DE10124243C1 - Punktschweißelektroden-Wechselvorrichtung - Google Patents

Abstract

Wechselvorrichtung für Punktschweißelektroden (E1, E2) o. dgl. mit mehreren um einen zentralen Elektrodeneinsteckbereich (E) herum etwa gleichverteilt in einem ortsfesten Halter (1) angeordneten jeweils verschwenkbar und bezüglich ihrer bogenförmigen Klemmfläche (24-26) exzentrisch gelagerten Elektroden-Klemmbacken (21-23), wobei die sektorförmigen Klemmbacken (21-23) mit mindestens einer Feder (4), eine in den Elektrodeneinsteckbereich (E) eingesteckte Elektrode (E1, E2) klemmend, beaufschlagt sind und die Klemmbacken (21-23) eine solche Exzentrizität der Klemmflächen (24-26) aufweisen und deren Lage zum Elektrodeneinsteckbereich (E) so gewählt ist, daß die Elektrode (E1, E2), auch wenn sie auf einem Führungskreis (K), dessen Radius kleiner als ein Elektrodenradius (R) ist, um das Zentrum (Z) des Elektrodeneinsteckbereiches (E) bewegt wird, eingeklemmt zwischen den Klemmflächen (24-26) abrollend, diese zusammenziehend oder öffend, gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung für Punktschweißelektroden mit mehreren um einen zentralen Elektrodensteckbereich herum etwa gleichverteilt in einem ortsfesten Falter angeordneten Elektroden-Klemmbacken, die jeweils verschwenkbar und bezüglich ihrer bogenförmigen Klemmfläche exzentrisch gelagert sind.

Eine derartige Wechselvorrichtung ist aus der DE 33 23 038 C2 bekannt. Bei dieser weisen die Klemmbacken jeweils abseits der Klemmfläche ein Mitnehmerprofil auf, das mit einem Gegenprofil eines dazu passenden Schraubschlüssels formschlüssig mitgenommen wird, wenn dieser durch einen Pneumatikantrieb betätigt wird, wodurch die Klemmung der Backen und beim Weiterdrehen ein Losdrehen der Elektroden erfolgt. Danach wird die Klemmung durch Rückdrehen gelöst und in bekannter Weise die gelöste Elektrode entfernt sowie eine neue Elektrode auf den Elektrodenhalter aufgesetzt, wozu der Antrieb des Schweißroboters genutzt wird. Diese Vorrichtung ist durch den Pneumatikantrieb, eine Reibungskupplung am Schraubschlüssel, einer Abzieh- und eine Auswerfmechanik sehr aufwendig, und die Vorrichtung arbeitet nur einseitig.

Weiterhin ist aus der DE 197 24 371 C1 ein Schweißelektroden- Wechsler bekannt, der ohne einen zusätzlichen Antrieb lediglich mit der Bewegung des Schweißroboters betrieben wird. Die Elektrodenkappe wird dabei zwischen annährend parallelen Backen erfaßt, an denen die Elektrode eine sie lösende Abrollbewegung erfährt, wenn der Roboter sie zwischen diesen durch ein Hebelgetriebe einklemmt und hindurchführt. Nach dem Lösen und Herausfallen der Elektrode muß die Vorrichtung vom Roboter in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden.

Ferner ist aus der US 6,049,053 A eine Vorrichtung zum Lösen einer Elektrodenspitze bekannt, wobei die Vorrichtung eine Klemmvorrichtung mit einer Öffnung umfaßt, um die Elektrodenspitze festzuklemmen. Die Öffnung wird durch einen Motor periodisch erweitert und verkleinert, wodurch die Elektrodenspitze periodisch eingeklemmt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wesentlich einfachere und kleinere Elektroden-Wechselvorrichtung zu schaffen, die schneller zu betreiben ist und beidseitig, also ggf. auch für beide Punktschweißelektroden einer Zange gleichzeitig, zu nutzen ist.

Die Lösung besteht darin, daß die sektorförmigen Klemmbacken mit mindestens einer Feder beaufschlagt sind, die eine in den Elektrodeneinsteckbereich eingesteckte Elektrode einklemmen, die Klemmbacken einen Sektorwinkel von ca. 90° aufweisen, ihr Sektorradius ca. 4- bis 6-fach größer ist als der Elektrodenradius, die exzentrischen Lager der Klemmbacken radial um etwa das 1½-fache des Elektrodenradius jeweils aus dem Sektorzentrum versetzt sind und winkelmäßig um jeweils 20-45° aus der Sektormitte versetzt sind, so daß die Elektrode wenn sie um das Zentrum des Elektrodeneinsteckbereiches auf einem Führungskreis bewegt wird, auch wenn dessen Radius kleiner als ein Elektrodenradius ist, zwischen den Klemmflächen abrollend, die Klemmflächen zusammenziehend oder öffnend, gehalten ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt keinen Fremdantrieb und kein klemmendes Hebelgetriebe. Die exzentrisch gelagerten sektorförmigen Klemmbacken erbringen durch die Größe der Exzentrizität und durch ihre Lage in einem zentralen Elektrodeneinsteckbereich stets eine Elektrodenklemmung auch wenn die Elektrode um das Zentrum des Einsteckbereichs kreisend bewegt wird. Somit reichen die Klemmsektoren mit ihrer Klemmfläche in der dem Zentrum nächsten Schwenkstellung bis in den zentralen Einsteckbereich, den die mittig eingesteckte Elektrode einnimmt, hinein, und sie befinden sich auch aus der zentrumsnahen Lage herausgeschwenkt entsprechend der Kreisbewegung beabstandet zu dem Einsteckbereich in einer klemmenden relativen Lage zur Elektrode. Die radiale Exzentrizität der Sektorenlagerung ist zweckmäßig größer als der Elektrodenradius und kleiner als der Elektrodendurchmesser und entspricht etwa 1/5 des Sektorradius. Die Sektoren schließen einen Winkel von ca. 80-90° ein. Das Schwenkgelenk ist außerdem zirkular im Sektor versetzt, wobei der Winkelversatz etwa 25° zur Symmetrieachse beträgt.

Die Klemmsektoren sind mit ihren Gelenkstiften freischwenkbar zwischen zwei Gehäuseplatten gehalten, in denen mittig eine Bohrung, den Einsteckbereich und den Kreisbewegungsbereich freilassend, eingebracht ist.

Als vorteilhaft hat sich für die Rückstellung der Klemmsektoren in eine klemmende Grundstellung sowie in die klemmende Arbeitslage die Anordnung einer alle Sektorkörper umschlingende, unter Zugspannung stehende Federanordnung erwiesen, die z. B. insgesamt aus einer umschließenden Wendelfeder besteht.

Da die beiden Halteplatten eine Bohrung aufweisen, können die jeweils losgedrehten Elektroden frei auf der dem Roboterarm entgegengesetzten Seite austreten. Die Vorrichtung ist von beiden Seiten zu benutzen.

Für einen äußerst schnellen Elektrodenwechsel sind zweckmäßig zwei der Vorrichtungen insbesondere mit konzentrischen Zentralachsen mit einem Abstand zum Durchtritt der abgelösten Elektroden aufeinandergeschichtet. Dadurch können die beiden Punktschweißelektroden der zusammengehörigen Schweißarme quasi gleichzeitig von ihren verbrauchten Kappen befreit werden.

Zur Erleichterung der Elektrodeneinführung in den Einsteckbereich, ist an den Klemmflächen jeweils ein- oder beidseitig eine abgeschrägte Phase ausgearbeitet. Außerdem kann an der Bohrung in den Halteplatten eine Abphasung ausgearbeitet sein.

An dem Halter der Elektroden-Lösevorrichtung ist vorteilhaft auch mindestens eine Elektrodenkappenzuführung angeordnet, von der der Roboterarm jeweils mit der kappenlosen Elektrode eine neue oder erneuerte Kappe aufnehmen kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeigen Fig. 1-4.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt I-I der Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine Klemmbacke im Detail in Aufsicht;

Fig. 4 zeigt eine Klemmbacke in Seitenansicht.

Auf einer Grundplatte 11, Fig. 1, einer Halterung 1 ist mit Abstandshaltern 12 eine abgenommene Deckplatte 10 montiert, und zwischen der Grundplatte 11 und der Deckplatte 10 sind Lagerstifte 27-29 durchgehend eingesetzt, mit denen jeweils eine etwa sektorförmige Klemmbacke 21-23 verschwenkbar exzentrisch gelagert ist.

Die sektorförmigen Klemmbacken 21-23 sind mit ihren etwa kreisförmigen Klemmflächen 24-26 auf ein Zentrum Z der Anordnung hin gerichtet und werden durch eine außen alle Sektoren umschließende Wendelfeder 4 dorthin orientiert so gehalten, daß die Klemmflächen jeweils mit dem zum jeweiligen sektorexzentrischen Lagerstift nächstgelegenen Abschnitt, also dem vom Zentrum Z entferntest gelegenen Abschnitt, zu diesem hin orientiert sind. Der Sektorradius SR entspricht etwa dem 4- bis 6- fachen des Elektrodenradiusses R.

Die radiale Exzentrizität 30 entspricht etwa dem 1 1/2-fachen des Elektrodenradiusses R. Der Klemmbackensektor hat einen Winkelbereich von ca. 90° und die Winkelexzentrizität W des Lagerstiftes im Klemmbackensektor 21-23 beträgt jeweils ca. 25°. Die Feder 4 greift jeweils an den beiden abgerundeten Sektorecken 31, 32 der Klemmbackensensoren an, die einerseits etwa das Sektorzentrum SZ bilden und andererseits an den Klemmflächenbereich grenzen, der dem Lagerstift 27-29 jeweils am nächsten liegt. Da der Hebelarm jeweils von dem Sektorzentrum SZ zum jeweiligen Lagerstift 27-29, der etwa der Exzentrizität 30 entspricht, etwa nur 1/3 so lang ist wie der Hebelarm zur anderen Ecke 32, bildet die Feder 4 daran ein größeres Rückstellmoment aus, so daß die Sektoren in die lose Klemmstellung gezogen werden und bei fehlender Elektrode dort gehalten werden. Dadurch ist ein zentraler Einsteckbereich E im wesentlichen freigehalten für das Einführen einer Schweißelektrode mit einer Elektrodenkappe.

Wird eine Elektrodenkappe nach dem Einstecken auf einem kleinen Führungskreis K von dem Roboter bewegt, so werden die Sektoren 21 -23 an ihren Klemmflächen 24-26 davon erfaßt und je nach der Richtung der Kreisbewegung in eine die Klemmung lockernde oder verstärkende Stellung verschwenkt. Ist in letzterem Fall die Klemmung stark genug, daß die Reibung an den Klemmbacken überwiegt, so dreht sich die Elektrodenkappe auf der Schweißelektrode los. Bei einer kleinen zurückkreisenden Bewegung wird sie freigegeben.

In einer exzentrischen Stellung der Elektrode zur Einführöffnung im Halter 1 läßt sich die Elektrodenkappe von der Elektrode abstreifen, worauf sie in den Klemmbacken noch lose gehalten bleibt. Beim Einführen der nächsten Elektrode mit Kappe, wird die noch verbliebene an der anderen Seite herausgedrückt.

Zur Erleichterung des Einführens der Elektrode mit der Schweißkappe ist jeweils an der nach außen gerichteten Kante der Klemmfläche 24-26 eine Phase P angebracht, wie Fig. 4 in Seitenansicht zeigt. Die Phase P ermöglicht das Einführen auch bei einer leicht versetzten Stellung der Sektoren zu ihrer Normalposition in Gleichverteilung. Die Klemmfläche 24-26 ist mit einer rauhen Profilierung versehen, um den Reibwert zu erhöhen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Doppelvorrichtung. Bei dieser sind zwischen zwei äußeren Deckplatten 10, 10A mit Abstandshaltern 12 zwei zueinander beabstandete innere Bodenplatten 11, 11A gehalten, zwischen denen jeweils an den Lagerstiften je ein Satz von Klemmbacken 21-23 gehalten ist. Der Abstand der inneren Bodenplatten 11, 11A zueinander ist so groß, daß eine freigewordene Elektrodenkappe dort austreten kann. In den beiden Werkzeugen kann von jeder Seite eine Elektrode E1, E2 mit Kappe eingeführt werden und dann im kleinen Kreis geführt werden, um die Kappe loszudrehen.

Die beiden Deckplatten 10, 10A sind an einer Seite überstehend ausgebildet, so daß sie mit den freistehenden Bereichen stationär in Bohrungen 13 befestigt werden können.

Bezugszeichenliste

1

Halter

10

,

10

A Deckplatte

11

,

11

A Bodenplatte

12

Abstandhalter

13

Montagebohrungen
E1, E1 Elektroden

21

,

22

,

23

Klemmbacken

24

,

25

,

26

Klemmflächen

27

,

28

,

29

Lagerstifte

30

rad. Exzentrizität

31

innere Sektorecke

32

äußere Sektorecke

4

Feder
E Einsteckbereich
K Führungskreis
P Phase
R Elektrodenradius
SR Sektorradius
SZ Sektorzentrum
W Winkelexzentrizität
Z Zentrum

Claims (9)

1. Wechselvorrichtung für Punktschweißelektroden (E1, E2) mit mehreren um einen zentralen Elektrodensteckbereich (E) herum etwa gleichverteilt in einem ortsfesten Halter (1) angeordneten Elektroden-Klemmbacken (21-23), die jeweils verschwenkbar und bezüglich ihrer bogenförmigen Klemmfläche (24-26) exzentrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Klemmbacken (21-23) mit mindestens einer Feder (4) beaufschlagt sind, die eine in den Elektrodeneinsteckbereich (E) eingesteckte Elektrode (E1, E2) einklemmen, die Klemmbacken (21-23) einen Sektorwinkel von ca. 90° aufweisen, ihr Sektorradius (SR) ca. 4- bis 6-fach größer ist als der Elektrodenradius (R), die exzentrischen Lager (27-29) der Klemmbacken (21-23) radial um etwa das 1½-fache des Elektrodenradius (R) jeweils aus dem Sektorzentrum (SZ) versetzt sind und winkelmäßig um jeweils 20-45° aus der Sektormitte versetzt sind, so daß die Elektrode (E1, E2) wenn sie um das Zentrum (Z) des Elektrodeneinsteckbereiches (E) auf einem Führungskreis (K) bewegt wird, auch wenn dessen Radius kleiner als ein Elektrodenradius (R) ist, zwischen den Klemmflächen (24-26) abrollend, die Klemmflächen zusammenziehend oder öffnend, gehalten ist.

2. Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (24-26) eine reibwerterhöhende Profilierung tragen.

3. Wechselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (24-26) nach außen gerichtet eine Phase (P) aufweisen.

4. Wechselvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (21-23) zwischen einer Deckplatte (10) und einer Bodenplatte (11), die mit Abstandshaltern (12) parallel zueinander gehalten sind, schwenkbar angeordnet sind.

5. Wechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der parallelen Deckplatten (10, 10A) und Bodenplatten (11, 11A) paarweise jeweils zusammen mit Gruppen zwischenliegender Klemmbacken (21-23) auf einem solchen Abstand zueinander parallel zusammengehalten sind, daß eine gelöste Elektrodenkappe dazwischen frei austreten kann.

6. Wechselvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Deckplatten (10, 10A) länger als die Bodenplatte (11, 11A) ausgebildet ist und in dem somit überstehenden Bereich von Montagebohrungen (13) durchsetzt ist.

7. Wechselvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (21-23) insgesamt von einer Zugfeder (4) umschlungen sind.

8. Wechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektorecken (31, 32) der Klemmbacken (21-23), an denen die Feder (4) anliegt, abgerundet sind.

9. Wechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfeder (4) eine Wendelfeder ist.