in das metallische Bauteil in der Nähe der Schweißposition erfolgen kann. Die

Kontaktierungselektrode kann beispielsweise der ersten und zweiten Schweißelektrode folgen und damit immer jeweils einen geringen Abstand zu diesen aufweisen, so dass der Weg des Stroms im metallischen Bauteil begrenzt ist. Zudem kann die Kontaktierungselektrode das metallische Bauteil auch unmittelbar von der Seite der ersten Schweißelektrode, d.h. von der Seite des Sandwichblechs aus kontaktieren, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Alternativ kontaktiert die Kontaktierungselektrode das Bauteil über im Sandwichblech bereits vorhandene Schweißverbindungen, über welche das Sandwichblech mit dem metallischen Bauteil stoffschlüssig verbunden ist. Damit können unmittelbar vorhandene Strombrücken von der Seite des Sandwichblechs her, welche beispielsweise in der Nähe der aktuell zu schweißenden Verbindung vom Sandwichblech zum metallischen Bauteil vorhanden sind, genutzt werden, um den Strompfad des zweiten Stromkreises zum Kontakt der zweiten Schweißelektrode mit dem metallischen Bauteil zu verkürzen.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kontaktierungselektrode eine zweite Kontaktierungselektrode zugeordnet, welche gegenüberliegend der ersten Kontaktierungselektrode angeordnet ist und beim Schweißen des Sandwichblechs mit dem metallischen Bauteil das metallische Bauteil in einem zweiten zu schweißenden Bereich kontaktiert, wobei die erste und die zweie Kontaktierungselektrode beim

Schweißen des Sandwichblechs in dem zweiten zu schweißenden Bereich Teil des zweiten Stromkreises sind, wobei zumindest während des Vorwärmens des ersten zu schweißenden Bereichs die erste Schweißelektrode und die erste

Kontaktierungselektrode elektrisch verbunden sind und Strom von der ersten

Kontaktierungselektrode zur zweiten Schweißelektrode fließt. Mit der ersten und der zweiten Kontaktierungselektrode können ebenfalls Schweißverbindungen zwischen dem Sandwichblech und dem metallischen Bauteil analog zur ersten und zweiten Schweißelektrode hergestellt werden. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass bei

verbundener erster Schweißelektrode und erster Kontaktierungselektrode auf der Seite des Sandwichblechs entweder über im Sandwichblech bereits vorhandene

Verbindungsbereiche zum metallischen Bauteil oder durch Kontakt der ersten

Kontaktierungselektrode unmittelbar mit dem metallischen Bauteil eine Strombrücke zwischen der ersten Kontaktierungselektrode und dem metallischen Bauteil

bereitgestellt werden, so dass der Stromfluss des zweiten Stromkreises zum Erwärmen der Kontaktierung der zweiten Schweißelektrode mit dem metallischen Bauteil verwendet werden kann.

Werden die Deckschichten des Sandwichblechs gemäß einer nächsten Ausgestaltung des Verfahrens durch Kraftbeaufschlagung der ersten und/oder zweiten Schweißelektrode im ersten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs und/oder durch

Kraftbeaufschlagung der ersten und/oder zweiten Kontaktierungselektrode im zweiten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs zusammengedrückt und der

thermoplastische Kunststoff der Kunststoffschicht verdrängt, können beide

Elektrodenpaare dazu genutzt werden, sowohl den Verdrängungsvorgang als auch den Schweißvorgang auszuführen. Wie bereits ausgeführt, ist eine zusätzliche Strombrücke in diesem Fall ebenfalls nicht mehr notwendig.

Bevorzugt sind die erste und zweite Schweißelektrode in einer positionierbaren

Schweißvorrichtung und die erste und zweite Kontaktierungselektrode in einer positionierbaren Erwärmungsvorrichtung angeordnet, wobei beide Vorrichtungen die Schweiß- und Kontaktierungselektroden an verschiedenen Schweiß- oder

Kontaktpunkten positionieren und der zweite Stromkreis für die Erwärmungsphase beim Schweißvorgang der Schweißvorrichtung durch die Erwärmungsvorrichtung bereitgestellt wird. Hierdurch ist es möglich, dass beim Widerstandsschweißen zunächst eine Schweißverbindung zwischen den Deckblechen und dem metallischen Bauteil bereitgestellt wird, die erste und zweite Kontaktierungselektrode in dieser Position gehalten werden und durch die elektrische Verbindung zwischen Deckblech und metallischem Bauteil den zweiten Stromkreis zum Erwärmen des ersten zu

schweißenden Bereichs des metallischen Bauteils bereitstellen. Einerseits kann die erste bzw. die zweite positionierbare Vorrichtung der anderen Vorrichtung folgen und insofern einen kurzen Weg bezüglich des Erwärmungsstroms bei Nutzung von bereits erzeugten Verbindungsstellen zwischen Deckblech und metallischem Bauteil

gewährleisten. Andererseits können sich Vorteile auch in Bezug auf die benötigte Zykluszeit ergeben. Vorzugsweise weisen beide Vorrichtungen eigene Strom- bzw.

Spannungsquellen für das Schweißen und/oder Erwärmen auf. Denkbar ist aber auch, dass nur eine Spannungs- bzw. Stromquelle vorgesehen ist, welche die beiden

Stromkreise versorgt. Optional kann die Erwärmungsvorrichtung auch zum Schweißen verwendet werden und als Kontaktierungselektroden zwei Schweißelektroden aufweisen.

Hierzu wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Stromkreis für die Erwärmungsphase in einem zweiten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs beim Schweißvorgang der Erwärmungsvorrichtung durch den ersten Stromkreis der ersten Schweißvorrichtung bereitgestellt, wobei die erste Schweißelektrode und die erste Kontaktierungselektrode zumindest während der Erwärmungsphase des zweiten zu schweißenden Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind. Beide Vorrichtungen können gegenseitig die Stromkreise bzw. die elektrischen Verbindungen, welche zur

Durchführung der Erwärmungsphase und der Schweißphase benötigt werden, bereitstellen. Insgesamt können auch die Zykluszeiten verringert werden. So kann beispielsweise die erste Schweißvorrichtung gerade die Erwärmungsphase einleiten sofern die zweite Erwärmungsvorrichtung bereits die Schweißphase komplettiert hat und eine elektrische Verbindung zwischen den Deckblechen des Sandwichblechs und dem zu schweißenden metallischen Bauteil bereitstellt. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Erwärmen des ersten zu schweißenden Bereichs und dem Verdrängen des

thermoplastischen Kunststoffes aus dem ersten zu schweißenden Bereich die Position der Erwärmungsvorrichtung auf einen zu schweißenden dritten Bereich des

Sandwichblechs gewechselt und die Erwärmungsphase in dem dritten zu schweißenden Bereich unter Verwendung des ersten Stromkreises der ersten Schweißvorrichtung durchgeführt, sobald die erste Schweißvorrichtung eine Schweißverbindung zwischen den Deckblechen des Sandwichblechs in dem ersten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs und dem metallischen Bauteil erzeugt hat. Durch diese unmittelbaren aufeinanderfolgenden Zyklen von Bereitstellung der elektrischen Verbindung, Schweiß- und Erwärmungsphasen kann ein optimaler Ablauf bei der Bereitstellung einer

Mehrzahl von Verbindungspunkten zwischen einem Sandwichblech und einem metallischen Bauteil gewährleistet werden.

Bevorzugt erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Schweißelektrode der ersten Schweißvorrichtung und der ersten Kontaktierungselektrode der

Erwärmungsvorrichtung über eine bewegliche und steuerbare Verbindungsvorrichtung, insbesondere über einen Roboter oder auch ein Portalsystem. Die elektrischen

Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten Schweißelektrode kann dann unabhängig von der Position der jeweiligen Schweißelektrode, beispielsweise bei Vorhandensein von mehreren Schweißelektrodenpaaren, zwischen den nächstliegenden Schweißelektroden gewählt werden. Es ist aber auch eine rein elektronisch, schaltbare Verbindung zwischen den Schweißelektroden denkbar.

Besonders kurze Zykluszeiten und hohe Positioniergenauigkeiten werden dadurch erreicht, dass die Positionierung der Schweiß- und Erwärmungsvorrichtung unabhängig voneinander, vorzugsweise mit Robotern oder Portalsystemen erfolgt. Eine

unabhängige Positionierung ermöglicht es, unterschiedlichste Schweißpunkte in unmittelbar aufeinander folgenden Zyklen beispielsweise herzustellen und in möglichst kurzer Zeit ein Sandwichblech mit einem metallischen Bauteil mit mehreren Schweißpunkten zu verbinden.

Vorzugsweise wird der Strom in dem ersten und/oder im zweiten Stromkreis zumindest abhängig von einer Widerstandsmessung zwischen der ersten und zweiten und/oder der ersten und zweiten Kontaktierungselektrode gesteuert. Die Widerstandsmessung zwischen den Schweiß- und/oder Kontaktierungselektroden, welche gegenüberliegend angeordnet sind, ermöglicht es, die verschiedenen Phasen des Schweißvorgangs, Erwärmungsphase, Haftphase und Schweißphase zu messen und entsprechende

Schweißströme einzustellen. Dies erfolgt in jeder Schweißvorrichtung vorzugsweise mit einer eigenen Spannungs- bzw. Stromquelle oder mit einer gemeinsamen Spannungsbzw. Stromquelle für beide Stromkreise.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass Mittel zur Bereitstellung mindestens eines zweiten Stromkreises vorgesehen sind, wobei der zweite Stromkreis zumindest die mit dem Bauteil in Kontakt stehende zweite

Schweißelektrode, zumindest teilweise das metallische Bauteil und eine Strombrücke zum Bauteil umfasst, wobei der Kontaktbereich der zweiten Schweißelektrode mit dem Bauteil so ausgebildet ist, dass dieser durch Stromfluss im zweiten Stromkreis erwärmt werden kann und wobei die Strombrücke als eine Kontaktierungselektrode ausgebildet ist, welche auf der Seite des Sandwichblechs angeordnet ist und über welche eine elektrische Verbindung zum zu schweißenden metallischen Bauteil von der Seite des Sandwichblechs her bereitgestellt werden kann, wobei die Kontaktierungselektrode in unmittelbarer Nähe des zu schweißenden ersten Bereichs des metallischen Bauteils positioniert werden kann oder bereits vorhandene Schweißverbindungen zwischen dem Sandwichblech und dem metallischen Bauteil nutzen kann.

Wie bereits zuvor ausgeführt, ermöglicht die Bereitstellung eines zweiten Stromkreises, das Schweißen des metallischen Bauteils in eine Erwärmungsphase und eine

Schweißphase zu unterteilen, wobei der zweite Stromkreis für die Erwärmungsphase genutzt werden kann. Ferner ermöglicht die Verwendung einer

Kontaktierungselektrode die Nutzung beispielsweise von weiteren

Schweißvorrichtungen für das Verschweißen von Sandwichblechen mit einem metallischen Bauteil in einem ersten zu schweißenden Bereich. Es kann auf zusätzliche Strombrücken verzichtet werden. Durch die Verwendung der Kontaktierungselektrode können kurze Strompfade dadurch gewährleistet werden, dass die

Kontaktierungselektrode in unmittelbarer Nähe des zu schweißenden ersten Bereichs des metallischen Bauteils positioniert werden kann und insbesondere bereits vorhandene Schweißverbindungen zwischen dem Sandwichblech und dem metallischen Bauteil nutzen kann.

Um den apparativen Aufwand zum Verdrängen des Kunststoffs aus den zu

schweißenden Bereichen des Sandwichblechs zu verringern, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung als Mittel zur Verdrängung der Kunststoffschicht des Sandwichblechs zumindest die erste Schweißelektrode und zumindest die erste

Kontaktierungselektrode vorgesehen. Die Mittel zum Verdrängen des Kunststoffs aus dem zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs können beispielsweise mit einer Kraft beaufschlagt werden, so dass bei erweichtem Kunststoff, d.h. erwärmten thermoplastischem Kunststoff, der Kunststoff aus dem zu schweißenden Bereich verdrängt werden kann und die Deckschichten des Sandwichblechs auf das metallische

Bauteil gedrückt werden können. Werden die erste Schweißelektrode und die erste Kontaktierungselektrode dazu verwendet, kann beispielsweise unmittelbar mit diesen Mitteln auch ein Schweißen des Sandwichblechs mit dem metallischen Bauteil im gleichen Arbeitshub erfolgen.

Ist gemäß einer nächsten Ausgestaltung der ersten Kontaktierungselektrode eine zweite Kontaktierungselektrode zugeordnet, welche gegenüberliegend der ersten

Kontaktierungselektrode angeordnet ist und beim Schweißen das metallische Bauteil in einem zweiten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs kontaktieren kann, wobei die erste und die zweite Kontaktierungselektrode beim Schweißen in einem zweiten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs einen Teil des zweiten Stromkreises bilden, wobei Mittel zum zumindest temporären elektrischen Verbinden der ersten Schweißelektrode und der ersten Kontaktierungselektrode zumindest während des Erwärmens des ersten zu schweißenden Bereichs des Sandwichblechs vorgesehen sind, kann nicht nur ein kurzer Strompfad durch den zweiten Stromkreis zum Erwärmen eines ersten, zu schweißenden Bereichs des Sandwichblechs bereitgestellt werden, sondern die ersten und zweite Kontaktierungselektroden auch zum Erzeugen einer Schweißverbindung in einem zweiten zu schweißenden Bereich des Sandwichblechs genutzt werden. Die erste und/oder die zweite Kontaktierungselektrode sind in diesem Fall als Schweißelektroden ausgebildet.

Vorteilhaft ist eine weitere Ausgestaltung, gemäß welcher die erste und zweite

Schweißelektrode einen Teil einer positionierbaren Schweißvorrichtung und die erste und zweite Kontaktierungselektrode einen Teil einer positionierbaren

Erwärmungsvorrichtung bilden, welche jeweils in verschiedenen Schweißbereichen des Sandwichblechs positionierbar sind. Vorzugsweise sind die Kontaktierungselektroden der Erwärmungsvorrichtung als Schweißelektroden ausgebildet. Hierdurch können beispielsweise mit beiden Vorrichtungen im Wechsel nahezu kontinuierlich

Schweißpunkte in einem Sandwichblech erzeugt werden und das Sandwichblech mit dem metallischen Bauteil verbunden werden. Bevorzugt weisen beide Vorrichtungen auch eine eigene Strom- bzw. Spannungsquelle auf, deren Verbindung zu den Elektroden vorzugsweise bei Bereitstellung des Strompfades für die jeweilig andere Vorrichtung unterbrochen sein kann, so dass Teile des Stromkreises der Schweißvorrichtung zur elektrischen Verbindung der Schweißelektroden der Erwärmungsvorrichtung dienen aber auch beide Vorrichtungen unabhängig voneinander die zum Schweißen

notwendigen Ströme, Erwärmungsstrom, Haftschweißstrom und Schweißstrom bereitstellen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind Roboter oder Portalsysteme zur Positionierung der Schweiß- und/oder Erwärmungsvorrichtung vorgesehen. Diese können eine besonders genaue Positionierung der Schweiß- bzw. Kontaktierungselektroden an den vorgesehenen Schweißpunkten gewährleisten. Ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung als Mittel zur temporären elektrischen Verbindung zwischen der ersten Schweißelektrode und der ersten

Kontaktierungselektrode mindestens eine steuerbare Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise mindestens ein Roboter oder mindestens ein Portalsystem vorgesehen, kann einerseits auf besonders einfache Art und Weise die elektrische Verbindung zwischen der ersten Schweißelektrode und der ersten Kontaktierungselektrode bereitgestellt werden und andererseits auch eine Verbindung mit anderen,

beispielsweise weiteren vorgesehenen, auf der Sandwichblechseite angeordneten Schweiß- und Kontaktierungselektroden erfolgen, so dass die Vorrichtungen inklusive ihrer Schweiß- und Kontaktierungselektroden besonders flexibel einsetzbar sind.

Schließlich sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung Mittel zur Messung des elektrischen Widerstands zwischen der ersten und zweiten

Schweißelektrode und optional zwischen der ersten und zweiten

Kontaktierungselektrode vorgesehen sowie eine Steuerung, welche den Stromfluss in dem ersten und in dem zweiten Stromkreis zumindest abhängig von einer Messung eines der gemessenen elektrischen Widerstände steuern kann. Hierdurch wird eine besonders gute Prozesskontrolle erreicht, da präzise Erwärmungsströme, Haftschweiß- und Schweißströme über die Steuerung eingestellt werden können. Eine Messung der Widerstände zwischen der ersten Schweißelektrode und der zweiten Schweißelektrode erlaubt eine verbesserte Prozesskontrolle beim Schweißen beispielsweise dadurch, dass festgestellt werden kann, ob der Stromfluss über die erste Kontaktierungselektrode erfolgt oder unmittelbar zwischen der ersten und der zweiten Schweißelektrode durch das zu schweißende Bauteil hindurch, da in diesem Fall ein besonders niedriger

Widerstandswert gemessen wird.

Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des

Verfahrens in schematischer Ansicht zum Zeitpunkt der

Erwärmungsphase des zu schweißenden Bereichs, Fig. 2 das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 zum Zeitpunkt des Verschweißens der

Deckbleche mit dem metallischen Bauteil und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit zwei beweglichen

Schweißvorrichtungen.

Fig. 1 zeigt zunächst eine Vorrichtung 1 zum Widerstandsschweißen von

Sandwichblechen 2 mit einem metallischen Bauteil 3 unter Verwendung mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten Schweißelektrode 4, 5 zur Erzeugung der Schweißverbindung in einem ersten zu schweißenden Bereich 6 des Sandwichblechs. Als Mittel zur Bereitstellung des ersten Stromkreises sind eine Wechselspannungsquelle 7 sowie Stromleitungen 8 schematisch dargestellt, welche den ersten Stromkreis bilden, der die Schweißelektrode 4 mit der Schweißelektrode 5 verbindet. Im ersten Stromkreis fließt Strom Ii. Als Mittel zum Verdrängen des Kunststoffs aus der Kunststoffschicht 2a des Sandwichblechs ist die erste Schweißelektrode 4 vorgesehen. Diese kann

beispielsweise mit einer Kraft in Richtung des Sandwichblechs 2 beaufschlagt werden. Ferner sind Mittel zur Bereitstellung eines zweiten Stromkreises, durch welchen der Strom I ₂ fließt in Form von elektrischen Leitungen 9 und einer als Strombrücke fungierenden ersten Kontaktierungselektrode 10 dargestellt. Die

Kontaktierungselektrode 10 ist an einer Schweißverbindung zwischen dem

Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3 positioniert, so dass die

Kontaktierungselektrode 10 elektrisch mit dem metallischen Bauteil 3 verbunden ist. Sofern keine Verbindungsstelle zwischen dem Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3 vorhanden ist, kann die Kontaktierungselektrode 10 auch unmittelbar auf dem metallischen Bauteil 3 positioniert werden, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist zwischen den beiden Schweißelektroden 4 und 5 ein ohmscher Widerstand Ri gegeben, welcher sehr viel größer ist als der Widerstand, welcher zwischen der Kontaktierungselektrode 10 und der zweiten Schweißelektrode 5 vorliegt. Zudem ist der elektrische Widerstand, welcher sich zwischen der ersten Kontaktierungselektrode 10 und der Schweißelektrode 5 einstellt, deutlich geringer als der Widerstand im Strompfad von der ersten Schweißelektrode 4 über das obere Deckblech 2b des Sandwichblechs 2, die Schweißverbindung S zur zweiten

Schweißelektrode 5. Der erste Stromkreis, in welchem der Strom l _t fließt hat daher einen erhöhten Widerstand und der Strom l _t ist daher deutlich kleiner als der Strom I ₂ . Die Kontaktierungselektrode 10 ist mit der ersten Schweißelektrode 4 elektrisch verbunden, so dass über die Kontaktierungselektrode 10 der Erwärmungsstrom in den zu erwärmenden, zu schweißenden Bereich 6 des metallischen Bauteils 3 fließt und hier das metallische Bauteil erwärmt. Der Erwärmungsstrom kann durch die Verwendung der Kontaktierungselektrode 10 gezielt gesteuert werden. Durch den

Erwärmungsprozess erweicht die Kunststoffschicht 2a, welche zwischen den beiden Deckschichten 2b des Sandwichblechs 2 angeordnet ist.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, kontaktiert die vorgesehene Kontaktierungselektrode 10 das metallische Bauteil 3 von der Seite des Sandwichblechs her und zwar entweder in einem Bereich, in welchem bereits eine Verbindung zwischen Sandwichblech und metallischem Bauteil 3 vorhanden ist oder unmittelbar das metallische Bauteil selbst. Der Abstand zwischen der Schweißelektrode 4 und 5, welche einen ersten zu

schweißenden Bereich schweißen sollen, kann daher durch die

Kontaktierungselektrode 10 geringer gewählt werden als beispielsweise bei

herkömmlichen Strombrücken, welche an irgendeiner Stelle des metallischen Bauteils 3 angebracht sind. Durch diese kurzen Entfernungen ist es möglich, den Stromfluss räumlich im metallischen Bauteil zu begrenzen und eine Mehrzahl an parallelen

Schweißverfahren an einem Bauteil mit einer Mehrzahl an Schweißvorrichtungen durchzuführen. Der elektrische Widerstand für den Erwärmungsstrom ist zudem entsprechend gering. Insbesondere kann die Prozesskontrolle, beispielsweise aufgrund der Widerstandsmessungen, durch eine Auswahl eines geringen Abstands zwischen der Kontaktierungselektrode und dem zu schweißenden Bereichs 6 verbessert werden.

Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich zu dem Zeitpunkt nach der Verdrängung der Kunststoffschicht 2a des Sandwichblechs 2 durch die Schweißelektrode 4. Dadurch, dass sich beim Kontaktieren der Deckbleche 2b mit dem metallischen Bauteil der Widerstand Ri kleiner wird als der Widerstand, welcher sich aus der elektrischen Verbindung über die Kontaktierungselektrode 10 ergibt, kann ein Schweißstrom zwischen den Schweißelektroden 4 und 5, also der ersten Schweißelektrode und der zweiten Schweißelektrode eingestellt werden. Der

Schweißstrom erzeugt dann die Schweißverbindung zwischen dem Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3 im zu schweißenden Bereich 6.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Vorrichtung zum Widerstandsschweißen zunächst eine zweite Kontaktierungselektrode 11 aufweist, welche der ersten Kontaktierungselektrode 10 zugeordnet ist. Beide

Kontaktierungselektroden 10, 11 sind in dem Ausführungsbeispiel als

Schweißelektroden ausgebildet und bilden beim Schweißen in einem zweiten zu schweißenden Bereich einen Teil des zweiten Stromkreises, welcher hier durch eine zusätzliche Stromquelle 7' und zugehörige Stromleitungen 8' bereitgestellt ist. In der sehr schematisch dargestellten Vorrichtung bilden die erste und zweite

Kontaktierungselektrode 10, 11 eine Erwärmungsvorrichtung sowie die erste und zweite Schweißelektrode 4, 5 eine Schweißvorrichtung, welche in verschiedenen Schweißbereichen des Sandwichblechs 2, beispielsweise in dem zu verschweißenden Bereich 6 und 6' positionierbar sind. Zur Positionierung der Vorrichtungen können entweder Roboter oder Portalsysteme 12 und 12' vorgesehen sein. Die Portalsysteme und die Roboter 12, 12' sind in Fig. 3 lediglich angedeutet. Genauso angedeutet ist eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Schweißelektrode 4 und der ersten

Kontaktierungselektrode 10 über eine flexible elektrische Verbindung 13. Die elektrische Verbindung 13 ist mit einem steuerbaren Unterbrecher 13' ausgestattet, um die Verbindung zwischen beiden Elektroden nur temporär zu schließen bzw. zu öffnen. Die Verbindung 13 kann aber auch durch eine Verbindungsvorrichtung 14, welche vorzugsweise als Roboter oder Portalsystem ausgebildet ist, bereitgestellt werden, welcher ebenfalls nur angedeutet ist. Zu Beginn des Schweißverfahrens werden die Elektroden 10, 11 beispielsweise auf eine bereits vorhandene Verbindung zwischen dem Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3, beispielsweise im zu schweißenden Bereich 6' positioniert. Hier ist bereits eine elektrische Verbindung zwischen dem Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3 gegeben. Über die Verbindung 13 bzw. über den Verbindungsroboter 14 wird eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Schweißelektrode 4 und der ersten Kontaktierungselektrode 10 bereitgestellt.

Da beide Vorrichtungen 12, 12' jeweils eine Strom- bzw. Spannungsquelle 7, 7' aufweisen, ist es bevorzugt, dass der zweite Stromkreis in Richtung zweite Stromquelle 7 , unterbrochen ist, um keinen Nebenschluss zur Stromquelle 7' zu erzeugen.

In der in Fig. 3 nicht dargestellten Erwärmungsphase erfolgt der Stromfluss von der Stromquelle 7 über die Verbindungsleitung 13 und die erste Kontaktierungselektrode 10 zur Schweißelektrode 5, so dass der zu schweißende Bereich 6 erwärmt wird. Ist die Kunststoffschicht zwischen den Deckschichten des Sandwichblechs 2 erweicht, können die Deckbleche 2a, 2b des Sandwichblechs 2 mit dem metallischen Bauteil 3 durch die erste Schweißelektrode 4 miteinander in Kontakt gebracht werden, so dass der

Widerstand zwischen der Schweißelektrode 4 und der Schweißelektrode 5 stark abfällt. Zu diesem Zeitpunkt kann dann eine hier nicht dargestellte Steuerung den

Schweißstrom der Stromquelle 7 derart steuern, dass der Schweißstrom eingestellt wird und eine Verschweißung zwischen dem Sandwichblech 2 und dem metallischen Bauteil 3 im zu schweißenden Bereich 6 erfolgt. Während der Schweißstrom zwischen der ersten Schweißelektrode 4 und der zweiten Schweißelektrode 5 fließt, können die erste und zweite Kontaktierungselektrode 10, 11 zur nächsten Schweißposition bewegt werden. Die Erwärmungsphase sowie die Schweißphase erfolgen bevorzugt bei unterbrochener elektrischer Verbindung zwischen den Kontaktierungselektroden 10, 11 und der Strom- bzw. Spannungsquelle 7'.

Nach erfolgter Verschweißung im ersten zu schweißenden Bereich wird vorzugsweise die Verbindung zur Stromquelle 7 unterbrochen, so dass über die bereitgestellte elektrische Verbindung zwischen der ersten Kontaktierungselektrode 10 und der ersten Schweißelektrode 4 der Strom zur Kontaktierungselektrode 11 fließen kann, welcher zur Erwärmung eines neuen, dritten zu schweißenden Bereichs des metallischen Bauteils 3 führt. Anschließend erfolgt wieder das Verdrängen der Kunststoffschicht durch die Kontaktierungselektrode 10, so dass bei einer Messung des Widerstands zwischen der Kontaktierungselektrode 10 und der Kontaktierungselektrode 11 bei einem starken Abfall des Widerstands der Schweißstrom durch die Strom- bzw.

Spannungsquelle 7' eingestellt werden kann. Gleichzeitig kann die Widerstandsmessung zwischen den Elektroden 4 und 5 sowie 10 und 11 dazu genutzt werden, den

Erwärmungsstrom aber auch einen Haftschweißstrom oder schließlich den

Schweißstrom einzustellen. Da mit der dargestellten Vorrichtung bereits während des Schweißvorgangs im ersten zu schweißenden Bereich des metallischen Bauteils die neue Schweißposition durch die Kontaktierungselektroden 10 und 11 eingenommen werden kann, kann ein Schweißverfahren mit besonders kurzen Zykluszeiten und dennoch guter Prozesskontrolle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrichtungen bereitgestellt werden. In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Elektroden 10 und 11 auch zu Schweißzwecken verwendet.