DE8908048U1

DE8908048U1 - Device for operating the welding electrode or welding tongs of resistance welding machines

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Publication number: DE8908048U1
Application number: DE8908048U
Authority: DE
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Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1989-08-24

Description

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Neuerung geht aus von einer Einrichtung sar Betätigung des Schweißkopfes oder der Schweißzange von Widerstandsschweißgfrrwten in Schweißautomaten·, Roboiern oder dergl. prograüsngosteuerten Schweißeinrichtungen gemäß das Oberbegriff ^s Patentanspruches 1.The innovation is based on a device for operating the welding head or welding tongs of resistance welding tools in automatic welding machines, robots or similar program-controlled welding devices according to the preamble of patent claim 1.

Schweißantriebe von Widerstandsauhweißeräten. bestehen bisher aus hydraulischen öd*»** pneumatischen Zylinderancrdnungen oder mechanischen Federkraft-Antriei sn. Sie haben sich im wesentlichen gut bewährt, sie erfordern jedoch einen erheblichen konstruktiven Aufwand bei nur geringer Variabilität im Hinblick darauf, daß mit ihnen - etwa bei Einsatz eines Zangenschweißgerätes - sowohl der Vorhub, als auch der Arbeitshub sowie auch das in der Schweißphase notwendige Nachsetzen bewerkstelligt werden muß. Zu diesem Zweck sind etwa hydraulische Doppelzylinder oder sog. pneumo-hydraulische Kraftpakete bekannt, bei denen etwa in dem Kolben eines zur Ausführung des Vorhubes dienenden Pneumatikzylinders ein zur Ausführung des Arbeitshubes bestimmter hydraulischen Zylinders angeordnet ist. Abgesehen von dem erheblichen konstruktiven Aufwand weisen diese Zylinderanordnungen insbesondere den Nachteil auf, daß sie auf einen einmal gewählten Vorhub festgelegt sind, der zwar bei Einsatz für einen anderen Zweck unterschritten, in keinem Falle jedoch - ohne konstruktiven Eingriff in die Zylinderanordnung - überschritten werden kann.Welding drives for resistance welding machines have so far consisted of hydraulic or pneumatic cylinder arrangements or mechanical spring-loaded drives. They have essentially proven themselves to be very effective, but they require considerable construction effort with only little variability in view of the fact that they have to carry out both the pre-stroke and the working stroke as well as the follow-up required in the welding phase - for example when using a gun welding machine. Hydraulic double cylinders or so-called pneumo-hydraulic power packs are known for this purpose, in which a hydraulic cylinder designed to carry out the working stroke is arranged in the piston of a pneumatic cylinder used to carry out the pre-stroke. Apart from the considerable design effort, these cylinder arrangements have the particular disadvantage that they are limited to a pre-stroke that has been selected once and which can be undercut when used for another purpose, but in no case - without design intervention in the cylinder arrangement - can be exceeded.

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Dariiberhinaus weisen diese Zylinderanordnungen - abgesehen von dem erforderlichen erheblichen Steuerungsaufwand - den weiteren Nachteil auf, i'aß jeweils zwischen dem Vorhub und dem Arbeitshub beim Einfahren und dem Ausfahren eine den Arbeitsabiauf verzögernde Wegeunterbrechung eintritt. Hinzu kommen die hydraulischen Zylinderanordnungen systemimmanenten Nachteile, etwa der - bei wasserhydraulischen Anlagen - Aggresivität des Hydraulikmediums gegenüber Ventilen und der - dies gilv. ebenfalls für ölhydraulische Anlagen - gerade in Schweißeinrichtungen erheblichen Schädigungen im Falle des Auftretens von Leckagen.In addition, these cylinder arrangements - apart from the considerable control effort required - have the further disadvantage that there is an interruption in the path between the pre-stroke and the working stroke during retraction and extension, which delays the work sequence. In addition, the hydraulic cylinder arrangements have inherent disadvantages, such as the aggressiveness of the hydraulic medium towards valves in water hydraulic systems and the considerable damage - this also applies to oil hydraulic systems - particularly in welding equipment in the event of leaks.

Der vorliegenden Neuerung liegt als Aufgabe die Schaffung einer konstruktiv einfachen und leicht steuerbaren Einrichtung der beschriebenen Art zugrunde. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den in den Schutzansprüchen 1 und 2 wiedergegebenen Merkmalen gelöst.The aim of the present innovation is to create a structurally simple and easily controllable device of the type described. This aim is achieved by a device with the features set out in claims 1 and 2.

Der erfindungsgemäße Antrieb ^:.st konstruktiv einfach und erlaubt eine stufenlose Einstellung sowohl des Vorhubes als auch des Arbeitshubes, wobei Änderungen des Vorhubes gundsätzlich keiner Begrenzung nach oben unterliegen und keinen Eingriff in das System erforderlich machen. Eine Wegeunterbrechung nach Ausführung des Vorhubes im Verlauf des ersten Anfahrhubes ist nicht erforderlich. Die Steuerung ist einfach, wobei der Andruck insbesondere in der Nachführphase auf einfache Weise mittels Drehmomentenregler geregelt werden kann. Die Notwendigkeit der Zuführung von teilweise drei Energiequellen (Luft, Hydraulik, Elektrizität) und der hierdurch begründete Installationsaufwand entfallen, der generate Betrieb erfolgt mit einer Energiequelle, ebenso entfallen die durch Leckagen inThe drive ^according to the invention is structurally simple and allows a continuous adjustment of both the pre-stroke and the working stroke, whereby changes in the pre-stroke are not subject to any upper limit and do not require any intervention in the system. An interruption of the path after the pre-stroke has been carried out during the first start-up stroke is not necessary. The control is simple, whereby the contact pressure can be easily regulated using a torque controller, particularly in the follow-up phase. The need to supply three energy sources (air, hydraulics, electricity) and the installation effort this entails are eliminated, the generated operation takes place with one energy source, and the losses caused by leaks in the

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den Fllissigkeitsleitungen auftretenden Beeinträchtigungen und Gefährdun- '-] gen.impairments and hazards occurring in the liquid lines.

Weitere AusfUhrungsformen und Vorteile ergeben sich ¹Us der nachfol- | genden Beschreibung, in der die Neuerung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise erläutert ist. Es zeigenFurther embodiments and advantages are apparent ^from the following description, in which the innovation is explained by way of example using the accompanying drawings. They show

Fig. 1 eine Ausfuhrungsform einer Einrichtung zur Betätigung vonFig. 1 shows an embodiment of a device for actuating

Schweißelektroden bezw. Schweißzangen im SchnittWelding electrodes or welding tongs in section

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer <?rfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung im SchnittFig. 2 another embodiment of an actuating device according to the invention in section

Fig. 3 eine schematische Wiedergabe einer anderen Ausführungsform
der NeuerungFig. 3 is a schematic representation of another embodiment
the innovation

Die in Fig. 1 der Zeichnung wiedergegebene Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder der Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergl. Schweißeinrichtungen besteht aus einem gestellfesten Zylinder 1, an dem etwa bei Betätigung von Schweißzangen der eine der beiden Zangenarme befestigt ist, sowie einem in dem ge-Stellresten Zylinder 1 geführten, mit der Schweißelektrode bezw. dem anderen Arm der Schweißzange verbundenen Kolben 2. Der Kolben 2 ist als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen ■ Antrieb betätigten Spindeltriebes ausgebildet, dessen Gewindemuffe 3 im : Falle der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform starr in dem mit der Schweißelektrode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder 1 axialbeweglich geführten Kolben 2 befestigt und dessen inThe device shown in Fig. 1 of the drawing for operating the welding electrode or the welding tongs of resistance welding devices in welding machines, robots or similar welding devices consists of a cylinder 1 fixed to the frame, to which one of the two tong arms is attached, for example when operating welding tongs, and a piston 2 guided in the fixed cylinder 1 and connected to the welding electrode or the other arm of the welding tongs. The piston 2 is designed as a sleeve open on one side to accommodate a spindle drive operated by an electric motor, the threaded sleeve 3 of which in the case of the embodiment shown in Fig. 1 is rigidly attached to the piston 2 connected to the welding electrode or the actuated arm of the welding tongs and guided axially movably in the cylinder 1, and the

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dem Zylinder 1 drehbar gelagerte Gewindespindel 5 mit einem elektromotorischen Antrieb 7 verbunden ist.The threaded spindle 5, which is rotatably mounted on the cylinder 1, is connected to an electric motor drive 7.

Bei der in Fig. 2 der Zeichnung wiedergegebenen Ausfiihrungsform der Betätigungseinrichtung sind in kinematischer Umkehrung der AusftlhrungsformIn the embodiment of the actuating device shown in Fig. 2 of the drawing, in kinematic reversal of the embodiment

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e S drefrfest nut dem Rotor des elektroe S rotatably nut the rotor of the electro

motorischen Antriebes 7 und die Gewindespindel 9 starr mit dem im Zylinder 19 axial geführten Kolben 2 verbunden, wobßi zweckmäßigerweise die Gewindemuffe 8 einen Teil des Rotors bildet bezw. aus einem Stück mit diesem hergestellt ist.motor drive 7 and the threaded spindle 9 are rigidly connected to the piston 2 guided axially in the cylinder 19, whereby the threaded sleeve 8 expediently forms part of the rotor or is made in one piece with it.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform der Neuerung ist der SchweißzyInder von einem elektronisch commutierten Drehstrommotor mit integriertem Rotor-Lage-System - Gehäuse 11, Wicklung 12 - gebildet, bei dem die Motorwelle 13 als Hohlwelle mit fest verbundener Spindelmutter IA ausgebildet und mittels eines Axial-Radial-Lagers 15 in einem Lageraufnahmeflansch 16 gelagert ist. Der Spindeltrieb ist von einer sog. "Planetenroll-Spindel" gebildet, an deren Spindel 17 die axial geführte, d.h. gegen Drehung gesicherte Andruckplatte 18 befestigt ist. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß die Spindel 17 - beispielsweise mittels eines an der Andruckplatte 18 angeordneten und in den Lageraufnahmeflansch 16 einragenden Führungsstift (nicht dargestellt) - mit der Andruckplatte 18 gegen Drehung gesichert ist.In the embodiment of the innovation shown in Fig. 3, the welding cylinder is formed by an electronically commutated three-phase motor with an integrated rotor position system - housing 11, winding 12 - in which the motor shaft 13 is designed as a hollow shaft with a firmly connected spindle nut IA and is mounted in a bearing flange 16 by means of an axial-radial bearing 15. The spindle drive is formed by a so-called "planetary roller spindle", to whose spindle 17 the axially guided, i.e. secured against rotation, pressure plate 18 is attached. The arrangement is such that the spindle 17 is secured against rotation with the pressure plate 18 - for example by means of a guide pin (not shown) arranged on the pressure plate 18 and extending into the bearing flange 16.

Bei dieser Ausfiihrungsform eines erfindungsgemäßen Schweißzylinders handelt es sich um ein geschlossenes, konstruktiv außerordentlich einfa-This embodiment of a welding cylinder according to the invention is a closed, structurally extremely simple

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dies System, bei dem die Andruckplatte ohne Zwischenschaltung eines Getriebes oder einer anderen Kraftübertragungseinrichtung direkt von der Motorwelle beaufschlagt wird. Die Einrichtung ist daher auch konstruktiv außerordentlich einfach und verschleißarm iinb benötigt gegenüber den bekannten Einrichtungen einen erheblich verringerten Einbauraum bei ebenfalls Verringerung des Energiebedarfes um bis zu 80%, Sie ermöglicht weiterhin die freie Bestimmung der Ilublänycn für den Vor- und Arbeitshub bei weichem Aufsetzen der Elektrode auf dem Werkstück im Hinblick darauf, daß das sich das - die Anpreßkraft bestimmende - volle Drehmoment erst kontinuierlich nach dem Aufsetzen der Elektrode aufbaut. Es ergibt sich infolgedessen auch eine erhebliche Verlängerung der Standzeit der Elektroden sowie Verminderung der Geräuschentwicklung. Als ein weiterer wesentlicher Vorteil der Einrichtung der Neuerung tritt gegenüber den bekannten Einrichtungen darüberhinaus eine wesentliche Verbesserung der Schweißqualität ein im Hinblick darauf, daß sich das die Schweißkraft nezw. der Anpreßdfuck bestimmende Drehmoment auch während dt> <5 Schweißvorganges selbsttätig auf den vorgegebenen Sollwert nachregelt, so daß die beim Schweißvorgang eintretende Erweichung des Schweißpunktes und derThis system, in which the pressure plate is acted upon directly by the motor shaft without the need for a gear or other power transmission device. The device is therefore extremely simple in terms of construction and wear-resistant and requires considerably less installation space than the known devices, while also reducing energy requirements by up to 80%. It also enables the free determination of the lubrication planes for the forward and working strokes when the electrode is placed gently on the workpiece, in view of the fact that the full torque - which determines the contact pressure - only builds up continuously after the electrode has been placed. This also results in a considerable extension of the service life of the electrodes and a reduction in noise. Another significant advantage of the new device compared to the known devices is a significant improvement in welding quality, in view of the fact that the welding force can be increased continuously. the torque determining the contact pressure is automatically adjusted to the specified target value even during the welding process, so that the softening of the welding point and the

betriebsbedingte Elektrodenabbrand selbsttätig kompensiert werden.
20Operational electrode wear is automatically compensated.
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Vorteilhaft ist dem comnmtierten Drehstrommotor ein Steuerglied vorgeschaltet ist, das unter Vorgabe der gewünschten Anpreßkraft und der gewünschten - drehzahlabhängigen - Hubgschwindigkeit den für das aufzubringende Drehmoment erforderlichen Motorstrom regelt und nach ErreichenIt is advantageous if a control element is connected upstream of the three-phase motor, which regulates the motor current required for the torque to be applied by specifying the desired contact force and the desired - speed-dependent - lifting speed and, after reaching

des Drehmomentes die Schweißsteuerung ansteuert.of the torque controls the welding control.

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Claims

Protection claims 5

1. Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder, dergl. Schweißeinrichtungen, bestehend aus einem gestellfesten Zylinder (1) und einem in dem gestellfesten Zylinder (1) geführten, mit der Schweißelek-1. Device for operating the welding electrode or welding tongs of resistance welding devices in welding machines, robots or similar welding devices, consisting of a cylinder (1) fixed to the frame and a cylinder (1) fixed to the frame, which is guided with the welding electrode.

IC trode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen Kolben (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen Antrieb betätigten, aus einer Gewindemuffe (3) und einer Gewindespindel (5) bestehenden Spindeltriebes auegebildet ist.IC trode or the actuated arm of the welding gun connected piston (2), characterized in that the piston (2) is designed as a sleeve open on one side for receiving a spindle drive actuated by an electric motor drive and consisting of a threaded sleeve (3) and a threaded spindle (5).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (3) starr in dem mit der Schweißelektrode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder (1) axialbeweglich geführten Kolben (2) befestigt und die in dem Zylinder (1) drehbar gela2. Device according to claim 1, characterized in that the threaded sleeve (3) is rigidly fastened in the piston (2) connected to the welding electrode or the actuated arm of the welding gun and guided axially movably in the cylinder (1) and the gerte Gewindespindel (5) mit einem elektromotorischen Antrieb (7) verbun den sind.threaded spindle (5) is connected to an electric motor drive (7).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (8) drehtest mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebes (7)3. Device according to claim 1, characterized in that the threaded sleeve (8) rotates with the rotor of the electric motor drive (7) und die Gewindespindel (9) starr mit dem im Zylinder (1) axial geführten Kolben (2) verbunden sind.and the threaded spindle (9) are rigidly connected to the piston (2) which is guided axially in the cylinder (1).

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4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the welding cylinder is formed by an electronically commutated rotary current motor (1.1, 12) with an integrated rotor-lag system, in which the motor shaft (13) is designed as a hollow shaft with a firmly connected spindle nut (14) and is mounted in a bearing receiving flange (16) by means of an axial-radial bearing (15).

5. Device according to claim 4, characterized in that the spindle drive is formed by a planetary roller spindle.

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the spindle (17) is firmly connected to a pressure plate guided in the bearing flange and serving to apply the welding force to the downstream elements.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the commutated three-phase motor is preceded by a control element which, by specifying the desired contact force and the desired - speed-dependent - lifting speed &aacgr;<&igr;&eegr; for the

regulates the motor current required to achieve the torque and activates the welding control once the torque has been reached.