DE3707572C2 - Pneumatisch betätigte Schweißzange für die elektrische Widerstands-Punktschweißung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigte Schweißzange mit angebautem Transformator für die elektrische Widerstands-Punktschweißung, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Industrierobotern wobei wenigstens eine der beiden Elektroden durch mehrere pneumatische Kolbentriebe gegen die Gegen­ elektrode bewegbar ist, deren am vorderen Ende zur Schweißelektrode hin zurückgebogener Gegenelektroden­ arm mit einem Führungsschienenpaar gegen die Wirkung von Ausgleichsfedern in beiden Richtungen parallel zum Schweißelektrodenschaft am Schweißzangengrundkörper beweglich gelagert ist.

Derartige Schweißzangen sind bereits seit langem allge­ mein bekannt. Durch die Druckschrift DE 82 03 736 U1 ist eine Ausführungsform bekannt geworden, wobei als Antrieb der Schweißelektrode drei parallel wirkende Kolbentriebe vorgesehen sind, deren Kolbenstangen mit einer einen Schweißelektrodenschaft tragenden Traverse verbunden sind. Mit dieser Anordnung mehrerer kleiner, parallel wirkender Kolbentriebe soll das Volumen der Schweiß­ zange, insbesondere deren Bauhöhe, verringert werden.

Weitere Probleme, die sich bei den Elektrodenbewegungen an der Schweißzange ergeben, lassen sich zwar durch Anordnung mehrerer Kolbentriebe an der Schweißzange beheben, jedoch nicht bei den bisher bekannten Anord­ nungen der Kolbentriebe.

Eines dieser Probleme ergibt sich daraus, daß die gesamte Bewegungsstrecke der Schweißelektrode sowohl in der Arbeitsrichtung, als auch in der Gegenrichtung jeweils aus einem Vorhub und meist einer Reihe von Arbeitshuben besteht. Der Vorhub bewirkt ein aus­ reichend weites Öffnen der Schweißzange, damit sie voluminöse Teile der zu bearbeitenden Werkstücke, z. B. die Türrahmen an Pkw-Karosserien, übergreifen kann, um dahinterliegende flache Teile des Werkstückes ver­ schweißen zu können. Beim Vorhub ist also ein großer Hub des Schweißelektrodenschaftes bei geringem Kraft­ aufwand erforderlich.

Bei den Arbeitshüben wird der Schweißelektrodenschaft jeweils nur kurz zurückgezogen, um die Schweißzange von einem Schweißpunkt zum anderen entlang einer Schweißpunktlinie bewegen zu können. Dabei ist jedoch für das Schließen der Schweißzange bis zur Erreichung des erforderlichen Elektrodendruckes eine wesentlich größere Kraft erforderlich, als beim Vorhub. Der unter­ schiedliche Kraftbedarf zwischen dem Vorhub und den Arbeitshüben ist also das andere Problem, welches bei den bekannten Anordnungen mehrerer Kolbentriebe an einer Schweißzange nicht gelöst wird.

Darüber hinaus ist noch eine Differenzierung des Kraft­ bedarfs bei den Arbeitshüben erforderlich, die vom Material und von der Form des Werkstückes abhängig ist und sehr unterschiedlich sein kann. Auch dieser Differenzierung des Kraftbedarfs bei den Arbeitshüben kann bei den Schweißzangen mit mehreren Kolbentrieben In der bekannten Anordnung nicht Rechnung getragen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch betätigte Schweißzange für die elektrische Widerstands-Punktschweißung insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Industrierobotern zu schaffen, wobei die Schweißelektrode durch mehrere pneumatische Kolben­ triebe bewegbar ist und die Mängel der bekannten Schweißzangen dieser Art beseitigt sind. Insbesondere soll durch entsprechende Anordnung und Gestaltung der Kolbentriebe und durch zusätzliche Mittel den unter­ schiedlichen Erfordernissen für den Vorhub und den Arbeitshub Rechnung getragen werden.

Ferner soll mit geringstmöglichem Aufwand eine Anpas­ sung des Elektrodendruckes beim Arbeitshub an die jeweiligen werkstückbedingten Erfordernisse möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Schweißzange mit den Merkmalen gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine solche Schweißzange die Merkmale ge­ mäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufweist.

Technische Vervollkommnungen, alternative Lösungs­ möglichkeiten und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 10 hervor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer sie bei­ spielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematisierter Darstellung:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schweißzange;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schweißzange gern. Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A gem. Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht wie Fig. 2, jedoch mit einer anderen Spreizeinrichtung.

Die erfindungsgemäße Schweißzange hat einen Schweiß­ zangengrundkörper 1, an dem ein Zylinderblock 2 angeordnet ist. In diesem ist ein zentraler Kolben­ trieb 3 für den Vorhub des Schweißelektrodenschaftes 4 in dessen Bewegungsrichtung auf der gleichen Achslinie angeordnet. Der Schweißelektrodenschaft 4 ist mit der Kolbenstange 3a des zentralen Kolbentriebes 3 durch eine vor dem Zylinderblock 2 querliegende Traverse 5 verbunden, an deren beiden Enden je eine Schubstange 6, 7 angeordnet ist. Beide Schubstangen sind parallel zur Bewegungsrichtung des Schweißelektrodenschaftes 4 beweglich am Schweißzangengrundkörper 1 gelagert.

Die hinteren Enden der Schubstange 6, 7 sind je durch einen Kniehebel 8, 9 mit einem Festpunkt 10, 11 am Schweißzangengrundkörper 1 verbunden. Dabei liegen die Hebelarme beider Kniehebel 8, 9 in der Ebene der Schub­ stange 6, 7.

In dem Zylinderblock 2 sind zu beiden Seiten des zentralen Kolbentriebes 3 für den Vorhub der Schweißelektrode 4a je zwei weitere Kolbentriebe 12, 13; 14, 15 für den Arbeitshub der Schweißelektrode 4a angeordnet, die jedoch in umgekehrter Richtung expan­ dieren. Deren aus der Rückseite des Zylinderblockes 2 herausragende Kolbenstangen sind durch eine an der Rückseite des Zylinderblockes 2 befindliche platten­ förmige Traverse 16 miteinander verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 und 2 trägt die Traverse an ihrer Außenseite einen in der Ebene der Schubstangen 6, 7 liegenden Keilkörper 17, an dessen Keilflächen die Gelenke 8a, 9a der Kniehebel 8, 9 anliegen. Dieser Keilkörper 17 bildet zusammen mit den Kniehebeln 8, 9 eine Spreizeinrichtung, wo­ durch die Schubstangen 6, 7 und mit ihr die Schweiß­ elektrode 4a bei mehr oder weniger starker Untersetzung des Kolbenhubes und infolgedessen mit großer Kraft als Arbeitshub weiter gegen die Gegenelektrode 18 geschoben werden.

Die Gegenelektrode 18 ist in an sich bekannter Weise an einem Gegenelektrodenarm 19 angeordnet, der mit einem Führungsschienenpaar 20 gegen die Wirkung von Ausgleichsfedern 21, 22 parallel zum Schweißelektroden­ schaft 4 beweglich am Schweißzangengrundkörper 1 gelagert und dessen freies Ende gegen die Schweiß­ elektrode 4a zurückgebogen ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die mit der an der Rückseite des Zylinder­ blockes 2 befindlichen Traverse 16 verbundene Spreiz­ einrichtung aus einem Doppel-Kniehebel 123. Dieser ist mit einem seiner Kniegelenke 123a in der Mitte der Traverse 16 und mit dem gegenüberliegenden Kniegelenk 123b auf der Mittelachslinie an einem Festpunkt 124 am Schweißzangengrundkörper 1 angeordnet.

Seine Hebelenden 123c, 123d sind paarweise an den Kniegelenken 8a, 9a der Schubstangen-Kniehebel 8, 9 angelenkt.

Es sind auch noch andere Ausführungen der Spreiz­ einrichtung möglich, z. B. mit zwei Lenkern, die je­ weils mit einem Ende auf der Rückseite des Zylinder­ blockes an der Traverse angelenkt sind und mit ihrem anderen Ende jeweils an einem Kniegelenk der Schub­ stangen-Kniehebel angreifen, wobei diese Verbindungs­ punkte in einer Zwangsführung beweglich sind.

Ganz gleich, wie die Spreizeinrichtung ausgeführt ist, ergibt sich folgender Funktionsablauf der Schweiß­ zange:
Durch Ausfahren des zentralen Kolbentriebes 3 voll­ zieht der Schweißelektrodenschaft 4 den Vorhub. Dabei werden die mit dem Schweißelektrodenschaft 4 durch die Traverse 5 ,verbundenen Schubstangen 6, 7 mitgenommen und die Kniehebel 8, 9 an ihren hinteren Enden vor­ gestreckt.

Für die darauf folgende Reihe von Arbeitshüben des Schweißelektrodenschaftes 4 werden jeweils die anderen Im Zylinderblock 2 angeordneten Kolbentriebe 12, 13, 14, 15 beaufschlagt. Durch deren Expansion in entgegen­ gesetzter Richtung wird über die sie miteinander ver­ bindende Traverse 16 die Spreizeinrichtung (Keilkörper 17 bzw. Doppelkniehebel 123) betätigt, die eine weitere Streckung der Kniehebel 8, 9 an den Schub­ stangen 6, 7 bewirkt. Die Schubstangen 6, 7 und mit ihnen der Schweißelektrodenschaft 4 werden mit größerer Kraft gegen die Gegenelektrode 8 gedrückt. Die Rück­ führung des Elektrodenschaftes 4 erfolgt in umgekehr­ ter Reihenfolge.

Claims (10)

1. Pneumatisch betätigte Schweißzange mit angebautem Transformator für die elektrische Widerstands- Punktschweißung, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Industrierobotern, wobei wenigstens eine der beiden Elektroden durch mehrere pneuma­ tische Kolbentriebe gegen die Gegenelektrode bewegbar ist, deren am vorderen Ende zur Schweiß­ elektrode hin zurückgebogener Elektrodenarm mit einem Führungsschienenpaar gegen die Wirkung von Ausgleichsfedern in beiden Richtungen parallel zum Schweißelektrodenschaft am Schweißzangengrundkörper beweglich gelagert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) An dem Schweißzangengrundkörper (1) ist ein Zylinderblock (2) angeordnet, in dem wenigstens ein zentraler Kolbentrieb (3) für den Vorhub des Schweißelektrodenschaftes (4) in dessen Bewe­ gungsrichtung auf der gleichen Achslinie oder achsparallel angeordnet und mit dem Schweiß­ elektrodenschaft (4) kraftschlüssig verbunden ist;
• b) der Schweißelektrodenschaft (4) ist mit der Kolbenstange des zentralen Kolbentriebes (3) bzw. der Kolbentriebe für den Vorhub der Scweiß­ elektrode (4a) durch eine vor dem Zylinderblock (2) querliegende Traverse (5) verbunden, deren beide Enden mit je einer Schubstange (6, 7) ver­ bunden sind, wobei beide Schubstangen (6, 7) parallel zur Bewegungsrichtung des Schweiß­ elektrodenschaftes (4) beweglich am Schweißzan­ gengrundkörper (1) gelagert sind;
• c) die hinteren Enden der Schubstangen (6, 7) sind durch je einen Kniehebel (8, 9) mit einem Fest­ punkt (10, 11) am Schweißzangengrundkörper (1) verbunden, wobei die Hebelarme beider Kniehebel (8,9) in der Ebene der Schubstange (6, 7) oder annähernd in deren Ebene gegeneinandergerichtet sind;
• d) an dem Schweißzangengrundkörper (1) sind wenigstens zwei weitere, auf die Kniehebel (8, 9) der Schubstangen (6, 7) wirkende pneumatische Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) für den Arbeitshub der Schweißelektrode (4a) angeordnet.

2. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die über die Kniehebel (8, 9) auf die Schub­ stangen (6, 7) wirkenden Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) für den Arbeitshub der Schweißelektrode (4a) sind parallel zum zentralen Kolbentrieb (3) für den Vorhub im Zylinderblock (2) mit umgekehr­ ter Arbeitsrichtung angeordnet;
• b) die aus der Rückseite des Zylinderblockes (2) heraustretenden Kolbenstangen der auf die Schub­ stangen (6, 7) wirkenden Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) sind durch eine an der Rückseite des Zylinderblockes (2) befindliche Traverse (16) miteinander verbunden;
• c) die Traverse (16) trägt an Ihrer Außenseite eine mit den Kniehebeln (8, 9) an den Schubstangen (6, 7) kraftschlüssig verbundene Spreizeinrich­ tung.

3. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach den An­ sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die auf der Rückseite des Zylinder­ blockes (2) an einer Traverse (16) angeordnete, kraftschlüssig mit den Kniehebeln (8, 9) der Schub­ stangen (6, 7) verbundene Spreizeinrichtung ein in der Ebene der Schubstangen liegender Keilkörper (17) ist, an dessen Keilflächen die Gelenke (8a, 9a) der Kniehebel (8, 9) anliegen.

4. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf der Rückseite des Zylinderblockes (2) an einer Traverse (16) ange­ ordnete, kraftschlüssig mit den Kniehebeln (8, 9) der Schubstangen (6, 7) verbundene Spreizeinrich­ tung eine in der Ebene der Schubstangen-Kniehebel (8, 9) liegender Doppel-Kniehebel (123) ist, der mit einem Kniegelenk an der Traverse (16) und mit dem anderen, gegenüberliegenden Kniegelenk (123b) an einem rückwärtigen Festpunkt (124) am Schweiß­ zangengrundkörper (1) angeordnet ist, wobei seine Hebelenden (123c, 123d) paarweise an den Gelenken (8a, 9a) der Schubstangen-Kniehebel (8, 9) angelenkt sind.

5. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehr als zwei Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) für den Arbeitshub der Schweiß­ elektrode (4a) im Zylinderblock (2) in beliebiger Platzierung parallel zum zentralen Kolbentrieb (3) für den Vorhub angeordnet sind, wobei die an der Rückseite des Zylinderblockes (2) befindliche Traverse (16) als Platte ausgebildet ist, mit der alle Kolbenstangen der Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) verbunden sind.

6. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schubstange (6, 7) wenigstens ein Kolbentrieb zu­ geordnet ist, der mit dem Gelenk (8a bzw. 9a) des Kniehebels (8 bzw. 9) der betreffenden Schubstange (6 bzw. 7) verbunden und im hinteren Bereich des Schweißzangengrundkörpers (1) so angeordnet ist, daß sich die Achsen der betreffenden Schubstange (6 bzw. 7) und des Kolbentriebes in einer Ebene kreuzen und die Expansionsrichtung des Kolben­ triebes gegen den Kniehebel (8 bzw. 9) gerichtet ist.

7. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Kolbentrieb (3) für den Vorhub der Schweißelektrode (4a) mehrere auf einer Kolbenstange angeordnete Kolben hat, die den Zylinderraum in mehrere hintereinander­ liegende Kammern mit je einem Druckluftanschluß unterteilen.

8. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil der Kolbentriebe (12, 13, 14, 15) für den Arbeitshub der Schweißelektrode (4a) jeweils mehrere auf einer Kolbenstange angeordnete Kolben hat, die den Zylinderraum in mehrere hintereinanderliegende Kammern mit je einem Druckluftanschluß unterteilen.

9. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsfedern am Führungsschienenpaar (20) am Gegenelektrodenarm (19) als regelbare Druckluftfedern ausgebildet sind.

10. Pneumatisch betätigte Schweißzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen des Keilkörpers (17) als Kurven ausge­ bildet sind.