DE4306282A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen eines Einschweißteils in einer eine Metallplatte und eine darüberliegende Metallauflage umfassenden Schweißstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen eines Einschweißteils in einer Schweißstelle mit zwei Werkzeugen, von denen das eine durch einen Schweißkopf und das andere durch einen Bohrer zur Vorbereitung der Schweißstelle durch einen Bohrvorgang gebildet wird.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei der die Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der zwei Werkzeuge an einem um eine Revolverachse drehbaren Revolver und von einem ge­ meinsamen Hubmotor verschiebbar in Richtung der Revolverachse ange­ bracht sind, wobei das eine Werkzeug aus einem Bohrer besteht.

Es ist aus der DE-OS 27 55 694 bekannt, eine Bohr- und Schraubma­ schine zur Kombination eines Bohr- und eines Schraubvorganges derart zu gestalten, daß an einem Revolver ein Bohrer und eine Aufnahme für ein Einschraubteil angebracht werden. Zum Einbringen der Bohrung und dem Einschrauben des Einschraubteils dient ein gemeinsamer Hubmotor, der in einem als Werkstückauflage dienenden Tisch untergebracht ist und diesem Tisch zusammen mit dem aufliegenden Werkstück anhebt und absenkt. Für die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ist daher die Massenträgheit von Werkstück und Tisch zusammengenommen in Betracht zu ziehen.

Bei der Erfindung handelt es sich darum, den Vorgang des Verschwei­ ßens eines Einschweißteils in einer Schweißstelle, die eine Metallplatte und eine darüber liegende Metallauflage umfaßt, zu automatisieren. Das der Erfindung zugrundeliegende Verschweißen eines Einschweißteils ist in der DE-OS 21 25 748 offenbart. Zum Zwecke des Verschweißens des Einschweißteils wird die Metallauflage zunächst durchbohrt und daraufhin das Einschweißteil in bekannter Weise durch einen Lichtbogenschweißvor­ gang mit der Metallplatte und der Metallauflage verschweißt. Es hat sich herausgestellt, daß diese Art der Verbindung zweier Metallplatten mittels eines Einschweißteils vor allen für das Verschweißen von Aluminium­ blechen von Vorteil ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe der Automatisierung des Vorganges des Bohrens und des Verschweißens wird dadurch gelöst, daß zunächst der an einem Revolver in einer Arbeitsposition hängende Bohrer mittels eines Hubmotors der zwischen einer Rückhublage und einer Bearbeitungsendlage und umgekehrt gesteuert bewegbar ist den Bohrvorgang mindestens bis zum Anbohren der Metallauflage (Bearbei­ tungsendlage) ausführt und danach durch Verschwenken des Revolvers ein an diesem angebrachter, mit dem Einschweißteil bestückter Schweißkopf in eine Arbeitsposition oberhalb der vorbereiteten Schweiß­ stelle zur Ausführung der Schweißung gebracht wird, währenddessen der Bohrer beim Bohrvorgang an den Hubmotor bei abgekoppeltem Schweiß­ kopf angekoppelt und nach erfolgtem Bohrvorgang der Schweißkopf bei abgekoppeltem Bohrer zur Ausführung der Schweißung an den Hubmotor angekoppelt wird, wobei Bohrer und Schweißkopf jeweils in ihrer Rück­ hublage nach Verschwenken des Revolvers auf einer Ruheschulter in einer Ruheposition abgelegt werden, in der der Schweißkopf mit einem Einschweißteil bestückt wird und aus der der Revolver den Bohrer bzw. den Schweißkopf in die betreffende Arbeitsposition verschwenkt.

Bei diesem Verfahren werden nacheinander die Vorgänge des Bohrens und des Verschweißens derart ausgeführt, daß jeweils das betreffende Werkzeug, nämlich der Bohrer oder der Schweißkopf, an den Hubmotor allein angekoppelt werden, so daß während des Bohrvorganges bei abgekoppeltem Schweißkopf dieser in einer definierten Ruheposition mit einem neuen Einschweißteil bestückt werden kann und somit nach been­ detem Bohrvorgang sofort für den Schweißvorgang zur Verfügung steht. Die Ruheposition des Schweißkopfes, in der dieser während des Bohrvor­ ganges gehalten wird, eignet sich besonders vorteilhaft dazu, den Schweißkopf zu bestücken, da dieser Bestückungsvorgang durch keinerlei Hubbewegung des Schweißkopfes gestört wird. Darüber hinaus wird durch die An- und Abkoppelung von Bohrer bzw. Schweißkopf an den Hubmo­ tor erreicht, daß die jeweilige Bewegung nicht durch die Massenträgheit des jeweils anderen Werkzeugs belastet wird, was insofern von Bedeutung ist als einerseits für das Verschweißen des Einschweißteils zwecks gün­ stiger Steuerung der Lichtbogenschweißung und andererseits für das Bohren zwecks günstiger Spanbildung Bewegungsabläufe mit definierten Vorschubgeschwindigkeiten, Hublängen und Endwerten erforderlich sind.

Selbstverständlich können zwischen der Metallplatte und der Metallaufla­ ge ein oder mehrere Blechteile angeordnet sein, die dann insgesamt mit dem Einschweißteil verschweißt werden.

Der Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend geschilderten Ver­ fahrens wird der durch die oben genannte DE-OS 27 55 694 gebildete Stand der Technik zugrunde gelegt, bei dem es sich darum handelt, zwei Werkzeuge an einem um eine Revolverachse drehbaren Revolver und von einem gemeinsamen Hubmotor verschiebbar in Richtung der Revol­ verachse anzubringen, wobei das eine Werkzeug aus einem Bohrer besteht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das andere Werkzeug durch einen Schweißkopf gebildet und jedes Werkzeug individuell an mit dem Revolver fest verbundene Axialführungen einzeln längsverschiebbar gelagert, wobei an einem den Hubmotor tragenden Gestell die Revolver­ achse befestigt ist, die als Hohlachse eine vom Hubmotor axial verschieb­ bare koaxiale Kupplungsstelle umgibt, an der die beiden Werkzeuge einzeln und unabhängig voneinander an- und abkuppelbar sind.

Diese Gestaltung der Vorrichtung unterscheidet sich grundsätzlich von der Vorrichtung gemäß der DE-OS 27 55 694, da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedes Werkzeug individuell an dem Revolver einzeln längs­ verschiebbar gelagert ist wogegen bei der bekannten Vorrichtung die Relativbewegung zwischen den beiden Werkzeugen und dem Werkstück gleichzeitig erfolgt, und zwar wie oben dargelegt, durch die Anhebung bzw. Absenkung des das Werkstück tragenden Tisches, so daß die diese Relativbewegung beeinflussende Massenträgheit durch die Summe der Gewichte von Tisch und Werkstück bestimmt wird.

Vorteilhaft sitzt der Bohrer in einem Bohrantrieb, der mit dem Bohrer als Einheit längsverschiebbar in dem Revolver angeordnet ist. Damit bleibt der Antrieb für den Bohrer individuell auf diesen konzentriert.

Zur Verschwenkung des Revolvers verbindet man diesen zweckmäßig mit einem koaxialen zur Kupplungswelle angeordneten Zahnsegment, in das eine von einem Verschiebemechanismus angetriebene Zahnstange zur Ausführung der Verschwenkbewegung des Revolvers eingreift. Die Zahn­ stange eignet sich besonders dafür, mit dem Kolben einer pneumatisch betätigten Kolben-Zylindereinheit verbunden zu werden, wobei sich zusätzlich der Vorteil ergibt, daß sich eine Zahnstange hinsichtlich ihrer Endlage auf einfache Weise bedämpfen läßt.

Um die Bestückung des Schweißkopfes in dessen Ruheposition mit einem Einschweißteil zu automatisieren, kann man vorteilhaft den Schweißkopf in seiner Ruheposition einer wippenartig schwenkbaren Zange zur Auf­ nahme des Einschweißteils gegenüberstellen, der die Einschweißteile einzeln nacheinander zuführbar sind, wobei durch Schwenken der Zange jeweils ein Einschweißteil in eine Aufnahme im Schweißkopf eingesetzt wird. Der Arbeitstakt des Bestückens läßt sich dann ohne weiteres in die Arbeitstakte der gesamten Vorrichtung einbeziehen.

Zur Verarbeitung von Einschweißteilen mit einer Bohrung verwendet man zweckmäßig eine Aufnahme für die Einschweißteile, die einen Spreizstift aufweist der das jeweilige Einschweißteil in seiner Bohrung erfaßt und verklemmt. Diese Art der Aufnahme eines Einschweißteils mittels eines Spreizstiftes ist besonders einfach, da hierfür keine kompliziert betätigba­ ren Außenbacken erforderlich sind. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß sich durch die Verspreizung ein besonders guter Kontakt und damit Stromübergang von der Aufnahme zum Einschweißteil ergibt.

Um die zu verschweißenden Bauteile festzuhalten, ordnet man am Ge­ stell zweckmäßig eine Klemmvorrichtung an, mit der die Bauteile ver­ spannt werden. Diese Klemmvorrichtung kann man so gestalten, daß sie aus einem am Gestell angeordneten Fuß besteht der beim Ansetzen der Vorrichtung die Verspannung der Bauteile gegen ein Widerlager der Klemmvorrichtung bewirkt.

Um zu vermeiden, daß beim Bohrvorgang Späne irgendeine Verunreini­ gung insbesondere der späteren Schweißstelle hervorrufen, verbindet man zweckmäßig den Bohrantrieb mit einer den Bohrer umgebenden Absaug­ einrichtung, die auch verschiebbar angeordnet sein kann, um sie an die jeweilige Lage des Bohrantriebs anpassen zu können.

Für das Verschweißen bestimmter Materialien ist die Anwendung von Schutzgas vorteilhaft oder erforderlich. Um auch diese Möglichkeit vorzusehen, ordnet man am Schweißkopf eine getrennt absenkbare, die Schweißstelle umgebende Hülse zur Zuführung von Schutzgas an. Durch eine Verschiebbarkeit der Hülse wird erreicht, daß diese beim Bestücken des Schweißkopfes nicht stört.

Um bei jedem Bohrvorgang individuell den gesamten Bohrhub einstellen zu können, kann man in einen Stromkreis für den Bohrantrieb einen Strommesser einschalten, der bei Erhöhung der Belastung des Bohran­ triebs (Auftreffen des Bohrers auf die Oberfläche der Metallauflage) ein Signal abgibt, dessen Auftreten die Relativlage der Kupplungswelle festlegt. Ausgehend von dieser ermittelten Relativlage läßt sich dann die Bohrtiefe (Bearbeitungsendlage) durch entsprechende Steuerung des Hubmotors definiert einstellen. Außerdem ist es damit auch möglich, von der Relativlage eine Annäherungslage des Einschweißteil an die Metall­ platte zu bestimmen. Von dieser Annäherungslage kann man dann mit relativ langsamen Vorschub das Einschweißteil in Berührung mit der Metallplatte bringen, woraufhin dann der Lichtbogen gezündet wird und die Schweißung erfolgt.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht der Vorrichtung vor Beginn des Bohrvorganges,

Fig. 2 die gleiche Vorrichtung mit gegenüber der Dar­ stellung in Fig. 1 verschwenktem Revolver vor Beginn des Schweißvorganges,

Fig. 3 ein eingeschweißtes Einschweißteil mit der das Einschweißteil haltenden Aufnahme des Schweiß­ kopfes,

Fig. 4a eine perspektivische Ansicht des Revolvers,

Fig. 4b den Revolver gemäß Fig. 4a in Abwicklung dar­ gestellt,

Fig. 5a einen Schnitt längs der Linie V-V aus Fig. 4a,

Fig. 5b eine Prinzipdarstellung der Axialführungen und der Führungshülsen für den Bohrantrieb und den Schweißkopf,

Fig. 6a und b die Revolverachse mit Kupplungswelle und ein verschiebbares Kupplungsstück, und zwar Fig. 6a mit in der Rückhublage befindlichen Kupplungs­ stück und Fig. 6b mit in der Bearbeitungsendlage befindlichen Kupplungsstück,

Fig. 6c einen Schnitt längs der Linie VI-VI aus Fig. 4b mit Darstellung nur des Kupplungsstücks,

Fig. 7a und b die Zange zur Aufnahme des Einschweißteils in abgesenkter und angehobener Lage,

Fig. 8a und b der Bohrer mit angehobener und abgesenkter Ab­ saugeinrichtung.

Fig. 1 zeigt die gesamte Vorrichtung in perspektivischer Sicht mit dem Gestell 1, das sich im hinteren Bereich der Vorrichtung befindet und das die gesamte Vorrichtung trägt (siehe auch Schnittdarstellung in Fig. 5). An dem Gestell 1 ist die Revolverachse 2 befestigt, wozu das Gestell 1 in seinem oberen Bereich mit der Traverse 3 versehen ist. Die Revolver­ achse 2 kann beispielsweise in der Traverse 3 verschraubt sein. Auf der Traverse 3 ist der Hubmotor 4 montiert, auf dessen Funktion weiter unten näher eingegangen wird. Die Revolverachse 2 erstreckt sich von oben nach unten durch die gesamte Vorrichtung und endet in dem Gestellfuß 5, der sich im unteren Teil der Vorrichtung quer über diese erstreckt. Der Gestellfuß 5 ist im Bereich der strichpunktiert gezeichne­ ten Revolverachse-Mittellinie 6 aufgebrochen gezeichnet, so daß man hier das untere Ende der Revolverachse 2 erkennt, die in irgendeiner Weise, z. B. durch Verschrauben, mit dem Gestellfuß 5 verbunden ist. Wie ersichtlich, ist die Revolverachse 2 als Hohlachse dargestellt, worauf weiter unten näher eingegangen wird.

Auf der Revolverachse 2 ist der Revolver 7 schwenkbar montiert. Gegen axiale Verschiebung ist der Revolver 7 durch das aus Fig. 4b ersicht­ liche Kugellager 8 gesichert, wozu das Kugellager 8 fest auf dem unteren Ende 9 der Revolverachse 2 sitzt und sich nach außen hin gegen den Gestellfuß 5 abstützt. Der Revolver 7 trägt den Bohrantrieb 10 und den Schweißkopf 11. Durch Verschwenken des Revolvers 7 kann sowohl der Bohrantrieb 10 mit seinem Bohrer 12 als auch der Schweißkopf 11 mit einem von ihm erfaßten Einschweißteil 13 in eine Arbeitsposition ge­ schwenkt werden. In der Fig. 1 ist der Bohrer 12 in der Arbeitsposition dargestellt (Fig. 2 zeigt die Vorrichtung mit dem Einschweißteil 13 in der Arbeitsposition).

Das Verschwenken des Revolvers 7 erfolgt mittels eines an seiner oberen Seite angebrachten und mit ihm fest verbundenen Zahnsegmentes 14, das aus einer Nabe 15 des Revolvers 7 herauswächst. Die Nahe 15 dient zur Lagerung des Revolvers 7 auf der Revolverachse 2. In das Zahnsegment 14 greift die in Fig. 4a dargestellte Zahnstange 16 ein, die als Kolben einer Kolben-Zylindereinheit ausgebildet ist. Der zugehörige Zylinder ist in der Traverse 3 untergebracht (im einzelnen nicht dargestellt). Durch axiales Verschieben der Zahnstange 16 wird der Revolver 7 in der vor­ stehend erläuterten Weise in seine beiden Verschwenklagen verschwenkt.

Eine mit dem Einschweißteil 13 zu versehene Metallplatte 17 mit da­ rüberliegender Metallauflage 18 ist in der Fig. 1 dargestellt. Diese beiden als Blechplatten ausgebildeten Metallteile 17 und 18 werden durch den Klemmschuh 19 gegen den Gestellfuß 5 gedrückt, der hierzu mit dem U-förmigen Vorsprung 20 versehen ist. Der Klemmschuh 19 ist mittels der Achse 21 am Gestellfuß 5 verschwenkbar gelagert und wird durch einen hier nicht dargestellten Mechanismus gegen die Platte 17 und 18 gedrückt, womit diese zwischen dem Klemmschuh 19 und dem Vorsprung 20 fest eingespannt werden.

In einer ersten Bearbeitungsphase wird der Bohrantrieb 10 mit dem Bohrer 12 in der in Fig. 1 dargestellten Arbeitsposition abgesenkt, wozu in weiter unten im einzelnen dargestellter Weise der Bohrantrieb 10 mittels des Hubmotors 4 axial verschoben wird. Der rotierende Bohrer 12 trifft dabei auf die Metallauflage 18 in dem von den beiden Schen­ keln des Vorsprungs 20 umgebenen Bereich auf und durchbohrt die Metallauflage 18 mindestens bis zum Anbohren der Metallplatte 17, womit der Bohrer 12 seine Bearbeitungsendlage einnimmt. Sowohl die Metallauflage 18 als auch die Metallplatte 17 sind damit für den folgen­ den Schweißvorgang vorbereitet da durch den Bohrvorgang irgendwelche Oxidschichten von den Metallteilen 17 und 18 entfernt worden sind (siehe Senkung 22 in Fig. 2). Der Bohrantrieb 10 mit dem Bohrer 12 wird sodann in die in Fig. 1 dargestellte Rückhublage axial zurückver­ schoben, woraufhin durch Betätigung der Zahnstange 16 mittels des Zahnsegments 14 der Revolver 7 soweit verschwenkt wird, daß sich der Schweißkopf 11 in der Arbeitsposition befindet.

In der Fig. 2 ist die Vorrichtung mit dem Schweißkopf 11 in der Arbeitsposition dargestellt. In dieser Position befindet sich der Schweiß­ kopf 11 mit dem von ihm erfaßten Einschweißteil 13 axial oberhalb der von dem Bohrer 12 vorher gebohrten Senkung 22. Das Einschweißteil 13 wird hierzu von einer im Zusammenhang mit der Fig. 7 erläuterten, als Spannzange 23 ausgebildeten Aufnahme gehalten. Nunmehr wird der Schweißkopf 11 mittels des Hubmotors 4 (siehe weiter unten) abgesenkt, so daß das Einschweißteil 13 in die Senkung 22 einfährt. Dieser Vorgang einschließlich des Einschweißens ist in der oben erwähnten DE-OS 21 25 748 im einzelnen erläutert, so daß bezüglich des Einschweißvorganges auf diese Druckschrift verwiesen werden kann. Dabei wird der Schweißkopf 11 axial so weit abgesenkt bis das Einschweißteil 13 mit der Metallplatte 17 in Berührung tritt woraufhin ein Lichtbogen gezündet wird, der durch kurzes Abheben des Einschweißteils 13 am Brennen gehalten wird, bis durch eine entsprechende Umsteuerung des Hubmotors 4 der Schweiß­ kopf 11 mit dem Einschweißteil 13 in die so erzeugte Schmelze einge­ taucht wird. Es wird nunmehr die das Einschweißteil 13 haltende Spann­ zange 23 gelöst so daß der Schweißkopf 11 axial nach oben in seine in Fig. 2 dargestellte Rückhublage verschoben werden kann. Daraufhin können dann die Metallplatte 17 und die Metallauflage 18 durch Lösen des Klemmschuhs 19 von dem Gestellfuß 5 abgenommen werden bzw. können beide Teile 17 und 18 für eine weitere Schweißung seitlich verschoben werden. Handelt es sich um eine sonst starr festgehaltene Anordnung von Metallplatte 17 und der Metallauflage 18, z. B. an einem Montageband gehaltene Teile einer Autokarosserie, 50 wird die Vor­ richtung entlang der beiden Platten 17 und 18 entsprechend verschoben. Für den nächsten Schweißvorgang wird der Revolver 7 zurückgeschwenkt, und zwar durch umgekehrte Betätigung der Zahnstange 16, woraufhin die Vorrichtung wieder die in der Fig. 1 dargestellte Ausgangslage ein­ nimmt.

In Fig. 3 ist das in die Metallauflage 18 eingeschweißte Einschweißteil 13 dargestellt, das die Schweißverbindung zu der Metallplatte 17 bildet Die Aufnahme des Schweißkopfes wird durch die Spannzange 23 gebildet, die durch den Spreizstift 70 geöffnet und geschlossen wird.

In dieser Ausgangslage befindet sich der Schweißkopf 11 mit seiner Spannzange 23 oberhalb einer Zange 24, deren Wirkungsweise im Zu­ sammenhang mit den Fig. 7a und b näher erläutert ist. Die Zange 24 hält zwischen ihren Backen ein neues Einschweißteil bereit (siehe Fig. a). Die Zange 24 wird sodann wippenartig um die aus den Fig. 7a und b ersichtliche Achse 25 verschwenkt so daß das von der Zange festgehaltene Einschweißteil auf die Spannzange 23 gedrückt wird. Die Spannzange 23 übernimmt dann das Einschweißteil 13, wozu die Zange 24 geöffnet und wieder in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückgeschwenkt wird.

Dieser Vorgang der Übergabe eines Einschweißteils 13 zu der Spann­ zange 23 des Schweißkopfes 11 findet während der Arbeitsphase statt, in der der Bohrer 12 in der oben beschriebenen Weise die Senkung 22 bohrt. Nach erfolgtem Bohrvorgang steht also ein mit einem neuen Einschweißteil 13 bestückter Schweißkopf 11 sofort für den anschließen­ den Schweißvorgang zur Verfügung.

Der Mechanismus für die axiale Verschiebung des Bohrantriebs 10 und des Schweißkopfes 11 wird nunmehr anhand der Fig. 4a und b sowie 5a und 6a, b, c näher erläutert:

Fig. 4a zeigt unter Weglassung des Gestells 1 den Revolver 7, von dem nur das Revolveroberteil 26 und das Revolverunterteil 27 dargestellt sind. Diese beiden Teile 26 und 27 sind über die Axialführungen 28 und 29 starr miteinander verbunden. Es existiert darüber hinaus noch die Axial­ führung 30, die nur in der Fig. 5a und b zu sehen ist. Die Axialfüh­ rungen 28, 29 und 30 sind beispielsweise mit dem Revolveroberteil 26 und dem Revolverunterteil 27 verschraubt. In der Fig. 5a ist weiterhin die Revolverrückwand 31 gezeichnet, die in der Fig. 4a aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung weggelassen ist. Die Revolverrück­ wand 31 ist außerdem aus Fig. 4b ersichtlich. Im Bereich seines Revol­ veroberteils 26 umfaßt der Revolver 7 mit seiner Nabe 15 die Revolver­ achse 2, die sich nach unten durch den gesamten Revolver 7 und durch das Revolverunterteil 27 erstreckt, wo sie unterhalb des Revolverunterteils 27 von dem in Fig. 4b dargestellten Kugellager 8 umfaßt wird, das sich nach außen hin gegen die Nabe 32 des Revolvers 7 abstützt, die mit dem Revolverunterteil 27 starr verbunden ist. Die drei Axialführungen 28, 29 und 30 bilden die für die Hubbewegungen des Bohrantriebs 10 und Schweißkopfes 11 notwendigen Lager zusammen mit den Führungshülsen 33, 34 und 35 sowie 36. 37 und 39 (siehe Fig. 5b). Diese Führungs­ hülsen 33, 34 und 35 sind am Schweißkopf 11 befestigt so daß dieser über die genannten drei Führungshülsen und die beiden Axialführungen 28 und 30 in axialer Richtung sicher geführt ist. Entsprechend ist der Bohrantrieb 10 mittels der beiden Führungshülsen 36, 37 und 39 auf den Axialführungen 29 und 30 gelagert. Die letztere in Fig. 4a nicht sicht­ bare Führungshülse 38 befindet sich unterhalb der Führungshülse 35 (siehe Fig. 5b), sie hängt an dem von der Führungshülse 36 ausgehen­ den Steg 38.

Die vorstehend beschriebene Zuordnung der Führungshülsen 33, 34, 35 bzw. 36, 37, 39 und der Axialführungen 28, 29, 30 ist im einzelnen in Fig. 5b dargestellt. Aufgrund des gegenseitigen Versatzes der Führungs­ hülsen 35 und 39 können sich diese bei den jeweiligen Hubbewegungen des Bohrantriebs 10 bzw. des Schweißkopfes 11 nicht gegenseitig behin­ dern.

Aus der in Fig. 4b dargestellten Abwicklung der Darstellung gemäß Fig. 4a, in welcher Abwicklung die Axialführung 28 und 29 und die Revolverachse 2 in einer Ebene liegend gezeichnet sind ergibt sich der starre Einbau der Revolverachse 2 in die Traverse 3 und den Gehäuse­ fuß 5 sowie die schwenkbare Lagerung des Revolvers 7 auf der Revol­ verachse 2, wobei sich die axiale Sicherung des Revolvers 7 gegenüber der Revolverachse 2 durch die Lagerung des Revolvers 7 über das Kugellager 8 auf der Revolverachse 2 ergibt.

Nachstehend wird der Hubmechanismus für das Anheben bzw. Absenken des Bohrantriebs 10 bzw. des Schweißkopfs 11 erläutert:

Das Anheben bzw. Absenken wird mittels des Hubmotors 4 herbeige­ führt bei dem es sich um eine Vorschubeinheit handelt, die program­ miert steuerbar in linearer Richtung verschiebbar ist. Hierfür kommt beispielsweise ein Schrittmotor in Frage der über ein Mutterstück auf eine axial verschiebbare Spindel wirkt. Weiterhin kann auch ein soge­ nannter Gewinde-Schrauben-Reluktanzmotor verwendet werden, wie er beispielsweise in der DE-OS 41 20 811 beschrieben ist. Der Hubmotor 4 ist starr mit der Kupplungswelle 40 verbunden, die sich koaxial in der Revolverachse 2 erstreckt. Bei Verstellung des Hubmotors 4 wird die Kupplungswelle 40 gegenüber dem Gestell 1 und damit auch gegenüber dem Revolver 7 axial verschoben, und zwar ohne Verdrehung. Wie die Fig. 4b zeigt, hängt an der Kupplungswelle 40 fest das Kupplungsstück 41, das also bei der Axialverschiebung der Kupplungswelle 40 entspre­ chend verschoben wird. Dabei kann das Kupplungsstück 41 die in Fig. 6a und b dargestellten Endlagen einnehmen, wobei in Fig. 6a die Rückhublage und in Fig. 6b die Bearbeitungsendlage dargestellt ist. Das Kupplungsstück 41 besitzt in seinem unteren Bereich die umlaufende Nut 42, die mit der Nut 43 In der Revolverachse 2 fluchtet wenn das Kupp­ lungsstück 41 sich in seiner Rückhublage (Fig. 6a) befindet. In dieser Lage bildet sich also eine Ringnut aus, die sowohl das Kupplungsstück 41 also auch den betreffenden Teil der Revolverachse 2 umgibt. Die Revolverachse 2 ist in dem Hubbereich des Kupplungsstücks 41 halbiert ausgebildet, wobei die fehlende Hälfte durch das Kupplungsstück 41 ausgefüllt ist. Um dies zu verdeutlichen, ist in Fig. 6c das Kupplungs­ stück 41 allein im Schnitt längs der Linie VI-VI aus Fig. 6b dargestellt in der in Fig. 6b dargestellten abgesenkten Lage des Kupplungsstücks 41 (Bearbeitungsendlage) erstreckt sich die Nut 42 daher nur über einen halben Kreisbogen um die Kupplungswelle 2 herum.

Die Nuten 42 und 43 werden dazu benutzt, um über in Fig. 4a und b gezeigte Mitnehmernasen 44 und 45 die Hubbewegung des Kupplungs­ stücks 41 auf den Schweißkopf 11 und den Bohrantrieb 10 zu über­ stragen. Zu diesem Zweck ist die Mitnehmernase 44 an der Führungs­ hülse 33 befestigt, an der der Schweißkopf 11 hängt, so daß eine Axial­ bewegung der Mitnehmernase 44 zu einer entsprechenden Axialbewegung des Schweißkopfs 11 fährt. Dementsprechend ist die Mitnehmernase 45 an der Führungshülse 36 befestigt, an der der Bohrantrieb 10 hängt, so daß eine Axialverschiebung der Mitnehmernase 45 zu einer entsprechen­ den Axialverschiebung des Bohrantriebs 10 führt.

Wenn sich das Kupplungsteil 41 in seiner Rückhublage (siehe Fig 6a) befindet, dann können die Mitnehmernasen 44 und 45 bei Verschwenk­ ung des Revolvers 7 in der Nut 42/43 entlanggleiten, ohne daß damit die Höhenlage des Bohrantriebs 10 bzw. des Schweißkopf 11 beeinflußt wird. In dieser Rückhublage kann also der Revolver beliebig hin- und hergeschwenkt werden. In der in Fig. 1 dargestellten Betriebsphase, in oder der Bohrer 12 für den Bohrvorgang bereitsteht, befindet sich die dem Schweißkopf 11 zugeordnete Mitnehmernase 44 im Bereich der Nut 43, während die dem Bohrantrieb 10 zugeordnete Mitnehmernase 45 sich im Bereich der Nut 42 befindet. Bei einem Absenken der Kupplungs­ welle 40 und damit entsprechendem Absenken des Kupplungsteils 41 wird über die Mitnehmernase 45 der Bohrantrieb 10 abgesenkt während der Schweißkopf 11 über die Mitnehmernase 44 In seiner Rückhublage festgehalten wird. Durch das durch den Hubmotor gesteuerte Absenken des Bohrers 12 wird dann der in Zusammenhang mit der Fig. 1 erläuter­ te Bohrvorgang ausgeführt bis das Kupplungsteil 41 und damit der Bohr­ antrieb 10 die Bearbeitungsendlage erreicht haben, die bezüglich des Kupplungsteils 41 in Fig. 6b dargestellt ist. Danach wird dann die Kupplungswelle 40 in die Rückhublage zurückgezogen, womit über das Kupplungsteil 41 und die Mitnehmernase 45 der Bohrantrieb 10 in die Rückhublage zurückbefördert wird. Nach erfolgtem Verschwenken des Revolvers 7 in die in Fig. 2 dargestellte Lage gelangt die dem Schweiß­ kopf 11 zugeordnete Mitmehmernase 44 in die Nut 42, während die dem Bohrantrieb 10 zugeordnete Mitnehmernase 45 in die Nut 43 verschoben wird. Damit wird nunmehr bei Absenken des Kupplungsteils 41 über die Mitnehmernase 44 der Schweißkopf 11 abwärts bewegt, während über die Mitnehmernase 45 und die Nut 43 der Bohrantrieb 10 in seiner Rück­ hublage festgehalten wird.

Durch die Aufteilung der Nut 42/43 in zwei Bereiche, von denen der eine 42 mittels des Kupplungsteils 41 axial absenkbar und anhebbar ist, wird also erreicht, daß bei jeder Verschwenkungslage des Revolvers 7 entweder der Schweißkopf 11 in seiner Rückhublage gehalten wird, während der Bohrantrieb 10 abgesenkt wird, oder umgekehrt der Bohran­ trieb 10 In seiner Rückhublage festgehalten und der Schweißkopf 11 mittels des Kupplungsteils 41 abgesenkt wird.

In der Rückhublage nimmt entweder der Bohrantrieb 10 oder der Schweißkopf 11 eine Ruheposition ein, wobei die betreffende Mitnahme­ nase 44 bzw. 45 gewissermaßen auf einer durch die untere Seite der Nut 43 gebildeten Ruheschulter abgelegt ist.

In den Fig. 7a und b auf die oben bereits in Zusammenhang mit der Erläuterung der Zange 24 eingegangen wurde, ist noch das Mundstück 46 dargestellt das mittels des Armes 47 und des Hubmechanismus 48 (im einzelnen nicht dargestellt) axial längs der Spannzange 23 verschoben werden kann. In der in der Fig. 7b dargestellten Ladeposition, in der ein Einschweißteil 13 von der Spannzange 23 übernommen wird, ist die Hülse 46 in einer angehobenen Lage dargestellt. Die Hülse 46 dient dazu eine aus dem Schweißkopf 11 austretende Strömung eines Schutz­ gases zu kanalisieren und an die Schweißstelle heranzuführen. Zu diesem Zweck wird das Mundstück 46 in eine in Fig. 2 strichpunktiert dargestellte abgesenkte Lage axial nach unten verschoben, bevor das Einschweißteil 13 seine Endposition erreicht hat. Danach wird das Mundstück 46 wieder in die in Fig. 2 dargestellte obere Endlage zurück­ geführt in der es vor allem während des Bestückungsvorgangs gemäß Fig. 7a und b verbleibt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Mundstück 46 in seiner in Fig. 2 strichpunktiert dargestellten abgesenkten Lage auch dazu dient, Schweißspritzer auffangen.

In den Fig. 8a und b ist eine auch in Fig 1 dargestellte Anordnung dargestellt, die dazu dient, beim Bohren entstehende Bohrspäne abzusau­ gen. Hierfür ist der Saugkanal 49 vorgesehen, der in das Gestell 1 mündet und zu einem Absauggebläse führt. Dem Bohrantrieb 10 ist die den Bohrer 12 umgebende Saugdüse 50 zugeordnet (in Fig. 8b aufge­ schnitten dargestellt), die während des Bohrvorganges so weit mit dem Bohrantrieb 10 abgesenkt ist, daß ihr unterer Rand 51 einen geringen Abstand von der Metallauflage 18 einhält. Die Saugdüse 50 führt dann über den an sie angeschlossenen Schacht 52 in den Saugkanal 49, so daß sich ein Luftstrom ergibt, der von außen den Spalt zwischen der Metall­ auflage 18 und dem unteren Rand 51 hindurch verläuft, dann die Saug­ düse 50 und den Schacht 52 durchströmt und danach schließlich in den Saugkanal 49 gelangt. Diese Absaugeinrichtung hat weiterhin die Wir­ kung, daß nach dem Schweißvorgang die Schweißstelle umgebende Rauchgase über den Saugkanal 49 mit abgesaugt werden.

In der Fig. 1 ist noch eine elektrische Prinzipschaltung dargestellt, die dazu dient einerseits den Hubmotor 4 zu steuern und andererseits ein Signal zu erzeugen, wenn der Bohrer 12 auf die Metallauflage 18 auf­ trifft. Zu diesem Zweck ist in den den Bohrantrieb 10 versorgenden Stromkreis 60 der Strommesser 61 eingeschaltet, der bei Auftreffen des Bohrers 12 auf die Metallauflage 8 einen Stromanstieg anzeigt, der durch die dabei auftretende Belastung des Bohrers 12 verursacht wird. Der Strommesser 61 kann hierzu mit einem bekannten Schwellwertschalter versehen sein. Das vom Strommesser 61 abgegebene Signal wird über die Leitung 62 einer elektrischen Steuerung übermittelt, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann und auf deren innere Gestaltung es in die­ sem Zusammenhang nicht ankommt. Die elektrische Steuerung 63 steuert über die Steuerleitung 64 den Hubmotor 4, der hierzu von der elektri­ schen Steuerung 63 die erforderlichen Steuersignale zum Absenken und Anheben der Kupplungswelle 40 erhält. Mit diesen Signalen wird der Hubmotor 4 jeweils auf die erforderliche Vorschubrichtung, Vorschubge­ schwindigkeit und Hublänge eingestellt. Im Falle der Verwendung eines digital gesteuerten Schrittmotors als Hubmotor 4 werden über die Steuer­ leitung 64 dem Hubmotor 4 also entsprechende Impulse und ein zu­ gehöriges Richtungsvorzeichen übermittelt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Verschweißen eines Einschweißteils (13) in einer eine Metallplatte (17) und eine darüber liegende Metallauflage (18) umfassende Schweißstelle mit zwei Werkzeugen, von denen das eine durch einen Schweißkopf (11) und das andere durch einen Bohrer (12) zur Vorbereitung der Schweißstelle durch einen Bohrvorgang gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der an einem Revolver (7) in einer Arbeitsposition hängende Bohrer (12) mittels eines Hubmotors (4), der zwischen einer Rückhublage und einer Bearbeitungsendlage und umge­ kehrt gesteuert bewegbar ist, den Bohrvorgang mindestens bis zum Anbohren der Metallplatte (17) (Bearbeitungsendlage) zur Vorbereitung der Schweißstelle ausführt und danach durch Ver­ schwenken des Revolvers (7) ein an diesem angebrachter, mit dem Einschweißteil (13) bestückter Schweißkopf (11) in eine Ar­ beitsposition oberhalb der vorbereiteten Schweißstelle zur Aus­ führung der Schweißung gebracht wird währenddessen der Boh­ rer (12) beim Bohrvorgang an den Hubmotor (4) bei abgekop­ peltem Schweißkopf (11) angekoppelt und nach erfolgtem Bohr­ vorgang der Schweißkopf (11) bei abgekoppeltem Bohrer (12) zur Ausführung der Schweißung an den Hubmotor (4) angekop­ pelt wird, wobei Bohrer (12) und Schweißkopf (11) jeweils in ihrer Rückhublage nach Verschwenken des Revolvers (7) auf einer Ruheschulter in einer Ruheposition abgelegt werden, in der der Schweißkopf (11) mit einem Einschweißteil (13) bestückt wird und aus der der Revolver (7) den Bohrer (12) bzw. den Schweißkopf (11) in die betreffende Arbeitsposition verschwenkt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der zwei Werkzeuge an einem um eine Revolverachse (2) drehbaren Revolver (7) und von einem gemeinsamen Hubmotor (4) verschiebbar in Richtung der Revolverachse (2) angebracht sind, wobei das eine Werkzeug aus einem Bohrer (12) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Werkzeug durch einen Schweißkopf (11) gebildet ist und jedes Werkzeug individuell an mit dem Revolver (7) fest verbundenen Axialführungen 28, 29, 30) einzeln längsverschiebbar gelagert ist, wobei an einem den Hubmotor (4) tragenden Gestell (1) die Revolverachse (2) befestigt ist die als Hohlachse eine vom Hubmotor (4) axial verschiebbare koaxiale Kupplungswelle (40) umgibt an die die beiden Werkzeuge einzeln und unabhängig voneinander an- und abkuppelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrer (12) In einem Bohrantrieb (10) sitzt, der mit dem Boh­ rer (12) als Einheit längsverschiebbar in dem Revolver (7) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Revolver (7) ein koaxial zur Kupplungswelle (40) angeordnetes Zahnsegment (14) verbunden ist, in das eine von einem Verschiebemechanismus angetriebene Zahnstange (16) zur Ausführung der Verschwenkbewegung des Revolvers (7) eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruheposition des Schweißkopfes (11) diesem eine wippenartig schwenkbare Zange (24) zur Aufnahme eines Ein­ schweißteiles (13) gegenübersteht, der die Einschweißteile (13) einzeln nacheinander zuführbar sind, wobei durch Schwenken der Zange (24) jeweils ein Einschweißteil (13) in eine Aufnahme (23) im Schweißkopf (11) eingesetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Verarbeitung von Einschweiß­ teilen (13) mit einer Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (23) einen Spreizstift (70) aufweist, der das Ein­ schweißteil (13) in seiner Bohrung erfaßt und verklemmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Klemmvorrichtung am Gestell (1), mit der zu verschweißende Bauteile (17, 18) verspannt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung aus einem am Gestell (1) angeordneten Gestellfuß (5) besteht, der beim Ansetzen der Vorrichtung die Verspannung der Bauteile (17, 18) gegen ein Widerlager (19) der Klemmvorrichtung bewirkt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet daß mit dem Bohrantrieb (10) eine den Bohrer (12) umgebende Absaugeinrichtung (50, 52) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (50, 52) axial verschiebbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Schweißkopf (11) ein getrennt absenk­ bares, die Schweißstelle umgebendes Mundstück (46) zur Zufüh­ rung von Schutzgas angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (46) axial verschiebbar angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einen Stromkreis (60) für den Bohrantrieb (10) ein Strommesser (61) eingeschaltet ist, der bei Erhöhung der Belastung des Bohrantriebs (10) (Auftreffen des Bohrers auf die Oberfläche der Metallauflage (18) ein Signal abgibt, dessen Auftreten die Relativlage der Kupplungswelle (40) festlegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Relativlage die Bohrtiefe (Bearbeitungsendla­ ge) bestimmt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß von der Relativlage eine Annäherungslage des Einschweiß­ teils (13) an die Metallplatte (17) bestimmt wird.