DE10315384B4

DE10315384B4 - Schweißzange für das Punkt- oder Widerstandsschweißen

Info

Publication number: DE10315384B4
Application number: DE10315384A
Authority: DE
Inventors: Michael Riederer; Roland Gebauer; Salih Sahin
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-04-05
Also published as: DE10315384A1

Abstract

Schweißzange für das Punkt- oder Widerstandsschweißen mit mindestens zwei Zangenarmen (2, 3), die an ihren freien vorderen Enden Elektrodenelemente (Elektrodenkappen 5, 6) tragen, mit einer Antriebseinheit (8) zum Bewegen der Zangenarme (2, 3) zum Anpressen oder Entfernen der Elektrodenelemente im Hinblick auf die zu verschweißenden Bleche (7), wobei die Antriebseinrichtung eine Kolbenstange (12) oder eine Motorspindel (12') umfasst, die über einen Gelenkkopf an den entsprechenden Zangenarmen (2 bzw. 3) befestigt ist, und einem Sensor (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) ein Kraftsensor ist und in dem Gelenkkopf angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 195 24 486 A1 bekannt. Dort wird zum Erfassen der beim Schweißen von der Schweißzange auf die zu verschweißenden Bleche ausgeübten Anpresskraft an jedem Zangenarm ein Sensor angeordnet, der die elastische Biegung bzw. Verformung der Zangenarme misst. Weiterhin ist ein optischer Sensor im Bereich der Kolbenstange der Antriebszylinderkolbeneinheit angeordnet, um die Bewegung der Kolbenstange zu erfassen.
Die Mess-Signale werden einer Mess- und Auswerteeinrichtung zugeführt, die die Anpresskraft und auch den Schweißstrom und die Schweißdauer in Abhängigkeit der gemessenen Werte und im Vergleich zu Soll-Werten steuert, damit ein optimaler Schweißpunkt gesetzt werden kann.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, dass mehrere Sensoren verwendet werden müssen und dass Messwertverfälschungen auftreten können, da die Elastizität der Zangenarme in das Messergebnis aufgrund der Anordnung der Mess-Sensoren mit einfließt. Diese Elastizität kann sich im Laufe der Einsatzzeit ändern, so dass dann verfälschte Messwerte der Messeinrichtung zugeführt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und eine vereinfachte Anordnung vorzuschlagen, mit der die von dem Zangenarmen auf die zu verschweißenden Bleche ausgeübte Anpresskraft sicher erfasst werden kann.
Diese Lösung wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs erreicht. Die Lösung hat den Vorteil, dass nunmehr nur noch ein einziger Sensor verwendet wird, der direkt die von der Antriebseinrichtung ausgeübte Kraft misst, da die dort ausgeübte Druckkraft über die Hebel proportional der Kraft ist, die auf die zu verschweißenden Bleche wirkt. Dies wird dadurch erzielt, dass der Kraftsensor im biegefreien Bereich angeordnet ist, nämlich in dem Gelenkkopf, mit dem die Kolbenstange oder die Motorspindel mit ihrem entsprechenden Zangenarm verbunden ist. Dadurch ist es möglich, den Messwert auf die tatsächlich wirkende Kraft an der Schweißstelle zu kalibrieren.
Diese Anordnung ist unabhängig von der Zangenart, da sowohl Schweißzangen nach dem Scherenprinzip als auch Schiebezangen mittlerweile Gelenkköpfe an der Verbindungsstelle zum Zangenarm aufweisen.
Einen bevorzugten Einbauort für den Kraftsensor im Gelenkkopf beschreibt Anspruch 2.
Im folgenden wird die Erfindung schematisiert anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es stellen dar:
1: eine schematisierte Ansicht einer Schweißzange mit pneumatischen Antrieb;
2: eine schematisierte Ansicht einer Schweißzange mit elektrischem Antrieb;
In 1 und 2 ist schematisiert eine X-förmige Schweißzange 1, also eine Gelenkzange, dargestellt. Sie besteht aus den beiden Zangenarmen 2 und 3, die über ein Gelenk 4 miteinander verbunden sind. Jeder Zangenarm 2, 3 trägt an seinem vorderen Ende eine Elektrodenkappe 5 bzw. 6, die auf die zu verschweißenden Bleche 7 eine Anpresskraft ausüben und gleichzeitig dazu dienen, den Schweißstrom in die zu verschweißenden Bleche einzuleiten.
Betätigt werden die beiden Zangearme 2 und 3 über eine Antriebseinheit 8, die in dem Beispiel nach 1 eine Zylinderkolbeneinheit 8' ist, die aus einem Zylinder 9 besteht, in dem zwei Kolben 10 und 11 in getrennten Arbeitsräumen bewegbar sind.
In diesem Beispiel ist der Kolben 11 über eine Kolbenstange 12 mit dem Zangenarm 3 verbunden, während der Kolben 10 über eine Kolbenstange 13 an dem Zangenarm 2 angelenkt ist.
Zum Öffnen der Zangenarme 2 und 3 werden beide Kolben 10 und 11 gegeneinander gefahren, so dass die Kolbenstange 12 und 13 eingezogen werden. Sodann wird die Schweißzange, üblicherweise von einem Roboter oder von einem Werker, an den zu setzenden Schweißpunkt bei den zu verschweißenden Blechen 7 gesetzt. Anschließend wird der Kolben 10 verfahren, so dass die Schweißzange 2 mit dem zu verschweißenden Blech in Kontakt gelangt. Die weitere Schließbewegung wird dann über ein Verfahren des Kolbens 11 bewerkstelligt, in dem dann der Zangenarm von der anderen Seite gegen die zu verschweißenden Bleche 7 bewegt wird.
In dem Beispiel nach 2 wird als Antriebseinheit 8 ein Elektromotor 8'' verwendet, der über eine Motorspindel 12' mit je einem Zangenarm 2 und 3 verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist zum Messen der Schließ- und Anpresskräfte, die von den beiden geschlossenen Zangenarmen 2 und 3 auf die verschweißenden Bleche 7 ausgeübt werden, ein Kraftsensor 14 vorgesehen. Dieser Kraftsensor 14 ist in der Kolbenstange 12 bzw. in der Motorspindel 12' eingebaut. Alternativ kann er auch in dem Anlenkpunkt der Kolbenstange 12 bzw. der Motorspindel 12' mit dem Zangenarm 3 eingebaut werden.
Als Kraftaufnehmer kommen Dehnmess-Streifen oder Piezokristallgeber in Frage.
Da Schweißzangen der vorbeschriebenen Art üblicherweise mit einer Schweißsteuerung ausgerüstet werden, kann der vom Kraftsensor gelieferte Messwert ebenfalls als Steuergröße in die Steuerung eingegeben werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die gemessene und aufgezeichnete Kurve des Kraftverlaufes im Hinblick auf die Qualität des Schweißpunktes auszuwerten, da es möglich ist, durch Versuchsreihen festzustellen, wann ein Schweißpunkt bei welcher Schweißkraft noch i. O. ist oder ab welchem Kraftverlauf kein brauchbarer Schweißpunkt mehr gesetzt werden kann bzw. darf.
Weiterhin ist es möglich, in an sich bekannter Weise einen Wegaufnehmer an der Kolbenstange 12 bzw. in der Motorspindel 12' zusätzlich zum Kraftsensor vorzusehen. Dieser Wegaufnehmer kann dazu dienen, eine positionsabhängige Regelung der Steuerung der Kolbenzylindereinheit bzw. des Elektromotors vorzunehmen.

Claims

Schweißzange für das Punkt- oder Widerstandsschweißen mit mindestens zwei Zangenarmen (2, 3), die an ihren freien vorderen Enden Elektrodenelemente (Elektrodenkappen 5, 6) tragen, mit einer Antriebseinheit (8) zum Bewegen der Zangenarme (2, 3) zum Anpressen oder Entfernen der Elektrodenelemente im Hinblick auf die zu verschweißenden Bleche (7), wobei die Antriebseinrichtung eine Kolbenstange (12) oder eine Motorspindel (12') umfasst, die über einen Gelenkkopf an den entsprechenden Zangenarmen (2 bzw. 3) befestigt ist, und einem Sensor (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) ein Kraftsensor ist und in dem Gelenkkopf angeordnet ist.
Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (14) in einer Querbohrung des Gelenkkopfes angeordnet ist.