DE102022105712A1

DE102022105712A1 - Plunger device

Info

Publication number: DE102022105712A1
Application number: DE102022105712.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Eine Stößelvorrichtung (31) zur gestellfesten Anordnung umfasst einen geradlinig verschiebbar in einem Lagerblock (11) angeordneten Stößel (12) mit einer Werkzeugaufnahme (32), wobei ein Torque-Motor (16) zur Verlagerung des Stößels (12) aus einer Ausgangslage in eine Endlage vorgesehen ist und das Erreichen der Endlage anhängig von einem Drehmoment der Torque-Motors (16) ist.A plunger device (31) for arrangement fixed to the frame comprises a plunger (12) which is disposed in a straight line in a bearing block (11) and has a tool holder (32), a torque motor (16) for displacing the plunger (12) from an initial position into one End position is provided and reaching the end position depends on a torque of the torque motor (16).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stößelvorrichtung zur gestelltesten Anordnung mit einem geradlinig verschiebbar in einem Lagerblock angeordneten Stößel mit einer Werkzeugaufnahme, einen Elektrodenhalter einer Schweißmaschine mit einer Stößelvorrichtung und eine Schweißmaschine mit einem Elektrodenhalter.The invention relates to a plunger device for the most flexible arrangement with a plunger arranged in a rectilinear displaceable manner in a bearing block with a tool holder, an electrode holder of a welding machine with a plunger device and a welding machine with an electrode holder.

In der Fertigungstechnik finden häufig Stößelvorrichtungen Verwendung, um beispielsweise Bauteile miteinander zu vernieten oder zu prägen oder zu stauchen oder dergleichen. Hierbei ist es problematisch, das Erreichen einer Endlage lediglich wegabhängig festzulegen, da sowohl die zu bearbeitenden Bauteile toleranzbedingten Maßabweichungen als auch die eingesetzten Werkzeuge einem Verschleiß unterliegen.Plunger devices are often used in manufacturing technology, for example to rivet or emboss or compress components together or the like. It is problematic to determine whether an end position is reached solely depending on the distance, since both the components to be machined are subject to tolerance-related dimensional deviations and the tools used are subject to wear.

Mit Elektroden bestückte Elektrodenhalter oder Zangenarme der Schweißzangen werden zum Punktschweißen, insbesondere zum Buckelschweißen. mit einer beispielsweise von einer Dicke der zu verbindenden Bleche abhängigen Kraft von beispielsweise 400 bis 8000 Newton gegen das zu schweißende Werkstück gepresst. Die erforderliche Kraft wird in der Regel mittels druckbeaufschlagter Kolben-Zylinder-Einheiten erzeugt. Derartige Schweißzangen weisen darüber hinaus einen mit einem Stromanschluss gekoppelten Transformator auf, wobei der Transformator an der Schweißzange angeordnet sein kann. Insbesondere beim Buckelschweißen ist ein kontinuierliches Nachsetzen der Elektroden während der Erwärmung der zu verschweißenden Bauteile aufgrund der Dickenänderung in deren teigigen bzw. schmelzflüssigen Zustand erforderlichElectrode holders or gun arms of welding guns equipped with electrodes are used for spot welding, especially for projection welding. pressed against the workpiece to be welded with a force of, for example, 400 to 8000 Newtons, which depends on the thickness of the sheets to be connected. The required force is usually generated using pressurized piston-cylinder units. Such welding guns also have a transformer coupled to a power connection, wherein the transformer can be arranged on the welding gun. Particularly in projection welding, continuous repositioning of the electrodes is required while the components to be welded are heated due to the change in thickness in their doughy or molten state

Die DE 10 2016 122 170 A1 offenbart eine Schweißzange in C-Form mit einem Schweißzangenkörper, an dem ein erster Schweißarm befestigt ist, der an seinem freien Ende mit einer ersten Elektrode bestückt ist, und einem demgegenüber motorisch verlagerbaren zweiten Schweißarm, der an dem Schweißzangenkörper angeordnet ist, und dem ein mit einer zweiten Elektrode bestückter Elektrodenhalter zugeordnet ist. Dem zweiten Schweißarm ist zur linearen Verschiebung der zweiten Elektrode relativ zur ersten Elektrode ein Torquemotor zugeordnet.The DE 10 2016 122 170 A1 discloses a C-shaped welding gun with a welding gun body, to which a first welding arm is attached, which is equipped with a first electrode at its free end, and a second welding arm, which can be moved by motor and is arranged on the welding gun body, and which has a A second electrode equipped electrode holder is assigned. A torque motor is assigned to the second welding arm for the linear displacement of the second electrode relative to the first electrode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stößelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem verhältnismäßig geringen Gewicht und einem relativ einfachen Aufbau eine präzise Endlagensteuerung ermöglicht.The invention is based on the object of creating a plunger device of the type mentioned, which enables precise end position control with a relatively low weight and a relatively simple structure.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Stö-ßelvorrichtung zur gestellfesten Anordnung einen geradlinig verschiebbar in einem Lagerblock angeordneten Stößel mit einer Werkzeugaufnahme umfasst, wobei ein Torque-Motors zur Verlagerung des Stößels aus einer Ausgangslage in eine Endlage vorgesehen ist und das Erreichen der Endlage anhängig von einem Drehmoment der Torque-Motors ist.According to the invention, the object is achieved in that a plunger device for the frame-fixed arrangement comprises a plunger arranged in a rectilinear displaceable manner in a bearing block with a tool holder, a torque motor being provided for displacing the plunger from a starting position into an end position and reaching the end position depends on the torque of the torque motor.

Mit dem Torque-Motor, der gegenüber einem Schrittmotor verbesserte Regeleigenschaften aufweist, wird die Werkzeugaufnahme in die Ausgangslage, in der beispielsweise eine Bestückung mit dem Werkstück bzw. eine Anordnung des oder der zu bearbeitenden Bauteilen stattfindet und die Endlage verfahren, wobei hier ein Messsystem bzw. ein Positionserfassungssystem zur Regelung des Torque-Motors zum Einsatz kommt. In der Endlage liegt beispielsweise ein in der Werkzeugaufnahme angeordnetes Niet-, Präge-, Press- oder dergleichen Werkzeug an dem Werkstück an. Der erforderliche Anpressdruck der mit dem Werkzeug bestückten Werkzeugaufnahme gegenüber einem gestellfesten Gegenlager, auf dem beispielsweise das Werkstück positioniert ist, ist von dem durch den Torque-Motor übertragenen Drehmoment bzw. dem an dem Torque-Motor anliegenden Motorstrom bzw. der Motorspannung abhängig, wobei zumindest einer dieser Werte als Regelgröße für das Nachstellverhalten des Torque-Motors zum Aufrechterhaltung oder Erzeugung des Anpressdrucks beim Bearbeitungsvorgang, beispielsweise beim Umformen, Fügen oder dergleichen dient. Bei diesem Anpressen wirken sich die konstruktiven Details des Torque-Motors, der eine hohe Antriebssteifigkeit und kein Verdrehspiel aufweist, vorteilhaft aus.With the torque motor, which has improved control properties compared to a stepper motor, the tool holder is moved to the starting position, in which, for example, the workpiece is loaded or the component or components to be machined are arranged, and the end position is moved, in which case a measuring system or . a position detection system is used to control the torque motor. In the end position, for example, a riveting, embossing, pressing or similar tool arranged in the tool holder rests against the workpiece. The required contact pressure of the tool holder equipped with the tool relative to a counter bearing fixed to the frame, on which the workpiece is positioned, for example, depends on the torque transmitted by the torque motor or the motor current or the motor voltage applied to the torque motor, whereby at least one of these values serves as a control variable for the adjustment behavior of the torque motor to maintain or generate the contact pressure during the machining process, for example when forming, joining or the like. The design details of the torque motor, which has high drive rigidity and no torsional backlash, have an advantageous effect on this pressing.

Selbstverständlich können mehrere Stößelvorrichtungen einem Gestell zugeordnet sei, um beispielsweise mehrere Nieten, Prägungen, oder sonstige Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück gleichzeitig oder zeitversetzt in einer Einspannung des Werkstücks durchzuführen.Of course, several plunger devices can be assigned to a frame in order, for example, to carry out several rivets, embossings, or other processing operations on a workpiece at the same time or with a time delay in a clamping of the workpiece.

Im Folgenden wird die Stößelvorrichtung im Zusammenhang mit einer Schweißmaschine erläutert, wobei der Fachmann in naheliegender Weise die Ein- und Nachstellvorgänge der Elektrode auf andere Werkzeuge übertragen kann.The plunger device is explained below in connection with a welding machine, whereby the person skilled in the art can obviously transfer the adjustment and readjustment processes of the electrode to other tools.

Die Stößelvorrichtung findet insbesondere bei einem Elektrodenhalter einer Schweißmaschine Verwendung, deren die Werkzeugaufnahme als eine die Elektrodenaufnahme ausgebildet ist.The plunger device is used in particular in an electrode holder of a welding machine, the tool holder of which is designed as an electrode holder.

Elektrodenhalter weist eine C-förmige Geometrie zur gegenüberliegenden Anordnung einer Festelektrode und einer Gegenelektrode in jeweils einer Elektrodenaufnahme auf, wobei die Gegenelektrode der Elektrodenaufnahme der Stößelvorrichtung zugeordnet ist, wobei die Gegenelektrode mittels des Torque-Motors relativ zu der Elektrodenaufnahme der Festelektrode aus einer Ausgangslage in eine Schweißlage linear verstellbar ist und der Torque-Motor zum Nachstellen der Lage der Elektrodenaufnahme der Gegenelektrode in der Schweißlage während eines Schweißvorgangs in Abhängigkeit von dem an dem Torque-Motor aufgebrachten Drehmoment ansteuerbar ist.Electrode holder has a C-shaped geometry for the opposite arrangement of a fixed electrode and a counter electrode in an electrode holder, the counter electrode being assigned to the electrode holder of the plunger device, the counter electrode can be linearly adjusted by means of the torque motor relative to the electrode holder of the fixed electrode from a starting position into a welding position and the torque motor for adjusting the position of the electrode holder of the counter electrode in the welding position during a welding process depending on the torque applied to the torque motor can be controlled.

Mit dem Torque-Motor wird die Gegenelektrode in die Ausgangslage, in der eine Bestückung mit dem Werkstück bzw. den zu verschweißenden Bauteilen stattfindet und die Schweißlage verfahren, wobei hier ein Messsystem bzw. ein Positionserfassungssystem zur Regelung des Torque-Motors zum Einsatz kommt. In der Schweißlage liegen die beiden Elektroden unter einem vorgegebenen Anpressdruck auf gegenüberliegenden Seiten an dem Werkstück an. Ein Abbrand der Elektroden und eine Veränderung der Dicke des Werkstücks in dem Schmelzbereich ist hier unberücksichtigt. Zum Ausgleich dieser Veränderungen ist eine Nachstellbewegung der Gegenelektrode erforderlich, um einen zum Schweißen benötigten Anpressdruck aufrecht zu erhalten. Insbesondere beim elektrischen Buckelschweißen ist ein Nachstellen der Gegenelektrode mittels des Torque-Motors erforderlich. Da der Anpressdruck der Gegenelektrode gegenüber der Festelektrode von dem durch den Torque-Motor übertragenen Drehmoment bzw. dem an dem Torque-Motor anliegenden Motorstrom bzw. der Motorspannung abhängig ist, dient zumindest einer dieser Werte als Regelgröße für das Nachstellverhalten des Torque-Motors zum Nachsetzen der Gegenelektrode zur Aufrechterhaltung des Anpressdrucks beim Schweißvorgang. Bei diesem Nachsetzen wirken sich die konstruktiven Details des Torque-Motors, der eine hohe Antriebssteifigkeit und kein Verdrehspiel aufweist, vorteilhaft aus.With the torque motor, the counter electrode is moved to the starting position in which the workpiece or the components to be welded are fitted and the welding position is moved, whereby a measuring system or a position detection system is used to control the torque motor. In the welding position, the two electrodes rest on opposite sides of the workpiece under a predetermined contact pressure. Burning of the electrodes and a change in the thickness of the workpiece in the melting area are not taken into account here. To compensate for these changes, an adjustment movement of the counter electrode is required in order to maintain the contact pressure required for welding. Particularly with electric projection welding, it is necessary to adjust the counter electrode using the torque motor. Since the contact pressure of the counter electrode relative to the fixed electrode depends on the torque transmitted by the torque motor or the motor current or motor voltage applied to the torque motor, at least one of these values serves as a controlled variable for the adjustment behavior of the torque motor for readjustment the counter electrode to maintain the contact pressure during the welding process. The design details of the torque motor, which has high drive rigidity and no torsional backlash, have an advantageous effect on this adjustment.

In Ausgestaltung ist der Torque-Motor mit einer elektronischen Motorsteuerung verbunden, an der mindestens ein Ist-Sensorwert bzw. Ist-Messwert anliegt. Anhand des Ist-Sensorwertes oder des Ist Messwertes kann sowohl die Anstellung der Elektrode in die Ausgangslage und die Schweißlage vorgenommen werden, wobei die Werte beispielsweise von einem insbesondere linearen Längenmesssystem und/oder einem Drehgeber geliefert werden. Zum drehmomentabhängigen Nachstellen der Gegenelektrode werden Ist-Werte des Motorstroms bzw. der Motorspannung insbesondere währen des Schweißvorgangs an der Motorsteuerung verarbeitet, um bei einem Erweichen der zu verschweißenden Werkstoffe die Gegenelektrode in Richtung der Festelektrode nachzuführen. Hierbei werden während des Schweißvorgangs nicht nur Veränderungen der Materialeigenschaften des Werkstücks, sondern auch gegebenenfalls Veränderungen der Elektroden, beispielsweise durch eine abbrandbedingte Längenänderung berücksichtigt, da sich diese Veränderungen auch auf das Drehmoment des Torque-Motors in der Schweißlage auswirken, die für eine anforderungsgerechte Verschweißung ein Nachsetzen der Gegenelektrode bedingen. Selbstverständlich umfasst die Motorsteuerung eine computergestützte Datenverarbeitungseinrichtung mit mindestens einem Prozessor und mindestens einer Speichereinrichtung. Die Motorsteuerung kann selbstverständlich auch in die Maschinensteuerung einer mit dem Elektrodenhalter bestückten Schweißmaschine integriert sein.In one embodiment, the torque motor is connected to an electronic motor control, to which at least one actual sensor value or actual measured value is present. Using the actual sensor value or the actual measured value, the electrode can be adjusted to the starting position and the welding position, the values being supplied, for example, by a linear length measuring system and/or a rotary encoder. For torque-dependent adjustment of the counter electrode, actual values of the motor current or motor voltage are processed on the motor control, in particular during the welding process, in order to adjust the counter electrode in the direction of the fixed electrode when the materials to be welded soften. During the welding process, not only changes in the material properties of the workpiece, but also possible changes in the electrodes, for example due to a change in length due to erosion, are taken into account, since these changes also affect the torque of the torque motor in the welding position, which is necessary for a welding that meets the requirements Replace the counter electrode. Of course, the engine control includes a computer-aided data processing device with at least one processor and at least one memory device. The motor control can of course also be integrated into the machine control of a welding machine equipped with the electrode holder.

Zweckmäßigerweise greift der Torque-Motor mit einem gekoppelten Antriebszahnrad in eine dem Stößel der Werkzeugaufnahme zugeordnete Zahnstange ein, wobei der Stößel in einem Lagerblock des Elektrodenhalters spielfrei geführt ist. Der Stößel weist umfangsseitig sich im Wesentlichen über die gesamte Stößellänge erstreckende Gleitleisten auf. Der Stößel kann aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung und die Gleitleisten aus Stahl gefertigt sein, wobei die Gleitleisten eine geschliffene und hartverchromte Oberfläche aufweisen können.The torque motor expediently engages with a coupled drive gear in a rack assigned to the plunger of the tool holder, the plunger being guided without play in a bearing block of the electrode holder. The plunger has slide strips on the circumference that extend essentially over the entire length of the plunger. The plunger can be made of aluminum or an aluminum alloy and the sliding strips can be made of steel, whereby the sliding strips can have a ground and hard chrome-plated surface.

In Ausgestaltung sind in dem Lagerbock mehrere verstellbare Lagerelemente angeordnet. Die Lagerelemente sind keilförmig ausgebildet und wirken mit dem Stößel bzw. den Gleitleisten des Stößels zusammen. Vorzugsweise weisen die Lagerelemente einen Gleitbelag auf. Durch eine axiale Verstellung der Lagerelemente, beispielsweise mittels zugeordneter Stellschrauben, wird das Spiel des Stößels in dem Lagerbock verändert. Gleichermaßen kann die Lage des Stößels in dem Lagerbock derart verstellt werden, dass das Antriebszahnrad des Torque-Motors nahezu spielfrei mit der Zahnstange des Stößels zusammenwirkt.In one embodiment, several adjustable bearing elements are arranged in the bearing block. The bearing elements are wedge-shaped and interact with the plunger or the slide strips of the plunger. The bearing elements preferably have a sliding coating. By axially adjusting the bearing elements, for example using assigned adjusting screws, the play of the plunger in the bearing block is changed. Likewise, the position of the plunger in the bearing block can be adjusted in such a way that the drive gear of the torque motor interacts with the rack of the plunger with almost no play.

Um einen schnellen Werkzeugwechsel mit einer exakten und voreingestellten Lage der Gegenelektrode und/oder der Festelektrode oder anderer Werkzeuge zu realisieren, ist zweckmäßigerweise die Werkzeugaufnahme als eine Steilkegel-Spanneinheit eines Werkzeug-Schnellwechselsystems ausgebildet.In order to achieve a quick tool change with an exact and preset position of the counter electrode and/or the fixed electrode or other tools, the tool holder is expediently designed as a steep taper clamping unit of a quick tool change system.

Zweckmäßigerweise sind die Elektrodenaufnahme und/oder der Lagerblock und/oder der Stößel und/oder ein Gehäuse des Torque-Motors über Kühlkanäle eines Kühlkreislaufs mit einer Kühleinrichtung verbindbar. Sonach ist eine relativ konstante Temperaturführung insbesondere während der Schweißprozesse ermöglicht.The electrode holder and/or the bearing block and/or the plunger and/or a housing of the torque motor can expediently be connected to a cooling device via cooling channels of a cooling circuit. This enables relatively constant temperature control, particularly during the welding processes.

Bei einer Schweißmaschine ist der zuvor erläuterte Elektrodenhalter mit seinem langen C-Schenkel an einem Maschinengestell angeflanscht. Sonach ist lediglich eine verhältnismäßig kleine Fläche des Maschinengestells und des Elektrodenhalters mit einer relativ hohen Oberflächengüte zu bearbeiten, die eine exakte Positionierung dieser Baugruppen ermöglicht.In a welding machine, the electrode holder explained above is flanged to a machine frame with its long C-leg. This means that there is only a relatively small area of the machine frame and the electrode holder ters with a relatively high surface quality, which enables precise positioning of these assemblies.

Nach einer Weiterbildung sind in dem Maschinengestell die die elektronische Maschinensteuerung mit der Motorsteuerung sowie eine dezentrale Kühleinrichtung mit einem Wärmetauscher aufgenommen. Insbesondere die dezentrale Kühleinrichtung ermöglich einen energieeffizienten Betrieb der Schweißmaschine, da der Betrieb einer zentralen Kühleinrichtung, an die viele unterschiedliche Aggregate angeschlossen werden, energieintensiv ist, da stets große Mengen Kühlflüssigkeit, die durch lange nicht oder schlecht wärmeisolierte Leitungsnetze gepumpt werden, zu temperieren sind. Im Weiteren sind bei der Energiebilanz einer zentralen Kühleinrichtung eben auch die thermischen Verluste in den Rohrleitungen sowie zu installierende Pumpenleitung kostensteigernd zu berücksichtigen. Darüber hinaus ist durch den Torque-Motor mit seiner drehmomentabhängigen Ansteuerung eine separate Nachsetzeinheit eingespart und damit eine Gewichtsreduzierung gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Schweißmaschine erzielt, so dass insgesamt relativ geringe Massen zu bewegen sind.According to a further development, the electronic machine control with the engine control and a decentralized cooling device with a heat exchanger are accommodated in the machine frame. In particular, the decentralized cooling device enables energy-efficient operation of the welding machine, since the operation of a central cooling device, to which many different units are connected, is energy-intensive, since large quantities of cooling liquid, which are pumped through pipe networks that are not or poorly insulated for a long time, always have to be tempered. Furthermore, when calculating the energy balance of a central cooling device, the thermal losses in the pipes and the pump line to be installed must also be taken into account, increasing costs. In addition, the torque motor with its torque-dependent control eliminates the need for a separate adjustment unit and thus achieves a weight reduction compared to a welding machine known from the prior art, so that overall relatively small masses have to be moved.

In weiterer Ausgestaltung sind die Kühlkanäle der Elektrodenaufnahme und/oder des Lagerblocks und/oder des Stößels und/oder des Gehäuses des Torque-Motors über ein Stellventil entweder mit einer Drucklufteinrichtung ausblasbar oder mit einer Kühlmittelpumpe der Kühleinrichtung verbindbar. Bei dem Stellventil kann es sich um elektronisch ansteuerbares Dreiwegeventil handeln, das mit einem zentralen Druckluftnetz und der dezentralen Kühleinrichtung verbunden ist. Bei einem Werkzeugwechsel kann ein Schaltsignal an das Dreiwegeventil angelegt werden, das ein Ausblasen der Kühlkanäle des Kühlkreislaufs mittels der Druckluft ermöglicht.In a further embodiment, the cooling channels of the electrode holder and/or the bearing block and/or the plunger and/or the housing of the torque motor can be blown out via a control valve either with a compressed air device or can be connected to a coolant pump of the cooling device. The control valve can be an electronically controllable three-way valve that is connected to a central compressed air network and the decentralized cooling device. When changing a tool, a switching signal can be applied to the three-way valve, which enables the cooling channels of the cooling circuit to be blown out using the compressed air.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.It is understood that the features mentioned above and to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations. The scope of the invention is defined only by the claims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the associated drawing.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Schweißmaschine mit einem eine Stößelvorrichtung umfassenden Elektrodenhalter,
2 eine vergrößerte Teildarstellung der Einzelheit II nach 1,
3 einen Schnitt durch die Darstellung nach 2 und
4 eine perspektivische Ansicht der Teildarstellung der Einzelheit II nach 1.

It shows:

1 a schematic representation of a welding machine with an electrode holder comprising a plunger device,
2 an enlarged partial representation of detail II 1 ,
3 a section through the representation 2 and
4 a perspective view of the partial representation of detail II 1 .

Die Schweißmaschine 1 umfasst ein Maschinengestell 2 an dem ein C-förmiger Elektrodenhalter 3 befestigt ist, und zwar mit seinem langen C-Schenkel4, wobei den beiden gegenüberliegenden kurzen C-Schenkeln 5 zum einen eine Festelektrode 6 und zum anderen eine gegenüber der Festelektrode 6 verlagerbare Gegenelektrode 7 zugeordnet ist. Die Festelektrode 6 und die Gegenelektrode 7 sind zur Erzeugung eines Schweißstroms in bekannter Weise mit eines in dem Maschinengestell 2 angeordneten Transformator 8 gekoppelt. Im Weiteren sind die Festelektrode 6 und die Gegenelektrode 7 in jeweils einer Elektrodenaufnahme 9 gehalten, wobei die Elektrodenaufnahme der Gegenelektrode 7 als eine Steilkegel-Spanneinheit 10 einer Werkzeugaufnahme 32 eines Werkzeug-Schnellwechselsystems ausgebildet ist. Eine solche Steilkegel-Spanneinheit 10 ist auch für einen automatischen Werkzeugwechsel beispielsweise mittels eines Roboters oder dergleichen geeignet.The welding machine 1 comprises a machine frame 2 to which a C-shaped electrode holder 3 is attached, namely with its long C-leg 4, the two opposite short C-legs 5 having, on the one hand, a fixed electrode 6 and, on the other hand, a displaceable electrode 6 relative to the fixed electrode 6 Counter electrode 7 is assigned. The fixed electrode 6 and the counter electrode 7 are coupled in a known manner to a transformer 8 arranged in the machine frame 2 in order to generate a welding current. Furthermore, the fixed electrode 6 and the counter electrode 7 are each held in an electrode holder 9, the electrode holder of the counter electrode 7 being designed as a steep taper clamping unit 10 of a tool holder 32 of a quick tool change system. Such a steep taper clamping unit 10 is also suitable for automatic tool changing, for example by means of a robot or the like.

Zur Lageverstellung der Gegenelektrode 7 insbesondere aus einer zu der Festelektrode 6 beabstandeten Ausganslage, in der die Schweißmaschine mit dem Werkstück zu bestücken ist, in eine Schweißlage, in der die Festelektrode 6 und die Gegenelektrode 7 an dem Werkstück anliegen, ist die Gegenelektrode einem in einem Lagerblock 11 geführten Stößel 12 einer Stößelvorrichtung 31 zugeordnet, wobei der Stößel 12 von mindestens einem Faltenbalg 30 überdeckt ist. Zur axialen Verstellung des Stößels 12 weist dieser eine Zahnstange 13 auf, auf der ein Antriebszahnrad 14 abwälzt, das auf einem Rotor 15 eines Torque-Motors 16 drehfest angeordnet ist.To adjust the position of the counter electrode 7, in particular from a starting position spaced from the fixed electrode 6, in which the welding machine is to be equipped with the workpiece, into a welding position in which the fixed electrode 6 and the counter electrode 7 rest on the workpiece, the counter electrode is one in one Bearing block 11 guided plunger 12 is assigned to a plunger device 31, the plunger 12 being covered by at least one bellows 30. For axial adjustment of the plunger 12, it has a rack 13 on which a drive gear 14 rolls, which is arranged in a rotationally fixed manner on a rotor 15 of a torque motor 16.

Der Stößel 12 der Stößelvorrichtung 31 umfasst Gleitleisten 17 mit einer hohen Oberflächengüte und -härte, die sich im Wesentlichen über den längsseitigen Verstellbereich des Stößels 12 erstrecken. In Längsnuten des Lagerblocks 11 sind keilförmige Lagerelemente 18 verstellbar angeordnet, die mit einer Keilfläche an einer zugeordneten Gleitleisten 17 des Stößels 12 anliegen, wobei insbesondere die Keilfläche einen Gleitbelag aufweisen kann. Mit der Verstellung der Lagerelementes 18 wird zum einen eine Reduzierung des Spiels des Stößels 12 in der entsprechenden Ausnehmung des Lagerblocks 11 und zum anderen eine Reduzierung eines Zahnflankenspiels zwischen dem Antriebszahnrad 14 und der Zahnstange 13 bewirkt, bis diese Bauteile quasi spielfrei zusammenwirken.The plunger 12 of the plunger device 31 includes slide strips 17 with a high surface quality and hardness, which extend essentially over the longitudinal adjustment range of the plunger 12. Wedge-shaped bearing elements 18 are adjustably arranged in longitudinal grooves of the bearing block 11 and rest with a wedge surface on an associated slide strip 17 of the plunger 12, the wedge surface in particular being able to have a sliding coating. With the adjustment of the bearing element 18, on the one hand, a reduction in the play of the plunger 12 in the corresponding recess of the bearing block 11 and, on the other hand, a reduction in the backlash between the drive gear 14 and the rack 13, until these components interact with each other virtually without play.

Um eine unerwünschte temperaturbedingte Maß- und Formänderung zu vermeiden bzw. zumindest zu reduzieren oder zu minimieren, weisen zumindest der Lagerblock 11, der Stößel 12 und der Torque-Motor 16 bzw. dessen Gehäuse 19 Kühlkanäle 20 auf, die mit einer Kühlflüssigkeit durchströmbar sind. Hierzu sind die Kühlkanäle 20 mit Anschlussstutzen 21 zur Anbringung von Schläuchen oder Rohren eines nicht näher dargestellten Kühlkreislaufs versehen. Der Kühlkreislauf umfasst im Weiteren in eine im Maschinengestell 2 untergebrachte Kühleinrichtung mit einem Kühlmittelbehälter 22, der über eine Kühlmittelpumpe 23 und einen ebenfalls in dem Maschinengestell installierten Plattenwärmetauscher 24 mit den Kühlkanälen 20 verbunden ist, die sich selbstverständlich auch in die Festelektrode 6 und die Gegenelektrode 7 erstrecken können. Im Weiteren ist dem Kühlkreislauf ein als ein elektronisch ansteuerbares Dreiwegeventil 25 ausgebildetes Stellventil 26 zugeordnet, das in einer Ventilstellung einen Strömungskanal für die Kühlflüssigkeit und in einer anderen Ventilstellung einen Strömungskanal für Druckluft zum Ausblasen der Kühlkanäle 20 freigibt, wobei ein externes Druckluftnetz mit einem Anschluss 27 des Dreiwegeventils 25 koppelbar ist. Sonach wird beim Rüsten der Schweißmaschine der Kühlkreislauf trocken gelegt und eine Verschmutzung der Schweißmaschine 1 durch austretende Kühlflüssigkeit ist im Wesentlichen vermieden.In order to avoid undesirable temperature-related changes in dimensions and shape or at least To reduce or minimize as much as possible, at least the bearing block 11, the plunger 12 and the torque motor 16 or its housing 19 have cooling channels 20 through which a cooling liquid can flow. For this purpose, the cooling channels 20 are provided with connecting pieces 21 for attaching hoses or pipes of a cooling circuit (not shown in detail). The cooling circuit further comprises a cooling device housed in the machine frame 2 with a coolant container 22, which is connected to the cooling channels 20 via a coolant pump 23 and a plate heat exchanger 24 also installed in the machine frame, which of course are also in the fixed electrode 6 and the counter electrode 7 can extend. Furthermore, the cooling circuit is assigned a control valve 26 designed as an electronically controllable three-way valve 25, which in one valve position opens a flow channel for the coolant and in another valve position a flow channel for compressed air for blowing out the cooling channels 20, an external compressed air network with a connection 27 the three-way valve 25 can be coupled. Accordingly, when setting up the welding machine, the cooling circuit is drained and contamination of the welding machine 1 due to escaping coolant is essentially avoided.

Zum Schweißen wird die Gegenelektrode 7 in Richtung der Festelektrode 6 bewegt, wobei die Positionierung mittels des Torque-Motors 16 erfolgt der an eine elektronische Motorsteuerung 28 einer elektronischen Maschinensteuerung 29 angeschlossen ist, die für Positionsinformationen Signale eines elektronischen Messystems erfasst und auswertet. In der Schweißposition üben die Gegenelektrode 7 und die Festelektrode 6 einen vorbestimmten Druck auf das dazwischen angeordnete Werkstück insbesondere beim Buckelschweißen aus, der über den gesamten Schweißvorgang aufrechterhalten werden muss, um eine anforderungsgerechte Schweißstelle herzustellen. Dieser Druck, den die die Gegenelektrode 7 aufgrund ihrer einstellbaren Lage relativ zu dem Werkstück und der Festelektrode 6 ausübt, steht in einem bestimmten Verhältnis zu einem Drehmoment des Rotors 15 des Torque-Motors 16 und damit auch der Motorspannung bzw. des Motorstroms die bzw. der an dem Torque-Motor 16 in der Schweißposition anliegt. Um den Druck beim Schweißen aufrecht zu erhalten, werden die Motorspannung bzw. der Motorstrom an der Motorsteuerung 28 überwacht und ausgewertet und es erfolgt eine Nachregelung der Position der Gegenelektrode 7 beim Schmelzen des Werkstücks in der Schweißzone und oder bei einer abbrandbedingten Änderung der Position der Gegenelektrode. Neben der Überwachung der Ist-Werte der Motorspannung bzw. des Motorstroms kann selbstverständlich auch Drehmoment beispielsweise an dem Rotor mittels eines Sensors gemessen werden, dessen Sensorsignale an der Motorsteuerung 28 zum Nachjustieren der Gegenelektrode 7 verarbeitet werden.For welding, the counter electrode 7 is moved in the direction of the fixed electrode 6, the positioning being carried out by means of the torque motor 16, which is connected to an electronic motor control 28 of an electronic machine control 29, which detects and evaluates signals from an electronic measuring system for position information. In the welding position, the counter electrode 7 and the fixed electrode 6 exert a predetermined pressure on the workpiece arranged between them, particularly during projection welding, which must be maintained throughout the entire welding process in order to produce a welding point that meets the requirements. This pressure, which the counter electrode 7 exerts due to its adjustable position relative to the workpiece and the fixed electrode 6, is in a certain relationship to a torque of the rotor 15 of the torque motor 16 and thus also to the motor voltage or the motor current. which is applied to the torque motor 16 in the welding position. In order to maintain the pressure during welding, the motor voltage or the motor current are monitored and evaluated at the motor control 28 and the position of the counter electrode 7 is readjusted when the workpiece melts in the welding zone and/or when the position of the counter electrode changes due to erosion . In addition to monitoring the actual values of the motor voltage or motor current, torque can of course also be measured on the rotor, for example, using a sensor, the sensor signals of which are processed on the motor control 28 to readjust the counter electrode 7.

Selbstverständlich umfassen sowohl die Motorsteuerung 28 als auch die Maschinensteuerung 29 elektronische Datenverarbeitungs- und Speicherkomponenten.Of course, both the engine control 28 and the machine control 29 include electronic data processing and storage components.

Nach der Beendigung des Schweißvorgangs wird die an der Werkzeugaufnahme 32 angeordnete Gegenelektrode 7 mittels des Toque-Motors 16 der Stößelvorrichtung 31 in ihre Ausgangslage verfahren, in der sie zu der Festelektrode 6 derart beabstandet ist, dass das Werkstück entnommen werden kann. Da keine zusätzlichen Nachsetzeinrichtungen an dem Stößel 12 angeordnet sind, ist die zu bewegende Masse gegenüber dem Stand der Technik und damit auch die zum Antrieb des Torque-Motors 16 benötigte elektrische Energie reduziert.After the welding process has ended, the counter electrode 7 arranged on the tool holder 32 is moved to its starting position by means of the toque motor 16 of the plunger device 31, in which it is spaced from the fixed electrode 6 in such a way that the workpiece can be removed. Since no additional adjustment devices are arranged on the plunger 12, the mass to be moved is reduced compared to the prior art and thus also the electrical energy required to drive the torque motor 16.

BezugszeichenReference symbols

11: SchweißmaschineWelding machine
22: MaschinengestellMachine frame
33: ElektrodenhalterElectrode holder
44: langer C-Schenkellong C-leg
55: kurzer C-Schenkelshort C-leg
66: FestelektrodeFixed electrode
77: Gegenelektrodecounter electrode
88th: Transformatortransformer
99: ElektrodenaufnahmeElectrode recording
1010: Steilkegel-SpanneinheitSteep taper clamping unit
1111: LagerblockBearing block
1212: StößelPestle
1313: ZahnstangeRack
1414: Antriebszahnraddrive gear
1515: Rotorrotor
1616: Torque-MotorTorque motor
1717: GleitleistenWear strips
1818: LagerelementBearing element
1919: GehäuseHousing
2020: KühlkanalCooling channel
2121: AnschlussstutzenConnection piece
2222: Kühlmittelbehältercoolant tank
2323: Kühlmittelpumpecoolant pump
2424: PlattenwärmetauscherPlate heat exchanger
2525: DreiwegeventilThree-way valve
2626: Stellventilcontrol valve
2727: AnschlussConnection
2828: MotorsteuerungMotor control
2929: MaschinensteuerungMachine control
3030: FaltenbalgBellows
3131: StößelvorrichtungPlunger device
3232: WerkzeugaufnahmeTool holder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016122170 A1 [0004]

Claims

Plunger device (31) for arrangement fixed to the frame with a plunger (12) which is disposed in a straight line in a bearing block (11) and has a tool holder (32), a torque motor (16) for displacing the plunger (12) from a starting position to an end position is provided and reaching the end position depends on a torque of the torque motor (16).

Plunger device (31). Claim 1 , characterized in that the torque motor (16) is connected to an electronic motor control (28) to which at least one actual sensor value or actual measured value of the motor current or motor voltage is present.

Plunger device (31). Claim 1 , characterized in that the torque motor (16) engages with a coupled drive gear (14) in a rack (13) assigned to the tool holder (32).

Plunger device (31) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the torque motor (16) engages with a coupled drive gear (14) in a rack (13) assigned to the plunger (12) of the tool holder (32), the plunger (12) in the bearing block (11) is carried out without play.

Plunger device (31) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that a plurality of adjustable bearing elements (18) are arranged in the bearing block (11).

Plunger device (31) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the tool holder (32) is designed as a steep taper clamping unit (10) of a quick tool change system.

Electrode holder (3) of a welding machine (1) with a plunger device (31). Claim 1 , whose tool holder (31) is designed as an electrode holder (9).

Electrode holder (3) with a C-shaped geometry for the opposite arrangement of a fixed electrode (6) and a counter electrode (7) in an electrode holder (9), the counter electrode (7) being assigned to the electrode holder (9) of the plunger device (31). , wherein the counter electrode (7) can be linearly adjusted from an initial position to a welding position relative to the electrode holder (9) of the fixed electrode (6) by means of the torque motor (16), and the torque motor (16) is used to adjust the position of the electrode holder (9) the counter electrode (7) can be controlled in the welding position during a welding process depending on the torque applied to the torque motor (16).

Electrode holder (3). Claim 8 , characterized in that the electrode holder (9) and / or the bearing block (11) and / or the plunger (12) and / or a housing (19) of the torque motor (16) via cooling channels (20) of a cooling circuit with a Cooling device (3) can be connected.

Welding machine (1) with an electrode holder (3). Claim 8 , which is flanged to a machine frame (2) with its long C-leg (4).

Welding machine (1). Claim 10 , characterized in that the electronic machine control (29) with the motor control (28) and a decentralized cooling device with a heat exchanger are accommodated in the machine frame (2).

Welding machine (1). Claim 10 or 11 , characterized in that the cooling channels (20) of the cooling circuit can be blown out via a control valve (26) with a compressed air device or can be connected to a coolant pump (23) of the cooling device.