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Die Erfindung betrifft einen Elektrodenhalter für eine Widerstandspressschweißvorrichtung
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der Praxis ist es bekannt, Elektrodenhalter über eine
Zapfenverbindung lösbar
an einer Widerstandspressschweißvorrichtung
zu befestigen. Am Elektrodenhalter ist die Elektrode über eine Spannklemme
lösbar
befestigt. Zum Wechsel der Elektrode ist Werkzeug erforderlich.
Eine Verstellung der Elektrode zur Verschleißkompensation ist kaum möglich, weil
hierbei das genau eingestellte Maß für die freie Elektrodenlänge verloren
geht. Außerdem sind
die Elektrodenstellungen nicht reproduzierbar.
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Die
DE 692 11 267 T2 zeigt einen Elektrodenhalter,
der als drehbarer Revolverkopf mit mehreren Elektroden und mit einer
Schraubbefestigung ausgebildet ist. Die Elektroden werden bei Bedarf durch
Drehen des Revolverkopfes gewechselt. Im Revolverkopf werden sie
durch Klemmbacken seitlich gehalten und durch interne Stellschrauben
axial positioniert. Die Elektrodenstellung ist nur in Axialrichtung
reproduzierbar.
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Aus der
DE 41 17 697 C2 ist eine
andere Widerstandsschweißvorrichtung
bekannt, bei welcher der obere Elektrodenhalter als Revolverkopf
mit mehreren unterschiedlichen Elektroden und mit einer Rasteinrichtung
ausgebildet ist. Die Unterelektrode ist als Elektrodenplatte ausgebildet,
die seitlich verschiebbar ist.
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Die
DE 101 27 112 A1 befasst sich mit einem Schweißkopf konventioneller
Bauart, der mit einem Drucksensor ausgestattet ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
besseren Elektrodenhalter aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
im Hauptanspruch.
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Durch die steckbare Wechselkupplung
können
einerseits die Elektroden schnell ausgetauscht und passgenau positioniert
werden. Dabei können beliebige
unterschiedliche Elektrodentypen, z.B. zentrische Rundelektroden,
Doppelelektroden oder auch eine Flachelektrode wahlweise am gleichen
Elektrodenhalter angebracht und beim Wechsel getauscht werden.
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Die Wechselkupplung erlaubt es dank
ihrer konzentrischen Ausbildung zur Elektrodenachse ferner, die
Elektrode reproduzierbar in unterschiedliche Drehstellungen zu bringen
und hierdurch den Verschleiß zu
kompensieren sowie die Elektrodenstandzeit zu verlängern. Die
Wechselkupplung ist vorzugsweise als steck- und drehbare Schnellwechselkupplung
ausgebildet, wobei zum Trennen und Verbinden der Kupplungsteile
kein Werkzeug benötigt
wird.
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Für
einen sicheren Halt im Betrieb ist eine Verbindungssicherung vorgesehen,
welche die Kupplungsteile in der Kupplungsstellung fixiert. Vorteilhafterweise
können
trotzdem noch die Kupplungsteile relativ zueinander verdreht werden.
Die Wechselkupplung besitzt ferner eine Rasteinrichtung, welche
für die
Reproduzierbarkeit der Kupplungsdrehstellungen vorteilhaft ist.
Durch eine geschickte Auslegung der Rasteinrichtung wird beim Einrasten
zugleich die Verbindungssicherung automatisch betätigt. Der
Elektrodenhalter kann ferner eine Schutzgaszuführung aufweisen, die in Anpassung
an die Wechselkupplung ebenfalls eine geeignete Steckverbindung
für den
Schutzgasanschluss aufweist. Am Elektrodenhalter lässt sich
ferner eine Kraftmesseinrichtung anbauen, was alternativ oder zusätzlich zur Schutzgaszuführung geschehen
kann. Die Gestaltung des Elektrodenhalters erlaubt hierbei eine
besonders kraft- und präzisionsgünstige Positionierung des
Kraftmesssensors, vorzugsweise eines piezo-elektrischen Kraftaufnehmers.
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Bei einem Drehen der Elektrode mittels
der Wechselkupplung bleibt die eingestellte freie Elektrodenlänge erhalten.
Eine Nachjustierung ist nicht erforderlich. Falls der Verschleiß zu groß geworden
ist und die Elektroden eine die Elektrodenlänge verkürzende Nachbearbeitung benötigen, kann
mittels einer besonders an die Wechselkupplung angepassten Einstellvorrichtung
die freie Elektrodenlänge
schnell und passgenau wieder einjustiert werden.
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Der Elektrodenhalter mit Wechselkupplung kann
an neuen Schweißgeräten angebaut
sein. Er lässt
sich aber auch bei Altgeräten
nachrüsten
oder umrüsten.
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Die Kontaktfläche für den Stromübergang liegt bei der Wechselkupplung
auf einer geschützten Innenfläche des
Elektrodenhalters. Hier ist immer eine unterstützende Wirkung der Schweißkraft vorhanden,
um den Anpressdruck auf die Kontaktfläche zu vergrößern bzw.
konstant während
der Schweißung
zu halten. Weiterhin ist die verborgen in der Ringnut liegende Anlagefläche gegen
Staubablagerung geschützt
und wird durch das Prinzip des Eindrehens stets sauber gehalten.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen
beispielsweise und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1:
eine Widerstandspressschweißvorrichtung
mit einem Elektrodenhalter und einer Wechselkupplung in Seitenansicht,
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2 und 3: eine Draufsicht, eine
geklappte sowie geschnittene Seitenansicht des Elektrodenhalters
mit der Wechselkupplung,
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4 und 5: ein Kupplungsteil mit
der Elektrode in Seitenansicht und geklappter Unteransicht,
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6 und 7: eine Draufsicht auf das
andere gabelförmige
Kupplungsteil und einen zugehörigen Längsschnitt
gemäß Schnittlinie
VII-VII von 6,
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8 bis 11: verschiedene Ausgestaltungsvarianten
des Elektrodenhalters mit Schutzgaszuführung und Kraftmesseinrichtung,
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12 bis 15: verschiedene Elektrodenformen
in Ansicht von unten und
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16 bis 18: eine Einstellvorrichtung
für die Elektrode
mit Kupplungsteil in teilweise geschnittener Seitenansicht, Draufsicht
und Stirnansicht.
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1 zeigt
in Seitenansicht eine Widerstandspressschweißvorrichtung (1),
die zum elektrischen Widerstandsschweißen von nicht dargestellten
Bauteilen unter Anpressung von ein oder zwei Elektroden (3,4)
dient. Die Widerstandspressschweißvorrichtung (1) besitzt
einen sog. Schweißkopf
(2), welcher aus einem Ständer und zwei Elektrodenköpfen besteht,
die in Richtung der Elektrodenlängsachse
(6) relativ zueinander beweglich am Ständer gelagert sind. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind in beiden Elektrodenköpfen
gleichartige Elektrodenhalter (7) lösbar und um eine Befestigungsachse
(48) schwenkbar sowie ggf. auch verschiebbar befestigt.
Die Elektrodenhalter (7) weisen jeweils eine vorzugsweise
stabförmige
Elektrode (3,4) sowie eine Wechselkupplung (8)
auf. Der Schweißstrom
wird vorzugsweise der oberen Elektrode (3) und deren Elektrodenhalter
(7) über
einen externen Stromanschluss (32) zugeführt. Der
vorzugsweise obere Elektrodenhalter (7) kann außerdem eine
Schutzgaszuführung
(14) und alternativ oder zusätzlich eine Kraftmesseinrichtung
(15) gemäß der nachfolgend
beschriebenen Ausführungsformen
von 8 bis 11 aufweisen.
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Die Widerstandspressschweißvorrichtung (1)
besitzt ferner eine geeignete Steuerung zum Betätigen und Bewegen der Elektrodenköpfe und
zum Schalten des Schweißstroms.
Beim Elektrodenvorschub wird dabei vorzugsweise der Weg gemessen. Hierfür ist es
vorteilhaft, wenn die freie vorstehende Länge der Elektroden (3,4)
exakt bekannt und eingehalten wird. Über den gemessenen Weg kann
in Schweißposition
am Bauteil festgestellt werden, ob die Bauteilabmessungen innerhalb
der Toleranz liegen oder nicht. Für die Annäherung der Elektroden beim
Schweißen
kann außerdem
mit einer Kraftregelung anhand der nachfolgend näher beschriebenen Kraftmesseinrichtung
(15) gearbeitet werden.
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Der Elektrodenhalter (7)
besteht aus einem Ausleger oder Arm und einem quer dazu hochstehenden
Verbindungszapfen (17) für die verstellbare Befestigung
in einer Zapfenaufnahme (49) an den Elektrodenköpfen. Durch
den konzentrischen Verbindungszapfen (17) ist eine Drehverstellung
um die mit der Zapfenachse zusammenfallende Befestigungsachse (48)
möglich.
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Der Elektrodenhalter (7)
ist elektrisch gegenüber
der Zapfenaufnahme (49) und den Elektrodenköpfen isoliert.
Der Verbindungszapfen (17) besitzt einen Spannkonus (18),
auf dem eine Isolierhülse (19)
aufgezogen ist, welche mittels einer schematisch dargestellten Spannvorrichtung
auf dem Spannkonus (18) aufgezogen und zugleich in der
Zapfenaufnahme (49) kraftschlüssig verspannt werden kann.
Ein weiterer Isolierkörper
(20), z.B. in Scheibenform, isoliert den Elektrodenhalter
(7) elektrisch gegenüber
den benachbarten Wänden
des Elektrodenkopfes. Der Verbindungszapfen (17) ist mitsamt der
Befestigungsachse (48) parallel zur Elektrodenachse (6)
ausgerichtet.
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Zur Veränderung des Elektrodenabstandes ist
eine Verstelleinrichtung (21), z.B. die in 2 und 3 dargestellte
Langlochführung
vorhanden, mit der der Ausleger des Elektrodenhalters (7)
quer zum Verbindungszapfen (17) verstellt werden kann.
Der Spannkonus (18) hat hierfür plane Seitenwände, die formschlüssig an
den Langlochwänden
anliegen und beim Anziehen der Spannvorrichtung die nötige Abstützung bieten.
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Der Elektrodenhalter (7)
besitzt eine nachfolgend näher
beschriebene Wechselkupplung (8) für die Elektrode(n) (3,4),
welche in der bevorzugten Ausführungsform
sowohl einen schnellen Elektrodenwechsel, als auch eine Elektrodenverstellung
und insbesondere -drehung ohne Werkzeuge ermöglicht. Die Wechselkupplung
(8) ist hierzu vorzugsweise als Schnell-Wechselkupplung
sowie als kombinierte Steck- und Drehkupplung ausgebildet. Über die Wechselkupplung
(8) wird auch der Schweißstrom übertragen.
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Das eine vorzugsweise aufnehmende
Kupplungsteil (9) besteht aus dem vorerwähnten Ausleger mit
dem Verbindungszapfen (17) und weist eine Aufnahmegabel
(10) auf. Das andere wechselbare, steck- und drehbare Kupplungsteil
(11) ist als Stecker gestaltet und besitzt einen umfangseitig
angeordneten und nach außen
vorstehenden Steckkranz (12), der mit der Aufnahmegabel
(10) in lösbaren
Kupplungseingriff gebracht werden kann. Die Verbindung kann durch
eine Verbindungssicherung (45) gesichert werden. Zusätzlich oder
alternativ kann eine Rasteinrichtung (13) vorhanden sein.
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2 bis 7 verdeutlichen die Ausgestaltung der
Kupplungsteile (9,11). Die Aufnahmegabel (10) ist
quer zur Elektrodenachse (6) ausgerichtet, wobei ihre Gabelarme
mit ihrer Innenseite zur Bildung eines Ringbereichs (23)
konzentrisch zur Elektrodenachse (6) angeordnet sind. Der
Ringbereich (23) erstreckt sich über einen Bogenwinkel, der
größer als
180° ist. An
der stirnseitigen Gabelöffnung
(22) sind die Gabelarme mit geraden parallelen Innenwänden versehen,
wobei die Gabelöffnung
(22) enger als die maximale Breite des Ringbereichs (23)
ist. Es entsteht ein schmaler gerader Einführschlitz, der sich anschließend im
Ringbereich (23) erweitert.
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In der Aufnahmegabel (10)
ist eine Ringnut (24) konzentrisch zur Elektrodenachse
(6) angeordnet, welche ebenfalls einen erweiterten Ringbereich und
eine verengte Gabelöffnung
mit geraden Nutenwänden
aufweist. In der Ringnut (24) können vorzugsweise an der zur
Schweißstelle
gerichteten Unterseite ein oder mehrere Rastelemente (25,26)
angeordnet sein. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um federnd
gelagerte Rastkugeln. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere
Rastkugeln (25,26) gleichmäßig im Kreisbogen zentrisch
um die Elektrodenachse (6) verteilt angeordnet. Sie wirken mit
nachfolgend näher
erläuterten
Rastöffnungen (27)
der Elektrode (3,4) zusammen. Die Rastkugeln (25,26)
sind vorzugsweise jeweils auf zwei oder mehr unterschiedlich großen Teilkreisen
angeordnet. Die Rastöffnungen
(27) sind dabei vorzugsweise auf einem einzigen gemeinsamen
und ebenfalls konzentrischen Teilkreis angeordnet. Durch diese Gestaltung treten
nur die Rastkugeln (25) des einen Teilkreises in Rasteingriff
mit den Rastöffnungen
(27). Die anderen Rastkugeln (26) wirken als Andrückelemente. Diese
Anordnung kann auch vertauscht werden.
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6 und 7 verdeutlichen die weitere
Gestaltung des einen Kupplungsteils (9) und des Auslegers
mit der Verstelleinrichtung (21) bzw. Langlochführung. Ferner
ist ersichtlich, dass zwischen der Langlochführung (21) und der
Aufnahmegabel (10) eine quer liegende durchgehende Kühlbohrung
(31) mit Anschlussgewinden im Ausleger vorhanden ist. Der
Stromanschluss (32) befindet sich an der der Aufnahmegabel
(10) gegenüber
liegenden Rückseite des
Auslegers. Durch die quer liegende Kühlbohrung (31) kann
gezielt der Übergangsbereich
zwischen der Aufnahmegabel (10) und dem Verbindungszapfen
(17) gekühlt
werden. An der Unterseite der Aufnahmegabel (10) sind im
Bereich der Rastkugeln (25,26) Schraubbohrungen
mit Stellschrauben sowie Federelementen zum Anpressen der Rastkugeln (25,26)
vorhanden.
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Das andere und vorzugsweise als Stecker ausgebildete
Kupplungsteil (11) ist mit der Elektrode (3,4)
verbunden. Dieses Kupplungsteil (11) ist das Wechselteil.
Es weist hierzu einen im Wesentlichen konzentrisch zur Elektrodenlängsachse
(6) ausgerichteten Korpus auf, der einerseits den vorerwähnten umfangseitig überstehenden
Steckkranz (12) besitzt und andererseits eine oberhalb hiervon
angeordnete kreisscheibenförmige
Schulter (28) aufweist. Der Schulterdurchmesser entspricht
dem Innendurchmesser des Ringbereichs (23) der Gabelinnenwand.
Der Durchmesser des Steckkranzes (12) und der Innenwand
der Ringnut (24) sind ebenfalls gleich. Die Schulter (28)
und der Steckkranz (12) liegen in Kupplungsstellung mit
ihren Seitenwänden
am Ringbereich (23) und der Ringnut (24) an. Die
Höhe des Steckkranzes
(12) ist etwas geringer als die Ringnuthöhe.
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Beim Schweißen liegt der Steckkranz (12) mit
seiner Oberfläche
unter der Einwirkung der Elektrodenkraft plan an der Oberwand der
Ringnut (24) an. Über
diese Kontaktfläche
wird der Schweißstrom innerhalb
der Wechselkupplung (8) sicher übertragen. Beim Wechseln und
beim Drehen der Elektrode (3,4) reiben die in
Kontakt stehenden Wände
von Schulter (28), Steckkranz (12), Ringbereich
(23) und Ringnut (24) aneinander und werden hierdurch
gereinigt. Dabei werden insbesondere Stromübergangsbereiche sauber gehalten.
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Unterhalb des Steckkranzes (12)
hat der Korpus eine zentrische Zylinderform. Das Kupplungsteil (11)
besitzt eine mittige axiale Durchgangsöffnung und am unteren Korpusbereich
eine Spanneinrichtung (36) mit Klemmschlitz und Spannschrauben
zur klemmenden Aufnahme der stangenförmigen Elektrode (3,4).
An ihrem unteren Ende hat die Elektrode (3,4)
einen Elektrodenkopf (5), der entsprechend der jeweiligen
Schweißaufgabe
gestaltet ist.
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An der oben liegenden Schulter (28)
und dem Steckkranz (12) ist seitlich jeweils ein Paar Schlüsselflächen (29,30)
angeordnet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die unterschiedlichen Schlüsselweiten
entsprechen der jeweiligen Breite der Gabelöffnung (22) im oberen
Innenwandbereich der Gabelarme und der Ringnut (24). Die
gegenüber den
ansonsten zylindrischen Seitenwänden abgeflachten
Schlüsselflächen (29,30)
wirken zusammen mit den vorgenannten Abflachungen an der Aufnahmegabel
(10) als Verbindungssicherung (45). Ein Einführen des
steckerartigen Kupplungsteils (11) ist nur mit entsprechend
parallel ausgerichteten Schlüsselflächen (29,30)
möglich.
Innerhalb des Ringbereichs (23) kann das Kupplungsteil
(9) dann verdreht werden, wodurch es die in 2 gezeigte Sperrstellung
einnimmt und nicht mehr aus dem gabelförmigen anderen Kupplungsteil
(9) herausgezogen werden kann.
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Wie 4 und 5 verdeutlichen, sind die
vorerwähnten
Rastöffnungen
(27), die vorzugsweise als auf die Rastkugeln abgestimmte
Rastpunkte ausgebildet sind, an der Unterseite des Steckkranzes
(12) angeordnet. Sie sind dabei derart im Drehwinkel gegenüber den
Schlüsselflächen (29,30)
ausgerichtet, dass eine Rastverbindung nur bei einer Drehung des steckerförmigen Kupplungsteils
(11) und einem Schließen
der Verbindungssicherung (45) eintritt. Wenn die Rastverbindung
eingreift, ist die Wechselkupplung (8) automatisch geschlossen
und die Elektrode (3,4) in ihrer Lage gesichert.
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Am Steckkranz (12) können mehrere
Rastöffnungen
(27) auf einem vorzugsweise gemeinsamen zur Elektrodenachse
(6) konzentrischen Teilkreis angeordnet sein. Das Kupplungsteil
(11) und die eingespannte Elektrode (3,4)
können
hierdurch in der Aufnahmegabel (10) zwei oder mehr unterschiedliche
Drehstellungen einnehmen, z.B. 2x180°, 3x120°, 4x90° etc.. Auf diese Weise kann
die Elektrode (3,4) mit ihrem Elektrodenkopf (5)
in wählbaren
Winkelschritten verdreht werden, um insbesondere bei abgeflachten
Elektrodenköpfen
(5) Einbrände
und andere Verschleißerscheinungen
zu kompensieren, indem ein anderer noch unverbrauchter Bereich des meistens
in der Breite überdimensionierten
Elektrodenkopfes (5) in Einsatzstellung gebracht wird.
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Hierbei ist es möglich, die Rastkugeln (25,26)
nach dem gleichen Verteilungsschema anzuordnen. Die Verteilung kann
alternativ variieren, wobei auch die Verteilung der Rastöffnungen
(27) entsprechend differieren kann. Hierdurch lassen sich z.B.
für unterschiedliche
Elektrodenformen unterschiedliche Rastverteilungen schaffen. Bei
der einen Elektrodenform werden nur die einen Rastkugeln (25)
mit ihrer entsprechenden Winkelverteilung in Rasteingriff genommen,
während
die anderen Rastkugeln (26) auf die hier plane Oberfläche des
Steckkranzes (12) drücken
und als zusätzliche
federnde Anpresselemente wirken. Bei der anderen Elektrodenform
ist die Rastöffnungsverteilung
auf die Rastkugeln (26) abgestimmt, wobei dann die Rastkugeln (25)
als federnde Andrückelemente
wirken. Wenn mehrere Rastöffnungen
(27) vorhanden sind, ist ihre Winkelverteilung auf die
entsprechende Winkelverteilung der zugehörigen Rastkugeln (25,26)
abgestimmt. Dies hat den Vorteil, dass in jeder Drehstellung der
Elektrode (3,4) mehrere Rastkugeln (25,26) und
Rastöffnungen
(27) gleichzeitig in Eingriff treten und somit eine größere Führungs-
und Positioniersicherheit bieten. Bei einer vereinfachten Ausführung genügt allerdings
auch ein Rasteingriff von nur einer Rastkugel und einer Rastöffnung.
Durch die Positionierung der Rastkugeln (25,26)
und der Rastöffnungen
(27) sind beliebige Größen und
Positionierungen der Drehwinkel möglich. Hierbei können die
Drehstellungen auch untereinander differieren.
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8 bis 11 verdeutlichen verschiedene Ausbaustufen
des Elektrodenhalters (7).
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In 8 ist
die einfachste Ausführungsform dargestellt,
die auch der Gestaltung von 2 und 3 entspricht. Hier besitzt
der Elektrodenhalter (7) nur die Elektrode (3,4)
und die Wechselkupplung (8) mit der Rasteinrichtung (13).
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Die sich hieraus ergebenden Bewegungsmöglichkeiten
für die
Elektrode (3,4) sind durch Pfeile dargestellt.
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In der Variante von 9 ist zusätzlich an den Elektrodenhalter
(7) von 8 eine
Schutzgaszuführung
(14) angebaut, die ein Widerstandsschweißen unter
Schutzgasatmosphäre
ohne Beeinträchtigung
der Dreh- und Wechselfunktion der Elektrode (3,4)
ermöglicht.
Die Schutzgaszuführung
(14) besteht aus einem konzentrisch zur Elektrodenachse (6)
angeordneten Spülrohr
(33), welches die Elektrode (3,4) mit
seitlichem Abstand umschließt
und mit Abstand oberhalb des Elektrodenkopfes (5) endet. Das
Spülrohr
(33) ist mit dem steckerförmigen Kupplungsteil (11)
vorzugsweise drehfest verbunden und bewegt sich bei einer Drehverstellung
der Elektrode (3,4) mit. Am Spülrohr (33) ist über einen
geeigneten Drehanschluss ein quer abstehender Anschlussstutzen (34)
angeordnet, über
den das Schutzgas in den verschiedenen Drehstellungen der Elektrode
(3,4) und des Spülrohres (33) seitlich
zugeführt
werden kann.
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An den Anschlussstutzen (34)
ist rückseitig die
Schutzgasleitung (35) angeschlossen, wobei hier vorzugsweise
eine lösbare
Steckverbindung (46) besteht.
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Die Schutzgasleitung (35)
wird über
einen mit dem Elektrodenhalter (7) verbundenen Leitungshalter
(47) gestützt
und vorzugsweise klemmend fixiert. Die Schutzgasleitung (35)
besteht in der gezeigten Ausführungsform
aus einem zumindest weitgehend biegesteifen Rohr (50),
welches an der Rückseite über eine
Dichtung und längsverstellbar
am Anschlussstutzen (34) eingesteckt ist. Am gegenüber liegende
Ende des Rohres (50) ist ein vorzugsweise flexibler Zuführschlauch
(51) aufgesteckt.
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Durch die Drehlagerung zwischen Anschlussstutzen
(34) und Spülrohr
(33) kann die Elektrode (3,4) in der
vorbeschriebenen Weise in der Kupplungsstellung beliebig gedreht
werden. Die Schutzgasleitung (35) bleibt hierbei in ihrer
Ausgangsposition. Beim Öffnen
der Wechselkupplung (8) wird auch die Steckverbindung (46)
gelöst.
Das Rohr (50) erstreckt sich parallel zur Wechselrichtung, so
dass beim Abziehen des Kupplungsteils (11) automatisch
die Steckverbindung (46) gelöst wird. Beim Anstecken eines
neuen Kupplungsteils (11) wird sie in gleicher Weise automatisch
wieder geschlossen. In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform
kann die Steckverbindung (46) auch zwischen dem Rohr (50)
und dem Schlauch (51) bestehen, wobei das Rohr (50)
in diesem Fall längsverschieblich
im Halter (47) geführt
ist. Bei einer Verdrehung oder Verschiebung des Elektrodenhalters
(7) gegenüber
der Zapfenaufnahme (49) im Elektrodenkopf gibt es keine Beeinträchtigung.
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In der Variante von 10 ist der Elektrodenhalter (7)
von 8 zusätzlich mit
einer Kraftmesseinrichtung (15) versehen, welche die Dreh- und
Wechselfunktion der Elektrode (3,4) nicht beeinträchtigt.
Die Kraftmesseinrichtung (15) besteht aus vorzugsweise
einem einzelnen elektrischen Kraftmesssensor (37), der
in geeigneter Weise, z.B. als piezo-elektrischer Druckaufnehmer
ausgebildet ist. Mit dem Sensor (37) wird die beim Schweißen auftretende
Elektrodenkraft gemessen, mit der die beiden Elektroden (3,4)
gegeneinander und gegen das Werkstück gepresst werden. Über die
Messung der Elektrodenkraft kann der Schweißprozess geregelt werden. Hierfür ist der
Kraftmesssensor (37) mit einer entsprechenden Steuerung
verbunden, welche den oder die Antriebe des Schweißkopfes
(2) beaufschlagt.
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Der Kraftmesssensor (37)
ist vorzugsweise auf der Verbindungslinie zwischen der Elektrodenachse
(6) und dem Verbindungszapfen (17) bzw. der Befestigungsachse
(48) und mit einem bestimmten Abstand zur Elektrodenachse
(6) positioniert. Diese Positionierung bleibt sowohl bei
einem Elektrodenwechsel, als auch bei einer Dreh- oder Schiebeverstellung
des Elektrodenhalters (7) gegenüber der Zapfenaufnahme (49)
erhalten. Eine Nachjustierung des Kraftmesssensors (37)
ist in diesen Fällen
nicht erforderlich.
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Der Kraftmesssensor (37)
ist auf der Oberseite des Auslegers bzw. Elektrodenhalters (7)
in geeigneter Weise befestigt und nimmt die von der Elektrode (3,4) über den
Elektrodenhalter (7) auf den Elektrodenkopf bzw. die Zapfenaufnahme
(49) geleitete Elektrodenkraft auf. Auf der Oberseite ist
der Sensor (37) mit einer Kugelkalotte bedeckt, um eine möglichst
kleine punktweise Kontaktfläche
zu bieten. Die Kraftübertragung
erfolgt mittels einer Brücke (39),
die ebenfalls auf der Oberseite des Elektrodenhalters (7)
angebaut ist und die über
ein rückseitiges Auflager
(41) mit dem Elektrodenhalter (7) bzw. dem Ausleger
durch eine Schraubverbindung oder dgl. fest verbunden ist. Die Brücke (39)
bietet eine Durchgangsöffnung
für den
Spannkonus (18) bzw. den Verbindungszapfen (17)
und kann an der Oberseite ebenfalls eine Verstelleinrichtung (21)
bzw. Langlochführung
aufweisen. Auch der scheibenförmige Isolierkörper (20)
ist auf der Brücke
(39) angeordnet. An der der Elektrode (3,4)
zugewandten Seite besitzt die Brücke
(39) unten eine Ausnehmung und einen hierdurch gebildeten
auskragenden Brückenarm (40),
der auf der Kugelkalotte (38) in definierter Position mit
sicherem Kontakt aufliegt. Der Kraftmesssensor (37) ist
zwischen dem Brückenarm
(40) und dem Elektrodenhalter (7) fest eingespannt
und misst die Elektrodenkraft. Durch seine Positionierung sind Kippfehler
oder andere negative und den Messwert verfälschende Außeneinflüsse ausgeschlossen.
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11 verdeutlicht
eine weitere Variante, bei der am Elektrodenhalter (7)
sowohl die vorbeschriebene Schutzgaszuführung (14), wie auch
die beschriebene Kraftmesseinrichtung (15) unter Beibehaltung
der Dreh- und Wechselfunktion angeordnet sind. Ergänzend ist
noch anzumerken, dass bei einer Verdrehung des Elektrodenhalters
(7) um die Befestigungsachse (48) sowohl die Schutzgaszuführung wie
auch die Kraftmesseinrichtung (15) entsprechend mitbewegt
werden, so dass keine Neujustierung oder Nachjustierung erforderlich
ist.
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12 bis 15 zeigen verschiedene Elektrodenformen
in einer Ansicht von unten auf den Elektrodenkopf (5).
Hierbei sind auch die Rastöffnungen (27)
sichtbar, wobei im vorliegenden Fall zwei einander diametral gegenüber liegende
Rastöffnungen (27)
vorhanden sind. In der Variante von 12 ist die
zylindrische Elektrode (3,4) mit einer verjüngten Spitze
am Elektrodenkopf (5) ausgerüstet und als sogenannte Punktelektrode
ausgebildet. 13 zeigt eine
Variante mit einer im Durchmesser breiteren Elektrode (3,4)
und einem planen Elektrodenkopf (5).
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14 und 15 zeigen sogenannte Formelektroden,
bei denen es auch auf die Drehwinkelstellung ankommt. In der Variante
von 14 ist ein gegenüber dem
zylindrischen Schaft der Elektrode (3,4) schmälerer und
rechteckförmiger
Elektrodenkopf (5) dargestellt. 15 zeigt eine weitere Variation einer Doppelelektrode
mit zwei parallelen zylindrischen Elektroden (3,4),
die beidseits und konzentrisch zur zentralen Elektrodenachse (6)
angeordnet sind. In den Ausführungsformen
von 14 und 15 ist die sog. Elektrodenachse
(6) die Zentralachse des Kupplungsteils (11).
In weiteren nicht dargestellten Varianten kann der Elektrodenkopf
(5) an der Schweißkontaktstelle
eine andere räumliche
Formgebung aufweisen, z.B. Anpressbuckel oder ein oder mehrere angepasste
Nuten zur formschlüssigen
Aufnahme von zu verschweißenden
Drähten
bei der Lampenherstellung. Die angepassten Formgebungen können in Überzahl
und drehgerechter Verteilung vorhanden sein. Zudem können die
Schäfte
und Köpfe
der Elektroden jede andere beliebige Form aufweisen.
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Bei Verschleiß, z.B. durch Abbrand verkürzt sich
die freie vorstehende Länge
der Elektrode (3,4) und macht ein Nachjustieren
erforderlich. Ein Nachjustierten kann auch bei neuen oder nachgearbeiteten
Elektroden oder aus anderen Gründen
durchgeführt
werden. Hierfür
wird die in vorteilhafter Weise angepasste Einstellvorrichtung (16)
von 16 bis 18 eingesetzt. 16 zeigt die Seitenansicht, 17 die Draufsicht und 18 die Stirnansicht gemäß Pfeil
VIII von 16.
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Die Einstellvorrichtung (16)
besteht aus einem Gestell (42), welches mit ein oder mehreren
Aufnahmen (43) für
ein oder mehrere Elektroden (3,4) versehen ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind zwei solche Aufnahmen (43) vorhanden, um ein aus oberer
und unterer Elektrode (3,4) bestehendes Elektrodenpaar
in einer Aufspannung einstellen zu können. Die Aufnahmen (43)
besitzen eine ähnliche Gabelform
wie das Kupplungsteil (9) und dienen zur formschlüssigen präzisen Aufnahme
der Kupplungsteile (11) und insbesondere der Steckkränze (12). Hierbei
können
die Aufnahmen (43) ebenfalls eine Rasteinrichtung (13)
aufweisen, die mit derjenigen der Wechselkupplung (8) korrespondiert,
wobei an den mit Ringnut ausgerüsteten
Aufnahmen (43) Rastkugeln (25) angeordnet sind,
deren Anordnung auf die Rastöffnungen
(27) am Steckkranz (12) abgestimmt sein kann.
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Mit der Einstellvorrichtung (16)
wird die freie Elektrodenlänge
auf das vorgegebene und erforderliche Maß eingestellt. Zudem kann die
Drehlage der Elektrode (3,4) eingestellt werden.
Hierfür
sind geeignete Stellmittel (44) vorhanden, die z.B. in
der gezeigten Ausführungsform
aus fluchtend zu den Elektroden (3,4) angeordneten
Stellschrauben (44) mit planen oder an die Elektrodenkopfform
angepassten Anlageflächen
bestehen. Durch Veränderung
des Schraubenendes gegenüber
der Aufnahme (43) kann die Elektrodenlänge variiert werden. Außerdem kann
die benötigte
Winkelstellung einer Form-Elektrode (3,4) im Kupplungsteil
(11) dank der mit der Wechselkupplung (8) korrespondierenden
Rasteinrichtung (13) an der Einstellvorrichtung (16)
verändert
und genau justiert werden.
-
Zur Verstellung der Elektroden (3,4)
werden in der Aufnahme (43) die beiden Schrauben der Spanneinrichtung
(36) am unteren Korpusbereich gelöst und der Klemmschluss mit
den Elektroden (3,4) aufgehoben. Die Elektroden
(3,4) können
nun in der Länge
verschoben und in Anschlag mit den Stellschrauben (44)
gebracht werden. Anschließend
wird die Spannvorrichtung (36) wieder angezogen.
-
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform
sind in verschiedener Weise möglich.
So können
die verschiedenen Gestaltungsmerkmale der verschiedenen Ausführungsformen
beliebig untereinander vertauscht, kombiniert und anderweitig verändert werden.
Hierbei auch die Zuordnung der Kupplungsteile (9,11)
vertauscht werden, wobei das Wechselteil (9) mit der Elektrode
(3,4) die Gabelform hat und das andere stationäre Kupplungsteil
(11) steckerartig ausgebildet ist. Ferner kann die konstruktive
Gestaltung der Kuppelelemente variieren und statt Gabel und Stecker
andere mit definierter Lage form- oder kraftschlüssig verbindbare Bauformen
aufweisen.
-
Die Schutzgaszuführung (14) hat selbstständige Bedeutung
und kann mit Vorteil auch bei konventionellen oder anderen Elektrodenhaltern
(7) eingesetzt werden. Hierbei kann auf die Steckverbindung
(46) ggf. verzichtet werden. Gleiches gilt für die Kraftmesseinrichtung
(15). Auch sie lässt
sich mit Vorteil bei konventionellen und anderen Elektrodenhaltern
(7) einsetzen. Die Befestigung des Elektrodenhalters (7)
am Elektrodenkopf kann statt mit dem Verbindungszapfen (17)
auf jede andere beliebige Weise realisiert werden, wobei auch auf
Verstellmöglichkeiten
verzichtet werden kann.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
- 1
- Widerstandspressschweißvorrichtung
- 2
- Schweißkopf
- 3
- Elektrode
oben
- 4
- Elektrode
unten
- 5
- Elektrodenkopf
- 6
- Elektrodenachse
- 7
- Elektrodenhalter
- 8
- Wechselkupplung
- 9
- Kupplungsteil,
Aufnahme
- 10
- Aufnahmegabel
- 11
- Kupplungsteil,
Stecker
- 12
- Steckkranz
- 13
- Rasteinrichtung
- 14
- Schutzgaszuführung
- 15
- Kraftmesseinrichtung
- 16
- Einstellvorrichtung
- 17
- Verbindungszapfen
- 18
- Spannkonus
- 19
- Isolierhülse
- 20
- Isolierkörper
- 21
- Verstelleinrichtung,
Langlochführung
- 22
- Gabelöffnung
- 23
- Ringbereich
- 24
- Ringnut
- 25
- Rastelement,
Rastkugel auf erstem Teilkreis
- 26
- Rastelement,
Rastkugel auf zweitem Teilkreis
- 27
- Rastöffnung,
Rastpunkt
- 28
- Schulter
- 29
- Schlüsselfläche, Abflachung
an Schulter
- 30
- Schlüsselfläche, Abflachung
an Steckkranz
- 31
- Kühlbohrung
- 32
- Stromanschluss
- 33
- Spülrohr
- 34
- Anschlussstutzen
- 35
- Schutzgasleitung
- 36
- Spanneinrichtung
- 37
- Kraftmesssensor
- 38
- Kugelkalotte
- 39
- Brücke
- 40
- Brückenarm
- 41
- Auflager
- 42
- Gestell
- 43
- Aufnahme
für Elektrode
- 44
- Stellmittel,
Stellschraube
- 45
- Verbindungssicherung
- 46
- Steckverbindung
- 47
- Halter
- 48
- Befestigungsachse
- 49
- Zapfenaufnahme
- 50
- Rohr
- 51
- Schlauch