DE102005035915B3 - Punktschweißkappenwechsler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Punktschweißkappenwechsler (1) mit einem Kappenabzieher (2) und zwei Kappenmagazinen (3, 3A), wobei der Kappenabzieher (2) einen Greifer (20) mit federbelasteten, schwenkbaren Backen (21, 22) aufweist, der eine in diese eingeführte Punktschweißkappe (K) einer Punktschweißzange gegen eine Verdrehung einklemmend bei einer Dreh- und axialen Abzugsbewegung von einem Schweißzangenschaft ablöst und wobei die Kappenmagazine (3, 3A) Punktschweißkappen jeweils in einem runden Kappenträger (31) zirkular angeordnet gerichtet orientiert halten und durch eine Vorschubkraft (P) jeweils nacheinander einzeln an einen Anschlag (32) in eine Zugriffsstellung befördert sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Punktschweißkappenwechsler mit einem Kappenabzieher und zwei Kappenmagazinen, wobei der Kappenabzieher einen Greifer mit federbelasteten, schwenkbaren Backen aufweist, der eine in diese eingeführte Punktschweißkappe einer Punktschweißzange gegen eine Verdrehung einklemmend bei einer Dreh- und axialen Abzugsbewegung von einem Schweißzangenschaft ablöst und wobei die Kappenmagazine Punktschweißkappen jeweils in einem Kappenträger gerichtet orientiert halten und durch eine Vorschubkraft jeweils nacheinander einzeln an einen Anschlag in eine Zugriffsstellung befördert sind, aus der sie auf den freien Schweißzangenschaft axial aufsteckbar und mit ihm herausziehbar sind.
• Ein derartiger mechanischer Elektroden-Kappenwechsler ist aus der DE 102 22 248 A1 bekannt. Dieser weist einen zweiteiligen, von beiden Seiten zugängigen, Kappenzieher in getrenntem Aufbau zum Magazin auf.
• Da die Kappen durch Schwerkraft gegen einen Kappenanschlag rutschen, kann die Vorrichtung nur in der Nähe eines beweglichen Schweißroboters stationär angeordnet betrieben werden. Ein Kappenwechsel an einer stationären Schweißzange, dem jeweils ein zu schweißendes Bauteil durch einen Roboter zugeführt wird, ist also nicht möglich. Die Schweißzangen/-anlagen weisen oft kurze, z.B. gekrümmte Schäfte auf, so dass der rundum mit drei Backen bestückte entsprechend große Kappenabzieher nicht in eine Abzugsposition zu bringen ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein schnelleres, sichereres Wechseln der Punktschweißkappen sowohl an beweglichen als auch stationären Punktschweißanlagen mit kurzem Zugriffsweg automatisch zu ermöglichen.
• Die Lösung besteht darin, dass
  der Kappenabzieher zwei entgegengesetzt gerichtete Greifer mit jeweils zueinander verschwenkbaren, endseitig geöffneten Backen mit annähernd parallelen gezahnten Greifflächen aufweist, deren Abstand ein geringes Untermass zu einem Schweisskappendurchmesser hat,
  und das Kappenmagazin jeweils einen Kappenträger enthält, der, von einer Federdose angetrieben, mit seiner Vorschubkraft jeweils eine der Kappen an den Anschlag drückt, und in der Zugriffsstellung eine Randüberdeckung die Kappe einseitig übergreift.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Bei der neuen Ausführung sind der Kappenabzieher und das Magazin auf einem, vorzugsweise federnd gelagerten, Träger aufgebaut. Im Gegensatz zum vorbekannten System ermöglicht die neue Konstruktions-ausführung nicht nur den Einsatz an Schweißrobotern, sondern auch an stationären Schweißzangen oder -anlagen.
• Gegenüber dem vorbekannten Klemmsystem mit drei Backen ermöglicht die neue Kappen-Ziehausführung kürzere Spann- und Drehwege, damit wesentlich kürzere Zeiten für das Lösen der Kappen. Außerdem ergibt sich durch die kleinere Bauform ein größeres Einsatzspektrum z.B. an Sonderzangen oder sehr kurzen gekrümmten Schäften.
• Die beiden Kappenabzieher sind jeweils endseitig der Backen offen und somit für eine Kappe zugänglich. Die Backen greifen diese unmittelbar durch ihr Untermass ihres Abstandes und lösen die Kappe bereits bei einer Drehung um einen Winkel von ca. 30–60° fest. Dadurch ist ein Kappenwechsel auch bei äußerst beengten Raumverhältnissen möglich. Da die beiden Greifer in entgegengesetzte Richtung orientiert sind, ist jeweils eine von ihnen für einen Zugriff von den verschiedenen Seiten bei einer Rechtsdrehung nutzbar, so daß kein Wenden der Zange erforderlich ist, auch wenn die Schweißzangenschäfte geschraubt gehalten sind.
• Weiterhin ist das Rundmagazin wesentlich kompakter als das Schwerkraft-Geradmagazin vorbekannter Bauweise. Durch den Federantrieb läßt es sich in beliebiger Lage halten und betreiben.
• Auch erlauben die beiden achsparallel angeordneten Rundmagazine jeweils einen Zugriff auf kurzem radialen Weg zu den Eingriffspositionen in die Zugriffsöffnungen. In einer Ausführung mit einem Magazindeckel wird dieser beim Zugriff unmittelbar so weit verschoben, daß die Randüberdeckung den Kappenrand freigibt und das Herausnehmen möglich wird. Das Beispiel zeigt ein radiales Einlaufen und einen axialen Zugriff der Schäfte ins Magazin.
• Beide Teilvorrichtungen, der Kappenwechsler und die Kappenmagazine, sind auf einem Träger nahe beieinander montiert und lassen sich so stationär aufstellen oder auf einem Roboterarm fest oder lösbar montieren. Im ersten Fall wechselt der Schweißroboter die Kappen seiner Zange, und im zweiten Fall wechselt der Roboter mittels der Vorrichtung die Kappen an den stationären Zangen bzw. Anlagen. Dabei ist die Wechselvorrichtung am Roboterarm in einem Freiraum neben dem Greifer des Roboters oder auf einer Führungsschiene verschiebbar ständig einsatzbereit montiert, oder sie liegt in einer Parkstellung bereit, aus der sie vom Greifer abgeholt und zum Einsatz gebracht wird; man nennt dieses Wechselzangen-Prinzip.
• An der Vorrichtung sind vorteilhaft Kappensensoren angeordnet, die signalisieren, ob eine Kappe vorhanden ist oder nicht. Darüberhinaus wird der Füllstand der Magazine überwacht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nach einem Kappenwechsel am Schweißzangenschaft eine Kappe vorhanden ist, bevor das Kühlwasser zugeschaltet wird. Weiterhin läßt sich damit überprüfen, ob die alte Kappe abgezogen wurde, wenn bei einer Annäherung des Schaftes keine Kappe vorhanden gemeldet wird.
• Die Ausführung des Kappenmagazins ohne Deckel hält in einem elastischen Kappenträger die Schweißkappen in enger Passung unter Schub- oder Zugkraft axialverschieblich.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den 1 bis 6 dargestellt.
• 1 zeigt die Gesamtvorrichtung schematisch perspektivisch;
• 2 zeigt eine transparente Aufsicht des Kappenabziehers;
• 2A, 2B zeigen Detailvergrößerungen von den Greifflächen;
• 3 zeigt eine Perspektive des Kappenabziehers;
• 4 zeigt ein Kappenmagazin perspektivisch, geschlossen, vergrößert
• 5 zeigt ein Kappenmagazin perspektivisch, geöffnet, vergrößert
• 6 zeigt eine Draufsicht auf den Magazindeckel.
• 1 zeigt einen kompletten Punktschweißkappenwechsler 1, der auf einer Trägerschiene 5 an einem Roboterarm verschieblich gehalten ist. Alternativ ist er mit der Montageplatte 50 fest installiert. Am freien Ende der Montageplatte 50 ist der zweiseitig bestückte Kappenabzieher 2 angeschraubt, wobei die beiden Greifer 20 jeweils seitlich entgegengesetzt gerichtet sind. Es sind zwischen die Backen 21, 22 abgezogene Kappen K eingezeichnet, die nach dem Abziehen an der Kante eines Ablagebehälters in diesen ausgesteift werden.
• Gegen den Kappenabzieher 2 zurückversetzt sind gegeneinander seitlich versetzt je ein Kappenmagazin 3, 3A auf der Montageplatte 50 montiert, wobei die Magazindeckel 4 jeweils seitlich gerichtet und die Zugriffsöffnungen 40 achsparallel zu. den abgezogenen noch gehaltenen Schweißkappen K orientiert sind, so daß die Schweißzangenschäfte beim Kappenwechsel nur kurze Wege zurücklegen müssen.
• 2 zeigt eine Draufsicht auf den Kappenabzieher 2, der aus sehr wenigen Teilen besteht. Die Greifer 20 bestehen jeweils aus einer gezahnten feststehenden Backe 21 und einer zu dieser verschwenkbar montierten Backe 22. Das Schwenkgelenk 24 ist durch eine U-förmige Ausgestaltung des beweglichen Backenarmes 25 hinter die feststehende Backe 21 verlegt, wodurch eine im Greifer 20 befindliche Kappe K bei einer Verdrehung je nach der Drehrichtung eingeklemmt wird.
• Die Anfangsandruckkraft der Backen 20, 21 liefert eine Spreizfeder 26, die z.B. als eine Wendel- oder Spreizfeder mit abgespreizten Enden ausgebildet ist, die sich jeweils gegen einen Backenarm 25 abstützen.
• Einlaufseitig weisen die Greifer 20 Einlaufschrägen 27, 28 auf. Von diesen aus erstrecken sich jeweils die etwa parallel stehenden Greifflächen 23, die mit einer jeweils entgegengesetzt richtungsorientierten Zahnung 29A, 29B versehen sind, wie 2A und 2B im Detail ausschnittsweise zeigen. Ist keine Kappe K in den Greifer 20 eingeführt, so besitzt der Abstand A der Greifflächen 23 ein geringes Untermaß gegenüber dem Kappenaußendurchmesser D.
• 3 verdeutlicht, daß die Feder 26 und die beweglichen Backen 21, 22 sowie eine Backenplatte 62, auf der die feststehenden Backen 21 ausgebildet sind, zwischen zwei Abdeckplatten 60, 61 gehalten sind. Die Backenplatte 62 weist eine entsprechende Ausnehmung auf, in der die U-förmigen Backenarme 25 Bewegungsfreiraum haben.
• 4 zeigt ein rundes Kappenmagazin 3, das aus einem trommelartigen Kappenträger 31 besteht, der mit einem Magazindeckel 4 verschlossen ist, wobei ein radialer Ausschnitt bis zur gerundeten Zugriffsöffnung 40 freisteht, in der eine Schweißkappe K in der Entnahmestellung an eine Anschlagkante 32 am Deckel angedrückt ist.
• Der Deckel 4 weist an der Rundung der Zugriffsöffnung 40 eine schmale Randüberdeckung 41 des Kappenrandes auf, an die sich eine Einführschräge 42 stufenförmig zur Deckenoberseite anschließt. Zu einer Ausführung mit einem klappbaren Deckel 4 befindet sich ein Schlitz 43, der von einem außen abgeschrägten Haken 34 durchgriffen ist, der den Deckel zuhält.
• Gegenüberliegend zur Zugriffsöffnung 40 ist ein Scharnier 44 mit einem Langloch 45 in der Erstreckungsebene des Deckels ausgebildet, dessen Zapfen 46 in einer Scharnierstütze 47 gehalten ist.
• 5 zeigt das Rundmagazin 3 mit Scharnier geöffnet und mit einer Schweißkappe K in den Bohrungen 30 des Kappenträgers 31 bestückt, wobei die Kappe K um einige Millimeter daraus hervorragt. Im Zentrum des Kappenträgers 31 befindet sich feststehend montiert eine schematisch gezeigte Federdose 33, die den Haken 34 radial verschieblich trägt. In der Federdose 33 ist zentral eine vorgespannte Spindel- oder Wendelfeder angeordnet, deren eines Ende zu der Federdose 33 und deren anderes Ende an dem Kappenträger 31 festgelegt sind, so daß letzterer mit einer Drehkraft P in Richtung auf den Anschlag 32, der sich am Magazindeckel radial erstreckt, gedrückt wird.
• Der Haken 34 erstreckt sich plattenförmig in einen diagonalen Führungsschlitz am Deckel der Federdose 33. Von dem Haken 34 erstreckt sich im geschlossenen Zustand, wie hier gezeigt, eine im Deckel gehaltene Druckfederanordnung 35, die sich mit einem Stützzapfen 36 an der gerundeten Scharnierstütze 47 abstützt und den Haken 34 in die Schließstellung drückt, in der er den Deckel 4 im geschlossenen Zustand übergreift und die Randüberdeckung 41 in der Überdeckungsstellung hält, wobei der Zapfen 46 sich in der hinteren Anschlagstellung im Langloch 45 befindet, wie 1 zeigt. Zum Öffnen des Deckels 4 wird der Haken 34 von Hand zurückgeschoben. Alternativ kann das Rundmagazin ohne Scharnier zum Öffnen des Deckels ausgeführt werden. In dem Fall ist der Deckel nur verschieblich gehalten, damit beim Einführen des Zangenschaftes dieser den Deckel an der Schräge 42 zur Freigabe der Randüberdeckung überschiebt.
• 6 zeigt eine Draufsicht auf den Magazindeckel 4, dessen Hauptkontur aus zwei Halbkreisen mit versetzten Mittelpunkten M1, M2 besteht, wobei sich einerseits die Zugriffsöffnung 40 zum Zentrum gerichtet erstreckt und gegenüberliegend das Scharnier 44 außenseitig erstreckt. Der Schlitz 43 im Deckel 4 erstreckt sich im Mittenbereich in der Richtung zwischen der Zugriffsöffnung 40 und dem Scharnier 44. In dieser Richtung ist der Haken 34 im Deckel und in der feststehenden Federdose 33 geführt. Der Deckel 4 ist etwa 15 mm hoch und weitgehend hohl ausgebildet und weist einen versteifenden Rand 48 auf, der in den Anschlag 32 sowie andererseits in das Scharnier 44 übergeht. Der Deckel 4 ist zum Einführungsbereich an der Einführschräge 42 um ca. 5 mm erniedrigt. Innerlich führt die Deckelfläche die Kappen beim Eindrehen in die Anschlagstellung auf das Entnahmeniveau. Eine Kammer 49, die die Druckfederanordnung 35 aufnimmt, ist gestrichelt dargestellt.
• Die kompakte Bauweise der Kappenabzieher mit den Magazinen ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Wechselzeiten beispielsweise von 22 auf 17 sec., was etwa 23% entspricht.

1

Punktschweißkappenwechsler

2

Kappenabzieher

20

Greifer

21, 22

Backen

23

Greifflächen

24

Schwenkgelenk

25

Backenarm

26

Spreizfeder

27, 28

Einlaufschrägen

29A, 29B

Zahnung

3, 3A

Kappenmagazine

30

Bohrungen

31

Kappenträger

32

Anschlag

33

Federdose

34

Haken

35

Druckfeder

36

Stützzapfen

4

Magazindeckel

40

Zugriffsöffnung

41

Randüberdeckung

42

Einführschräge auf dem Deckel

43

Schlitz im Deckel

44

Scharnier

45

Langloch im Scharnier

46

Zapfen

47

Scharnierstützen

48

Deckelrand

49

Druckfederkammer

5

Trägerschiene

50

Montageplatten

60, 61

Abdeckplatten

62

Backenplatte

A

Greifbackenabstand

D

Kappen-Außendurchmesser

K

Kappe

P

Vorschubkraft

M1, M2

Halbkreismittelpunkte

Claims (16)

1. Punktschweißkappenwechsler (1) mit einem Kappenabzieher (2) und zwei Kappenmagazinen (3, 3A), wobei der Kappenabzieher (2) einen Greifer (20) mit federbelasteten, schwenkbaren Backen (21, 22) aufweist, der eine in diese eingeführte Punktschweißkappe (K) einer Punktschweißzange gegen eine Verdrehung einklemmend bei einer Dreh- und axialen Abzugsbewegung von einem Schweißzangenschaft ablöst und wobei die Kappenmagazine (3, 3A) Punktschweißkappen jeweils in einem Kappenträger (31) gerichtet orientiert halten und durch eine Vorschubkraft (P) jeweils nacheinander einzeln an einen Anschlag (32) in eine Zugriffsstellung befördert sind, aus der sie auf den freien Schweißzangenschaft axial aufsteckbar und mit ihm herausziehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenabzieher (2) zwei entgegengesetzt gerichtete Greifer (20) mit jeweils zueinander verschwenkbaren, endseitig geöffneten Backen (21, 22) mit annähernd parallelen gezahnten Greifflächen (23) aufweist, deren Abstand (A) ein geringes Untermass zu einem Schweisskappendurchmesser (DK) hat, und das Kappenmagazin (3, 3A) jeweils einen Kappenträger (31) enthält, der, von einer Federdose (33) angetrieben, mit seiner Vorschubkraft (P) jeweils eine der Kappen (K) an den Anschlag drückt, und in der Zugriffsstellung eine Randüberdeckung (41) die Kappe (K) einseitig übergreift.
2. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Backen (21) des zugehörigen Greifers (20) feststehend an einer Backenplatte ausgebildet ist und die betreffende bewegliche Backe (22) an einem U-förmigen Backenarm (25) ausgebildet ist, der mit einem Schwenkgelenk (24) jenseits der feststehenden Backe (21) gelagert ist.
3. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden beweglichen Backenarmen (25) z. B. eine vorgespannte Spreizfeder (26) angeordnet ist.
4. Punktschweißkappenwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (21, 22) Einlaufschrägen (27, 28) tragen.
5. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifflächen (23) jeweils eine asymmetrische Zahnung (29A, 29B) tragen, die an den beiden parallelen Backen (21, 22) entgegengesetzt gerichtet ist.
6. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenarme (25), die Spreizfeder (26) und die Backenplatte (62) zwischen Abdeckplatten (60, 61) gehalten sind.
7. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federdose (33) eine Spiral- oder Wendelfeder enthält, deren Enden einerseits an der Federdose (33) und andererseits an dem Kappenträger (31) festgelegt sind.
8. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magazindeckel (4) durch eine Feder (35) in Richtung auf die Zugriffsöffnung (40) vorgespannt gehalten ist, so daß die Randüberdeckung (41) einen Kappenrand in dessen Anschlagstellung übergreift.
9. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 8, dadurch. gekennzeichnet, daß an der Federdose (33) ein Haken (34) federbelastet verschieblich gehalten ist, der den Magazindeckel (4) geschlossen durchgreift und übergreifend hält.
10. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magazindeckel (4) an einer Scharnierstütze (47) angelenkt ist, die der Zugriffsöffnung (40) gegenüber liegt.
11. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Magazindeckel (4) an der Scharnierstütze (47) in einem Langloch (45) verschiebegeführt ist.
12. Punktschweißkappenwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magazindeckel (4) einen versteifenden Deckelrand (48) trägt, der einerseits in die Randüberdeckung (41) und andererseits in ein Scharnier (44) übergeht.
13. Punktschweißkappenwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenabzieher (2) mit frontseitig überstehenden Greifern (20) auf einer Montageplatte (50) montiert ist und darauf rückseitig versetzt die Kappenmagazin (3, 3A) montiert sind.
14. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugriffsöffnungen (40) der Kappenmagazine (3, 3A) jeweils zu verschiedenen Seiten der Montageplatte (50) gerichtet sind und diese seitlich überragen.
15. Punktschweißkappenwechsler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (50) auf einer Trägerschiene (5) verschieblich geführt gehalten ist, die an einem Roboterarm montiert oder fest installiert ist.
16. Punktschweißkappenwechsler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kappenmagazinen (3, 3A) Sensoren angeordnet sind, die einer Steuervorrichtung signalisieren, wenn nur noch eine vorgegebene Restmenge von Punktschweißkappen (K) im jeweiligen Kappenträger (31) vorrätig ist.