DE20022187U1 - Device for the spot welding of at least two components - Google Patents
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Description
26.01.2001 WS/ul26.01.2001 WS/ul
Akte: STF 4987GM/DE
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Applicant:
Star Fix GmbH
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BauteilenComponents
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum punktuellen Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen mit wenigstens einem Spannelement und einer Schweißeinrichtung. The invention relates to a device for spot welding of at least two components with at least one clamping element and a welding device.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen, Anlagen und Verfahren bekannt. Meist werden dabei zwei miteinander zu verschweißende Bauteile, beispielsweise Karosseriebleche oder dergleichen, an ihren Außenkanten mit einer häufig aus mehreren Spannelementen bestehenden Spanneinrichtung zusam-Such devices, systems and methods are known from the general state of the art. Usually, two components to be welded together, for example body panels or the like, are held together at their outer edges with a clamping device that often consists of several clamping elements.
mengehalten, um eine Ausrichtung und Fixierung der beiden Bauteile gegeneinander zu erreichen. Anschließend wird eine Schweißzange entlang der Bauteilkanten verfahren und es werden an vorher festgelegten Stellen Schweißpunkte gesetzt. Die Schweißzange kann beispielsweise mit Hilfe eines Handlingsroboters geführt werden, der zuvor mit den notwendigen Bauteildaten programmiert wurde.in order to align and fix the two components against each other. A welding gun is then moved along the edges of the component and welding points are placed at predetermined locations. The welding gun can be guided, for example, with the help of a handling robot that has been previously programmed with the necessary component data.
Diese bekannten Vorrichtungen und das damit durchgeführte Verfahren zum Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen sind jedoch dahingehend nachteilig, daß sehr häufig die Spannelemente gelöst werden müssen, um an bestimmten Stellen Schweißpunkte setzen zu können, die man ansonsten nicht erreichen kann. Prinzipiell sind die Vorrichtungen darüber hinaus sehr kompliziert aufgebaut, wodurch auch die entsprechenden Verfahren zeit- und kostenaufwendig sind und dadurch der Aufwand zur Verbindung zweier Bauteile mittels punktuellem Verschweißen sehr hoch ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine hohe Genauigkeit beim Verbinden der Bauteile erwünscht ist.However, these known devices and the method used to weld at least two components together are disadvantageous in that the clamping elements often have to be loosened in order to be able to place welding points at certain locations that cannot otherwise be reached. In principle, the devices are also very complicated in design, which means that the corresponding methods are time-consuming and costly, and the effort required to connect two components by means of spot welding is very high. This is particularly true if a high degree of precision is required when connecting the components.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum punktuellen Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen sowie eine zugehörige Anlage zu schaffen, durch welches die wenigstens zwei Bauteile in möglichst kurzer Zeit, mit möglichst geringem Kosten- und konstruktivem Aufwand und dabei dennoch prozeßsicher und mit geringen Abweichungen punktuell miteinander verschweißt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a device for spot welding at least two components and an associated system, by means of which the at least two components can be spot welded together in the shortest possible time, with the lowest possible cost and construction effort and at the same time with process reliability and with small deviations.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by the device having the features mentioned in claim 1.
Eine Anlage zum punktuellen Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 12.A system for spot welding at least two components results from the features of claim 12.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, vor dem Setzen des ersten Schweißpunktes alle für das spätere Schweißen erforderlichen geometrischen Punkte zu belegen und dann, zeitgleich mit dem Spannen des Bauteils, sämtliche Schweißpunkte in einem Arbeitsgang zu setzen. Diese mögliche Zusammenfassung zweier ansonsten voneinander unabhängiger Arbeitsgänge bringt eine erhebliche Einsparung bezüglich der Taktzeit mitWith the device according to the invention, it is possible to set all the geometric points required for subsequent welding before setting the first welding point and then, at the same time as clamping the component, to set all the welding points in one operation. This possible combination of two otherwise independent operations results in a considerable saving in terms of cycle time.
sich, da bei einer entsprechenden Anlage mit mehreren Vorrichtungen die Schweißpunkte nicht mehr aufeinanderfolgend, sondern gleichzeitig gesetzt werden und somit, je nach Größe des Bauteils, eine erheblich schnellere Bearbeitung möglich ist. Diese Verkürzung der Taktzeit wirkt sich selbstverständlich auch auf die Herstellungskosten des betreffenden Werkstückes aus, so daß eventuell höhere Vorrichtungskosten mühelos kompensiert werden können.This is because in a system with several devices, the welding points are no longer placed one after the other, but simultaneously, which means that, depending on the size of the component, considerably faster processing is possible. This reduction in cycle time naturally also has an effect on the manufacturing costs of the workpiece in question, so that any higher device costs can be easily compensated.
Da erfindungsgemäß alle Schweißpunkte gleichzeitig gesetzt werden, müssen die Spannelemente erst nach dem erfolgten Schweißvorgang von dem Bauteil gelöst werden, so daß kein Verrutschen des Bauteils möglich ist und sich eine gleichbleibend hohe Qualität ergibt.Since, according to the invention, all welding points are set simultaneously, the clamping elements only have to be released from the component after the welding process has been completed, so that the component cannot slip and a consistently high quality is achieved.
Dies alles ist durch die erfindungsgemäße Unterbringung der Schweißelektroden innerhalb des Spannelementes möglich. Die Form der miteinander zu verschweißenden Bauteile spielt dabei annähernd keine Rolle, da mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen problemlos zu einer gesamten Anlage zusammengefügt werden können und es auf diese Weise möglich ist, die wichtigsten Stel-All of this is possible thanks to the inventive arrangement of the welding electrodes within the clamping element. The shape of the components to be welded together plays almost no role, since several devices according to the invention can be easily combined to form a complete system, making it possible to
len, an denen Schweißpunkte zu setzen sind, zu belegen. len at which welding points are to be placed.
Die erfindungsgemäße Nachführeinrichtung, die jedem Spannelement bzw. jeder Schweißeinrichtung zugeordnet ist, stellt dabei ein korrektes Nachführen der Schweißelektroden sicher und kann vorteilhafterweise für jeden herzustellenden Schweißpunkt bezüglich der Nachstellkraft bzw. -geschwindigkeit individuell angepaßt werden.The tracking device according to the invention, which is assigned to each clamping element or each welding device, ensures correct tracking of the welding electrodes and can advantageously be individually adapted for each welding point to be produced with regard to the adjustment force or speed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Nachführeinrichtung wenigstens zwei Federelemente zum Aufbringen von Druck auf die beiden Schweißelektroden aufweisen, wobei jeweils ein Federelement einer Schweißelektrode zugeordnet ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache Ausführungsform der Nachführeinrichtung dar, bei welcher die Federelemente auf die jeweiligen Erfordernisse der miteinander zu verschweißenden Bauteile bzw. der verwendeten Schweißelektroden angepaßt werden können.In an advantageous embodiment of the invention, the tracking device can have at least two spring elements for applying pressure to the two welding electrodes, with one spring element being assigned to each welding electrode. This represents a structurally simple embodiment of the tracking device, in which the spring elements can be adapted to the respective requirements of the components to be welded together or the welding electrodes used.
Alternativ hierzu kann die Nachführeinrichtung auch ein Medium zum Aufbringen von Druck auf die beidenAlternatively, the tracking device can also be a medium for applying pressure to the two
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Schweißelektroden zur Nachführung derselben aufweisen. Durch dieses Medium können hohe Drücke realisiert und in einfacher Weise auf die Schweißelektroden aufgebracht werden.Welding electrodes for tracking. This medium allows high pressures to be achieved and easily applied to the welding electrodes.
Schließlich ist es auch möglich, daß die Nachführeinrichtung einen Stellmotor aufweist, der zum Nachführen der Schweißelektroden vorgesehen ist und über eine entsprechende Steuerung eingesetzt werden kann.Finally, it is also possible for the tracking device to have a servo motor which is intended for tracking the welding electrodes and can be used via an appropriate control system.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel. Further advantageous embodiments and developments of the invention emerge from the remaining subclaims and from the exemplary embodiment shown in principle below with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum punktuellen Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen;Fig. 1 is a side view of the device according to the invention for spot welding of at least two components;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Arm des Spannelementes aus Fig. 1; undFig. 2 is a plan view of an arm of the clamping element from Fig. 1; and
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Fig. 3 mehrere, eine Anlage zum punktuellen Verschweißen von wenigstens zwei Bauteilen bildende Vorrichtungen aus Fig. 1.Fig. 3 shows several devices from Fig. 1 forming a system for spot welding of at least two components.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Verschweißen von zwei Bauteilen 2 und 3. Bei den beiden Bauteilen 2 und 3 handelt es sich im vorliegenden Fall um Karosseriebleche, es können jedoch selbstverständlich auch andersartige und eine andere Anzahl von Bauteilen durch die Vorrichtung 1 miteinander verschweißt werden. Fig. 1 shows a device 1 for welding two components 2 and 3. In the present case, the two components 2 and 3 are body panels, but of course other types and a different number of components can also be welded together by the device 1.
Die Vorrichtung 1 weist ein Spannelement 4 mit einem Grundkörper 4a auf, welches zum Spannen der zwei Bauteile 2 und 3 vorgesehen ist und zu diesem Zweck zwei Arme 5 und 6 aufweist. Die Arme 5, 6 sind zueinander beweglich, wobei der untere, dem Bauteil 2 zugewandte Arm 5 starr und der obere, dem Bauteil 3 zugewandte Arm 6 um einen Drehpunkt 7 gegenüber dem Grundkörper 4a beweglich ist. Hierzu weist das Spannelement 4 einen nicht dargestellten hydraulisch oder pneumatisch wirkenden Spannzylinder auf, welcher in der Lage ist, den Arm 6 um den Drehpunkt 7 zu bewegen. In Fig. 1 istThe device 1 has a clamping element 4 with a base body 4a, which is intended for clamping the two components 2 and 3 and for this purpose has two arms 5 and 6. The arms 5, 6 are movable relative to one another, whereby the lower arm 5 facing the component 2 is rigid and the upper arm 6 facing the component 3 is movable about a pivot point 7 relative to the base body 4a. For this purpose, the clamping element 4 has a hydraulically or pneumatically acting clamping cylinder (not shown), which is able to move the arm 6 about the pivot point 7. In Fig. 1,
der geschlossene Zustand des Spannelementes 4 dargestellt, wobei die geöffnete Stellung des Armes 6 mittels gestrichelter Linien angedeutet ist. Prinzipiell kann das Spannelement 4 als C-Zange oder als X-Zange ausgeführt sein.the closed state of the clamping element 4 is shown, with the open position of the arm 6 being indicated by dashed lines. In principle, the clamping element 4 can be designed as a C-clamp or as an X-clamp.
An dem Spannelement 4 ist eine Schweißeinrichtung 8 angebracht, welche zwei miteinander zusammenarbeitende Schweißelektroden 9 und 10 aufweist. Die beiden Schweißelektroden 9 und 10 sind somit an dem Spannelement 4 angeordnet, und zwar innerhalb jeweiliger Preßelemente 11 und 12, die beim Spannen der beiden Bauteile 2 und 3 mit denselben in Kontakt stehen und diese zusammenpressen. Die Preßelemente 11 und 12 bieten somit die Andrückfläche für die zum Schweißen erforderlichen Elektrodenkräfte.A welding device 8 is attached to the clamping element 4, which has two welding electrodes 9 and 10 that work together. The two welding electrodes 9 and 10 are thus arranged on the clamping element 4, specifically within respective pressing elements 11 and 12, which are in contact with the two components 2 and 3 when they are clamped and press them together. The pressing elements 11 and 12 thus provide the pressing surface for the electrode forces required for welding.
Das Preßelement 11 ist dabei an dem Arm 5 angebracht und steht somit in Kontakt mit dem Bauteil 2, wohingegen das Preßelement 12 an dem Arm 6 angeordnet ist und mit dem Bauteil 3 in Kontakt steht. Um die Schweißelektroden 9 und 10 aufnehmen zu können, weisen die Preßelemente 11 und 12 jeweilige Aussparungen 13 und 14 auf, in denen die Schweißelektroden 9 bzw. 10 axialThe pressing element 11 is attached to the arm 5 and is thus in contact with the component 2, whereas the pressing element 12 is arranged on the arm 6 and is in contact with the component 3. In order to be able to accommodate the welding electrodes 9 and 10, the pressing elements 11 and 12 have respective recesses 13 and 14 in which the welding electrodes 9 and 10 are axially
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verschieblich angeordnet sind. In nicht dargestellter Weise sind die Schweißelektroden 9 und 10 jeweils mit einem Leitungselement zum Zuführen von elektrischem Strom verbunden, welches jeweils an der den Bauteilen 2 und 3 abgewandten Seite der Preßelemente 11 und 12 angeordnet ist.are arranged displaceably. In a manner not shown, the welding electrodes 9 and 10 are each connected to a line element for supplying electrical current, which is arranged on the side of the pressing elements 11 and 12 facing away from the components 2 and 3.
Sollen nun die beiden Bauteile 2 und 3 durch die Vorrichtung 1 miteinander punktuell verschweißt werden, so wird zunächst der Arm 6 mit Hilfe des Spannzylinders in die dargestellte Position gebracht, wodurch die Bauteile 2 und 3 fest miteinander verspannt sind. Im selben Arbeitsgang werden die beiden Schweißelektroden 9 und 10 an die Bauteile 2 und 3 angelegt sowie über das zugehörige Leitungselement mit Strom beaufschlagt, worauf die Bauteile 2 und 3 in an sich bekannter Weise im Bereich der beiden Schweißelektroden 9 und 10 zu schmelzen bzw. teigig zu werden beginnen.If the two components 2 and 3 are to be spot welded together using the device 1, the arm 6 is first brought into the position shown using the clamping cylinder, whereby the components 2 and 3 are firmly clamped together. In the same operation, the two welding electrodes 9 and 10 are placed on the components 2 and 3 and are supplied with current via the associated line element, whereupon the components 2 and 3 begin to melt or become doughy in the area of the two welding electrodes 9 and 10 in a manner known per se.
Um ein Nachführen der Schweißelektroden 9 und 10 bei diesem Schweißvorgang zu ermöglichen, ist eine Nachführeinrichtung 15 vorgesehen, welche in der dargestellten Ausführungsform zwei Federelemente 16 und 17 aufweist. Das Federelement 16 ist dabei der Schweiß-In order to enable the welding electrodes 9 and 10 to be guided during this welding process, a guiding device 15 is provided which, in the embodiment shown, has two spring elements 16 and 17. The spring element 16 is the welding
elektrode 9 zugeordnet und bringt Druck auf dasselbe auf. Gleiches gilt auch für das Federelement 17, welches der Schweißelektrode 10 zugeordnet ist. Beide Federelemente 16 und 17 weisen eine derartige Federkonstante auf, daß die Schweißelektroden 9 und 10 beim Schmelzen des Materials der beiden Bauteile 2 und 3 automatisch nachgeführt werden und somit eine Punktverschweißung durchgeführt wird. Die beiden Schweißelektroden 9 und 10 werden über eine Zeitdauer von 20 bis 30 ms, vorzugsweise 25 bis 28 ms, bestromt und stehen so lange mit den beiden Bauteilen 2 und 3 in Kontakt.electrode 9 and applies pressure to it. The same applies to the spring element 17, which is assigned to the welding electrode 10. Both spring elements 16 and 17 have such a spring constant that the welding electrodes 9 and 10 are automatically adjusted when the material of the two components 2 and 3 melts, thus performing spot welding. The two welding electrodes 9 and 10 are energized for a period of 20 to 30 ms, preferably 25 to 28 ms, and are in contact with the two components 2 and 3 for that time.
Außerdem sorgt die Nachführeinrichtung 15 auch dafür, daß der zum Schweißen notwendige Druck auf die beiden Schweißelektroden 9 und 10 aufgebracht wird. Prinzipiell werden die Schweißelektroden 9 und 10 beim Schweißen abhängig von der Dicke und dem Material der Bauteile 2 und 3 sowie von der Stärke des angelegten Stromes um ca. 1-5 mm nachgeführt bzw. nachgesetzt.In addition, the tracking device 15 also ensures that the pressure required for welding is applied to the two welding electrodes 9 and 10. In principle, the welding electrodes 9 and 10 are tracked or repositioned by approximately 1-5 mm during welding, depending on the thickness and material of the components 2 and 3 and the strength of the current applied.
Alternativ zu den beiden Federelementen 16 und 17 könnte die Nachführeinrichtung 15 in nicht dargestellter Art und Weise auch ein Medium zum Aufbringen vonAs an alternative to the two spring elements 16 and 17, the tracking device 15 could also comprise a medium for applying
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Druck auf die beiden Schweißelektroden 9 und 10 aufweisen. Hier wäre ein flüssiges Medium besonders gut geeignet, welches dann auch gleichzeitig zum Kühlen der Schweißelektroden 9 und 10 eingesetzt werden könnte. Eine derartige Kühlung ist allerdings in den Figuren nicht dargestellt.Pressure on the two welding electrodes 9 and 10. A liquid medium would be particularly suitable here, which could then also be used at the same time to cool the welding electrodes 9 and 10. However, such cooling is not shown in the figures.
Alternativ wären auch Stellmotoren möglich, die die Nachführeinrichtung 15 bilden könnten und wiederum den Schweißelektroden 9 und 10 zum Antrieb derselben zugeordnet wären. Bei sehr hohen Materialstärken der beiden Bauteile 2 und 3 kann die Nachführeinrichtung 15 gegebenenfalls Zusatzelemente aufweisen, um einen entsprechend hohen Druck aufbringen zu können.Alternatively, servomotors would also be possible, which could form the tracking device 15 and would in turn be assigned to the welding electrodes 9 and 10 to drive them. If the two components 2 and 3 are made of very thick material, the tracking device 15 can optionally have additional elements in order to be able to apply a correspondingly high pressure.
In Fig. 2 ist eine Ansicht auf den oberen Arm 6 des Spannelementes 4 dargestellt, in dem das Preßelement 12 mit der darin sich befindlichen Aussparung 14 zur Aufnahme der Schweißelektrode 10 erkennbar ist. Der Arm 6 weist des weiteren eine Schweißfläche bzw. Kupferfläche 18 auf, die in nicht dargestellter Weise mit dem Leitungselement verbunden ist. Dasselbe gilt analog auch für die in dieser Figur nicht dargestellte Schweißelektrode 9.Fig. 2 shows a view of the upper arm 6 of the clamping element 4, in which the pressing element 12 with the recess 14 located therein for receiving the welding electrode 10 can be seen. The arm 6 also has a welding surface or copper surface 18, which is connected to the line element in a manner not shown. The same applies analogously to the welding electrode 9, which is not shown in this figure.
Fig. 3 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine gesamte Anlage 19 zum punktuellen Verschweißen der beiden Bauteile 2 und 3, welche mehrere in geeigneter Weise angeordnete Vorrichtungen 1 gemäß der Figuren 1 und 2 aufweist. In die Anlage 19 können die beiden Bauteile 2 und 3.eingelegt werden, worauf die Vorrichtungen 1 dieselben wie oben beschrieben miteinander verschweißen.Fig. 3 shows a very schematic representation of an entire system 19 for spot welding the two components 2 and 3, which has several suitably arranged devices 1 according to Figures 1 and 2. The two components 2 and 3 can be placed in the system 19, whereupon the devices 1 weld them together as described above.
Hierzu können die Vorrichtungen 1 starr angeordnet sein, um eine Anlage 19 für Bauteile 2 und 3 mit einer bestimmten Kontur zu bilden. Alternativ könnten die Vorrichtungen 1 auch verfahrbar sein und somit eine sehr flexible Anlage 19 zum punktuellen Verschweißen der Bauteile 2 und 3 bilden. Das wenigstens eine Spannelement 4 der Vorrichtung 1 kann dabei jeweils entweder automatisch, d.h. mit einem bereits oben beschriebenen Spannzylinder, oder auch manuell verschließbar sein. Bei manuell verschließbaren Vorrichtungen 1 werden zunächst sämtliche vorhandene Vorrichtungen 1 geschlossen und anschließend wird die Schweißung an allen Punkten gleichzeitig durchgeführt.For this purpose, the devices 1 can be arranged rigidly in order to form a system 19 for components 2 and 3 with a specific contour. Alternatively, the devices 1 could also be movable and thus form a very flexible system 19 for spot welding of the components 2 and 3. The at least one clamping element 4 of the device 1 can be closed either automatically, i.e. with a clamping cylinder as described above, or manually. In the case of manually lockable devices 1, all existing devices 1 are first closed and then the welding is carried out at all points simultaneously.
Die dargestellte Vorrichtung 1 läßt sich auch zum reinen Verschweißen der beiden Bauteile 2 und 3 verwenden, wobei dann auf die Preßelemente 11 und 12 verzichtet werden kann.The device 1 shown can also be used for pure welding of the two components 2 and 3, in which case the pressing elements 11 and 12 can be dispensed with.
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Cited By (1)
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| CN113618296A (en) * | 2021-08-11 | 2021-11-09 | 捷福装备(武汉)股份有限公司 | Aluminum welding pliers body structure |
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2000
- 2000-10-23 DE DE20022187U patent/DE20022187U1/en not_active Expired - Lifetime
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| CN113618296A (en) * | 2021-08-11 | 2021-11-09 | 捷福装备(武汉)股份有限公司 | Aluminum welding pliers body structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20010628 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20040527 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: IWC - INDUSTRIAL WELD CONSULT GMBH I. GR., DE Free format text: FORMER OWNER: STAR FIX GMBH, 73540 HEUBACH, DE Effective date: 20050726 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20061031 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20081114 |
|
| R071 | Expiry of right |