DE19530324C1 - Vorrichtung zur Zuführung von Schweißbolzen - Google Patents

Description

Aus EP 0 639 424 A1 sind Schweißbolzen mit Blechkopf be­ kannt. Die einzelnen Schweißbolzen werden dabei von Hand am Bolzenhalter der Schweißpistole angebracht, mit ihrer Spitze durch die Isoliermatte gedrückt und mit dem Werkstück ver­ schweißt.

Aus US 3,835,285 A ist eine Vorrichtung zur Zuführung von Schweißbolzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Die Schweißbolzen sind dabei in einem stehend ange­ ordneten Magazin untergebracht, dessen Längsrichtung parallel zur Achse des Schweißgerätes verläuft. Der jeweils unterste Schweißbolzen läuft längs einer Schrägfläche aus dem Magazin und dreht sich dabei in eine zur Arbeitsstellung parallele Orientierung. Vor dem Schweißvorgang wird er von einem pneu­ matisch angetriebenen Schieber parallel zu sich selbst in die endgültige Arbeitsstellung gebracht, in der er von der Schweißelektrode des Schweißgerätes erfaßt, sodann gegen das Werkstück gedrückt und an dieses angeschweißt wird.

Die bekannte Schweißvorrichtung ist als stationäre Ma­ schine ausgebildet. Die Schweißbolzen gelangen unter Schwer­ kraft an die untere Austrittsöffnung des Magazins, und die Zuführung vom Magazin zur Arbeitsstelle erfolgt mit Hilfe ei­ nes doppelt wirkenden Pneumatikzylinders. Eine derartige Schweißbolzenzuführung ist für Handgeräte, d. h. Bolzen­ schweißpistolen, wie sie in großem Umfang auf Baustellen ein­ gesetzt werden, wegen ihrer Sperrigkeit, der senkrechten Ma­ gazinstellung und der erforderlichen Fremdenergie ungeeignet.

Aus US 3,371,184 A ist eine Schweißpistole mit einem Frontlademagazin für Schweißbolzen bekannt, bei dem die An­ triebskraft für die Zuführung des jeweils vordersten Bolzen beim Andrücken der Schweißpistole an das Werkstück erzeugt wird. Hier steht das Magazin senkrecht zur Pistolenlängsach­ se, so daß zwar die Bolzen von vornherein zum Anschweißen richtig orientiert sind, das Gerät aber sperrig und daher in seinen Einsatzmöglichkeiten begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweiß­ bolzenzuführung anzugeben, die möglichst kompakt ist und sich daher zur Verwendung bei Handschweißgeräten eignet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 gekennzeichnet. Die danach konzipierte Vorrichtung weist einen Mitnehmer auf, der den jeweiligen Bolzen längs einer bogenförmigen Bahn, die sich gemäß Anspruch 2 vorzugs­ weise im wesentlichen über einen Viertelkreisbogen erstreckt, aus dem Magazin an die Schweißelektrode des Schweißgerätes führt. Eine derartige Bewegungsbahn bedeutet, daß sich der Mitnehmer in einfacher Weise durch einen über einen begrenz­ ten Winkel hin- und herdrehbaren Schwenkhebel bewegen läßt. Ferner bedeutet die Zuführung der einzelnen Schweißbolzen längs einer bogenförmigen Bahn, daß nur ein kurzer Weg zu­ rückgelegt wird, um den jeweiligen Bolzen aus seiner Vorrats­ stellung in die Arbeitsstellung zu überführen. Das Magazin kann daher in unmittelbarer Nachbarschaft der Schweißelektro­ de enden, ohne deren Arbeitsweise zu behindern.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist in­ sofern von Vorteil, als die Schweißbolzenzuführung ohne ex­ terne Energie auskommt. Da die für die Schweißbolzenzuführung benötigte Federenergie im Zuge des üblichen Arbeitszyklus des Schweißgeräts gespeichert wird, sind keine zusätzlichen Bewe­ gungen erforderlich, so daß die Bolzenzuführung im Zuge des normalen und ungestörten Arbeitsablaufs des Schweißgerätes erfolgt.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ergibt den Vorteil, daß der grundsätzlichen Schwenkbewegung bei der Bolzenzuführung eine translatorische Bewegung überlagert ist, die dazu führt, daß das Magazin gegenüber der Schweißstelle um den Weg der translatorischen Bewegung zurückgesetzt sein kann. Daher wird die eigentliche Schweißarbeit nicht beein­ trächtigt.

Eine besonders einfache Maßnahme für die Halterung eines einzelnen Schweißbolzens am Mitnehmer der Zuführeinrichtung ist in Anspruch 5 angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 macht den ordnungsgemäßen Vorschub des Schweizbolzenstapels im Ma­ gazin weitgehend lageunabhängig.

Eine wirksame Maßnahme zum Vereinzeln des jeweils vor­ dersten Schweißbolzens im Magazin ist in Anspruch 7 angege­ ben.

Nach Anspruch 8 erfolgt die Auslösung des Zuführmecha­ nismus durch eine einfache Handbetätigung.

Bei der bevorzugten Verwendung nach Anspruch 9 ergibt sich eine insgesamt kompakte, leichte und mit einer Hand be­ dienbare automatische Bolzenschweißpistole.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine etwas schematisierte Seitenansicht einer Bolzenschweißpistole mit automatischer Bolzenzu­ führung,

Fig. 2 bis 6 Teildarstellungen des Gerätes nach Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen eines vollständigen Schweißzyklus,

Fig. 1a, 5a und 6a Details der Fig. 1, 5 bzw. 6 in Vergrößerung,

Fig. 7 einen einzelnen Schweißbolzen, und

Fig. 8 eine schematische perspektivische Darstellung eines Schweißbolzenstapels.

Die in Fig. 1 gezeigte Bolzenschweißpistole 10 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 11 und einen daran ansetzenden Griff 12, an dessen unterem Ende ein Stromkabel 13 eintritt. Das Gehäuse 11 enthält die zur Stromversorgung der Schweiß­ elektrode 14 und zu deren Antrieb in Richtung der Gehäuse­ achse (Schweißachse) A erforderlichen Bauteile. An der Vor­ derseite des Griffs 12 ist ein Druckschalter 15 zur Auslösung des Schweißvorgangs angeordnet, wobei Fig. 1 die Betätigung dieses Schalters mit dem Zeigefinger der die Schweißpistole haltenden Hand veranschaulicht.

Der Schweißbolzen-Zuführmechanismus umfaßt gemäß Fig. 1 ein Halteteil 20, das mit dem Gehäuse 11 der Schweißpistole 10 fest verbunden oder an diesem befestigbar ist. Mit dem Halteteil 20 ist auf jeder Seite des Gehäuses 11 ein in Axialrichtung nach vorne ragender Haltearm 21 starr verbun­ den. Ein in Axialrichtung des Gehäuses 11 bewegbarer Schieber 22 ist mit parallel zur Geräteachse A nach hinten ragenden Führungsstiften 23 versehen, die in Bohrungen des Halteteils 20 geführt sind. Zwischen der hinteren Fläche des Schiebers 22 und der vorderen Fläche des Halteteils 20 ist jeweils eine Schraubenfeder 25 auf den Führungsstift 23 aufgeschoben, die den Schieber 22 in Axialrichtung nach vorne vorspannt.

An dem Schieber 22 ist auf jeder Seite des Gehäuses 11 an einem etwas oberhalb der Gehäuseachse A gelegenen Dreh­ punkt 25 ein zweiarmiger Mitnehmerhebel 26 gelagert. An ihren oberen Enden tragen die Mitnehmerhebel 26 einen Dauermagnet 27 (vgl. Fig. 1a). Der in Fig. 1 untere Arm des Mitnehmer­ hebels 26 weist einen quer zur Gehäuseachse A herausragenden Nockenstift 28 auf, der in eine im vorderen Teil des Halte­ arms 21 vorgesehene Öffnung eingreift und mit der von dieser Öffnung gebildeten geschlossenen Nockenkurve 29 zusammenar­ beitet. Eine im Bereich des Drehpunktes gehaltene Feder 30 spannt den Mitnehmerhebel 26 gegen den Uhrzeigersinn.

An einer oberen Stelle des Halteteils 20 ist ein zweiar­ miger Auslösehebel 35 gelagert, dessen in Richtung der Gehäu­ seachse A nach vorne ragender Arm eine Halteklinke 36 auf­ weist. In der Ruhestellung des Auslösehebels 35 hält die Hal­ teklinke 36 den Mitnehmerhebel 26 gegen die Kraft der Feder 30 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung. Der zweite Arm des Auslösehebels 35 verläuft bogenförmig nach hinten und unten und bildet an seinem unteren Ende eine Fingertaste 37, die sich mit dem Daumen der den Griff 12 der Schweißpistole 10 haltenden Hand betätigen läßt. Eine zwischen dem vorderen Arm des Auslösehebels 35 und dem Haltearm 21 vorgesehene Zugfeder 38 spannt den Auslösehebel 35 gegen den Uhrzeigersinn vor und hält in dem in Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand die Halte­ klinke 35 in Eingriff mit dem oberen Arm des Mitnehmerhebels 26.

An seiner Oberseite trägt das Halteteil 20 ein Schweiß­ bolzen-Magazin 40 zur Aufnahme eines in Fig. 1 teilweise nur schematisch angedeuteten Schweißbolzenstapels 41. Eine in dem Magazin 40 vorgesehene, in Fig. 1 nur schematisch angedeu­ tete Magazinfeder 42 spannt den Schweißbolzenstapel 41 in Richtung des vorderen Magazinendes vor.

Ein einzelner Schweißbolzen 43 ist in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Schweißbolzen kann es sich um den aus EP 0 639 424 AI bekannten Schweißbolzen handeln, der aus einem einstücki­ gen Blechzuschnitt hergestellt ist und einen verhältnismäßig großen, tellerartigen, im wesentlichen quadratischen Kopf 44 mit einen angeformten, aus einem Teil des Blechzuschnitts ge­ rollten Schaft 45 aufweist.

Fig. 8 veranschaulicht schematisch die Art und Weise, auf die sich derartige Schweißbolzen 43 zu dem in das Magazin 40 nach Fig. 1 eingesetzten Stapel 41 zusammenstecken las­ sen. Wie aus Fig. 1 und 1a ersichtlich, befinden sich bei dieser Stapelung die Schweißbolzen innerhalb des horizontal angeordneten Magazins 40 in einer Orientierung, bei der die Kopfe unter einem Winkel von etwa 20 bis 30° nach hinten ge­ kippt sind.

Das Magazin 40 ist entsprechend den Dimensionen der Bol­ zenköpfe 44 insgesamt prismatisch mit rechteckigem Quer­ schnitt gestaltet und weist in seiner oberen Fläche einen durchgehenden Längsschlitz auf, durch den die Bolzenschäfte 45 herausragen. Wie insbesondere in Fig. 1a ersichtlich, ist das Magazin 40 an seinem vorderen oberen Ende mit einer nach unten ragenden Haltekante 46 versehen, gegen die die obere Kante des vordersten Schweißbolzens durch die Magazinfeder 42 gedrückt wird. Im übrigen ist das vordere Magazinende an sei­ ner Stirnfläche und an der unteren Seite offen, so daß die untere Kante des vordersten Schweißbolzenkopfes und die dar­ über hinausragende Teilfläche des zweiten Schweißbolzenkopfes nach unten freiliegen. Die Magazinfeder 42 und die gegensei­ tige Verschachtelung der Schweißbolzen 43 verhindern, daß die ersten Schweißbolzen aus der so gebildeten vorderen Abgabe­ öffnung des Magazins 40 herausfallen.

In der in Fig. 1 veranschaulichten Arbeitsstellung der Schweißpistole 10 befindet sich ein Schweißbolzen 43 in der Schweißstellung, in der sein Kopf 44 an der Vorderfläche der Schweißelektrode 14 anliegt und der Bolzenschaft 45 in Axial­ richtung des Gerätes nach vorne ragt und das bei 50 angedeu­ tete Werkstück berührt. Zur Halterung des Schweißbolzens 43 ist die Schweißelektrode 14 magnetisch. Um eine ordnungsgemä­ ße Positionierung des Schweißbolzens 43 an der Elektrode 14 zu gewährleisten, ist diese mit einem nach vorne ragenden Flansch 16 versehen, der den Bolzenkopf 44 seitlich und unten umgibt.

In diesem Zustand wird durch Betätigen des Druckschal­ ters 15 der Schweißvorgang ausgelöst und danach die Schweiß­ pistole von dem angeschweißten Bolzen zurückgezogen.

Um den nächsten Schweißbolzen aus dem Magazin 40 zu ent­ nehmen und in seiner Arbeitsstellung an der Schweißelektrode 14 zu überführen, wird nun, wie in Fig. 2 gezeigt, der Aus­ lösehebel 35 gedrückt. Dadurch wird der Auslösehebel 35 gegen die Kraft der Feder 38 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß die Halteklinke 36 das obere Ende des Mitnehmerhebels 26 freigibt. Der Mitnehmerhebel 26 wird nun dadurch gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt, daß der Schieber 22 durch die Kraft der Feder 24 nach vorne gedrückt wird und dabei den Drehpunkt 25 des Mitnehmerhebels 26 nach vorne verlagert, so daß der Nockenstift 28 längs dem linken Teil der in dem Haltearm 21 ausgebildeten Nockenkurve 29 nach oben steigt. Bei dieser Schwenkbewegung wird der nächste Schweißbolzen 43, der be­ reits von dem Mitnehmer-Magneten 27 erfaßt wurde, mitgeführt.

Fig. 3 zeigt diejenige Stellung, in der der Nockenstift 28 des Mitnehmerhebels 26 die oberste Stelle der Nockenkurve 29 erreicht hat, der Mitnehmerhebel 26 in seine horizontale Stellung gelangt ist und der Schieber 22 an der hinteren Flä­ che der Schweißelektrode 14 anstößt. In dieser Stellung be­ findet sich der von dem Mitnehmer-Magneten 27 transportierte Schweißbolzen 43 in seiner Arbeitsstellung an der Vorderflä­ che der Schweißelektrode 14 und wird von deren Magnet über­ nommen.

In Fig. 4 wird die Schweißpistole längs der Gehäuse­ achse A in Richtung des Pfeils P nach vorne bewegt und die Spitze des Schweißbolzenschafts 45 gegen das Werkstück 50 ge­ drückt. Bei dieser Bewegung drückt die Elektrode 14 den Schieber 22 nach hinten, wodurch die Druckfeder 24 gespannt wird. Gleichzeitig läuft der Nockenstift 28 am rechten Teil der Nockenkurve 29 nach unten, so daß der Mitnehmerhebel 26 im Uhrzeigersinn und gegen die Kraft seiner Feder 30 zurück­ geschwenkt wird.

In Fig. 5 ist der Mitnehmerhebel 26 so weit gedreht und der Schieber 22 so weit nach hinten verschoben worden, daß ein am Mitnehmerhebel 26 angebrachter, nach oben und hinten weisender Finger 31, wie in Fig. 5a gezeigt, den Kopf 44 des vordersten Schweißbolzens 43 in dem Magazin 40 erreicht und den Schweißbolzenstapel 41 gegen die Kraft der Magazinfeder 42 etwas nach hinten verschiebt. Dadurch wird die obere vor­ dere Kante des Kopfes 44 des ersten Schweißbolzens von der oberen Haltekante 46 des Magazins 40 gelöst, so daß dieser Schweißbolzen frei wird.

In Fig. 6 hat der Mitnehmerhebel 26 wieder seine Aus­ gangsstellung erreicht, in der die vorderste Kante 32 des Fingers 31 hinter den Kopf 44 des ersten Schweißbolzens 43 im Magazin 40 gelangt ist (Fig. 6a), so daß dieser erste Schweißbolzen von dem Mitnehmer-Magneten 27 angezogen wird und in die in Fig. 6a in aus gezogenen Linien gezeigte Stel­ lung klappt. Auf diese Weise ist nun der nächste Schweißbol­ zen in die Mitnahmestellung gelangt, und das Gerät befindet sich in einer Stellung, die der in Fig. 1 gezeigten Aus­ gangsstellung entspricht. Durch Betätigen des Druckschalters 15 kann dann der nächste Schweißvorgang ausgelöst werden kann.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist zur Aus­ lösung des automatischen Schweißbolzen-Zuführvorgangs ledig­ lich ein kurzes Niederdrücken des Auslösehebels 35 erforder­ lich, um die Halteklinke 36 zur Freigabe des Mitnehmerhebels 26 kurzzeitig anzuheben. Anstelle der beschriebenen manuellen Auslösung kann die Halteklinke 36 auch durch einen Elektroma­ gnet angehoben werden, der über eine Folgesteuerung nach je­ dem Schweißvorgang aktiviert werden kann.

In einer weiteren Alternative ist es möglich, auch die Rückführung des Schiebers 22 zum Spannen der Druckfeder 24 mit Hilfe eines weiteren Elektromagneten vorzunehmen, der wiederum über eine Folgesteuerung im Anschluß an den Schweiß­ vorgang aktiviert werden kann. Anstelle der erwähnten Elek­ tromagneten kann auch mit pneumatischen oder hydraulischen Antrieben gearbeitet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Zuführung von Schweißbolzen für ein Bol­ zenschweißgerät mit einem im wesentlichen parallel zur Achse (A) des Schweißgeräts (10) verlaufenden Magazin (40) zur Auf­ nahme der Schweißbolzen (43) in einer zu ihrer Arbeitsstel­ lung unterschiedlichen Orientierung und einem Mitnehmer (26) zur Überführung des jeweils vordersten Schweißbolzens aus dem Magazin an die Elektrode (14) des Bolzenschweißgeräts (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (26) den je­ weiligen Schweißbolzen (43) längs einer bogenförmigen Bahn aus dem Magazin (40) an die Schweißelektrode (14) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bahn im wesentlichen über einen Viertelkreisbogen erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebskraft für den Arbeitshub des Mitnehmers (26) aus einer beim Andrücken des Schweißgerätes (10) gegen ein Werkstück (50) spannbaren Feder (24) stammt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer einen zweiarmigen Hebel (26) umfaßte der an ei­ nem in Axialrichtung des Schweißgerätes (10) bewegbaren von der Feder (24) beaufschlagten Schieber (22) drehbar gelagert ist, an seinem einen Arm von einer bezüglich des Schweißgerätes (10) festen und zur Achse (A) im wesentlichen senkrechten Nockenkurve (29) geführt ist und an seinem ande­ ren Arm eine Aufnahme (27) für den Kopf (44) des jeweiligen Schweißbolzens (43) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenkopf-Aufnahme des Mitnehmers (26) einen Magnet (27) enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbolzen (43) in dem Magazin (40) durch Federkraft (42) in Richtung des vorderen Abgabeen­ des des Magazins vorgespannt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbolzen (43) mit ihren Köpfen (44) versetzt gestaf­ felt in dem Magazin (40) gehalten sind und der Mitnehmer (26) einen Finger (31) aufweist, der bei Annäherung des Mitnehmers an seine Ausgangsstellung den Schweißbolzenstapel (41) gegen die Federkraft (42) bewegt und dadurch den vordersten Schweißbolzen freigibt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (26) in seiner Ausgangs­ stellung durch einen von Hand betätigbaren Auslösehebel (35) gehalten ist.

9. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 8 bei einer Bolzenschweißpistole (10), wobei das Magazin (40) an der Oberseite des Pistolengehäuses (11) verläuft und der Auslöse­ hebel (35) bis zum Pistolengriff (12) reicht.