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Schie issvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweissvorrichtung
zum elektrischen Anschaseissen von Drähten oder Stiften an Anschlussfahnen mittels
einer als Zange ausgebildeten und den Schaltdraht erfassenden und führenden Schweisselektrode
und einer Gegenelektrode, wobei Schweisselektrode und Gegenelektrode relativ gegeneinander
bewegbar sind.
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Es sind Schweissvorrichtungen bekannt, bei welchen eine bewegbare,
als Zange ausgebildete Schweisselektrode in Richtung auf eine unbewegliche Gegenelektrode
zu bewegbar ist. Bei Annaherung des in der Schweisselektrode eingespannten Drahtendes
an die an der Gegenelektrode anliegende Anschlussfahne entsteht ein elektrischer
Überschlag, der als Lichtbogen erkennbar ist. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen,
in welchem Stromkreis ein Elektromagnet liegt. Der Elektromagnet wird erregt und
zieht die als Anker dienende Schweisselektrode an, slobei das eingespannte Drahtende
auf die Anschlussfahne stumpf aufstösst, bzw. in das auf elektrischem Wege erweichte
Material der Anschlussfahne eintaucht. Das Prinzip, nach welchem solche Schvjeissvorrichtungen
arbeiten, ist unter dem Begriff "Pereussionsschweissen" bekanntgeworden. Die bekannten
Schweissvorrichtungen, die in zunehzendem lasse für die halt- oder vollautomatische
Serienfertigung der Ein-zelteile elektrischer Geräte, wie z.B. von Anschlussleisten,
Verwendung finden, haben je doch den Nachteil, dass infolge der Starrheit der Gege-nelektroden
eine ausreichende Anlage sowie ein ausreichender Kontaktdruck zwischen der Anschlussfahne
und der
Gegenelektrode nicht immer gewährleistet ist, insbesondere
dann, wenn in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten eine Vielzahl von benachbarteil
Anschlussfahnen z.B. einer Anschlussleiste, deren tatsächliche Lage infolge Fertigungstoleranzen,
von der Soll-Tage meist stark abweicht, mit Drahtenden verbunden werden soll. Es
müsste daher bei jeder einzelnen Anschlussfahne die Stellung der gesamten Vcrrichtung
korrigiert werden.
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Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, eine Schweissvorrichtung derart
zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile ausgeschaltet werden können und dass
darüberhinaus eine mechanische Prüfung der Schieisstelle vorgenommen werden kann.
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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, dass die zusammen
mit einer beweglichen Gegenelektrode die Anschlussfahne zangenartig verklemmende
Schweisselektrode unter dem Einfluss einer auf sie einwirkenden mechanischen Kraft
steht und längs einer senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektroden verlaufenden
Führungsbahn frei verschiebbar ist und sich für die Dauer des Schweissvorganges
an einem in den Bereich der Führungsbahn verstellbaren Anschlag abstützt. Es ist
somit möglich, die Gegenelektrode bzw. die Gegenelektroden mehrerer nebeneinanderliegender
und dem gleichzeitigen Anschluss mehrerer Drähte an mehrere Anschlussfahnen dienenden
Schweissvorrichtungen so weit in Richtung der Anschlussfahnen zu bewegen und während
dieser Bewegung die Anschlussfahnen um ein Geringes über ihren Toleranzbereich hinauszudrücken,
dass der erforderliche Kontaktdruck zwischen Anschlussfahne und Gegenelektrode und
mithin die Sicherheit der Schweissung in jedem Fall selbst bei beliebiger Lageabweichung
der Anschlussfahnen
innerhalb eines grösseren Toleranzbereiches
gewährleistet ist. Nach Vollendung der Schweissverbindung kann durch Verstellen
des Anschlages die als Zange ausgebildete Schweisselektrode einer mechanischen Kraft,
erzeugt durch eine Feder oder durch elektrische- pneumaische oder hydraulische Einrichtungen
ausgesetzt werden, wodurch eine Beige-, Torsions- oder Zugkraft auf die Schweisstelle
ausgeübt wird. Hält die Schweissverbiindung dieser Kraft nicht stand, so wird das
Drahtende von der Anschlussfahne gerissen, was dadurch angezeigt werden kann, dass
die nach dem Abriss entlang der Führungsbahn bewegte Schweisselektrode einen Schalter
-betätigt, wodurch z.3. ein automatischer Fertigungsablauf gestopft werden kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben,
dass die Schweisselektroden sowie ein Elektromagnetsystem, als dessen Anker die
Schweisselektrode dient, an einem lagerkörper schwenkbar gelagert ist, welcher Lagerkörper
längs der Führungsbahn verschiebbar ist.
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Eine automatische Steuerung der jeweiligen Funktion der einerseits
als Zuführelement für den Draht und für den elektrischen Strom und andererseits
as mech-"nisches Prüfwerkzeug dienenden Schweisselektrode ist gemäss einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch gegeben, dass der lagerkörper nit einer dicsn als Anschlag
dienenden Kurvenscheibe zusammenwirkt.
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Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Schweisselektroden
unmittelbar nebeneinanderliegend vorgesehen und mit ihren Zangenenden im spitzen
Winkel einander zugeneigt. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig mehrere Drahtenden
an sehr eng beieinanderleigende Anschlussfahnen anzuschweissen. So können z.B.
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in einem Arbeitsschritt die einzelnen Adern von --erdrallten
Leitungen
an die unmittelbar benachbarten Anschlussfahnen z.B. einer Anschlussleiste angeschlossen
werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Äusführungsbe ispie
len.
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Es bedeuten: Fig. 1 eine schematische und perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemussen Schweissvorrichtung, wobei die zum Verständnis der Erfindung
nicht unbedingt erforderlichen Teile weggelassen wurden, rig. 2 eine Verdeutlichung
der Funktionsweise der beweglichen Gegenelektroden der Schweissvorrichtung gemäss
Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier erfindungsgemäss zusammengestellter
Schweissvorrichtungen, Fig. 4 eine Darstellung mehrerer nebeneinanderliegender Anschlussleisten,
an deren Anschlussfahnen Schaltdrähte mittels der erfindungsgemässen Schweissvorrichtung
angeschlossen sind.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine als Zange ausgebildete Schareisselektrode
bezeichnet, welche zum Spannen des zangenartígen Endes mit einer Spannhülse 2, die
einen Kragen 3 aufweist, versehen ist. Die Schilejsselektrode weist eine Verlängerung
4 auf, an welcher sie um eine Welse 5 schenkbar an einenends U-förmigen lagerkörper
6 gelagert ist. Die Spannhülse 2 wird mittels einer Feder 7 in der Schliesstellung
gehalten. Der Lagerkörper 6 eist ein Gleitteil; 8; welches in einer Führungsbahn
9 verschiebbar
ist, auf. An dem U-förnigen Ende des Lagerkörpers
6 ist ferner um die Welle 5 schwenkbar gelagert ein Elektromagnetsystetu 10/11/12,
bestehend aus einem Elcktromagneten 10, einem Joch 11 mit einem Ansatz 12, an welchem
Ansatz 12 eine Stellschraube 13, die in der Verlängerung 4 der Schweisselektrode
eingeschraubt ist, anschlägt. Die Stellschraube 15 dient zur Einstellung des Luftspaltes
zwischen der Schweisselektrode 1 bzw.
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deren Verlängerung 4 und dem Joch 11 des Elektromagnetsystems. Die
Stellschraube 13 dient ferner der Lagerung einer Feder II, die andererseits an einem
verstellbaren Lagerzapfen 15 eingehängt ist. Auf den Lagerkörper 6 stützt sich der
Anschlagbolzen 16 ab, welcher an seinem oberen Ende ein lagerteil 17 für eine Rolle
18 aufweist.
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Der Rolle 18 ist ein als Kurvenscheibe 19 ausgebildeter Anschlag zugeordnet,
welcher Anschlag bzw. weiche Kurvenscheibe 19 um eine Achse 20 drehbar ist und durch
Drehen von der Rolle 18 weg verstellt werden kann.
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Mit 21 ist eine in Pfeilrichtung bewegbare Stange bezeichnet, welche
an ihrem oberen Ende ein Lagerteil 22 für eine Rolle 23 besitzt. Mit der Stange
21 verbunden ist ein Verstellblock 24 mit einer Kulissenführung 25, in welcher Kulissenführung
25 ein Verstellzapfen 26 des Joches 1 geführt ist. In Verbindung mit der Rolle 23
steht eine Kurvonscheibe 26, die durch Drehen um die Achse 20 eine Schwenkbewegung
der Schweisselektrode 1 zusammen mit dem Elektromagnetsystem 10/11/12 in Richtung
einer Anschlussfahne 27, an welche ein in der Schweisselektrode 1 eingespannter
Draht 28 stumpf angeschweisst werden soll, oder von der Anschlussfahne 27 weg bewirken
kann. Die Stange 21 wird durch eine Feder 29 in der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung
gehalten.
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Mit 30 ist eine Gegenelektrode bezeichnet, welche an einem abseasinkelten
Hebel 31 angesetzt und um eine-Welle 32 schwenkbar ist. Der Hebel 31 steht über
eine Rolle 53 mit
einer Kurvenscheibe 34 iu Verbindung, durch welche
Kurvenscheibe 34 die Anlagestellung der Gegenelektrode 30 an der Anschlussfahne
27 bestimmt wrcI.
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Des weiteren beinhaltet die Schweissvorrichtung einen Zangenschliessmechanismus,
welcher einerseits eine mit einer Kurvenscheibe 35 zusammenwirkende freie Getriebe
stange 36 eines Mehrgelenkgetriebes und welcher andererseits eine freie Getriebestange
37, die mit der Spannhülse 2 der Schweisselektrode 1 im Eingriff steht, aufweist.
Die Getriebestange 36 ist etwa U-förmig ausgebildet und ist um eine Welle 38 schwenkbar,
lzährend die Getriebestange 37 um die Welle 39 verschwenkt werden kann. Das Mehrgelenkgetriebe
weist ferner zwei Koppelstangen 40 und 41 auf, welche an der Stelle 42 miteinander
und an den Stellen 43 bzw. 4-4 mit den freien Getriebestangen 36 bzw. 37 verbunden
sind. In der Darstellung gemäss Fig. 1 befinden sich die Koppelstangen 40 und 41
in einer Knickstellung d.h. mit der Verbindungsstelle 42 ausserhalb des in der Verbindungslinie
von der Stelle 43 zur Stelle 44 liegenden Totpunktes. In dieser Stellung werden
die Koppelstangen 40 und 41 durch eine Druckfeder 45 gehalten. Durch Verschwenken
eines mit der Koppelstange 41 verbundenen Handhebels 46 wird die -Stelle 42 unter
Spannung der Druckfeder 45 über den Totpunkt bewegt und gelangt in eine entgegengesetzte
Kniekstellung, in welcher Stellung die Koppelstangen 40 und 41 durch eine an einem
feststehenden Bolzen 47 gelagerte Feder 48 gehalten werden0 Mit der Bewegung des
Handhebels 46 kann die Spannhülse 2 in der Fig. nach unten der Kraft der Feder 7
nachgeben, wodurch die Zange der Schweisse'ektrode 1 schliesst. In der in der Fig.
gezeigten Xnickstellung der Koppelstangen 40 und 41 ist die Zange geöffnet.
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Die in Fig. 1 nur scheeatrsch dargestellte Schweissvorrichtung kann
von einem Gehäuse umgeben und an einem
koordinatenmässig über einem
Arbeitstisch bewegbaren Schlitten befestigt sein.
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Die einzelnen Teile der 5 chwe issvorrichtung arbeiten wie folgt zusammen:
Zum Einlegen des abisolierten Endes des Drahtes 28 wird die gesamte Schweissvorrichtung
aus der Stellung gemäss Fig. 1 angehoben, sodass das zangenartige Ende der Schweisselektrcde
frei zugänglich ist. Zur automatischen Durchführung der Zangen öffnung wurde infolge
Betätigung der Kurvenscheibe 35 die Getriebestange 36 durch die Kraft einer Feder
49 in Richtung des Pfeiles 50 angeheben. Die Feder 45 kann dadurch die Koppelstangen
40 und 41 aus der nicht gezeigten Knickstellung in die dargesteite Knickstellung
drücken. Durch erneutes Drehen der Kurvenscheibe 35 wird die Getriebestange 36 in
Gegenpfeilrichtung bewegt, wodurch die Getriebestange 37 eine Sehwenkbewegung ausführt
und die Spannhülse 2 nach oben in die Öffnungsstellung mitnimmt.
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Nach dem Einlegen des Drahtes 28 wird der Handhebel 46 zur Schliessung
der Zange betätigt, bei in dem Schwenkbereich des Handhebels 46 ein Endschalter
angeordnet sein kann, welcher ein automatisches Absenken der gesamten Sch:eissvorriehtung
hi die Stellung gemäss Fig. 1 veranlasst. Durch Drehen der Kurvenscheibe 34 wird
die Gegenelektrode 30 auf die Anschlussfanhne 27 zu bewegt und auf sie aufgedrückt.
Durch Betätigen der K.rvenscheibe 26 wird die Kulissenführung 25 unter Mi@nahme
des Verstellzapfens 26 nach unten verstot, icdurch die Schweisselektrede l mit dein
eingespannten Draht 28 in Richtung der Anschlussfahne 27 be:egt wird. Eeim Heranführen
des Drahtes an die Anschlussfahne entsteht swischen den elektrisch zusammenwirkenden
Elektroden (Schweisselektrode und Gegenelektrode, ein Lichtoogen,
d.h.
ein nicht näher dargestellter elektrischer Schaltkreis schliesst und der Elektromagnet
10 erhält über ein an sich bekanntes Steuergerät einen Stromstoss.
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Der erregte Elektromagnet 10 zieht die Schweisselektrode 1 im Bereich
deren Verlängerung 4 an, wodurch das Ende des Drahtes 28 auf die Anschlussfahne
27 gestossen wird. Zur mechanischen Prüfung der nunmehr fertiggestellten Schweissverbindung
wird die als Anschlag für den lagerkörper 6 dienende Kurvenscheibe 19 von der Rolle
28 wegbewegt, wonach durch die nun wirksam wirkende Feder 14 die Schweisselektrode
1 nach oben gedrückt wird und somit auf die Scheisstelle eine Biegekraft ausgeübt
wird. Hält die Schweisstelle der Biegekraft nicht stand, so wird der Draht von der
Anschlussfahne gerissen, die Schweisselektrode 1 bewegt sich entlang der Führungsbahn
9 nach oben und betätigt dabei einen nicht dargestellten Endschalter.
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In der schematischen Darstellung gemäss Fig. 2 sind zwei Reihen von
Anschlussfahnen 27 z.B. zweier Anschlussleisten gezeigt. Das mit der Bezugszahl
52 bezeichnete Masts kennzeichnet den Toleranzbereich, innernalb welchem die Anschlussfahnen
27 aus fertigungstechnischen Gründen abweichen können. Um bei aufeinanderfolgenden
und z.B. automatisch oder halbautematisch erfolgenden Schweissvorga.ngen bei jeder
Anschlussfahne 27 eine ausreichende Andrückkraft zwischen Anschlussfahne 27 und
Gegenelektrode 30 zu erreichen, ist die Gegenelektrode 30 aus der Ruhestellung 53
heraus so weit unter Mitnahme der Anschlussfahne 27 in die Arbeitsstellung 54 bewegbar,
dass die Anschlussfahne 27 um ein Geringes z.B. um 0,1 bis 0,2 mm über ihren Toleranzbereich
hinausgedrückt wird.
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In Fig. 3 sind zwei Schweissvorrichtungen gemäss Fig. 1 derart zueinander
angeordnetn, dass ihre Schweisselektroden
1 unmittelbar nebeneinander
liegen und im spitzen Winkel einander zugeneigt sind. Dadurch können benachbarte
Anschlussfahnen mit sehr kleiner Rasterteilung gemeinsam einem Schweissvorgang unterzogen
werden.
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In Fig. 4 sind mehrere zueinander parallole Anschlussleisten 55 mit
reihenweise angeordneten Anschlussfahren 27 gezeigt. Mit Hilfe der vorbeschriebenen
Schweissvorrichtung bzw. mit der Zusammenstellung mehrerer Schweissvorrichtungen
gemäss Fig. 3 können einfache oder aber verdrallte Drähte bzw. Leitungen stumpf
an die Anschlussbahnen 27 angeschweisst werden.
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Für die Führung der Drähte bzw. Leitungen von einer Anschlussleiste
55 zur anderen Anschlussleiste sind Öffnungen 56 inden Anschlussleisten 55 vorgesehen,
deren Ränder durch Kunststoffstege 57 eingefasst sein können, um Drahtverletzungen
zu vermeiden, Zur Verdrhtung derartiger Ansohlussleisten 55 sind die Schweissvorrichtungen
an koordinatenmässig über einem Arbeitstisch bewegbaren Schlitten befestigt und
sind um 180 ° drehbar.
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7 Patentansprüche 4 Figuren