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Elektrodenhalterkopf für Mehrfachpunkt-, insbesondere Warzenschweißmaschine
Bei .den bisher bekannten Mehrfachpunkt-, insbesondere Warzenschweißmaschinen sind
in der Regel die Halterköpfe für die Schweißelektroden so mit ,dem Maschinengestell
verbunden, daß sie gegebenenfalls zum Werkstück eingestellt werden und daneben die
für das Einspannen des Werkstückes und die Druckgebung notwendige Bewegung ausführen
können. Dabei sind jedoch stets die Elektroden. mit den beweglichen Teilen des Halterkopfes
starr verbunden. Die Stromzuführung zu den Elektroden erfolgt im allgemeinen über
die Halterköpfe, die ihrerseits entweder direkt über bewegliche Leiter oder auch
unter Zwischenschaltung einer Rufspannplatte mit der Schweißstromquelle verbunden
sind. Diese bisher übliche Ausführung der Halterköpfe von Mehrfachpunktschweißmaschinen,
insbesondere Warzenschweißmaschinen, hat den Nachteil, daß sich sehr häufig infolge
der starren Verbindung zwischen den Elektroden und den beweglichen Teilen der HalterIköpfe
der zur Ausführung der Schweißurig notwendige Druck nicht in dem jeweils gewünschten
Sinne, insbesondere nicht gleichmäßig, auf die einzelnen Schweißstellen verteilt.
So kann es beispielsweise bei einer Warzenschweißmaschine, die im allgemeinen aus
einem das Werkstück aufnehmenden Tisch und einem gegen diesen Tisch nach Art eines
Preßstempels beweglichen, gegebenenfalls mit mehreren Elektroden besetzten Elektrodenhalterkopf
besteht, leicht vorkommen, daß infolge der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen
für die Werkstücke einerseits und die Elektroden andererseits einzelne Warzen miteinem
weithöheren
Druck beaufschlagt werden als die übrigen Warzen, so
daß sich der Schweißstrom sehr unregelmäßig auf die einzelnen Warzen verteilt. Dabei
besteht die Gefahr, daß einzelne Warzen sehr stark überhitzt werden, während wieder
andere unterhalb der notwendigen Schweißtemperaturen bleiben. Im allgemeinen ist
also immer damit zu rechnen, daß einzelne Warzen schlecht geschweißt sind.
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Die Erfindung beseitigt die geschilderten Mängel. Erfindungsgemäß
ist der Halterkopf als mit einer Flüssigkeit gefüllter Druckbehälter ausgebildet,
in den die Elektrodenhalter oder die Elektroden selbst als unter der Einwirkung
von Rückzugskräften stehende Kolben flüssigkeitsdicht eingesetzt sind. Dadurch wird
erreicht, daß sich über die Flüssigkeit der auf das Werkstück auszuübende Gesamtschweißdruck
ohne Schwierigkeit in den jeweils gewünschtenAnteilen auf die einzelnen Schweißstellen
verteilen läßt. Man braucht ja nur die Durchmesser der einzelnen als Kolben wirkenden
Elektroden bzw. Elektrodenhalterentsprechenddergewünschten Druckverteilung zu wählen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die gewünschte Druckverteilung auch dann
nicht gestört wird, wenn die eine oder andere Elektrode schräg auf das Werftstück
aufzusetzen ist.
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Der Anschluß der Elektroden an die Schweißstromquelle kann unter Beibehaltung
der an sich bekannten, allseitig beweglichen bänder- oder seilförmigen Leiter erfolgen.
Nach einer weiteren AusgestaltungderErfindung wird jedoch dieEinstellüng wesentlich
einfacher, wenn man zur Füllung des Druckbehälters des Halterkopfes eine elektrisch
leitende Flüssigkeit verwendet und den Halterkopf selbst über das Maschinengestell
an den einen Pol der Schweißstromquelle anschließt.
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Eine wesentliche Erweiterung der Anwendungsmöglichkeit des Halters
ergibt sich, wenn man. die als Kolben ausgebildeten Elektroden oder Elektrodenhalter
mittels Schraubfassungen od. dgl. auswechselbar in die Behälterwand einsetzt und
däbei unter Umständen auch noch die Behälterwand mit mehreren Anschlußöffnüngen
versieht, in die je nach der verlangten Elektrodenanordnung wahlweise Elektroden
bzw. Elektrodenhalter mit ihren Fassungen oder Blindverschlüsse druckdicht eingesetzt
werden. Bei dieser Ausführung kann man also nicht nur die einzelnen Elektrodenformen
und -abmessungen, sondern auch die jeweilige Elektrodenanordnung in verhältnismäßig
weiten Grenzen frei wählen.
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Der Halterkopf selbst kann in an sich bekannter Weise an einem nach
Art eines Preßstempels od. dgl. beweglichen Maschinenteil sitzen. Wird dieser Teil
hydraulisch oder pneumatisch angetrieben, dann kann der die Elektroden enthaltende
Druckbehälter vollkommen geschlossen ausgeführt werden.. Der Behälter kann in diesem
Fall sogar vollkommen mit Flüssigkeit gefüllt werden, weil schon der Antrieb als
solcher eine gewisse Elastizität hat. Erfolgt j edoch der Antrieb über ein starres
Hebel-, Exzentergetriebe od. dgl., so wird zweckmäßig der Behälter nicht vollkommen
mit Flüssigkeit gefüllt oder mit einem besonderen, gegebenenfalls unter einer gewissen
Vorsp.annung gehaltenen Windkessel verbun;den. Der nicht ganz gefüllte oder an einen
Windkessel angeschlossene Druckbehälter sorgt dann dafür, daß sich die Elektroden
auch bei auftretenden Werkstücktoleranzen mit dem richtigen Druck an das Werkstück
anlegen.
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Zweckmäßig wird man jedoch die den Druckbehälter füllende Flüssigkeit
durch Anschluß des Behälters an eine Druckmittelquelle auch gleich zum Antrieb der
Elektroden ausnutzen. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Elektroden
nur verhältnismäßig kleine Wege zurückzulegen haben. Bei größeren Elektrodenwegen
dagegen kann man daneben auch noch den ganzen Halterkopf wenigstens den Hauptanteil
des notwendigen Elektrodenweges ausführen lassen und so die auszuführende Gesamtbewegung
in eine Grob- und Feinstufe aufteilen-. Ferner wird es sich bei dem Anschluß des
Druckbehälters des Elektrodenhalterkopfes an eine Druckquelle empfehlen, nur den
Druckbehälter des Halterkopfes mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, beispielsweise
Quecksilber oder einem anderen, bei verhältnismäßig niedriger Temperatur schmelzenden
Metall, beispielsweise Wood-Metall, zu füllen und für die Füllung der übrigen Teile
der Druckanlage eine für derartige Anlagen an sich gebräuchliche, elektrisch nicht
leitende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl, zu verwenden. Die Trennung
.der beiden Flüssigkeiten kann durch entsprechend in die Leitungsverbindung eingeschaltete
Hilfskolben erfolgen.
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Schließlich empfiehlt es sich, die von der elektrisch leitenden Flüssigkeit
benetzten Teile des Halterkopfes, der Elektroden bzw. der Elektrodenhalter und der
Verschlüsse mit einem elektrisch leitenden Schutzüberzug aus einem gegenüber der
leitenden, Flüssigkeit chemisch widerstandsfähigen Material, z. B. Eisen oder einem
hochlegierten Stahl, insbesondere Chromnickelstahl zu versehen, um eine Verschlechterung
des Kontaktes zwischen: der Flüssigkeit und diesen Teilen durch Amalgamierung, Oxydbildung
od.. dgl. auszuschließen.
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Die Erfindungsoll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
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Mit i ist das das Werkstück 2 aufnehmende Widerlager einer Warzen:schweißmaschine
bezeichnet, das mit dem einen Pol einer der Einfachheit halber nicht dargestellten-
Schweißstromquelle verbunden ist. Das Werkstück z besteht aus zwei Teilen 2o, 2i,
von denen der eine, 21, an den Schweißstellen mit vorspringenden Warzen versehen
ist. 3 ist der dem Widerlager i gegenüberstehende Elektrodenhalterkopf, der @ als
mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllter und an den anderen Pol der
Schweißstromquelle angeschlossener Druckbehälter ausgebildet ist. Die dem Widerlager
i zugekehrte Stirnseite des Behälters 3 ist mit Anschl'ußöffnungen versehen, in
die teils als Kolbenführungen für die Elektroden q., 5 ausgebildete Schraubfassungen
6 od. dgl., teils Blindverschlüsse 7 eingesetzt sind.
Wie die im
Schnitt dargestellte Fassung der Elektrode 5 zeigt, ist der Elektrodenschaft
50 unter Einfügung einer Dichtung 8 als Kolben in der Fassung 6 geführt,
Aden eine sich einerseits gegen die Fassung 6 und andererseits gegen einen mit dem
Schaft 5o lösbar verbundenen Teller 9 sich stützende Feder io in das Innere des
Behälters 3 zu drängen sucht. In der gleichen Weise ist die Elektrode .4 in ihre
Fassung 6 eingesetzt. Die Stütz- und Führungsteile für die Feder io sind so ausgebildet,
daß die den Behälter 3 füllende, elektrisch leitende Flüssigkeit den Elektrodenschaft
möglichst frei umspülen kann.
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Der Behälter 3 ist über einen Zwischenzylinder i i einerseits an einen
Windkessel 12 und andererseits über an sich bekannte Steuerventile 13 od. dgl. an
eine Druckmittelquelle 14 angeschlossen, die ihrerseits aus einem Flüssigkeitsbehälter
15 gespeist wird. 16 ist ein in dem Zwischenzylinder i i untergebrachter Hilfskolben,
der die den Behälter 3 füllende, elektrisch leitende Flüssigkeit von der ausschließlich
zur Druckübertragung dienenden Flüssigkeit der Druckanlage 13,14 trennt. Zwischen
den Zylinder i i und den Windkessel 12 ist ein Absperrhahn 17 gelegt, mittels dessen
der Windkessel 12 wahlweise an den Behälter 3 angeschlossen öder abgeschaltet werden
kann. Ferner ist in die Verbindungsleitung von dem Behälter 3 zu der Druckquelle
14 ein Manometer 18 eingeschaltet.
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Je nachdem, ob der Elektrodenhalterkopf 3 fest mit dem Maschinengestell
verbunden ist oder an einem gegen das Widerlager i verschiebbaren Teil sitzt, kann
die Anordnung, gegebenenfalls unter Fortfall oder Außerbetriebsetzung des einen
oder anderen Teils, auf verschiedene Weise betrieben werden.
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Es sei zunächst einmal angenommen, daß der Elektrodenhalterkopf 3
an einem relativ zum W,iderlager i verschiebbaren, nach Art eines Preßstempels arbeitenden,
Maschinenteil sitzt. Handelt es sich um einen in sich elastischen, hydraulischen
oder pneumatischen Antrieb, so können die Teile i i bis 18 der Anlage ohne weiteres
in Fortfall kommen, so d,aß also nur der mit Flüssigkeit gefüllte und in diesem
Fall druckdicht zu verschließende ElektrodenhalterkoPf 3 und die in diesem kolbenartig
gelagerten Elektroden vorhanden sind. Der Kopf 3 wird mittels genannten Antriebes
soweit abgesenkt, bis sich die Elektroden 4, 5 auf das Werkstück aufsetzen. Der
vom Antrieb ausgeübte Druck verteilt sich über die den Behälter 3 füllende Flüssigkeit
auf die Elektroden 4, 5 entsprechend den Kolbenquerschnitten. Sobald beim Schweißvorgang
die Warzen schmelzen, wird sich der Kopf 3 unter dem Einfluß des elastischen Antriebes
in an sich bekannter Weise gegen das Widerlager i bewegen. Die beiden Elektroden
4, 5 bleiben dabei unter Aufrechterhaltung der angegebenen Druckverteilung in satter
Berührung mit dem Werkstück 2.
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Ist der den Halterkopf 3 tragende, verschiebbare Maschinenteil mit
einem starren Antrieb, beispielsweise einem Exzenter- oder Knüehebelantrieb, gekuppelt,
so ,ist entweder der Behälter 3 nur teilweise mit der Flüssigkeit zu füllen, so
daß er gleichzeitig auch als Windkessel und damit als elastisches Zwischenglied
wirkt, oder es ist wie bei dem dargestellten Beispiel an den Behälter 3 ein eigener
Windkessel 12 anzuschließen. Bei dieser Ausführung ist der Hub des .den Halterkopf
3 tragenden Maschinenteils so zu wählen, daß die Elektroden 4, 5 nach dem Aufsetzen
auf das Werkstück 2 um ein gewisses Maß in den Behälter 3 zurückgeschoben werden.
Dadurch entsteht in dem Behälter ein gewisser überdruck, welcher dafür sorgt, daß
die Elektroden 4, 5 unter Aufrechterhaltung der satten Berührung mit denn Werkstück
2 der beim Schweißvorgang eintretenden Verformung selbsttätig folgen können.
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Die Pumpe 14 kann bei dieser Ausführungsform dazu verwendet werden,
um dem Windkessel die gewünschte Vorspannung zu geben. Sobald diese Vorspannung
erreicht ist, werden die Steuerventile 13 ,geschlossen und die Pumpe 14 abgeschaltet.
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Ist der Antrieb für den Elektrodenhalterkopf 3 so ausgeführt, daß
er im Sinne einer Grobeinstellung nur einen Teil des Gesamtweges zurücklegt, oder
ist der Halterkopf 3 sogar fest mit dem Maschinengestell verbunden, so wird zum
Antrieb der Elektroden 4, 5 die Pumpe 14 verwendet. Der Windkessel 12 ist durch
Schließen des Hahnes 17 abzuschalten, unter Umständen kann er, falls die Mäschine
ausschließlich in dieser Form betrieben werden soll, vollkommen in Fortfall kommen.
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Sind auf der Maschine Werkstücke anderer Form oder mit an anderen
Stellen liegenden Schweißstellen zu schweißen, so können die Elektroden durch Auswechslung
mit den Blindverschlüssen im Halterkopf versetzt und dabei unter Umständen auch
durch Elektroden anderer Form ersetzt werden. Unter Umständen können auch .die in
den. Schraubverschlüssen kolbenartig geführten Teile als Elektrodenfassungen .ausgebildet
sein, so daß in diese wahlweise verschieden geformte Elelztroden eingesetzt werden
können.