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Elektrische Widerstands-Punktschweißvorrichtung
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Elektrische Widerstands-Punktschweißvorrichtung Die Erfindung betrifft
eine elektrische Widerstands-Schweißvorrichtung, in der eine bewegbare Elektrode
an einem Arm gehaltert ist. Die Elektrode kann gegenüber dem Arm verschoben werden,
und ein flexibler Stromzuführleiter verläuft zwischen einem ortsfesten Stromanschlußteil,
der elektrisch mit einer Stromquelle in Verbindung steht, und einem bewegbaren Stromanschlußelement,
das fest mit der verschiebbaren Elektrode verbunden ist und sich mit ihr bewegt.
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Eine Schweißvorrichtung dieser Art muß vor allem so beschaffen sein,
daß die Haltereinrichtung der beweglichen Elektrode einen guten Zugang zum Werkstück
ermöglicht.
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Daraus folgt, daß der Halter selbst nicht zu klobig sein darf, besonders
nicht in unmittelbarer Nähe der Elektrodenspitze, und daß die Zuführung für die
elektrische Leistung und für das Kühlmittel im Arbeitsbereich nicht hinderlich ist.
Außerdem muß der Halter so stabil sein, daß das Werkstück von der Elektrode mit
hoher Preßkraft erfaßt werden kann. Schließlich soll auch das Gewicht so gering
wie möglich sein, was besonders für Punktschweißrevolver gilt, die frei mit der
Hand verwendet werden, oder auch für Punktschweißgeräte in automatischen Maschinenanlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung
der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die vorstehend genannten Forderungen
in höherem Maße als bisher erfüllt sind. Gemäß der Erfindung wird dies bei einer
Schweißvorrichtung dadurch erreicht, daß das feststehende Stromanschlußelement starr
an einer ersten Seite des Arms befestigt ist, daß das bewegbare Stromanschlußelement
beweglich an einer zweiten Seite des- Arms angebracht ist, daß die Seite Armseite
parallel zu einer Ebene verläuft, die durch den Arm und die Verschiebungsachse
der
beweglichen Elektrode gelegt ist, und daß die Stromzuführleitung vom beweglichen
Stromanschlußelement zunächst in einer Richtung parallel zur Achse der Verschiebung
der beweglichen Elektrode verläuft und in einer Ebene senkrecht zu dieser ersten
Ebene biegbar ist.
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Der flexible Leiter ist vorzugsweise U-förmig und verläuft in einem
Bogen vom Arm rückwärts, diesen umgebend, und zweig zeigt dann auf die Spitze der
Schweißelektrode. Auf diese Weise benötigt der Leiter sehr wenig Platz und stört
überhaupt nicht im Bereich des Arbeitsraums. Der Stromzuführleiter kann auch L-förmig
gestaltet sein, wobei ein Schenkel mit der Seite des Arms verbunden ist, die der
Elektrode abgewandt ist. Der U-förmige Stromleiter hat jedoch größere Länge und
einen größeren Krümmungsradius, was hinsichtlich der Biegebeanspruchung und der
elektrischen Rückstoßkräfte besser ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das bewegbare Stromanschlußelement
von einem Halter getragen, der als Halter für die verschiebbare Elektrode dient,
und mit diesem Halter ist eine Führung am Arm zusammen bewegbar.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist das bewegbare Stromanschlußelement
starr mit der verschiebbaren Elektrode über wenigstens eine Kühlmittelleitung verbunden,
die als elektrisch leitfähiges starres Rohr ausgebildet ist.
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Vorzugsweise werden zwei parallele oder konzentrische Rohre angeordnet,
um dadurch ein Kühlmittel zur Elektrode hin und von ihr wieder abzuführen Diese
Rohre haben eine dreifache Funktion. Zum einen sollen sie das Kühlmittel leiten;
sie sollen darüber hinaus den Strom zur Elektrode leiten; zum Dritten aber bilden
sie eine starre mechanische Verbindung zwischen der Elektrode und der Stromzuführungsvorrichtung.
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Die Führung der Vorrichtung und des bewegbaren Endes des flexiblen
Leiters ist auf diese Weise sehr einfach.
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Wenn, wie es nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
geschieht, der Stromleiter aus parallelen, langgestreckten, dünnen Metallstreifen
besteht, die als Paket zusammengefaßt sind, wobei ihre Breite senkrecht zur Ebene
der U-Form ausgerichtet ist, dann kann die Führung ganz einfach aus einem Führungskörper
bestehen, vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material, in dem eine Führungsnut
parallel zur Längsachse der beweglichen Elektrode verläuft, wobei sich diese Nut
in eine Richtung öffnet, die von der Längsachse weg weist. Das bewegbare Stromzuführungselement
besitzt eine Rippe oder einen Steg, der in die Führungsnut eingreift und an einer
Kante des bewegbaren Schenkels des Leiters angebracht ist, die der bewegbaren Elektrode
zunächst liegt und zu ihr parallel verläuft. Ein solcher flexibler Leiter ist in
Richtung senkrecht zur Ebene der U-Form starr und bildet so auf einfache Weise die
Führung für das bewegbare Ende aufgrund der Tatsache, daß das Ende gleichzeitig
durch die bewegliche Elektrode gehalten wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer Punktschweißvorrichtung
in C-Form wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht der Punktschweißvorrichtung; Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
III-III in Fig. 1; und Fig. 4 die Punktschweißvorrichtung in perspektivischer Ansicht.
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Die in der Zeichnung dargestellte Schweißvorrichtung ist um ein C-förmiges
Joch 1 herumgebaut, dessen einer Arm 2 die verschiebbare Elektrode 3 trägt, während
am anderen Arm 4 die feststehende Elektrode 5 gehaltert ist. Die verschiebbare Elektrode
3 befindet sich in einem Halter 6, der eine Öffnung 7 im Arm 2 durchsetzt und mit
seinem von der Elektrode abgewandten Ende in einen Druckluftzylinder 8 hinein steht.
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Der Druckluftzylinder ist mit Schrauben 9 auf der der Elektrode 3
gegenüberliegenden Seite des Arms 2 befestigt, und sein Kolben ist mit dem Elektrodenhalter
6 verbunden.
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Das Ende des Druckluftzylinders 8, das vom Arm 2 abgewandt ist, weist
einen Ansatzzapfen 10 auf, mit dem die Schweißvorrichtung in einer automatischen
Maschine befestigt werden kann, oder an dem ein Griff angebracht werden kann, mit
dem die Schweißvorrichtung dann bedient wird. Die Luftanschlüsse für den Zylinder
8 sind mit 11 und 12 bezeichnet.
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Die feststehende Elektrode 5 ist in einem Winkelhalter 13 gehaltert,
der mit Hilfe eines Klemmringes 14 auf dem Arm 4 befestigt ist. Die Elektrode 5
ist wassergekühlt. Das Kühlmittel wird dem Elektrodenhalter 3 durch innere Anschlüsse
15 zugeleitet, die- im Joch 1 strichpunktiert angedeutet sind.
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Die Anschlüsse 15 erstrecken sich durch die rückwärtige Wand des Arms
2 bis zu einem Schenkel 16-einer Verbindungsplatte 17 mit drei Schenkeln. Der zweite
Schenkel 18 dieser Platte 17 ist mit Schrauben 19 an der Unterseite des Joches 1
im Bereich des Arms 2 befestigt. Der dritte Schenkel 20 der Verbindungsplatte 17
verläuft abwärts vom Joch 1 weg und bildet die eine Hälfte einer Anschlußklemme
21, an der ein elektrisches Zweileiterkabel 22 zur Stromzuführung für die#Schweißvorrichtung-
wird. Schweißvorrichtung angeklemmt wird.Ein Anschluß 23 des Kabelendes steht mit
dem Schenkel 20 in leitender Verbindung. Der Strom wird von hier der feststehenden
Elektrode 5 über den Schenkel 20, den Schenkel 16, dann über das Joch 1 und den
Arm 4 und schließlich den Elektrodenhalter 13 zugeführt.
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Der andere Anschlußleiter des elektrischen Zuleitungskabels 22 besitzt
eine Kabelanschlußklemme 24, die von der erstgenannten Kabelanschlußklemme 23 durch
eine Isolatorplatte 25 (siehe Figur 2) getrennt ist. Der zweite Kabelanschluß 24
berührt die andere Hälfte der Anschlußklemme 21, die vom unteren Schenkel 26 einer
zweiten Anschlußplatte 27
gebildet wird. Eine Klemmschraube 28 durchsetzt
ein Loch im Schenkel 26 und ist in den Schenkel 20 der ersten Anschlußplatte 17
eingeschraubt. Der Kopf der Schraube 28 ist vom Schenkel 26 durch eine Isolierbuchse
29 isoliert.
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Die Anschlußplatte 27 erstreckt sich vom Schenkel 26 nach oben und
ist etwas auswärts gekröpft, so daß der obere Schenkel 30 der Anschlußplatte 27
parallel zum unteren Schenkel 26 jedoch mit größerem Abstand zur Mittelebene der
Schweißvorrichtung liegt als der untere Schenkel. Eine Isolierplatte 31, die mit
Senkkopfschrauben 32 (Fig. 2) auf die flache Seitenfläche 33 des Arms 2 an seiner
Übergangsstelle in den Mittelabschnitt des Joches 1 geschraubt ist, wird vom oberen
Schenkel 30 der Anschlußplatt 27 gegen die Schweißvorrichtung gedrückt, wenn die
Schraube 28 angezogen wird.
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Die Anschlußplatte 27 ist mit einer Kühlmittelleitung 34 ausgestattet,
die sich von der oberen kurzen Seite des Schenkels 30 nach unten zu einer nach hinten
weisenden Öffnung auf der langen Seite der Anschlußplatte 27 am Übergang zwis.chen
den Schenkeln 26 und 30 erstreckt.
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Eine Anschlußhülse 35 ist mit Schrauben 36 auf der Außenseite des
Schenkels 30 befestigt. Die Anschlußhülse 35 umgibt die Enden eines Pakets dünner,
aneinander grenzender, flacher Kupferstreifen. Diese Kupferstreifen sind U-förmiggebogen
und erstrecken sich von der Anschlußhülse 35 parallel zum Joch 1 zunächst nach hinten
und um die Rückseite des Arms 2 unterhalb des Druckluftzylinders 8 hindurch und
wieder parallel zum Joch 1 neben der gegenüberliegenden Seite 37 des Arms 2 nach
vorn. wo die Enden der ,Yupferstreifen von einer zweiten Anschlußhülse 38 zusammengefaßt
sind. Die Kupferstreifen bilden einen flexiblen Leiter 39, da sie sich nicht unmittelbar
berühren sondern in dem gebogenen Abschnitt der Packung gegeneinander einen geringen
Abstand haben. Die Anschlußhülse 38 ist mit Schrauben an
einer
Anschlußplatte 41 befestigt, deren obere Kante 42 -gemäß- der Darstellung der Figur
2 schräg abwärts auswärts geneigt ist. Mit Hilfe dieser abgeschrägten Oberkante
42 wird die Anschlußplatte 41 in einer Führung 43 in Form einer Nut geführt, die
sich schräg abwärts und auswärts in einem Führungskörper 44 aus isolierendem Material
öffnet, wie es die Fig. 2 erkennen läßt. Der Führungskörper 44. weist noch eine
isolierende Pitte 45 entlang der Seite 37 des Jocharms 2 auf, durch die die Anschlußplatte
41 vom Joch 1 isoliert wird, und mit Hilfe von versenkten Schrauben 46 ist der Führungskörper
44 auf der Seite 37 des Joches bebefestigt.
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Die Unterkante der Anschlußplatte 41, die der abgeschrägten Kante
42 gegenüberliegt, besitzt zwei Anschlußöffnungen für Kühlmedium. Zwei Kühimittelleitungen
47 und.48 verlaufen im Winkel durch die -Anschlußplatte 41 zu Öffnungen an ihrer
Vorderkante. In jede der Öffnungen ist ein Kupferrohr 49 bzw. 50.eingelötet. Diese
Kupferrohre sind in einem Winkel nach oben gebogen und verlaufen zueinander parallel
zu den Kühlmittel anschlüssen des verschiebbaren Elektrodenhalters 6, in dem sie
ebenfalls festgelötet sind. Die Rohre sind in bekannter Weise mit Kühlmittelleitungen
51 (Fig. 1) im Elektrodenhalter 6 und in der Elektrode 3 verbunden. Die Rohre 49
und 50 sind über ihre gesamte Länge zwischen der Anschlußplatte 41 und dem Elektrodenhalter
6 miteinander verlötet.
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Der Strom wird der verschiebbaren Elektrode 3 von der Kabclanschlu&klemme
24 über die Schenkel 26 und 30 der Anschlußplatte 27, die Anschlußhülse 35, den
flexiblen Leiter 39, die Anschlußhülse 38, die Anschlußplatte 41 und die Kühlmittelrohre
49 und 50 geleitet. Die Anschlußplatten an beiden Enden des flexiblen Leiters 39
sind gekühlt, und die Kupferstreifen im gebogenen Abschnitt
des
Leiters 39 haben voneinander Abstand, so daß eine Luftkühlung wirksam wird. Die
verschiebbare Anschlußplatte 41 kann sehr einfach dadurch geführt werden, daß sie
sich nur in der Ebene des U-formig gestalteten Leiters 39 bewegen kann, da eine
Packung flacher Kupferstreifen als Leiter verwendet ist, die sich quer zur Ebene
des-U nicht biegen kann.
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Die Führung der verschiebbaren Anschlußplatte 41 wird dadurch bewirkt,
daß sie nach oben gegen die V-förmige Führungsnut 43 gedrückt wird, wofür die stromleitenden
Kühlmittelrohre 49, 50 Sorge tragen, die starr mit dem Elektrodenhalter 6 verbunden
sind, der seinerseits wiederum durch den Zylinder 8 geführt wird.
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Für den Betrieb wird die Schweißvorrichtung mit Hilfe des Zapfens
10 gehaltert und so zu dem Punkt, der verschweißt werden soll, hingeführt, daß die
Elektroden 3 und 5 auf gegenüberliegenden Seiten des Punktes liegen, wobei die feststehende
Elektrode 5 an den zu verschweißenden Punkt angesetzt wird. Es wird dann Druckluft
über die Anschlußleitung 11 zum Zylinder8geführt, wodurch der Elektrodenhalter 6
vorgetrieben wird, bis die Elektrode 3 gegen den Schweißpunkt drückt. Während dieser
Bewegung verschieben die Kühlmittelrohre 49, SO die Anschlußplatte 41 in der Führungsnut
43 und verbiegen dabei den Stromleiter 39 unterhalb des Zylinder 8. Für eine kurze
Zeit erhalten die Elektroden 3 und 5 dann über das Stromzuleitungskabel 22 und den
im früheren Teil der Beschreibung genannten Strompfad den für das Schweißen erforderlichen
Stromstoß, womit die Punktschweißverbindung hergestellt wird. Es wird dann der Druckluftzylinder
8 wieder entlastet, wodurch der Elektrodenhalter 6 in die in der Zeichnung dargestellte
Lage zurückkehrt und die Kühlmittelrohre 49 und 50 die verschiebbare Anschlußplatte
41 und den Leiter 39 wieder in die Ausgangsstellung zurückstellen. Die Punktschweißvorrichtung
kann dann zu dem nächsten Schweißpunkt verschoben und der ganze Ablauf wiederholt
werden.