Die Erfindung betrifft eine Elektrode zum Punktschweissen von Blechen, mit einem Grundkörper und einer Fläche, welche während des Schweissvorganges mit den Blechen in Kontakt tritt.
Die Erfindung betrifft auch eine Punktschweisszange zum Widerstandsschweissen von Blechen, mit schwenkbar gelagerten Zangenarmen mit daran befestigten Elektrodenaufnahmen, an welchen Elektroden befestigt sind, und mit einer eine Abspulrolle und eine Aufwickelrolle umfassenden Wickelvorrichtung zum Aufund Abwickeln eines Bandes zum Schutz zumindest einer Elektrode.
Obgleich die Elektrode bzw. Punktschweisszange zum Verschweissen verschiedenster Werkstücke verwendet werden kann, ist sie insbesondere zum Verschweissen von Blechflanschen geeignet.
Aus der EP 1 510 277 AI ist eine Schweisszange zum elektrischen Punktschweissen von sich überlappenden Blechflanschen bekannt.
Die Schweisszange weist zwei elektrisch leitende Zangenarme mit stufenweise drehbaren Elektrodenhaltern auf, die wenigstens zwei in Drehrichtung versetzt angeordnete Schweisselektroden von länglicher Gestalt umfassen. In jeder Drehstufe der Elektrodenhalter sind je zwei in Schweissposition befindliche Schweisselektroden der beiden Elektrodenhalter einander benachbart. Die Drehachsen der Elektrodenhalter stehen parallel zueinander und normal zur Längserstreckung der Blechflansche. Bevorzugt sind die Schweisselektroden äquidistant verteilt, mit den Längsseiten in Drehrichtung der Elektrodenhalter und in Längsrichtung der Blechflansche. Die Zangenarme und Elektrodenhalter können strömungsverbundene, nach aussen abgedichtete Kühlkanäle aufweisen.
Die Elektrodenhalter haben eine runde oder mehreckige Elektrodenscheibe mit nach aussen vorstehenden Schweisselektroden, und sind mit dem zugehörigen Zangenarm durch koaxial ineinandergreifende, zylindrische Bereiche in elektrischem Kontakt stufenweise drehbar verbunden. Zur Verrastung können ringförmig verteilte axiale Lagefixierbohrungen mit einem Passstift oder einem Raststift zusammenwirken.
Nachteilig ist hierbei, dass die Schweisselektroden nach einer gewissen Zeit aufgrund von Verschleisserscheinungen nachbearbeitet bzw. ausgetauscht werden müssen.
Das Nacharbeiten, bei
- 2 - " " spielsweise Schleifen, der abgenutzten Schweisselektroden erfolgt an einer eigenen Nachbearbeitungsvorrichtung, wodurch ein grösserer Platzbedarf erforderlich ist und die Wartungskosten aufgrund des erhöhten Wartungsaufwandes steigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer oben genannten Elektrode bzw. einer Punktschweisszange mit einer solchen Elektrode, welche sich insbesondere zum Verschweissen von Blechflanschen mit einer geringen Flanschbreite eignet. Der Aufwand beim Wechsel der Elektrode soll zur Verringerung der Wartungskosten möglichst gering sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine oben genannte Elektrode gelöst, bei der die Kontaktfläche länglich ausgebildet und exzentrisch angeordnet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass mit einer derartigen Elektrode wesentlich schmalere Blechflansche von abgewinkelten Blechen verschweisst werden können, weil die exzentrische, also aussermittig, angeordnete Kontaktfläche der Elektrode näher an die Seitenwände der zu verschweissenden Bleche herangeführt werden kann als es bei bisherigen Elektroden der Fall war. Somit wird die Zugangsmöglichkeit der Elektrode zur Biegung der abgewinkelten Bleche wesentlich verbessert, wodurch der beim Punktschweissen entstehende Schweisspunkt weiter nach innen, also in Richtung der Biegung der Bleche, verlagert werden kann und somit das für den Blechflansch erforderliche Material reduziert werden kann. Durch die längliche Ausbildung der Kontaktfläche kann die Breite des Schweisspunktes bei gleichbleibender Qualität des Schweisspunktes auf ein Minimum reduziert werden.
Obgleich in der gegenständlichen Anmeldung hauptsächlich das Verschweissen von Blechflanschen erwähnt wird, bietet die erfindungsgemässe Elektrode auch bei anders geformten Werkstücken Vorteile.
Gemäss einem Merkmal der Erfindung weist der Grundkörper, also der Bereich unterhalb der exzentrisch angeordneten Kontaktfläche eine kantige Kontur auf. Durch die kantige Kontur des Grundkörpers, kann erreicht werden, dass mit dem Grundkörper verbundene Teile sich gegenüber der Elektrode nicht verdrehen können.
Dabei weist der Grundkörper zumindest drei, insbesondere vier, Führungsflächen auf.
Vorteilhafterweise ist die im Aufriss geschnittene Kontaktfläche der Elektrode im Wesentlichen halbrund ausgebildet. Die im Grundriss geschnittene Kontaktfläche wird im Wesentlichen in Form eines an den Ecken abgerundeten Rechtecks gebildet.
Dadurch kann die für eine optimale Qualität des Schweisspunktes erforderliche Fläche für den Schweisspunkt erreicht werden.
Durch die Massnahmen gemäss den Ansprüchen 4 bis 7 kann die exzentrische Kontaktfläche der Elektrode verwirklicht werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung geht der Grundkörper der Elektrode in einen Elektrodenschaft über, welcher aus einem Konus mit rundem Querschnitt gebildet ist. Dadurch wird eine einfache Umrüstung der Punktschweisszange ermöglicht, gegebenenfalls ohne Wechseln der Elektrodenaufnahmen.
Der Grundkörper der Elektrode kann eine Bohrung zur Aufnahme einer Kühlvorrichtung aufweisen.
Durch diese Massnahme kann der Verschleiss der Elektrode reduziert und die Haltbarkeit bzw. die Standzeit verlängert werden.
Über zumindest eine an zumindest einer Führungsfläche des Grundkörpers der Elektrode angeordnete Nut, Schiene oder dgl. kann die korrekte Position der Elektrode am Elektrodenhalter gewährleistet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die exzentrisch angeordnete Kontaktfläche nahe an allfälligen Biegungen der zu verschweissenden Bleche angeordnet ist.
Mit dem Grundkörper bzw. Elektrodenschaft der Elektrode kann ein Druckelement, vorzugsweise drehfest, mit der Elektrode verbunden sein. Das Druckelement übt während des Schweissvorganges eine Kraft auf die Elektrode bzw. auf die zu verschweissenden Bleche auf.
Das Druckelement weist eine Ausnehmung auf, welche korrespondierend zum Grundkörper bzw. Elektrodenschaft ausgebildet ist.
Dadurch wird eine optimale Verbindung zwischen Elektrode und Druckelement erzielt. Das Druckelement kann beispielsweise durch eine Elastomer-Feder gebildet sein.
Wenn im Bereich der Kontaktfläche der Elektrode eine Gleitkappe zur Führung eines Bandes vorgesehen ist, kann ein Band zum Schutz der Elektrode optimal über die Elektrode geführt werden.
Zu diesem Zweck weist die Gleitkappe vorzugsweise einen Umlenkbereich für die Führung des Bandes auf.
Durch die kantige Kontur des Grundkörpers der Elektrode kann auch ein Verdrehschutz der Gleitkappe gegenüber der Elektrode gewährleistet werden.
Dadurch ist in weiterer Folge auch eine optimale Führung des Bandes gegeben.
Gelöst wird die erfindungsgemässe Aufgabe auch durch eine oben angegebene Punktschweisszange, mit einer Elektrode gemäss den oben genannten Merkmalen.
Dabei wird das Band zum Schutz der Elektrode um die Kontaktfläche der Elektrode geführt.
Zur Schonung der Elektrode kann das Band auch über eine mit der Elektrode verbundene Gleitkappe geführt werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Punktschweisszange; Fig. 2 und 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Elektrode in verschiedenen Ansichten; Fig. 4 die Anordnung der erfindungsgemässen Elektrode an der Elektrodenaufnahme einer Punktschweisszange in Explosionsdarstellung; Fig. 5 eine schematische Ansicht einer an einer Elektrodenaufnahme befestigten Elektrode mit einem Band zum Schutz der Elektrode; Fig. 6 und 7 die Punktschweisszange mit der erfindungsgemässen Elektrode positioniert für eine bzw. während einer Verschweissung von Blechflanschen; und Fig. 8 der Schweisspunkt, welcher beim Verschweissen zweier Bleche mit den erfindungsgemäss ausgebildeten Elektroden resultiert.
Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile des Ausführungsbeispiels mit gleichen Bezugszeichen versehen werden.
Fig.l zeigt eine Punktschweisszange 1 zum Widerstandsschweissen von Werkstücken, insbesondere Blechflanschen, in perspektivischer Ansicht, wobei zur besseren Übersicht nur eine Hälfte der Punktschweisszange 1 dargestellt wurde.
Die Punktschweisszange 1 besteht aus einem Grundkörper 2 und Zangenarmen 3, an welchen Elektrodenaufnahmen 4 und Elektroden 5 angeordnet sind. Zum Schutz der Elektroden 5 kann ein Band 6 entsprechend angeordnet sein.
Das Band 6 wird von einer Wickelvorrichtung 7, welche vorzugsweise an dem Grundkörper 2 aber auch an den Zangenarmen 3 angeordnet sein kann, abgerollt und entlang der Zangenarmgeometrie über den Zangenarm 3, die Elektrodenaufnahme 4 und die Elektrode 5 und gegenüberseitig wieder zurück zur Wickelvorrichtung 7 geführt.
Die Elektrode 5 ist speziell für den Einsatz eines Bandes 6 aufgebaut. An der Elektrode 5 können im Bereich der Elektrodenkappe eine Gleitkappe 8 und ein Druckelement 9 angeordnet sein, die in Längsrichtung der Elektrode 5 beweglich mit dieser verbunden sind. Das Druckelement 9 übt auf die Gleitkappe 8 eine Kraft aus. Die Gleitkappe 8 und das Druckelement 9 können eine Führung für das Band 6 aufweisen, so dass das Band 6 von der Elektrode 5 distanzierbar ist.
Die Gleitkappe 8 hebt während oder nach dem Öffnen der Punktschweisszange 1 das Band 6 von der Elektrodenoberfläche der Elektrode 5 ab. Hingegen wird die Gleitkappe 8 während des Schweissvorganges zurückgeschoben, so dass die Elektrode 5 bzw. die Elektrodenoberfläche am Band 6 zum Anliegen kommt. Bei geschlossener Punktschweisszange 1 werden die Elektroden 5 mit einem vordefinierten Druck an das Werkstück bzw. die Bleche gepresst und zur Durchführung der Punktschweissung ein bestimmter elektrischer Strom, welcher von einem Schweissgerät geliefert wird, durch die Elektroden 5 geleitet. Schliesslich werden die Bleche über den beim Punktschweissvorgang entstehenden Schweisspunkt 17 miteinander verbunden.
Zusätzlich wird beim Punktschweissvorgang aufgrund des Druckelements 9 ein Druck bzw. eine Kraft von der Gleitkappe 8 auf das Blech ausgeübt, so dass beispielsweise das prozessbedingte Aufbiegen bzw. Wölben der Bleche verhindert wird. Durch den Einsatz einer derartigen Punktschweisszange 1 wird erreicht, dass das Band 6 bei geöffneter Punktschweisszange 1 nicht direkt an der Elektrodenoberfläche zum Anliegen kommt, so dass das Band 6 beim Verschieben nicht an der Elektrode 5 reiben kann. Somit wird die Lebensdauer der Elektrode 5 wesentlich erhöht.
Damit das Band 6 an die Elektrode 5 herangeführt werden kann, sind am Zangenarm 3 und/oder an der Elektrodenaufnahme 4 Vorrichtungen, insbesondere Umlenkrollen und Gleitflächen 10, zum Führen und Umlenken des Bandes 6 angeordnet.
Das Band 6 erstreckt sich dabei von einer in der Wickelvorrichtung 7 angeordneten Abspulrolle 11 über Führungsnuten 12 bzw. einen Kanal, der Elektrodenaufnahme 4 zur Elektrode 5 und von dieser wiederum über die Elektrodenaufnahme 4 und über Führungsnuten 12 bzw. einen Kanal zu einer Aufwickelrolle 13, welche wiederum in der Wickelvorrichtung 7 angeordnet ist. Die Abspulrolle 11 und/oder die Aufwickelrolle 13 ist mit einem Antriebsmittel 14, insbesondere einem elektronisch ansteuerbaren Motor, gekoppelt, so dass durch Ansteuerung des Antriebsmittels 14 eine gezielte Verschiebung des Bandes 6 ermöglicht wird.
Die Abspulrolle 11 und Aufwickelrolle 13 ist so konzipiert, dass ein einfacher und unkomplizierter Wechsel bzw. Austausch der Rollen bzw. des Bandes 6 vorgenommen werden kann.
Dabei sind die Abspulrolle 11 und die Aufwickelrolle 13 derart im Grundkörper 2 oder im Zangenarm 3 gelagert, dass diese einfach ausgetauscht werden können, wobei beim Einsatz der Abspulrolle 11 und/oder der Aufwickelrolle 13 eine automatische Koppelung mit dem Antriebsmittel 14 hergestellt wird. Durch die Anordnung der Abspulrollen 11 und der Aufwickelrollen 13 sowie des Antriebsmittels 14 am Grundkörper 2 oder aber auch an den Zangenarmen 3 wird erreicht, dass ein leichterer Zugang zu den Spulen gewährleistet ist und dadurch das Auswechseln der Abspulrolle 11 und Aufwickelrolle 13 wesentlich vereinfacht und erleichtert wird. Ein weiterer positiver Effekt dieser Anordnung der Abspulrolle 11 und Aufwickelrolle 13 besteht darin, dass durch die Führung des Bandes 6 von hinten, also vom Grundkörper 2 zu der Elektrode 5, keine störenden Elemente bzw.
Teile vorhanden sind, was zur Folge hat, dass auch bei komplizierten zugänglichen Werkstücken - 1 -<->nahezu problemlos eine Punktschweissung durchgeführt werden kann, da keinerlei Einschränkung der Zugänglichkeit gegenüber Schweisszangen ohne Band 6 gegeben ist. Durch diese Ausgestaltung wird auch erreicht, dass die Baugrösse der Punktschweisszange 1 gering gehalten werden kann. Die Zangenarme 3 sind verstellbar gelagert und können durch ein Betätigungsmittel 15, welches zum Beispiel durch einen Servomotor oder ein Zahnrad 16 gebildet sein kann, verstellt werden. Somit kann gemäss dem beschriebenen Verfahren eine Punktschweissung von Blechen, insbesondere von Blechflanschen, durchgeführt werden.
Hierbei ist zu beachten, dass der Schweisspunkt 17 möglichst nahe an der Biegung der Blechflansche angeordnet ist, da dadurch das für den Schweisspunkt 17 erforderliche Material der Blechflansche reduziert wird.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine erfindungsgemässe Elektrode 5 in verschiedenen Ansichten. Die Elektrode 5 weist eine exzentrisch angeordnete Kontaktfläche 18 auf, welche einen länglichen Querschnitt besitzt, so dass das für den Schweisspunkt 17 erforderliche Material der Bleche bei gleichbleibender Schweissqualität wesentlich reduziert werden kann. Die Elektrode 5 kann einen Grundkörper 19 mit einer kantigen Kontur aufweisen, welcher in einen Elektrodenschaft 20 übergeht.
Der Grundkörper 19 weist bevorzugt vier Führungsflächen 21 bis 24 auf, hat also einen Grundriss.
Daraus resultiert, dass zumindest die Breite der einander gegenüberliegenden Führungsflächen 21 bis 24 identisch ist. Am freien Ende des Grundkörpers 19, also das Ende welches nicht in den Elektrodenschaft 20 über-<'>, geht, befindet sich die exzentrisch angeordnete Kontaktfläche 18. Die exzentrische Anordnung kann dadurch geschaffen werden, > dass der Grundkörper 19 am freien Ende eine schräge Fläche 25 \ aufweist. Somit verbindet die schräge Fläche 25 beispielsweise / die Führungsfläche 21 mit der Führungsfläche 23. Die Führungs- l fläche 21 ist entsprechend höher als die der Führungsfläche 21 / gegenüberliegende Führungsfläche 23.
Die exzentrisch angeordnete Kontaktfläche 18 ist an jener Stelle des Grundkörpers 19 angeordnet, an der die Führungsfläche 21 und die schräge Fläche 25 aneinander grenzen.
Die bevorzugte Form der Kontaktfläche 18 ist im Aufriss ge schnitten halbkreisförmig. Durch die im Wesentlichen abgerundeten Ecken des Grundkörpers 19 ergibt sich ein Querschnitt der Kontaktfläche 18, welcher einem an den Ecken abgerundeten Rechteck entspricht bzw. eine ovale Form aufweist. Daraus ergibt sich im Wesentlichen ein ellipsenförmiger Schweisspunkt 17.
Selbstverständlich kann der Übergang von der schrägen Fläche 25 auf die Führungsfläche 21, also die Kontaktfläche 18, durch eine Ebene gebildet sind, wodurch ebenso im Wesentlichen ein ellipsenartiger Schweisspunkt 17 entsteht.
Hierbei ist insbesondere ein kantiger Übergang von der Führungsfläche 21 auf die Ebene erforderlich, so dass das Band 6 bei der Führung über die Kontaktfläche 18 nicht beschädigt bzw. abgenutzt wird.
Der Elektrodenschaft 20 kann die Form eines Konus aufweisen, wobei der kantige Grundkörper 19 bevorzugt stufenlos in den konusförmigen Elektrodenschaft 20 übergeht.
Bei der Durchführung eines Punktschweissvorganges wird ein entsprechend hoher Strom durch die Elektroden 5 geleitet, wodurch sich diese dementsprechend erhitzen. Zur Kühlung der Elektrode 5 kann diese mit einer Bohrung 26 versehen werden, welche im Grundkörper 19 der Elektrode 5 endet.
Die Bohrung 26 dient zur Aufnahme einer aus dem Stand der Technik bekannten Kühlvorrichtung 27 bzw. eines Kühlrohres, welche die Elektroden 5, insbesondere deren Kontaktflächen 18, entsprechend kühlt.
Aus der ExplosionsZeichnung gemäss Fig. 4 ist eine Verbindung der erfindungsgemässen Elektrode 5 mit einer Elektrodenaufnahme 4 unter Zwischenschaltung eines Druckelements 9 sowie unter Verwendung einer Gleitkappe 8 ersichtlich. Das Druckelement 9, beispielsweise eine Elastomer-Feder, nimmt den Elektrodenschaft 20 der Elektrode 5 in einer entsprechenden Ausnehmung 28 auf. Bevorzugt nimmt das Druckelement 9 auch einen Teil des Grundkörpers 19 der Elektrode 5 auf.
Dementsprechend ist die Ausnehmung 28 des Druckelements 9 korrespondierend zur Elektrode 5 ausgebildet und weist einen kantigen oberen Bereich entsprechend der Form des Grundkörpers 19 der Elektrode 5 und einen konischen unteren Bereich entsprechend der Form des Elektrodenschaftes 20 der Elektrode 5 auf. Dadurch, dass das Druckelement 9 einen Teil des kantigen Grundkörpers 19 aufnimmt, ist das Druckelement 9 mit der Elektrode 5 drehfest verbunden.
Ebenso ist die Elektrode 5 und das Druckelement 9 drehfest mit einer allfälligen Elektrodenverlängerung 29 verbunden, welche wiederum drehfest an der Elektrodenaufnahme 4 befestigt ist. Die Kühlvorrichtung 27 bzw. das Kühlrohr wird durch eine entsprechende Bohrung durch die Elektrodenverlängerung 29 zur Elektrode 5 geleitet.
Somit kann die Kühlvorrichtung 27 von der Bohrung 26 der Elektrode 5 aufgenommen werden und die Kontaktfläche 18 gekühlt werden.
Auch die Gleitkappe 8 ist vorzugsweise drehfest am Grundkörper 19 der Elektrode 5 angeordnet, so dass eine optimale Führung des Bandes 6 über die Gleitkappe 8 gewährleistet ist. Der Verdrehschutz kann durch eine Ausnehmung 30 in der Gleitkappe 8 sichergestellt werden, welche korrespondierend zur Form des Grundkörpers 19 ausgebildet ist. Hierzu weist die Gleitkappe 8 im unteren Bereich einen Gleitbereich 31 auf, welcher die beispielsweise vier Führungsflächen 21, 22, 23 und 24 des Grundkörpers 19 der Elektrode 5 drehsicher umschliesst.
Der obere Bereich der Gleitkappe 8 kann einen Umlenkbereich 32 aufweisen, der zur Führung des Bandes 6 dient, so dass dieses über die Kontaktfläche 18, wie aus Fig. 5 ersichtlich, ohne Gefahr einer Verwindung geführt werden kann.
Durch eine derartige drehfeste Anordnung der Elektrode 5, der Gleitkappe 8, des Druckelements 9, usw. ist gewährleistet, dass die Kontaktfläche 18 bei den einzelnen Punktschweissvorgängen ihre vorgegebene Position nicht verändert und somit die Schweissqualität nicht negativ beeinflusst wird.
In den Fig. 6 und 7 ist die erfindungsgemässe Elektrode 5 bei einer Punktschweissung von Blechflanschen dargestellt.
In Fig. 6 sind die Elektroden 5 derart positioniert, dass ein durch zwei abgewinkelte Bleche 33 und 34 gebildeter Blechflansch verschweisst werden kann.
Die abgewinkelten Bleche 33 und 34 weisen eine Biegung 35 und einen Flansch mit einer bestimmte Breite 36 (siehe Fig. 8) auf. Der durch die Kontaktfläche 18 der Elektroden 5 in den Blechen 33, 34 entstehende Schweisspunkt 17 soll möglichst nahe an der Biegung 35 des Bleches 33 bzw. des Bleches 34 liegen. Dies ist durch die exzentrisch angeordnete Kontaktfläche 18 der Elektrode 5 erzielbar. In der Folge kann die Flanschbreite 36 und das erforderliche Material für die Blechflansche der Bleche 33 und 34 wesentlich reduziert werden. Durch diese Materialersparnis wird auch eine geringe Reduktion des Gewichtes erreicht, wobei dies in Summe, beispielsweise bei einer Kraftfahrzeugkarosserie, einen beachtlichen Betrag ergibt.
Fig. 7 zeigt die Elektroden 5 während eines Schweissvorganges zur Verbindung der Bleche 33 und 34.
Dabei wird auf das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren an dieser Stelle nicht näher eingegangen. Vielmehr ist hier von Bedeutung, dass durch die Ausbildung der erfindungsgemässen Elektrode 5 die Schweissparameter, wie Schweissstrom und Schweisskraft, nicht wesentlich eingeschränkt werden.
Der in Fig. 8 dargestellte Schweisspunkt 17, welcher bei einem Schweissvorgang mit der erfindungsgemässen Elektrode 5 resultiert, verdeutlicht die Reduktion der erforderlichen Flanschbreite 36 gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten kreisrunden Elektrode (strichliert eingezeichnet) . Hieraus ist deutlich ersichtlich, dass der Schweisspunkt 17 mit der Form eines an den Ecken abgerundeten Rechtecks deutlich weniger Platz benötigt, als der strichliert dargestellte kreisrunde Schweisspunkt. Dieser würde eine entsprechend grössere, strichliert dargestellte.
Flanschbreite 36 benötigen.
Ebenso werden die Verschleisserscheinungen der Elektrode 5 minimal gehalten, da das um die Elektrode 5 geführte Band 6 diese entsprechend schützt. Somit wird die Standzeit bzw. die Haltbarkeit der Elektrode 5 wesentlich erhöht.
Selbstverständlich ist es dennoch erforderlich, die Elektrode 5 nach einer gewissen Zeit zu wechseln. Hierbei ist bei der Befestigung der Elektrode 5 an der Elektrodenverlängerung 29 von Bedeutung, dass die exzentrisch angeordnete Kontaktfläche 18 die korrekte Position aufweist, also möglichst nahe an der Biegung 35 der Bleche 33 bzw. 34 angeordnet ist. Die korrekte Position der Elektrode 5 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass an zumindest einer der Führungsflächen 21, 22, 23 und/oder 24 der Elektrode 5 eine Nut, Schiene, Nase, ein Führungsstift, usw. oder dgl. angeordnet ist.
Dadurch kann die Elektrode 5 nur in der richtigen Position im Druckelement 9 montiert werden gemäss der die Kontaktfläche 18 der Elektrode 5 möglichst nahe an der Biegung 35 der Bleche 33 bzw. 34 resultierend in einer möglichst geringen Flanschbreite 36 angeordnet ist. Ebenso kann dies durch entsprechende Markierungen an der Elektrode 5 sowie am Druckelement 9 erfolgen.
The invention relates to an electrode for spot welding of sheets, comprising a base body and a surface which comes into contact with the sheets during the welding operation.
The invention also relates to a spot welding tongs for resistance welding of sheets, with pivotally mounted gun arms with electrode holders attached thereto, to which electrodes are attached, and with a winding device comprising a take-off roll and a take-up roll for winding and unwinding a tape to protect at least one electrode.
Although the electrode or spot welding gun can be used for welding a variety of workpieces, it is particularly suitable for welding metal flanges.
From EP 1 510 277 A1 a welding tongs for electrical spot welding of overlapping metal flanges is known.
The welding gun has two electrically conductive gun arms with step-wise rotatable electrode holders which comprise at least two welding electrodes of elongate shape offset in the direction of rotation. In each rotational stage of the electrode holder two welding electrodes located in the welding position of the two electrode holders are adjacent to each other. The axes of rotation of the electrode holders are parallel to each other and normal to the longitudinal extent of the sheet metal flanges. Preferably, the welding electrodes are distributed equidistantly, with the longitudinal sides in the direction of rotation of the electrode holder and in the longitudinal direction of the sheet metal flanges. The pliers arms and electrode holders may have flow-connected, outwardly sealed cooling channels.
The electrode holders have a round or polygonal electrode disc with outwardly projecting welding electrodes, and are rotatably connected in stages with the associated gun arm by coaxially intermeshing, cylindrical portions in electrical contact. For locking annular distributed axial Lagefixierbohrungen can interact with a dowel pin or a detent pin.
The disadvantage here is that the welding electrodes must be reworked or replaced after a certain time due to wear and tear.
The rework, at
- 2 - "" example grinding, the worn welding electrodes is done on its own post-processing device, whereby a larger space requirement is required and the maintenance costs increase due to the increased maintenance.
The object of the invention is to provide an above-mentioned electrode or a spot welding tongs with such an electrode, which is particularly suitable for welding metal flanges with a small flange width. The effort when changing the electrode should be minimized to reduce maintenance costs.
The object of the invention is achieved by an above-mentioned electrode, in which the contact surface is elongated and arranged eccentrically.
It is advantageous here that substantially narrower sheet metal flanges of angled sheets can be welded with such an electrode, because the eccentric, that is eccentric, arranged contact surface of the electrode can be brought closer to the side walls of the sheets to be welded than was the case with previous electrodes. Thus, the accessibility of the electrode for bending the angled metal sheets is substantially improved, whereby the welding point produced during welding point can be moved further inward, ie in the direction of bending of the sheets, and thus the material required for the sheet metal flange can be reduced. Due to the elongated design of the contact surface, the width of the welding point can be reduced to a minimum while maintaining the quality of the welding point.
Although in the present application mainly the welding of sheet metal flanges is mentioned, the electrode according to the invention also offers advantages for differently shaped workpieces.
According to one feature of the invention, the base body, ie the area below the eccentrically arranged contact surface, has an angular contour. Due to the angular contour of the base body, it can be achieved that parts connected to the main body can not rotate relative to the electrode.
In this case, the base body has at least three, in particular four, guide surfaces.
Advantageously, the cut in the contact surface of the electrode is formed substantially half-round. The cut in plan contact surface is essentially formed in the form of a rounded at the corners rectangle.
As a result, the area required for optimum welding point surface for the welding point can be achieved.
By the measures according to claims 4 to 7, the eccentric contact surface of the electrode can be realized.
According to a further feature of the invention, the base body of the electrode merges into an electrode shaft, which is formed from a cone with a round cross-section. As a result, a simple conversion of the spot welding gun is possible, if necessary without changing the electrode holders.
The main body of the electrode may have a bore for receiving a cooling device.
By this measure, the wear of the electrode can be reduced and the durability or the life can be extended.
The correct position of the electrode on the electrode holder can be ensured by means of at least one groove, rail or the like arranged on at least one guide surface of the main body of the electrode. This ensures that the eccentrically arranged contact surface is arranged close to any bends of the sheets to be welded.
With the main body or electrode shaft of the electrode, a pressure element, preferably non-rotatably connected to the electrode. The pressure element exerts a force on the electrode or on the sheets to be welded during the welding process.
The pressure element has a recess which is formed corresponding to the main body or electrode shaft.
As a result, an optimal connection between the electrode and the pressure element is achieved. The pressure element may be formed for example by an elastomeric spring.
If a sliding cap for guiding a band is provided in the region of the contact surface of the electrode, a band for protecting the electrode can be optimally guided over the electrode.
For this purpose, the sliding cap preferably has a deflection region for the guidance of the band.
Due to the angular contour of the main body of the electrode, a rotation protection of the sliding cap relative to the electrode can be ensured.
As a result, an optimal guidance of the band is given in a further consequence.
The object of the invention is also achieved by a spot welding tongs, as described above, having an electrode according to the abovementioned features.
In this case, the band is guided to protect the electrode around the contact surface of the electrode.
To protect the electrode, the band can also be passed over a sliding cap connected to the electrode.
The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings.
FIG. 1 shows a perspective view of a spot welding tongs; FIG. 2 and 3 an embodiment of the inventive electrode in different views; 4 shows the arrangement of the electrode according to the invention on the electrode holder of a spot welding gun in an exploded view; Fig. 5 is a schematic view of an electrode attached to an electrode holder with a tape for protecting the electrode; 6 and 7, the spot welding gun with the electrode according to the invention positioned for or during a welding of sheet metal flanges; and FIG. 8 shows the welding point which results during the welding of two sheets with the electrodes formed according to the invention.
By way of introduction, it is stated that identical parts of the exemplary embodiment are given the same reference numerals.
Fig.l shows a spot welding gun 1 for resistance welding of workpieces, in particular sheet metal flanges, in a perspective view, with only a half of the spot welding gun 1 was shown for clarity.
The spot welding gun 1 consists of a base body 2 and gun arms 3, on which electrode holders 4 and electrodes 5 are arranged. To protect the electrodes 5, a band 6 may be arranged accordingly.
The belt 6 is unrolled by a winding device 7, which may preferably be arranged on the base body 2 but also on the gun arms 3 and guided along the Zangenarmgeometrie on the gun arm 3, the electrode holder 4 and the electrode 5 and opposite back to the winding device 7 ,
The electrode 5 is specially constructed for the use of a belt 6. On the electrode 5, a sliding cap 8 and a pressure element 9 can be arranged in the region of the electrode cap, which are connected in the longitudinal direction of the electrode 5 movable with this. The pressure element 9 exerts a force on the sliding cap 8. The sliding cap 8 and the pressure element 9 can have a guide for the band 6, so that the band 6 can be distanced from the electrode 5.
The sliding cap 8 lifts the band 6 from the electrode surface of the electrode 5 during or after the opening of the spot welding gun 1. In contrast, the sliding cap 8 is pushed back during the welding process, so that the electrode 5 or the electrode surface comes to rest on the belt 6. When the spot welding gun 1 is closed, the electrodes 5 are pressed against the workpiece or the sheets with a predefined pressure, and a specific electric current, which is supplied by a welding apparatus, is passed through the electrodes 5 to carry out the spot welding. Finally, the sheets are connected to each other via the welding point 17 produced during the spot welding process.
In addition, in the spot welding operation due to the pressure element 9, a pressure or a force exerted by the sliding cap 8 on the sheet, so that, for example, the process-related bending or buckling of the sheets is prevented. The use of such a spot welding tongs 1 ensures that the band 6 does not come into direct contact with the electrode surface when the spot welding tongs 1 are open, so that the band 6 can not rub against the electrode 5 during displacement. Thus, the life of the electrode 5 is significantly increased.
In order for the band 6 to be brought to the electrode 5, devices, in particular deflection rollers and sliding surfaces 10, for guiding and deflecting the band 6 are arranged on the forceps arm 3 and / or on the electrode holder 4.
The belt 6 extends from a take-off roller 11 arranged in the winding device 11 via guide grooves 12 or a channel, the electrode holder 4 to the electrode 5 and from this in turn via the electrode holder 4 and via guide grooves 12 or a channel to a take-up roll 13, which in turn is arranged in the winding device 7. The unwinding roller 11 and / or the winding roller 13 is coupled to a drive means 14, in particular an electronically controllable motor, so that a controlled displacement of the belt 6 is made possible by activation of the drive means 14.
The unwinding roller 11 and winding roller 13 is designed so that a simple and straightforward change or replacement of the rollers or the belt 6 can be made.
In this case, the take-off reel 11 and the take-up reel 13 are mounted in the base body 2 or in the tong arm 3 in such a way that they can be easily exchanged, whereby an automatic coupling with the drive means 14 is produced when the take-off reel 11 and / or the take-up reel 13 are used. The arrangement of the unwinding rollers 11 and the take-up rollers 13 and the drive means 14 on the base body 2 or on the gun arms 3 ensures that easier access to the coil is ensured, thereby significantly simplifying and facilitating the replacement of the take-off reel 11 and take-up reel 13 becomes. Another positive effect of this arrangement of the take-off reel 11 and take-up reel 13 is that by guiding the tape 6 from the rear, so from the main body 2 to the electrode 5, no disturbing elements or
Parts are present, which has the consequence that even with complicated accessible workpieces - 1 - <-> a spot welding can be performed almost without problems, since there is no restriction on the accessibility to welding guns without belt 6. By this configuration is also achieved that the size of the spot welding gun 1 can be kept low. The pliers arms 3 are adjustably mounted and can be adjusted by an actuating means 15, which may be formed for example by a servo motor or a gear 16. Thus, in accordance with the method described, spot welding of metal sheets, in particular sheet metal flanges, can be carried out.
It should be noted that the welding point 17 is arranged as close as possible to the bending of the sheet metal flanges, as this reduces the required for the welding point 17 material of the sheet metal flanges.
FIGS. 2 and 3 show an inventive electrode 5 in different views. The electrode 5 has an eccentrically arranged contact surface 18, which has an elongate cross section, so that the material required for the welding point 17 of the sheets can be substantially reduced while maintaining the quality of welding. The electrode 5 may have a main body 19 with an edged contour, which merges into an electrode shaft 20.
The main body 19 preferably has four guide surfaces 21 to 24, thus has a floor plan.
As a result, at least the width of the opposing guide surfaces 21 to 24 is identical. At the free end of the main body 19, that is, the end which does not go into the electrode shaft 20, is the eccentrically arranged contact surface 18. The eccentric arrangement can be created in that the base body 19 is inclined at the free end Area 25 \ has. Thus, for example, the inclined surface 25 connects / the guide surface 21 with the guide surface 23. The guide surface 21 is correspondingly higher than the guide surface 21 / opposite guide surface 23.
The eccentrically arranged contact surface 18 is arranged at that point of the main body 19, on which the guide surface 21 and the inclined surface 25 adjoin one another.
The preferred shape of the contact surface 18 is cut in elevation ge semi-circular. The substantially rounded corners of the main body 19 result in a cross section of the contact surface 18, which corresponds to a rectangle rounded at the corners or has an oval shape. This essentially results in an elliptical welding point 17.
Of course, the transition from the inclined surface 25 to the guide surface 21, so the contact surface 18, are formed by a plane, which also substantially an elliptical-like welding point 17 is formed.
In this case, in particular an angular transition from the guide surface 21 to the plane is required, so that the band 6 is not damaged or worn in the guide over the contact surface 18.
The electrode shaft 20 may have the shape of a cone, wherein the edged base body 19 preferably merges steplessly into the cone-shaped electrode shaft 20.
When performing a spot welding process, a correspondingly high current is conducted through the electrodes 5, whereby they heat accordingly. For cooling the electrode 5, this can be provided with a bore 26 which ends in the main body 19 of the electrode 5.
The bore 26 serves to receive a known from the prior art cooling device 27 and a cooling tube, which cools the electrodes 5, in particular their contact surfaces 18 accordingly.
A connection of the electrode 5 according to the invention with an electrode receptacle 4 with the interposition of a pressure element 9 and with the use of a sliding cap 8 can be seen from the exploded drawing according to FIG. The pressure element 9, for example an elastomeric spring, receives the electrode shaft 20 of the electrode 5 in a corresponding recess 28. Preferably, the pressure element 9 also takes up a part of the main body 19 of the electrode 5.
Accordingly, the recess 28 of the pressure member 9 is formed corresponding to the electrode 5 and has an edged upper portion corresponding to the shape of the main body 19 of the electrode 5 and a conical lower portion corresponding to the shape of the electrode shaft 20 of the electrode 5. Characterized in that the pressure element 9 receives a portion of the angular body 19, the pressure element 9 is rotatably connected to the electrode 5.
Likewise, the electrode 5 and the pressure element 9 rotatably connected to a possible electrode extension 29, which in turn is rotatably attached to the electrode holder 4. The cooling device 27 or the cooling tube is led through a corresponding bore through the electrode extension 29 to the electrode 5.
Thus, the cooling device 27 can be received by the bore 26 of the electrode 5 and the contact surface 18 can be cooled.
The sliding cap 8 is preferably non-rotatably arranged on the base body 19 of the electrode 5, so that an optimal guidance of the belt 6 is ensured via the sliding cap 8. The torsion protection can be ensured by a recess 30 in the sliding cap 8, which is formed corresponding to the shape of the base body 19. For this purpose, the sliding cap 8 in the lower region on a sliding portion 31, which encloses the example, four guide surfaces 21, 22, 23 and 24 of the base body 19 of the electrode 5 against rotation.
The upper region of the sliding cap 8 may have a deflection region 32, which serves to guide the belt 6, so that it can be guided over the contact surface 18, as shown in FIG. 5, without danger of twisting.
By such a rotationally fixed arrangement of the electrode 5, the sliding cap 8, the pressure element 9, etc., it is ensured that the contact surface 18 does not change its predetermined position in the individual spot welding operations and thus the welding quality is not adversely affected.
In FIGS. 6 and 7, the electrode 5 according to the invention is shown in a spot welding of sheet metal flanges.
In FIG. 6, the electrodes 5 are positioned such that a sheet-metal flange formed by two angled sheets 33 and 34 can be welded.
The angled plates 33 and 34 have a bend 35 and a flange with a certain width 36 (see Fig. 8). The welding point 17 formed by the contact surface 18 of the electrodes 5 in the sheets 33, 34 should be as close as possible to the bend 35 of the sheet 33 or the sheet 34. This can be achieved by the eccentrically arranged contact surface 18 of the electrode 5. As a result, the flange width 36 and the required material for the sheet metal flanges of the sheets 33 and 34 can be substantially reduced. By this material savings and a small reduction in weight is achieved, which in sum, for example in a motor vehicle body, results in a considerable amount.
FIG. 7 shows the electrodes 5 during a welding process for connecting the sheets 33 and 34.
In this case, the method known from the prior art will not be discussed in more detail here. Rather, it is important here that the welding parameters, such as welding current and welding force, are not significantly limited by the design of the electrode 5 according to the invention.
The welding point 17 shown in FIG. 8, which results in a welding operation with the electrode 5 according to the invention, illustrates the reduction of the required flange width 36 with respect to a circular electrode known from the prior art (indicated by dashed lines). It can clearly be seen that the welding point 17 with the shape of a rectangle rounded off at the corners requires significantly less space than the circular welding point indicated by dashed lines. This would be a correspondingly larger, dashed represented.
Flange width 36 need.
Likewise, the wear phenomena of the electrode 5 are kept to a minimum, since the guided around the electrode 5 belt 6 protects them accordingly. Thus, the life or the durability of the electrode 5 is substantially increased.
Of course, it is still necessary to change the electrode 5 after a certain time. It is important in the attachment of the electrode 5 to the electrode extension 29 that the eccentrically arranged contact surface 18 has the correct position, that is as close as possible to the bend 35 of the sheets 33 and 34 is arranged. The correct position of the electrode 5 can be achieved, for example, by arranging on at least one of the guide surfaces 21, 22, 23 and / or 24 of the electrode 5 a groove, rail, nose, guide pin, etc. or the like.
As a result, the electrode 5 can be mounted only in the correct position in the pressure element 9 according to which the contact surface 18 of the electrode 5 as close as possible to the bend 35 of the sheets 33 and 34 resulting in the smallest possible flange width 36 is arranged. Likewise, this can be done by appropriate markings on the electrode 5 and on the pressure element 9.