DE10038308A1 - Plattform zum Schweißen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plattform zum Schweißen. Diese ist mit einem Arm (3) versehen, der an einem Trägerelement (2) beweglich gehaltert ist. Der Arm (3) steht über wenigstens eine Hebelanordnung (10) mit einer Antriebsvorrichtung (15) in Verbindung und kann zum Öffnen und Schließen der Plattform (1) auf das Trägerelement (2) zu und davon weg bewegt werden. Die zu verbindenden Bauelemente (40) werden beim Schweißen zwischen einem Spannbügel (17) und einem Spannelement (16) fest gegeneinander gepreßt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plattform zum Schweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Plattform zum Schweißen kommt dort zur Anwendung, wo Bauelemente aus aufschmelzbaren Materialien wie Metall und thermoplastischen Kunststoffen stoffschlüssig miteinander zu verbinden sind. Ein sehr großes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Karosserien für Fahrzeuge.

Die bis jetzt bekannt gewordenen Vorrichtungen dieser Art funktionieren nach dem Scherenprinzip. Sie weisen in den meisten Fällen einen Pneumatikzylinder als Antrieb auf. Bei manchen dieser Vorrichtungen ist als Antrieb auch ein Servomotor vorgese­ hen, dessen Drehbewegung in eine Linearbewegung umgesetzt wird. Der Motor er­ zeugt zusammen mit einem Hebelarm ein Moment am Gelenk der Zange. Das Gelenk übt über den jeweiligen Zangenarm und die damit verbundene Elektrode eine Kraft auf die Stelle aus, an der zwei Bauelemente gerade zu verbinden sind. Um die nötige Kraft über die Elektroden auf diese Stelle ausüben zu können, muß aufgrund der be­ grenzten Baulänge einer solchen Schweißvorrichtung und der daraus resultierenden schlechten Hebelwirkung der Antrieb meist eine Axialkraft aufbringen, die größer ist, als die Kraft, die von der jeweiligen Elektrode ausgeübt wird. Je günstiger die Hebel­ verhältnisse für die Kraftübertragung sind, um so langsamer wird jedoch die Bewe­ gung der Elektrodenspitzen relativ zur Geschwindigkeit des Antriebes. Eine bessere Hebelwirkung ist nur durch größere räumliche Abmessungen zu erreichen. Dadurch wird das Gewicht der Vorrichtung vergrößert, ihre Fertigung verteuert und ihre Hand­ habung erschwert. Die Folge einer größeren Masse ist eine reduzierte Dynamik der Anordnung oder die Notwendigkeit leistungsstärkere Antriebe zu verwenden. Werden Roboter für die Handhabung einer solchen Schweißvorrichtung verwendet, müssen diese mit entsprechend hoher Nutzlast eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plattform zum Schweißen aufzuzei­ gen, die ein geringeres Gewicht aufweist, über eine verbesserte Hebelwirkung verfügt, und sowohl zum Schweißen mit einem Laser als auch zum Reibschweißen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung näher er­ läutert.

Die einzige zur Beschreibung gehörige Figur zeigt ein Plattform zum Schweißen 1, mit einem Trägerelement 2 und einem Arm 3. Der Arm 3 ist in zwei Abschnitte 30 und 31 gegliedert, wobei die Länge des Abschnitts 30 weniger als 1 Drittel von der Länge des Abschnitts 31 beträgt. Der Abschnitt 31 ist als geschlossenes nahezu quaderförmiges Bauelement ausgebildet, das aus Metall gefertigt ist. Der Abschnitt 30 wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei laschenförmige Bauelemente 30B und 30C gebildet, die ebenfalls aus Metall gefertigt sind. Die Grundstruktur des Ab­ schnitts 30 kann auch als U- oder als T-Profil ausgeführt werden, um das Gewicht der Plattform zu reduzieren. Um das Gewicht der Plattform 1 weiter zu reduzieren, kann der Abschnitt 30 aus einem Verbundwerkstoff hergestellt werden. Die den Abschnitt 30 bildenden Bauelemente 30B und 30C sind gleich lang und in geringem Abstand voneinander parallel geführt.

Die beiden Abschnitte 30 und 31 des Arms 3 sind fest miteinander verbunden, und zwar so, dass zwischen beiden ein Winkel von etwa 120° eingeschlossen wird. Das freie Ende des Abschnitts 30 ist mit zwei Hebelanordnungen 10 verbunden, von denen hier nur eine dargestellt ist. Die zweite Hebelanordnung (hier nicht dargestellt) ist spiegelsymmetrisch zur ersten Hebelanordnung 10 angeordnet. Jede Hebelanordnung 10 wird durch zwei Laschen 11 und 12 gebildet, deren erste Enden 11A, 12A drehbar im Drehpunkt E miteinander verbunden sind. Das zweite Ende 11 B der Lasche 11 ist im Punkt F drehbar mit dem freien Ende 30A des Abschnitts 30 verbunden. Das zweite Ende 12B der Lasche 12 im Punkt G drehbar mit einem Anschlusselement 13A einer Führungsvorrichtung 13 verbunden ist. Die Führungsvorrichtung 13 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel so installiert, dass sie senkrecht zur Längsach­ se des Trägerelements 2 hin und her bewegt werden kann. Sie ist innerhalb eines Gehäuses 14 befestigt, das Bestandteil des Trägerelements 2 ist. Das Anschlussele­ ment 13A der Führungsvorrichtung 13 steht mit einer Antriebsvorrichtung 15 in Ver­ bindung, die auf dem oder am Gehäuse 14 installiert ist.

Die Antriebsvorrichtung 15 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckluftzylinder ausgebildet, der mit einem Kolben 15K versehen ist. Das freie Ende des Kolbens 15K ist über eine Achse 100 mit dem Anschlusselement 13A der Füh­ rungsvorrichtung 13 verbunden. Die Achse 100 ist im Drehpunkt G durch das freie Ende 12B der Lasche 12 und das Anschlusselement 13A der Führungsvorrichtung 13 gesteckt, so dass die Führungsvorrichtung 13 beim Betätigen der Antriebsvorrichtung 15 bewegt und der Arm 3 um den Drehpunkt E gedreht wird. Anstelle des Druckluftzy­ linders kann auch jede andere Antriebsvorrichtung verwendet werden, die hierfür ge­ eignet. Beispiele für geeignete Antriebe sind Spindel- oder Linearmotorantriebe. Durch den Drehpunkt F ist eine Steckachse 101 gesteckt, deren Enden am Gehäuse 14 be­ festigt sind (hier nicht dargestellt). Auf diese Weise wird der Arm 3 drehbar am Ge­ häuse 14 gehalten. Im Punkt F ist zusätzlich ein Anschlußelement 19 befestigt, mit dem die Plattform 1 beispielsweise mit einem Roboter (hier nicht dargestellt) verbun­ den werden kann.

Das Gehäuse 14 ist mit einem zylinderförmigem Ausleger 14A versehen, der bei ge­ schlossener Plattform 1 parallel zu dem Abschnitt 31 des Arms 3 ausgerichtet ist. Eine andere Geometrie des Auslegers 14A ist ebenfalls möglich. Ebenso kann das Gehäu­ se 14 bei Bedarf auch massiverer und so breit ausgebildet werden, dass es bis zum freien Ende des Auslegers 14A geführt ist, so dass auf den Ausleger 14A dann ver­ zichtet werden kann. Am freien Ende des Auslegers 14L ist außen ein Spannbügel 17 befestigt, der bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebil­ det ist. Der Durchmesser des Spannbügels 17 entspricht etwa einem Drittel des Durchmessers den der Ausleger 14A aufweist. Der Spannbügel 17 ist zunächst hori­ zontal und dann mit einem Krümmungsradius von etwa 90° senkrecht nach unten ge­ führt. Am freien Ende des Arms 3 ist ein stabförmiges Spannelement 18 befestigt, dessen Längsachse in einer Ebene mit der Längsachse des nach unter gebogenen Abschnitts des Spannbügels 17 liegt. Der Spannbügel 17 ist an seinem feien Ende bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt. Die Länge des Spannelements 18 und die Länge des senkrecht geführten Abschnitts des Spannbügels 17 sind so aufeinander abgestimmt, so dass beide bei geschlossener Plattform 1 die zu verbin­ denden Bauelemente 40 fest aufeinander pressen. Bei Bauelementen 40, die aus Metall gefertigt sind, betragen die Klemmkräfte je nach Anwendungsfall 250 bis 2000 Newton.

Das Öffnen und Schließen der Plattform 1 erfolgt durch Betätigen der Antriebsvor­ richtung 15. Zum Schließen der Plattform 1 wird das Anschlusselement 13A der Füh­ rungsvorrichtung 13 von dem Kolben 15K senkrecht nach oben bewegt, so dass die Lasche 12 der Hebelanordnung 10 ebenfalls senkrecht nach oben bewegt wird. Damit wird der Arm 3 auf das Trägerelement 2 zu bewegt. Zum Öffnen der Plattform 1 wird das Anschlusselement 13A mit der Lasche 12 von dem Kolben 14K senkrecht nach unten bewegt, wobei sich der Arm 3 vom Trägerelement 2 weg bewegt. Mit Hilfe der Hebelanordnung 10 wird erreicht, dass die Kraft, mit welcher der Spannbügel 17 und das Spannelement 18 auf die Bauelemente 40 gepreßt werden, mindestens ebenso groß ist wie die Kraft, die von dem Kolben 14A auf die Hebelanordnung 10 ausgeübt wird. Hieraus ergibt sich eine kompakte und leichte Gesamtanordnung.

Wird die Plattform 1 zum Reibschweißen verwendet, so wird am Spannbügel 17 und/oder am Spannelement 18 ein Reibschweißelement (hier nicht dargestellt) befe­ stigt, das Antriebe und drehbar gelagerte Stifte aufweist (hier nicht dargestellt). Die Antriebe treiben die Stifte (hier nicht dargestellt) mit einer vorgebbaren Geschwindig­ keit um ihre Längsachse an. Die Schweißenergie wird durch den Reibungseffekt zwi­ schen den rotierenden Stiften und der Oberfläche der Bauelemente 40 eingebracht.

Zum Schweißen mit einem Laser wird die Plattform 1 in entsprechender Weise mit ei­ nem Laserschweißkopf bestückt. Dieser kann als gerade Optik oder als Winkeloptik ausgeführt sein.

Claims (7)

1. Plattform zum Schweißen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Arm (3) vorgesehen ist, der an einem Trägerelement (2) befestigt und auf das Träger­ element (2) zu und davon weg bewegbar ist.

2. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (3) mit wenigstens einer Hebelanordnung (10) verbunden ist, die mit einer Antriebsvorrich­ tung (15) in Verbindung steht, welche auf dem Trägerelement (2) installiert ist.

3. Plattform nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (3) zwei unterschiedlich lange Abschnitte (30 und 31) aufweist, die so miteinander verbunden sind, dass sie einen Winkel von ca. 120° zwischen sich ein­ schließen, der dem Trägerelement (2) zugewandt ist, und dass der kürzer Abschnitt (30) des Arms (30) an seinem freien Ende (30A) beidseitig mit jeweils einer Hebel­ anordnung (10) verbunden ist.

4. Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hebelanordnung (10) zwei Laschen (11 und 12) aufweist, die in einem Drehpunkt (E) drehbar zusammengefügt sind, dass das zweite Ende (11B) einer jeden Lasche (11) an einer Außenseite des Abschnitts (30) des Arms (3) drehbar an dessen Ende (30A) befestigt sind, und dass freie Ende (12B) der zweiten Lasche (12) drehbar an einem Anschlusselement (13A) einer Führungsvorrichtung (13) befestigt ist.

5. Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass das Anschlusselement (13A) der Führungsvorrichtung (13) mit einem Kolben (15K) der Antriebsvorrichtung (15) in Verbindung steht, und dass die Führungsvorrichtung (13) senkrecht zur Längs­ achse des Trägerelements (2) hin und her bewegbar ist.

6. Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) ein Gehäuse (14) aufweist, innerhalb dessen die Führungsvor­ richtung (13) gehaltert und auf dem die Antriebsvorrichtung (15) installiert ist, und dass durch den Drehpunkt (F) am freien Ende (30A) des Abschnitts (30) ein Steckachse (101) gesteckt ist, mittels derer die Hebelanordnung (10) und der Arm im Gehäuse (14) befestigt sind.

7. Plattform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) des Trägerelements (2) mit einem Ausleger (14A) versehen ist, dessen Längsachse in der Längsachse des Trägerelements (2) angeordnet ist, dass am freien Ende des Auslegers (14A) außen ein Spannbügel (17) befestigt ist, der zu­ nächst horizontal und dann mit einem Krümmungsradius von 90° senkrecht nach un­ ten geführt ist, dass am freien Ende des Abschnitts (31) des Arms 3 ein stabförmiges Spannelement 18 befestigt ist, dessen Längsachse in einer Ebene mit der Längsach­ se des nach unter gebogenen Abschnitts des Spannbügels (17) angeordnet ist, und dass zu verbindende Bauelemente (40) beim Schweißen zwischen dem Spannbügel (17) und dem Spannelement (16) fest gegeneinander gepreßt sind.