DE4319465A1 - Fixpunkt-Schweißpistole - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schweißpistolen, die für den Einsatz auf automatischen Ferti­ gungsstraßen geeignet sind. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Schweißpistole mit einem Paar von Elektro­ denspitzen und einem Angleich-Verbindungsmechanismus, der die Bewegung der Elektrodenspitzen gegen das Werkstück und den Druck, den die Elektrodenspitzen auf gegenüberliegende Seiten des Werkstückes ausüben, während das Werkstück geschweißt wird, ausgleicht.

Elektrische Schweißpistolen und insbesondere Widerstands­ schweißpistolen werden weitverbreitet in der Massenproduktion zum Verbinden von Werkstücken zur Bildung von dauerhaften Zu­ sammenbauten verwendet. Widerstandsschweißpistolen sind ins­ besondere zur Verwendung auf automatischen Fertigungsstraßen geeignet, wo Bauteile, wie Türen und Hauben und ihre Träger­ strukturen zusammengeschweißt werden, um Untereinheiten zu bilden, welche dann an den Rahmen oder die Konstruk­ tionseinheit eines Automobiles geschweißt werden. Automobil­ körper aus Konstruktionseinheiten sind ihrerseits komplexe Strukturen aus gestanzten Blechteilen, die zusammengeschweißt werden müssen, um ein Rahmenwerk zu bilden, an das Außenbau­ teile angefügt werden.

Widerstandsschweißen ist ein Verfahren, welches durch die An­ wendung von Hitze und Druck zwei oder mehrere Bleche oder Bauteile miteinander verbindet, ohne die Verwendung von Fluß­ mitteln oder Füllmetallen zur Bildung der permanenten Verbin­ dung. Die notwendige Hitze wird durch den Widerstand des Me­ tallbleches beim Fluß eines elektrischen Stromes durch das Blech erzeugt. Konventionelle Widerstandsschweißpistolen schließen Elektroden ein, welche als Ausgänge für einen elek­ trischen Schaltkreis dienen. Die Elektroden werden typischer­ weise aus Kupfer gebildet, welches mit solchen Metallen wie Molybden und Wolfram für die elektrische und thermische Leit­ fähigkeit legiert werden, während sie gleichzeitig eine aus­ reichende Stärke aufweisen, um den großen Kräften zu wider­ stehen, die zum Halten der Metallbauteile beim Schweißen auf­ gebracht werden. Während des Schweißprozesses werden die Elektroden zuerst in Kontakt mit den gegenüberliegenden Sei­ ten des zu schweißenden Blechs gebracht. Ein elektrischer Strom von ungefähr 20.000 Amper läuft dann durch die Elektro­ den und die Bleche. Die Größe des elektrischen Stromes muß ausreichen, aber sollte nicht übertrieben sein, um die Bau­ teile lokal aufzuheizen und zu schmelzen, so daß sie sich miteinander zwischen den Punkten verbinden, wo die Elektroden in Kontakt zu den Bauteilen stehen. Der Strom kann Gleich- oder Wechselstrom sein, je nach den besonderen Erfordernissen der Anwendung und des verwendeten Elektrodenmaterials.

Das Widerstandsschweißverfahren umfaßt gewöhnlich die Anwen­ dung von Druck auf das Werkstück mit den Elektroden. Die Ver­ wendung von Kräften, die durch die Elektroden angelegt wer­ den, ist oft dahingehend von Vorteil, daß ein fester Kontakt zwischen den zu verschweißenden Bauteilen sichergestellt wird, und daß ein geeigneter elektrischer Kontakt zwischen den Bauteilen und den Elektroden gewährleistet ist. Jedoch muß eine zu starke Kraft dort vermieden werden, wo das zu verschweißende Werkstück dünn ist und daher durch die An­ wendung von großen Druckbelastungen oder asymmetrischen Ein­ spannlasten verbogen werden kann. Das ist insbesondere der Fall in der Automobilindustrie, wo die Nachfrage nach leicht­ gewichtigen Wagen zur Verwendung von Bauteilen geführt hat, die bisher 0,9 mm dick waren, aber seit kurzem dünner als 0,6 mm sind. Die empfohlene Elektrodenkraft zum Schweißen dieser Bauteile kann bis zu 700 ponds betragen, wodurch die Deforma­ tion ein immer wieder auftretendes Problem auf Automobilfer­ tigungsstraßen ist.

Wo große Schweißpistolen verwendet werden, wie solche bei­ spielsweise, die durch Roboter an der Fertigungsstraße ge­ steuert werden, ist es bisher üblich, die Schweißpistolen so zu konstruieren, daß sie selbstzentrierend sind. Typischer­ weise bringt das ein Paar von schwenkbaren Armen mit sich, die auf einer Basis vorgesehen sind, wobei jeder der Arme ein erstes Ende aufweist, das mit einer Elektrode versehen ist. An dem gegenüberliegenden Ende der Arme ist ein Zylinder vor­ gesehen, um die Arme relativ zueinander zu drehen. Dadurch, daß die Arme frei zusammen auf der Basis schwenken können, ist beabsichtigt, daß eine Elektrode vor der zweiten Elek­ trode in Kontakt mit dem Werkstück gelangen kann, wobei der Zylinder ausgefahren wird, um die Elektroden zusammenzufüh­ ren. Sobald die erste Elektrode in Kontakt gekommen ist, zwingt sie den zweiten Arm den Weg gegen das Werkstück zu vollenden, da der Zylinder sich weiterhin ausdehnt, so daß sich eine Selbstzentrierungsfähigkeit der Schweißpistole er­ gibt. Der anfängliche Druck ist eine Kombination der Kraft, die durch den Zylinder ausgeübt wird, und dem Trägheitsmoment der Schweißpistole, da sie gezwungen ist, durch die erste Elektrode sich in Position zu drehen. Da diese Bauteile der Automobile dünner werden, sind selbst diese Belastungen, die die Bauteile deformieren, nicht mehr akzeptabel.

Es wurden verschiedene Vorgehensweisen zur Minimierung dieses ungünstigen Effektes der Klemmkräfte durch die Anwendung der Elektroden im Stand der Technik vorgeschlagen. Ein früher Versuch, der durch das US-Patent 1,980,228 von Rogers gelehrt wurde, war die Anpassung der angewendeten Kräfte durch ein Paar von Kompressionsfedern. Rogers offenbart einen exzentri­ schen Stift, welcher, wenn er gedreht wird, die Lücke zwi­ schen dem Paar von Elektroden angleicht, wenn die Elektroden der Kraft der Federn ausgesetzt sind, wodurch die Elektroden zusammengezwungen werden. Jedoch ist die Schweißpistole, die von Rogers gelehrt wird, nicht für den Einsatz auf einer au­ tomatischen Fertigungsstraße geeignet, weil die tatsächlichen Kräfte, die durch die Elektroden auf das Werkzeug ausgeübt werden, von einer möglichen Änderung der Dicken der Werk­ stücke abhängen.

Einen neueren Ansatz lehrt US-Patent 4,771,160 von Pitsch et al, welcher die Verwendung eines elastischen Teils offenbart, das zwischen einem Paar von Armen mit einem Paar von gegen­ überliegenden Elektroden vorgesehen ist. Das biegsame Teil dient sowohl dem Anlegen einer Kraft an die Elektroden auf dem Werkstück, wie auch der Aufnahme von einem Teil des Drucks. Jedoch verhindert nichts, daß die eine Elektrode vor der anderen Elektrode auf das Werkstück drückt, was ein erst kürzlich erkanntes Problem darstellt, wie oben bemerkt wurde.

Der Ansatz des US-5,036,175 von Umeda ist insbesondere auf die Angleichung der Kräfte gerichtet, die durch die zwei Elektro­ den angelegt werden. Umeda verwendet eine Zwischenverbindung zwischen einem Paar von Armen, um den einen Arm von dem Werk­ stück unter der entgegengerichteten Kraft einer Feder weg­ zuzwingen. Wenn ein Zylinder anfängt, den zweiten Arm in die Stellung zu bewegen, läßt die Verbindung allmählich den er­ sten Arm los, wodurch der erste Arm in Kontakt mit dem Werk­ stück unter der Kraft der Feder kommen kann. Wieder ist die Bewegung von jeder Elektrode nicht die gleiche, wodurch die eine Elektrode ohne Gegenkraft auf das Werkstück drücken kann, bevor die andere Elektrode herangeführt wird, um die Belastung durch die erste aufzunehmen. Endlich lehrt US-Pa­ tent 5,099,099 von Saito eine Schweißpistole, bei welcher ein Arm gedreht wird, während der andere fest steht. Saito ver­ wendet ein Paar von Verbindungen, um die Bewegung des Beweg­ armes zu definieren, aber offenbart nichts, was sicherstellt, daß die Belastung zwischen den beiden Armen angeglichen wird.

Aus der obigen Diskussion ist leicht erkennbar, daß der Stand der Technik keine Widerstandsschweißpistole offenbart, welche geeignet ist, sowohl eine angeglichene Bewegung wie auch Be­ lastung der Elektroden unmittelbar vor und während der Zeit, in der die Elektroden in Kontakt mit dem Werkstück gelangen, sicherzustellen. Weiterhin wird im Stand der Technik weder gelehrt noch nahegelegt, daß es von Vorteil ist, ein Werk­ stück gleichzeitig mit beiden Elektroden zu belasten, um die Deformation des Werkstückes durch eine Kombination der Kräfte zu verhindern, die durch den Zylinder und die Trägkeit der Schweißpistole erzeugt werden, während diese durch die erste Elektrode zu einer Drehung in die Position gezwungen wird, um mit dem Werkstück in Kontakt zu kommen.

Dementsprechend wird ein wirtschaftliches Verfahren benötigt, um eine angeglichene bzw. ausgeglichene Bewegung und Belastung von einem Paar von Widerstandsschweißelektroden zu liefern, während die Elektroden in Kontakt mit dem Werkstück gelangen, so daß keine Deformation des Werkstückes durch eine Elektrode verursacht wird, die vor der zweiten auf das Werkstück drückt, wobei ebenfalls die Belastungen, die durch die Elektroden auf das Werkstück ausgeübt werden, im wesentlichen gleich während des Betriebes der Schweißpistolen bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen der nebengeordneten Ansprüche 1, 9 und 15 gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen gekennzeichnet sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Widerstands­ schweißvorrichtung zum Gebrauch auf einer automatischen Fer­ tigungsstraße vorgesehen. Die Schweißvorrichtung ist in der Lage, die Bewegung zu und die Kräfte von einem Paar von Armen anzugleichen, welche ein entsprechendes Paar von Elektroden tragen. Die Angleichung der Bewegung der Arme stellt sicher, daß jede Elektrode fast gleichzeitig an dem Werkstück an­ kommt, um eine einseitige Belastung des Werkstückes durch eine der Elektroden zu verhindern. Wenn beide Elektroden fast gleichzeitig in Kontakt gelangen, dient jede Elektrode der Absorption der Belastungskraft, die durch die andere Elek­ trode ausgeübt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer De­ formation des Werkstückes zu dieser Zeit minimiert wird. Die Angleichung der Kräfte, die durch die Arme ausgeübt werden, fördert auch die Fähigkeit der Schweißvorrichtung, die Defor­ mation des Werkstückes dadurch zu verhindern, daß die Elek­ troden sich mit gleichen Kräften begegnen, wenn der Kontakt hergestellt ist. Entsprechend ist die Schweißvorrichtung ge­ mäß der vorliegenden Erfindung sehr gut geeignet zum Wider­ standsschweißen von Werkstücken aus Metallblechen, die eine Dicke von weniger als 0,9 mm aufweisen, wie es allgemein für Automobilteile verwendet wird.

Die Schweißvorrichtung ist so konstruiert, daß gegenüberlie­ gende Seiten des Werkstückes mit einem Paar von schwenkbaren verbundenen Armen berührt werden. Vorzugsweise sind die Arme an Zwischenpunkten schwenkbar mit einer Basis verbunden. Je­ der Arm hat ein Arbeitsende, an welchem eine Elektrode vorge­ sehen ist. Im Betrieb ist eine Stoßeinrichtung mit den Armen verbunden, um die Arbeitsenden der Arme schwenkbar zusammen und voneinander weg zu bewegen. Dadurch, daß die Stoßeinrich­ tung nur an den Armen vorgesehen ist, entstehen gleiche Kräfte, die durch die Elektroden auf das Werkstück ausgeübt werden.

Ebenso betrieblich mit den Armen zusammenwirkend ist ein An­ gleichungsmechanismus vorgesehen zum Angleichen der Bewegung der Elektroden gegen das Werkstück und zum Angleichen der Kräfte, die durch die Elektroden an den gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes ausgeübt werden, wenn die Stoßeinrich­ tung die Arbeitsenden der Arme in Kontakt mit dem Werkstück führen. Durch Angleichung der Bewegung der Arme, ist der An­ gleichungsmechanismus in der Lage, im wesentlichen den ein­ seitigen Kontakt und die asymmetrische Belastung und den An­ druck durch die Elektroden auf das Werkstück zu verhindern, wobei die Elektroden durch die Stoßeinrichtung in die Posi­ tion gedreht werden. Im Ergebnis dient der Angleichungsmecha­ nismus als ein zweiter Bezugspunkt, welcher in Zusammenwir­ kung mit der schwenkbaren Verbindung der Arme einen Fixpunkt definiert, der zwischen den Elektroden liegt, gegen welchen die Elektroden während des Betriebes sich drehen.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfin­ dung umfaßt die Angleichungseinrichtung ein Paar von drehba­ ren zwischenverbundenen Verbindern, die auf einer Ebene wie beispielsweise einer Basis vorgesehen sind. Jeder Verbinder ist mit einem der Arme in einer Weise verbunden, welche die Bewegung jedes Armes mit der des anderen synchronisiert. Durch Beibehaltung einer synchronisierten Bewegung der Arme werden Aufdruckwirkungen der Arme so ausgeglichen, daß jeder Arm mit einer gesteuerten und weichen Bewegung, die keine Ge­ fahr einer asymmetrischen Belastung des Werkstückes mit sich bringt, an dem Werkstück ankommt. Zudem sind die Verbinder unkompliziert in ihrer Konstruktion und ihrem Betrieb, so daß sie leicht an die meisten Schweißpistolen, die ein Paar von beweglichen Armen verwenden, angepaßt werden können. Mit die­ ser Konstruktion und Anordnung werden minimale zusätzliche Kosten und Strukturen notwendig, um den ausgeglichenen Be­ trieb gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Folglich ist wenig zusätzlicher Raum erforderlich, um den An­ gleichungsmechanismus einer automatischen Fertigungsstraße anzupassen.

Weiterhin ist es ein bedeutender Vorteil der Erfindung, daß die Schweißvorrichtung nicht von einem Selbstzentrierungsbe­ trieb abhängt, bei welchem die Arme gezwungenermaßen um das Werkstück durch die Wirkung einer Elektrode zentriert sind, die zuerst auf das Werkstück drückt, was erfordert, daß die zweite Elektrode einseitig den Weg der Arme gegen das Werk­ stück durch den Betrieb einer Stoßeinrichtung vervollstän­ digt. Statt dessen kann die Schweißvorrichtung um eine Be­ zugsebene positioniert werden, wobei die Ebene durch eine Ro­ botereinrichtung festgelegt wird, welche die zu verschweißen­ den Teile bei dieser Bezugsebene positioniert. Dadurch wird sichergestellt, daß die Elektroden gleichzeitig beim Werk­ stück ankommen, wodurch eine Elektrode nicht vor der zweiten Elektrode das Werkstück berühren kann.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Werkstückes zur Verfügung zu stellen, worin die Schweißvorrichtung ein Paar von Elektroden einschließt, deren Bewegung und Kraft in Bezug auf das Werkstück angeglichen ist.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, daß die Schweißvorrichtung eine optimale Positionierung der Elektro­ den relativ zum Werkstück sicherstellt, bevor die Elektroden in Kontakt mit dem Werkstück gelangen, um eine einseitige Be­ lastung einer Elektrode auf dem Werkstück zu vermeiden.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, daß die Schweißvorrichtung einen Angleichungsmechanismus umfaßt, wel­ cher die Bewegung der Elektroden gegen das Werkstück an­ gleicht, wobei ebenfalls die Kräfte, die die Elektroden auf die gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes ausüben ange­ glichen werden, während die Elektroden in Kontakt mit dem Werkstück gelangen.

Es ist noch weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, daß der An­ gleichungsmechanismus eine minimale zusätzliche Struktur er­ fordert, so daß die Angleichungseinrichtung leicht an der Schweißvorrichtung vorgesehen werden kann.

Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, daß der Anglei­ chungsmechanismus so arbeitet, daß die Teile um eine Be­ zugsebene eingespannt werden, so daß die Teile, die durch eine Robotervorrichtung bei der Bezugs ebene positioniert wer­ den, in dieser Bezugsebene geschweißt werden können.

Andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schweißvorrich­ tung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfin­ dung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Schweißvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt der Schweißvorrichtung, der ent­ lang der Linie 3-3 von Fig. 2 genommen wurde und

Fig. 4 ist ein Querschnitt der Schweißvorrichtung, der ent­ lang der Linie 4-4 von Fig. 2 genommen wurde.

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist eine Widerstandsschweißpi­ stole 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung gezeigt. Die Widerstandsschweißpistole 10 umfaßt ein Paar von Elektrodenspitzen 30, die an einem Paar eines oberen und unteren Armes 12 und 14 vorgesehen sind, welche schwenkbar um eine Basis 16 vorgesehen sind. Die Elek­ trodenspitzen 30 dienen als Ausgänge für einen elektrischen Schaltkreis (nicht gezeigt), welcher den Strom erzeugt, durch welchen zwei oder mehrere Metallbleche 56a und 56b ver­ schweißt werden. Die Größe des elektrischen Stromes muß aus­ reichen, damit die Bleche 56a und 56b lokal erhitzt und ge­ schmolzen werden, so daß die Bleche 56a und 56b an einem festgelegten Punkt, wo die Elektrodenspitzen 30 in Kontakt mit den Blechen 56a und 56b gelangen, verbunden werden. Die Elektrodenspitzen 30 können aus jedem geeigneten Material ge­ bildet werden, wie beispielsweise Kupferlegierung mit Molyb­ dänum und Wolfram, um die elektrische und thermische Leitfä­ higkeit sicherzustellen. Die Elektrodenspitzen 30 müssen eine ausreichende Stärke aufweisen, um den hohen Anwendungskräf­ ten, die mit dem Widerstandsschweißen verbunden sind, zu wi­ derstehen. In Automobilanwendungen sind solche Belastungen oft größer als 700 ponds, wobei Widerstandsschweißbelastungen ebenso größer als 2000 ponds für die gleichen Anwendungen sein können.

Dadurch, daß die Widerstandsschweißpistole 10 der vorliegen­ den Erfindung besonders für die Verwendung in Automobilferti­ gungsstraßen vorgesehen ist, bei welchen die Metallbleche 56a und 56b 0,6 mm dünn sein können, kann die Anwendung solch ho­ her Kräfte durch die Elektrodenspitzen 30 zur Deformierung der Blech 56a und 56b führen, wenn die Bewegung der Elektro­ denspitzen 30 gegen die Metallbleche 56a und 56b nicht sorg­ fältig gesteuert wird. Entsprechend ist es eine besondere Ei­ genschaft der Widerstandsschweißpistole 10 die Anwendung von unsymmetrischen Kräften auf die Metallbleche 56a und 56b zu verhindern.

Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die Widerstandsschweißpi­ stole 10 Sicherungen des oberen und unteren Armes 12 und 14 an der Basis 16 an zwei Fixpunkten. Der erste ist ein zen­ traler Drehpunkt 20, um welchen der obere und untere Arm 12 und 14 sich drehen können. Der zweite ist ein Angleichungsme­ chanismus, welcher weiter unten ausführlich beschrieben wird. Jeder der Arme 14 und 12 umfaßt ein Arbeitsende 28a und 28b an welchem ein Elektrodenzapfen 26a und 26b vorgesehen ist.

Die Elektrodenzapfen 26a und 26b können in konventioneller Weise Wasser gekühlt sein.

Gegenüber den Arbeitsenden 28a und 28b des oberen und unteren Armes 12 und 14 ist ein entsprechendes Antriebsende 24b und 24a vorgesehen. Jedes Antriebsende 24a und 24b weist ein Joch auf, das an diesem angeformt ist und an welchem eine Stoßein­ richtung wie beispielsweise ein Luftzylinder 22 durch ein Paar von Stiften 48a und 48b angebracht ist. Der Zylinder 22 wird durch nichts anderes gestützt, als den oberen und unte­ ren Arm 12 und 14 und bringt daher gleiche Belastungen auf den oberen und unteren Arm 12 und 14, wenn der Zylinder 22 entweder ausgefahren oder zurückgezogen wird. Weiterhin ist die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Armes 12 und 14 durch die Geschwindigkeit, mit welchem der Zylinder 22 stößt, bestimmt. Vorzugsweise umfaßt der Zylinder 22 einen Kolben von großem Durchmesser (nicht gezeigt), so daß ge­ eignete Lasten unter Verwendung von ungefähr 75 pse Luftdruck erzielt werden, welcher typischerweise in Produktionseinrich­ tungen zur Verfügung steht.

Die Basis 16 ist an einem geeigneten Träger 18 vorgesehen und wird, wie aus Fig. 1 klar ersichtlich ist, aus einem Paar von L-förmigen Bauteilen gebildet. Der zentrale Drehpunkt 20 und die Verstrehbung 44 sorgen für die Steifheit der Basis 16, so daß sie dem rigorosen Betrieb der Widerstandsschweißpistolen 10 widerstehen kann. Die Verstrebung 44 erstreckt sich ent­ lang eines horizontalen Armes 32 der Basis 16, um insbeson­ dere die Steifheit des horizontalen Armes 32 sicherzustellen. Der horizontale Arm 32 ist in bezug auf den oberen und unte­ ren Arm 12 und 14 so orientiert, daß wenn der obere und un­ tere Arm 12 und 14 horizontal sind, der horizontale Arm 32 im wesentlichen gleichen Abstand vom oberen und unteren Arm 12 und 14 aufweist.

Der oben erwähnte Angleichungsmechanismus der vorliegenden Erfindung wird unterstützt durch den horizontalen Arm 32. Der Angleichungsmechanismus umfaßt eine Kurbel 34, welche auf ei­ ner Laufbuchse 46 vorgesehen ist, die durch ein Stift 42 von dem horizontalen Arm 32 getragen wird. Die Drehachse der Kurbel 34 ist im wesentlichen parallel zu der Drehachse des obe­ ren und unteren Arms 12 und 14. Wie in Fig. 2 und 3 gesehen werden kann, ist die Kurbel 34 zwischen den L-förmigen Teilen des horizontalen Arms 32 vorgesehen, so daß er im gleichen Abstand zwischen dem oberen und unteren Arm 12 und 14 und zwischen dem Drehpunkt 20 und den Antriebsenden 24b und 24a des oberen und unteren Armes 12 und 14 angeordnet ist. Der Stift 42 und die Laufbuchse 46 sind mittig an der Kurbel 34 angebracht und ein Paar von Stiften 40a und 40b ist radial beabstandet im gleichen Abstand auf diametrisch gegen­ überliegenden Seiten des Stiftes 42.

Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 ist ein Paar von oberen und unteren Verbindern 36b und 36a an der Kurbel 34 durch die Stifte 40b und 40a festgemacht. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, sind die oberen und unteren Verbinder 36b und 36a identische, längliche Teile, welche an jedem Ende in einem Joch enden. Die oberen und unteren Verbinder 36b und 36a sind schwenkbar an den oberen und unteren Armen 12 und 14 mit ei­ nem entsprechenden Paar von Stiften 38b und 38a festgemacht. Die oberen und unteren Verbinder 36b und 36a sind von im we­ sentlichen gleicher Länge, so daß in Verbindung mit der An­ ordnung der Kurbel 34, die äquidistant zwischen dem oberen und unteren Arm 12 und 14 vorgesehen ist, die obere und un­ tere Verbinder 36b und 36a den oberen und unteren Arm 12 und 14 zu einer Drehung mit der gleichen Geschwindigkeit in ent­ gegengesetzten Richtungen um den zentralen Drehpunkt 20 ver­ anlaßt.

Tatsächlich dienen die Kurbel 34 und die obere und untere Verbinder 36b und 36a zur Angleichung der Bewegung der Elek­ trodenspitzen 30 gegen die Metallbleche 36a und 36b und zur Angleichung der Kräfte, die durch die Elektrodenspitzen 30 auf gegenüberliegenden Seiten der Metallbleche 36a und 36b angelegt werden, wenn der Zylinder 22 die Elektrodenspitzen 30 in Kontakt mit den Blechen 36a und 36b bringen. Im Ergeb­ nis verhindert der Angleichungsmechanismus im wesentlichen einen einseitigen Kontakt und eine asymmetrische Belastung und Aufdruck durch die Elektrodenspitzen 30 auf den Metall­ blechen 56a und 56b, während die Elektrodenspitzen 30 durch den Zylinder 22 in die Position gedreht werden. Wie oben be­ merkt wurde, wird die Drehachse der Kurbel 34 durch den Stift 42 festgelegt, und der zentrale Drehpunkt 20 sichert den obe­ ren und unteren Arm 12 und 14 an der Basis 16 durch zwei Fix­ punkte. Dadurch ist ein Bezugspunkt im Raum festgelegt, wel­ cher sich zwischen und in gleichem Abstand von den Elek­ trodenspitzen 30 befindet, und gegen welchen die Elektroden­ spitzen 30 sich während des Betriebes der Widerstands­ schweißpistole 10 drehen. Dieser Fixpunkt kann nur durch die Neuanordnung der gesamten Widerstandsschweißpistole 10 ver­ legt werden.

Im Betrieb werden die Bleche 56a und 56b zwischen die Elek­ trodenspitzen 30 zu einem Fix- oder Bezugspunkt durch ir­ gendeine geeignete Positionierungseinrichtung z. B. einem Ro­ boterarm gebracht, während der Zylinder 22 eingezogen ist, so daß die Elektrodenspitzen 30 sich in ihrem weitesten Abstand zueinander befinden. Wie oben festgestellt wurde, liegt der Fix- oder Bezugspunkt der Widerstandsschweißpistole 10 zwi­ schen und im gleichen Abstand von den Elektrodenspitzen 30.

Wenn die Widerstandsschweißpistole 10 einmal geeignet posi­ tioniert ist, wird Luft zugeführt, um den Zylinder 22 auszu­ fahren, um die Elektrodenspitzen 30 gegeneinander zu drehen. Durch Betrieb der Kurbel 34 und des oberen und unteren Ver­ binders 36b und 36a wird jeder Arm 12 und 14 mit der gleichen Geschwindigkeit um den zentralen Drehpunkt 20 so gedreht, daß die Elektrodenspitzen 30 im wesentlichen gleichzeitig bei den Metallblechen 56a und 56b ankommen, wodurch verhindert wird, daß eine Elektrodenspitze 30 vor der anderen Elektrodenspitze 30 auf die Bleche 56a und 56b drückt. Da die Widerstands­ schweißpistole 10 zuvor so angeordnet wurde, daß die Bleche 56a und 56b sich am Fixpunkt befinden, ist es nicht notwendig oder gar wünschenswert, daß die Elektrodenspitzen 30 ihr ei­ genes Zentrum durch einseitigen Kontakt mit den Metallblechen 56a und 56b suchen. Wenn der Kontakt hergestellt ist, üben die Elektrodenspitzen 30 die volle Belastungskapazität des Zylinders 22 aus und ein ausreichender Strom wird durch die Elektrodenspitzen 30 durch geeignete Steuerung, Verbindungen und Kabel (nicht gezeigt) geleitet, welche elektrisch mit ei­ ner geeigneten Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden sind. Nachdem die Schweißung gemacht wurde, wird der Zylinder 22 erneut eingezogen, wodurch der obere und untere Arm 12 und 14 gezwungen werden, die Elektrodenspitzen 30 von den Metallble­ chen 56a und 56b wegzuführen.

Aus dem obigen ist zu erkennen, daß ein bedeutender Vorteil der Widerstandsschweißpistole 10 der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß der obere und untere Verbinder 36b und 36a mit dem oberen und unteren Arm 12 und 14 in einer Weise ver­ bunden ist, welcher die Bewegung des oberen und unteren Arms 12 und 14 synchronisiert. Durch Beibehaltung der synchroni­ sierten Bewegung in dem oberen und unteren Arm 12 und 14 er­ reicht jede Elektrodenspitze 30 die Metallbleche 56a und 56b mit einer gesteuerten und weichen Bewegung, welche keine Ge­ fahr einer asymmetrischen Belastung der Bleche 56a und 56b mit sich bringt. Darüber hinaus dient jede Elektrodenspitze 30, wenn beide Elektroden 30 fast gleichzeitig in Kontakt kommen, zur Absorption der Belastungskräfte, die durch die andere Elektrodenspitze 30 ausgeführt, und minimiert dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Deformation der Bleche 56a und 56b zu dieser Zeit. Folglich ist die Widerstandsschweißpi­ stole 10 insbesondere geeignet zum Schweißen von dünnen Me­ tallblechen, wie sie auf automatischen Automobilfertigungs­ straßen verwendet werden, dadurch, daß die Widerstands­ schweißpistole 10 in der Lage ist, das Risiko mit einer nicht ausbalancierten Kraft die Bleche 56a und 56b plastisch zu de­ formieren.

Ein anderer bedeutender Vorteil der Erfindung ist, daß die Widerstandsschweißpistole 10 nicht von dem Selbstzentrie­ rungsbetrieb des Standes der Technik abhängig ist, bei wel­ chem ein Paar von Armen gezwungenermaßen um ein Werkstück zentriert wird durch die Wirkung einer Elektrode, die zuerst das Werkstück belastet. Wie zuvor festgestellt worden ist, üben ähnliche Widerstandsschweißpistolen aus dem Stand der Technik einen Anfangsdruck aus, welcher eine Kombination der Kraft, die durch den Zylinder erzeugt wird, und der Trägheit der Schweißpistole, die durch die erste Elektrode in ihrer Position gezwungen wird, darstellt. Im Gegenteil wird die Wi­ derstandsschweißpistole 10 der vorliegenden Erfindung relativ zu einem Bezugssystem oder Fixpunkt positioniert, bei welchem die Bleche 56a und 56b durch eine Robotereinrichtung positio­ niert werden. Die Elektrodenspitzen 30 werden anfänglich re­ lativ zu den Blechen 56a und 56b so positioniert, daß die Bleche 56a und 56b mit dem Fixpunkt übereinstimmen, der zwi­ schen den Elektrodenspitzen 30 durch den zentralen Drehpunkt 20 und die Kurbel 34 festgelegt ist. Die Elektrodenspitzen 30 kommen gleichzeitig bei den Blechen 56a und 56b an, wodurch eine Elektrode nicht vor der zweiten Elektrode in Kontakt mit den Blechen 56a und 56b geraten kann.

Außerdem können die Vorteile der Widerstandsschweißpistole 10 mit einer minimalen zusätzlichen Struktur verwirklicht werden und können leicht an konventionelle Schweißpistolen angepaßt werden, welche ein Paar von schwenkbaren verbundenen Armen verwenden, wie beispielsweise den oberen und unteren Arm 12 und 14. Der Angleichmechanismus befindet sich zwischen dem oberen und unteren Arm 12 und 14, so daß ein zusätzlicher Raum nicht erforderlich ist, um die Kurbel 34 und den oberen und unteren Verbinder 36b und 36a unterzubringen.

Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Wider­ standsschweißpistole 10 zur Verfügung, die angepaßt ist, um die Anwendung von asymmetrischen Kräften auf die Bleche 56a und 56b zu verhindern. Die Kurbel 34 und der obere und untere Verbinder 36b und 36a dienen zur Angleichung der Bewegung der Elektrodenspitzen 30 gegen die Bleche 56a und 56b, so daß gleiche Kräfte durch die Elektrodenspitzen 30 an gegenüber­ liegenden Seiten der Bleche 56a und 56b angelegt werden, wenn die Elektrodenspitzen 30 in Kontakt mit den Blechen 56a und 56b kommen. Der Angleichungsmechanismus verhindert im wesent­ lichen den einseitigen Kontakt und die asymmetrische Bela­ stung und Andruck durch die Elektrodenspitzen 30 auf den Ble­ chen 56a und 56b, während die Elektrodenspitzen 30 in die Po­ sition durch den Zylinder 22 gedreht werden. In Zusammenar­ beit mit dem zentralen Drehpunkt 20 legt die Kurbel 34 den Fixpunkt fest, auf welchen die Elektrodenspitzen 30 der Wi­ derstandsschweißpistole 10 gerichtet sind.

Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungs­ form beschrieben worden ist, ist offensichtlich, daß andere Formen ebenso von einem Fachmann verwirklicht werden können. Entsprechend ist der Rahmen der Erfindung nur durch die fol­ genden Ansprüche begrenzt.

Claims (15)

1. Schweißvorrichtung zum Kontaktieren von gegenüberlie­ genden Seiten eines Werkstücks zum Schweißen dieses Werkstückes gekennzeichnet durch:
ein Paar von Armen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder Arm dieses Paars ein Arbeitsende aufweist;
eine Elektrode, die an jedem Arbeitsende von jedem Arm des Paares von Armen vorgesehen ist;
eine Antriebseinrichtung, die mit dem Paar von Armen zusammenwirkt, um die Arbeitsenden zusammen und voneinander wegzuführen; und
eine Einrichtung, die mit dem Paar von Armen zusammenwirkt, um die Bewegung der Elektroden gegen das Werkstück anzugleichen und um den Druck, der durch die Elektroden auf den gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks ausgeübt wird, wenn die Antriebseinrichtung die Arbeitsenden zusammenführt, anzugleichen;
wobei die Angleichungseinrichtung im wesentlichen einen einseitigen Kontakt und eine asymmetrische Belastung und Andruck bzw. Stoß durch die Elektroden auf das Werkstück verhindern, während die Elektroden in die Position durch die Antriebseinrichtung bewegt werden.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Paar von Armen durch Schwenkarme gebildet ist.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, das Paar von schwenkbaren Armen schwenkbar an einem mittleren Punkt desselben verbunden ist.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Basis, Rahmen oder Sockel, wobei das Paar von Armen schwenkbar an dieser Basis vorgesehen ist.

5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Angleichungseinrichtung ein Paar von drehbar miteinander verbundenen Verbindungsgliedern umfaßt, die an der Basis vorgesehen sind und mit dem Paar von Armen verbunden sind.

6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Paar von drehbar zwischenverbundenen Verbindungsgliedern eine Drehachse zwischen und senkrecht auf dem Paar von Armen festlegen.

7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Arm des Paares von Armen ein An­ triebsende aufweist, das gegenüber dem Arbeitsende an­ geordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung an jedem der Antriebsenden vorgesehen ist.

8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Angleichungsvorrichtung sich zwischen den Antriebsenden befindet.

9. Schweißvorrichtung zum Kontaktieren von gegenüberlie­ genden Seiten eines Werkstücks zum Schweißen des Werk­ stücks, gekennzeichnet durch:
ein Paar von Armen, das schwenkbar an einem Zwischen­ punkt an jedem Arm des Paares von Armen verbunden ist, wobei jeder Arm des Paares von Armen ein Arbeitsende und ein gegenüberliegendes Antrieb- bzw. Betätigungsende aufweist;
eine Elektrode, die an jedem Arbeitsende von jedem Arm des Paares von Armen vorgesehen ist;
eine Antriebseinrichtung, die mit dem Antriebsende verbunden ist, um die Arbeitsenden zusammen und voneinander wegschwenken; und
eine Einrichtung, die zwischen dem Paar von Armen vorgesehen ist, um die Bewegung der Elektroden gegen das Werkstück anzugleichen und um den Druck, der durch die Elektroden auf die gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes aus­ geübt wird, wenn die Antriebseinrichtung die Arbeitsen­ den zusammenführt, anzugleichen, wobei die Angleichungseinrichtung im wesentlichen die asymmetrische Belastung und Andruck/Stoß durch die Elektroden auf das Werkstück verhindert, während die Elektroden in ihrer Position durch die Antriebseinrichtung geschwenkt werden.

10. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Basis, Rahmen oder Sockel, wobei das Paar von Armen schwenkbar an dieser Basis vorgesehen ist.

11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Angleichungseinrichtung ein Paar von drehbaren zwischenverbundenen Verbindungsgliedern aufweist, die an der Basis vorgesehen sind und mit dem Paar von Armen verbunden sind.

12. Schweißvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Paar von drehbaren zwischenverbun­ denen Verbindungsgliedern eine Drehachse zwischen und senkrecht auf dem Paar von Armen festlegen.

13. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Angleichungseinrichtung sich zwischen den Antriebsenden befindet.

14. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Zylinder umfaßt, der schwenkbar an jedem Antriebsende vorgesehen ist.

15. Schweißapparatur zum Positionieren eines Paars von Elektroden an gegenüberliegenden Seiten eines Werk­ stücks, so daß die Elektroden gleichzeitig kontaktieren und die gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks gleich belasten, gekennzeichnet durch:
eine Basis, Rahmen oder Sockel,
ein Paar von Armen, die schwenkbar mit der Basis an ei­ nem Zwischenpunkt von jedem Arm des Paares von Armen verbunden sind, wobei jeder Arm des Paares von Armen ein Arbeitsende und gegenüber ein Antriebsende auf­ weist, und wobei eine entsprechende des Paars von Elek­ troden an dem entsprechenden der Arbeit senden vorgese­ hen ist;
eine Antriebseinrichtung, die mit den Antriebsenden verbunden ist, um die Arbeitsenden zusammen und voneinander weg zuführen;
eine Kurbel, die schwenkbar an der Basis vorgesehen ist, wobei die Kurbel eine Drehachse zwischen und senk­ recht auf dem Paar von Armen aufweist;
ein Paar von Verbindern, die an der Kurbel vorgesehen sind, ein erster von dem Paar von Verbindern, der schwenkbar an einem ersten des Paares von Armen vorge­ sehen ist und ein zweiter von einem Paar von Verbin­ dern, der schwenkbar an einem zweiten von einem Paar von Armen vorgesehen ist, ein Paar von Verbindern, die im wesentlichen zu einer gleichen Bewegung des Paares von Elektroden gegen das Werkstück führen und gleichen Druck verursachen, der durch das Paar von Elektroden an den gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks ausgeübt wird, wenn die Antriebseinrichtung die Arbeitsenden zu­ sammenführt; und
wobei das Paar von Elektroden an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks positioniert wird, um das Paar von Elektroden geeignet in bezug auf das Werkstück zu positionieren, so daß das Paar von Elektroden gleicher­ maßen beabstandet ist von dem entsprechenden der gegen­ überliegenden Seiten des Werkstücks und so daß das Paar von Verbindern im wesentlichen eine symmetrische Bela­ stung und Andruck des Paars von Elektroden auf dem Werkstück fördert, während das Paar von Elektroden in die Position gedreht wird durch die Antriebseinrich­ tung.