DE20018096U1 - Schweißvorrichtung mit kombinierter Einstellung von Abhub und Federvorspannung - Google Patents

Description

Schweiß Vorrichtung mit kombinierter Einstellung von Abhub und Federvorspannung

Ein Schweißvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 296 02 114 Ul bekannt. Solche Geräte dienen zum Anschweißen zylindrischer Bauteile wie Muttern, Bolzen oder Stiften an einen metallischen Träger. Über die aufgeschweißten Bauteile können dann weitere Elemente an dem Träger befestigt werden, z. B. Dämmplatten, Erdungslaschen und andere Montagegruppen.

Insbesondere haben sich handgeführte Bolzenschweißpistolen durchgesetzt, die im mobilen Montageeinsatz für Arbeiten an schwer zugänglichen Stellen geeignet sein sollen.

Bei bekannten Bolzenschweißpistolen wird das anzuschweißende Bauteil am vorderen Ende der Pistole in einen Halter eingesetzt, die Pistole wird auf den Träger aufgesetzt, so daß das aufzuschweißende Bauteil diesen berührt, und der Schweißvorgang wird ausgelöst. Dabei wird ein Schweißstrom zugeführt, das Bauteil wird automatisch um einen bestimmten Abhub vom Träger abgehoben, so daß zwischen Träger und Bauteil ein Lichtbogen entsteht, nach Ablauf einer eingestellten Schweißzeit wird das Bauteil mit einer bestimmten Eintauchgeschwindigkeit in das entstandene Schweißbad eingetaucht und mit einer Anpreßkraft an den Träger gedrückt. Gleichzeitig wird der Schweißstrom unterbrochen. Nach dem Erkalten der Schmelze sind Träger und Bauteil miteinander verschweißt.

An der Bolzenschweißpistole sind einerseits der Abhub und andererseits die Eintauchgeschwindigkeit zusammen mit der Anpreßkraft einstellbar. Dabei läßt sich der Abhub des Bauteils vom Träger im Millimeterbereich einstellen, indem eine als Anschlag dienende Magnetspule im Innern der Pistole über ein Stellrad in axialer Richtung verschoben wird. Ein in axialer Richtung durch die Pistole geführter Kolben, an dessen werkstückseitigem Ende sich der Halter für das aufzuschweißende Bauteil befindet, ist magnetisch mit der Magnetspule gekoppelt und ist koaxial zu dieser verschiebbar. Beim Auslösen des Schweißvorgangs wird die Magnetspule erregt und der Kolben um eine eingestellte Strecke magnetisch in Richtung der im hinteren Teil der Schweißpistole befindlichen Magnetspule gegen einen Anschlag am Magneten bewegt. Dabei hebt der Kolben das auf dem Halter befindliche aufzuschließende Bauteil vom Werkstück ab.

Dieser Abhub bewirkt das Spannen einer im vorderen Teil der Schweißpistole befindlichen Druckfeder, die durch eine zweite Einstellvorrichtung je nach gewünschter Eintauchgeschwindigkeit und erforderlichem Anpreßdruck vorgespannt werden kann. Nach Unterbrechen des Stromes

in der Magnetspule sorgt die vorgespannte Druckfeder für eine Beschleunigung des Bauteils in Richtung des Werkstücks, so daß das Bauteil in das entstandene Schmelzbad eintaucht und an das Werkstück angepreßt wird.

Über die beiden getrennten Einstellvorrichtungen für den Abhub bzw. für die Eintauchgeschwindigkeit und den Anpreßdruck lassen sich die Schweißparameter für unterschiedliche Bauteilgeometrien einstellen.

Schweißpistolen mit getrennten Einstellvorrichtungen haben mehrere Nachteile. Zum einen liegt eine Einstellbaugruppe am vorderen Ende nahe dem heißen, stromführenden Bereich und erschwert hier zusätzlich die Bedienung, Wartung und Reparatur, zum anderen führen die sperrigen Bauteile zu Einsatzbeschränkungen an schwer zugänglichen Stellen. Zusätzlich liegen die Herstellkosten herkömmlicher zweifach einstellbarer Schweißpistolen weit über denen einfach einstellbarer Geräte. Eine Aufrüstung einfach einstellbarer Geräte ist nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine zweifach einstellbare Schweißvorrichtung mit einer Einstellbaugruppe für den Abhub und für die Federvorspannung, die die Eintauchgeschwindigkeit und den Anpreßdruck bestimmt, so zu verbessern, daß die Handhabung erleichtert, der Einsatzbereich erweitert und der Herstell- und Wartungsaufwand verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Durch die Kombination der beiden Einstellbaugruppen in einem Bereich der Schweißpistole wird die Bedienung vereinfacht und der Wartungs- und Herstellaufwand reduziert.

Bei der vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist die kombinierte Einstellbaugruppe am hinteren Ende der Schweißpistole angeordnet. Damit können die Schweißparameter auch dann eingestellt werden, wenn die Schweißpistolenspitze mit dem anzuschweißenden Bauteil bereits an einer schwer zugänglichen Stelle angesetzt ist.

Die Anordnung der Einstellbaugruppe nach Anspruch 3 erlaubt insbesondere in der Verbindung mit der Gestaltung nach Anspruch 4, 5 oder 6 eine besonders kompakte, bauteilsparende und damit kostengünstige Ausführung.

Nach Anspruch 7 können identische Bauteile für Schweißpistolen mit und ohne Abhubsteuerung verwendet werden. Auch können Schweißpistolen ohne großen Aufwand um die Abhubsteuerung erweitert werden, ohne daß eine komplett neue Schweißpistole erforderlich ist.

Die Gestaltung nach Anspruch 8 erlaubt eine weitere Verkürzung der Baulänge und ermöglicht den Einsatz auch in besonders beengten Montagesituationen.

Die Ausführung der Stellelemente nach Anspruch 9 bis 11 ermöglicht eine sichere ergonomische Einstellung des Abhubs und der Federvorspannung.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bolzenschweißpistole mit kombinierter Einstellbaugruppe in einer seitlichen Schnittdarstel

lung

Figur 2 zeigt eine Bolzenschweißpistole mit einstellbarer Federkraft in einer seitlichen Schnittansicht.

Figur 1 zeigt die Bolzenschweißpistole 1 im Schnitt mit ihrer Gehäuseschale 2, die den Schaltstößel 3 enthält, der über den Schalter 4 den Schweißvorgang auslöst. An ihrem vorderen Ende weist die Schweißpistole eine Halterung 5 auf, die elektrisch leitend das Bauteil 6 aufnimmt, welches an einem nicht dargestellten Träger angeschweißt werden soll. Beim Schweißvorgang wird die Schweißpistole auf drei Stützen 8 auf dem Träger abgestützt, so daß die Hauptachse 9 senkrecht auf der Oberfläche des Trägers steht. Der Schalter 4 ist über eine Steuerleitung 10 an ein nicht dargestelltes externes Steuergerät angeschlossen, das über eine Stromleitung 11 der Schweißpistole Strom zuführt. An dem externen Steuergerät werden vor dem Schweißvorgang Schweißstrom und Schweißzeit eingestellt. Dabei sind Schweißströme von 300 A bis 1000 A und Schweißzeiten von wenigen ms bis zu 1000 ms typisch.

Nach Auslösen des Schweißvorgangs durch Betätigung des Stößels 3 fließt der über die Stromleitung 11 zugeführte Strom durch die Halterung 5 in das Bauteil 6 zum Träger hin. Der anschließend automatisch ausgelöste Abhub des Bauteils 6 verursacht einen Lichtbogen zwischen Bauteil und Träger, der die angrenzenden Flächen aufschmilzt. Der Abhub beträgt 1 bis 5 mm. Nach Ablauf der gewählten Schweißzeit wird das Bauteil zum Werkstück hin beschleunigt, taucht in das Schweißbad ein und ist nach dem Erkalten der Schmelze mit dem Träger verbunden.

Die Abhubsteuerung des Bauteils erfolgt bei der erfindungsgemäßen Bolzenschweißpistole im wesentlichen über den Magnetanker 12, der über das Isolierstück 13 mit dem Kolben 14 verbunden ist, der das in der Halterung 5 befindliche Bauteil 6 in axialer Richtung bewegt. Der Kolben 14

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wird durch ein Linearlager 15 im Gehäuse geführt. Die Stromleitung 11 führt über einen Anschluß 16 und dem Kolben 14 der Halterung 5 und damit dem Bauteil 6 beim Schweißvorgang den Strom zu. Der Magnetanker 12 ragt in den die Magnetspule enthaltenden Hubmagnet 17, der in einem linear geführten Stellschlitten 18 sitzt. Der Stellschlitten 18 wird über eine Führungsnocke 19, die in eine im Gehäuse angebrachte Führungsnut 20 eingreift, linear geführt. Der Verstellbereich des Stellschlittens 18 und damit der einstellbare Hubbereich ist durch die Länge der Führungsnut 20 bestimmt.

An seinem hinteren Ende ist der Stellschlitten 18 mit einem Außengewinde versehen, das in das Innengewinde der Spindelhülse 21 eingreift. Die Spindelhülse 21 ist drehfest mit dem Stellring 22 verbunden, der über eine nicht dargestellte Nase in der gewählten Drehstellung in einem am Gehäuse 2 angebrachten Nutenkranz 23 verrastet und gegen Verdrehen gesichert werden kann. Am Gehäuse befindet sich neben dem Stellring ein Skalenring 24, der die Einstellposition des Stellrings anzeigt. In ausgerasteter Stellung kann über den Stellring 22 die Spindelhülse 21, die mit der Haltegabel 25 in der Nut 25a gegenüber dem Gehäuse 2 axial fixiert ist, verdreht werden. Dabei wird der Stellschlitten 18, je nach Drehrichtung, über die Spindelhülse 21 nach vorne oder hinten bewegt, so daß der Abhub eingestellt wird.

Zwischen dem Stellteller 26 und einer auf einem Stößel 27 sitzenden Kappe 28 ist die Druckfeder 29 in der Hülse 21 eingespannt. Der Stößel 27 ist fest mit dem Magnetanker 12 verbunden und damit am Isolierstück 13 befestigt und überträgt Axialbewegungen und die Federkraft auf das Bauteil 6.

Gleichzeitig wird der Stößel 27 in dem im Stellschlitten befestigten Gleitkranz 30 axial geführt. Diese Führung verhindert ein Verkanten der Antriebseinheit bei vorne an der Halterung angreifenden Querkräften und gewährleistet eine sichere Linearführung.

Der Stellteller 26 ist an seinem äußeren Rand mit einem Außengewinde versehen, das in das entsprechende Innengewinde der Spindelhülse 21 eingreift, und drehfest aber axial verschieblich an das am hinteren Ende der Schweißpistole angeordnete Stellrad 31 gekoppelt. Das Stellrad 31 selbst ist bezüglich des Gehäuses drehbar aber über eine Zwischenscheibe 32 axial fixiert und mit der Spindelhülse verbunden. Beim Verdrehen des Stellrades nimmt die Zwischenscheibe 32 den vom Stellteller 26 nach hinten ragenden Zapfen 33 mit und überträgt die Drehbewegung auf den Stellteller 26, der sich relativ zur Spindelhülse verdreht und der Drehrichtung

entsprechend nach vorne oder hinten geführt wird. Dabei wird die Feder 29 mehr oder weniger vorgespannt. Der Stellbereich und damit der Spannbereich der Feder wird durch die Länge des Zapfens 33 bestimmt. Über eine Skala am Stellteller 26 kann die Vorspannung der Feder abgelesen werden. Mit der gemeinsamen Spindelhülse 21 als Schlüsselbauteil und der darin untergebrachten Feder 29 ist so eine kompakte Einheit zur Einstellung von Magnethub und Federspannung realisiert.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißpistole ohne die Baugruppe zur Abhubeinstellung. Solche Schweißpistolen werden beispielsweise zum Anschweißen von Bauteilen mit Spitzenzündung verwendet, bei der die Dauer des Lichtbogens durch eine am Schweißbauteil angebrachte Spitze bestimmt wird, die während des Schweißvorgangs abschmilzt, so daß das Bauteil in das durch den Lichtbogen erzeugte Schweißbad eintaucht und über die Federkraft an den Träger gedrückt wird. Für diese Ausführung kann erfindungsgemäß die Einstelleinrichtung 21, 26, 31, 32 für Eintauchgeschwindigkeit und Anpreßdruck unter Verwendung der gleichen Hauptkomponenten einer Schweißpistole mit der oben beschriebenen kombinierten Einstellvorrichtung 18, 21, 22, 26, 31, 32 verwendet werden. So sind insbesondere die Griffschale 2, die Spindelhülse 21, die Haltegabel 25, der Stellteller 26, das Stellrad 31, die Zwischenscheibe 32 sowie die gesamte Stromzuführung und die Bauteilführung identisch zum ersten Ausführungsbeispiel. Lediglich das Isolierstück 13 wird durch einen Isolierstößel 13a ersetzt, der die Federkraft direkt auf den Kolben 14 überträgt. Die Spindelhülse 21 ist in einer weiter vorne liegenden im Gehäuse angebrachten Gehäusenut 25b über die Haltegabel 25 axial fixiert und zusätzlich über einen nicht dargestellten Riegelzapfen gegen Verdrehen gesichert. Der Abstand zwischen den beiden Gehäusenuten 25a und 25b gleicht die Höhe des weggefallenen Stellrings 22 aus und verkürzt die gesamte Baulänge der Schweißpistole. Die Einstellung der Federkraft erfolgt analog der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise.

Zusammenfassung

Bei bekannten Schweißvorrichtungen zur Bolzenschweißung sind getrennte Einstellbaugruppen für Abhub und Federvorspannung üblich, die gegenüber einfach einstellbaren Geräten Fertigungs-, Handhabungs- und Wartungsnachteile haben. Normalerweise sind Gerätekomponenten von Schweißvorrichtungen zur Spitzenzündung nicht mit denen zur Hubzündung kombinierbar. Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung umfaßt zur Lösung dieser Probleme eine kombinierte Einstellvorrichtung 18, 21, 22,

26, 31, mit der Abhub Federvorspannung eingestellt werden können. Die Einstellbaugruppe ist in einer besonders Wartungs- und fertigungsfreundlichen Weise ergonomisch vorteilhaft an der Schweißpistole angeordnet. Gleichzeitig sind die Bauteile so normiert, daß unter Verwendung gleicher Hauptkomponenten 2, 9, 14, 21, 29, 25, 26 auch eine besonders kompakte Schweißvorrichtung nur zur Spitzenzündung realisiert werden kann.

Claims (11)

1. Schweißvorrichtung, insbesondere Bolzenschweißpistole (1), zum Anschweißen von Bauteilen (6) an eine Trägerfläche mittels Lichtbogen, umfassend:
eine erste Baugruppe (18, 21, 22) zum Einstellen des Abhubs des Bauteils nach dem Zünden des Schweißlichtbogens, und
eine zweite Baugruppe (21, 26, 31, 32) zum Einstellen der Vorspannung einer Feder (29) und damit der Eintauchgeschwindigkeit in das Schweißbad und des Anpreßdrucks des Bauteils (6) auf die Trägeroberfläche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Baugruppe (18, 21, 22, 26, 31, 32) in einem Bereich der Schweißpistole (1) kombiniert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Einstellbaugruppe (18, 21, 22, 26, 31, 32) an dem der Schweißstelle abgewandten Bereich der Schweißpistole (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Einstellbaugruppe koaxial zur Hauptachse (9) der Schweißpistole (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abhub und Federvorspannung über eine einzige Spindel (21) einstellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellbereich des Abhubs den Aufnahmeraum einer Feder (29) in Axialrichtung überlappt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in die Spindel (21) und in den Stellschlitten (18) der Abhubeinstellbaugruppe hineinragt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe für die Abhubeinstellung (12, 13, 17, 18, 22) entnehmbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Baulänge verkürzbar ist, indem die verbleibende Baugruppe (21, 25, 26, 29, 31- 33) für die Federeinstellung aus einer ersten Befestigungsnut (25a) in eine zweite Befestigungsnut (25b) versetzbar ist und die Feder über einen in der Spindelhülse (21) geführten Stößel (13a) wirkt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhub über einen Stellring (22) einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung über ein Stellrad (31) einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring und/oder das Stellrad verrastbar sind.