DE2109033B2 - Maschine zum intermittierenden elektrischen Widerstandsschweißen eines mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorgeschobenen Sctwieiegiltes, Insbesondere zur GitterschweiBung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum intermittierenden elektrischen Widerstandsschweißen von zwischen zwei jeweils zusammenwirkenden Elektroden mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorgeschobenem Schweißgui, mit einer Vorrichtung, die eine derartige Bewegung zumindest des die eine der beiden Elektroden tragenden Teiles bewirkt, daß eine wirksame Schweißfläche dieser Elektrode eine Bahn beschreibt, die einen Ht der Vorschubbahn des Schweißgutes zusammenfallenden Abschnitt aufweist, während dessen Durchlaufens die Schweißfläche mit dem Schweißgut in Eingriff steht.

Eine bekannte, der Gitterschweißung dienende Maschine dieser Art (US-PS 18 66 382) weist zusammenwirkende, kreissegmentförmige Elektroden auf, die um quer zur Gittervorschubrichtung verlaufende Achsen schwenkbar sind, wobei die Schwenkachsen senkrecht zu·- Gittervorschubebene verschiebbar und federnd zu dieser Ebene hin vorgespannt sind. Die elektrodentragenden Teile stehen ferner unter der Wirkung von Rückstellfedern, die jeweils nach einer Schwenkbewegung der Elektroden eine Rückkehr derselben in ihre Ausgangslage bewirken.

Wenn immer ein zu verschweißender Kreuzungspunkt eines Längsdrahtes mit einem Querdraht des kontinuierlich vorgeschobenen Gitters in den Bereich zwischen zwei zusammenwirkenden Elektroden glangt, werden diese Elektroden, deren gegenseitiger Abstand im Ruhezsstand geringfügig größer als der Längsdrahtdurchmesser sein muß, durch die zwischen ihnen hindurchgeführten Drähte auseinandergedrückt und gleichzeitig in Schwenkbewegung versetzt. Während der sich so ergebenden Abwälzbewegungen der Elektroden an den zwischen ihnen hindurchgeführten Gitterdrähten erfolgt die Schweißung, und im Anschluß hieran eine Rückstellbewegung der Elektroden.

Die maximal mögliche Länge der Strecke, längs welcher die Elektroden mit dem Schweißgut in Eingrifl stehen, entspricht bei dieser bekannten Maschine dei Länge jener Sehne durch den kreissegmentförmiger Elektrodenkörper, welche vom Kreisumfang einen den Querdrahtdurchmesser entsprechenden Abstand, hat Die für die Schweißung verfügbare Eingriffsstrecke dei Elektroden mit dem Schweißgut verfügbare Eingriffs strecke der Elektroden mit dem Schweißgut ist dahe einerseits durch den Radius des Kreissegments und an derseits durch den Querdrahtdurchmesser eindeutij definiert.

Um eine befriedigende Schweißung zu erhalten, is nun aber eine bestimmte, von der Qualität und den Ab messungen der zu verschweißenden.Drähte abhängig

Dauer der Stromeinwirkung erforderich. Die maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit des Schweißgutes ist daher durch den Quotienten der durch maximale Schweißzeit geteilten maximalen Eingriffsstrecke der Elektroden festgelegt Dadurch sind der auf den bekannten Maschinen erzielbaren Produktionsgeschwindigkeit Grenzen gesetzt

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, hei Maschinen der einleitend angegebenen Art die die Elektroden längs der Vorschubbahn des Schweißgutes bewegende Vorrichtung so auszubilden, daß die Eingriffsstrecke der Elektroden mit dem Schweißgut vergrößert werden kann und daher die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißgutes und damit die Produktionsgeschwindigkeit der Maschine erhöht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß zumindest die eine der beiden Elektroden auf einer parallel zur Vorschubebene und im "rechten Winkel zur Vorschubrichtung des Schweißgutes verlau- zo fenden Antriebswelle sitzt und zwei oder mehr in gleichen Winkelabständen bezüglich der Antriebswelle angeordnete wirksame Schweißflächen aufweist und die Antriebswelle mit einem Getriebe verbunden ist das eine Drehbewegung der Antriebswelle und gleichzeitig eine derartige Umlaufbewegung derselben um eine ortsfeste, parallel zur Welle verlaufende Achse bewirkt, daß die wirksamen Schweißflächen der Elektrode eine Trochoidenbahn beschreiben, die einen im wesentlichen mit der Vorschubbahn des Schweißgutes zusammenfallenden Abschnitt aufweist

Es sei erwähnt, daß bereits eine Gitterschweißmaschine bekannt ist (OE-PS 2 48 841), bei welcher zwecks Produktionssteigerung zwei in Richtung der Längsdrähte mit Abstand hintereinander angeordnete und gegenläufig zwischen zwei Endlagen hin- und herbewegte Wagen vorgesehen sind, weiche die Schweißelektroden sowie Klemmteile für den Gittervorschub tragen, wobei jeweils ein Wagen die Längsdrähte bei seiner Vorwärtsbewegung mitnimmt und mit einem Querdraht verschweißt während der andere Wagen die Längsdrähte freigibt und eine Rückkehrbewegung ausführt. Auch bei einer solchen Maschine ist aber die erzielbare Produktionsgeschwindigkeit wegen der durch die Hin- und Herbewegung der Wagen und die intermittierende Gittervorschubbewegung ausgelösten Massenkräfte beschränkt

Eine erfindungsgemäße Maschine kann so aufgebaut sein, daß zu beiden Seiten der Vorschubbahn für das Schweißgut elektrodentragende Antriebswellen angeordnet sind, wobei dann die Sch-veißflächen der Elektroden bezüglich der Vorschubbahn spiegelbildlich symmetrische Trochoidenbahnen beschreiben. Dieser Maschinenaufbau empfiehlt sich vor allem, wenn die Anwendung von hohen Schweißdrücken erforderlich ist. In anderen Fällen kann der Maschinenaufbau vereinfacht werden, indem nur auf einer Seite der Vorschubbahn für das Schweißgut eine elektrodentragende Antriebswelle und auf der anderen Seite stationäre, als Schleifkontakte wirkende Gegenelektroden angeordnet werden, wobei diese Gegenelektroden vorzugsweise federbelastet und erforderlichenfalls auch gekühlt sein können.

Wenn nur eine Schweißnaht in Form einer Schweißpunktreihe erforderlich ist, wie dies beispielsweise bei der Überlappschweißung von Blechen der Fall ist, ergibt sich ebenfalls ein vereinfachter Maschinenaufbau, weil dann auf der bzw. jeder Antriebswelle nur eine einzige Elektrode angeordnet werden muß. Für die Mehrpunktschweißung, insbesondere für die Gitierpunktschweißung, werden hingegen auf der bzw. jeder Antriebswelle koaxial mehrere Elektroden angeordnet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in Vorschubrichtung des Schweißgutes gegeneinander versetzt zwei elektrodentragende Antriebswellen oder zwei Paare von zusammenwirkenden elektrodentragenden Antriebswellen angeordnet sind, wobei der Abstand der beiden Wellen bzw. Wellenpaare und die Drehphasen derselben so aufeinander abgestimmt sind, daß die von den Elektroden der einen Welle bzw. des einen Wellenpaares erzeugten Schweißpunkte in gewünschtem Abstand von den Schweißpunkten liegen, die von den Elektroden der anderen Welle bzw. des anderen Wellenpaares erzeugt werden. Durch Anwendung mehrerei in Vorschubrichtung gegeneinander versetzter elektrodentragender Antriebsweifen, die alternierend zur Wirkung kommen, kann, falls erwünscht auch eine Ergänzung der einzelnen Schweißpunkte jeder Schweißpunktstrecke zu einer durchgehenden Schweißnaht erzielt werden, bzw. können die Elektroden auch unmittelbar zum praktisch kontinuierlichen Vorschub des Schweißgutes durch Mitnahme desselben herangezogen werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 6 beschrieben.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Vielpunkt-Widerstandsschweißmaschine zum Herstellen geschweißter Gitter, wobei jene Teile, die für die Erläuterung der Erfindung bedeutungslos sind, wie etwa Transport- und Zuführungsmechsnismen für die Quer- und Längsdrähte, fortgelassen sind.

Die F i g. 2a und 2b stellen in zwei zueinander senkrechten Ansichten eine Maschine zum Serienpunktschweißen von Blechen dar.

F i g. 3 zeigt eine ähnlich aufgebaute Maschine wie F i g. 1, bei der jedoch die unteren Elektroden als Gleitschienen ausgebildet sind.

F i g. 4 zeigt eine Gitterschweißmaschine mit zwei in Gittervorschubrichtung hintereinander angeordneten Reihen von paarweise zusammenwirkenden Elektroden.

Die F i g. 5a und 5b stellen in Ansicht bzw. im Schnitt ein Getriebe dar, das aus einer Drehbewegung einer Welle eine Trochoidenbewegung der Schweißflächen von auf der Welle sitzenden Elektroden ableitet.

In F i g. 1 ist ein aus einer Fundamentplatte 1 und zwei teilweise rahmenartig durchbrochenen Seitenteilen 2 zusammengesetztes Maschinengestell erkennbar, das ein Gehäuse 3 zur Aufnahme des Schweißtransformators umschließt. Zwei Wellen 5 und 6, von denen die untere durch flexible Zuleitungen 4 mit der Sekundärseite des Transformators verbunden ist, erstrecken sich zwischen den rahmenartigen Seitenteilen 2 über die ganze Maschinenbreite und tragen vier dreieckige Elektroden 7, 8, deren abgestumpfte Ecken als Schweißflächen dienen. Die Zuleitungen der Transformatoren zur oberen Welle 6 liegen auf der Gittereinlaufseite der Maschine und sind in F i g. 1 nicht dargestellt. Es wäre auch denkbar, nur die Elektroden auf det Welle 5 leitend mit den Sekundärseiten von Schweißtransformatoren zu verbinden und die Elektroden aul der Welle 6 elektrisch so zu schalten, daß sie paarweise als passive Strombrücken zusammenwirken.

Mit ihren Enden ragen die Wellen 5 und 6 in Getriebekasten 9 und 12, die später noch genauer erläutert werden und vom denen der obere im rahmenartigen Seitenteil 2 des Maschinengestells lotrecht verschieblich gelagert und durch eine mittels eines Handrades U S vorspannbare Feder 10 belastbar ist. Durch diese federnde Lagerung; wird sichergestellt, daß die Elektroden 8 stets mit vorwählbarem Druck gegen die Schweißstellen gepreßt werden. Eine bei 13 kardanisch angelenkte Antriebswelle 14 verbindet die Getriebe in den Kästen 9,12 mit eienem Motor 15.

Zwischen den einander gegenüberstehenden Schweißflächen aller paarweise zusammenwirkenden Elektroden 7 und 8 sind Drahtkreuzungspunkte eines bereits geschweißten Gitters 16 erkennbar, das durch nicht dargestellte Bewegungsorgane in Pfeilrichtung durch die Maschine geführt wird.

Wie später noch erläutert wird, führen die Wellen 5 und 6 eine kombinierte Dreh- und Umlaufbewegung aus, die bewirkt, daß sich die Schweißflächen der Elektroden 7, 8 auf einer Trochoidenbahn bewegen, die einen mit der Vorschubbahn des Gitters 16 im wesentlichen zusammenfallenden Abschnitt aufweist, so daß die Elektroden 7, 8 über die gesamte Länge dieses Abschnittes paarweise stromführend und druckausübend zusammenwirken können und infolgedessen eine relativ große Vorschubgeschwindigkeit für das Gitter 16 erlauben, wodurch der Ausstoß entsprechend erhöht werden kann.

Die F i g. 2a und 2b stellen in zwei zueinander senkrechten Ansichten eine Maschine dar. die zum Verbinden von zwei Blechbahnen 17a, 176 durch Widerstandsschweißung in Form einer Schweißpunktreihe gedacht ist. Bei dieser Maschine tragen die beiden Antriebswellen 5. 6 nur je eine drei Schweißflächen aufweisende Elektrode 7 bzw. 8. Die Wellen und die zugehörigen Getriebekästen 9,12 sind an Auslegern 18,19 montiert, um genügend Platz für die Blechbahn 176 zu schaffen. Die beiden mit Kardangelenken versehenen Zwischenwellen 14 sind an ihren antriebsseitigen Enden durch Zahnräder 20, 21 gekuppelt, so daß eine synchrone, spiegelbildliche Bewegung der Elektroden 7,8 erzwungen wird. Die Maschine nach den F i g. 2a und 2b kann durch entsprechende Vergrößerung des Abstandes zwischen den Wellen 5 und 6 auch zum Einschweißen von Querverbindern zwischen zwei parallelen Längsstäben zwecks Herstellung von im Handel erhältlichen Bewehrungselemente für Stahlbeton verwendet werden. Die gegenläufig rotierenden Elektroden 7,8 drükken dann die beiden Längsstäbe gegen den rwischen diese durch geeignete Zubringer eingeführten Querverbinder, der sodann durch zwei in Serie liegende Schweißpunkte mit den Längsstäben verbunden wird.

Die in Fig.3 dargestelle Maschine unterscheidet sich von jener nach F i g. 2 dadurch, daß nur auf einer Seite des Schweißgutes eine auf einer Antriebswelle sitzende, drei SchweiBflächen aufweisende Elektrode 8 vorgesehen ist, während die Gegenelektrode durch einen Schleifkontakt 23 gebildet wird, der durch Federn 24 elastisch gegen das Schweißgut gedruckt wird.

Die Stromzuführung zu dem Schleifkontakt erfolgt durch eine biegsame Zuleitung 4. Bei 22 ist eine Zuführung für Kühlflüssigkeit vorgesehen. Durch koaxiale Anordnung mehrerer Elektroden auf der Welle 6 und Anordnung einer entsprechenden Anzahl von Gegenelektroden 23 kann die Maschnie nach F i g. 3 auch für die Mehrpunktschweißung, insbesondere die Gitterschweißung, adaptiert werden.

Fig.4 zeigt eine Maschine, die als eine Verdoppelung der bisher beschriebenen Maschinen angesehen werden kann. Der Sinn dieser Ausführungsform liegt darin begründet, daß durch geeignete Wahl des Abstandes zwischen den beiden zusammenwirkenden Elektrodenpaaren 7a, Sa bzw. 76, 86 sowie durch entsprechende Wahl der Relativlage der Elektroden beider Elektrodenpaare, also der Drehphasen der Wellen 5a, 6a und 56, 66 zueinander die Möglichkeit besteht, den Abstand zwischen benachbarten Schweißpunkten zu verringern, z. B. zu halbieren.

Es wurde in F i g. 4 angenommen, daß die in gleichen Abständen aufeinanderfolgenden Schweißpunkte Qi, Qt, Q'\... vom Elektrodenpaar 7a, 8a geschweißt werden. Dazu ist zu bemerken, daß diese Abstände nicht willkürlich wählbar sind, sondern in Zusammenhang mit den Abmessungen der Elektroden und der Anzahl der Schweißflächen derselben stehen. Der Abstand des Elektrodenpaares 76, 86 vom Elektrodenpaar 7a, 8a und die Relativlage der Elektroden beider Paare zueinander können nun stets so ausgelegt werden, daß das zweite Elektrodenpaar seine allgemein mit Qi... bezeichneten Schweißpunkte beispielsweise, wie in F i g. 4 angenommen, genau in die Mitte zwischen je zwei Schweißpunkte Qt des Elektrodenpaares 7a, 8a setzt. Im fertigen Produkt ist dann der Abstand benachbarter Schweißpunkte, der von allen in einer Flucht parallel zur Vorschubrichtung des Schweißgutes angeordneten Elektroden erzeugten Schweißpunktreihe gleich dem durch die Anzahl der Wellen geteilten Abstand der Schweißpunkte jener Schweißpunktreihe, die von einer einzigen Elektrode erzeugt wird.

Die F i g. 5a und 5b zeigen schließlich in Ansicht bzw. im Schnitt ein zur Erzeugung der gewünschten Eiektrodenbewegung auf einer Trochoidenbahn geeignetes, an sich bekanntes Getriebe, sowie die Bahnkurve der Kontaktflächen einer insgesamt drei Schweißflächen 7 A, TB, 7Caufweisenden Elektrode.

Die von einem Motor angetriebene Welle 14 durchsetzt zentrisch ein feststehendes Rad 25, das an seinem Umfang eine Außenverzahnung 28 trägt Die Welle 14 treibt eine kraftschlüssig mit ihr verbundene Exzenterscheibe 26 an, die ihrerseits formschlüssig in eine Ausnehmung eines Rades 27 paßt. Das Rad 27 weist eine zur Verzahnung 28 des Rades 25 komplementäre Innenverzahnung 29 auf und ist seinerseits kraftschlüssig mit der Achse 5 verbunden, auf welcher die Elektroden 7 in beliebiger Anzahl und Anordnung befestigt sind.

Eine Drehung der Welle 14 überträgt sich auf die Exzenterscheibe 26 und von dieser auf das Rad 27. Die Durchmesser der Räder 25 und 27 müssen sich zueinander wie π: (n-1) verhalten, wobei π die Anzahl der für eine Elektrode gewählten Schweißflächen bedeutet Im Ausführungsbeispiel in dem eine Elektrode mit drei Schweißflächen gewählt wurde, verhalten sich die Raddurchmesser demnach wie 3 :2.

Dreht sich die Welle 14 und die mit ihr verbundene Exzenterscheibe 26 im Sinne der in F i g. 5 angegebenen Pfeile, so führt das feststehende Rad 25 relativ zur Welle 14 eine gleichgroße Drehung, jedoch in entgegengesetztem Drehsinn, aus. Das Rad 27 wird von der Exzenterscheibe 26 mitgenommen, wobei jedoch seine Innenverzahnung 29 mit der Außenverzahnung 28 des Rades 25 in dauerndem Eingriff steht, wodurch die beiden Räder gezwungen werden, sich aneinander abzuwälzen.

Die Gesamtbewegung, die das Rad 27 ausführt setzt sich aus einer Umlaufbeweeune seiner Achse um die

Achse des Rades 25 und einer gleichzeitigen Drehung des Rades 27 um seine eigene Achse zusammen, wobei die Drehbewegung um die eigene Achse die algebraische Summe der Bewegungen der Exzenterscheibe 26 und des Rades 25 ist, und wobei überdies noch das s Übersetzungsverhältnis 2 :3 zwischen den Verzahnungen 28 und 29 zu berücksichtigen ist. Im Ausführungsbeispiel entspricht somit einer Rotation der Welle 14 um 360° eine Drehbewegung des Rades 27 um seine eigene Achse um 360 (1 -2/3) = 120°. Dabei wandert die Elektrode aus der dargestellten Drehphase 7/4, 7 B, 7Cin die neue Drehphase 7C, 7A, 7B.
Wie ebenfalls aus der in F i g. 5 dargestellten trochoidenförmigen Elektrodenbahn ersichtlich ist, verläuft diese im Bereich zwischen den mit 30 und 31 bezeichneten Punkten fast gerade, was bedeutet, daß trotz Fortbewegung des Schweißgutes der ganze Bereich zwischen diesen beiden "Punkten für eine Schweißung ausgenutzt werden kann, daß also ohne Unterbrechung der Fortbewegung des Schweißgutes eine hinreichend lange Schweißzeit zur Verfügung steht.

Es können natürlich auch andere Getriebe verwendet werden, die befähigt sind, von einer reinen Drehbewegung eines Schweißflächenbewegung längs einer Trochoidenbahn abzuleiten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Maschine zum intermittierenden elektrischen Widerstandsschweißen von zwischen zwei jeweils zusammenwirkenden Elektroden mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorgeschobenem Schweißgut, mit einer Vorrichtung, die eine derartige Bewegung zumindest des die eine der beiden Elektroden tragenden Teiles bewirkt, daß eine wirksame Schweißfläche dieser Elektrode eine Bahn beschreibt, die einen mit der Vorschubbahn des Schweißgutes zusammenfallenden Abschnitt aufweist, während dessen Durchlaufens die Schweißfläche mit dem Schweißgut in Eingriff steht, insbesondere zur GitterschweißuRg, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die eine der beiden Elektroden (7,8) auf einer parallel zur Vorschubebene und im rechten Winkel zur Vorschubrichtung des Schweißgutes (16) verlaufenden Antriebswelle (5, 6) sitzt und zwei oder mehr in gleichen Winkelabständen bezüglich der Antriebswelle angeordnete wirksame Schweißflachen aufweist und die Antriebswelle mit einem Getriebe verbunden ist, das eine Drehbewegung der Antriebswelle und gleichzeitig eine derartige Umlaufbewegung derselben um eine ortsfeste, parallel zur Welle verlaufende Achse bewirkt, daß die wirksamen Schweißflächen der Elektrode eine TYochoidenbahn beschreiben, die einen im wesentlichen mit der Vorschubbahn des Schweißgutes zusammenfallenden Abschnitt aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite der Vorschubbahn für das Schweißgut (16) eine elektrodentragende Antriebswelle (6) und auf der anderen Seite stationäre. als Schleifkontakte wirkende, gegebenenfalls federbelastete Gegenelektroden (23) angeordnet sind (F i g. 3).

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für die Überlappschweißung von Blechen oder für das Einschweißen von Querverbindern zwischen zwei Längsstäben, dadurch gekennzeichnet, daß auf der bzw. jeder Antriebswelle (5, 6) nur eine einzige Elektrode (7,8) angeordnet ist (F i g. 2).

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für die Gitterschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der bzw. jeder Antriebswelle (5,6) koaxial mehrere Elektroden (7, 8) angeordnet sind (Fig. I)-

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Vorschubrichtung des Schweißgutes (16) gegeneinander versetzt zwei elektrodentragende Antriebswellen oder zwei Paare von zusammenwirkenden elektrodentragenden Antriebswellen (5a, 6a; 5b, 6b) angeordnet sind, wobei der Abstand der beiden Wellen bzw. Wellenpaare und die Drehphasen derselben so aufeinander abgestimmt sind, daß die von den Elektroden (7a, 8a) der einen Welle bzw. des einen Wellenpaares (5a, 6a) erzeugten Schweißpunkte (Q\) im gewünschten Abstand von Schweißpunkten (φ) liegen, die von den Elektroden (7b, Sb) der anderen Welle bzw. des anderen Wellenpaares (5b, 6b) erzeugt werden (F ig. 4).

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb jeder elektrodentragenden Antriebswelle (5, 6) ein koaxial auf der Welle (5, 6) sitzendes erstes Zahnrad

(27) mit Innenverzahnung (29), eine in eine koaxiale Ausnehmung dieses Zahnrades (27) formschlüssig eingreifende Kreisscheibe (26) mit exzentrischer, ortsfest gelagerter Zwischenwelle (14) und ein koaxial auf dieser Zwischenwelle (14) gelagertes, mit der Innenverzahnung (29) des ersten Zahnrades (27) kämmendes zweites Zahnrad (25) mit Außenverzahnung (28) aufweist, wobei sich die Teilkreisdurchmesser der beiden Zahnräder (27, 25) wie η: (η-1) verhalten, wenn π die Anzahl der in gleichen Winkelabständen angeordneten wirksamen Schweißflächen der Elektrode bzw. Elektroden (7, 8) ist (F i g. 5).