DE3436852A1 - Bolzenschweissvorrichtung - Google Patents

Description

Tucker GmbH 8. Okt. 1984

Max-Eyth-Str. 1 U 5775 Wa/wi

6300 Giessen

BoI zens eiweiß Vorrichtung 10

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bolzenschweißvorrichtung, insbesondere auf eine Bolzenschweißpistole, mit der Möglichkeit zum schnellen Anpassen der Vorrichtung an Bolzen mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Längen.

Bolzenschweißvorrichtungen werden in der industriellen Fertigung verwendet, um Bolzen, wie z. B. T-Bolzen, Tannenbaumbolzen oder dergleichen auf eine metallische Fläche aufzuschweißen. Dabei ist es häufig erforderlich, daß an einem Produkt, z. B. an einer Kraftfahrzeugkarosserie, Bolzen mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Längen angeschweißt werden müssen. Dies kann zu Problemen führen, wenn, wie in der Serienfertigung allgemein üblich, Bolzenschweißvorrichtungen mit automatischer Zuführung der Bolzen verwendet werden, da diese dann an den jeweiligen Bolzen angepaßt werden müssen.

Zur Lösung dieses Problems wird in der DE-OS 31 05 987 vorgeschlagen, eine Schweißpistole so zu gestalten, daß in dem Pistolenkolben ein an den Durchmesser des Bolzens angepaßtes Einfüllrohr vorgesehen ist und daß die Länge der Schubstange durch eine austauschbare Distanzbuchse an die Länge des verarbeiteten Bolzens angepaßt wird.

Der Aufwand zur Anpassung der Bolzenschweißpistole an einen

Bolzen mit anderem Durchmesser und anderer Länge ist bei dieser Ausführung jedoch relativ umständlich. Es muß nämlich nicht nur das Einfüllrohr und das Distanzstück ausgewechselt werden, sondern es muß auch die Verbindung zwisehen der Bolzenschweißpistole und der entsprechenden Zuführvorrichtung (im allgemeinen eine Vereinzelungs-Vorrichtung mit pneumatischer Zuführung) unterbrochen werden, damit die Schweißpistole mit einer anderen Zuführ- und Vereinzelungs-Vorrichtung verbunden werden kann. Wird die

IQ Verbindung zur Zuführ- und Vereinzelungs-Vorrichtung nicht unterbrochen, so müssen die verbleibenden Bolzen aus der Vereinzelungs-Vorrichtung entfernt und die neu zu verarbeitenden Bolzen in die Vorrichtung eingefüllt werden. Durch diesen umständlichen Anpassungsvorgang ist es jedoch schwierigg diese Bolzenschweißvorrichtung in einen weitgehend automatisierten Fertigungsprozeß einzubeziehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Bolzenschweißvorrichtung nicht manuell bedient werden soll, sondern wenn die Bolzenschweißvorrichtung direkt von einem Handhabungsautomaten

2Q gesteuert wird, wie dies z. B. in der AutomobilIndustrie schon heute üblich ist.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bolzenschweißvorrichtung zu schaffen, die einfach und nc schnell an Bolzen mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder Länge angepaßt werden kann und die in einfacher und kostengünstiger Weise in teilweise oder vollständig automatisierten Fertigungsprozessen eingesetzt werden kann.

oQ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Bolzenschweißvorrichtung mit einem Grundkörper und einem damit verbundenen Schweißkopf, welcher eine Ladevorrichtung, eine elastisch aufspreizbare Spannzange, einen in einem Schubkolben befestigten, translatorisch bewegbaren

__. Ladestift, sowie ein zur Abstützung dienendes Mundstück ο ο

aufweist, wobei die Spannzange mit dem darin befindlichen Ladestift relativ zu dem Mundstück bewegbar ist, der Schweißkopf an dem Grundkörper mittels einer schnell lösba-

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ren Verbindung befestigt wird, wobei der Schweißkopf eine Arretiervorrichtung zum Halten des Ladestifts im Schweißkopf aufweist und wobei der Ladestift im Schubkolben in einer Bohrung lösbar gelagert ist, so daß der Schweißkopf nach Lösen der Verbindung mit dem darin arretierten Ladestift axial vom Grundkörper entfernt werden kann.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung ist es somit, die Bolzenschweißvorrichtung im wesentlichen in zwei Teile zu trennen, nämlich in einen Grundkörper, der die Betätigungszylinder und die sonstigen zum Bolzenschweißen erforderlichen Vorrichtungen und die elektrischen Zuleitungen usw. aufweist, und in einen Schweißkopf, der die Ladevorrichtung, die Spannzange und den Ladestift enthält, wobei dieser Schweißkopf in einfacher Weise vom Grundkörper getrennt werden kann.

Dadurch wird eine erhebliche Vereinfachung beim Umrüsten der Bolzenschweißvorrichtung für unterschiedliche Bolzen erreicht.

Beim manuellen Betrieb, bei dem die Bolzenschweißvorrichtung üblicherweise in der Form einer Pistole gestaltet ist, kann der Schweißkopf in einfacher Weise vom Grundkörper getrennt werden und es kann ein anderer Schweißkopf auf den Grundkörper aufgesetzt werden. Dabei bleiben die Schweißköpfe vorteilhafterweise über den Zuführs chi auch der Ladevorrichtung mit den jeweiligen Vereinzeinern verbunden, so daß zum Wechseln des Schweißkopfes im wesentlichen nur ein einziger Handgriff erforderlich ist.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung in Verbindung mit einem Handhabungsautomaten werden die Schweißköpfe, welche über den Zuführschlauch mit den jeweiligen Vereinzelungs-Vorrichtungen verbunden sind, vorzugsweise in einer entsprechend gestalteten, hier nicht näher erläuterten. Haltevorrichtung aufbewahrt. Zum Wechseln des Schweißkopfes fährt der von einem entsprechenden

Programm gesteuerte Handhabungsautomat mit der Bolzenschweißvorrichtung mit aufgesetztem Schweißkopf in die Haltevorrichtung, wo der Schweißkopf nach dem Lösen der Verbindung zwischen Schweißkopf und Grundkörper gehalten wird. Anschließend wird ein neuer Schweißkopf aus der Haltevorrichtung aufgenommen. Man kann somit an einer automatischen Fertigungsstrasse magazinartig mehrere Schweißköpfe in einer Haltevorrichtung anordnen, wobei die Schweißköpfe, wie ausgeführt, jeweils über ihre Zuführschläuche mit entsprechenden Vereinzelungs-Vorrichtungen verbunden sind. Der Handhabungsautomat wird dann so programmiert, daß er zunächst einen ersten Schweißkopf aufnimmt, mit diesem dann die Bolzen vom Typ A anschweißt, dann den Schweißkopf wechselt und die Bolzen vom Typ B anschweißt usw.

Die erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung kann so gestaltet werden, daß ein einfacher und kostengüstiger Aufbau erreicht wird. Dies hat auch den Vorteil für den manuellen Betrieb, daß eine hinsichtlich des Gewichts günstige Konstruktion möglich ist.

Die Verbindung zwischen dem Schweißkopf und dem Grundkörper kann in an sich bekannter Weise durch ein Bajonett bewerkstelligt werden. In einer zu bevorzugenden Ausführungsform wird dabei die vordere Zylinderwand des Zylinders, indem der Schubkolben zum Betätigen des Ladestiftes bewegt wird, so ausgebildet, daß die für das Zusammenwirken des Bajonetts erforderlichen Vorsprünge direkt an der Zylinderwand ausgebildet sind. Das mit dem Schweißkopf verbundene Gegenstück wird in der Art einer Überwurfmutter ausgeführt. Wenn der übrige Teil des Schweißkopfes entsprechend ausgestaltet ist kann somit erreicht werden, daß sich der Schweißkopf relativ zum Grundkörper drehen kann. Dies erleichtert zum einen das Zusammenfügen von Schweißkopf und Grundkörper vor

3g allem im manuellen Betrieb und ermöglicht es zum anderen, daß der Schweißkopf bei schwer zugänglichen Stellen entsprechend relativ zum Grundkörper gedreht werden kann. Zum automatischen Betrieb mittels eines Roboters kann die Bajo-

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nettmutter mit einer Klinke o.a. versehen werden, die von dem Handhabungsautomaten beim Wechseln betätigt wird. Außerdem kann die Zuführung der Bolzen zum Schweißkopf für den manuellen Betrieb so gestaltet werden, daß sie gleichzeitig als Handgriff dient, so daß die Schweißvorrichtung mit einer Hand am Pistolengriff und mit der anderen Hand am Schweißkopf gehalten werden kann.

Da die vordere Zylinderwand bei dieser Ausführung fest mit dem Grundkörper verbunden ist, wird verhindert, daß sich der Schubkolben beim Lösen der Verbindung aus dem Zylinder herausbewegen kann.

Die Verbindung zwischen dem Ladestift und dem Schubkolben kann bei einer zu bevorzugenden Ausführungsform mittels einer federbelasteten Kugel erfolgen, die im Schubkolben vorgesehen ist und die in radialer Richtung in eine entsprechende Nut des Ladestiftes drückt. Durch eine entsprechende Wahl der Feder, deren Vorspannung noch mittels einer kleinen Schraube einstellbar ist, kann erreicht werden, daß der Ladestift während des normalen Betriebes zuverlässig im Schubkolben gehalten wird und erst beim Lösen der Verbindung aus dem Schubkolben entfernt werden kann.

Bei einer zu bevorzugenden Ausführungsform wird der Arretierstift zwischen der Ladevorrichtung und dem Teil zum Verbinden des Schweißkörpers mit dem Grundkörper angeordnet. Diese Konzeption ermöglicht es, den Bereich der Zuführvorrichtung und der Spannzange, durch welchen die Bolzen gefördert werden müssen, ohne Rücksicht auf die Arretiervorrichtung zu gestalten. Die Arretiervorrichtung selbst kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. In einer zu bevorzugenden Ausführungsform besteht sie aus einem Stift, der in eine entsprechende Nut des Ladestiftes eingreift und der von außen betätigt werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

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Beschreibung in Zusammenhang mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt durch eine zu bevorzugende Ausführungsform der erfindungsge

mäßen Bolzenschweißvorrichtung;

Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht eines Ladestiftes zur Verwendung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In der Fig 1 ist ein vereinfachter Querschnitt einer zu bevorzugenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung dargestellt. Die Bolzenschweißvorrichtung besteht aus einem Grundkörper 1 und dem damit verbundenen Schweißkopf 2. Der Grundkörper 1 enthält die Verbindung zu dem Schweißgerät und weist die Einrichungen auf, die zur Steuerung des Schweißvorgangs erforderlich sind. Im Schweißkopf ist die rohrförmige Ladevorrichtung 3 angeordnet, durch die die Bolzen pneumatisch in die elastisch aufspreizbare Spannzange 4 gefördert werden. Durch den Ladestift 5 wird der in der Spannzange befindliche Bolzen 30 dann in die eigentliche Schweißposition gebracht, in der er in der Fig. 1 dargestellt ist.

Die Form und der Spreizmechanismus der Spannzange sowie die Ausbildung des Mundstücks 6, mit dem die Schweißvorrichtung auf das Werkstück aufgesetzt wird, sowie der Mechanismus zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen der Spannzange und dem Mundstück sind an sich bekannt und in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Die zum Abnehmen des Schweißkopfes erforderliche Arretierung des Ladestiftes erfolgt mittels des Stiftes 8, der von außen betätigt wird und in eine entsprechende Nut 15 des Ladestifts 5 eingreift. Die lösbare Verbindung 7 zwischen dem Schweißkopf 2 und dem Grundkörper 1 ist in der Art eines an sich bekannten Bajonettverschlusses gestaltet. Die

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Bajonettscheibe 21 ist drehbar an dem zylindrischen Teil 2a des Schweißkopfs gelagert und greift in die Vorsprünge 23 des Gegenstücks ein. Dieses Gegenstück ist zur Vereinfachung des Aufbaus gleichzeitig als abschließende Zylinderwand 22 des Betätigungszylinders 20 im Grundkörper gestaltet. Innerhalb dieses Zylinders wird der Schubkolben 9 pneumatisch bewegt, wobei die Steuereinrichtungen zur Bewegung des Schubkolbens an sich bekannt und in der Figur nicht näher dargestellt sind.

Der Zuführungsschlauch 26 ist mit dem Teil 24 an der Ladevorrichtung 3 des Schweißkopfes angekuppelt. Der Kupplungsmechanismus ist ebenfalls im Stand der Technik allgemein bekannt und deshalb in der Figur nicht näher dargestellt.

In der Fig. 2 ist der Ladestift 5 und der Schubkolben 9 entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dargestellt. Der zylindrische Ladestift 5 weist vorne eine ebenfalls zylindrische Absetzung 5a auf, mit der der Bolzen in die Schweißposition gedrückt wird. Die vordere Nut 15 dient dem Eingriff des Stiftes 8 zum Arretieren des Ladestiftes in dem Schweißkopf. Der Ladestift ist im zusammengefügten Zustand der Vorrichtung in der Bohrung 10 des Schubkolbens 9 gelagert.In diesem ist eine Querbohrung 11 vorgesehen, in der mittels der Feder 12 die Kugel 13 gegen die entsprechende hintere Nut 14 des Ladestiftes gedrückt wird. Die Querbohrung 11 ist mit einer Schraube 16 verschlossen, auf der sich die Feder 12 abstützt, so daß die Vorspannung der

gO Feder 12 einstellbar ist. Die Vorspannung der Feder 12 wird so eingestellt, daß die im Betrieb auftretenden Kräfte nicht zu einer Lösung der Verbindung zwischen dem Ladestift 5 und dem Schubkolben 9 führen können. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß die Öffnung 10 des Schubkolbens

ge nicht durchgehend ausgeführt ist, so daß sich der Ladestift 5 während des Ladevorgangs am Ende dieser Bohrung abstützen kann, und die dabei entstehenden Kräfte nicht zu einem Lösen der Verbindung führen können. Wenn der Schweißkopf 2

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und der Grundkörper 1 voneinander getrennt werden, wird die Kugel 13 durch den zylindrischen Schaft des Ladestiftes nach unten gedruckt und gibt den Ladestift frei. Dabei wird der Schubkolben durch die vordere Zylinderwand 22 gehalten. Beim Zusammenfügen von Schweißkopf 2 und Grundkörper läuft dieser Vorgang umgekehrt ab. Der Schubkolben wird dabei durch den im Zylinder 20 herrschenden Druck an der vorderen Zylinderwand festgehalten.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Bolzen-Schweißvorrichtung mit einem Grundkörper und einem damit verbundenen Schweißkopf, welcher eine Ladevorrichtung, eine elastisch aufspreizbare Spannzange, einen in einem Schubkolben befestigten, translatorisch bewegbaren Ladestift, sowie ein zur Abstützung dienendes Mundstück aufweist, wobei die Spannzange mit dem darin befindlichen Ladestift relativ zu dem Mundstück bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (2) an dem Grundkörper (1) mittels einer schnell lösbaren Verbindung (7) befestigt ist, daß der Schweißkopf (2) eine Arretiervorrichtung (8, 15) zum Halten des Ladestifts (5) im Schweißkopf (2) aufweist und daß der Ladestift (5) im Schubkolben (9) in einer Bohrung" (lo) lösbar gelagert ist, so daß der Schweißkopf (2) nach Lösen der Verbindung (7) mit dem darin arretierten Ladestift (5) axial vom Grundkörper (1) entfernt werden kann.
2. 2.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß die schnell lösbare Verbindung (7) als Bajonettverbindung gestaltet ist.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (2) relativ zum Grundkörper (1) um eine Achse gedreht werden kann, die mit der Achse des Ladestifts (5) zusammenfällt.

   Bolzenschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiervorrichtung (8, 15) zwischen Ladevorrichtung (3) und der schnell lösbaren Verbindung (7) angeordnet ist.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiervorrichtung durch einen Stift (8) gebildet wird, der in eine Nut (15) des Ladestiftes (5) eingreift.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestift (5) im Schubkolben (9) mittels einer Kugel (13) gehalten wird, die durch eine in radialer Richtung angeordnete Feder (12) in eine Nut (14) des Ladestiftes (5) gedrückt wird.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Zylinderwand (22) des Betätigungszylinders (20) auch beim Lösen der Verbindung (7) fest mit dem Grundkörper (1) verbunden bleibt, derart, daß der Schubkolben (9) durch die Zylinderwand (22) im Zylinder (20) gehalten wird.

   Bolzenschweißvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Zylinderwand (22) des Zylinders (20) Vorsprünge (23) aufweist, welche Teil der Bajonettverbindung sind.

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