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DE102017219011B4 - Processing device - Google Patents

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DE102017219011B4
DE102017219011B4 DE102017219011.6A DE102017219011A DE102017219011B4 DE 102017219011 B4 DE102017219011 B4 DE 102017219011B4 DE 102017219011 A DE102017219011 A DE 102017219011A DE 102017219011 B4 DE102017219011 B4 DE 102017219011B4
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Abstract

Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken (10), insbesondere Schweißzange, umfassend zwei gegenüberliegende Haltebügel (13), wobei an den Haltebügeln (13) zwei sich gegenüberliegende Fügewerkzeuge (14), insbesondere in Form von Schweißelektroden, angeordnet sind, und wobei die gegenüberliegenden Fügewerkzeuge (14) zur Bearbeitung von Werkstücken relativ zueinander verfahrbar und/oder antreibbar sind, wobei in der Vorrichtung (10) ein Bereich mit Zugspannungen (11) und ein Bereich mit Druckspannungen (12) während der Werkstückbearbeitung auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebügel (13) jeweils zwei Vorspannungselemente (20) aufweisen, wobei ein erstes Vorspannungselement (20) als Druckspannungselement ausgeführt und in dem Bereich des Haltebügels (13) angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Druckspannungen auftreten, und wobei ein zweites Vorspannungselement (20) als Zugspannungselement ausgeführt und im Bereich des Haltebügels (13) angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Zugspannungen auftreten.

Figure DE102017219011B4_0000
Device for machining workpieces (10), in particular welding tongs, comprising two opposing holding brackets (13), two opposing joining tools (14), in particular in the form of welding electrodes, being arranged on the holding brackets (13), and the opposing joining tools (14) can be moved and / or driven relative to one another for machining workpieces, an area with tensile stresses (11) and an area with compressive stresses (12) occurring in the device (10) during workpiece machining, characterized in that the holding brackets ( 13) each have two biasing elements (20), a first biasing element (20) being designed as a compressive stress element and being arranged in the region of the holding bracket (13) in which compressive stresses occur during workpiece machining, and a second biasing element (20) as a tensile stress element executed and in the area of the bracket (13) is arranged in which tensile stresses occur during workpiece machining.
Figure DE102017219011B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere für das Fügen von Werkstücken.The invention relates to a device for machining workpieces, in particular for joining workpieces.

Verfahren für das Fügen von Werkstücken sind beispielsweise Stanznieten, Clinchen, Widerstandsschweißen, Reibelementeschweißen, Nietschweißen etc.. Hierbei müssen über ein Werkzeug Fügekräfte aufgebracht werden. Diese Fügekräfte führen zu einer Verformung der Struktur des verwendeten Werkzeugs. Insbesondere bei den oben beispielhaft als Fügeverfahren aufgezählten Verfahren müssen hohe Kräfte aufgebracht werden, wobei die Werkzeuge mitunter große Ausladungen aufweisen, so dass große Verformungen in den Werkzeugstrukturen auftreten. Um die Verformung der Werkzeugstrukturen in Grenzen zu halten, werden metallische Strukturen mit entsprechend großen tragenden Querschnitten eingesetzt. Je nach Fügekraftniveau und Fügeverfahren kommen Aluminium-, Kupfer- oder Stahlwerkstoffe zum Einsatz. Zudem sind auch Strukturen aus faserverstärkten Kunststoffen möglich.Methods for joining workpieces are, for example, punch rivets, clinching, resistance welding, friction element welding, rivet welding, etc. In this connection, joining forces must be applied using a tool. These joining forces lead to a deformation of the structure of the tool used. Particularly in the case of the methods listed above as joining methods, high forces have to be applied, the tools sometimes having large projections, so that large deformations occur in the tool structures. In order to keep the deformation of the tool structures within limits, metallic structures with correspondingly large load-bearing cross sections are used. Depending on the level of joining force and the joining process, aluminum, copper or steel materials are used. Structures made of fiber-reinforced plastics are also possible.

Einige Fügeverfahren tolerieren keinen oder nur einen geringen Versatz in der Fügeachse. Hier ist insbesondere das Stanznieten mit seinen besonders hohen Fügekräften zu nennen.Some joining methods tolerate little or no offset in the joining axis. The punch riveting with its particularly high joining forces is particularly worth mentioning here.

Bei vielen Fügeverfahren, insbesondere bei Schweißverfahren in der Großserie, kommen Handhabungsgeräte, beispielsweise Industrieroboter, zum Einsatz. Die Schweißverfahren sind üblicherweise Elektroschweißverfahren, wobei der Schweißstrom mittels Elektroden in die zu fügenden Werkstücke eingebracht wird. Bei Verfahren, bei denen in Grenzen ein Fluchtungsfehler toleriert werden kann, wie beispielsweise dem Widerstandsschweißen, kommt es beim Aufbau der Fügekraft zu Verspannungen zwischen der Fügeteilstruktur und ihren Spannelementen, dem Fügewerkzeug und dem Handhabungselement. Ist die Aufbiegung des Werkzeugs und der daraus entstehende Fluchtungsfehler und laterale Versatz zu groß, können sich diese Verspannungen im Verlaufe des Fügeprozesses aufgrund von Schwingungen und dem Erweichen des Fügeteilwerkstoffes durch den Schweißprozess lösen, und es kommt zu einem Schieben der Schweißelektroden auf der Oberfläche der zu fügenden Werkstücke. Neben einem unter Umständen qualitätsmindernden Einfluss auf die Schweißpunktqualität, können die Verspannungen auch unerwünschte Geometrieänderungen an der Fügeteilstruktur zur Folge haben.Handling devices, for example industrial robots, are used in many joining processes, especially in welding processes in large series. The welding processes are usually electric welding processes, the welding current being introduced into the workpieces to be joined by means of electrodes. In methods in which an alignment error can be tolerated within limits, such as resistance welding, for example, when the joining force is built up, there are tensions between the joining part structure and its clamping elements, the joining tool and the handling element. If the bending of the tool and the resulting misalignment and lateral misalignment are too large, these tensions can be released in the course of the joining process due to vibrations and the softening of the joining part material due to the welding process, and the welding electrodes on the surface are pushed joining workpieces. In addition to a quality-reducing influence on the weld spot quality, the stresses can also result in undesirable changes in the geometry of the part structure.

Eine verformungsarme Auslegung der Tragstrukturen führt zu einem hohen Gewicht und/oder zu vergrößerten Außenabmessungen des Werkzeuges, weshalb entsprechend tragfähige Roboter zum Einsatz kommen müssen. Neben Kostenunterschieden für Industrieroboter unterschiedlicher Traglast führt eine höhere Traglast des Industrieroboters dazu, dass die Handhabungsgeschwindigkeit insgesamt vermindert wird. Selbst wenn die mögliche Beschleunigung und Geschwindigkeit der einzelnen Roboterachsen gleich bleiben, können aufgrund des höheren Gewichts der Werkzeuge und der resultierenden Massenträgheit nicht die gleichen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofile verwendet werden wie bei leichteren Werkzeugen. Durch starke Beschleunigungen nimmt die unerwünschte Schwingungsneigung des Gesamtsystems zu. Die Folge sind längere Taktzeiten.A low-deformation design of the support structures leads to high weight and / or to enlarged outer dimensions of the tool, which is why appropriately stable robots must be used. In addition to cost differences for industrial robots with different payloads, a higher payload of the industrial robot means that the overall handling speed is reduced. Even if the possible acceleration and speed of the individual robot axes remain the same, the same acceleration and speed profiles as for lighter tools cannot be used due to the higher weight of the tools and the resulting mass inertia. The undesirable tendency to vibrate in the overall system increases due to strong accelerations. The result is longer cycle times.

Werden für einen Fügeprozess immer die gleichen Fügekräfte verwendet, ist der Aufbau einer Tragstruktur denkbar, bei der bei aufgebrachter Nennkraft die Fügeachse fluchtet. Problematisch bleibt hier jedoch, dass zusätzlich durch das Aufbiegen eine Verschiebung senkrecht zur Kraftachse stattfindet. Dieses sogenannte Schieben erzeugt, wie bereits beschrieben, eine Verspannung zwischen der eingespannten Fügeteilstruktur und dem Handhabungsroboter und müsste gegebenenfalls durch eine entsprechend gelagerte Werkzeugaufnahme ausgeglichen werden. Werden mit dem gleichen Werkzeug jedoch unterschiedliche Fügeteile gefügt, wie beim Widerstandsschweißen üblich, sind unterschiedliche Elektrodenkräfte erforderlich, so dass sich dieser Ansatz als nachteilig erwiesen hat.If the same joining forces are always used for a joining process, the construction of a support structure is conceivable in which the joining axis is aligned when the nominal force is applied. The problem here remains, however, that bending also causes a displacement perpendicular to the force axis. As already described, this so-called pushing creates a tension between the clamped joining part structure and the handling robot and, if necessary, would have to be compensated for by a correspondingly mounted tool holder. However, if different joining parts are joined with the same tool, as is customary in resistance welding, different electrode forces are required, so that this approach has proven to be disadvantageous.

Für die Realisierung möglichst verformungsarmer Werkzeugstrukturen wird bei Stanznietfügeeinrichtungen häufig Stahl als Werkstoff für die Haltebügel eingesetzt. Diese Bügel sind in C-Form aufgebaut und können je nach Ausladung und erforderlicher Fügekraft schnell 200 kg und mehr wiegen. Ein bekannter Ansatz zur Reduzierung des Gesamtgewichtes ist die Entwicklung einer gewichtsoptimierten Tragstruktur, bei der die Kraftachse bei aufgebrachter Fügekraft senkrecht zur Fügeteiloberfläche steht und damit keinen Fluchtungsfehler aufweist. Diese Strukturen sind für die jeweilige Geometrie auszulegen und sind in Richtung Verwindungssteifigkeit nicht optimiert, können aber durch die inneren Verformungen der Struktur den unerwünschten Fluchtungsfehler vermeiden. Aus der DE 10 2012 022 890 A1 sowie aus der DE 198 19 721 A1 sind bereits Vorrichtungen für die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Fügewerkzeuge, bekannt geworden, in deren lasttragende Struktur einzelne Vorspannungselemente eingebracht sind, um während des Betriebs auftretenden Spannungen entgegen zu wirken.Steel is often used as the material for the retaining bracket in punch rivet assemblies in order to implement tool structures that are as low in deformation as possible. These brackets are constructed in a C-shape and can quickly weigh 200 kg and more, depending on the radius and the required joining force. A well-known approach to reducing the total weight is the development of a weight-optimized support structure in which the force axis is perpendicular to the surface of the part to be joined when the joining force is applied and thus has no misalignment. These structures are to be designed for the respective geometry and are not optimized in terms of torsional rigidity, but can avoid the undesired misalignment due to the internal deformations of the structure. From the DE 10 2012 022 890 A1 as well as from the DE 198 19 721 A1 Devices for machining workpieces, in particular joining tools, have already become known, in the load-bearing structure of which individual pretensioning elements are introduced in order to counteract tensions occurring during operation.

Aus dem Stand der Technik ist es jedoch bisher nicht bekannt, den während des Betriebs resultierenden Gesamtspannungszustand in unterschiedlichen Bereichen einer Bearbeitungsvorrichtung zu kompensieren. Damit weisen die bekannten Vorrichtungen nach wie vor den Nachteil auf, dass Elemente der Grundstruktur zur Aufnahme der Betriebslasten bzw. des resultierenden Gesamtspannungszustandes entsprechende Materialstärken aufweisen müssen.However, it is not previously known from the prior art to compensate for the overall voltage state resulting during operation in different areas of a processing device. The well-known Devices still have the disadvantage that elements of the basic structure for absorbing the operating loads or the resulting overall stress state must have appropriate material thicknesses.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Bearbeitung, insbesondere das Fügen von Werkstücken anzugeben, das die beschriebenen Nachteile vermeidet.The object of the invention is to provide a device for machining, in particular the joining of workpieces, which avoids the disadvantages described.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 - 15.According to the invention, this object is achieved by a device for machining workpieces with the features of independent claim 1. Advantageous further developments of the device result from subclaims 2-15.

Eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Schweißzange, umfassend zwei gegenüberliegende Haltebügel, wobei an den Haltebügeln zwei sich gegenüberliegende Fügewerkzeuge, insbesondere in Form von Schweißelektroden, angeordnet sind, und wobei die gegenüberliegenden Fügewerkzeuge zur Bearbeitung von Werkstücken relativ zueinander verfahrbar und/oder antreibbar sind, wobei in der Vorrichtung ein Bereich mit Zugspannungen und ein Bereich mit Druckspannungen während der Werkstückbearbeitung auftreten, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebügel jeweils zwei Vorspannungselemente aufweisen, wobei ein erstes Vorspannungselement als Druckspannungselement ausgeführt und in dem Bereich des Haltebügels angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Druckspannungen auftreten, und wobei ein zweites Vorspannungselement als Zugspannungselement ausgeführt und im Bereich des Haltebügels angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Zugspannungen auftreten.A device for machining workpieces, in particular welding tongs, comprising two opposing holding brackets, two opposing joining tools, in particular in the form of welding electrodes, being arranged on the holding brackets, and wherein the opposing joining tools for machining workpieces can be moved and / or driven relative to one another , wherein an area with tensile stresses and an area with compressive stresses occur during workpiece machining in the device, is characterized in that the holding brackets each have two biasing elements, a first biasing element being designed as a compressive stressing element and being arranged in the area of the holding bracket in which compressive stresses occur during workpiece machining, and a second prestressing element is designed as a tensile stress element and is arranged in the region of the holding bracket, in the tension during workpiece machining tensions occur.

Bei allen Strukturen treten bei Aufbringen einer Kraft je nach Bereich der Struktur Zug- und Druckspannungen auf. Gedanklich könnte man in die betroffenen Bereiche Federn einsetzen, die auf Zug oder Druck belastet werden. Federn, so sie sich in einem vorgespannten Zustand befinden, haben die Eigenschaft, dass erst beim Überschreiten der Vorspannkraft ein weiterer Federweg stattfindet. Auch vorgespannte Schrauben sind als ein solches zu betrachten.In all structures, tensile and compressive stresses occur when a force is applied, depending on the area of the structure. In theory, one could use springs in the affected areas that are subjected to tension or pressure. Springs, if they are in a preloaded state, have the property that a further spring travel only takes place when the preload force is exceeded. Prestressed screws should also be considered as such.

Werden in die Strukturen der Werkzeuge gezielt dauerhafte Verspannungen bzw. Vorspannungen eingebracht, kann die Struktur entgegen der Belastungsrichtung des Fügeprozesses bis zur Maximalbelastung vorgespannt, bzw. vorverformt werden. Das Resultat wäre, dass bei der so vorgespannten Struktur bis zum Erreichen der maximalen Fügekraft keine Verformung mehr auftritt.If permanent tensioning or pre-tensioning is specifically introduced into the structures of the tools, the structure can be pre-tensioned or pre-deformed against the loading direction of the joining process up to the maximum loading. The result would be that with the structure prestressed in this way, no more deformation occurs until the maximum joining force is reached.

Aufgrund des Umstandes, dass mit dem Einbringen der Verspannung eine Verformung der Struktur einhergeht, müssen die Kontaktflächen der Werkzeugaufnahmen, wie beispielsweise Setzköpfe beim Stanznieten, Reibelementeschweißen oder Nietschweißen, Elektrodenhalter beim Widerstandsschweißen, entsprechend nachgearbeitet werden oder von vorneherein so bearbeitet werden, dass die Werkzeuge in Kraftrichtung fluchten.Due to the fact that the deformation is accompanied by a deformation of the structure, the contact surfaces of the tool holders, such as setting heads for punch riveting, friction element welding or rivet welding, electrode holders for resistance welding, must be reworked accordingly or machined from the outset in such a way that the tools are Force direction aligned.

Mit diesen Maßnahmen kann eine erhebliche Gewichtsreduzierung der Werkzeugstruktur erzielt werden, da die Vorspannung in Strukturen eingebracht werden kann, deren Maß der Verformung für den Fügeprozess nicht zu tolerieren wäre.With these measures, a considerable weight reduction of the tool structure can be achieved, since the prestress can be introduced into structures whose degree of deformation would not be tolerable for the joining process.

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist allerdings, dass die Kontaktflächen für die Aufnahme der Fügewerkzeuge nachbearbeitet werden müssten oder die Verformungen im Rahmen einer Simulation bestimmt werden müssten und die Konstruktion entsprechend angepasst werden müsste, damit nach Einbringung der Vorspannung die Nennmaße der Konstruktion erreicht werden. Durch die Verwendung von Vorspannungselementen ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Möglichkeit geschaffen, Vorspannungen in eine Konstruktion einzubringen, ohne dass eine Beeinflussung der relevanten Konstruktionsanschlussmaße damit einhergeht. Wie bei einer Feder, die im vorbelasteten Zustand erst eine weitere Verformung, beispielsweise eine weitere Änderung des Federweges erfährt, wenn die Vorspannkraft überschritten wird, verhält es sich auch mit den Vorspannelementen.A disadvantage of this procedure, however, is that the contact surfaces for the admission of the joining tools would have to be reworked or the deformations would have to be determined in the context of a simulation and the construction would have to be adapted accordingly so that the nominal dimensions of the construction are achieved after the preload has been applied. By using prestressing elements, the device according to the invention creates a possibility of introducing prestresses into a construction without the relevant construction connection dimensions being influenced. As with a spring that only undergoes further deformation in the preloaded state, for example a further change in the spring travel when the pretensioning force is exceeded, the pretensioning elements also behave.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorspannungselement ein Spannelement unter Vorspannung aufweist.It has proven to be advantageous if the pretensioning element has a pretensioning element.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Vorspannungselement ein passives Spannelement auf. Ein passives Spannelement ist beispielsweise eine Schraube oder Gewindestange, die mittels einer Mutter spannbar ist.In an advantageous embodiment, the biasing element has a passive clamping element. A passive clamping element is, for example, a screw or threaded rod that can be clamped using a nut.

In einer alternativen Ausführungsform weist das Vorspannungselement ein aktives Spannelement auf. In dieser Ausführungsform kann das Vorspannungselement beispielsweise einen Fluidzylinder, beispielsweise einen Hydraulikzylinder oder einen Pneumatikzylinder, aufweisen. Ebenso ist aber auch eine antreibbare Spindel, beispielsweise ein Gewinde, Kugelumlauf- oder Rollengewindespindel, als aktives Spannelement möglich. Der Antrieb der Spindel kann beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, oder aber auch mechanisch erfolgen. Vorteilhaft ist, dass ggf. ein Element je Tragstruktur ausreicht, die Verformungen der Gesamtstruktur zu kompensieren. Auch für den Fall, dass die benötigte Tragstrukturgeometrie die Verwendung von Verformungselementen nicht zulässt, kann eine Vorrichtung mit aktivem Spannelement zum Tragen kommen.In an alternative embodiment, the biasing element has an active clamping element. In this embodiment, the prestressing element can have, for example, a fluid cylinder, for example a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder. However, a drivable spindle, for example a thread, ball screw or roller screw, is also possible as an active clamping element. The spindle can be driven, for example, electrically, hydraulically or pneumatically, or also mechanically. It is advantageous that one element per supporting structure may be sufficient to compensate for the deformations of the overall structure. Also in the event that the required support structure geometry is used of deformation elements, a device with an active tensioning element can come into play.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorspannungselement weiterhin ein Gegenelement aufweist, wobei das Spannelement und das Gegenelement derart wirkverbunden sind, dass über die Vorspannung des Spannelements in dem Gegenelement ein Spannungszustand einstellbar ist, der proportional der Vorspannung des Spannelements ist.In addition, it has proven to be advantageous if the pretensioning element also has a counter element, the tensioning element and the counter element being operatively connected such that a tension state that is proportional to the pretension of the tensioning element can be set in the counter element by means of the pretensioning of the tensioning element.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Druck- oder Zugvorspannelemente realisieren.With the device according to the invention, compression or tension pre-stressing elements can be realized.

Ist das Vorspannungselement ein Druckvorspannelement, weist das Gegenelement durch ein zugbelastetes Spannelement einen Druckspannungszustand auf. Beispielsweise wird ein Rohr als Gegenelement druckvorgespannt, indem beispielsweise mit einer zugbelasteten Schraube im Rohr ein Druckspannungszustand proportional zur Vorspannkraft F der Schraube erzeugt wird. Dazu kann die Schraube in ein Passstück eingeschraubt werden, das in dem Rohr angeordnet ist und gegen das Rohr durch einen Hinterschnitt verkontert ist. Die Länge des Passstücks ist dabei so bemessen, dass es kürzer als das Rohr ist, wodurch durch das Eindrehen der gegen das gegenüberliegende Ende des Rohres gekonterten Schraube eine Zugspannung in der Schraube und dem Passstück aufbringbar ist, so dass in dem Rohr eine Druckspannung induziert wird. Dabei erfährt das Rohr beim Aufbringen einer äußeren Druckkraft keine weitere Verformung, solange die eingestellte Vorspannkraft nicht überschritten wird.If the pretensioning element is a pressure pretensioning element, the counter element has a compressive stress state due to a tension-loaded tensioning element. For example, a pipe as a counter-element is pressure-prestressed, for example by using a tension-loaded screw in the pipe to determine a state of compressive stress proportional to the prestressing force F the screw is generated. For this purpose, the screw can be screwed into a fitting piece which is arranged in the tube and is countered to the tube by an undercut. The length of the fitting piece is dimensioned such that it is shorter than the pipe, so that by tightening the screw that is locked against the opposite end of the pipe, a tensile stress can be applied in the screw and the fitting piece, so that a compressive stress is induced in the pipe . The tube experiences no further deformation when an external compressive force is applied, as long as the set preload force is not exceeded.

Ist das das Vorspannungselement ein Zugvorspannelement, weist das Gegenelement durch ein druckbelastetes Spannelement einen Zugspannungszustand auf. Beispielsweise wird ein Rohr als Gegenelement zugvorgespannt, indem beispielsweise mit einer druckbelasteten Schraube im Rohr ein Zugspannungszustand proportional zur Vorspannkraft F der Schraube erzeugt wird. Dazu kann die Schraube in das Rohr eingeschraubt werden. In dem Rohr ist dabei ein Passstück derart angeordnet, dass seine Lage in Richtung der Rohrachse fixiert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass auf der der Schraube gegenüberliegenden Seite des Rohres ein Stopfen in das Rohr eingeschraubt ist, wobei das Passstück in seiner Länge so bemessen ist, dass die Summe der Längen von Schraube, Passstück und Stopfen länger als das Rohr ist, wodurch durch das Eindrehen der über das Passstück gegen den Stopfen drückenden Schraube eine Druckspannung in der Schraube aufbringbar ist, so dass in dem Rohr eine Zugspannung induziert wird. Dabei erfährt das Rohr beim Aufbringen einer äußeren Zugkraft keine weitere Verformung, solange die eingestellte Vorspannkraft nicht überschritten wird.If the prestressing element is a tensile prestressing element, the counter element has a tensile state due to a pressure-loaded tensioning element. For example, a pipe is tension-preloaded as a counter-element by, for example, a tension state proportional to the preload force in the pipe with a pressure-loaded screw F the screw is generated. To do this, the screw can be screwed into the pipe. A fitting piece is arranged in the pipe in such a way that its position is fixed in the direction of the pipe axis. This can be achieved, for example, by screwing a stopper into the tube on the side of the tube opposite the screw, the length of the fitting being dimensioned such that the sum of the lengths of the screw, fitting and stopper is longer than the tube , whereby a compressive stress can be applied in the screw by screwing the screw pressing against the stopper over the fitting, so that a tensile stress is induced in the tube. The tube does not undergo any further deformation when an external tensile force is applied, as long as the set preload force is not exceeded.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Vorspannungselement einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein Vorspannungselement mit einem kreisförmigen Querschnitt ist besonders kostengünstig herstellbar.In an advantageous embodiment, the prestressing element has a circular cross section. A prestressing element with a circular cross section can be produced particularly inexpensively.

In einer alternativen Ausführungsform weist das Vorspannungselement einen mehreckigen Querschnitt auf.In an alternative embodiment, the prestressing element has a polygonal cross section.

In weiteren alternativen Ausführungsformen weist das Vorspannungselement einen ovalen oder einen elliptischen Querschnitt auf.In further alternative embodiments, the prestressing element has an oval or an elliptical cross section.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorspannungselement ein Strangpressprofil aufweist. Durch die Verwendung eines Strangpressprofils ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders kostengünstig herstellbar. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in dem Strangpressprofil eine Aufnahmebohrung für ein Vorspannungselement bereits enthalten ist. Auch Kanäle zur Aufnahme von Kühlmittelleitungen, wie sie beispielsweise für das Widerstandsschweißen benötigt werden, können in ein Strangpressprofil bereits enthalten sein. Das Strangpressprofil kann nach den jeweiligen geometrischen Erfordernissen abgelängt und zu einer Tragstruktur verbunden, beispielsweise verschweißt werden. Diese Vorgehensweise garantiert einen minimalen und ressourcenschonenden Werkstoffeinsatz.Furthermore, it has proven to be advantageous if the prestressing element has an extruded profile. By using an extruded profile, the device according to the invention can be produced particularly inexpensively. It has proven to be particularly advantageous if a receiving bore for a prestressing element is already contained in the extruded profile. Channels for receiving coolant lines, such as are required for resistance welding, for example, can already be included in an extruded profile. The extruded profile can be cut to length according to the respective geometric requirements and connected to a supporting structure, for example welded. This procedure guarantees a minimal and resource-saving use of materials.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Vorspannungselement ein Versteifungselement auf. Durch die Verwendung eines Versteifungselements kann beispielsweise die Verwindungssteifigkeit des Vorspannungselements erhöht werden. Das Versteifungselement kann mit dem Vorspannelement beispielsweise durch Verschweißen verbunden werden.In a further advantageous embodiment, the prestressing element has a stiffening element. By using a stiffening element, for example, the torsional stiffness of the prestressing element can be increased. The stiffening element can be connected to the prestressing element, for example by welding.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Gegenelement einen Aluminiumwerkstoff auf. Grundsätzlich können zwar alle geeigneten Werkstoffe, insbesondere alle Metallwerkstoffe für das Gegenelement verwendet werden. Aluminium bietet aber Gewichtsvorteile gegenüber den meisten anderen geeigneten Metallwerkstoffen, insbesondere gegenüber Stahl auf. Da auch für die hohen Kräfte des Stanznietens der Einsatz von Stahl für die Tragstruktur nicht mehr erforderlich ist, kann durch die Verwendung von Aluminium das Gewicht erheblich verringert werden.In a further advantageous embodiment, the counter element has an aluminum material. Basically, all suitable materials, in particular all metal materials, can be used for the counter element. However, aluminum offers weight advantages over most other suitable metal materials, especially over steel. Since the use of steel for the supporting structure is no longer necessary even for the high forces of punch riveting, the weight can be reduced considerably by using aluminum.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorspannungselement in die Vorrichtung eingefügt ist. Als Fügeverfahren bieten sich beispielsweise schweißen, kleben oder schrauben an. Alternativ ist aber auch die Verwendung einer beispielsweise aus dem Vollen gearbeitete, vollständig ausgebildeten Tragstruktur möglich, in der eine Ausnehmung, beispielsweise eine Bohrung, zur Aufnahme eines Vorspannungselements vorgesehen ist.It has proven to be advantageous if the prestressing element is inserted into the device. As a joining process there are for example welding, gluing or screwing on. As an alternative, however, it is also possible to use a support structure, for example made from solid material, in which a recess, for example a bore, is provided for receiving a prestressing element.

Die Verwendung von Vorspannungselementen kann zudem auch bei Nebenelementen der Verbindungsverfahren angewendet werden. Beispielsweise werden beim Widerstandsschweißen an den Elektrodenarmen Elektrodenhalter eingesetzt, an denen wiederum die Schweißelektroden befestigt werden. Aus Zugänglichkeitsgründen sind die Abmessungen der Elektrodenhalter zum Teil beschränkt. Die beim Widerstandsschweißen erforderlichen, zum Teil hohen Elektrodenkräfte können aufgrund des Überschreitens der zulässigen Biegewechselfestigkeitswerte des Elektrodenhalterwerkstoffes nicht erreicht werden. Durch die Verwendung von Vorspannelementen kann dieses Problem behoben werden.The use of prestressing elements can also be used for secondary elements of the connection method. For example, in resistance welding, electrode holders are used on the electrode arms, to which the welding electrodes are in turn attached. For reasons of accessibility, the dimensions of the electrode holders are partially limited. The sometimes high electrode forces required for resistance welding cannot be achieved because the permissible fatigue strength of the electrode holder material is exceeded. This problem can be solved by using preloading elements.

Möglich ist auch der Einsatz bei Gewindespindelsystemen. Zwar könnten Gewindespindeln auch so mit je nach Belastung einer Zug- oder einer Druckschraube vorgespannt werden, jedoch wird dadurch die Steigungsgenauigkeit beeinflusst. Zunächst müsste der Rohling vorgespannt und erst anschließend das Gewinde erzeugt werden. Die Querschnittsverminderung könnte eingerechnet werden oder ein Vorspannungsausgleich durchgeführt werden. Die Verwendung der Vorspannungselemente an dieser Stelle ist daher einfacher.Use in threaded spindle systems is also possible. Although threaded spindles could also be preloaded with a tension or compression screw depending on the load, this affects the pitch accuracy. First, the blank would have to be pre-stressed and only then would the thread be created. The reduction in cross-section could be included or a prestress compensation could be carried out. The use of the biasing elements at this point is therefore easier.

Der Einsatz der Vorspannelemente ist beispielsweise geeignet für C- und X-Zangen zum Widerstandsschweißen, Stanznieten, Reibelementeschweißeinrichtungen, Clinchen sowie für stationäre Fügeeinrichtungen in C- und Portalbauweise, allgemein Bauteile mit Belastung durch Biegemoment, wie sie beispielsweise bei Pressen, Gewindespindeln oder allgemein Tragstrukturen vorkommen.The use of the prestressing elements is suitable, for example, for C and X pliers for resistance welding, punch rivets, friction element welding devices, clinching and for stationary joining devices in C and portal construction, generally components with bending moment loads, such as those that occur with presses, threaded spindles or general supporting structures .

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further advantages, special features and expedient developments of the invention result from the subclaims and the following illustration of preferred exemplary embodiments with the aid of the figures.

Von den Abbildungen zeigt:

  • 1 eine Stanznietzange zum Stanznieten als C-Bügel gemäß Stand der Technik in einer Seitenansicht und einer dreidimensionalen Ansicht
  • 2 eine Stanznietzange als optimierter C-Bügel gemäß Stand der Technik in einer Seitenansicht und einer dreidimensionalen Ansicht
  • 3 eine Prinzipskizze eines Druckvorspannelements gemäß der Erfindung in Draufsicht, Seitenansicht und als Schnitt
  • 4 eine Prinzipskizze eines Zugvorspannelements gemäß der Erfindung in Draufsicht, Seitenansicht und als Schnitt
  • 5 ein Strangpressprofil in einer dreidimensionalen Ansicht
  • 6 eine Schweißzange als C-Bügel mit Vorspannungselementen gemäß der Erfindung
  • 7 eine Ausführungsform einer lineargeführten X-Zange aufgebaut mit Vorspannungselementen gemäß der Erfindung in einer dreidimensionalen Ansicht
  • 8 einen Elektrodenarm mit Bohrungen zur Aufnahme von Vorspannungselementen
The pictures show:
  • 1 a punch rivet pliers for punch riveting as a C-bracket according to the prior art in a side view and a three-dimensional view
  • 2nd a punch riveting pliers as an optimized C-bracket according to the prior art in a side view and a three-dimensional view
  • 3rd a schematic diagram of a pressure biasing element according to the invention in plan view, side view and as a section
  • 4th a schematic diagram of a tension element according to the invention in plan view, side view and as a section
  • 5 an extruded profile in a three-dimensional view
  • 6 a welding gun as a C-bracket with biasing elements according to the invention
  • 7 an embodiment of a linearly guided X-gun with biasing elements according to the invention in a three-dimensional view
  • 8th an electrode arm with holes for receiving prestressing elements

1 zeigt eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 10 in Form einer Stanznietzange zum Stanznieten in der Ausführung als C-Bügel gemäß Stand der Technik. Die beim Fügen von Werkstoffen verwendeten Kräfte führen zu einer Verformung der Struktur der Vorrichtung 10. Insbesondere die beim Stanznieten eigesetzten hohen Kräfte und die mitunter großen Ausladungen bringen große Verformungen in der Struktur der Vorrichtung 10 mit sich. 1 shows a device for machining workpieces 10th in the form of punch riveting pliers for punch riveting in the form of a C-bracket according to the prior art. The forces used when joining materials lead to a deformation of the structure of the device 10th . In particular, the high forces used in punch riveting and the sometimes large projections bring about large deformations in the structure of the device 10th with yourself.

Im Betrieb treten in den Bereichen 11 der Vorrichtung 10 Zugspannungen auf, während in den Bereichen 12 der Vorrichtung 10 Druckspannungen auftreten. Um die Verformung der Vorrichtung 10 in Grenzen zu halten, werden metallische Strukturen mit entsprechend großen tragenden Querschnitten eingesetzt. Bei Verfahren, bei denen in Grenzen ein Fluchtungsfehler toleriert werden kann, wie dem Widerstandsschweißen, kommt es beim Aufbau der Fügekraft zu Verspannungen zwischen der Fügeteilstruktur und ihren Spannelementen, dem Schweißwerkzeug und dem Handhabungselement, üblicherweise einem Industrieroboter. Ist die Aufbiegung der Vorrichtung 10 und der daraus entstehende Fluchtungsfehler und laterale Versatz zu groß, können sich diese Verspannungen im Verlaufe des Schweißprozesses aufgrund von Schwingungen und dem Erweichen des Fügeteilwerkstoffes durch den Schweißprozess lösen, und es kommt zu einem Schieben der Elektroden auf der Blechoberfläche. Neben einem unter Umständen qualitätsmindernden Einfluss auf die Schweißpunktqualität, können die Verspannungen auch unerwünschte Geometrieänderungen an der Fügeteilstruktur zur Folge haben.In operation occur in the areas 11 the device 10th Tensions on while in the fields 12th the device 10th Compressive stresses occur. To the deformation of the device 10th To keep it within limits, metallic structures with correspondingly large load-bearing cross sections are used. In processes in which an alignment error can be tolerated within limits, such as resistance welding, the joining force builds up tension between the joining part structure and its clamping elements, the welding tool and the handling element, usually an industrial robot. Is the bend of the device 10th and the resulting misalignment and lateral misalignment are too great, these tensions can be released in the course of the welding process due to vibrations and the welding of the joining material due to the welding process, and the electrodes are pushed on the sheet metal surface. In addition to a quality-reducing influence on the weld spot quality, the stresses can also result in undesirable changes in the geometry of the part structure.

Eine verformungsarme Auslegung der Tragstrukturen führt zu einem hohen Gewicht und/oder zu vergrößerten Außenabmessungen der Vorrichtung 10, weshalb entsprechend tragfähige Roboter zum Einsatz kommen, was u.a. zu einer Verminderung der möglichen Handhabungsgeschwindigkeit führt. Selbst wenn die mögliche Beschleunigung und Geschwindigkeit der einzelnen Roboterachsen gleichbleibend ist, können aufgrund des höheren Gewichts der Vorrichtung 10 und der resultierenden Massenträgheit nicht die gleichen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofile verwendet werden wie bei einer leichteren Vorrichtung 10. Durch starke Beschleunigungen nimmt die Schwingungsneigung des Gesamtsystems zu, weshalb sie zu vermeiden sind. Die Folge sind längere Taktzeiten.A low-deformation design of the support structures leads to a high weight and / or to enlarged external dimensions of the device 10th , which is why suitable robots are used, which among other things leads to a reduction the possible handling speed leads. Even if the possible acceleration and speed of the individual robot axes is constant, due to the higher weight of the device 10th and the resulting inertia, the same acceleration and speed profiles are not used as in a lighter device 10th . Strong accelerations increase the tendency of the entire system to vibrate, which is why they should be avoided. The result is longer cycle times.

Für die Realisierung einer möglichst verformungsarmer Struktur der Vorrichtung 10 wird bei Stanznietfügeeinrichtungen häufig Stahl als Werkstoff für die Haltebügel 13 eingesetzt. Solche in C-Form aufgebauten Haltebügel 13 sind in 1 erkennbar und können je nach Ausladung und erforderlicher Fügekraft schnell 200 kg und mehr wiegen. An den Haltebügeln 13 sind Fügewerkzeuge 14 entlang einer Fügeachse 15 angeordnet. Durch die Aufbiegung der der Haltebügel 13 im Betrieb der Vorrichtung 10 kommt es zu einer Veränderung der Fügeachse 15, so dass die Fügeachsen 15 der jeweiligen Fügewerkzeuge 14 nicht mehr fluchten.For the realization of a structure of the device that is as low in deformation as possible 10th Steel is often used as a material for the retaining bracket in punch rivet assemblies 13 used. Such C-shaped brackets 13 are in 1 recognizable and can quickly weigh 200 kg and more, depending on the radius and the required joining force. On the brackets 13 are joining tools 14 along a joining axis 15 arranged. By bending the bracket 13 in the operation of the device 10th there is a change in the joining axis 15 so that the joining axes 15 of the respective joining tools 14 no longer cursing.

2 zeigt eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 10 in Form einer Stanznietzange mit optimierten Haltebügeln 13 in der Ausführung als C-Bügel mit einer Gitterstruktur gemäß Stand der Technik. Die Vorrichtung weist eine gewichtsoptimierte Tragstruktur auf, bei der die Fügeachse 15 bei aufgebrachter Fügekraft senkrecht zur Fügeteiloberfläche steht und damit keinen Fluchtungsfehler aufweist. Solche Tragstrukturen sind für die jeweilige Geometrie auszulegen und sind hinsichtlich der Verwindungssteifigkeit nicht optimiert, können aber durch die inneren Verformungen der Struktur den unerwünschten Fluchtungsfehler vermeiden. 2nd shows a device for machining workpieces 10th in the form of punch rivet pliers with optimized holding brackets 13 in the design as a C-frame with a lattice structure according to the prior art. The device has a weight-optimized support structure in which the joining axis 15 is perpendicular to the surface of the part to be joined when the joining force is applied and thus has no misalignment. Such support structures are to be designed for the respective geometry and are not optimized with regard to the torsional rigidity, but can avoid the undesired misalignment due to the internal deformations of the structure.

3 zeigt eine Prinzipskizze eines Vorspannungselements 20 in Form eines Druckvorspannelements gemäß der Erfindung. Ein Gegenelement 22 in Form eines Rohrs wird druckvorgespannt, indem mit einer zugbelasteten Schraube als Spannelement 21 im Rohr 22 ein Druckspannungszustand proportional zur Vorspannkraft F der Schraube 21 erzeugt wird. Die Schraube 21 wird dabei in ein Passstück 25 eingeschraubt, das in dem Rohr 22 angeordnet ist und gegen das Rohr 22 durch einen Hinterschnitt verkontert ist. Das Passstück 25 ist dabei in seiner Länge so bemessen, dass es kürzer als das Rohr 22 ist, wodurch durch das Eindrehen der gegen das gegenüberliegende Ende des Rohres 22 gekonterten Schraube 21 eine Zugspannung in der Schraube 22 und dem Passstück 25 aufbringbar ist, so dass in dem Rohr 22 eine Druckspannung induziert wird. Dabei erfährt das Rohr 22 beim Aufbringen einer äußeren Druckkraft keine weitere Verformung, solange die eingestellte Vorspannkraft nicht überschritten wird. 3rd shows a schematic diagram of a biasing element 20th in the form of a pressure biasing element according to the invention. A counter element 22 in the form of a tube is prestressed by using a tensioned screw as a tensioning element 21 in the pipe 22 a compressive stress state proportional to the preload force F the screw 21 is produced. The screw 21 is in a fitting 25th screwed that into the pipe 22 is arranged and against the pipe 22 is countered by an undercut. The fitting piece 25th is dimensioned in its length so that it is shorter than the pipe 22 is, by screwing in against the opposite end of the tube 22 locked screw 21 a tension in the screw 22 and the fitting 25th can be applied so that in the tube 22 a compressive stress is induced. The pipe experiences this 22 When applying an external compressive force, no further deformation as long as the pre-tensioning force is not exceeded.

4 zeigt eine Prinzipskizze eines Vorspannungselements 20 in Form eines Zugvorspannelements gemäß der Erfindung. Ein Gegenelement 22 in Form eines Rohrs wird zugvorgespannt, indem mit einer druckbelasteten Schraube als Spannelement 21 im Rohr 22 ein Zugspannungszustand proportional zur Vorspannkraft F der Schraube 21 erzeugt wird. Die Schraube 21 wird dabei in das Rohr 22 eingeschraubt. In dem Rohr 22 ist ein Passstück derart angeordnet, dass seine Lage in Richtung der Rohrachse fixiert ist. Dies wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass auf der der Schraube 21 gegenüberliegenden Seite des Rohres 22 ein Stopfen 26 in das Rohr 22 eingeschraubt ist, wobei das Passstück 25 in seiner Länge so bemessen ist, dass die Summe der Längen von Schraube 22, Passstück 25 und Stopfen 26 länger als das Rohr 22 ist, wodurch durch das Eindrehen der über das Passstück 25 gegen den Stopfen 26 drückenden Schraube 22 eine Druckspannung in der Schraube 22 aufbringbar ist, so dass in dem Rohr 22 eine Zugspannung induziert wird. Dabei erfährt das Rohr 22 beim Aufbringen einer äußeren Zugkraft keine weitere Verformung, solange die eingestellte Vorspannkraft nicht überschritten wird. 4th shows a schematic diagram of a biasing element 20th in the form of a tension element according to the invention. A counter element 22 in the form of a tube is prestressed by using a pressure-loaded screw as a tensioning element 21 in the pipe 22 a tensile state proportional to the preload F the screw 21 is produced. The screw 21 is in the pipe 22 screwed in. In the pipe 22 a fitting piece is arranged such that its position is fixed in the direction of the pipe axis. In the exemplary embodiment shown, this is achieved in that on the screw 21 opposite side of the tube 22 a stopper 26 into the pipe 22 is screwed in, the fitting 25th its length is such that the sum of the lengths of screw 22 , Fitting piece 25th and stoppers 26 longer than the pipe 22 is, by turning the fitting 25th against the stopper 26 pressing screw 22 a compressive stress in the screw 22 can be applied so that in the tube 22 a tensile stress is induced. The pipe experiences this 22 When applying an external tensile force, no further deformation as long as the set preload is not exceeded.

5 zeigt ein Strangpressprofil 23, wie es für den Aufbau der Struktur der Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 10 Verwendung finden kann. In dem Strangpressprofil ist die Aufnahmebohrung 27 für ein Vorspannungselement 20 bereits enthalten. Die Tragstrukur der Vorrichtung 10 kann beispielsweise aus solchen, miteinander verschweißten Strangpressprofilen aufgebaut werden. 5 shows an extruded profile 23 how to build the structure of the device for machining workpieces 10th Can be used. The locating hole is in the extruded profile 27 for a preload element 20th already included. The structure of the device 10th can be constructed, for example, from such extruded profiles welded together.

6 zeigt eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 10 in Form einer Schweißzange mit Haltbügeln 13 als C-Bügel mit Vorspannungselementen 20 gemäß der Erfindung. In den Haltebügeln 13 sind Vorspannungselemente 20 eingefügt. An den Haltebügeln 13 sind Fügewerkzeuge 14 in Form von zwei sich gegenüberliegenden Schweißelektroden angeordnet. Eine dieser Schweißelektroden ist entlang ihrer Längsachse verfahrbar angeordnet, wobei sie von einem ebenfalls an dem entsprechenden Haltebügel 13 angeordneten Antriebselement 28 antreibbar ist. Durch die Verwendung von Vorspannungselementen 20 sind Vorspannungen in die Vorrichtung 10 in Form einer Schweißzange einbringbar, ohne dass eine Beeinflussung der relevanten Konstruktionsanschlussmaße damit einhergeht. 6 shows a device for machining workpieces 10th in the form of a welding gun with brackets 13 as a C-bracket with pre-tensioning elements 20th according to the invention. In the brackets 13 are prestressing elements 20th inserted. On the brackets 13 are joining tools 14 arranged in the form of two opposing welding electrodes. One of these welding electrodes is arranged such that it can be moved along its longitudinal axis, one of which is also on the corresponding holding bracket 13 arranged drive element 28 is drivable. By using prestressing elements 20th are biases in the device 10th Can be inserted in the form of welding tongs without affecting the relevant construction connection dimensions.

7 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 10 in Form einer lineargeführten X-Zange, die mit Vorspannungselementen 20 gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Zwei entlang ihrer Längsachse verfahrbare Fügewerkzeuge 14 in Form von Schweißelektroden sind sich gegenüberstehend jeweils an einem Antriebselement 28 für die translatorische Bewegung der Fügewerkzeuge 14 angeordnet. Dabei sind die Antriebselemente 28 jeweils an Haltebügeln 13 angeordnet, wobei jeder der beiden Haltebügel zwei Vorspannungselemente 20 aufweist. Die Haltebügel 13 sind übereinander angeordnet, wobei der obere Haltebügel 13 fix an einem Gestell 30 angeordnet ist, während der untere Haltebügel 13 relativ zu dem oberen Haltebügel 30 entlang einer an dem Gestell angeordneten Linearführung 29 verfahrbar angeordnet ist. Durch die Verfahrbarkeit der Haltebügel 30 zueinander können unterschiedlich dicke Werkstücke mit der Vorrichtung 10 bearbeitet werden. Das obere Vorspannungselement 20 des oberen Haltebügels 13 ist dabei als Druckvorspannungselement ausgeführt, wobei das obere Vorspannungselement 20 des oberen Haltebügels 13 einen Bereich mit Druckspannungen im Betrieb 12 darstellt. Ebenso ist das untere Vorspannungselement 20 des unteren Haltebügels 13 als Druckvorspannungselement ausgeführt, wobei das untere Vorspannungselement 20 des unteren Haltebügels 13 einen Bereich mit Druckspannungen im Betrieb 12 darstellt. Demgegenüber ist das untere Vorspannungselement 20 des oberen Haltebügels 13 als Zugvorspannungselement ausgeführt, wobei das untere Vorspannungselement 20 des oberen Haltebügels 13 einen Bereich mit Zugspannungen im Betrieb 11 darstellt. Ebenso ist das obere Vorspannungselement 20 des unteren Haltebügels 13 als Zugvorspannungselement ausgeführt, wobei das obere Vorspannungselement 20 des unteren Haltebügels 13 einen Bereich mit Zugspannungen im Betrieb 11 darstellt 7 shows an embodiment of a device for machining workpieces 10th in the form of a linearly guided X-pliers, with preloading elements 20th is constructed according to the invention. Two joining tools that can be moved along their longitudinal axis 14 in the form of welding electrodes face each other on a drive element 28 for the translational movement of the joining tools 14 arranged. Here are the drive elements 28 each on holding brackets 13 arranged, each of the two retaining brackets two biasing elements 20th having. The bracket 13 are arranged one above the other, with the upper bracket 13 fixed to a frame 30th is arranged while the lower bracket 13 relative to the top bracket 30th along a linear guide arranged on the frame 29 is arranged movable. Due to the movability of the bracket 30th Workpieces of different thicknesses can be used together with the device 10th to be edited. The upper biasing element 20th of the upper bracket 13 is designed as a pressure biasing element, the upper biasing element 20th of the upper bracket 13 an area with compressive stresses in operation 12th represents. Likewise is the lower biasing element 20th of the lower bracket 13 designed as a pressure biasing element, the lower biasing element 20th of the lower bracket 13 an area with compressive stresses in operation 12th represents. In contrast, the lower biasing element 20th of the upper bracket 13 designed as a tension element, the lower bias element 20th of the upper bracket 13 an area with tensile stresses in operation 11 represents. Likewise is the top biasing element 20th of the lower bracket 13 designed as a tension element, the upper bias element 20th of the lower bracket 13 an area with tensile stresses in operation 11 represents

8 zeigt einen Haltebügel 13 in Form eines Elektrodenarms mit Aufnahmebohrungen 27 zur Aufnahme von Vorspannungselementen 20. Sind die Haltebügel 13 der Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß 7 aus Vorspannungselementen 20 aufgebaut, so besteht der Haltebügel 13 der in 8 gezeigten Ausführungsform aus einem aus dem Vollen hergestellten Aluminiumstück, in das Aufnahmebohrungen 27 eingebracht sind, in die Vorspannungselemente 20 einfügbar sind. 8th shows a bracket 13 in the form of an electrode arm with mounting holes 27 for holding prestressing elements 20th . Are the brackets 13 the embodiment of the device 10th according to 7 from prestressing elements 20th assembled, there is the bracket 13 the in 8th Embodiment shown from a piece of aluminum made from solid, in the receiving holes 27 are introduced into the biasing elements 20th are insertable.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown here are only examples of the present invention and should therefore not be understood as restrictive. Alternative embodiments contemplated by those skilled in the art are equally within the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
Vorrichtung für die Bearbeitung von WerkstückenDevice for machining workpieces
1111
Bereich mit Zugspannungen im BetriebArea with tensile stresses in operation
1212th
Bereich mit Druckspannungen im BetriebArea with compressive stresses in operation
1313
HaltebügelBracket
1414
FügewerkzeugJoining tool
1515
FügeachseJoining axis
2020th
VorspannungselementPreload element
2121
Spannelement, SchraubeClamping element, screw
2222
Gegenelement, RohrCounter element, tube
2323
StrangpressprofilExtruded profile
2525th
PassstückFitting piece
2626
StopfenPlug
2727
AufnahmebohrungLocation hole
2828
AntriebselementDrive element
2929
LinearführungLinear guide
3030th
Gestellframe

Claims (15)

Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken (10), insbesondere Schweißzange, umfassend zwei gegenüberliegende Haltebügel (13), wobei an den Haltebügeln (13) zwei sich gegenüberliegende Fügewerkzeuge (14), insbesondere in Form von Schweißelektroden, angeordnet sind, und wobei die gegenüberliegenden Fügewerkzeuge (14) zur Bearbeitung von Werkstücken relativ zueinander verfahrbar und/oder antreibbar sind, wobei in der Vorrichtung (10) ein Bereich mit Zugspannungen (11) und ein Bereich mit Druckspannungen (12) während der Werkstückbearbeitung auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebügel (13) jeweils zwei Vorspannungselemente (20) aufweisen, wobei ein erstes Vorspannungselement (20) als Druckspannungselement ausgeführt und in dem Bereich des Haltebügels (13) angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Druckspannungen auftreten, und wobei ein zweites Vorspannungselement (20) als Zugspannungselement ausgeführt und im Bereich des Haltebügels (13) angeordnet ist, in dem während der Werkstückbearbeitung Zugspannungen auftreten.Device for machining workpieces (10), in particular welding tongs, comprising two opposing holding brackets (13), two opposing joining tools (14), in particular in the form of welding electrodes, being arranged on the holding brackets (13), and the opposing joining tools (14) can be moved and / or driven relative to one another for machining workpieces, an area with tensile stresses (11) and an area with compressive stresses (12) occurring in the device (10) during workpiece machining, characterized in that the holding brackets ( 13) each have two biasing elements (20), a first biasing element (20) being designed as a compressive stress element and being arranged in the region of the holding bracket (13) in which compressive stresses occur during workpiece machining, and a second biasing element (20) as a tensile stress element executed and in the area of the bracket (13) is arranged in which tensile stresses occur during workpiece machining. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein Spannelement (21) unter Vorspannung aufweist.Device (10) according to Claim 1 , characterized in that the biasing element (20) has a clamping element (21) under bias. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein passives Spannelement (21) aufweist.Device (10) according to Claim 1 , characterized in that the biasing element (20) has a passive clamping element (21). Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein aktives Spannelement (21) aufweist.Device (10) according to Claim 1 , characterized in that the biasing element (20) has an active clamping element (21). Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das Vorspannungselement (20) weiterhin ein Gegenelement (22) aufweist, wobei das vorgespannte Spannelement (21) und das Gegenelement (22) derart wirkverbunden sind, dass über die Vorspannung des Spannelements (21) in dem Gegenelement (22) ein Spannungszustand einstellbar ist, der proportional der Vorspannung des Spannelements (21) ist.Device (10) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the prestressing element (20) further comprises a counter element (22), the prestressed tensioning element (21) and the counter element (22) are operatively connected in such a way that a tension state that is proportional to the bias of the tension element (21) can be set in the counter element (22) via the bias of the tensioning element (21). Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein Druckvorspannelement ist, wobei das Gegenelement (22) durch ein zugbelastetes Spannelement (21) einen Druckspannungszustand aufweist.Device (10) according to Claim 3 , characterized in that the pretensioning element (20) is a pressure pretensioning element, the counter element (22) being in a tensioned state due to a tensioned tensioning element (21). Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein Zugvorspannelement ist, wobei das Gegenelement (22) durch ein druckbelastetes Spannelement (21) einen Zugspannungszustand aufweist.Device (10) according to Claim 3 , characterized in that the pretensioning element (20) is a tension pretensioning element, the counter element (22) being in a tensioned state due to a pressure-stressed tensioning element (21). Vorrichtung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element (20) has a circular cross section. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) einen mehreckigen Querschnitt aufweist.Device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the biasing element (20) has a polygonal cross section. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) einen ovalen Querschnitt aufweist.Device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the biasing element (20) has an oval cross-section. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) einen elliptischen Querschnitt aufweist.Device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the biasing element (20) has an elliptical cross section. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein Strangpressprofil (23) aufweist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the prestressing element (20) has an extruded profile (23). Vorrichtung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) ein Versteifungselement aufweist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element (20) has a stiffening element. Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (22) einen Aluminiumwerkstoff aufweist.Device (10) according to one of claims 5 to 13, characterized in that the counter element (22) comprises an aluminum material. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungselement (20) in die Vorrichtung (10) eingefügt ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element (20) is inserted into the device (10).
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