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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Es sind Verfahren zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen mit einer Schweißzange bekannt, die zumindest einen ersten und einen zweiten Elektrodenarm aufweisen, wobei die bekannten Verfahren die folgenden Schritte aufweisen:
- - Platzieren von den Teilen zwischen eine erste und eine zweite Elektrodenspitze einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei die ersten Elektrode mit dem ersten Elektrodenarm verbunden ist und die zweite Elektrode mit dem zweiten Elektrodenarm verbunden ist,
- - Schließen der Schweißzange durch Bewegen zumindest der ersten Elektrodenspitze in Richtung auf die zweite Elektrodenspitze, wobei die Teile mit der ersten und der zweiten Elektrodenspitze in Kontakt gebracht werden und dabei geschweißt werden,
- - Öffnen der Schweißzange durch Bewegen zumindest der ersten Elektrodenspitze weg von der zweiten Elektrodenspitze, Bei den bisher bekannten Verfahren zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen werden insbesondere zwei verschiedene Arten von Schweißzangen verwendet. Einerseits werden Schweißzangen in X-Ausführung verwendet, wobei die Schweißzangen Elektrodenarme aufweisen, die um eine Schwenkachse verschwenken, um die Schweißzange zu öffnen und zu schließen. Die Schweißzangen in X-Ausführung haben den Vorteil, dass in relativ kurzer Zeit die Elektrodenarme weit genug geöffnet werden können, um die zu schweißenden Teile auszutauschen.
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Eine weitere bekannte Ausführungsform der Schweißzangen sind Schweißzangen in C-Ausführung, bei der ein Elektrodenarm linear bewegt wird. Diese Schweißzangen haben den Vorteil, dass die Qualität der Schweißverbindung sehr hoch ist. Allerdings können diese Schweißzangen nicht so schnell geöffnet und geschlossen werden, um die Teile zwischen den Elektrodenspitzen auszutauschen.
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Die
DE 102 23 821 A1 offenbart eine Schweißzange mit zwei auskragenden Elektrodenarmen, die miteinander verbunden und relativ zueinander beweglich sind und deren freie Enden jeweils eine Schweißelektrode tragen, und mit einem Elektrodenantrieb, der die Elektrodenarme von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bewegt, in der die Schweißelektrode nahe beieinander liegen, wobei eine Linearführung vorgesehen ist, an der die Elektrodenarme quer zueinander verschiebbar befestigt sind.
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Die
DE 10 2008 039 435 betrifft eine Schweißzange, insbesondere zum Widerstandspunktschweißen, mit zwei Zangenarmen, die jeweils eine Elektrode aufnehmen, wobei die Elektroden zum Verschweißen eines zwischen den Elektroden positionierbaren Werkstücks gegeneinander beweglich sind.
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Die
DE 10 2014 118 519 betrifft eine Schweißzange zum Widerstandsschweißen mit zwei Zangenarmen, wobei jeder Zangenarm eine Elektrode aufweist und die Zangenarme mittels eines Koppelelementes miteinander gekoppelt sind und mit wenigstens einem Schweißelektrodenantrieb, wobei ein erster Zangenarm mit einem ersten Hebel und ein zweiter Zangenarm mit einem zweiten Hebel verbunden ist, wobei die Zangenarme um ein zentrales Drehgelenk mittels einer ersten Antriebseinheit aus einer geöffneten Position in eine zusammengeführte Position schwenkbar sind und erfindungsgemäß die Hebel des ersten und zweiten Zangenarmes mittels vom zentralen Drehpunkt beabstandeten mindestens zwei Gelenkgliedern miteinander verbunden sind, wobei die Gelenkglieder miteinander und mit den Hebeln schwenkbar wirkverbunden sind und die Gelenkglieder und damit die Hebel mittels einer translatorisch stellbaren ersten Antriebseinheit ausschwenkbar sind derart, dass die Gelenkglieder in einer zusammengeführten Schwenkposition der Zangenarme im Wesentlichen kollinear zueinander sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Qualität der Schweißverbindung sehr hoch ist und trotzdem die Schweißzange schnell geöffnet und geschlossen werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1 und 7.
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Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass beim Öffnen und Schließen der Schweißzange die zumindest erste Elektrodenspitze entlang einer vorgegebenen Bahnkurve bewegt wird, wobei die erste Elektrodenspitze in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze nur noch einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, eine im Wesentlichen lineare Bewegung entlang eines linearen Bahnkurvenabschnitts der vorgegebenen Bahnkurve ausführt, wobei die erste Elektrodenspitze beim Öffnen und Schließen der Schweißzange entlang der vorgegebenen Bahnkurve mit Hilfe eines mehrgliedrigen als Gelenkgetriebe ausgebildeten Getriebe bewegt wird.
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Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Schweißzange derart geführt wird, dass Sie lediglich in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze nur noch einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, linear geführt wird. Auf diese Weise kann eine hohe Qualität der Schweißverbindung sicher gestellt werden, wobei trotzdem ein schnelles Öffnen und Schließen der Schweißzange ermöglicht wird.
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Die Teile bestehen aus einem schweißbaren und elektrisch leitfähigen Material. Die Teile können Aluminiumteile oder auch Teile aus hochfestem Material sein.
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Die erste Elektrodenspitze kann in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen Abstand von weniger als 30 mm aufweisen, eine im Wesentlichen lineare Bewegung ausführen, bei der die seitliche Abweichung von dem linearen Bahnkurvenabschnitt der vorgegebenen Bahnkurve weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm, insbesondere weniger als 0,04 mm beträgt.
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Die Bahnkurve, entlang der die erste Elektrodenspitze geführt wird, weist einen linearen und einen kreisförmig Bahnkurvenabschnitt auf. Der lineare Bahnkurvenabschnitt ist in dem Bereich angeordnet, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen geringen Abstand aufweisen. In dem Bereich, in dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen größeren Abstand voneinander aufweisen, verläuft die Bahnkurve kreisförmig, so dass die erste Elektrodenspitze, die entlang dieser Bahnkurve bewegt wird, in diesem Bereich verschwenkt wird und so ein schnelles Öffnen und Schließen ermöglicht werden kann.
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Das mehrgliedrige Getriebe hat den Vorteil, dass der erste Elektrodenarm zusammen mit der ersten Elektrode und der ersten Elektrodenspitze derart bewegt werden kann, dass die erste Elektrodenspitze sowohl eine kreisförmige als auch eine im Wesentlichen lineare Bewegung ausführen kann.
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Der erste Elektrodenarm kann mit einem ersten Elektrodenarmträger verbunden werden, der zusammen mit dem ersten Elektrodenarm bewegt werden kann, wobei beim Verschweißen der Teile eine Kraft über zumindest den ersten Elektrodenarm und damit die erste Elektrode auf die Teile ausgeübt wird, wodurch der erste Elektrodenarm und der erste Elektrodenarmträger beim Schweißen der Teile verbogen werden.
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Durch die beim Verschweißen der Teile eingeleitete Kraft über den zumindest ersten Elektrodenarm, wird eine Gegenkraft auf den ersten Elektrodenarm ausgeübt, der den ersten Elektrodenarm beim Schweißen der Teile verbiegt.
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Für den ersten Elektrodenarmträger kann ein Material und eine Form verwendet werden, die derart an den ersten Elektrodenarm angepasst wird, dass der bewegliche erste Elektrodenarmträger beim Schweißen der Teile derart verbogen wird, dass die Verbiegung des ersten Elektrodenarms ausgeglichen wird, so dass die erste Elektrodenspitze keine von dem linearen Bahnkurvenabschnitt abweichende seitliche Bewegung ausführt.
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Der erste Elektrodenarmträger kann ein Teil des mehrgliedrigen Getriebes sein.
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Der erste Elektrodenarm kann mittels einer Antriebseinrichtung, die vorzugsweise ein Linearantrieb ist, bewegt werden. Die Antriebseinrichtung kann Teil des mehrgliedrigen Getriebes sein.
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Bei einer Vorrichtung zum Schweißen von mindestens zwei Teilen, mit
- - einer Schweißzange, die einen ersten und eine zweiten Elektrodenarm aufweist,
- - einer ersten Elektrode mit einer ersten Elektrodenspitze und einer zweiten Elektrode mit einer zweiten Elektrodenspitze, wobei die erste Elektrode am ersten Elektrodenarm und die zweite Elektrode am zweiten Elektrodenarm angeordnet ist,
- - zumindest einer Antriebseinrichtung, mit der zumindest der erste Elektrodenarm und damit die erste Elektrodenspitze relativ zu dem zweiten Elektrodenarm und damit relativ zu der zweiten Elektrodenspitze bewegbar ist, so dass die Schweißzange geöffnet und geschlossen werden kann,
ist gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass
- - ein mehrgliedriges Getriebe vorgesehen ist, das die erste Elektrodenspitze bei der Bewegung relativ zu der zweiten Elektrodenspitze entlang einer vorgegebenen Bahnkurve derart führt, dass die die erste Elektrodenspitze in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, eine im Wesentliche lineare Bewegung entlang eines linearen Bahnkurvenabschnitts der vorgegeben Bahnkurve ausführt.
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Das mehrgliedrige Getriebe kann die erste Elektrodenspitze bei der Bewegung relativ zu der zweiten Elektrodenspitze entlang der vorgegebenen Bahnkurve derart führen, dass die erste Elektrodenspitze in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen Abstand von weniger als 30 mm aufweisen, eine im Wesentlichen lineare Bewegung entlang des linearen Bahnkurvenabschnitts der vorgegebenen Bahnkurve ausführt, bei der die seitliche Abweichung von dem linearen Bahnkurvenabschnitt weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm, insbesondere weniger als 0,04 mm beträgt.
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Das mehrgliedrige Getriebe kann mindestens ein zweigliedriges Getriebe, vorzugsweise ein viergliedriges Getriebe sein.
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Das mehrgliedrige Getriebe kann ein mehrgliedriges Gelenkgetriebe sein.
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Zumindest der erste Elektrodenarm kann mit einem ersten Elektrodenarmträger verbunden sein, wobei der erste Elektrodenarmträger eine Befestigungseinrichtung aufweist, an der der erste Elektrodenarm in unterschiedlichen Positionen an dem ersten Elektrodenarmträger befestigbar ist.
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Der erste Elektrodenarm und der erste Elektrodenarmträger können biegbar sein.
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Beim Schweißen der mindestens zwei Teile wird eine Kraft auf die Teile mittels des ersten Elektrodenarms und der ersten Elektrode ausgeübt. Dadurch entsteht eine Gegenkraft am ersten Elektrodenarm, wodurch dieser erste Elektrodenarm beim Schweißen der Teile verbiegt.
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Das Material und die Form des ersten Elektrodenarmträgers können derart an den ersten Elektrodenarm angepasst sein, dass sich der erste Elektrodenarmträger bei einer Biegung des ersten Elektrodenarms beim Schweißen der Teile derart biegt, dass die Biegung des ersten Elektrodenarms ausgeglichen ist, so dass die erste Elektrodenspitze beim Schweißen keine seitlichen Abweichung von dem linearen Bahnkurvenabschnitt ausführt.
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Der erste Elektrodenarmträger kann Teil des mehrgliedrigen Getriebes sein.
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Die Antriebseinrichtung kann ein Linearantrieb sein.
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Die Antriebseinrichtung, insbesondere der Linearantrieb, kann Teil des mehrgliedrigen Getriebes sein. Der Linearantrieb kann schwenkbar angeordnet sein.
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Das mehrgliedrige Getriebe kann derart angeordnet sein, dass beim Schweißen der Teile der Linearantrieb parallel zu dem linearen Bahnkurvenabschnitt angeordnet ist.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Vorrichtung zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen,
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einer Stellung kurz dem Schließen der Schweißzange,
- 3 die Vorrichtung aus 1 und 2 mit geschlossener Schweißzange,
- 4 einen ersten Elektrodenarm mit einem ersten Elektrodenarmträger.
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In 1 ist eine Vorrichtung zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen, z. B. Aluminiumteilen, dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine Schweißzange 3 auf, die einen ersten und einen zweiten Elektrodenarm 2, 4 aufweist. An dem ersten Elektrodenarm 2 ist eine erste Elektrode 6 und an dem zweiten Elektrodenarm 4 ist eine zweite Elektrode 8 angeordnet. Die erste Elektrode 6 weist eine erste Elektrodenspitze 10 und die zweite Elektrode 8 weist eine zweite Elektrodenspitze 12 auf. Zum Schweißen können mindestens zwei nicht dargestellte Teile zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenspitze 10, 12 platziert werden. In 1 ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Schweißzange 3 geöffnet ist, wobei die erste und die zweite Elektrodenspitze 10, 12 einen ausreichenden Abstand zueinander aufweisen, um ein erstes und ein zweites Teil zwischen die erste und die zweite Elektrodenspitze 10, 12 zu platzieren.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Antriebseinrichtung 20 auf, mit der zumindest der erste Elektrodenarm 2 und damit die erste Elektrode 6 zusammen mit der ersten Elektrodenspitze 10 relativ zu dem zweiten Elektrodenarm 4 und damit relativ zu der zweiten Elektrode 8 bzw. der zweiten Elektrodenspitze 12 bewegbar ist, so dass die Schweißzange 3 geöffnet und geschlossen werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 20 ein Linearantrieb.
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Es ist ein mehrgliedriges Getriebe 40 vorgesehen, dass die erste Elektrodenspitze 10 bei der Bewegung relativ zu der zweiten Elektrodenspitze 12 entlang einer vorgegebenen Bahnkurve 34 derart führt, dass die erste Elektrodenspitze in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, eine im Wesentlichen lineare Bewegung entlang eines linearen Bahnkurvenabschnitts 36 der vorgegebenen Bahnkurve 34 ausführt. Im Nährungsbereich bedeutet im Bereich von wenigen Zentimetern.
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Das mehrgliedrige Getriebe 40 führt die erste Elektrodenspitze 10 derart, dass die erste Elektrodenspitze 10 im Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze 10, 12 einen Abstand von weniger als 30 mm voneinander aufweisen, eine im Wesentlichen lineare Bewegung entlang des linearen Bahnkurvenabschnitts 36 der vorgegebenen Bahnkurve 34 ausführt, bei der die seitliche Abweichung von dem linearen Bahnkurvenabschnitts 36 weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm, insbesondere weniger als 0,04 mm beträgt. Die erste Elektrodenspitze 10 bewegt sich somit in einem Nährungsbereich, bei dem die erste und die zweite Elektrodenspitze 10, 12 einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, im Wesentlichen linear.
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Die vorgegebene Bahnkurve 34 weist im Bereich, in dem die erste und die zweite Elektrodenspitze 10, 12 einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, einen linearen Bahnkurvenabschnitt 36 auf. Ferner weist die Bahnkurve 34 einen kreisbogenförmigen Bahnabschnitt 35 auf, der in einem Bereich angeordnet ist, bei dem die erste Elektrodenspitze 10 einen größeren Abstand von der zweiten Elektrodenspitze 12 aufweist. Die vorgegebene Bahnkurve 34 weist somit einen linearen Bahnkurvenabschnitt 36 und einen kreisbogenförmigen Bahnkurvenabschnitt 35 auf, so dass es möglich ist, dass die Schweißzange 3 schnell geöffnet und geschlossen werden kann, wobei eine gute Schweißqualität aufgrund der linearen Bewegung der ersten Elektrodenspitze 10 beim Schweißen ermöglicht ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der erste Elektrodenarm 2 an einem ersten Elektrodenarmträger 14 mit einer Befestigungseinrichtung 32 befestigt. Der erste Elektrodenarm 2 kann an unterschiedlichen Positionen an dem ersten Elektrodenarmträger 14 befestigt werden. Der erste Elektrodenarmträger ist einerseits über das Gelenk 26 mit einem Getriebeelement 42 und andererseits über das Gelenk 28 sowohl mit der Antriebseinrichtung 20 als auch mit einem zweiten Getriebeelement 18 verbunden. Das erste Getriebeelement 42 ist wiederum über ein Gelenk 24 mit der Antriebseinrichtung 20 verbunden. Die Antriebseinrichtung 20 ist schwenkbar um das Gelenk 22 angeordnet. Das zweite Getriebeelement 18 ist über ein Gelenk 30 mit dem starren zweiten Elektrodenarmträger 16 verbunden. Der starre zweite Elektrodenarmträger 16 ist mit dem zweiten starren Elektrodenarm 4 verbunden.
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Der erste Elektrodenarmträger 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Teil des mehrgliedrigen Getriebes 40. Ebenso ist die Antriebseinrichtung 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Teil des mehrgliedrigen Getriebes 40. Das mehrgliedrige Getriebe 40 weist ferner das erste Getriebeelement 42 und das zweite Getriebeelement 18 sowie die Gelenke 22, 24, 26, 28 und 30 auf. Das dargestellte mehrgliedrige Getriebe 40 ist somit ein viergliedriges Gelenkgetriebe. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein viergliedriges Gelenkgetriebe beschränkt, sondern kann auch mindestens ein zweigliedriges Getriebe sein. Das mehrgliedrige Getriebe ist ferner vorzugsweise ein Gelenkgetriebe, wobei es jedoch nicht auf Gelenkgetriebe beschränkt ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Punktschweißen von mindestens zwei Teilen wird nach dem Platzieren von zwei nicht dargestellten Teilen zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenspitze 10, 12, die Schweißzange 3 durch Bewegen zumindest der ersten Elektrodenspitze 2 in Richtung auf die zweiten Elektrodenspitze 12 geschlossen, wobei die nicht dargestellten Teile mit der ersten und der zweiten Elektrodenspitze 10, 12 in Kontakt gebracht werden und dabei geschweißt werden. In 2 ist ein Zustand dargestellt, bei der die Schweißzange 3 geschlossen wird, wobei die Schweißzange 3 noch nicht geschlossen ist. Die erste Elektrodenspitze 10 befindet sich jedoch in einem Nährungsbereich zu der zweiten Elektrodenspitze 12, so dass in dem Bereich, der in 2 dargestellt ist, die erste Elektrodenspitze 10 entlang des linearen Bahnkurvenabschnitts 36 bewegt wird.
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Die Antriebseinrichtung 20, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Linearantrieb ist, kann eine Zustellbewegung in Richtung A ausführen. Da die Antriebseinrichtung 20 um das Gelenk 22 verschwenkt werden kann, ändert sich auch die Lage der Richtung A. In einem Zustand, bei dem die erste Elektrodenspitze 10 in einem Nährungsbereich zu der zweiten Elektrodenspitze 12 angeordnet ist, ist die Zustellrichtung der als Linearantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung 20 nahezu parallel zu dem linearen Bahnkurvenabschnitt 36. Auf diese Weise kann auch eine hohe Kraft auf die Schweißstelle ausgeübt werden.
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In 3 ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Schweißzange 3 geschlossen ist und die erste und die zweite Elektrodenspitze 12 die zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenspitze 10 ,12 angeordneten Teile kontaktieren und verschweißen.
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In 4 ist eine mögliche Ausführungsform eines ersten Elektrodenarms 2 und Elektrodenarmträgers 14 dargestellt. Der erste Elektrodenarm 2 und der erste Elektrodenarmträger 14 sind über eine Befestigungseinrichtung 32 miteinander verbunden. An der Stelle 27 ist im eingebauten Zustand das Gelenk 26 und an der Stelle 29 ist im eingebauten Zustand das Gelenk 28 angeordnet. Beim Schweißen der Teile wird eine Kraft auf die Teile über den ersten Elektrodenarm 2 und die erste Elektrode 6 auf die Teile ausgeübt. Dadurch ergibt sich eine Gegenkraft F, die auf den ersten Elektrodenarm 2 wirkt, wodurch der erste Elektrodenarm 2 verbogen wird. Der erste Elektrodenarmträger 14 weist ein solches Material und eine solche Form auf bzw. ist an den ersten Elektrodenarm derart angepasst, dass sich der erste Elektrodenarmträger 14 bei einer Biegung des ersten Elektrodenarms 2 beim Schweißen der Teile derart biegt, dass die Biegung des ersten Elektrodenarms 2 ausgeglichen ist, so dass die erste Elektrodenspitze 12 beim Schweißen keine seitliche Abweichung von dem linearen Bahnkurvenabschnitts 36 ausführt.
