AT502724B1 - Verfahren zum einstellen des druckes einer punktschweisszange - Google Patents

Description

2 AT 502 724 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Druckes einer Punktschweißzange, wobei zumindest eine Elektrode eines Zangenarmes in Richtung der zu verbindenden Werkstücke bewegt wird, wobei der Antrieb über ein Stirnrad und ein daran gelagertes Pleuel den Zangenarm mit der Elektrode betätigt und nach dem Kontaktieren der Elektrode mit den Werkstü-5 cken durch weiteres Betätigendes Antriebs ein Druck auf die Werkstücke über den Zangenarm und der daran angeordneten Elektrode aufgebaut wird, wobei über einen Sensor dieser Druck ermittelt wird und die Daten des Sensors an eine Steuervorrichtung übermittelt werden, wobei bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes der Antrieb durch die Steuervorrichtung so geregelt wird, dass der Druck aufrecht erhalten wird, worauf die Punktschweißung durchgeführt io wird und nach der Punktschweißung die Elektrode zurückbewegt wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Punktschweißzangen, wie sie für Roboteranwendungen eingesetzt werden. 15 Aus der JP 8025057, sowie der EP 0761367 B1 ist ein Antrieb für Punktschweißzangen bekannt, bei welchem die Zangenarme der Punktschweißzange mittels eines so genannten Kurbeltriebs geöffnet und geschlossen werden. Dabei ist ein Zangenarm direkt an einem Kurbelrad befestigt, welches von einem Motor mittels Keilriemen angetrieben wird. Der weitere Zangenarm ist unbeweglich, also starr an eine Halterung angeordnet. Wird nun das Kurbelrad vom 20 Motor angetrieben, führt der am Kurbelrad angeordnete Zangenarm eine Öffnungs- und Schließbewegung durch, wodurch sich die am Zangenarm angeordneten Elektroden zueinander bewegen oder voneinander entfernen. Dabei kommt es zu keiner Kompensation der unterschiedlichen möglichen Bauteildicken, weshalb es notwendig ist, den Antriebsmotor derart großzügig zu dimensionieren, dass dieser auch bei maximal verschweißbarer Bauteildicke 25 genügend Kraftreserven beinhaltet, um einen voreingestellten Kraftwert auch erreichen zu können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens zum Aufbau eines Druckes einer Punktschweißzange, welches möglichst einfach 30 funktioniert und möglichst geringer Wartung bedarf sowie eine möglichst hohe Anzahl von Arbeitszyklen gewährleistet.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass während der Bewegung der Elektrode in Richtung der Werkstücke über ein zwischen dem Pleuel und dem Zangenarm angeordne-35 tes Kompensationselement eine Druck- bzw. Wegkompensation durchgeführt wird, indem der Sensor eine Position des Stirnrades und/oder Motors ermittelt und bei Erreichen einer definierten Position die bevorzugt nahe eines oberen Totpunktes des Stirnrades liegt, das Kompensationselement gesperrt wird, und somit ein Druckaufbau der Elektrode auf die Werkstücke durchgeführt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Druckaufbau der Elektroden auf das Werkstück erst 40 unmittelbar vor dem oberen Totpunkt des Stirnrades, bzw. der Verbindungsstelle des Stirnrades und des Pleuels, erfolgt. Da der Druckaufbau unmittelbar vor dem oberen Totpunkt wesentlich leichter erfolgt, als wenn die Verbindungsstelle sich im rechten Winkel zum oberen Totpunkt befindet, kann ein wesentlich leistungsschwächerer Motor zum Antreiben des Stirnrades verwendet werden. Weiters ist von Vorteil, dass dadurch in einfacher Art und Weise die Baugröße 45 und das Gewicht der Punktschweißzange wesentlich geringer gehalten wird.

Dadurch, dass das Stirnrad und/oder der Motor bei Erreichen eines definierten Druckes der Elektrode auf die Werkstücke diese Position beibehält, kann der Anpressdruck der Elektrode auf die Werkstücke während des Punktschweißprozesses aufrecht erhalten werden. 50

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Druck bzw. Wegkompensation durch ein mechanisch aufgebautes Kompensationselement, indem bei Erreichen einer mechanisch festlegbaren Position das Kompensationselement für einen weiteren Druckaufbau gesperrt wird. Dadurch wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Kompensationselementes erzielt. 55 Auch wird eine erhebliche Gewichtseinsparung bei der Punktschweißzange erreicht. 3 AT 502 724 B1

Vor Beginn des Punktschweißvorganges wird die Punktschweißzange geöffnet und mittels des Sensors die Referenzposition des Stirnrades ermittelt.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einer bestimmten Position des Stirnrades 5 und/oder des Motors eine Sperrung des Kompensationselementes zum Druckaufbau erfolgt und/oder ein Überschreiten des oberen Totpunktes verhindert wird. Dadurch wird in einfacher Art und Weise der Antrieb, insbesondere das Stirnrad und/oder der Motor referenziert, d.h., dass eine End- und/oder Referenzposition detektiert wird. io Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Elektroden zueinander bewegt, bis sie die Werkstücke kontaktieren. Danach wird das Stirnrad weiterverdreht, jedoch der Druck der Elektroden auf die Werkstücke über das Kompensationselement nicht weiter aufgebaut, indem eine im Kompensationselement gelagerte Exzenterwelle bei Kontakt mit den Werkstücken über eine Achse verdreht wird, bei Erreichen der definierten Position des Stirnrades die Exzenterwel-15 le in ihrer Drehrichtung gesperrt wird, so dass ein weiterer Druckaufbau der Elektroden auf die Werkstücke durchgeführt wird. Dadurch kann in einfacher und kostengünstiger Art und Weise ein automatischer Druckaufbau zu dem gewünschten Zeitpunkt erfolgen, wodurch wiederum ein kleinerer, leistungsschwächerer und somit kostengünstiger Motor und oder Motor-Getriebe-Kombination eingesetzt werden kann und weiters das Gesamtgewicht bzw. die Kosten der 20 Punktschweißzange wesentlich verringert wird.

Vorteilhafterweise wird der aufgebaute Druck durch ein am Pleuel und/oder am Zangenarm angeordnetes Mittel zur Erkennung des Drucks ermittelt. 25 Dabei kann die Druckermittlung über die Deformierung des Pleuels und/oder des Zangenarms, beispielsweise mit Hilfe eines Dehnungsmessstreifens, erfolgen. In weiterer Folge kann eine Druckkraftregulierung und eine automatische Druckanpassung der Elektroden auf die Werkstücke durchgeführt werden. 30 Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Punktschweißzange in Ausgangsposition, schematisch und vereinfacht dargestellt; Fig. 2 die Punktschweißzange gemäß Fig. 1 in Kontakt mit einem Werkstück; Fig. 3 die Punktschweißzange gemäß Fig. 1 während einer Weg-35 kompensation, bzw. einer Ausgleichsbewegung, also bei aktiviertem Kompensationselement; Fig. 4 die Punktschweißzange gemäß Fig. 1 in Arbeitsstellung; Fig. 5 das Kompensationselement in perspektivischer Ansicht, schematisch und vereinfacht dargestellt; Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Kompensationselementes gemäß Fig. 5; Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsvariante des Kompensationselementes; Fig. 8 eine Ansicht auf eine Lochscheibe 40 des Kompensationselements; Fig. 9 eine weitere Ausführungsvariante des Kompensationselementes in perspektivischer Ansicht, schematisch und vereinfacht dargestellt; Fig. 10 eine Schnittdarstellung des Kompensationselementes gemäß Fig. 9; Fig. 11 eine schematische, vereinfachte Darstellung des aus Stirnrad und Pleuel bestehenden Antriebs in Arbeitsstellung; Fig. 12 den Antrieb gemäß Fig. 11 bei Öffnung der Punktschweißzange; Fig. 13 eine Ausfüh-45 rungsvariante des aus Stirnrad und Pleuel bestehenden Antriebs in Arbeitsstellung; und Fig. 14 den Antrieb gemäß Fig. 13 bei geöffneter Punktschweißzange.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Punktschweißzange 2 mit einem Antrieb 1 schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Punktschweißzange 2 ist dabei beispielsweise für Roboteranwendungen so ausgebildet und wird zum Widerstandsschweißen von Werkstücken 3, 3', insbesondere Blechen, verwendet.

Der Antrieb 1 ist aus einem Stirnrad 4 und einem Pleuel 5 gebildet, wobei das Stirnrad 4 an einem Zangenarm 6 und das Pleuel 5 an der gegenüberliegenden Seite des Stirnrades 4 über 55 ein Kompensationselement 16 mit dem weiteren Zangenarm 6' der Punktschweißzange 2 4 AT 502 724 B1 verbunden ist. An jedem Zangenarm 6, 6' ist je ein Schwenkarm 7, 7' angeordnet. Die Schwenkarme 7, 7' sind mittels eines Bolzens 8, welcher eine Drehachse 9 ausbildet, verbunden, wodurch in einfacher Art und Weise eine Lagerung der beiden Schwenkarme 7, 7' geschaffen ist und somit die beiden Zangenarme 6, 6' drehbar zueinander gelagert sind, so dass 5 eine so genannte X-Zange gebildet wird. Die Schwenkarme 7, 7’ sind in einem definierten Abstand zum Antrieb 1 und/oder zu den Elektroden 11, 11' mit den Zangenarmen 6, 6' verbunden. Der Schwenkarm 7, 7' ist also in einem definierten Abstand zu einem der beiden Enden des jeweiligen Zangenarmes 6, 6' angeordnet. An der dem Antrieb 1 gegenüberliegenden Seite des Zangenarmes 6, 6’ ist ein Elektrodenhalter 10, 10' mit der Elektrode 11, 11' angeordnet. Mittels io des Antriebes 1, der bevorzugt im gegenüberliegenden Endbereich der Zangenarme 6, 6' zu im anderen Endbereich der Zangenarme 6, 6' befestigten Elektroden 11, 11' angeordnet ist, wird über die Drehachse 9 eine Auf- und Zu-Bewegung, also eine Öffnung und Schließung der Zangenarme 6, 6' und somit der Elektroden 11, 11', durchgeführt. Die Drehachse 9 des Bolzens 8 ist dabei die Hauptdrehachse der Punktschweißzange 2. 15

Das Pleuel 5 ist außerhalb der Mitte des Stirnrades 4, insbesondere in einem definierten Abstand zu einer Mittelachse 15 des Stirnrades 4, angeordnet und über eine Lageranordnung 17 mit diesem verbunden. Die Lageranordnung 17, also die Verbindungsstelle des Pleuels 5 mit dem Stirnrad 4, führt bei Betätigung der Punktschweißzange 2, also bei einem Arbeitsvorgang, 20 eine kurvenförmige Bewegung durch. Dadurch ist wiederum in einfacher Art und Weise eine wesentliche Reduzierung der benötigten Leistung eines das Stirnrad 4 antreibenden Motors 13 oder Motor-Getriebekombination zum Druckaufbau der Elektroden 11,11' auf die Werkstücke 3, 3' geschaffen. 25 Als Verbindungsglied zwischen dem Pleuel 5 und dem Zangenarm 6’ der Punktschweißzange 2 kann ein Kompensationselement 16 angeordnet sein. An einem Zangenarm 6' ist das Kompensationselement 16 und am anderen Zangenarm 6 das Stirnrad 4 angeordnet. Das Pleuel 5 ist dabei an dem Kompensationselement 16 und dem Stirnrad 4, außermittig desselben, gelagert. Das Kompensationselement 16 dient dazu, den Kraftaufbau unabhängig von den jeweiligen 30 Blechdicken der zu verschweißenden Werkstücke 3, 3’ immer im optimalen Bereich des Antriebes 1 stattfinden zu lassen. Ein Verdrehen des Stirnrades 4 erfolgt dabei bis zu einem bestimmten Bereich nahezu kraftlos, worauf anschließend das Kompensationselement 16 gesperrt wird, und somit das Stirnrad 4 nicht mehr kraftlos verdreht werden kann, wodurch ein Druckaufbau durchgeführt werden kann. Dadurch kann ein wesentlich kleinerer, leichterer und leistungs-35 schwächerer Motor 13 für den Antrieb 1 eingesetzt werden, da der Druckaufbau immer nur im optimalen Verstellbereich stattfindet.

Um den tatsächlichen Druckaufbau, bzw. die Kraft der Elektroden 11, 11' auf das Werkstück 3 zu ermitteln, insbesondere zu überwachen, ist beispielsweise an einem Zangenarm 6, 6' 40 und/oder am Pleuel 5 ein Mittel 47 zur Erkennung der aufgebauten Kraft angeordnet. Das Erkennungsmittel 47 kann beispielsweise als Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein, der eine durch die Krafteinwirkung auf den Zangenarm 6' resultierende Verformung des Zangenarmes 6' bzw. des Pleuels 5 aufnimmt. 45 Die Fig. 1 zeigt die Punktschweißzange 2 in geöffnetem Zustand, also in einer Ausgangposition, während in den Fig. 2, 3 und 4 einzelne Arbeitsschritte der Punktschweißzange 2 gemäß Fig. 1 dargestellt sind. Fig. 2 zeigt die Punktschweißzange 2, wobei die Elektroden 11, 11' bis zum Kontakt mit den Werkstücken 3, 3' zusammengefahren, also in geschlossenem Zustand sind. In Fig. 3 ist das Stirnrad 4 gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 2 weiter verdreht, jedoch verhin-50 dert das Kompensationselement 16 einen weiteren Druckaufbau der Elektroden 11, 11’ auf die Werkstücke 3, 3'. Das Pleuel 5 bzw. Stirnrad 4 wird also fast kraftfrei bewegt. Fig. 4 zeigt die Punktschweißzange 2 in Arbeitsposition, also mit einem für den Punktschweißprozess notwendigen, aufgebauten Anpressdruck der Elektroden 11, 11' auf die Werkstücke 3, 3'. Das Kompensationselement 16 lässt dabei ab einem definierten Zeitpunkt bzw. ab einer definierten Lage 55 des Stirnrades 4, bzw. der Lageranordnung 17, einen Druckaufbau zu, um den für den Punkt- 5 AT 502 724 B1 schweißprozess notwendigen Druck der Elektroden 11, 11' auf die Werkstücke 3, 3' zu erreichen. Der Punktschweißprozess kann nun durchgeführt werden, wobei während des Punktschweißprozesses der Druck der Punktschweißzange 2 auf die Werkstücke 3, 3' aufrechterhalten wird. Nach dem Punktschweißprozess werden die Zangenarme 6, 6’ wieder in die geöffnete 5 Ausgangsposition gemäß Fig. 1 zurückbewegt.

Zum Antrieb des Stirnrades 4, weist dieses in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Verzahnung 12 am Umfang auf. In diese Verzahnung 12 greift ein mit einem Getriebe und/oder dem Motor 13 gekoppeltes Zahnrad 14 ein. Das Zahnrad 14 ist dabei auf eine Welle des Ge-io triebes und/oder des Motors 13 aufgeschoben und mit dieser verdrehfest verbunden. Der Antrieb 1 für den Zangenarm 6' setzt sich also aus dem Stirnrad 4, das daran befestigte Pleuel 5, dem Motor 13 und/oder einem Getriebe und einem daran, bzw. an einer Welle, befestigten Zahnrad 14 zusammen. Wird der Motor 13 aktiviert, bewegt das Zahnrad 14 somit das Stirnrad 4 um seine Mittelachse 15. Der Antrieb 1 benötigt im Gegensatz zum Stand der Technik einen 15 wesentlich leistungsschwächeren Motor 13, da eine Übersetzung der Motorkraft, bzw. des Drehmomentes des Motors 13 auf das Stirnrad 4 geschaffen ist. Der Antrieb 1 ist derart aufgebaut, dass nur in einem bestimmten optimalen Verstellweg, bei dem möglichst wenig Kraft benötigt wird, ein Druckaufbau zugelassen wird. 20 Natürlich kann das Stirnrad 4 auch anders angetrieben werden. Beispielsweise kann der Motor 13 direkt am Stirnrad 4, also axial zur Mittelachse 15, angeordnet sein und mit dieser beispielsweise über eine Welle starr gekoppelt sein. Möglich ist auch, das Stirnrad 4 mittels eines von der Welle des Getriebes und/oder Motors 13 zu einer Welle des Stirnrades 4 verlaufenden Keilriemen anzutreiben. Der Keilriemen kann auch am Umfang des Stirnrades 4 verlaufen. Bei 25 diesen Ausführungsvarianten wäre jedoch ein wesentlich größerer und stärkerer Motor, bzw. eine größere Motor-Getriebekombination notwendig, um den gleichen Kraftaufbau zu realisieren.

Das Kompensationselement 16 an der Verbindungsstelle des Pleuels 5 und des Zangenarmes 30 6' dient zum Ausgleich von unterschiedlich dicken Werkstücken 3, 3'. Das Stirnrad 4, bzw. die

Lageranordnung 17, also die Verbindungsstelle zwischen dem Pleuel 5 und dem Stirnrad 4, befindet sich in Ruheposition in einem definierten Winkel 18 zu einem oberen Totpunkt 19 des Stirnrades 4, wie dies in Fig. 1 ersichtlich ist. Um einen optimalen Druckaufbau der Elektroden 11 auf die Werkstücke 3, 3' mit möglichst geringem Kraftaufwand zu erreichen, sollte der Druck-35 aufbau idealerweise kurz vor dem oberen Totpunkt 19 entsprechend dem Winkel 22 (Fig. 3) der Lageranordnung 17 begonnen werden. Der obere Totpunkt 19 ist dabei jener Punkt, an dem die Lageranordnung 17 den höchsten Punkt am Stirnrad 4 erreicht.

Das Kompensationselement 16 steuert nunmehr den Druckaufbau derart, dass die Zangenarme 40 6, 6' also die Elektroden 11, 1T bis zum Kontakt mit den Werkstücken 3, 3' zueinander bewegt werden, wobei die Lageranordnung 17 des Stirnrades 4 einen Winkel 21 zum oberen Totpunkt 19 aufweist. Das Stirnrad 4 wird zwar weiter in Richtung des oberen Totpunktes 19 bewegt, jedoch erfolgt kein Druckaufbau der Elektroden 11, 1T auf die Werkstücke 3, 3'. Wenn der Winkel 22 (s. Fig. 3) erreicht ist, also die Lageranordnung 17 kurz vor dem oberen Totpunkt 19 45 angelangt ist, wird das Kompensationselement 16 aktiviert und der Druckaufbau erfolgt bis das Stirnrad 4 eine Position unmittelbar vor dem oberen Totpunkt 19 entsprechend dem Winkel 20 (Fig. 4) erreicht hat, so dass ein Überschwingen des oberen Totpunktes 19 sicher vermieden wird. so Um die Position des Stirnrades 4 zu detektieren, kann in unmittelbarer Nähe des Stirnrades 4 ein Sensor 43 angeordnet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 43 am Motor 13 angeordnet und als Encoder ausgebildet. Der Sensor 43 erfasst dabei die Umdrehungen des Motors 13 und gibt diese an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung der Punktschweißzange 2 weiter. Aufgrund der durch den Sensor 43 ermittelten Werte berechnet die 55 Steuervorrichtung die Position des Stirnrades 4 bzw. die Position der Lageranordnung 17 und 6 AT 502 724 B1 steuert und/oder regelt weiters das Kompensationselement 16. Somit wird eine automatische und einfache Kompensation an die unterschiedlichen Materialstärken der Werkstücke 3, 3' erreicht. 5 Vor Beginn des Punktschweißprozesses, also bei erstmaligem Aktivieren der Punktschweißzange 2, beispielsweise bei Arbeitsbeginn, muss die Position des Stirnrades 4 ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Referenzstellung des Stirnrades 4 festgelegt werden. Dabei braucht das Stirnrad 4 lediglich an eine Endposition verfahren, der Sensor 43 erfasst werden und in Folge die Bewegung und somit die Position des Stirnrades 4 ermittelt werden. Die Steuervor-io richtung steuert bzw. regelt von diesem Punkt aus die weiteren Positionen des Stirnrades 4 während des Punktschweißprozesses. Weiters ermittelt der Sensor 43 die tatsächliche Position des Stirnrades 4 zu jedem möglichen, bzw. notwendigen Zeitpunkt und übermittelt die tatsächlichen Positionen des Stirnrades 4 der Steuervorrichtung. 15 Die Punktschweißzange 2 kann auch Wickelvorrichtungen 23, 23' aufweisen, über welche Bänder 24, 24' über die Elektroden 11, 11' gezogen werden. Dies dient dem Schutz der Elektroden 11, 11' während des Punktschweißprozesses, wodurch in vorteilhafter Weise der Verschleiß der Elektroden 11, 11' wesentlich verringert wird. Die Bänder 24, 24' werden von Abspulrollen 25, 25' der Wickelvorrichtungen 23, 23' über Führungen 26, 26' der Zangenarme 6, 6' 20 zu den Elektroden 11, 11' und auf der gegenüberliegenden Seite der Zangenarme 6, 6' zurück zu Aufwickelrollen 27, 27' der Wickelvorrichtungen 23, 23' geführt. Die Wickelvorrichtungen 23, 23' können am Zangenarm 6, 6' zwischen dem Antrieb 1 und dem Schwenkarm 7, 7' angeordnet sein. Die Führungen 26, 26' können in den Zangenarmen 6, 6' eingearbeitet oder durch auf den Zangenarmen 6, 6' angeordnete Durchgänge gebildet sein. Anstelle der Abspulrollen 25, 25 25' können auch lediglich aufgerollte Bänder 24, 24' in einer Kassette eingesetzt werden. Da durch wird ein einfacher Tausch der Kassette bzw. der Bänder 24,24' ermöglicht.

In den Fig. 5 und 6 ist das Kompensationselement 16 dargestellt, welches aus Schildern bzw. Platten oder einem Gehäuse 28 mit einer Lagerung für eine Exzenterwelle 29, der Exzenterwel-30 le 29 und einer Sperrvorrichtung 30 gebildet ist. Das Gehäuse 28 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen. Die Sperrvorrichtung 30 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Magnetbremse 31 ausgebildet. Das Kompensationselement 16 ist dabei über das Gehäuse 28 starr am Zangenarm 6' angeordnet. 35 Die Exzenterwelle 29 ist in zumindest einem Lager 32 beweglich um eine Achse 33 der Exzenterwelle 29 angeordnet. Weiters ist am Gehäuse 28 ein Sperrelement 34 angeordnet, welches einen zylindrischen Fortsatz 35 aufweist. Die Exzenterwelle 29 wird in eine Durchgangsöffnung 36 des zylindrischen Fortsatzes 35 eingeschoben und mittels eines Befestigungsmittels 37 mit dem Sperrelement 34 drehfest verbunden. Somit wird die Exzenterwelle 29 bei Druckbeauf-40 schlagung verdreht und zu einem bestimmten Zeitpunkt, bzw. einer bestimmten Lage, insbesondere ab einer definierten Stellung des Stirnrades 4 bzw. der Lageranordnung 17, durch die Sperrvorrichtung 30 blockiert. Es ist auch möglich, mittels des Sensors 43 die Position des Stirnrades 4 und/oder des Motors 13 zu ermitteln, worauf bei Erreichen einer definierten Stellung des Stirnrades 4, also bei Erreichen einer definierten Position, die Sperrung des Kompen-45 sationselementes 16 erfolgt, wodurch in einfacher Art und Weise die eingangs beschriebene Wegkompensation erreicht wird.

Wenn also die Elektroden 11, 11' entsprechend Fig. 2 bis zum Kontakt mit den Werkstücken 3, 3’ zueinanderbewegt werden, wird ab diesem Zeitpunkt ein Gegendruck aufgebaut, wodurch so automatisch die Exzenterwelle 29 verdreht wird. Somit wird ab dem Zeitpunkt der Verdrehung der Exzenterwelle 29 der Druck der Elektroden 11, 11' auf die Werkstücke 3, 3' nicht weiter erhöht. Wenn das Stirnrad 4 eine gewünschte Position, also die Lageranordnung 17 den definierten Winkel 20 zum oberen Totpunkt 19 gemäß Fig. 4, erreicht hat, wird die Exzenterwelle 29 in seiner Drehbewegung mittels der Sperrvorrichtung 30 gesperrt und es erfolgt ein weiterer 55 Druckaufbau der Elektroden 11,1T auf die Werkstücke 3, 3'. 7 AT 502 724 B1

Wenn jedoch die Exzenterwelle 29 bei Beginn des Punktschweißprozesses parallel zum Pleuel 5 positioniert ist, also die exzentrische Ausbuchtung der Exzenterwelle 29 in Richtung des Pleuels 5 ausgerichtet ist, würde die Exzenterwelle 29 keine selbstständige Ausgleichsbewegung durchführen, da die Exzenterwelle 29 somit nicht über die Achse 33 verdreht werden 5 kann. Um dies zu vermeiden und die Exzenterwelle 29 immer in einer Ausgangsposition zu halten, in der die Exzenterwelle 29 beispielsweise normal zum Pleuel 5 positioniert ist, kann ein Rückstellelement 38 angeordnet sein. Das Rückstellelement 38 kann beispielsweise als Feder 39 ausgebildet sein oder aus jedem aus dem Stand der Technik bekannten, für diese Aufgabe geeigneten, Element gebildet werden. Die Feder 39 ist dabei auf dem Fortsatz 35 angeordnet io und zwischen einem ersten Bolzen 40, welcher auf einer Halteplatte 41 angeordnet ist und einem auf dem Sperrelement 34 angeordneten zweiten Bolzen 42 vorgespannt. Wenn die Exzenterwelle 29 verdreht wird, bewegt sich das Sperrelement 34 mit dieser mit und die Feder 39 wird durch den Bolzen 40 des Sperrelementes 34 weiter gespannt. Bei Druckentlastung, also nach Beendigung des Punktschweißprozesses, bzw. nach Offnen der Punktschweißzange, 15 drückt die Feder 39 auf das Sperrelement 34 und zwingt die Exzenterwelle 29 somit in die Ausgangsposition zurück. Dadurch ist in einfacher Art und Weise eine Rückstellung der Exzenterwelle 29 geschaffen, wodurch eine problemlose Durchführung des Punktschweißprozesses mit einer Kompensation des Weges gewährleistet ist. 20 Aufgrund des Kompensationselementes 16 kann ein wesentlich leistungsschwächerer Motor 13 und/oder Getriebe bzw. Übersetzung verwendet werden. Die Exzenterwelle 29 wird erst kurz vor dem oberen Totpunkt 19 des Stirnrades 4, wie eingehend beschrieben, gesperrt, da dann bis zum oberen Totpunkt 19 wesentlich weniger Energie aufgebracht werden muss, um einen definierten bzw. gewünschten Druck zu erreichen. 25

Natürlich kann die Einstellung des Anpressdruckes der Elektroden 11,1T auf die Werkstücke 3, 3' beispielsweise mittels einer Lochscheibe 44, welche am Kompensationselement 16 angeordnet ist, manuell durchgeführt werden, wie anhand der Fig. 7 ersichtlich. Beispielsweise kann über ein Verdrehen der Lochscheibe 44 die Blechstärke der zu bearbeitenden Werkstücke 3, 3' 30 manuell eingestellt werden. Dazu können entsprechend Fig. 8 Markierungen an der Oberfläche der Lochscheibe 44 angeordnet sein. Die Lochscheibe 44 wird entsprechend der Blechdicke verdreht. Eine auf einer Feder 45 gelagerte Kugel 46, welche am Kompensationselement 16 angeordnet ist, greift bei Erreichen der gewünschten Markierung in eine unterhalb der Markierung angeordnete Öffnung 48 ein, wodurch eine Fixierung der Lochscheibe 44 in der entspre-35 chenden Stellung erreicht wird.

Weiters ist an der Exzenterwelle 29 ein zur Lochscheibe 44 weisender Bolzen 49 angeordnet, welcher in eine Nut 50 der Lochscheibe 44 eingreift. Die Nut 50 in der Lochscheibe 44 ist dabei so ausgebildet, dass die Exzenterwelle 29 nur soweit verdreht werden kann, bis der Bolzen 49 40 das Ende der Nut 50 erreicht hat. Die Exzenterwelle 29 dreht sich also ab der Berührung der Elektroden 11,1T mit den Werkstücken 3, 3' bis zum Kontakt des Bolzens 49 mit dem Ende der Nut 50. Bei einer weiteren Drehung des Stirnrades 4 wird dann der Druckaufbau der Elektroden 11, 1T auf die Werkstücke 3, 3' gestartet. Somit ist in einfacher und kostengünstiger Art und Weise eine Einstellung der Punktschweißzange 2 ermöglicht. 45

Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsvariante einer manuellen Einstellmöglichkeit an der Punktschweißzange 2 für die zu bearbeitenden Werkstücke 3, 3'. Dabei ist wiederum eine Lochscheibe 44 am Kompensationselement 16 angeordnet. Die im Kompensationselement 16 angeordnete Exzenterwelle 29 ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch starr mit der Loch-50 scheibe 44 verbunden. Beim Erreichen einer mechanisch festlegbaren Position erfolgt die Sperrung des Kompensationselementes 16, worauf ein weiterer Druckaufbau erfolgt.

Die Lochscheibe 44 mit der daran starr angeordneten Exzenterwelle 29 ist über ein Lager 32 drehbar am Kompensationselement 16 angeordnet. Die Lochscheibe 44 weist Markierungen mit 55 den gängigen Stärken der zu verschweißenden Materialien auf. Somit wird durch Verdrehen der δ ΑΤ 502 724 Β1

Lochscheibe 44 auf die gewünschte Materialstärke für das zu verschweißende Werkstück 3 das Kompensationselement 16 eingestellt und somit eine Weganpassung geschaffen. Bei dickeren Materialien ist der Verfahrweg der Zangenarme 6, 6’ mit den daran angeordneten Elektroden 11, 11' wesentlich geringer, weshalb der Kraftaufbau auf die Werkstücke 3, 3' früher beginnen 5 muss. Da sich das Stirnrad 4 jedoch noch nicht in Nähe des oberen Totpunktes 19 befindet, wird mehr Kraft benötigt, um den für die Punktschweißung nötigen Druck aufzubauen.

Da die Exzenterwelle 29 starr mit der Lochscheibe 44 verbunden ist, wird durch Verdrehung der Lochscheibe 44 der Zangenarm 6' mit der daran angeordneten Elektrode 11' um einen definier-io ten Weg auf bzw. ab bewegt, also geöffnet oder geschlossen. Dadurch wird die Elektrode 11' bei dünneren Werkstücken 3, 3' bei geöffneter Punktschweißzange 2 näher zu den Werkstücken 3, 3' bewegt als bei dickeren Werkstücken 3, 3'. Somit ist eine einfache und manuelle Einstellung der Wegkompensation am Kompensationselement 16 geschaffen, da die Elektroden 11, 11' zum jeweiligen Werkstück 3, 3’ immer einen definierten Weg zurücklegen und somit der 15 Druckaufbau der Elektroden 11, 1T auf die Werkstücke 3, 3’ zu einem gewünschten Zeitpunkt gestartet wird, also bei dem definierten Winkel 22 der Lageranordnung 17 zum oberen Totpunkt 19, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt und beschrieben.

Die Lochscheibe 44 kann bei Erreichen der gewünschten Position entsprechend einer ge-20 wünschten Markierung mittels eines Bolzens 51 fixiert werden. An der Exzenterwelle 29 kann weiters gegenüber der Lochscheibe 44 eine Spannvorrichtung 52 angeordnet sein, die aus einem Spannelement 53, beispielsweise einer Feder, und einem Spannmittel 54 aufgebaut ist. Das Spannmittel 54 wird mittels einer Schraubverbindung 55 mit der Exzenterwelle 29 verbunden. 25

Zur Verstellung der Lochscheibe 44 muss diese vom Benutzer in Richtung des Benutzers gezogen werden, damit die Lochscheibe 44 aus den Bolzen 51 ausrasten kann. Nach Verdrehung der Lochscheibe 44 zur gewünschten Position, rastet die Lochscheibe 44 aufgrund der Spannvorrichtung 52 in den bzw. die Bolzen 51 zur Haltung der Position ein. 30

Durch diese Ausbildung ist eine einfache und kostengünstige Druckkompensation geschaffen, bei welcher vor der Punktschweißung vom Benutzer lediglich die Dicke der zu verschweißenden Werkstücke 3, 3’ eingestellt wird. 35 Die Fig. 11 bis 14 zeigen nunmehr verschiedene Ausführungsvarianten des Stirnrades 4 mit daran angeordnetem Pleuel 5. Dabei ist in den Fig. 11 und 12 das Pleuel 5, wie in den Fig. 1 bis 4 beschrieben, in einem definierten Abstand zur Mittelachse 15 des Stirnrades 4 angeordnet. Das Pleuel 5 ist mittels der Lageranordnung 17 mit dem Stirnrad 4 verbunden. Durch Verdrehen des Stirnrades 4 wird die Lageranordnung 17 entlang eines Radius zur Mittelachse 15, welcher 40 sich aus dem Abstand der Lageranordnung 17 zur Mittelachse 15 ergibt, weiterbewegt und aufgrund der Befestigung mit dem Zangenarm 6' (nicht dargestellt) führt das Pleuel 5' nunmehr eine Dreh-Hubbewegung aus.

In den Fig. 13 und 14 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei der das Pleuel 5 45 entlang von Führungen 56 in Richtung des Zangenarmes 6' (nicht dargestellt) geführt wird. Das Stirnrad 4 weist eine kurvenförmige Führungsbahn 57 auf, In welche das Pleuel 5, insbesondere die Lageranordnung 17, eingreift. Die Führungsbahn 57 ist in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet und exzentrisch zur Mittelachse 15 angeordnet. Grundsätzlich muss erwähnt werden, dass auch jede andere Ausbildung bzw. Form der Führungsbahn 57, bei-50 spielsweise ellipsenförmig, möglich ist. Aufgrund der Führungsbahn 57 wird das Pleuel 5 bei Verdrehen des Stirnrades 4 entlang der Führung 56 auf und ab bewegt. Aufgrund der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausbildung der Punktschweißzange 2 werden somit die Elektroden 11, 11' in Richtung der Werkstücke 3, 3' gedrückt. Je näher das Pleuel 5 der Mittelachse 15 des Stirnrades 4 kommt, desto mehr öffnet sich die Punktschweißzange 2. Dadurch ergibt sich die 55 Öffnungs- und Schließbewegung der Punktschweißzange 2.

Claims (9)

1. 9 AT 502 724 B1 Somit ist in einfacher Art und Weise ein Antrieb 1 für die Punktschweißzange 2 geschaffen. Der in den Fig. 13 und 14 dargestellte Antrieb ist dabei wiederum so ausgelegt, dass je weiter die Lageranordnung 17 sich dem oberen Totpunkt 19 nähert, desto weniger Kraft ist notwendig, um einen definierten Anpressdruck der Elektroden 11, 11' auf die Werkstücke 3, 3' zu erreichen. 5 Somit wird auch in diesem Ausführungsbeispiel der Antrieb 1, insbesondere der Verstellweg des Stirnrades 4, derart gesteuert, dass möglichst wenig Kraft benötigt wird um den Druckaufbau zu realisieren, wodurch wiederum nur ein kleiner und leistungsschwacher und somit auch billiger Motor oder eine entsprechende Motor-Getriebekombination 13 im Vergleich zu gängigen Systemen, bzw. Antrieben, eingesetzt werden kann. 10 Patentansprüche: 1. Verfahren zum Einstellen des Druckes einer Punktschweißzange, wobei zumindest eine 15 Elektrode (1T) eines Zangenarmes (6') in Richtung der zu verbindenden Werkstücke (3, 3') mittels eines Antriebes (1) bewegt wird, wobei der Antrieb (1) über ein Stirnrad (4) und ein daran gelagertes Pleuel (5) den Zangenarm (6') mit der Elektrode (1T) betätigt, und nach dem Kontaktieren der Elektrode (1T) mit den Werkstücken (3, 3') durch weiteres Betätigen des Antriebs (1) ein Druck auf die Werkstücke (3, 3') über den Zangenarm (6') und der dar- 20 an angeordneten Elektrode (1T) aufgebaut wird, wobei über einen Sensor (43) dieser Druck ermittelt wird und die Daten des Sensors (43) an eine Steuervorrichtung übermittelt werden, wobei bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes der Antrieb (1) durch die Steuervorrichtung so geregelt wird, dass der Druck aufrecht erhalten wird, worauf die Punktschweißung durchgeführt wird, und nach der Punktschweißung die Elektrode (1T) 25 zurückbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bewegung der Elektrode (1T) in Richtung der Werkstücke (3, 3’) über ein zwischen dem Pleuel (5) und dem Zangenarm (6) angeordnetes Kompensationselement (16) eine Druck- bzw. Wegkompensation durchgeführt wird, indem der Sensor (43) eine Position des Stirnrades (4) und/oder Motors (13) ermittelt, und bei Erreichen einer definierten Position, die bevorzugt nahe eines oberen 30 Totpunktes (19) des Stirnrades (4) liegt, das Kompensationselement (16) gesperrt wird und somit ein Druckaufbau der Elektrode (1T) auf die Werkstücke (3, 3') durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (4) und/oder der Motor (13) bei Erreichen eines definierten Druckes der Elektrode (1T) auf die Werkstücke 35 (3, 3') diese Position beibehält, wodurch der Anpressdruck der Elektrode (11*) auf die Werkstücke (3, 3') während des Punktschweißprozesses aufrecht erhalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (43) eine Position des Stirnrades (4) und/oder Motors (13) zur Sperrung des Kompensationselemen- 40 tes (16) ermittelt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck-bzw. Wegkompensation durch ein mechanisch aufgebautes Kompensationselement (16) erfolgt, indem bei Erreichen einer mechanisch festlegbaren Position das Kompensations- 45 element (16) für einen weiteren Druckaufbau gesperrt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Punktschweißvorganges die Punktschweißzange (2) geöffnet wird und mittels des Sensors (43) die Referenzposition des Stirnrades (4) ermittelt wird. 50
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (11, 11') zueinander bewegt werden, bis sie die Werkstücke (3, 3') kontaktieren, danach das Stirnrad (4) weiter verdreht wird, jedoch der Druck der Elektroden (11,11') auf die Werkstücke (3, 3') über das Kompensationselement (16) nicht weiter aufgebaut wird, indem 55 eine im Kompensationselement (16) gelagerte Exzenterwelle (29) bei Kontakt mit den 10 AT 502 724 B1 Werkstücken (3, 3’) über eine Achse (33) verdreht wird, wonach bei Erreichen der definierten Position des Stirnrades (4) die Exzenterwelle (29) in ihrer Drehrichtung gesperrt wird, so dass ein weiterer Druckaufbau der Elektroden (11,11') auf die Werkstücke (3, 3') durchgeführt wird. 5
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebaute Druck durch ein am Pleuel (5) und/oder am Zangenarm (6‘) angeordnetes Mittel (47) zur Erkennung des Drucks ermittelt wird. io
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck über die Deformierung des Pleuels (5) und/oder des Zangenarms (6') ermittelt wird. Hiezu
9. 9 Blatt Zeichnungen 15 20 25 30 35 40 45 50 55