DE20002630U1

DE20002630U1 - Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE20002630U1
Application number: DE20002630U
Authority: DE
Original assignee: MICROTRONIC MICROELECTRONIC VE
Current assignee: MICROTRONIC MICROELECTRONIC VE
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2010-02-16

Description

Gebrauchsmusteranmeldung DE

Anmelder: Microtronic Microelectronic Vertriebs GmbH

Unser Zeichen: 76034DE (KI/KI)

Titel: Schweißvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Punktschweißen von Werkstükken mit einem Schweißkopf mit wenigstens einer Schweißelektrode, wobei der Schweißkopf zum Werkstück hin verfahrbar gelagert ist.
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Bei derartigen Schweißvorrichtungen wird der Schweißkopf mit der Schweißelektrode entweder durch einen hydraulischen oder Druckmittelzylinder über einen Schlitten in eine Position bewegt, in der die Schweißelektrode eine Schweißung an einem Werkstück ausführen soll. Die Schweißelektrode steht am Anfang der Schweißung auf dem festen Material des Werk-Stückes auf, so dass sich ein bestimmter Anpressdruck entwickelt. Wenn nun der Schweißstrom fließt, wird das Material an der Schweißstelle flüssig und spritzt gelegentlich weg, weil sich der Abstand zwischen der Schweißelektrode und dem zu schweißenden Material des Werkstückes vergrößert und die Elektrode überhaupt nicht oder, wenn ja, nur zu langsam nachgeführt werden kann. Das Verspritzen von Schweißmaterial ist aus mehreren Gründen, insbesondere aus Gründen der Sicherheit und im Hinblick auf gleichmäßige Schweißungen unerwünscht.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorri.chtung zum Punktschweißen von Werkstücken bereitzustellen, bei der ein Abspritzen von flüssigem Schweißmaterial von der Schweißstelle vermieden wird.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf einen Schweißelektroden-Halteteil aufweist, der an einem Ende mit der Schweißstrom-Zuleitung verbunden ist und an dem cinderen Ende eine Aufnahme für die Schweißelektrode aufweist, und dass zwischen der Aufnalime für die Schweißelektrode und dem Schweißkopf eine Feder an dem Schweißelektroden-Halteteil angeordnet ist, deren Auslenkung durch einen Anschlag begrenzt ist. Bei dieser Anordnung wird dann die Feder, wenn die Schweißelektrode sich mit einem gewissen Anpressdnack auf dem festen Material des Werkstückes abstützt, zusammengedrückt, und der Anschlag verhin-

dert eine weitere Ausweichbewegung des Elektroden-Halteteils. Wenn jedoch das Material an der Schweißstelle schmilzt, kann sich die Feder entspannen und die Schweißelektrode rait der erforderlichen Geschwindigkeit in die Schweißstelle vorwärts bewegen, so dass ein Abspritzen von flüssigem Schweißmaterial vermieden wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißelektroden-Halteteil ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab ist, und dass die Feder dadurch gebildet ist, dass der Halteteil einen U-förmigen Schlitz aufweist, dessen Schenkel in Ebenen senkrecht zu der Fahrtrichtung der Schweißelektrode liegen und bei dem der Boden des U-förmigen Schlitzes in einer Ebene parallel zu der Fahrtrichtung der Schweißelektrode und senkrecht zu den Ebenen der Schenkel des U-förmigen Schlitzes liegt, wobei der Boden des U-fÖrmigen Schlitzes neben der Schweißelektrodenhalterung liegt. Der U-förmige Schlitz führt dabei in vorteilhafter Weise zu zwei Federbeinen, die den hinteren Teil des Halteteils quasi wie eine Parallelführung mit dem vorderen Teil des Halteteils beziehungsweise der Elektrodenhalterung verbinden. Die beiden Federbeine können jedoch nur soweit ausgelenkt werden, bis ihre Innenseiten an dem verbleibenden in den U-förmigen Schlitz hineinragenden Material des Halteteils anstoßen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des U-förmigen Schlitzes etwa so groß wie die zu erwartende Auslenkung beziehungsweise die gewünschte Nachführung der Schweißelektrode bei einer Schweißung ist. Damit läßt sich das Spiel der Federbeine auf die gewünschte Auslenkung einstellen, ohne dass die Stabilität der Anordnung verlorengeht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißelektroden-Halteteil ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab ist, und dass die Feder eine Blattfeder ist, die zwischen dem Schweißelektroden-Halteteil und einer Halterung für den Schweißelektroden-Halteteil angeordnet, und durch einen Anschlag an der Halterung begrenzt ist. Diese alternative Ausgestaltlang der Feder ermöglicht einen größeren durchgängigen Querschnitt des Elektroden-Halteteils, so dass die Stabilität des Halteteils verbessert und der Leitungswiderstand verringert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder in einer Ausnehmung der Halterung angeordnet ist, wobei ein Rand der Ausnehmung den Anschlag bildet. Beim Anfahren der Schweiß-

stelle und bei dem Aufbauen des Anpressdruckes liegen dabei die Bestandteile des Schweißkopfes flächig aufeinander, so dass eine gute Stabilität erzielt wird. Andererseits kann die Schweißelektrode schnell in die Schweißstelle eintauchen, wenn es erforderlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Gehäuse mit einem Schweißkopf;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schweißkopfes von Figur 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des Schweißkopfes; und

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer elektrischen Einrichtung und Messeinrichtungen der Schweißvorrichtung.

In Figur 1 ist eine teilweise schematische Darstellung der Schweißvorrichtung gezeigt, die ein Gehäuse 2 umfasst, von dem der Deckel (nicht gezeigt) entfernt worden ist. Das Gehäuse 2 besteht aus einer Rückwand 4 und Seitenwänden 6, 8, 10 und einer Trennwand 12, die eine Arbeitsöffnung 14 für die Durchführung der Schweißung an einem Werkstück abtrennt. An der Aufnahmeöffnung 14 für das Werkstück ist ein Arbeitstisch 16 vorgesehen, der als Auflage für das Werkstück dienen kann. Mit dem Arbeitstisch 16 ist eine Halterung 18 für eine ortsfeste Schweißelektrode 20, die Masse-Elektrode, fest verbunden.

Auf der oberen Seitenwand 6 des Gehäuses 2 ist ein Motor 22 angeordnet, der ein bürstenloser Gleichstrommotor ist, dessen Steuerungsmöglichkeiten sich für den hier vorgesehene Zweck eignen. Die Abtriebswelle (nicht gezeigt) des Motors 22 ist in einem Gehäuse 24 angeordnet und über ein Kupplung 26 mit einer Antriebsspindel 28 verbunden, die über eine entsprechende Spindelmutter (nicht gezeigt), die in einem Schlitten 30 angeordnet ist, den Schlitten 30 von oben nach unten und von unten nach oben verfahren kann. Am unteren Ende des Schlittens 30 ist eine Metallplatte 32 vorgesehen, die als Grundplatte für den Schweißkopf 34 dient, der zwei Platten 36, 38 und einen an der Platte 38 befestigten, stabförmigen Elektrodenhalteteil 40 aufweist.

Die beiden Platten 36, 38 sind an ihrem einen Ende schwenkbar über einen Zapfen 42

miteinander verbunden, den eine an der Platte 38 seitlich angebrachte Öse 43 durchsetzt und der in der Platte 36 verankert ist. An ihrem anderen Ende weisen sie Aufnahmeausnehmungen 44 für eine Druckmessdose 46 auf. An dem einen Ende der beiden Platten 46, 48 ist an der

Platte 46 eine Stellschraube 48 angeordnet, die in einem Gewinde in der Platte 36 gelag.ert ist und sich mit ihrem Ende an der Platte 38 abstützt. Mit dieser Stellschraube 48 ist der Abstand der Aufnahmeausnehrnungen für die Druckmessdose 46 einstellbar. Die beiden Platten 36, 38 sind somit zwischen dem Schlitten 30 zum Verfahren der Schweißelektrode und dem Schweißelektroden-Halteteil 40 vorgesehen. Die Druckmessdose 46 ist über eine Leitung 47 mit dem Rechner der Schweißvorrichtung verbunden, wie noch beschrieben wird.

Der Schweißelektroden-Halteteil 40 nach Fig. 2 ist ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab, der an einem Ende mit einer Schweißstromzuleitung 50 über einen Anschlussbolzen 52 verbunden ist und der an dem anderen Ende eine Aufnahme 54 für die verfahrbare Schweißelektrode 56 aufweist, wobei die verfahrbare Schweißelektrode 56 se· angeordnet ist, dass ihre Spitze der Spitze der ortsfesten Schweißelektrode 20 gegenüberliegt

Der Schweißelektroden-Halteteil 40 hat neben der Aufnahme 54 für die Schweißelektrode 56 einen U-formigen Schlitz 58, dessen Schenkel in Ebenen senkrecht zu der Falirtrichtung der Schweißelektrode 56 liegen und bei dem der Boden des U-förmigen Schlitzes 58 in einer Ebene parallel zu der Fahrtrichtung der Schweißelektrode 56 senkrecht zu den Ebenen der Schenkel des U-fÖrmigen Schlitzes 58 liegt. Der Boden des U-förmigen Schlitzes 58 liegt neben der Schweißelektroden-Halterung 56 und die Schenkel des U-förmigen Schlitzes erstrecken sich bis unter die Druckmessdose 46. Der Schweißelektroden-Halteteil 40 ist an der Platte 38 durch zwei Bolzen 60, 62 verschraubt, die gegenüber dem Schweißelektroden-Halteteil 40 und der Platte 38 durch Buchsen 61,63 aus isolierendem Material elektrisch isoliert sind. Die Platte 38 ist gegenüber dem Schweißelektroden-Halteteil 40 durch eine Platte 65 aus isolierendem Material (Figur 2) ebenfalls elektrisch isoliert.

Eine alternative Ausführung des Schweißkopfes ist in Fig. 3 gezeigt. Teile, die mit der Ausführungsform von Fig. 2 identisch sind, haben die gleichen Bezugszeichen. Der Schweißelektroden-Halteteil 71 ist wiederum ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab, der an einem Ende mit einer Schweißstromzuleitung 73 über einen Anschlussbolzen 75 verbunden ist, und der an dem anderen Ende eine Aufnahme 77 für die verfahrbare Schweißelektrode 56 aufweist. Die Schweißelektrode 56 ist so angeordnet, dass ihre Spitze der Spitze der ortsfesten Schweißelektrode 20 gegenüberliegt.

Der Schweißelektroden-Halteteil von Fig. 3 hat an seiner Oberseite eine Ausnehmung 79, in der eine Blattfeder 81 angeordnet ist, die den Elelektroden-Halteteil 71 von der Platte

38 beziehungsweise der isolierenden Schicht 65 wegdrückt. Die Schraubbolzen 60, 62 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch den Halteteil 71 in die Platte 38 soweit eingeschraubt, dass eine Distanz, die für die zu erwartende Auslenkung beziehungsweise gewünschte Nachführung der Schweißelektrode bei einer Schweißung ausreicht, als Spiel bleibt. Wenn der Schweißkopf gegen das Werkstück herangefahren wird, wobei sich der Anpressdruck an der Elektrode 56 ausbildet, wird die Feder 81 soweit zusammengedrückt, dass die Oberseite des Elektrodenhalteteils 71 an der Schicht 65 ansteht. Wenn der Anpressdruck nachläßt, entspannt sich die Feder 81 und die Elektrode 56 wird um den Betrag, den die Bolzen 60, 62 gestatten, nachgeführt. Die übrige Anordnung dieses Schweißkopfes entspricht der von Fig. 2.

An dem Schlitten 30 ist ein Metallvorsprung 64 in Form eines Winkels vorgesehen, der mit einem Nahwirkungsschalter 66 zusammenwirkt, der an einem Gewindestab 68 angeordnet ist. Der Gewindestab 68 ist in einer Gewindeführung 70 angeordnet, so dass der Schalter 66 in Bezug auf die Gewindeführung 70 nach oben und nach unten verstellbar ist. Die Gewindeführung 70 ist an der Rückwand 4 des Gehäuses 2 befestigt. Der Schalter 66 ist über einen Anschluss 72 mit einem Kabel 74 verbunden, das zu einer Schnittstellenplatine 76 führt, die über einen Schnittstellenstecker 78 mit dem Rechner der Schweißvorrichtung verbunden ist. Durch das Zusammenwirken des metallischen Vorsprungs 64 mit dem Schalter 66 kann die Referenzposition des Schlittens eingestellt werden.

Der Motor 22 erhält den Antriebsstrom und die Steuerbefehle über eine Leitung 80 von der Schnittstellenplatine 76, wobei der Antriebsstrom über eine Leitung 82 an die Schnittstellenplatine 76 geliefert wird, während die Steuersignale über den Schnittstellenstecker 78 von dem Rechner geliefert werden.

An den beiden Schweißelektroden 20, 56 sind Klemmen 84, 86 mit einem A/D-Wandler und von dort mit dem Rechner der Schweißvorrichtung verbunden, um die Spannung zwischen den Elektroden 20, 56 bei einer Schweißung messen zu können.

Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild der elektrischen Komponenten und der Messeinrichtungen der Schweißvorrichtung. Danach ist der Motor 22 über die Schnittstellenplatine: 76 mit einem Rechner 90 verbunden, der einen Speicher umfasst, in dem eine Datenbank für die diversen Messwerte und Sollwerte abgelegt ist. Der Schalter 66 ist ebenfalls über die Schnitt-Stellenplatine 76 mit dem Rechner 90 verbunden. Die Druckmessdose 46 ist über einen A/D-Wandler 92 mit dem Rechner verbunden. Eine Spannungsmesseinrichtung 94, die die Klem-

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men 84, 86 und einen Messwertverstärker (nicht gezeigt) umfasst, ist über einen weiteren A/D-Wandler 96 mit dem Rechner 90 verbunden. Schließlich ist eine Strom-Messeinrichtung 98, die einen Widerstand (nicht gezeigt) in der Schweißstrom-Zuführungsleitung 50 umfasst, über einen A/D-Wandler 100 mit dem Rechner 90 verbunden. In dem Rechner 90 werden die Messwerte der Druckmessdose 46, der Spannungsmesseinrichtung 94 und der Strommesseinrichtung 98 ausgewertet und zu Istwerten verrechnet, die mit Sollwerten verglichen werden, die in dem Speicher abgelegt sind. Der Rechner 90 gibt auch die Steuerimpulse für den Antrieb des Motors 22.

Im Folgenden wird der Arbeitsablauf des Schweißkopfes beschrieben. Beispielsweise durch Betätigung eines Startschalters wird der Start des Schweißvorganges ausgelöst. Zu Initialisierung der Schweißvorrichtung fährt nun der Schweißkopf zu einem Referenzpunkt, der durch das Zusammenwirken des Schalters 66 mit dem Metallvorsprung 64 definiert ist. Wenn der Startbefehl für eine Schweißung eintrifft, wird als Erstes eine Kalibrierfahrt durchgeführt, was bedeutet, dass mit einer voreingestellten, höheren Geschwindigkeit eine Schwebeposition angefahren wird, die eine gewisse Distanz vor dem Werkstück liegt, und dass von dort aus mit langsamer Fahrt der Anpress-Druckwert angefahren wird, der voreinstellbar ist und in dem Speicher des Rechners abgelegt ist. Bei Erreichen des Soll-Anpressdruckes wird der gesamte Achswert in den Speicher des Rechners geschrieben und auch in einer Datenbank abgelegt. Danach fährt der Schweißkopf wieder in die Schwebeposition zurück.

Wenn nun das Schweißsignal zum Einleiten der ersten Schweißung empfangen wird, fährt der Schweißkopf in Schnellfahrt bis zu dem Druckpunkt oder Schweißpunkt, wobei der in der Datenbank und/oder dem Speicher des Rechners abgespeicherte Achswert umgesetzt wird. Nach Anfahren des Druckpunktes wird der aktuelle Anpressdruck gemessen und durch die Regelung nachgeregelt, bis der Ist-Anpressdruck innerhalb des in der Datenbank eingestellten Toleranzbereiches für den Soll-Anpressdruck liegt. Wenn ein innerhalb des Toleranzfensters liegender Ist-Anpressdruck festgestellt wird, wird der Befehl zur Durchführung der Schweißung gegeben.

Der Schweißgenerator entlädt nun die angeforderte Schweißenergie, deren Sollwert vorher in den Speicher des Rechners beziehungsweise in die Datenbank eingegeben wurde.

Bei Entladung der Schweißenergie wird das Material an der Schweißstelle flüssig, so dass der

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Anpressdruck der Schweißelektrode 56 nachläßt, worauf die Schweißelektrode durch die oben beschriebene Feder nachgeführt wird.

Claims

1. Schweißvorrichtung zum Punktschweißen von Werkstücken mit einem Schweißkopf mit wenigstens einer Schweißelektrode, wobei der Schweißkopf durch einen Schlitten zum Werkstück hin verfahrbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf (34) einen Schweißelektroden-Halteteil (40; 71) aufweist, der an einem Ende mit einer Schweißstrom-Zuleitung (50; 73) verbunden ist und an dem anderen Ende eine Aufnahme (54; 77) für die Schweißelektrode (56) aufweist, und dass zwischen der Aufnahme für die Schweißelektrode (56) und dem Schweißkopf eine Feder (58; 81) an dem Schweißelektroden- Halteteil angeordnet ist, deren Auslenkung durch einen Anschlag begrenzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißelektroden-Halteteil (40) ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab ist, und dass die Feder dadurch gebildet ist, dass der Halteteil einen U-förmigen Schlitz (58) aufweist, dessen Schenkel in Ebenen senkrecht zu der Fahrtrichtung der Schweißelektrode (56) liegen und bei dem der Boden des U-förmigen Schlitzes (58) in einer Ebene parallel zu der Fahrtrichtung der Schweißelektrode (56) und senkrecht zu den Ebenen der Schenkel des U-förmigen Schlitzes (58) liegt, wobei der Boden des U-förmigen Schlitzes neben der Schweißelektroden-Halterung (54) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des U- förmigen Schlitzes (58) etwa so groß wie die zu erwartende Auslenkung der Schweißelektrode bei einer Schweißung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißelektroden-Halteteil (71) ein länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stab ist, und dass die Feder eine Blattfeder (81) ist, die zwischen dem Schweißelektroden-Halteteil (71) und einer Halterung (34) für den Schweißelektroden-Halteteil (71) angeordnet ist, und durch einen Anschlag an der Halterung begrenzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder in einer Ausnehmung (79) des Schweißelektroden-Halteteils angeordnet ist, wobei ein Rand der Ausnehmung (79) den Anschlag bildet.