DE10038311A1

DE10038311A1 - Welding tongs, e.g. for manufacturing vehicle bodies, has drive device and two arms, each fitted with electrode and both mechanically connected to drive device via elbow lever arrangement

Info

Publication number: DE10038311A1
Application number: DE2000138311
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Weidemann; Thorsten Krah
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2000-08-05
Filing date: 2000-08-05
Publication date: 2002-02-14

Abstract

The device has a drive device (10) and two arms (2,3), each fitted with an electrode (4,5). Both arms are mechanically connected to the drive device via an elbow lever arrangement. Each arm has two sections connected together at 120 degrees with electrodes attached to the free ends of the sections. The electrodes and the angles are opposite each other.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zange zum Schweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to pliers for welding according to the preamble of claim 1.

Zangen zum Schweißen dieser Art kommen überall dort zur Anwendung, wo Bauele mente aus Metall stoffschlüssig miteinander zu verbinden sind. Ein sehr großes An wendungsgebiet ist die Herstellung von Karosserien für Fahrzeuge.Welding guns of this type are used wherever Bauele elements made of metal are to be bonded to one another. A very big deal The area of application is the production of vehicle bodies.

Die bis jetzt bekannten Schweißzangen funktionieren oft nach dem Scherenprinzip. Sie werden auch als X-Schweißzangen bezeichnet. In den meisten Fällen weisen sie einen Pneumatikzylinder als Antrieb auf. Bei manchen dieser Schweißzangen erfolgt der Antrieb auch mittels eines Servomotor, dessen Drehbewegung in eine Linearbe wegung umgesetzt wird. Dieser Motor erzeugt 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 Bauele mente gerade zu verbinden sind. Um die nötige Kraft über die Elektroden auf diese Stelle ausüben zu können, muß aufgrund der begrenzten Baulänge einer solchen Schweißzange 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 Hebelverhältnisse für die Kraftübertragung sind, um so langsamer wird jedoch die Bewegung der Elektrodenspitzen relativ zur Geschwindigkeit des Antriebes. Eine bessere Hebelwirkung bei einer solchen Schweißzange ist nur durch größere räumliche Abmessungen zu erreichen, was ihre Fertigung verteuert und ihre Handhabung erschwert. Bei der herkömmlichen X-Anordnung der Zangenarme bleibt die Hebelwirkung über den gesamten Bereich des Öffnungswinkels gleich, obwohl an den Elektroden nur bei geschlossener Schweiß zange eine große Kraft benötigt wird. Beim Öffnen bzw. Schließen der Schweißzange ist jedoch eine höhere Geschwindigkeit der Elektroden wünschenswert.The welding guns known up to now often work according to the scissors principle. They are also known as X welding guns. In most cases, they point a pneumatic cylinder as a drive. Some of these welding guns are made the drive also by means of a servo motor, the rotational movement of which in a linear motion movement is implemented. This motor generates one together with a lever arm Moment at the joint of the pliers. The joint exercises over the respective gun arm and the associated electrode exerts a force on the point at which two components elements are to be connected. To apply the necessary force to the electrodes To be able to exercise, must be due to the limited length of such Welding gun and the resulting poor leverage of the drive usually apply an axial force that is greater than the force exerted by the respective Electrode is exercised. The more favorable the leverage for power transmission are, however, the slower the movement of the electrode tips relative to Drive speed. A better leverage with such Welding guns can only be achieved by larger spatial dimensions, what their Manufacturing more expensive and difficult to handle. With the conventional X arrangement of the tong arms, the leverage remains over the entire area of the Opening angle the same, although on the electrodes only when the sweat is closed pliers a large force is required. When opening or closing the welding gun however, a higher electrode speed is desirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zange zum Schweißen aufzuzeigen, die einen verbesserten Wirkungsgrad gegenüber bekannten Vorrichtung dieser Art aufweist, und deren Gewicht zudem reduziert ist.The invention has for its object to show a pair of pliers for welding, which have an improved efficiency compared to known device of this type has, and the weight is also reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße Zange zum Schweißen ist mit zwei Armen versehen, wobei nur einer davon beweglich gehaltert ist. Beide Arme der Zange sind im Bereich ihrer freien Enden mit jeweils einer Elektrode versehen. Die beiden Elektroden sind so einander gegenüberliegend angeordnet, dass ihrer freien Enden bei geschlossener Zange ge geneinander gepresst werden. Die Arme der Zange sind über eine Kniehebelanord nung mit einer Antriebsvorrichtung verbunden. Damit wird erreicht, das sich die He belwirkung der Zange ändert, und zwar in Abhängigkeit von der Größe des Öffnungs winkels zwischen den beiden Armen. Mit Hilfe der Kniehebelanordnung wird die Kraft, welche von der Antriebsvorrichtung bei geschlossener Zange auf die Elektroden aus geübt wird, um ein Vielfaches verstärkt, während beim Öffnen und Schießen der Zan ge die Übersetzung geringer ist. Beim Öffnungs- bzw. Schließen der Zange wird die Geschwindigkeit, mit der sich die Elektroden aufeinander zu bzw. von einander weg bewegen vergrößert. Der Verschleiß der Elektroden wird jedoch reduziert, da die Ge schwindigkeit beim Aufsetzen der einen Elektrode auf die andere Elektrode vermindert ist, und damit ein Prellen vermieden wird.The welding gun according to the invention is provided with two arms, only one of them is movably supported. Both arms of the pliers are in the free area Each end is provided with an electrode. The two electrodes are so each other arranged opposite that their free ends ge when the pliers are closed are pressed against each other. The arms of the pliers are over a toggle arrangement voltage connected to a drive device. This ensures that the He lever effect of the pliers changes, depending on the size of the opening angle between the two arms. With the help of the toggle lever arrangement, the force which from the drive device with the pliers closed onto the electrodes is practiced, amplified many times, while opening and firing the zan the translation is lower. When opening or closing the pliers, the The speed at which the electrodes move towards and away from each other move enlarged. However, the wear of the electrodes is reduced because the Ge reduced speed when placing one electrode on the other electrode and to avoid bouncing.

Ferner kann für das Betreiben der Zange eine Antriebsvorrichtung mit einer kleineren Leistung und damit auch mit einem geringeren Gewicht gewählt werden als bisher, da die Kraft, welche auf die Elektroden beim Schweißen ausgeübt wird, durch die Knie hebelanordnung wesentlich verstärkt wird. Durch ein geringeres Gewicht der Antriebs vorrichtung wird auch das Gewicht der Zange reduziert. Furthermore, a drive device with a smaller one can be used to operate the pliers Performance and thus also be chosen with a lower weight than before, because the force exerted on the electrodes during welding by the knees lever arrangement is significantly strengthened. Due to the lower weight of the drive device also reduces the weight of the pliers.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Further inventive features are characterized in the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher er läutert.The invention is based on schematic drawings he he purifies.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Zange zum Schweißen, Fig. 1 shows the pliers according to the invention for welding,

Fig. 2 ein Kräftediagramm der Zange gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a force diagram of the pliers according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine Zange zum Schweißen 1 mit zwei Armen 2 und 3, zwei Elektroden 4 und 5, einer Kniehebelanordnung 8 mit zwei Kniehebeln 9 und einer Antriebsvorrich tung 10. Jeder der beiden Arme 2 und 3 weist bei dem hier dargestellten Ausführungs beispiel zwei Abschnitte 20 und 21 bzw. 30 und 31 auf. Die beiden Abschnitte 20 und 30 sind als quaderförmige Bauelemente ausgebildet, während die beiden Abschnitte 21 und 31 durch jeweils zwei Laschen 22 bzw. 32 gebildet werden. Am ersten freien Ende eines jeden Abschnitts 20, 30 ist jeweils eine der Elektroden 4, 5 befestigt, und zwar so, dass sie einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die beiden Laschen 22 sind gleich larig und am zweiten Ende des Abschnitts 20 an dessen Außenflächen befestigt. Die beiden Laschen 22 sind parallel zueinander ausgerichtet und so mit dem Abschnitte 20 verbunden, dass sie mit ihm einen Winkel von etwa 120° einschließen. Die beiden Laschen 32 sind ebenfalls gleich lang und am zweiten Ende des Ab schnitts 30 an jeweils einer Außenfläche des Abschnitts 30 mit diesem verbunden. Die beiden Laschen 32 schließen dabei mit dem Abschnitt 30 einen Winkel von etwa 120° ein, wobei ihre ersten Enden 32A etwa ein bis drei Zentimeter über den Abschnitt 30 überstehen. Die beiden Arme 2 und 3 müssen so montiert werden, dass die Elektro den 4, 5 und die Winkel von 120° einander gegenüberliegen. Die zweiten Enden 32B der Laschen 32 sind außen an den Laschen 22 drehbar im Drehpunkt D befestigt. Die Position eines Drehpunkts D ist so gewählt, dass sein Abstand zu den zweiten Enden 22B der Lachen 22 ebenso groß ist wie zu den zweiten Enden 32B der Laschen 32. Fig. 1 shows a pair of pliers for welding 1 with two arms 2 and 3 , two electrodes 4 and 5 , a toggle lever arrangement 8 with two toggle levers 9 and a Antriebsvorrich device 10th Each of the two arms 2 and 3 has, for example, two sections 20 and 21 or 30 and 31 in the embodiment shown here. The two sections 20 and 30 are designed as cuboid components, while the two sections 21 and 31 are each formed by two tabs 22 and 32 , respectively. One of the electrodes 4 , 5 is fastened to the first free end of each section 20 , 30 in such a way that they are arranged opposite one another. The two tabs 22 are identical and attached to the outer surface of the portion 20 at the second end. The two tabs 22 are aligned parallel to one another and are connected to the section 20 in such a way that they enclose an angle of approximately 120 ° with it. The two tabs 32 are also of equal length and respectively an outer surface of the section 30 with that at the second end of the ex-section 30 at. The two tabs 32 form an angle of approximately 120 ° with the section 30 , with their first ends 32 A projecting beyond the section 30 by approximately one to three centimeters. The two arms 2 and 3 must be mounted so that the electrical 4 , 5 and the angle of 120 ° are opposite each other. The second ends 32 B of the tabs 32 are rotatably attached to the outside of the tabs 22 at the pivot point D. The position of a fulcrum D is selected such that its distance from the second ends 22 B of the pools 22 is as great as that from the second ends 32 B of the brackets 32 .

Das zweite Ende 22B der Lasche 22 ist mit je einem freien Ende des Kniehebel 9 in dem Drehpunkt E beweglich verbunden, während das erste Ende 32A einer jeden La sche 32 im Drehpunkt F mit dem zweiten freien Ende eines Kniehebels 9 beweglich verbunden. Der zweite Kniehebel 9 ist spiegelsymmetrisch zu dem ersten Kniehebel 9 angeordnet. Jeder der beiden Kniehebel 9 ist aus jeweils zwei gleich langen Laschen 90 zusammengesetzt. Die ersten Enden der Laschen 90 sind zur Bildung eines jeden Kniehebels 9 drehbar im Drehpunkt G miteinander verbunden. Die zweiten Enden der Laschen 90 sind in den Drehpunkten E und F beweglich mit den Abschnitten 20 und 30 verbunden.The second end 22 B of the tab 22 is movably connected to a free end of the toggle lever 9 in the pivot point E, while the first end 32 A of each plate 32 in the pivot point F is movably connected to the second free end of a toggle lever 9 . The second toggle lever 9 is arranged mirror-symmetrically to the first toggle lever 9 . Each of the two toggle levers 9 is composed of two tabs 90 of equal length. The first ends of the tabs 90 are rotatably connected to one another at the pivot point G to form each toggle lever 9 . The second ends of the tabs 90 are movably connected to the sections 20 and 30 at the pivot points E and F.

Die beiden Kniehebel 9 stehen mit der Antriebsvorrichtung 10 in Verbindung. Diese ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Servomotors ausgebildet. Als An triebsvorrichtung 10 kann auch ein Pneumatikzylinder (hier nicht dargestellt) oder je der andere Motor verwendet werden, der hierfür geeignet ist. Die Antriebsvorrichtung 10 bewegt eine Spindel 12, die parallel zu dem Drehpunkten D und G hin und her be wegt werden kann. Die Spindel 12 weist ein Führungselement 13, das hier als Muffe ausgebildet und fest mit ihr verbunden ist. Durch die Drehpunkte G (hier ist nur eine Drehpunkt G dargestellt) ist jeweils eine Achse 14 gesteckt, die fest mit dem Füh rungselement 13 verbunden ist. Damit sind auch die beiden Kniehebel 9 mit der Spin del 12 verbunden, derart, das sie beim Bewegen der Spindel 12 gespreizt oder zu sammengeschoben werden. Auf diese Weise wird die Zange 1 geöffnet bzw. ge schlossen. Bei geschlossener Zange 1 sind die Abschnitt 20 und 30 der Arme 2 und 3 etwa parallel zueinander angeordnet. Die beiden Elektroden 4 und 5, von denen je weils eine am freien Ende der Abschnitte 20 und 30 befestigt ist, sind gleich lang. Sie werden bei geschlossener Zange fest aufeinander gepresst. Die beiden Elektroden 4 und 5 sind aus einem den elektrischen Strom sehr gut leitenden und gegen Druck kräfte sehr widerstandsfähigen Werkstoff gefertigt. Sie haben den gleichen Durchmes ser versehen und sind so positioniert, dass sie bei geschlossener Zange 1 deckungs gleich aufeinander sitzen. Die Spannungsversorgung der Elektroden wird durch die Arme hindurchgeführt (hier nicht dargestellt). The two toggle levers 9 are connected to the drive device 10 . In the embodiment shown here, this is designed as a servo motor. As a drive device 10 , a pneumatic cylinder (not shown here) or the other motor can be used, which is suitable for this. The drive device 10 moves a spindle 12 which can be moved back and forth parallel to the pivot points D and G. The spindle 12 has a guide element 13 , which is designed here as a sleeve and is firmly connected to it. Through the pivot points G (here only one pivot point G is shown), an axis 14 is inserted in each case, which is firmly connected to the guide element 13 . So that the two toggle levers 9 are connected to the Spin del 12 , such that they are spread or pushed together when the spindle 12 is moved. In this way, the pliers 1 are opened or closed. When the pliers 1 are closed, the sections 20 and 30 of the arms 2 and 3 are arranged approximately parallel to one another. The two electrodes 4 and 5 , each of which is attached to the free end of the sections 20 and 30 , are of equal length. They are pressed tightly against one another with the pliers closed. The two electrodes 4 and 5 are made of a very good electrical current and very pressure resistant material. They have provided the same diam ser and are positioned so that they sit coverage equal to each other when the pliers are closed. 1 The electrodes are supplied with voltage through the arms (not shown here).

Die Antriebsvorrichtung 10 übt auf jeden Kniehebel 9 eine Kraft K aus. Dabei handelt es sich um eine Zug- oder eine Druckkraft, je nach dem in welche Richtung die Spin del 12 bewegt wird. Wie Fig. 2 zeigt, wird die Komponente Kx der Kraft K bei ge schlossener Zange durch den jeweiligen Kniehebel 9 verstärkt. Dabei wirken die Kräfte K1 bzw. K2 auf die Enden Abschnitte 21 und 31, die mit den Kniehebeln 9 ver bunden sind. Die Komponenten der Kräfte K1.sinα sowie K2.sinβ ergeben zusam men mit den Hebelarmen ED bzw. FD ein Moment M", welches über die Abschnitte 20 und 30 und die Elektroden 4 und 5 schließlich die Schweißkraft Ks auf die Bauelement 15 gemäß Fig. 1 ausübt.The drive device 10 exerts a force K on each toggle lever 9 . This is a tensile or compressive force, depending on the direction in which the Spin del 12 is moved. As shown in FIG. 2, the component Kx of the force K is reinforced by the respective toggle lever 9 when the pliers are closed. The forces K1 and K2 act on the ends of sections 21 and 31 , which are connected to the toggle levers 9 . The components of the forces K1.sinα and K2.sinβ together with the lever arms ED and FD result in a moment M "which, via the sections 20 and 30 and the electrodes 4 and 5, finally the welding force Ks on the component 15 according to FIG. 1 exercises.

Claims

1. Pliers for welding with a drive device ( 10 ) and two arms ( 2 and 3 ), each with an electrode ( 4 , 5 ), characterized in that the two arms ( 2 and 3 ) via a toggle lever arrangement ( 8 ) are in mechanical connection with the drive device ( 10 ).

2. Pliers according to claim 1, characterized in that each arm ( 2 , 3 ) has two sections ( 20 and 21 or 30 and 31 ) which are connected to each other including a win angle of 120 ° that at the free ends the sections ( 20 and 30 ) each have an electrode ( 4 , 5 ) attached, and that the two arms ( 2 and 3 ) are mounted so that the electrodes ( 4 , 5 ) and the angle of 120 ° opposite one another GE.

3. Pliers according to one of claims 1 or 2, that the sections ( 20 and 30 ) of the arms ( 2 and 3 ) are designed as cuboid components, while the sections ( 21 and 31 ) each have two tabs ( 22 and 32 ) consist.

4. Pliers according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tabs ( 22 ) with the first ends ( 22 A) with the section ( 20 ) are fixedly connected, and that the tabs ( 32 ) with the section ( 30 ) are connected so that the first ends ( 32 A) protrude one to three centimeters above the section ( 30 ) and that the second ends ( 32 B) of the tabs ( 32 ) are movable with the tabs ( 22 ) at a pivot point D are connected so that the distance between the respective pivot point D and the second ends ( 22 B) of the tabs ( 22 ) and the first ends ( 32 A) of the tabs ( 32 ) is the same.

5. Pliers according to one of claims 1 to 4, characterized in that the toggle lever arrangement ( 8 ) has two toggle levers ( 9 ) which are of the same size, and are each composed of two tabs ( 90 ) which are at a pivot point (G) are movably connected to each other, and that the free ends of each toggle lever ( 9 ) with the second end ( 22 B) of a tab ( 22 ) or the first end ( 32 A) of a tab ( 32 ) at a pivot point E or F is movably connected.

6. Pliers according to one of claims 1 to 5, characterized in that both toggle levers ( 9 ) are connected to a guide element ( 13 ) of a spindle ( 12 ) which can be moved back and forth by the drive device ( 10 ).

7. Pliers according to claim 6, characterized in that an axis ( 14 ) is inserted through each pivot point (G), which is firmly connected to the guide element ( 13 ) of the spindle ( 14 ) which is designed as a sleeve.