DE2659652A1

DE2659652A1 - Schweisszange zum widerstandsschweissen

Info

Publication number: DE2659652A1
Application number: DE19762659652
Authority: DE
Inventors: Claude Spinazze
Original assignee: Le Bronze Ind Rene Loiseau S A
Current assignee: Le Bronze Ind Rene Loiseau S A
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1977-07-14
Also published as: GB1567770A; IT1065174B; SE7614141L; FR2337005B1; ES454872A1; FR2337005A1

Description

Schweißzange zum Widerstandsschweissen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, durch welche mit Hilfe einer gemeinsamen festen Halterung zwei entgegengesetzte Elemente auf einem Werkstück festgespannt werden können. Im besonderen ist die Erfindung auf Schweißzangen zum Widerstandsschweissen gerichtet, bei welchen zwei Elektroden zu beiden Seiten der miteinander zu vereinigenden Elemente festgespannt werden.

In Taktstraßen werden gewöhnlich Schweißautomaten verwendet, welche die automatische Einstellung und Arbeitsweise der Schweißzangen gewährleisten, so daß mit sehr hohen Produktivitäten gearbeitet werden kann und die Arbeits-

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bedingungen verbessert werden können.

Wenn eine Schweißzange verwendet wird, deren beide Arme sich gleichzeitig und symmetrisch unter der Wirkung gemeinsamer Antriebsorgane, beispielsweise eines Arbeitszylinders/ bewegen, massen die relativen Stellungen der Schweißzange und der miteinander zu vereinigenden Elemente aüsserordentlich genau sein. In der Tat kommt, wenn die zu vereinigenden Elemente nicht in geeigneter Weise zwischen den beiden Elektroden zentriert sind, eine erste Elektrode in Kontakt mit den Elementen und setzt ihre Bewegung fort, bis die zweite Elektrode an den Elementen zur Anlage kommt, so daß diese eine Verformung erfahren. In dem Falle, in welchem der Widerstand gegen Verformung der zu vereinigenden Elemente größer als die Antriebskraft der Zangen ist, kann das Schließen der Elektroden nicht erfolgen.

Die genaue Zentrierung der miteinander zu vereinigenden Elemente führt zu beträchtlichen Zeitverlusten und erfordert eine ständige Überwachung der Einstellungen.

Mit Hilfe der Erfindung können die vorerwähnten Nachteile vermieden werden, da dieser die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, welche die Selbstzentrierung einer Zange auf den zu verschweis-"senden Elementen ermöglichen. Kleine Veränderungen in der relativen Position der Zange und der zu verschweissenden Elemente haben daher keinen Einfluß auf die Qualität der Schweißarbeit und können nicht die Gefahr einer Verformung der Elemente herbeiführen.

Die Erfindung ist daher auf ein Verfahren gerichtet, zwei gegenüberliegende Elemente von einer festen gemeinsamen Halterung aus in Aufspannkontakt auf einem die Annäherungs-

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richtung der erwähnten beiden Elemente schneidenden Werkstück zu bringen, welches Verfahren den beiden Elementen einen gemeinsamen Freiheitsgrad in der erwähnten Annäherungsrichtung mit Bezug auf die feste Halterung läßt, während die beiden Elemente einander angenähert werden und auf dem Werkstück festgespannt werden.

Auf diese Weise kommt, wenn eines der Spannelemente in Kontakt mit dem Werkstück kommt, dieses Element zum Stillstand, während das andere Element sich weiter annähert und wird beim Zuspannen das Gleichgewicht der Kräfte erhalten, die auf jedes Spannelement ausgeübt werden.

Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens gerichtet .

Die erfindungsgemäSe Vorrichtimg besitzt eine feste Halterung, zwei Spannelemente, die je von einem auf dieser Halterung beweglichen Arm getragen werden,, und einen Arbeitszylinder für die Gegenbewegung der Spannelemente, wobei ein erster dieser Arme mit dem Arbeitszylinder fest verbunden dst und der erste Arm zusammen mit dem Zylinder eine erste mit Bezug auf die Halterung bewegliche Einheit bilden, während der zweite Arm und der Kolben eine mit Bezug auf die Halterung zweite bewegliche Einheit bilden, welche beiden Einheiten einen gemeinsamen Freiheitsgrad mit Bezug auf die Halterung in der Ebene der Gegenbewegung der Spannelemente haben.

Desgleichen ist die Erfindung auf zwei Ausführungsformen der vorgenannten Vorrichtung gerichtet. Bei einer ersten Ausführungsform bewegen sich die erste und die zweite

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Einheit durch Verschiebung und bei einer zweiten Ausführ ungs form bewegen sich die beiden Einheiten durch Verschwenken uir eine gemeinsame Achse.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Vorrichtung, bei welcher die Spannelemente Schweißelektroden sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 ein erläuterndes Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Vorrichtung mit weggebrochenen Teilen einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Vorrichtung mit weggebrochenen Teilen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 sind durch zwei Punkte S- und S₂ zwei Spannelemente bezeichnet, welche von einer gemeinsamen festen Halterung aus, die durchweinen Punkt 0 bezeichnet ist, in Aufspannkontakt auf einem Werkstück gebracht werden, das mit P bezeichnet ist. Die Spannelemente S₁ und S₂ bewegen sich auf einem Kreisbogen C durch Verschwenken um den Punkt 0.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, den beiden Elementen S₁ und S₂ einen gemeinsamen Freiheitsgrad mit Bezug auf die feste Halterung 0 in der Richtung ihrer Annäherung zu lassen, d.h. nach dem Kreisbogen C¹, wenn

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.frsie einander angenähert und auf dem Werkstück P festgespannt werden.

In Fig. 1 stellen die Punkte S₁ und S₂ eine mittlere Stellung der Elemente zu einem bestimmten Zeitpunkt während ihrer Annäherung dar, d.h. für einen bestimmten Wert des Winkels Θ.

Die Elemente S₁ und S₂ haben einen gemeinsamen Freiheitsgrad (Verschwenkung in der Zeichnungsebene) mit Bezug auf den Punkt O/ wie durch die Kreisbogen S'.j, S".j und S'₂/ S"₂ für die Elemente S₁ und S₂ angegeben. Dies bedeutet, daß sich das Element S₁ frei zwischen S¹« und S".. bewegen kann, wobei sich das Element S₂ dann gleichzeitig im gleichen Sinn und um den gleichen Betrag zwischen S'2 und S"2 bewegt.

Der Punkt S₁ 2 stellt die mittlere Stellung der Elemente S₁ und S₂ dar, wenn sie sich miteinander in Kontakt befinden. Da sie immer einen gemeinsamen Freiheitsgrad mit Bezug auf den Punkt 0 besitzen, können sie sich frei zwischen S" _Λ ~ und S¹., -> bewegen. Unter diesen Bedingungen kommt, wenn sich das Werkstück P zwischen S"., _o und S¹., befindet, das erste Element, das in Kontakt mit dem Werkstück P kommt, im vorliegenden Fall das Element S₁, aufgrund seines Freiheitsgrades zum Stillstand, während das Element S^ fortfährt, sich bis zum Kontakt mit P anzunähern, einerseits, weil der Stillstand von S₁ einer Bewegung von S₁ nach S¹^ entspricht, was automatisch eine Bewegung von S₂nach S'₂ mit sich bringt, und andererseits wegen der Verkleinerung des Winkels Θ. Daher sind die durch die Elemente S₁ und S₂ zu beiden Seiten des Werkstücks P ausgeübten Kräfte gleich und gleichen sich aus, wodurch jede Gefahr einer Verformung des Werkstücks P vermieden wird. Die Elemente S₁ und S₂ zentrieren sich

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ihrerseits auf dem Werkstück P und der Kreisbogen S¹, S"-. 2 entspricht dem Selbstzentrierungshub. Jedes Werkstück, das sich an einer beliebigen Stelle zwischen S¹- _o und S", _o befindet, kann zwischen den Elementen S.J und S₂ ohne Verformung festgespannt werden.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens dargestellt.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 besitzt eine feste Halterung 1, zwei Spannelemente 2 und 3, welche durch die Schweißelektroden gebildet werden und von einem Arm 4 bzw. 5 getragen werden, welche mit Bezug auf die Halterung 1 beweglich sind, und einen Arbeitszylinder 6.

Der Arm 4 ist mit dem Zylinder 7 des Arbeitszylinders fest verbunden, mit welchem er eine Einheit (4-7) bildet, die mit Bezug auf die feste Halterung 1 beweglich ist. Der Arm 5 ist mit der Stange 8 des Kolbens 9 des Arbeitszylinders 6 durch ein Gestänge 10 fest verbunden. Der Arm 5, das Gestänge 10, die Stange 8 und der Kolben 9 bilden eine Einheit (5-8-9-10), die mit Bezug auf die feste Halterung beweglich ist. Die Einheiten (4-7) und (5-8-9-10) können sich durch eine Schwenkbewegung um eine gemeinsame Schwenkachse 11 bewegen, die an der festen Halterung 1 vorgesehen ist.

Der Arm 4 und der Arm 5 sind je durch eine Haltelasche 12 bzw. 13 mit einer diesen gemeinsamen Gelenkachse 14 verbunden. Die Gelenkachse 14 kann sich mit Spiel in einer länglichen öffnung 15 bewegen, die in der festen Halterung 1 vorgesehen ist. Die öffnung 15 hat eine sich verändernde Breite, welche mit zunehmendem Abstand von der Basis 16 der festen Halterung 1 zunimmt.

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Die Bezugsziffern 17 und 18 bezeichnen die Eintrittsleitungen für das Druckmittel des Arbeitszylinders 6.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt. Wenn Druckmittel in die Kammer 19 des Arbeitszylinders 6 gefördert wird, bewegt sich der Kolben 9 abwärts, während sich der Zylinder 7 aufwärts bewegt, was die Annäherung der Elektroden 2 und 3 zurFolge hat. Die Schwenkbewegung der einen Einheit (4-7) bzw. (5-10-8-9) um die Achse hat eine Schwenkbewegung von gleichem Betrag der anderen Einheit (5-10-8-9) bzw. (4-7) mittels der Laschen 12 und 13 zur Folge. Gleichzeitig bewegt sich die den Laschen 12 und 13 gemeinsame Achse 14 in der Längsrichtung zu dem breiteren Teil der öffnung 15. Das Spiel zwischen der Achse 14 und der öffnung 15 ermöglicht die Selbstzentrierung der Elektroden 2 und 3; wenn die eine Elektrode 2 bzv/. 3 in Kontakt mit einem zu vereinigenden Element (nicht dargestellt) kommt, kommt sie zum Stillstand, während die andere Elektrode sich weiterbewegt einerseits unter der Wirkung des Arbeitszylinders 6 und andererseits durch die Querverlagerung der Achse 14 in der öffnung 15. Der Freiheitsgrad bzw. der Selbstzentrierungshub der Elektroden

2 und 3 hängt von dem Spiel der Achse 14 in der öffnung ab. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Freiheitsgrad um so wichtiger, je mehr die Elektroden 2 und

3 einander angenähert sind. Natürlich kann durch eine Änderung der Abmessungen oder der Form der öffnung 15 der Freiheitsgrad nach Belieben abgeändert werden.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden die Spannelemente durch Verschieben statt durch Verschwenken verlagert, jedoch bleibt das Prinzip das gleiche.

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Die Vorrichtung nach Pig. 3 besitzt eine feste Halterung 20, zwei Spannelemente 21 und 22, die durch Schweißelektroden gebildet werden und von einem Arm 23 bzw. 24 getragen werden, welche Arme mit Bezug auf die Halterung beweglich sind, und einen Arbeitszylinder 25.

Der Arm 23 ist an dem einen Ende 26 eines Gleitstücks befestigt, das in einer Bohrung 28 der festen Halterung 20 gelagert ist, während das andere Ende 29 des Gleitstücks 27 durch einen Mitnehmer 30 mit dem Zylinder 31 des ArbeitsZylinders 25 verbunden ist. Der Arm 23, das Gleitstück 27, der Mitnehmer 30 und der Zylinder 31 bilden eine erste Einheit (23-27, 30-31), die mit Bezug auf die feste Halterung 20 beweglich ist. Der Arm 24 ist auf und in der Verlängerung einer Stange 32 des Kolbens 33 des Arbeitszylinders 25 angeordnet. Der Arm 24, die Stange 32 und der Kolben 33 bilden eine zweite Einheit (24-32-33), die mit Bezug auf die feste Halterung 20 beweglich ist. Der Arm 23 und der Arm 24 bewegen sich in parallelen Richtungen und der Arm 23 sowie die Elektrode 21 haben eine solche Form, daß die Enden 21* und 22· der Elektroden 21 und 22 sich in der Richtung einer gemeinsamen Achse 34 bewegen.

Mit der Kolbenstange 32 ist ein Gleitstück 35 mittels eines Verbindungsstücks 36 fest verbunden. Das Gleitstück 35 bewegt sich in der Bohrung 37 der festen Halterung 20 und verhindert eine Drehung des Armes 24.

Das Gleitstück 27 weist Anschläge für die Halterung 20 auf, die durch die Unterseite 38 des Endes 26 und den Mitnehmer 30 gebildet werden. Das Gleitstück 35 weist ebenfalls Anschläge auf, welche durch das Ende 39 des Verbindungsstücks 36 gebildet werden, dessen Stellung auf der Stange 32 einstellbar ist.

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Die Rückführung des Zylinders 31 geschieht durch eine Feder 40, die zwischen einem Stift 41 am Zylinder 31 und einem Stift 42 an der festen Halterung 20 angeordnet ist. Mit 43 und 44 sind die Eintrittsleitungen des Arbeitsmittels für den Arbeitszylinder 25 bezeichnet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Wenn Arbeitsmittel in die Kammer 45 des Arbeitszylinders 25 eingeleitet wird, bewegt sich der Kolben nach unten, wobei er den Anschlag 39 mitnimmt, der an der Halterung zur Anlage kommt und dadurch zum Stillstand gebracht wird. Der Zylinder 31 wird nach oben getrieben, bis der Mitnehmer 30 an der Halterung 20 zur Anlage kommt, was zur Folge.hat, daß die Feder 40 gespannt wird. Die Elektroden 21 und 22 haben dann ihren maximalen Abstand voneinander. Wenn Arbeitsmittel in die Kammer 46 des ArbeitsZylinders 25 eingeleitet wird, wird der Arm 24 angehoben, während die Feder 40 den Zylinder 31 nach unten zieht ebenso wie den Arm 23. Wenn eine der Elektroden 21 ader 22 mit einem nicht dargestellten Werkstück in Kontakt kommt, wird sie zum Stillstand gebracht und führt die andere Elektrode eine doppelte Bewegung aus, bis sie ihrerseits mit dem Werkstück in Kontakt kommt.

Wenn sich der Anschlag 39 in Kontakt mit der Halterung 20 befindet, ist es der Anschlag 38 nicht mehr, da der maximale Abstand zwischen dem Anschlag 38 und der Halterung 20 von der Länge des Gleitstückes 27 abhängt, wenn der Mitnehmer 30 zur Anlage kommt, welcher Abstand dem Freiheitsgrad bzw. dem Selbstzentrierungshub entspricht, der dadurch geändert werden kann, daß ein Gleitstück 27 von anderer Länge gewählt wird.

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Die Ausbildung der Arme 4, 5 (Fig. 2) und der Arme 23, (Fig. 3) wird hier nicht näher beschrieben, da sie dem Fachmann bekannt ist. Beispielsweise sind die Arme mit einem Kühlkreislauf versehen. Die Anschlüsse für die Stromversorgung sind der einfacheren Darstellung halber ebenfalls nicht gezeigt. Es kann vorteilhaft sein, Dämpfungsorgane (nicht dargestellt) für die Elemente vorzusehen, die an der Halterung 20 der Vorrichtung nach Fig. 3 zur Anlage kommen, beispielsweise für die Anschläge 38, 39 oder den Mitnehmer 30 (Fig. 3). Diese Dämpfungsorgane können durch eine Scheibe aus Gummi oder dergleichen gebildet werden. Für die Vorrichtung nach Fig. 2 können ebenfalls Dämpfungsorgane (nicht dargestellt) zwischen der Achse 14 und den Rändern der Öffnung 15 vorgesehen werden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. Beispielsweise können anstelle von Arbeitszylindern mit einfachem Hub,wie die Arbeitszylinder 6 und 25, Arbeitszylinder mit doppeltem Hub verwendet werden, der sich aus einem Annäherungshub und einem Arbeitshub zusammensetzt.

Ansprüche; 709828/0289

Claims

Ansprüche : Γλ

1.7Spannvorrichtung mit einer festen Halterung, zwei ^**^ Spannelementen, von denen jedes von einem an der Halterung beweglichen Arm getragen wird, und einem Arbeitszylinder für die Gegenbewegung der Spannelemente, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (4) der erwähnten Arme mit dem Zylinder (7) des Arbeitszylinders (6) fest verbunden ist, welcher erste Arm und der Zylinder eine erste Einheit (4-7) bilden, die mit Bezug auf die Halterung (1) beweglich ist, der zweite Arm C5) mit einem Kolben (9) des Arbeitszylinders (6) fest verbunden ist, welcher zweite Arm und der Kolben ein© zweite Einheit (5-8-9-10) bilden, die mit Bezug auf die Halterung (1) beweglich ist, wobei die erste und die zweite Einheit einen gemeinsamen Freiheitsgrad mit Bezug auf die Halterung in der Ebene der Gegenbewegung der Spannelemente (2, 3) hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erste und die zweite Einheit eine geradlinige Bewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (23) an dem einen Ende (26) eines ersten Gleitstücks (27) befestigt ist, das in einer ersten Bohrung (28) der festen Halterung (20) gelagert ist, während das andere Ende (29) des ersten Gleitstücks (27) durch einen Mitnehmer (30) mit dem Zylinder (31) der Hubvorrichtung bzw. des Arbeitszylinders (25) verbunden ist,

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der zweite Arm (24) auf der und in Verlängerung der Stange (32) des Kolbens (33) angeordnet ist, welches erste Gleitstück (27) und der Kolben (33) sich in parallelen Richtungen bewegen und der eine (24) der Arme oder das eine (22) der Spannelemente eine solche Form haben, daß die Enden der Spannelemente (21, 22) sich in einer gemeinsamen Achse (34) bewegen, und ein zweites Gleitstück (35), das mit der zweiten Einheit fest verbunden ist, sich in einer zweiten Bohrung (37) der festen Halterung (20) beweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Gleitstück (27, 35) Anschläge (38, 39) zur festen Halterung (20) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückführorgan (40) für den Zylinder (31) der Hubvorrichtung bzw. des Arbeitszylinders (25) zur festen Halterung (20) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einheit (4-7) und die zweite Einheit (5-8-9-10) um eine gemeinsame Schwenkachse (11) beweglich sind, die in der festen Halterung (1) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm durch mindestens eine Haltelasche (12 bzw. 13) mit einer gemeinsamen Anlenkachse (14) der Haltelaschen

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verbunden ist, welche Anlenkachse mit Spiel in einem Langloch (15) beweglich ist, das in der Halterung (1) vorgesehen ist, wobei der zweite Arm (5) mit der Stange (8) des Kolbens (9) durch ein Gestänge (10) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Langloch (15) eine unterschiedliche Breite hat, wobei dieAnlenkachse (14) der Haltelaschen (12, 13) sich zu einer Zone grösserer Breite verlagern, wenn die Spannelemente (2, 3) eine Annäherungsbewegung ausführen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente Schweißelektroden sind.

Der Patentanwalt

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