Die Erfindung betrifft ein Widerstands-Schweiß- verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und eine Widerstands -Schweißvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 18 genannten Art zum Ver- schweißen von wenigstens zwei Werkstücken miteinander. Der Klimawandel und die steigenden Energiepreise führen insbesondere in der Automobilindustrie zu der Anforderung, durch Gewichtsreduzierung der Kraftfahrzeuge Brennstoff zu sparen. Eine Möglichkeit zur Ge- wichtsreduzierung ist hierbei der Einsatz dünnerer hochlegierter austenitischer Stähle mit hoher Festigkeit und/oder von Aluminium. Die Schweißeigenschaften dieser Werkstoffe in einem Widerstandsschweißverfahren weichen jedoch von denen herkömmlich verwendeter Werk- stücke erheblich ab, so daß die Qualität der Schweißverbindungen sich verschlechtert, insbesondere bei Mischverbindungen, beispielsweise bei einer Verbindung eines normalfesten oder eines hochfesten Stahlbleches. Die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und chemischen Zusammensetzungen dieser Bleche haben entscheidenden Einfluß auf ihre Schweißeignung und dadurch auf die Qualität der jeweils erzielten Schweißverbindung. Beispielsweise schmilzt bei einer Mischverbindung das hochfeste Blech eher als das normalfeste, da der elektrische Widerstand eines hochfesten Stahles höher ist als der eines normalfesten Stahles. Um eine Schweißverbindung hoher Qualität zu erzielen, ist es wünschenswert, daß sich während des Schweißvorganges an einer Grenzfläche zwischen zwei zu verschweißenden Werkstücken eine Schweißlinse bildet, die symmetrisch zu der Grenzfläche ist. Hierfür ist es wünschenswert, daß beide Bleche gleichzeitig schmelzen.

Die vorgeschilderten Probleme treten insbesondere bei Mehrblech- Schweißverbindungen auf, bei denen mehr als zwei Bleche miteinander verschweißt werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Werkstückdicken und/oder unterschiedliche Oberflächenveredelung aufweisen.

Durch DE 199 15 121 Al und DE 199 23 172 Al ist ein Widerstandsschweißverfahren zum Verschweißen von wenigstens zwei Werkstücken miteinander bekannt, bei dem über eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode ein Schweißstrom in die Werkstücke eingeleitet wird. Die aus diesen Druckschriften bekannten Verfahren sind insbesondere zum Verschweißen von Aluminiumblechen so- wie von aus zwei oder drei Blechen bestehenden Anordnungen geeignet. Bei der DE 199 15 121 Al ist die Lage der Schweißlinse relativ zu einer Grenzfläche zwischen den zu verschweißenden Werkstücken steuerbar, so daß während des Schweißvorganges insbesondere eine zu der Grenzfläche symmetrische Schweißlinse gebildet werden kann. Bei dem in der Druckschrift beschriebenen Verfahren wird hierbei eine an den Elektroden anliegende Schweißspannung umgepolt. Da auf diese Weise insbesondere die Bildung einer zu einer Grenzfläche zwischen den zu verschweißenden Werkstücken asymmetrische

Schweißlinse vermieden werden kann, ist die Qualität der Schweißverbindung gesteigert. Außerdem ist die Standzeit bzw. Standmenge der Elektroden bzw. Elektro- denkappcn ciuCut . Widerstands-Schweißverfahren sind ferner durch DE 20 2007 000 009 Ul, WO 2004/004961 Al, US 5 552 573 A, DE 197 54 546 Cl, JP 10 029 071 A, JP 08 118 037 A und JP 05 192 274 A, US 3 462 577 und DE 39 23 433 Al be- kannt .

Durch DE 10 2007, DE 196 11 597 Al, DE-AS 2 005 583, DD 259 585, DE 10 2005 014 969 Al und DE 35 07 012 C2 sind Verfahren zum Lichtbogenschweißen bekannt.

Durch die DE-PS 46 70 57 ist ein Widerstands- Schweißverfahren der betreffenden Art zum Verschweißen von wenigstens zwei Werkstücken miteinander bekannt, bei dem über eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode ein Schweißstrom in die Werkstücke eingeleitet wird und bei dem wenigstens eines der Werkstücke derart über wenigstens eine dritte Elektrode kontaktiert wird, daß zwei der Elektroden in einem ersten Schweißstromkreis zum Einleiten eines ersten Teil -Schweißstromes in die Werkstücke liegen und daß die übrige Elektrode oder wenigstens eine der übrigen Elektroden in einem zweiten Schweißstromkreis zum Einleiten eines zweiten Teil-

Schweißstromes in die Werkstücke liegt. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der DE-PS 11 67 466 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Widerstands-Schweißverfahren bzw. eine Widerstands- Schweißvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 18 genannten Art anzugeben, mit dem bzw. mit der sich eine hohe Qualität der Schweißverbindung erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 20 angegebene Erfindung gelöst .

Ausgehend von einer Anordnung, bei der zwei Elektroden vorgesehen sind, um einen Schweißstrom in die zu verschweißenden Werkstücke einzuleiten, liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, daß sich der Schweißvorgang dann besonders gut beeinflussen läßt, beispielsweise hinsichtlich der Bildung einer Schweißlinse, wenn sich der Schweißstrom an den Elektroden getrennt voneinander beeinflussen läßt .

Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß wenigstens eines der Werkstücke derart über wenigstens eine dritte Elektrode kontaktiert wird, daß zwei der Elektroden in einem ersten Schweißstromkreis zum

Einleiten eines ersten Teil -Schweißstromes in die Werkstücke liegen und daß die übrige Elektrode oder wenigstens eine der übrigen Elektroden in einem zweiten Schweißstromkreis zum Einleiten eines zweiten Teil- Schweißstromes in die Werkstücke liegt. Erfindungsgemäß wird somit der Schweißstrom über wenigstens zwei Schweißstromkreise in die Werkstücke eingeleitet. Bei einer Schweißzange kann beispielsweise und insbesondere eine der Elektroden in dem ersten Schweißstromkreis und die andere Elektrode in dem zweiten Schweißstromkreis liegen, so daß sich der an den Elektroden der Zange fließende Teil -Schweißstrom für die Elektroden getrennt voneinander beeinflussen läßt . Auf diese Weise läßt sich der Schweißvorgang besonders präzise beeinflussen, insbesondere hinsichtlich der Zufuhr an Schweißenergie an den Elektroden beispielsweise einer Schweißzange. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der erste Teil -Schweißstrom und der zweite Teil -Schweißstrom getrennt voneinander gemessen werden und daß we- nigstens eine Kenngröße des Schweißprozesses in Abhängigkeit von wenigstens einem der gemessenen Schweißströme beeinflußt wird. Beispielsweise und insbesondere ist es erfindungsgemäß hierdurch möglich, die Teil- Schweißströme getrennt voneinander zu steuern bzw. zu regeln. Auf diese Weise können besonders hochwertige Schweißverbindungen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt werden. Anstelle der Teil -Schweißströme können erfindungsgemäß auch von hiervon abhängige, ins- besondere elektrische Größen gemessen werden, beispielsweise elektrische Spannungen, Widerstände oder Leistungen.

Die Beeinflussung wenigstens einer Kenngröße des Schweißvorganges kann in einer Einstellung und/oder einer Steuerung und/oder einer Regelung bestehen und vor bzw. nach dem Schweißvorgang bzw. während des Schweißvorganges vorgenommen werden.

Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich ausreichend, wenn zur Bildung von wenigstens zwei Schweißstromkrei- sen wenigstens eine dritte Elektrode vorhanden ist.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen können jedoch auch mehr als drei Elektroden vorgesehen sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die erste und die zweite Elektrode zueinander gleich und die dritte Elektrode zu der ersten und zweiten

Elektrode gegensätzlich gepolt wird, derart, daß der erste Teil -Schweißstrom über die erste Elektrode und die dritte Elektrode und der zweite Teil -Schweißstrom über die zweite und die dritte Elektrode fließt. Han- delt es sich bei der ersten und der zweiten Elektrode beispielsweise um Elektroden einer Schweißzange, so können diese erfindungsgemäß negativ gepolt werden, während die dritte Elektrode positiv gepolt wird. Eine aufgrund des Peltier-Effektes auftretende stärkere Er- wärmung der positiv gepolten Elektrode tritt somit an der dritten Elektrode und damit nicht an den Elektroden der Schweißzange auf. Auf diese Weise ist die Standzeit bzw. Standmenge der relativ teuren Elektroden der Schweißzange erhöht. Die Abnutzung der dritten Elek- trode kann zudem dadurch reduziert werden, daß diese als flächige Elektrode ausgebildet ist, da sie ausschließlich zum Einleiten des Schweißstromes und nicht dazu dient, die zu verschweißenden Werkstücke anein- ander anzupressen, wie dies bei den Elektroden einer Schweißzange der Fall ist.

Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste Teil-Schweißstrom und der zweite Teil -Schweißstrom hinsichtlich jeweils wenigstens einer Kenngröße voneinander getrennt eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Einstellung und/oder Steuerung und/oder Regelung während des Schweißvorganges ausgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform kann der Schweißvorgang also online beeinflußt werden.

Es ist erfindungsgemäß auch möglich, daß die Einstellung und/oder Steuerung und/oder Regelung vor oder nach einem Schweißvorgang ausgeführt wird, wie dies eine andere Weiterbildung der Erfindung vorsieht.

Bei den Ausführungsformenm, bei denen die Teil- Schweißströme hinsichtlich wenigstens einer Kenngröße beeinflußt werden, sehen vorteilhafte Weiterbildungen vor, daß die Kenngröße die Amplitude und/oder er zeitliche Mittelwert und/oder der Effektivwert wenigstens eines Schweißstromes ist und/oder daß die Kenngröße die Amplitude und/oder der zeitliche Mittelwert und/oder der Effektivwert wenigstens einer Schweißspannung ist und/oder daß die Kenngröße die Amplitude und/oder der zeitliche Mittelwert und/oder der Effektivwert einer Schweißleistung ist und/oder daß die Kenngröße eine Zeitdauer und/oder ein zeitlicher Verlauf eines Schweißstromes oder einer Schweißspannung und/oder eine Kraft, mit der eine der Elektroden auf das zugeordnete Werkstück gepreßt wird, ist.

Erfindungsgemäß können entsprechend den jeweiligen Anforderungen der erste Teil -Schweißstrom und der zwei- te Teil-Schweißstrom durch dieselbe Stromquelle oder durch unterschiedliche Stromquellen erzeugt werden, wie dies andere Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorsehen.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann der Schweißstrom ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein, wie dies andere Weiterbildungen der Erfindung vorsehen.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Polarität der Elektroden während des Schweißvorganges gewechselt. Auf diese Weise ergeben sich hinsichtlich der Beeinflussung des Schweißvorganges zusätzliche Möglichkeiten. Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform verändert werden, welche der Elektroden gleichgepolt sind. Sind beispielsweise bei Verwendung einer Schweißzange zu

Beginn des Schweißvorganges zunächst deren beide Elektroden gleich gepolt, während die dritte Elektrode gegensätzlich gepolt ist, so kann die Polarität während des Schweißvorganges derart verändert werden, daß eine der Elektroden der Schweißzange mit der dritten Elektrode gleichgepolt ist, während die andere Elektrode der Schweißzange dazu gegensätzlich gepolt ist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß durch Einstellung bzw. Steuerung bzw. Regelung we- nigstens einer Kenngröße des Schweißprozesses die Lage und/oder Größe einer sich während des Schweißvorganges an einer Grenzfläche zwischen zwei Werkstücken bildenden Schweißlinse beeinflußt wird, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsiehe. Ins- besondere kann die Lage und Größe der Schweißlinse so beeinflußt werden, daß sich eine zu der Grenzfläche zwischen den zu verschweißenden Werkstücken symmetrische Schweißlinse bildet. Werden mittels des erfin- dungsgemäßen Verfahrens mehr als zwei Werkstücke miteinander verschweißt, so können erfindungsgemäß die Teil-Schweißströme so gewählt werden, daß sich an jeder Grenzfläche zwischen zwei zu verschweißenden Werkstük- ken eine zu der Grenzfläche symmetrische Schweißlinse bildet.

Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Parameter des Schweißprozesses wenigstens einen Schweißstrom und/oder wenigstens eine Schweißspannung und/oder eine Temperatur wenigstens einer Elektrode und/oder wenigstens eine Kraft, mit der eine Elektrode auf das zugeordnete Werkstück gepreßt wird, und/oder einen elektrischen Widerstand und/oder einen von einem dieser Parameter umfassen. Bei dem Schweißstrom kann es sich hierbei um wenigstens einen der Teil -Schweißströme oder den insgesamt durch die zu verschweißenden Werkstücke fließenden Schweißstrom handeln. Unter dem Schweißprozess wird erfindungsgemäß das jeweilige Widerstandsschweiß-Verfahren mit seinen Parametern und Randbedingungen verstanden. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken geeignet, die sich hinsichtlich Material und Werkstückdicke gleichen. Besonders gut ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch dann geeignet, wenn sich wenigstens zwei der Werkstücke hinsichtlich Material und/oder Werkstückdicke unterscheiden, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung vorsieht. Da sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die an den Elektroden fließenden Teil- Schweißströme getrennt voneinander beeinflussen lassen, können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Werkstücke miteinander verschweißt werden, die sich hinsichtlich ihres Materiales und ihrer Werkstückdicke stark voneinander unterscheiden. Dies gilt insbesondere für Schweißverbindungen von mehr als zwei Werkstücken. Da es für bestimmte Schweißaufgaben von Bedeutung sein kann, welche der Elektroden elektrisch mit Masse verbunden ist, sieht eine andere Weiterbildung der Erfindung vor, daß die MasseVerbindung der Elektroden umschaltbar ist.

Die Elektroden können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf beliebige geeignete Weise ausgestaltet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor, wenn zwei der Elektroden durch die Elektroden einer Schweißzange gebildet sind.

Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich ausreichend, wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Werkstücke miteinander verschweißt werden. Eine außer- ordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, daß wenigstens drei Werkstücke miteinander verschweißt werden. Hierbei ist es erfindungsgemäß möglich, daß jedes der Werkstücke mittels einer Elektrode kontaktiert wird, also beispielsweise drei Werkstücke jeweils durch eine von drei Elektroden kontaktiert werden. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, daß die Anzahl der Elektroden der Anzahl der Werkstücke entspricht oder größer ist als die Anzahl der Werkstücke ist, wobei wenigstens eines der Werk- stücke durch wenigstens zwei Elektroden kontaktiert wird. Auch Kombinationen der beiden zuvor erwähnten Konstellationen sind möglich.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen iy bis 34 angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten stark schematisierten Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Widerstands-Schweißvorrichtung zur Durchführung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen

Widerstands -Schweißverfahrens dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger Kombination tnit- einander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.

Es zeigt : Fig. 1 stark schematisiert ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Widerstands -Schweißvorrichtung, die nachfolgend auch kurz als Vorrichtung bezeichnet wird, Fig. 2 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einem elektrischen Ersatzschaltbild, Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.

2 mit geänderter Polarität,

Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 2 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung,

Fig. 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild gemäß Fig . 1 , Fig. 6A in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein viertes ÄuaJlühxur-ysbeisp; ^{' ■} "- ^" * einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6B in gleicher Darstellung wie Fig. 6A eine Abwandlung des Ausführungsbei- spiels gemäß Fig. 6A,

Fig. 7 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der Tyristören verwendet werden,

Fig. 8 bis 10 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 in verschiedenenen Schaltzuständen der Tyristoren,

Fig. 11 in gleicher Darstellung wie Fig. 7 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.

7 in Kombination mit Meßmitteln sowie Steuerungs- und/oder Regelungsmitteln,

Fig. 12 bis 14 verschiedene Möglichkeiten einer MasseVerbindung von Elektroden der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 15 beispielhaft den zeitlichen Verlauf von Teil -Schweißströmen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 16 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugs - zeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Durchführung eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, das zum Verschweißen von Werkstücken miteinander dient. Bei dem dargestellten Ausführungs- beispiel mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens drei Werkstücke 4, 6, 8 verschweißt, bei denen es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um Bleche handelt, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen und unterschiedliche Werkstückdicken aufweisen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 weist Mittel 10 zum Erzeugen eines

Schweißstromes auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine Stromquelle 12 aufweisen. Zum Einleiten des Schweißstromes in die Werkstücke 4, 6, 8 sind eine erste Elektrode 14 und eine zweite Elektrode 16 vorgese- hen, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Elektroden einer Schweißzange gebildet sind.

In allgemein bekannter Weise werden die Werkstücke 4, 6, 8 mittels der Elektroden 14, 16 aneinandergepreßt und beim Fließen des Schweißstromes miteinander ver- schweißt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kontaktiert die erste Elektrode 14 das Werkstück 4, während die zweite Elektrode 16 das Werkstück 8 kontaktiert.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 2 eine dritte Elektrode 18 auf. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Stromquelle 12 bei diesem Ausführungsbeispiel zwei negative Pole 20, 22, die mit der ersten Elektrode 14 bzw. der zweiten Elektrode 16 verbunden sind, sowie einen positiven Pol 24 auf, der mit der dritten Elektrode 18 verbunden ist. Durch diese Verschaltung fließt während eines Schweißvorganges ein erster Teil -Schweißstrom il über die erste Elektrode 14, das erste Werkstück 4, das zweite Werkstück 6 und die dritte Elektrode 18, während ein zweiter Teil -Schweißstrom i2 über die zweite Elektrode 16, das dritte Werkstück 8, das zweite Werkstück 6 und die dritte Elektrode 18 fließt. Somit liegen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Elektroden 14, 18 in einem ersten Schweißstromkreis, während die zweite Elektrode 16 zusammen mit der dritten Elektrode 18 in einem zweiten Schweißstromkreis liegt .

Erfindungsgemäß werden der erste Teil -Schweißstrom und der zweite Teil -Schweißstrom getrennt voneinander gemessen, wobei ein Meßgerät zur Messung des ersten Teil -Schweißstromes in Fig. 1 schematisch bei dem Bezugszeichen 21 und ein Meßgerät zur Messung des zweiten Teil-Schweißstromes in Fig. 1 bei dem Bezugszeichen 23 angedeutet ist. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Kenngröße des Schweißprozesses in Abhängigkeit von we- nigstens einem der gemessenen Teilströme beeinflußt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden der erste Teil -Schweißstrom und der zweite Teil-Schweißstrom getrennt voneinander gesteuert bzw. geregelt. Entsprechende Steuerungs- bzw. Regelungsmittel sind in Fig. 1 schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fließt in dem ersten Schweißstromkreis und damit durch die Werkstücke 4, 6 der erste Teil -Schweißstrom il, während in dem zweiten Schweißstromkreis und damit durch die Werkstücke 6, 8 der zweite Teil -Schweißstrom i2 fließt. Während des Schweißvorganges, also während des Bildens einer Schweißverbindung zwischen den Werkstücken 4, 6, 8, werden der erste Teil -Schweißstrom und der zweite Teil -Schweißstrom durch die Meßgeräte 21 bzw. 23 getrennt voneinander gemessen und die Meßwerte über nicht dargestellte Signalleitungen den Steuerungsbzw. Regelungsmitteln 25 zugeführt. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen erforderlich, können auch weitere Parameter des Schweißprozesses den Steuerungsbzw. Regelungsmitteln zugeführt werden, beispielsweise Material und Blechdicke der Werkstücke 4, 6, 8. Durch Wahl der Potentiale an den Polen 20, 22, 24 der Strom- quelle 12 sind die Teil -Schweißströme il und i2 unabhängig voneinander durch die Steuerungs- bzw. Regelungsmittel 25 einstellbar bzw. steuerbar bzw. regelbar. Insbesondere können die Teil -Schweißströme il und i2 so gewählt werden, daß sich während des Schweißvor- ganges trotz der unterschiedlichen Materialien und

Blechdicken der Werkstücke 4, 6, 8 sowohl zwischen den Werkstücken 4, 6 als auch zwischen den Werkstücken 6, 8 eine Schweißverbindung hoher Qualität bildet.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel ei- ner erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß anstelle der gemeinsamen Stromquelle 12 zwei separate Stromquellen 12', 12'' vorgesehen sind, von denen die Stromquelle 12' zur Erzeugung des Teil -Schweißstromes il und die Stromquelle 12'' zur Erzeugung des Teil -Schweißstromes i2 dient.

Für das Folgende sei angenommen, daß es sich bei dem ersten Werkstück 4 und dem zweiten Werkstück 6 um normalfestes Stahlblech handelt, während es sich bei dem dritten Werkstück 8 um hochfestes Stahlblech handelt. In diesem Fall ist der spezifische elektrische Widerstand des dritten Werkstücks 8 größer als der elektrische Widerstand der Werkstücke 4, 6.

In Fig. 2 ist rechts das elektrische Ersatzschalt- bild der Vorrichtung 2 dargestellt, wobei Rül den Übergangswiderstand zwischen der ersten Elektrode 14 und dem ersten Werkstück 4 , RwI den Widerstand des ersten Werkstücks 4, Rü2 den Übergangswiderstand zwischen den Werkstücken 4, 6, κw2 den Widerstand des Werkalüukö 6, RÜ3 den Übergangswiderstand zwischen den Werkstücken 6, 8, Rw3 den Widerstand des Werkstücks 8 und RÜ4 den Übergangswiderstand zwischen dem Werkstück 8 und der dritten Elektrode 16 darstellt. Daraus ergeben sich der elektrische Widerstand R _A in dem ersten Schweißstromkreis und der elektrische Widerstand R _B in dem zweiten Stromkreis wie folgt:

R _A = R ₀₁ + R _-1 + R _ü2 + 1 / 2 * R _w2 R _B = R _ü3 + R _w3 + R _ü4 + 1 / 2 * R _w2

Fließen in den Stromkreisen die Teil -Schweißströme il und i2, so ergibt sich die zwischen den Werkstücken 4, 6 dissipierte Leistung P _A und die zwischen den Werk- stücken 6, 8 dissipierte Leistung P _B wie folgt:

P _A = i l ' * (R _ül + R _wl + R _ü2 + 1 /2 * R _w2 ) P _B = i2 * * (R _ü3 + R _w3 + R _ü4 + 1/2 * R _w2 )

Durch entsprechende Wahl der Potentiale an den Polen 20, 22, 24' und 24'' der Stromquellen 12' und 12'' können die Teil -Schweißströme il und i2 so eingestellt bzw. gesteuert bzw. geregelt werden, daß sich während des Schweißvorganges sowohl an der Grenzfläche zwischen den Werkstücken 4 und 6 als auch an der Grenzfläche zwischen den Werkstücken 6 und 8 eine Schweißlinse bildet, die zu einer sicheren Verschweißung der Werkstücke 4, 6, 8 miteinander führt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist die erste Elektrode 14 durch Verbindung mit einem entsprechenden Pol 20' der Spannungsquelle 12' negativ gepolt, während die dritte Elektrode 18 durch Verbindung mit den entsprechenden Polen 24' und 24'' der Stromquellen 12', 12'' posiciv und die zweite Ξlek- trode 16 durch Verbindung mit einem entsprechenden Pol 22' der Stromquelle 12'' negativ gepolt ist.

In Fig. 3 ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit veränderter Polarität der Pole 20', 22' , 24', 24'' dargestellt. Hierbei sind der Pol 20' der Stromquelle

12' und der Pol 24'' der Stromquelle 12'' positiv, während der Pol 24' der Stromquelle 12' und der Pol 22' der Stromquelle 12'' negativ sind. Im Ergebnis ist bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 14 posi- tiv und die zweite Elektrode 16 negativ gepolt. Welche Polarität die dritte Elektrode 18 hat, hängt von den Potentialen an den Polen 24', 24'' der Stromquellen 12', 12'' ab, so daß die Teil -Schweißströme il und i2 durch entsprechende Einstellung dieser Polaritäten ge- steuert werden können.

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß die Stromquellen 12', 12'' so mit den Elektroden 14, 16, 18 verschaltet sind, daß die erste Elektrode 14 und die dritte Elektrode 18 positiv gepolt sind, während die zweite Elektrode 16 negativ gepolt ist .

Fig. 5 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der Vorrichtung 2 gemäß Fig. 2. Dadurch, daß die Ströme il und i2 getrennt voneinander eingestellt bzw. gesteuert bzw. geregelt werden können, ist es möglich, die an der Grenzfläche zwischen den Werkstücken 4, 6 einerseits und die an der Grenzfläche zwischen den Werkstücken 6, 8 andererseits dissipierte Energie unabhängig voneinander einzustellen. Dadurch ist es möglich, die Bildung der Schweißlinse an der jeweiligen Grenzfläche gezielt zu steuern und durch Vermeidung einer übermäßigen thermischen Belastung der Elektxüden Standzeit bzw. Standmenge der Elektroden 14, 16 zu erhöhen .

In der nachfolgenden Erläuterung soll angenommen werden, daß zur Erzielung des gewünschten Schweißergeb- nisses sowohl zwischen den Werkstücken 4, 6 (in Fig. 5 als "A-Seite" bezeichnet) als auch zwischen den Werkstücken 6, 8 (in Fig. 5 als "B" -Seite bezeichnet) im wesentlichen die gleiche elektrische Energie zu dis- spieren ist . Während des Schweißvorganges muß in einer solchen Konstellation der Teil -Schweißstrom in dem

Stromkreis mit dem größeren Widerstand reduziert werden, damit bei unterschiedlichem Gesamtwiderstand in dem Stromkreis die dissipierte elektrische Leistung gleich ist (P _B = P _A ) . Falls beispielshalber R _B = 1 , 2 * R _Ä gilt und P _A = P _B sein soll, so ergibt sich folgendes:

il ² * R _Ä = i2 ² R _n

Daraus folgt

il ² * R _A = i2 ² * 1,2 * R _A

sowie

il = i2 * SQR (1,2)

Werden die Teil-Schweißströme il und i2 entsprechend eingestellt, so ergibt sich während des Schweißvorganges das gewünschte Schweißergebnis. Der Teil-Schweißstrom il kann gemäß dem Ersatzschaltbild in Fig. 5 durch die Potentialdifferenz UOl zwischen den Polen 20', 24' der Stromquelle 12' sowie durch einen einstellbaren Widerstand 26 gewählt werden, während der zeitliche Verlauf des Teii-Schweißstrcmes il durch einen Schalter 28 beeinflußt werden kann. In hierzu entsprechender Weise kann der Teil -Schweißstrom il durch die Potentialdifferenz U02 zwischen den Polen 22', 24'' der Stromquelle 12'' sowie durch einen ein- stellbaren Widerstand 30 gewählt werden, während sein zeitlicher Verlauf mittels eines Schalters 32 beeinflußt werden kann.

In Fig. 6A ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, bei dem die Stromquelle 12 als Wechselstromquelle ausgebildet ist und aus einem MF-Inverter und einem Transformator 34 mit Mittelanzapfung sowie zwei Gleichrichter-Dioden 36, 38 besteht. Wie aus Fig. 6A ersichtlich ist, sind die Elektroden 14, 16 negativ gepolt, während die Elektrode 18 positiv gepolt ist.

In Fig. 6B ist eine Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6A dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6A dadurch unterscheidet, daß anstelle eines einzelnen Transforma- tors zwei Transformatoren 34', 34" mit jeweils zugeordneten Gleichrichter-Dioden 36', 38' bzw. 36" und 38" vorgesehen sind. Auf diese Weise werden beide Halbwellen des auf der Primärseite des jeweiligen Transformators 34' bzw. 34" fließenden Stromes auf der Sekundär- seite des jeweiligen Transformators 34' bzw. 34" in einen Teil -Schweißstrom umgesetzt. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel verhindert, daß einer der Transformatoren 34' bzw. 34" in eine Sättigung.

In Fig. 7 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel ei- ner erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, bei dem die Stromquelle 12 mit den Elektroden 14, 16, 18 über vier Tyristoren 40, 42, 44, 46 verschaltet ist. Hierbei wird eine mit zwei negativen Polen 20, 22 und einem positiven Pol 24 versehene Stromquelle 12 verwen- det, wie sie bereits in Fig. 1 dargestellt ist. Der Tyristor 40 ist in eine Verbindungsleitung zwischen dem negativen Pol 20 und der ersten Elektrode 14 geschaltet, während der Tyristor 46 in eine Verbindungsleitung zwischen dem negativen Pol 22 und der zweiten Elektrode 16 geschaltet ist. Die Tyristoren 40, 42 sind zueinander gegensinnig zu den Elektroden 14, 16 parallelgeschaltet .

Fig. 8 zeigt die Vorrichtung 2 gemäß Fig. 7 in einem Betriebszustand, in dem die Tyristoren 40, 42 sperren, während die Tyristoren 44, 46 leiten, so daß sowohl in dem über die Elektroden 14 und 18 verlaufenden Schweißstromkreis als auch in dem über die Elektroden 16 und 18 verlaufenden Schweißstromkreis ein Teil-Schweißstrom fließt.

Fig. 9 zeigt die Vorrichtung 2 gemäß Fig. 7 in einem Betriebszustand, in dem die Tyristoren 40 und 44 leiten, während die Tyristoren 42 und 46 sperren. In diesem Betriebszustand fließt ausschließlich in dem über die Elektroden 14, 18 verlaufenden Schweißstromkreis ein Schweißstrom, während der über die Elektroden 16, 18 verlaufende Schweißstromkreis unterbrochen ist.

Demgegenüber zeigt Fig. 10 die Vorrichtung 2 gemäß Fig. 7 in einem Betriebszustand, in dem die Tyristoren 40, 46 leiten, während die Tyristoren 42, 44 sperren, in diesem Betriebszustand fließt ausschließlich in dem über die Elektroden 16, 18 verlaufenden Schweißstromkreis ein Schweißstrom, während der über die Elektroden 14, 18 verlaufende Schweißstromkreis unterbrochen ist. Fig. 11 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 im Zusammenhang mit zusätzlichen Meßmitteln zur Messung wenigstens eines Parameters des Schweißprozesses während des Schweißvorganges. Beispielsweise und insbesondere können die Meßmittel 48 eine Kenngröße der Tεil- Schweißströme il und i2, der Schweißspannungen Ul und U2, eine Kraft, mit der die Elektroden 14, 16 auf die Werkstücke 4, 8 aufgesetzt sind, oder andere Parameter des Schweißprozesses messen. Die Meßmittel 48 stehen in Datenübertragungsverbindung mit Steuerungs- und/oder Regelungsmitteln 50, durch die Stromquellen 12', 12'' ansteuerbar bzw. regelbar sind, um beispielsweise die Schweißströme il und i2 entsprechend den jeweiligen Anforderungen zu beeinflussen. Durch die Steuerungs- und/oder Regelungsmittel 50 sind ferner die Tyristoren 40, 42, 44 und 46 ansteuerbar.

Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen verschiedene Möglichkeiten einer elektrischen Verschaltung der dritten Elektrode 18. Fig. 15 zeigt beispielhaft zeitliche Verläufe der Ströme il und i2, wobei ersichtlich ist, daß der zeitliche Verlauf des Stromes il von dem zeitlichen Verlauf des Stromes i2 unabhängig ist.

Fig. 16 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das sich von dem

Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dadurch unterscheidet, daß es zum Verschweißen lediglich zweier Werkstücke 4, 8 miteinander dient. Dementsprechend ist die dritte Elektrode 18 so ausgebildet, daß sie zum gleichzeitigen Kontaktieren der Werkstücke 4 und 8 geeignet ist.