DE19942390A1 - Kniehebelschweisszange zur Verwendung im Karosseriebau - Google Patents
Kniehebelschweisszange zur Verwendung im KarosseriebauInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine neuartige Schweißvorrichtung in Form einer Kniehebelschweißzange, bei der die Mechanik, die Elektrik und die Elektronik sowie etwaige Leitungen kompakt und gekapselt, somit geschützt angeordnet sind. Die Elektroden sind zum Beispiel um mindestens 90 DEG voneinander wegschwenkbar, so daß eine gute Be- und Entlademöglichkeit für die miteinander zu verschweißenden Bauteile gegeben ist. Die Kniehebelschweißzange ermöglicht es, die Elektroden zunächst sanft und praktisch stoßfrei auf die Bauteile aufzusetzen, diese aber dann mit hohem Schweißdruck miteinander zu verbinden; sie eignet sich besonders zum Einsatz im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelschweißzange zur Verwendung im Karos
seriebau der Kfz-Industrie.
Die gebräuchlichen Schweißvorrichtungen bieten unter den oftmals beengten
Raumverhältnissen, aber auch wegen der komplizierten Handhabung, Schwie
rigkeiten beim Verschweißen von Karosserieblechen, die im Karosseriebau der
Kfz-Industrie verwendet werden sollen. Aus diesem Grunde werden oftmals
relativ komplizierte Vorrichtungen gebaut, um Schweißelektroden zu den
Schweißpunkten hinzuführen und wieder zu entfernen. Da die Konturen von
Karosserieblechen je nach Pkw-Typ oftmals recht kompliziert gestaltet sind,
müssen auch die Schweißelektroden an diesen Konturen vorbeibewegt wer
den. Dies führt dazu, daß Hilfsvorrichtungen gebaut werden müssen, die oft ein
Mehrfaches der gesamten Investitionskosten der eigentlichen Schweißvorrich
tung erfordern. Dabei müssen oft Bewegungen in verschiedenen Ebenen,
beispielsweise horizontale Hubbewegungen durchgeführt werden, was relativ
komplizierte Hilfsvorrichtungen mit verschiedenen motorischen Antrieben und
Folgesteuerungen beinhaltet. Die Investitionskosten für solche
Hilfsvorrichtungen sind entsprechend hoch, ganz abgesehen davon, daß auch
die Nebenzeiten, die für das Bewegen der Schweißelektroden gebraucht wer
den - betrachtet zum eigentlichen Schweißvorgang -, unverhältnismäßig hoch
sind.
Vorbekannt sind zum Beispiel C-förmige Schweißzangen, die zu den miteinan
der zu verschweißenden flächigen Bauteilen, insbesondere Blechen, transpor
tiert werden.
Bekannt sind weiterhin auch zangenförmige Gebilde, die an dem einen Ende
jeweils eine Schweißelektrode aufweisen und an dem anderen Ende über ein
Kniehebelgelenk miteinander verbunden sind, das die Hebel der Schweißzange
motorisch bewegt, um die Schweißelektroden aufeinander zu und wieder
voneinander weg bewegen zu können. Hierbei handelt es sich um relativ un
handliche, sperrige Gebilde.
Beim Schweißen von Karosserieblechen müssen darüber hinaus oftmals eine
Vielzahl von Schweißpunkten in schneller Folge hinter- und/oder nebeneinan
der gesetzt werden, was ein taktweises Vor- und Rückbewegen der Schweiß
elektroden zur Folge hat.
Bei den bekannten Schweißvorrichtungen unterscheidet man darüber hinaus
auch zwischen sogenannten Maschinenschweißzangen, die stationär sind und
auf dem Boden oder einem Fundament angeordnet sind und in der Regel nur
einen Schweißpunkt herstellen. Die Herstellung von zahlreichen Schweiß
punkten in rascher Folge ist mit solchen Maschinenschweißzangen in der Re
gel nicht möglich. Außerdem lassen sich die Elektroden zumeist nicht weit ge
nug voneinander entfernen, um, gewisse Konturen der miteinander zu ver
schweißenden Karosseriebleche oder dergleichen überwinden zu können.
Vorbekannt sind auch sogenannte Roboterschweißzangen, mit denen zumeist
eine Vielzahl von Schweißpunkten in rascher Folge herstellbar sind. Roboter
schweißzangen sind in der Regel einem Roboterarm zugeordnet.
Des weiteren sind sogenannte Ständerschweißzangen vorbekannt, die zumeist
ortsunbeweglich sind und zu denen die miteinander zu verschweißenden Bau
teile hinbewegt werden.
Zum Stand der Technik gehören ganz allgemein auch sogenannte Kniehe
belspannvorrichtungen, die in mannigfaltigen Konstruktionen vorbekannt sind
und die besonders im Karosseriebau der Kfz-Industrie zur Anwendung gelan
gen. Sie bestehen in der Regel aus einem Spannkopf und einem sich daran an
schließenden Gehäuse, in dem der motorische Antrieb, zum Beispiel ein ab
wechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu
beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, der mit
einer Kolbenstange axial das Gehäuse und den sich daran anschließenden
Spannkopf durchgreift. Mit dem freien, dem Kolben abgewandten Ende ist, über
eine Schwenkachse ein Kniehebelgelenk verbunden, dem ein Spannarm zu
geordnet ist. Außerdem ist an dem Spannkopf in der Regel ein als Kiefer be
zeichnetes Widerlager angeordnet. Spannarm und Kiefer sind geeignete Vor
richtungsteile, zum Beispiel Werkzeuge, durch Anschrauben zuzuordnen. Zwi
schen dem Spannarm und dem Kiefer werden die zu haltenden Werkstücke,
zum Beispiel Bleche im Karosseriebau der Kfz-Industrie, eingespannt, um sie
miteinander zu verbinden, zum Beispiel durch Clinchen oder durch Schweißen
- G 91 04 532 U1, DE-AS 22 22 686, EP 0 778 107 A1.
Bei einer anderen Konstruktion ist in dem sich an dem Spannkopf anschließen
den Gehäuse ein als Elektromotor ausgebildeter Antrieb vorgesehen, der koa
xial zu dem Gehäuse angeordnet ist und mit einer Hohlwelle versehen ist, die
mit einer Gewindemutter getrieblich verbunden ist, die ihrerseits eine Schraub
spindel antreibt, die das axial verstellbare Teil bildet, wobei die Schraubspindel
in die Hohlwelle eintaucht. Es ist auch möglich, daß ein Elektromotor über eine
Welle ein Ritzel antreibt, das mit einem Zahnrad kämmt, das eine Innenver
zahnung aufweist, die eine Schraubspindel antreibt, die das axial verstellbare
Teil bildet. Das axial verstellbare Teil kann auch als Kugelgewindetrieb bzw. als
Kugelgewindespindel ausgebildet sein - DE 36 13 644 C2.
Alles in allem kranken die insbesondere zum Verschweißen von Karosserieble
chen im Kfz-Bau eingesetzten vorbekannten Schweißvorrichtungen unter ande
rem daran, daß sie entweder zu groß und zu sperrig sind und deshalb in vielen
Fällen wegen der beengten Raumverhältnisse schwer eingesetzt werden kön
nen, oder aber nicht in der Lage sind, die Konturen von Karosserieblechen,
Vorrichtungsteilen und dergleichen zu überwinden, da sich ihre
Schweißelektroden nicht weit genug voneinander wegbewegen lassen. Des
weiteren sind die vorbekannten Schweißvorrichtungen oftmals ungeschützt
gegen Schweißspritzer und Feuchtigkeit. Oftmals führt man auch sogenannte
Rob-CAD-Analysen (Roboter-Simulations-Analysen) durch, um festzustellen,
ob sich mit einer bestimmten Schweißvorrichtung die Konturen von
Karosserieblechen umfahren lassen. Ganz abgesehen davon, daß solche Rob-
CAD-Analysen kostspielig und umständlich sind, berücksichtigen sie dennoch
nicht, daß in der Praxis oftmals Schläuche und ganze Bündel von Kabeln
zusätzliche Störkonturen darstellen, so daß sich trotz sorgfältigster Auswertung
solcher Simulationsprogramme in der Praxis Schwierigkeiten durch derartige
Schläuche und Kabel ergeben können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Typ von Schweiß
vorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie zu schaffen,
der unter relativ beengten Raumverhältnissen eingesetzt werden kann, die in
der Regel vorkommenden Konturen beim Verschweißen von Karosserieble
chen problemlos überwindet und keine teuren Hilfsvorrichtungen (Dreh-, Li
near- oder Schwenkeinheiten = Hilfsvorrichtungen) benötigt, die die
Schweißelektroden zum eigentlichen Einsatzort bewegen und davon entfernen
sollen. Darüber hinaus soll die angestrebte neue Schweißvorrichtung geschützt
gegen Schweißspritzer und die üblicherweise in Fertigungsanlagen des Karos
seriebaus auftretenden Flüssigkeiten und Verschmutzungen sein.
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine gekap
selte Kniehebelschweißzange vorgeschlagen, bei der prinzipiell von der Kon
struktion vorbekannter Kniehebelspannvorrichtungen der Kfz-Industrie Ge
brauch gemacht wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem eigentlichen
Spannarm eine Schweißelektrode und mit dem gegenüberliegenden Kiefer eine
andere Schweißelektrode zu verbinden, die dann mit hohem Druck die mitein
ander zu verbindenden flächigen Bauteile, insbesondere Karosseriebleche,
zwischen sich ergreifen und durch Punktschweißen miteinander verbinden.
Dabei können zum Beispiel Schweißkräfte in der Größenordnung von 1 bis 10 kN,
vorzugsweise 2 bis 4 kN, verwendet werden. Die hohe Schweißkraft läßt
sich unproblematisch durch die Kniehebelgelenkautomatik mit anfänglich
sanftem Druck aufbringen, das heißt die Elektroden setzen nicht schlagartig auf
die Bauteile auf. Dabei hat man es in der Hand, bei Ausgestaltung des Linear
motors als Kolben-Zylinder-Einheit die üblicherweise im Kfz-Bau verwendete
Druckluft einzusetzen, und zwar bevorzugt nur etwa 6 bar, so daß ein Hoch
drucknetz überflüssig ist.
Je nach den vorliegenden Raumverhältnissen kann man außerdem Kolben-Zy
linder-Einheiten unterschiedlicher Querschnittsform wählen, zum Beispiel statt
eines runden einen im Querschnitt etwas rechteckförmig ausgebildeten Zylin
der (sogenannter Flachovalzylinder), der an seinen Schmalseiten durch Über
gangsradien in die Schmalseiten und in die Längsseiten des Zylinders über
geht. Der Kolben ist entsprechend angepaßt.
Die gesamte Mechanik der Kniehebelschweißzange läßt sich sehr vorteilhaft
dadurch gegen Staub, Feuchtigkeit und Schweißspritzer schützen, daß die
Kniehebelmechanik und die Kolbenstange selbst im Spannkopf und/oder in
dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Aber nicht nur die
Mechanik, sondern auch die Elektrik bzw. Elektronik lassen sich dank voll ge
kapselter Gehäuse sicher schützen. Der Spannarm und dessen Lagerung und
gegebenenfalls eine Verstellautomatik für den Kiefer lassen sich gleichfalls ge
schützt in Gehäuseabschnitten anordnen, so daß sich eine sehr kompakte, als
einheitliches Bauteil zu handhabende Kniehebelschweißzange ergibt. Eine sol
che Kniehebelschweißzange läßt sich an allen Orten einsetzen, an denen man
bisher auch Kniehebelspannvorrichtungen im Kfz-Bau eingesetzt hat, aber
auch dort, wo vorbekannte Konstruktionen scheiterten.
Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß man es durch Ausbildung einer
Schweißvorrichtung als Kniehebelschweißzange in der Hand hat, den
Schwenkwinkel des eigentlichen Spannarms mindestens bis 90° oder größer
zu gestalten, so daß sich die mit dem Spannarm verbundene Elektrode sehr
weit von der dem Kiefer zugeordneten Elektrode wegbewegen läßt. Auf diese
Weise sind auch sperrige Konturen zu überwinden, so daß die Kniehebel
schweißzange gemäß der Erfindung auch dort eingesetzt werden kann, wo
bisherige Schweißvorrichtungen versagten, also besonders bei stationären
Schweißzangen. Durch den weiten Öffnungswinkel des Spannarmes ergibt sich
eine freie, praktisch vertikale Bauteilentnahme, so daß eine zusätzliche Aus
schwenkeinheit oder sonstige Hilfsvorrichtungen entfallen.
Eine erfindungsgemäße Schweißzange läßt sich sowohl als Maschinen
schweißzange wie auch als Ständerschweißzange oder Roboterschweißzange
einsetzen.
Zusammenfassend ergeben sich folgende wesentliche Vorteile:
- a) Maschinenschweißzange
- - vollgekapseltes System, kein Einfluß von Schmutz- und Schweiß spritzern auf Lager und andere Funktionsbauteile
- - Abfrage in Kassettentechnik (revolutionär bei Schweißzangen)
- - bis zu 90° öffnender Schwenkarm, Bauteil kann vertikal entnommen werden ohne eine zusätzliche Verfahrbewegung
- - kein 12 bar Druckluftnetz erforderlich, da die erforderliche Schweiß kraft durch eine mechanische Kniehebelübersetzung erreicht wird, konventionelle 6 bar Druckluftversorgung ist ausreichend
- - Flachzylinder schafft flaches Anbauprofil in den Stationen
- - Kniehebelmechanik mit Kurvenmechanik für konstante Schweißkraft bei zunehmenden Elektrodenverschleiß
- - Elektrodenverschleißanzeige, sobald integrierte Endlagenschalter Verschleißgrenze anzeigt
- b) Roboterschweißzange
ebenfalls basierend auf den Grundprinzipien der Maschinenschweiß zange, jedoch durch folgende zusätzliche Merkmale gekennzeichnet:- - Schwenkkonsole mit integriertem Transformatorkäfig
- - zentraler Ausgleichzylinder voll gekapselt, im Zylinderboden des An triebszylinders integriert komplettes System mit integrierter Abfrage, kein "Kabelsalat"
- - beide Zylinder, Antriebszylinder und Ausgleichszylinder über eine gemeinsame Ventilplatte angesteuert
- - Gehäuse aus Vollaluminium, hartcoatiert und damit geringes Ge wicht und sicher geschützt gegen Schweißspritzer
- c) Ständerschweißzange
Im wesentlichen wie a). - d) Option Spannfunktion
- - gleichzeitiges Spannen und Schweißen durch Spannstifte oder Konturstücke, die rechts und links der Schweißelektrode positioniert sind; federgestütztes System, das auch bei Konturveränderungen und Elektrodenverschleiß sich den Gegebenheiten anpaßt
In den Patentansprüchen 2 bis 42 sind weitere erfinderische Ausführungsfor
men beschrieben.
Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 können die empfindlichen Bau
teile in dem aus zwei Hälften bestehenden, fugendicht abschließenden
Spannkopf und/oder in dem in der Regel als Zylinder ausgebildeten Gehäuse
für den motorischen Antrieb, zum Beispiel etwaige Steuer- und Abfragevor
richtungen gegen Schweißspritzer, Flüssigkeit und Staub gekapselt angeordnet
sein.
Beim Herstellen mehrerer Schweißpunkte neben- oder hintereinander ist es an
sich nicht erforderlich, die Schweißelektroden den vollen Hub ausführen zu las
sen, also sie maximal voneinander wegzubewegen, weil es auf eine schnelle
Taktfolge ankommt.
Sofern in den Unterlagen von "Step-Funktion" die Rede ist, wird hierunter ein
Zustand verstanden, bei welchem die Schweißelektroden nicht den vollen Öff
nungshub durchführen, sondern nur einen "Arbeitshub", der es ermöglicht, in
schneller Folge zahlreiche Schweißpunkte hintereinander und/oder nebenein
ander zu setzen. Dagegen werden die Schweißelektroden um den vollen Hub
voneinander entfernt, wenn der sogenannte "Vorhub" durchgeführt wird.
Patentanspruch 3 beschreibt eine vorteilhafte Lösung. Hierfür ist nur ein ge
ringer Öffnungshub des Spannarmes und seiner Elektroden erforderlich, wobei
zum Beispiel die Schweißelektrode des Kiefers um einen geringen Betrag ab
gesenkt und die mit dem Spannarm verbundene Schweißelektrode um einen
geringen Öffnungswinkel in Offenstellung geschwenkt wird. Dies läßt sich be
sonders vorteilhaft und in schneller Folge mit einer erfindungsgemäß vorge
schlagenen Ausgleich- und Absenkvorrichtung bewerkstelligen. Diese ver
schiedenen Stellungen, mit denen eine größere Anzahl von Schweißpunkten in
schneller Folge hergestellt werden sollen, bezeichnet man auch als sogenannte
"Step-Stellung". Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgleich- und
Absenkvorrichtung ist aber auch dann von Vorteil, wenn der volle Öffnungshub
benötigt wird, also wenn gleichzeitig die mit dem Kiefer verbundene
Schweißelektrode vollständig um ein gewisses Maß abgesenkt und die mit dem
Spannarm verbundene Schweißelektrode in Offenstellung geschwenkt werden
soll. Auf diese Weise lassen sich die beiden Schweißelektroden maximal
voneinander offenschwenken, zum Beispiel um einen Winkel von 90° oder grö
ßer, so daß das Bauteil problemlos, zum Beispiel vertikal oder annähernd verti
kal eingelegt, aber auch wieder entnommen werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in Patentanspruch 4 beschrieben. Hierzu
ist ein weiterer Kolben in dem gleichen Zylinder wie für den Kolben angeordnet,
der die Kolbenstange antreibt. Dadurch ergibt sich eine raumsparende, sehr
kompakte, patronenförmige Gestaltung für das Gehäuse, das den Linearantrieb
aufnimmt.
Patentansprüche 5 und 6 beschreiben hierzu bevorzugte erfinderische Aus
führungsformen.
Gemäß Patentanspruch 7 ist dem Spannarm eine beim Schweißhub vorei
lende Niederhaltervorrichtung für die miteinander zu verschweißenden flächi
gen Bauteile zugeordnet.
Patentanspruch 8 beschreibt eine solche Niederhaltervorrichtung auch für den
Kiefer. Durch diese Vorrichtung wird es möglich, die miteinander zu verschwei
ßenden flächigen Bauteile, insbesondere Karosseriebleche, zu spannen und zu
halten, bis sie dauerhaft durch Schweißpunkte miteinander verbunden sind.
Dadurch läßt sich eine hohe Maßgenauigkeit innerhalb enger Toleranzen ge
währleisten.
Vorteilhafterweise ist der Niederhaltervorrichtung gemäß Patentanspruch 9
mindestens eine vorgespannte Druckfeder zugeordnet, die die nötige Druck
belastung für den eigentlichen Niederhalter aufweist, durch den die flächigen
Bauteile belastet werden. Die Druckfeder bewirkt auch, daß kein schlagartiges
Aufsetzen der voreilenden Niederhaltervorrichtung möglich ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform für eine Niederhaltervorrichtung ist in Pa
tentanspruch 10 beschrieben. Die kalottenförmige Lagerung ermöglicht eine
biege- und schubspannungsfreie Einleitung von Druckkräften.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 11 und
12 beschrieben.
Von großem Vorteil ist es, wenn gemäß Patentanspruch 13 die mit dem
Spannarm verbundene Schweißelektrode gegenüber der Elektrode, die mit
dem Kiefer verbunden ist, um mehr als 90°, vorzugsweise 135° oder bis zu
180°, in beiden Richtungen (A-B) schwenkbeweglich ist. Auf diese Weise las
sen sich relativ große Konturen überwinden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in Patentanspruch 14 beschrieben.
Erfindungsgemäß ist der Kiefer mit seiner Schweißelektrode in Richtung auf die
dem Spannarm zugeordnete Schweißelektrode verstellbar und einstellbar aus
gebildet - Patentanspruch 15.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 16 ergibt sich der Vorteil, daß
eine relativ konstante Schweißkraft trotz Elektrodenverschleiß durch die Ver
wendung der Kniehebel-Kurvenmechanik erreicht ist. Die Schweißkraft ist beim
Schweißen größer als zum Beispiel 250 kg bei nur 5 bar Betriebsdruck.
Dadurch, daß die Führungswände kurvenförmig ausgestaltet werden, kann ein
konstantes oder annähernd konstantes Drehmoment abgegeben werden, was
dazu führt, daß auch die Schweißelektroden in einem gewissen Winkelbereich
vor, gegebenenfalls über die sonst übliche Totpunktlage und gegebenenfalls
darüber hinaus mit konstanter oder annähernd konstanter Schweißkraft die
miteinander zu verschweißenden Bauteile zwischen sich ergreifen und ver
schweißen, und zwar auch dann, wenn es zu einem gewissen Elektrodenver
schleiß kommt.
Die Kurvenausbildung der Führungswände oder Führungsnuten gewährleistet
somit eine hohe, gleichbleibende Spannkraft zwischen den Schweißelektroden
über einen gewissen Schwenkbereich des Kniehebelgelenks.
Zu dieser Konstruktion beschreibt Patentanspruch 17 eine erfinderisch vorteil
hafte Alternative.
In Patentanspruch 18 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung be
schrieben, was auch für die Ausführungsform nach Patentanspruch 19 gilt.
Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 20 der Kiefer mit seinem Aufla
geteil für die flächigen Bauteile in besonderer Weise nachstellbar ausgebildet.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 21 wird die Nachstellbarkeit
durch eine Kolben-Zylinder-Einheit gebildet, die gegebenenfalls durch Druck
mitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in Patentanspruch 22 beschrie
ben. Diese eignet sich insbesondere zur Verwendung als Roboterschweiß
zange. Dabei werden sowohl der Spannarm als auch der Kiefer über eine
Zwangsführung gemeinsam, synchron und durch denselben Linearantrieb auf
einanderzu- bzw. voneinander wegbewegt.
Hierfür beschreibt Patentanspruch 23 eine erfinderische Ausgestaltung.
Die aus Patentanspruch 24 zu entnehmende gekapselte Schweißzange läßt
sich mit besonderem Vorteil als sogenannte Roboterschweißzange einsetzen.
Hierzu wird die gesamte gekapselte Kniehebelschweißzange in geeigneter
Weise mit einem Roboterarm, über eine Schwenkachse verbunden. Dadurch,
daß die untere Elektrode schwenkbeweglich angeordnet ist, läßt sie sich
zusammen mit dem Spannarm synchron, aber gegensinnig bewegen, so daß
eine optimale Be- und Entlademöglichkeit für die Bauteile gegeben ist. Der ab
solute Synchronlauf wird durch getriebliche Verbindung von Spannarm und
untere Elektrode gewährleistet. Außerdem braucht dann nur ein Antrieb zum
Bewegen dieser beiden Teile vorgesehen zu werden.
Vorteilhafterweise wird die getriebliche Verbindung von Spannarm und untere
Elektrode bei der aus Patentanspruch 25 zu entnehmenden Ausführungsform
durch den Einsatz eines Zahnradgetriebes erreicht, das einen absoluten
Gleichlauf und damit auch eine Synchronisation der Bewegungen sicherstellt.
Als Verzahnung können übliche Evolventen-Verzahnungen in Betracht kom
men.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Patentanspruch
26. Bei dieser wird der an sich zumindest schwere Trafo in einem Trafoauf
nahmegehäuse angeordnet, die dem Spannkopf zugeordnet ist. Dadurch brau
chen zwischen Trafo und der gekapselten Kniehebelschweißzange keine lan
gen elektrischen Leitungen, Kupplungen oder dergleichen verlegt zu werden.
Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 27 das Trafoaufnahmegehäuse
gabelförmig gestaltet. Dadurch kann das Trafoaufnahmegehäuse sich baugün
stig in die Konstruktion integrieren, indem sie den Spannkopf mit ihren beiden
Gabelschenkeln umgreift.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 28 wird durch den so ausge
bildeten und angeordneten Motorantrieb erzielt, daß dieser baugünstig unter
halb der Kniehebelschweißzange angeordnet werden kann und hier nicht stört.
Durch das Ein- und Ausfahren dieses Linearantriebes kann die gesamte ge
kapselte Kniehebelschweißzange um eine Achse geschwenkt werden, wodurch
auch der Kiefer von dem Spannarm und damit von der diesem zugeordnetem
Schweißelektrode weg oder auf diese hinbewegt werden kann. Auf diese
Weise lassen sich weitere Vorteile beim Be- und Entladen der Kniehebel
schweißzange erreichen.
Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 29 mit dem Trafoaufnahmege
häuse ein Roboterarm gekoppelt.
In den Patentansprüchen 30 bis 32 sind die verschiedenen Verwendungen
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen gekapselten Kniehebelschweißzange
beschrieben. Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 30 wird die Knie
hebelschweißzange als Maschinenschweißzange verwendet, während sie bei
der Ausführungsform nach Patentanspruch 31 als Ständerschweißzange und
bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 32 als Roboterschweißzange
verwendet wird.
Durch die besondere Ausbildung der Schweißvorrichtung als gekapselte Knie
hebelschweißzange und der damit einhergehenden Kniehebelübersetzung ist
ein Hochdrucknetz von zum Beispiel 12 bar zur Beaufschlagung des Linearan
triebes nicht erforderlich. Vielmehr genügt es in vielen Fällen, 6 bar Luftdruck
zu verwenden, da die Kniehebeltechnik hohe Kraftreserven beinhaltet.
Wie aus Patentanspruch 34 hervorgeht, lassen sich mit einer erfindungsge
mäßen gekapselten Kniehebelschweißzange zum Beispiel Schweißkräfte von 1
bis 10 kN, vorzugsweise 2 bis 4 kN, erzielen.
Die Ausführungsform nach Patentanspruch 35 trägt der Forderung nach einer
geringeren Baugröße und damit einhergehend geringem Platzbedarf Rech
nung. Wenn von "flachoval" die Rede ist, so werden hiermit Zylinderquer
schnittsformen für den Linearantrieb, vorzugsweise eine Kolben-Zylinder-
Einheit, gemeint, die abwechselnd beidseitig durch Druckluft zu beaufschlagen
ist, bei welcher die Zylinderwandung innen und außen an den Längsseiten
flach gekrümmt oder geradlinig und an den Schmalseiten entweder flach
gekrümmt oder geradlinig verlaufend ausgebildet sind, wobei die Schmalseiten
sanft und in großen Radien in die längeren Seiten des Zylinders übergehen.
Flachoval bedeutet unter der Begriffsbestimmung der Erfindung aber auch, daß
der Zylinder innen und außen, aber auch der darin längsverschieblich und
dichtend geführte Kolben oder die Kolben bei Ausübung der Stepperfunktion in
einem durch die Längsachse orthogonal geführten Querschnitt rechteckförmig
gestaltet sind, wobei die Längs- und Breitseiten der Rechteckform durch sanfte
Radien ineinander übergehen. Auf diese Weise läßt sich auch die Dichtigkeit
der Kolbendichtungen ohne weiteres gewährleisten. Solche "schmalen" Profile
lassen sich auch unter den oftmals beengten Raumverhältnissen, die in den
Fertigungsvorrichtungen des Karosseriebaus der Kfz-Industrie vorhanden sind,
unproblematisch einsetzen.
Die Ausführungsform nach Patentanspruch 36 beschreibt die Anordnung von
Endschaltern bzw. Stellungsgebern in Form von Mikroschaltern, induktiven
Schaltern, Pneumatikschaltern oder Sensoren, die die Auf- und Zustellung, und
gegebenenfalls Zwischenstellungen (Step-Stellung) der Elektroden,
signalisieren und anzeigen. Zur Anordnung dieser Mikroschalter oder
dergleichen kann die an sich bekannte Kassettentechnik Anwendung finden.
Sofern die Ausgleich- und Absenkvorrichtung an der Vorderseite, also
unterhalb der Schweißelektroden des Zylinders angeordnet ist, läßt sich die
Abfragekassette zum Beispiel durch einen engen, in Längsachsrichtung des
Gehäuses für den Linearantrieb vorgesehenen Schlitz als insgesamt
austauschfähige Baueinheit anordnen. Es ist aber auch möglich, die
Abfragekassette quer zur Längsachsrichtung des Linearantriebes, insbe
sondere orthogonal zu dessen Längsachse, zu befestigen. Etwaige Steuerven
tile können in dem dem Spannkopf abgekehrten Boden des Gehäuses, oder an
dessen Seite, bevorzugt an der Rückseite, vorgesehen werden.
Patentanspruch 37 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungsform.
Die erfindungsgemäße Kniehebelschweißzange weist bei der aus Patentan
spruch 38 ersichtlichen Ausführungsform eine dauermagnetische Bremse auf,
die unabhängig von äußerer Energiezufuhr ständig in Bereitschaftsstellung
steht, so daß beim Wegfall der Energiezufuhr (Strom) zu einem als Elektromo
tor ausgebildeten Linearantrieb für das Kniehebelgelenk die Bremswirkung so
fort zur Verfügung steht und ein Zurückbewegen der betreffenden
Schweißelektroden zuverlässig verhindert wird. Diese dauermagnetische
Bremse benötigt im wesentlichen nur zwei mit Spaltabstand zueinander
befindliche Teile, die dauermagnetische Polpaare aufweisen. Derartige
Bremsen besitzen praktisch keinerlei Verschleiß und sind demgemäß
wartungsarm. Sie können ebenso wie die gesamte Kniehebelschweißstange
gekapselt in dem Gehäuse raumsparend untergebracht werden, ohne daß die
äußeren Abmessungen einer derartigen Kniehebelschweißvorrichtung gegen
die üblicherweise im Karosseriebau der Kfz-Industrie eingesetzten
Kniehebelspannvorrichtungen vergrößert zu werden brauchen. Deshalb sind
auch solche erfindungsgemäßen Kniehebelschweißzangen kompatibel zu
üblichen Kniehebelspannvorrichtungen. Im übrigen ermöglicht eine derartige
Kniehebelschweißzange ebenfalls eine raumsparende und günstige Anordnung
der scheibenförmigen Teile der dauermagnetischen Bremse, da der eine Teil
im Stator oder im Gehäuse selbst angeordnet werden kann, während die Welle
des Elektromotors zur Lagerung für das andere Teil der Magnetbremse dient.
Gemäß Patentanspruch 39 ist die Welle des Elektromotors als Hohlwelle aus
gebildet, in die das linearantreibbare und als Schraubspindel ausgebildete Teil
des Linearantriebes eintauchen kann. Dadurch ergibt sich eine raumsparende
Konstruktion.
Das längenverstellbare, als Spindel ausgebildete Teil kann an beiden Endab
schnitten im Spannkopf selbst gelagert sein und einen Schraubmotor aufneh
men, je nach Antriebsrichtung der Welle des Elektromotors sich in die eine oder
andere Öffnung bewegen, um dadurch einen Spannarm oder dergleichen auf-
und niederzuschwenken, der mit der Mutter über das Kniehebelgelenk gekup
pelt ist.
Vorteilhafterweise läßt sich der Anschlag und damit der Öffnungswinkel der
Elektroden von der dem Spannkopf abgekehrten Seite einstellen und arretie
ren.
Weitere vorteilhafte Ausführungsform sind in den Patentansprüchen 40 bis 42
beschrieben.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an mehreren Ausfüh
rungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kniehebelschweißvorrichtung gemäß der Erfindung, teils in der
Seitenansicht, teils im Schnitt, und zwar in Schweißstellung;
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in soge
nannter Step-Stellung, also bei teilweise zurückgeschwenktem
Spannarm mit Schweißelektrode und entsprechend beaufschlagtem
Ausgleichszylinder;
Fig. 3 die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in
vollständig geöffneter Stellung;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls teils in der
Seitenansicht, teils im Schnitt, entsprechend Fig. 1 in Schweißste
lung;
Fig. 5 die aus Fig. 4 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in Stepp-
Stellung;
Fig. 6 die aus den Fig. 4 und 5 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in
vollständig geöffneter Stellung;
Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine Niederhaltervorrichtung in Spannstel
lung;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Kniehebelschweißzange in
Schweißstellung, teils in der Seitenansicht, teils im Schnitt;
Fig. 9 die aus Fig. 8 ersichtliche Kniehebelschweißzange in Step-Stellung;
Fig. 10 die aus den Fig. 8 und 9 ersichtliche Kniehebelschweißzange in voll
ständig geöffneter Stellung;
Fig. 11 eine Niederhaltervorrichtung in der Seitenansicht, in Spannstellung.
Fig. 12 eine als Roboterschweißzange ausgebildete Kniehebelschweißvor
richtung gemäß der Erfindung und in der Seitenansicht, teils abge
brochen dargestellt, in Schweißstellung;
Fig. 13 eine Draufsicht zu Fig. 12;
Fig. 14 die aus den Fig. 12 und 13 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung
in Offenstellung;
Fig. 15 eine Einzelheit aus Fig. 14, teils abgebrochen dargestellt, teils im
Schnitt, bei in Schweißstellung geschwenkten Schweißelektroden;
Fig. 16 die Step-Stellung zu Fig. 15 und
Fig. 17 eine weitere Ausführungsform einer Kniehebelschweißzange, teils in
der Seitenansicht, teils im Schnitt, insbesondere zur Verwendung in
sogenannten Geometriestationen von Maschinenschweißzangen.
Die aus den Fig. 1 bis 11 ersichtlichen Ausführungsformen eignen sich insbe
sondere zur Verwendung als "Maschinenschweißzange" oder "Ständer
schweißzange", während die Ausführungsformen nach den Fig. 12 bis 17 be
vorzugt als sogenannte "Roboterschweißzangen" Verwendung finden.
Es steht jedoch auch nichts im Wege, die Ausführungsformen nach den Fig. 1
bis 11 und 17 - zumindest prinzipiell - im Zusammenwirken mit Robotern oder
Roboterarmen, also als "Roboterschweißzangen", einzusetzen, falls dies nach
den Betriebsbedingungen notwendig oder zweckmäßig sein sollte.
Während in der Regel "Maschinenschweißzangen" und "Ständerschweißzan
gen" ortsunbeweglich sind, sind die "Roboterschweißzangen" und durch die
Beweglichkeit der ihnen zugeordneten Roboter oder Robotergreifarme ortsbe
weglich. Besonders bei "Roboterschweißzangen" kommt es auf eine soge
nannte "Steppfunktion" an, also darauf, viele Schweißpunkte möglichst kurzen
Zeitabständen neben- oder hintereinander an den miteinander zu verschwei
ßenden Bauteilen vorzusehen. Sie spannen und greifen in der Regel das
Bauteil und bringen es zur sogenannten "Geometriestation". Hier geht es
darum, die vorgeschriebenen Toleranzen, besonders im Karosseriebau der
Kfz-Industrie, eng einzuhalten.
Bei einer "Maschinenschweißzange" und "Roboterschweißzange" kann die
nachfolgend beschriebene Steppfunktion im Bedarfsfalle nicht oder auch nicht
zur Anwendung kommen, was sich aber nach den vorliegenden Betriebsbe
dingungen richtet.
Bei allen aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsformen handelt es sich
um eine "Kniehebelschweißzange", bei welcher durch Anwendung der Kniehe
belübersetzung hohe Schweißkräfte erzielt werden. Besonders augenfällig ist
bei allen Ausführungsformen die Kompaktheit und die gekapselte Ausführung,
das geringe Raummaß, insbesondere durch Anwendung von sogenannten
Flachzylindern oder flachovalen Zylindern, und im Bedarfsfalle die Verwendung
von nur 6 bar Luftdruck zum Antrieb der verschiedenen noch zu be
schreibenden Linearantrieb, zum Beispiel von Kolben-Zylinder-Einheiten.
Bei allen Ausführungsformen fällt ferner besonders ins Auge, daß die Mecha
nik, aber auch die Teile des Linearantriebes, insbesondere einer Kolben-Zylin
der-Einheit, die Elektrik- und Elektronikbauteile, voll gekapselt in Gehäusen
angeordnet sind. Alle diese Gehäuse, zusammen mit dem Kiefer, dem
Spannarm und die Schweißelektroden, sind zu einem gemeinsam handzuha
benden Bauteil vereinigt.
Wesentlich bei allen Ausführungsformen ist außerdem, daß sich die Schweiß
elektroden sehr weit voneinander entfernen lassen, so daß eine freie, im Be
darfsfalle vertikale Bauteilentnahme, dank bis zu 90° oder mehr
Schwenkwinkel, gegeben ist, wobei keine besondere Schwenkeinheiten,
Linearführungen und Handlingssysteme zum Verfahren, Absenken oder Heben
mit kostspieligen und zeitraubenden Taktzeiten mit großen Investitions
summen wie beim Stand der Technik erforderlich sind.
Bei allen Ausführungsformen oder nur bei einigen können sowohl der Spann
kopf und/oder das Gehäuse für den Linearantrieb aus einer Aluminiumlegie
rung zur Gewichtsreduzierung bestehen.
Bei der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Ausführungsform ist mit dem Be
zugszeichen 1 ein Spannkopf bezeichnet, an den sich koaxial ein Zylinder 2
anschließt, in dem ein durch eine Dichtung 3 gegenüber einer Innenwand 4 des
Zylinders 2 abgedichteter und in Längsachsrichtung des Zylinders 2 längsver
schieblicher Kolben 5 angeordnet ist. Der Kolben 5 ist mit einer Kolbenstange 6
einstückig verbunden, die teilweise den Zylinder 2 und den Spannkopf 1 axial
durchgreift und durch eine Dichtung 7 abgedichtet ist. Der Zylinder 2 kann mit
dem Spannkopf 1 durch nicht dargestellte Schrauben lösbar, aber durch nicht
dargestellte Dichtungen auch abgedichtet, verbunden sein.
Mit der Kolbenstange 6 ist eine Kniehebelgelenkanordnung 8 über einen
Schwenkbolzen 9 verbunden, der über ein Gelenkelement 10, zum Beispiel
über einen Gabelkopf oder über Laschen, mit einem Kniehebelgelenkbolzen 11
gekuppelt ist, der an seinen diametral gegenüberliegenden Endabschnitten
mindestens eine Führungsrolle 12 in Führungsnuten geführt ist, die gleich groß
und gleich geformt sind, und die auf gegenüberliegenden Seiten in Wänden
des Spannkopfes 1 eingearbeitet sind. Von diesen Führungsnuten ist lediglich
die Führungsnut 13 mit einem Bezugszeichen bezeichnet worden. Die
gegenüberliegende Führungsnut ist entsprechend ausgebildet.
Die Führungsnuten 13 setzen sich in Längsachsrichtung im wesentlichen aus
zwei Längenabschnitten zusammen, von denen der eine Längenabschnitt der
Führungsnuten 13 mit ihren Längsachsen parallel zur Längsachse der Kolben
stange 6, also geradlinig verlaufen, während die Führungsnuten 13 auf dem
anderen, der Kniehebelgelenkanordnung 8 zugeordneten Längenabschnitt
gekrümmt verlaufen. Dabei ist die Anordnung so getroffen worden, daß im ein
zelnen nicht dargestellte Führungsrollen, die auf dem Schwenkbolzen 9 ange
ordnet sind, stets nur in dem geradlinigen Abschnitt der Führungsnuten 13
geführt sind, während das vordere, der Kniehebelgelenkanordnung 8 zugeord
nete Paar von Führungsrollen 12 in der Offenstellung zumindest im
Übergangsbereich, vorzugsweise aber in dem geraden Abschnitt der
Führungsnuten 13, eintreten kann, während zumindest in einem vorbestimmten
Bereich die Führungsrollen 12 der Kniehebelgelenkanordnung 8 durch den
gekrümmt verlaufenden Abschnitt 14 der Führungsnuten 13 geführt werden.
Die Wandungen des gekrümmt verlaufenden Abschnittes 14 kann nach Kreis
bogen geformt sein, ähnlich wie dies in dem auf die Anmelderin zurückgehen
den deutschen Gebrauchsmuster 297 13 944.4 beschrieben ist.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, gehen die dadurch in einer Richtung, also
in der Zeichnungsebene nach rechts gekrümmten Führungswände des ge
krümmten Abschnittes 14 in den geradlinigen Abschnitt der Führungsnuten 13
sprunglos über.
Die den Schwenkbolzen 9 zugeordneten Führungsrollen der Kniehebelgelenk
anordnung 8 gelangen also in keiner Schwenkstellung in den gekrümmten
Abschnitt 14, weil es sonst zu Verklemmungen kommen könnte. Vielmehr wer
den nur die Führungsrollen 12 der Kniehebelgelenkanordnung 8 in den durch
jeweils einen Radius gekrümmten, das heißt kreisbogenverlaufenden Füh
rungsnutenabschnitt 14 geführt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß in
einem vorbestimmten Bereich eine möglichst gleichbleibende Spannkraft, wie
dies im Zusammenhang mit dem vorerwähnten deutschen Gebrauchsmuster
der Anmelderin auch beschrieben ist, erreicht wird. Dies bedeutet, daß zum
Beispiel bei einer Stellung vor dem Aufsetzen des Spannarmes 15 mit der noch
zu beschreibenden Elektrode 17 auf miteinander zu verschweißende Bleche
oder sonstige Bauteile 16 oder dergleichen bereits die volle Kraft erzielt ist. In
einem sehr weiten Bereich ist die Spannkraft konstant oder annähernd
konstant, und damit auch die beim Schweißen über die Elektroden 17, 18 auf
die Bauteile 16 aufzubringende Kraft. Dadurch kommt es nicht zu Überbean
spruchungen, die sonst bei reiner Totpunktverriegelung üblicher Kniehe
belspannvorrichtungen zu befürchten sind. Es kann auch ein Notschalter vor
gesehen werden, der im Bedarfsfalle die Energiezufuhr abschaltet, zum Bei
spiel wenn durch zu großen Verschleiß sich das Kniehebelgelenk zu weit be
vorzugt in Offenstellung bewegt. Theoretisch treten bekanntlich bei Erreichen
des Totpunktes Kräfte auf, die unendlich oder annähernd unendlich groß sind,
was bedeutet, daß es zu Zerstörung oder einem hohen Verschleiß kommen
kann. Durch diese konstruktive Auslegung einer erfindungsgemäßen Kniehe
belschweißvorrichtung wird außerdem ein automatischer Nachstelleffekt bei
Verschleiß an den nachfolgend noch zu beschreibenden Schweißelektroden 17
und 18 des Spannarmes 15 bzw. des als Kiefer ausgebildeten Widerlagers 19
erzielt, das mit dem Spannkopf 1 einstückig verbunden ist.
Sofern in den Anmeldungsunterlagen von "Einstückigkeit" und "einstückig ver
bunden" die Rede ist, so wird hierunter sowohl die "materialmäßige Einstückig
keit" als auch die "funktionelle Einstückigkeit" verstanden. Unter "materialmäßi
ger Einstückigkeit" wird eine Einstückigkeit verstanden, bei der das eine Teil
nicht ohne Zerstörung des anderen von dem Teil gelöst werden kann, während
bei "funktioneller Einstückigkeit" ein Verschrauben, Versplinten, Verriegeln oder
auch ein Verkleben möglich ist, also die Teile ohne deren Zerstörung wieder
voneinander gelöst, aber im Bedarfsfalle auch wieder zusammengebaut, zum
Beispiel zusammengeschraubt, werden können.
Es ist auch möglich, den gekrümmt verlaufenden Abschnitt 14 durch eine Kur
venschar, deren Teile sozusagen infinitesimal klein ausgebildet sind, herzu
stellen, wobei allerdings Vorsorge getroffen werden muß, daß es zu keinen
ruckartigen Beanspruchungen, Bewegungen oder dergleichen des Spannar
mes 15 kommt. Der gekrümmt verlaufende Abschnitt 14 läßt sich aber auch
gemäß einer mathematisch günstig verlaufenden Kurve in NC-gesteuerten
Maschinen programmieren und sprunglos durch Materialabtrag, zum Beispiel
durch Schleifen, Fräsen oder Elektrokorrosion, herstellen.
Mit dem Bezugszeichen 20 ist eine Gelenklaschenanordnung bezeichnet, die
über den Kniehebelgelenkbolzen 11 schwenkbeweglich angeordnet und am
Spannarmschwenkbolzen 21 mit dem Spannarm 15 schwenkbeweglich gekup
pelt ist. Der Spannarm 15 ist um eine ortsunbewegliche Gehäuseschwenk
achse 22 im Spannkopf 1 schwenkbar gelagert. Alle Achsen und Bolzen ver
laufen mit ihren Längsachsen parallel zueinander. Mit 23 ist ebenfalls eine La
schenanordnung, ein Gabelkopf oder dergleichen bezeichnet.
Die Schweißelektroden 17 und 18 bestehen aus den überlicherweise bei elek
trischen Schweißelektroden bekannten Werkstoffen, vornehmlich aus Kupfer
oder einer Kupferlegierung, und sind wassergekühlt. Das Wasser wird im
Kreislauf bei der Schweißelektrode 17 durch Leitungen 24 bzw. 25 und bei der
Schweißelektrode 18 durch die Leitungen 143, 144 hindurchgeführt.
Bei 26 ist eine elektrische Leitung angedeutet, durch die der zum Widerstand
schweißen erforderliche elektrische Strom geleitet wird.
Der Schweißelektrode 17 als auch der Schweißelektrode 18 ist jeweils eine
Niederhaltervorrichtung zugeordnet, die jeweils insgesamt mit dem Bezugszei
chen 27 bzw. 28 bezeichnet sind. Jede der Niederhaltervorrichtungen 27 bzw.
28 besitzt je mindestens einen Stößel 29 bzw. 30 und ist durch je mindestens
ein vorgespanntes, in seiner Vorspannung gegebenenfalls einstellbares
Druckfederelement 31 bzw. 32 belastet, derart, daß die Stößel 29, 30 die Ten
denz haben, sich jeweils auf die Bauteile 16 zuzubewegen.
Der Stößel 29 ist in einem Gehäuse 33 mit radialem Spiel in einer Sackbohrung
34 angeordnet und wird von dem Druckfederelement 31 umschlossen. Des
weiteren wird der Stößel 29 auf einem Teil seiner in der Sackbohrung 34 be
findlichen Längenabschnitt durch ein kugelförmig verlaufendes Lagerelement
35 geführt und gelagert, das sich im Tiefsten der Sackbohrung 34 um ein be
grenztes Maß raumgelenkig abstützt. Das Druckfederelement 31 stützt sich
einerseits mit seinem in der Sackbohrung 34 befindlichen Endabschnitt gegen
dieses kalottenförmige Lagerelement 35 und andererseits gegen einen pilzarti
gen Kopf 36 ab, der ebenfalls als Kugelkalotte ausgebildet ist und in einer La
gerpfanne 37 eines Hebels 38 gelagert ist, der auf der Gehäuseschwenkachse
22 lose schwenkbar über eine Bohrung angeordnet ist und die Tendenz hat,
der Schweißelektrode 17 in Richtung auf das Bauteil 16 vorzueilen, da er durch
das Druckfederelement 31 hierzu gezwungen wird. An seinem freien Ende ist
der Hebel 38 mit einem oberen Widerlagerteil 39 verbunden, das gabelförmig
gestaltet oder mit einer Durchbrechung versehen sein kann, durch die die
Schweißelektrode 17 hindurchgreift. Das Widerlagerteil 39 ist an seiner dem
Bauteil 16 zugekehrten Stirnseite 40 ballig bzw. konvex ausgebildet, derart,
daß beim Schwenken des Spannarmes 15 in Richtung A um die ortsfeste Ge
häuseschwenkachse 22 ein sanftes und allmähliches Aufsetzen des Widerla
gerteils 39 auf das Bauteil 16 ermöglicht ist. Die kalottenförmigen Lagerele
mente 35 und der kalottenförmige Kopf 36 stellen damit sicher, daß bei der
Schwenkbewegung, insbesondere beim Aufsetzen es zu keinen Biegebean
spruchungen auf den Stößel 29 kommt, sondern etwaige exzentrische oder
sonstige Kräfte zentrisch in den Stößel 29 eingeleitet werden.
Der Stößel 30 ist mit einer kolbenförmigen Verdickung 41 in einer Bohrung 41a
gegen die Rückstellkraft des vorgespannten Druckfederelementes 32 ver
schieblich angeordnet und weist an seinem aus der Bohrung 41a herausragen
den Endabschnitt ein unteres Widerlagerteil 42 einstückig auf, das eben
falls gabelförmig oder mit einer Durchbrechung gestaltet sein kann, durch das
die untere Schweißelektrode 18 hindurchgreift. Das untere Widerlagerteil 42 ist
an seiner dem oberen Widerlagerteil 39 zugekehrten Oberfläche 43 ebenfalls
ballig bzw. konvex ausgebildet. Bei beiden Oberflächen 40 und 43 kann sich
die Konvexität darauf beziehen, daß die Balligkeit in Richtung der Schwenkbe
wegung A bzw. B des Schwenkarmes 15 gegeben ist, so daß die voreilenden
Oberflächen 40 bzw. 43 der Niederhalter 27 bzw. 28 nach einer Art Abrollbe
wegung sich auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auflegen
bzw. aufsetzen und keine hammerartige oder stoßartige Schlagwirkung auftritt.
Dadurch kommt es auch nicht zu einem Verschieben oder Verrücken der Bau
teile 16, was zur Maßhaltigkeit beiträgt.
Die beiden Schweißelektroden 17 und 18 sind auswechselbar in den ihnen zu
geordneten Bauteilen angeordnet.
Die Niederhalter 27 und 28 stellen mit ihren Widerlagerteilen 39 bzw. 42 sicher,
daß beim Schweißhub der Elektroden 17, 18 die voreilenden Niederhaltervor
richtungen 27 und 28 die miteinander durch Schweißpunkte zu verbindenden
Bauteile 16 praktisch stoßfrei, aber dann mit hoher Kraft, zwischen sich ergrei
fen und die Bauteile 16 so fixieren, daß sie sich beim Aufsetzen der Schweiß
elektroden 17 und 18 nicht mehr gegeneinander verschieben können. Die
Schweißelektroden 17 und 18 setzen sich dann mit voller Druckkraft auf die
miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auf, zum Beispiel mit 2 bis 4 kN,
und pressen die Bauteile beim Schweißvorgang mit dieser hohen Kraft gegen
einander, so daß sich besonders gute und haltbare Schweißpunkte ergeben,
was beim Karosseriebau der Kfz-Industrie von nicht zu unterschätzendem
Vorteil ist.
Die Stromzuführung zur unteren Schweißelektrode 18 geschieht über das Ka
bel 145.
Zum Schließen der Kniehebelschweißvorrichtung wird über einen Kanal 44, der
sich in einer zentralen Kolbenführung 45 fortsetzt, Druckmitteldruck, insbeson
dere Druckluft, und über den Kanal 46 gegeben. Das über den Kanal 44 her
angeführte Druckmittel, vornehmlich Luft unter Überdruck, durchströmt in den
Kanal 44 und tritt in eine zentrisch zu einem Bodendeckel 47 angeordnete
stangenförmige und zentrale Kolbenführung 45 ein und strömt dann in einen
Zylinderraum 48 und beaufschlagt hier den Kolben 5, was eine Verschiebung
des Kolbens 5 mit der Kolbenstange 6 und damit auch der Kniehebelgelenk
anordnung 8 und über diese ein Verschwenken des Spannarmes 15 mit der
Schweißelektrode 17 und der Niederhaltervorrichtung 27 in Richtung A zur
Folge hat.
Gleichzeitig wird über den Kanal 46 Druckmittel in einen Zylinderraum 49 ge
geben, wodurch ein Kolben 50 in Richtung Y verschoben wird, bis er gegen
einen Ringkragen 51 anschlägt und zum Stillstehen kommt. Der Kolben 50 ist
über eine Dichtung 52 druckmitteldicht in den Zylinder 2 abgedichtet angeord
net.
Mit dem Bezugszeichen 53 ist eine Sackbohrung bezeichnet, die den Kolben 5
durchdringt und sich weiter in der Kolbenstange 6 zentrisch fortsetzt und in die
Kolbenführung 45 einzutauchen vermag (Fig. 3).
Mit 54 ist eine Dichtung bezeichnet, durch die der Kolben 50 auf der Kolbenfüh
rung 45 ebenfalls druckmitteldicht angeordnet ist.
Bei 55 ist ein Kanal angeordnet, durch den ebenfalls Druckmitteldruck, vor
nehmlich Luftdruck unter Überdruck, in einen Zylinderraum 56 zu führen ist,
wenn der Spannarm 15 in Richtung B geschwenkt werden soll, was noch weiter
unten beschrieben wird.
Bleibt die Druckmittelzuführung über die Leitungen 44 und 46 aufrechterhalten,
so schließt der Spannarm 15 und preßt die Schweißelektroden 17 und 18 auf
die miteinander zu verschweißenden Bauteile oder Bleche 16. Beim Einschal
ten des Stromes erfolgt ein Punktverschweißen der Bauteile oder Bleche 16
unter hohem Spanndruck.
Soll eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Schweißpunkten neben- und/oder
hintereinander gesetzt werden, so wäre es sehr zeitraubend und deshalb un
günstig, den Spannarm 15 stets in vollständig geöffneter Stellung in Richtung B
zu schwenken. Die vollständige geöffnete Stellung kann 90°, aber auch mehr
als 90°, zum Beispiel 135°, oder sogar 180°, betragen, je nach den vorliegen
den Betriebsbedingungen. Bei der Herstellung mehrerer Schweißpunkte an den
Bauteilen 16 wird der Spannarm 15 nur um ein vergleichsweise geringen Be
trag in Richtung B in Offenstellung geschwenkt, eben nur soviel, daß der
nächste Schweißpunkt gesetzt und die entsprechende Kontur der Bauteile
überwunden werden kann. Diese teilweise Offenstellung wird nachfolgend als
"Step-Stellung" bezeichnet. Wenn sich zum Beispiel die erfindungsgemäße
Kniehebelschweißzange an einem Roboterarm befindet, erfolgt eine entspre
chende Bewegung, um zum Beispiel ein Schweißpunkt neben, vor und/oder
hinter dem zuvor hergestellten Schweißpunkt zu setzen. Dies kann in relativ
schneller Taktfolge geschehen und durch eine Folgesteuerung gesteuert wer
den.
Die Step-Stellung ist für diese Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt. Zur Er
reichung dieser aus Fig. 2 ersichtlichen Step-Stellung erfolgt eine Druckmittel
zufuhr über den Kanal 55 und damit eine Beaufschlagung des Zylinderraums
56 und dadurch der Ringkolbenfläche des Kolbens 5. Zuvor wird die Druckmit
telzuführung über den Kanal 44 abgeschaltet und der Kanal entlüftet. Die
Druckmittelzuführung über den Kanal 46 bleibt bestehen, so daß der Kolben 50
in seiner aus Fig. 1 ersichtlichen oberen Lage, am Ringkragen 51 anliegend,
verbleibt. Durch die Beaufschlagung des Zylinderraums 56 wird der Kolben 5
und damit auch die Kolbenstange 6 in Richtung Y bewegt, was ein entspre
chendes Verschwenken des Spannarmes 15 in Richtung B in die aus Fig. 2
ersichtliche Step-Stellung bewirkt, wodurch sich die Schweißelektroden 17 und
18 voneinander entfernen. In der Step-Stellung liegen die beiden Kolben 5 und
50 praktisch flächig aufeinander (Fig. 2). Der Kolben 50 dient somit als An
schlag für den Kolben 5.
Mit der erfindungsgemäßen Kniehebelschweißzange ist außerdem eine Aus
gleichs- und Absenkvorrichtung 57 verbunden, die aus einem Zylinder 58 und
einem Kolben 59 besteht, der mit einer Kolbenstange 60 verbunden ist, die mit
einem Joch 61 gekuppelt ist, das einen Teil eines Schlittens 62 ist, der an einer
Schlittenführung 63 geführt ist, die ihrerseits mit einem festen Bauteil 64, zum
Beispiel einer Maschinenschweißzange, einer Ständerschweißzange oder im
Bedarfsfalle auch einem Roboterarm (im einzelnen nicht dargestellt), verbun
den ist.
Der Kolben 59 ist über Dichtungen abgedichtet in dem Zylinder 58 längsver
schieblich geführt. Auch die Kolbenstange 60 ist abgedichtet aus dem Zylinder
58 herausgeführt. Durch abwechselnd beidseitige Beaufschlagung des Kolbens
59 durch Druckmitteldruck über entsprechende Kanäle in dem Zylinder 58, ins
besondere durch Druckluft, kann somit die Kolbenstange 60 parallel zur Rich
tung X bzw. Y angetrieben und damit verschoben werden. Erfolgt eine Druck
mittelbeaufschlagung derart, daß der Kolben 59 sich in Richtung Y bewegt,
wird über den Schlitten 62 die gesamte Kniehebelspannzange in gleicher
Richtung Y abgesenkt, wodurch auch die Schweißelektrode 18 von den mitein
ander zu verschweißenden Bauteilen oder Blechen 16 freikommt. Dieses Ab
senken kann nur einen relativ geringen Betrag von zum Beispiel einigen
Millimetern oder auch mehr betragen und geht entweder gleichzeitig oder
zeitlich verzögert einher mit dem Öffnen, also Verschwenken des Spannarmes
15 in Richtung B, entweder zur Erzielung der Step-Stellung (Fig. 2) oder der
völlig geöffneten Stellung (Fig. 3). Die jeweilige Beaufschlagung der
verschiedenen Zylinderräume wird durch eine Folgesteuerung über Ventile
gesteuert (nicht dargestellt). Dadurch wird ein Verfahren der gesamten
Kniehebelschweißzange zu einem anderen Schweißpunkt oder zum
Wegfahren, also auch aus der Kontur des zu verschweißenden Bauteils 16
heraus, erleichtert. Soll wieder die Schweißposition entweder aus der Step-
Stellung (Fig. 2) oder aus der völlig geöffneten Stellung (Fig. 3) erreicht
werden, wird der Kolben 59 auf der gegenüberliegenden Seite mit
Druckmitteldruck, vornehmlich wiederum mit Druckluft, beaufschlagt, um die
Vorrichtung in Richtung X zu bewegen und dadurch die Schweißelektrode 18 in
die Position unterhalb der miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteile
16, zum Beispiel von Karosserieblechen der Kfz-Industrie, zu bringen.
Die Vorrichtung 57 ist somit eine kombinierte Ausgleichs- und Absenkvorrich
tung.
Soll aus der aus Fig. 2 ersichtlichen Step-Stellung wieder die Schweißposition
erreicht werden, wird über den Kanal 44 Druckmitteldruck in die Sackbohrung
53 und über diese zwischen die Kolben 5 und 50 eingeführt, wodurch der Kol
ben 5 in Richtung X und damit auch die Kolbenstange 6 mit der Kniehebelge
lenkanordnung 8 in die gleiche Richtung verschoben werden, das heißt der
Spannarm 15 mit seiner Schweißelektrode 17 wird in Richtung A verschwenkt,
bis wieder die aus Fig. 1 ersichtliche Schweißposition erreicht wird. Zuvor set
zen die voreilenden Niederhaltervorrichtungen 27 und 28 mit den ihnen zuge
ordneten Bauteilen auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auf
und fixieren diese in der Schweißposition, bevor die volle Schweiß- und Spann
kraft über die Elektroden 17 und 18 bewirkt und der Schweißstrom eingeschal
tet wird.
Sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 bleibt der Druckmitteldruck über dem Kanal
46 aufrechterhalten, so daß der Kolben 50 gegen den Ringkragen 51 ange
drückt wird.
Soll allerdings aus der Fig. 1 oder aus Fig. 2 die völlig geöffnete Position (Fig. 3)
erreicht werden, wird auch der Kanal 46 druckentlastet und gleichzeitig
Druckmitteldruck über den Kanal 55 in den Zylinderraum 56 hineingegeben, so
daß sich der Kolben 5 in Richtung Y bewegt und auch den Kolben 50 in diese
Richtung mitnimmt, bis er gegen den Bodendeckel 47 oder ein hier befindliches
Anschlagwiderlager, oder gegen einen Stoßdämpfer zur Anlage kommt.
Mit den Bezugszeichen 65, 66 und 67 sind berührungslose Sensoren in Form
von Mikroschaltern, induktiven Schaltern oder dergleichen bezeichnet, die die
Position geschlossen, Step-Stellung und vollständig geöffnete Stellung detek
tieren und gegebenenfalls an einer fernen Schalttafel optisch und/oder aku
stisch anzeigen. Die Sensoren, Mikroschalter, induktive Schalter oder derglei
chen können als austauschfähiges Set an einer gemeinsamen Platine in Form
eines einheitlichen Bauteils angeordnet sein und zum Beispiel durch einen
Schlitz an der Rückwand des Spannkopfes 1 fugendicht und austauschbar ein
gesteckt werden. Eine Schaltfahne 68 bedämpft die einzelnen Sensoren 65, 66
und 67. Der Sensor 67 diktiert die vollkommene Offenstellung (Fig. 3), der
Sensor 66 die Zwischen- oder Step-Stellung und der Sensor 65 die Schweiß
stellung (geschlossene Stellung) der Elektroden 17 und 18. Durch das Detek
tieren mittels der Sensoren 65, 66 und 67 kann eine Folgesteuerung
angesteuert werden, um die dazu erforderlichen Beaufschlagungen der ver
schiedenen Zylinderräume und Kolben mit Druckmitteldruck und deren Entlüf
tung über Ventile und Mehrwegeventile zu bewerkstelligen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind für Teile gleicher Funktion
die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3
verwendet worden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 ist die kombinierte Ausgleichs-
und Absenkvorrichtung 57 unterhalb des Kiefers 19 angeordnet, derart, daß die
Schlittenführung 63 mit dem Kiefer 19 einstückig verbunden ist.
An einem Vorsprung 69 der Schlittenführung 63 ist über die Kolbenstange 60
der Zylinder 58 mit dem darin abgedichteten, in Richtung X bzw. Y um ein be
grenztes Maß verschieblich geführten Kolben 59, der je nach Druckmittelbeauf
schlagung abwechselnd von beiden Seiten über Kanäle 70 bzw. 71 den Schlit
ten 62 anhebt, also in der Zeichnungsebene gesehen in Richtung X bewegt,
oder aber absenkt, also in Richtung Y bewegt. Da mit der Schlittenführung 63
der Kiefer 19 und auch die zugeordnete Schweißelektrode 18 und die
Kniehebelschweißzange gekuppelt sind, werden diese Bauteile ebenfalls in
Richtung X bzw. Y mitbewegt.
Aus den Fig. 4 bis 6 erkennt man auch ein Steckergehäuse 72 zum Anschluß
entsprechender elektrischer Leitungen für die berührungslosen Sensoren 65,
66 und 67 (induktive Schalter, Magnetschalter, Endschalter, Mikroschalter), wie
sie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt sind.
Ansonsten ist die Funktionsweise, wie sie im Zusammenhang nach der Ausfüh
rungsform nach den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Das Steckergehäuse 72
kann einstückig mit der angedeuteten Platine 73 in den ebenfalls angedeuteten
Schlitz 74 an der Rückwand des Spannkopfes 1 eingesetzt sein.
In Fig. 7 ist eine von den aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Niederhaltervor
richtungen 27 und 28 abweichende Niederhaltervorrichtung 75 dargestellt, die
aber auch statt der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Niederhaltervorrichtung
27, 28 bei allen Ausführungsformen, mithin auch bei der Ausführungsform nach
den Fig. 1 bis 3, angewendet werden kann.
Die aus Fig. 7 ersichtliche Niederhaltervorrichtung besitzt Niederhaltergehäuse
76 und 77, in denen jeweils paarweise Bohrungen 78, 79 bzw. 80 und 81 an
geordnet sind. In diesen Bohrungen ist jeweils ein vorgespanntes Druckfe
derelement 82, 83 bzw. 84 und 85 angeordnet, die sich einerseits gegen
kolbenförmige Verdickungen 86, 87 bzw. 88 und 89 von Niederhalterstößeln
90, 91 bzw. 92 und 93 mit balligen freien Enden abstützen. Die
Niederhalterstößel 90, 91 bzw. 92 und 93 sind in im Durchmesser gegenüber
den Bohrungen 78, 79 bzw. 80 und 81 im Durchmesser verjüngten
Durchgangsbohrungen längsverschieblich geführt und verlaufen mit ihren Ach
sen parallel zueinander und sind koaxial paarweise zueinander angeordnet und
ergreifen zwischen sich die Schweißelektroden 17 und 18.
Dem Niederhaltergehäuse 76 kann im Bedarfsfalle ebenfalls einen Hebel 38
zugeordnet sein, wie er bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 darge
stellt und beschrieben wurde. Des weiteren ist es möglich, den aus den Fig. 1
bis 3 ersichtlichen Niederhalter auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 4
bis 6 zu verwenden, oder aber bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6
die Niederhaltervorrichtung nach Fig. 7 einzusetzen. Die Niederhaltervorrich
tung nach Fig. 7 besitzt den Vorteil, daß die miteinander zu verschweißenden
Bauteile 16 auf beiden Seiten der Schweißpunkte mit großer Kraft
gegeneinander gepreßt und gehalten werden, bis der betreffende Schweiß
punkt gesetzt ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 10 sind wiederum für Teile glei
cher Funktion die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach
den Fig. 1 bis 3 bzw. wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6, ver
wendet worden.
Fig. 8 entspricht der Schweißstellung, also der Arbeitsstellung, analog der aus
Fig. 1 ersichtlichen Darstellung, während Fig. 9 die Step-Stellung, analog zu
Fig. 2, und Fig. 10 die vollkommen geöffnete Stellung, analog Fig. 3, darstellt.
Bei der aus Fig. 10 ersichtlichen vollkommen geöffneten Stellung ist allerdings
nur ein Verschwenken des Spannarmes 15 in Richtung B um etwa 35° darge
stellt worden, da dies für den angenommenen Anwendungsfall ausreichend ist.
Der Spannarm 15 kann aber auch - wie bei allen aus der Zeichnung ersichtli
chen Ausführungsformen - um 90° gegenüber der aus Fig. 8 ersichtlichen Ar
beitsstellung in Offenstellung geschwenkt werden, oder um einen noch größe
ren Winkel, zum Beispiel um 135° oder 180°. Selbst bei einem Schwenkwinkel
von 90° ist bei allen Ausführungsformen praktisch eine freie, vertikale
Bauteilentnahme gegeben. Entsprechend geringer kann bei der aus Fig. 10
dargestellten geöffneten Stellung auch der Schwenkwinkel für die Step-Stellung
sein und entsprechend größer kann dieser Winkel werden, wenn der
Schwenkarm zum Beispiel um 90°, 135° oder bis zu 180° in Richtung A bzw. B
schwenkbeweglich ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 10 ist die Ausgleichs- und Ab
senkvorrichtung 57 an einem festen Bauteil 94, zum Beispiel an einem Robo
terarm, an einer Vorrichtung einer Fertigungsstraße oder dergleichen oder an
einer Roboterschweißzange, angeordnet. Die Ausgleichs- und Absenkvorrich
tung 57 weist ein Joch 95 auf, dem zwei mit Abstand sowie parallel zueinander
angeordnete als Stangen 96 und 97 ausgebildete Führungselemente zugeord
net sind, die in einem Gehäuse 98 angeordnet sind, das mit dem festen Bauteil
94 einstückig, aber lösbar, zum Beispiel durch Schrauben, verbunden ist. Das
Gehäuse 98 besitzt zwei mit der Längsachse parallel und mit Abstand zueinan
der angeordnete Bohrungen, in denen die Stangen 96 und 97 um ein be
grenztes Maß synchron und gleichsinnig in Richtung X bzw. Y in einer zu be
schreibenden Art und Weise motorisch verstellbar sind. Hierzu ist zwischen den
beiden Stangen 96 und 97 der abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck,
insbesondere durch Druckluft zu beaufschlagende Kolben 59,
längsverschieblich und abdichtend in dem Zylinder 58 geführt, der mit einer aus
ihm abgedichtet herausgeführten Kolbenstange 60 gekuppelt ist, die an ihrem
Ende einen Schraubbolzen aufweist, mit dem die Kolbenstange 60 über eine
oder mehrere Muttern arretiert mit dem Joch 95 getrieblich gekuppelt ist. Die
Zu- und Abführungskanäle für den Zylinder 58 sind nur angedeutet, können
aber zum Beispiel über die Kolbenstange 60 und/oder die Zylinderwandung des
Zylinders 58 angeordnet sein.
Die Stangen 96 und 97 sind gegen die Rückstellkraft von je mindestens einem
vorzugsweise gegen die Rückstellkraft vorgespannten Druckfederelement 100
bzw. 101 in ihrer Längsachsrichtung verschieblich gelagert, wobei sich jedes
Druckfederelement 100 bzw. 101 an der einen Seite gegen ein Widerlager des
Gehäuses 98 und an seinem anderen Endabschnitt gegen einen Ringkragen
102 bzw. 103 abstützt. Bei diesem Ringkragen 102, 103 kann es sich zum Bei
spiel um Schraubmuttern handeln, die auf entsprechenden bolzenförmigen
Gewindeabschnitten 104 bzw. 105 der Stangen 96 und 97 in Längsachsrich
tung derselben verstellbar sind, wodurch auch die Vorspannung der Druckfe
derelemente 100 bzw. 101 entsprechend veränderbar ist.
Der Kiefer 19 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Seitenansicht etwa L-
förmig ausgebildet, wobei der eine, parallel zum Spannkopf 1 verlaufende
Schenkel mit dem Spannkopf 1 durch mehrere Schrauben einstückig, aber lös
bar, verbunden ist. Von diesen Schrauben sind lediglich die Mittellinien 106 und
107 dargestellt. Dieser mit Schrauben an dem Spannkopf 1 verschraubte
Schenkel ist mit dem Bezugszeichen 108 bezeichnet, während der dazu recht
winklig verlaufende, in der Zeichnung waagerecht angeordnete, einstückig mit
dem Schenkel 108 verbundene horizontale Schenkel mit dem Bezugszeichen
109 bezeichnet wurde. Zwischen den Schenkeln 108 und 109 ist ein aus Kup
fer oder dergleichen bestehender Körper 110 angeordnet, der mehrere seit
wärts gerichtete Schraublöcher 111 zum Anordnen von Leitungen für Kühlflüs
sigkeit, zur Heranführung der elektrischen Energie und dergleichen aufweist.
Der Spannarm 15 ist gabelförmig gestaltet und gibt zwischen sich ebenfalls
einen aus Kupfer bestehenden Körper auf, mit dem die obere Schweißelek
trode 17 verbunden ist, während die untere Schweißelektrode 18 mit dem Kör
per 110 in Verbindung steht. Der Kiefer 19 kann ebenso wie der Spannarm 15
aus Aluminium und/oder aus Stahl bestehen.
Mit dem waagerechten Schenkel 109 ist ein verstellbarer Anschlag 112 in Form
einer ein- und ausschraubbaren Schraube bezeichnet, die mit einem in der
Ausgleichs- und Absenkvorrichtung 57 vorgesehenen Industriestoßdämpfer
113 zusammenwirkt.
Die Druckfederelemente 100 und 101 haben die Tendenz, den Kiefer 19 und
damit die gesamte Kniehebelschweißzange gegenüber dem festen Bauteil 94
nach oben zu bewegen. Durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung des
Kolben 59 läßt sich die gesamte Kniehebelspannvorrichtung, damit auch der
Kiefer 19 und die mit ihm verbundene untere Schweißelektrode 18 absenken
und damit von den Bauteilen 16 wegbewegen. Das Gehäuse 98 kann als wür
felförmiger Körper in der seitlichen Projektion neben einem flachovalen oder im
Querschnitt etwa rechteckförmigen Zylinder 2 und unterhalb des horizontalen
Schenkels 109 des Kiefers 19 angeordnet sein, so daß es keinen zusätzlichen
Raum einnimmt. Seitlich auf der dem Zylinder 2 abgewandten Seite können
mehrere Sackbohrungen mit Gewinde vorgesehen sein, mittels welcher sich
die gesamte Kniehebelschweißzange zusammen mit dem Gehäuse 98 an dem
festen Bauteil 94 auswechselbar befestigen läßt.
Erfolgt eine Druckmittelzufuhr auf der Seite, daß der Kolben 59 sich in Richtung
Y bewegt, so hat dies über die Kolbenstange 60 eine entsprechende Bewe
gung des Joches 95 und damit eine Verschiebung der beiden Stangen 96 und
97 entgegen der Rückstellkraft der Druckfederelemente 100 und 101 zur Folge,
mit dem Ergebnis, daß die gesamte Kniehebelschweißzange mit der unteren
Schweißelektrode 18 in Richtung Y um ein begrenztes Maß abgesenkt wird.
Umgekehrt führt eine Druckmittelbeaufschlagung der entgegengesetzten Ring
seite des Kolbens 59 zu einer Bewegung der gesamten Kniehebelschweiß
zange in Richtung X, wobei die Druckfederelemente 100 und 101 unterstützend
wirken können.
Aus Fig. 11 ist eine der Kniehebelschweißzange gemäß den Fig. 8 bis 10
zugeordnete Niederhaltervorrichtung zu entnehmen, die insgesamt mit dem
Bezugszeichen 114 bezeichnet ist. In dem Körper 110 sind wiederum Bohrun
gen 115 und 116 mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen, in denen
Niederhalterstößel 117 und 118 um ein begrenztes Maß gegen die Rückstell
kraft von den Druckfedern 119 und 120 längsverschieblich angeordnet sind.
Kolbenförmige Verdickungen 121 und 122 beschränken den Verschiebeweg
der Niederhalterstößel 117 und 118 in den mit unterschiedlichem Durchmesser
versehenen Bohrungen. Die Niederhalterstößel 117 und 118 sind an ihren den
miteinander zu verschweißenden Bauteilen 16 zugekehrten stirnseitigen En
dabschnitten ballig ausgebildet und ergreifen zwischen sich die untere
Schweißelektrode 18.
Diametral und jeweils koaxial gegenüberliegend zu den Niederhalterstößeln
117 und 118 sind obere Niederhalterstößel 123 und 124 angeordnet, die
ebenfalls gegen die Rückstellkraft von Druckfedern 125 und 126 im Schwenk
arm 15 bzw. in dem hier vorgesehenen, ebenfalls aus Kupfer bestehenden
Körper 127 angeordnet sind. Mit dem Körper 127 können geeignete, mit Ge
winde versehene Bohrungen (nicht dargestellt), versehen sein, durch die die
Kühlflüssigkeit, elektrischer Strom oder dergleichen zu der Schweißelektrode
17 herangeführt wird.
Die Druckfedern 125 und 126 einerseits und 119 und 120 andererseits bela
sten die zugeordneten Niederhalterstößel 123 und 124 bzw. 117 und 118, so
daß sie in Richtung auf die miteinander zu verschweiß 13882 00070 552 001000280000000200012000285911377100040 0002019942390 00004 13763enden Bauteile 16 vor
eilend wirken und schon vor dem Auftreffen der Schweißelektroden 17 und 18
die miteinander zu verbindenen Bauteile 16 sicher halten und fixieren, bevor
die Schweißelektroden 17 und 18 sie mit hohen durch die Kniehebelmechanik
aufgebrachten Kräften gegeneinander pressen und unter dieser hohen Druck
beanspruchung miteinander durch Schweißen verbinden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 12 bis 17 sind wiederum für Teile glei
cher Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
Hier ist eine Kniehebelschweißzange zur Verwendung mit einer sogenannten
Geometriestation einer Maschinenschweißzange veranschaulicht. Spannarm
15 und untere Elektrode 18 sind in Richtung A bzw. B synchron und gegensin
nig beweglich, so daß sie sich in gleichem Maße aufeinander zu- und vonein
ander wegbewegen lassen, und zwar durch einen einzigen Linearantrieb, vor
liegend durch eine Kolben-Zylinder-Einheit. Hierbei wird über die Kolbenstange
6 wiederum die Kniehebelgelenkanordnung 8 angetrieben und schwenkt den
Spannarm 15 in Richtung A bzw. B. Der Zwangslauf wird hierbei durch Verzah
nungselemente 128 bzw. 129 sichergestellt, die vorliegend als auf einem
Kreisbogen liegende Zahnsektoren ausgebildet sind, die miteinander kämmen.
Der Zahnsektor 128 ist dem Spannarm 15 als Schwenkachse zugeordnet und
hat als Drehachse die Gehäuseschwenkachse 22, die auch der Spannarm 15
als Schwenkachse hat. Der Zahnsektor 129 hat als gehäusefeste Achse eine
Achse 130 für die Elektrode 18. Selbstverständlich können die Verzahnungs
elemente 128 und 129 statt als Sektoren auch als Halbkreise oder Vollkreise
ausgebildet sein. Es ist außerdem möglich, andere Kupplungselemente vorzu
sehen, die einen absoluten Synchronlauf bewerkstelligen. In den Fig. 15 und 16
wurden zur Vereinfachung der gekrümmte Abschnitt 14 der Führungsnuten
nicht dargestellt. Selbstverständlich kann dieser gekrümmte Abschnitt 14
ebenso mit Führungsrollen vorhanden sein, wie bei den oben beschriebenen
Ausführungsformen. Auch die Kniehebelgelenkanordnung 8 kann ebenso kon
struktiv ausgeführt werden, wie es zum Beispiel im Zusammenhang mit den
Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.
Wie man erkennt, ist mit dem Spannkopf 1 über eine orthogonal zur Längs
achse der Kolbenstange 6 verlaufende Schwenkachse 131 ein Trafo-Aufnah
megehäuse 132 verbunden, das in der aus Fig. 13 ersichtlichen Draufsicht im
Querschnitt etwa U-förmig gestaltet ist, wobei zwischen den beabstandeten U-
Schenkeln ein Schweißtrafo 133 angeordnet und hier durch Schrauben oder
dergleichen befestigt ist. Das Trafo-Aufnahmegehäuse 132 ist über Schrauben
oder dergleichen mit einem Roboterarm 134 oder dergleichen gekuppelt.
An seiner dem Spannarm 15 abgekehrten Seite, in der Zeichnungsebene unte
ren Seite, besitzt das Trafoaufnahmegehäuse, einen Vorsprung 135, der über
ein Schwenklager 136 mit einem Linearantrieb 137, vorliegend eine abwech
selnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vornehmlich durch Luftdruck zu beauf
schlagende Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist, deren Kolbenstange 138
über das Schwenklager mit dem Vorsprung 135 und deren Zylinder 139 über
ein mit ihrer Schwenkachse parallel zur Schwenkachse 136 verlaufendes
Schwenklager 140 mit einem Lageransatz 141 des Zylinders 2 schwenkbeweg
lich verbunden ist. Durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung läßt sich
die Kolbenstange 138 entsprechend mehr oder weniger weit ein- und ausfah
ren, so daß es zu einer Kippbewegung in Richtung A bzw. B kommt. Auf diese
Weise läßt sich zusätzlich die Schweißelektrode 18 von dem Bauteil 16 nach
unten absenken und außerdem der Spannarm 15 in Richtung A und B, bei
spielsweise um 90° oder mehr, zum Beispiel um 135° oder 180°, schwenken,
so daß auch sperrige Konturen beim Be- und Entladen dieser Kniehebel
schweißzange keine Probleme bereiten.
Aus Fig. 17 ist zu erkennen, daß auch bei einer zum Beispiel als Maschinen
schweißzange ausgebildeten Kniehebelschweißzange ein Hebel 38 wie bei der
Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 zur Anwendung kommen kann, dem
eine ähnliche Niederhaltervorrichtung 27 wie in der Ausführungsform nach den
Fig. 1 bis 3 zugeordnet ist, so daß im Interesse einer Vermeidung von Wieder
holungen hinsichtlich der Funktion auf die Beschreibung der Fig. 1 bis 3 Bezug
genommen werden kann. Deutlich erkennt man aus Fig. 17, daß der Hebel 38
lose mitlaufend ausgebildet ist, da er auf einem kreisrunden Achsabschnitt 142
angeordnet ist, der koaxial zu der Achse 22 verläuft. Aus Gründen der Verein
fachung wurde in Fig. 17 kein besonderer Linearantrieb entsprechend dem
Linearantrieb 137 und die Anbindung dieser Kniehebelschweißzange an den
Roboterarm dargestellt. Auch fehlt das Trafoaufnahmegehäuse 132.
Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschrei
bung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der
Erfindung wesentlich sein.
1
Spannkopf
2
Zylinder, Gehäuse
3
Dichtung
4
Innenwand
5
Kolben
6
Kolbenstange
7
Dichtung
8
Kniehebelgelenkanordnung
9
Schwenkbolzen
10
Gelenkelement
11
Kniehebelgelenkbolzen
12
Führungsrolle
13
Führungsnut
14
Abschnitt, gekrümmter
15
Spannarm
16
Bauteil, flächiges Bauteil
17
Schweißelektrode, obere
18
Schweißelektrode, untere
19
Kiefer, Widerlager
20
Gelenklaschenanordnung
21
Spannarmschwenkbolzen
22
Gehäuseschwenkachse
23
Laschenanordnung
24
Leitung
25
Leitung
26
Leitung, elektrische
27
Niederhaltervorrichtung
28
Niederhaltervorrichtung
29
Stößel
30
Stößel
31
Druckfederelement
32
Druckfederelement
33
Gehäuse
34
Sackbohrung
35
Lagerelement, Kugelkalottenausformung
36
Kopf, pilzartiger, Kugelkalotte
37
Lagerpfanne
38
Hebel, Niederhalterschwenkarm
39
Widerlagerteil, oberes
40
Stirnseite von
39
41
Verdickung, kolbenförmige
41
a Bohrung
42
Widerlagerteil, unteres
43
Oberfläche
44
Kanal
45
Kolbenführung, zentrale
46
Kanal
47
Bodendeckel
48
Zylinder, Zylinderraum
49
Zylinder, Zylinderraum
50
Kolben, weiterer; Step-Kolben
51
Ringkragen
52
Dichtung
53
Sackbohrung
54
Dichtung
55
Kanal
56
Zylinderkranz
57
Ausgleichs- und Absenkvorrichtung
58
Zylinder
59
Kolben
60
Kolbenstange
61
Joch
62
Schlitten
63
Schlittenführung
64
Bauteil
65
Sensor; Mikroschalter; Induktivschalter; Endschalter; Pneumatikschalter
66
Sensor; Mikroschalter; Induktivschalter; Endschalter; Pneumatikschalter
67
Sensor; Mikroschalter; Induktivschalter; Endschalter; Pneumatikschalter
68
Schaltfahne
69
Vorsprung
70
Kanal
71
Kanal
72
Steckergehäuse
73
Platine
74
Schlitz
75
Niederhaltervorrichtung
76
Niederhaltergehäuse
77
Niederhaltergehäuse
78
Bohrung
79
Bohrung
80
Bohrung
81
Bohrung
82
Druckfederelement
83
Druckfederelement
84
Druckfederelement
85
Druckfederelement
86
Verdickung, kolbenförmige
87
Verdickung, kolbenförmige
88
Verdickung, kolbenförmige
89
Verdickung, kolbenförmige
90
Niederhalterstößel
91
Niederhalterstößel
92
Niederhalterstößel
93
Niederhalterstößel
94
Bauteil, fester
95
Joch
96
Stange; Führungselement
97
Stange; Führungselement
98
Gehäuse
99
Gehäuse
100
Druckfederelement, Druckfeder
101
Druckfederelement, Druckfeder
102
Ringkragen, Mutter
103
Ringkragen, Mutter
104
Gewindeabschnitt, bolzenförmiger
105
Gewindeabschnitt, bolzenförmiger
106
Mittellinie
107
Mittellinie
108
Schenkel des Kiefers
19
109
Schenkel des Kiefers
19
110
Körper
111
Schraubloch
112
Anschlag
113
Industriestoßdämpfer
114
Niederhaltervorrichtung
115
Bohrung
116
Bohrung
117
Niederhalterstößel
118
Niederhalterstößel
119
Druckfederelement, Druckfeder
120
Druckfederelement, Druckfeder
121
Verdickung, kolbenförmige
122
Verdickung, kolbenförmige
123
Niederhaltervorrichtung, obere
124
Niederhaltervorrichtung, obere
125
Druckfederelement, Druckfeder
126
Druckfederelement, Druckfeder
127
Körper
128
Verzahnungselement
129
Verzahnungselement
130
Schwenkachse
131
Schwenkachse
132
Trafoaufnahmegehäuse
133
Schweißtrafo
134
Roboterarm
135
Vorsprung
136
Schwenklager
137
Linearantrieb, Kolben-Zylinder-Einheit
138
Kolbenstange
139
Zylinder
140
Schwenklager
141
Lageransatz
142
Achse
143
Leitung
144
Leitung
145
Kabel
A Schwenkrichtung
B Schwenkrichtung
Y Y Verschieberichtung
X Y Verschieberichtung
A Schwenkrichtung
B Schwenkrichtung
Y Y Verschieberichtung
X Y Verschieberichtung
Nicht vorveröffentlichte eigene deutsche Patentanmeldung 199 31 723.2-15
DE 550 737
DE 70 84 39
DE 21 17 550
DE 22 22 686
DE 25 55 207
DE 27 39 150
DE 30 22 376
DE 36 13 644
DE 36 38 526
DE 41 11 430
DE 196 16 441
DE-U-19 17 295
DE-U-83 07 606
DE-U-89 08 288.5
DE-U-90 05 183.1
DE-U-90 16 781.3
DE-U-91 04 532
DE-U-92 15 151.5
DE-U-93 11 132.0
DE-U-295 04 267
DE-U-295 13 586
DE-U-297 13 944
EP-A-0 243 599
EP-A-0 255 853
EP-A-0 256 208
EP-A-0 313 767
EP-A-0 317 924
EP-A-0 359 073
EP-A-0 595 074
EP-A-0 636 449
EP-A-0 778 107
EP-A-0 803 331
FR-PS 2 427 179
FR-PS 2 618 718
US-PS 1,324,851
US-PS 1,404,862
US-PS 1,543,181
US-PS 2,390,022
US-PS 3,371,953
US-PS 3,482,831
US-PS 3,963,229
US-PS 4,137,784
US-PS 4,905,973
US-PS 5,072,652
US-PS 5,201,838
US-PS 733,614
DD-A-138 643
GB-A-611 873
Prospekt der Firma ISI Automation Anlagen- und Komponenten Vertriebs- GmbH - "Neue Kraft in der Greifertechnik. Nur von ISI."
"Quick Change Gripper Head Mounts" der Firma I.S.I. Manufacturing, Inc.
Prospekt der Firma I.S.I. Manufacturing, Inc. "Other ISI Products", insbeson dere "Das Grip-Lok System: Bewährte Greifertechnik"
Prospektblätter KG84A32101, KG84A32102, KG84A32103, KG84A32104 der Firma DE-STA-CO Metallerzeugnisse GmbH betreffend "Kurvenklemmgreifer, Einfachklemmgreifer, Doppelklemmgreifer"
Prospekt der Firma Sommer Automatic GmbH "Kniehebelgreifer GK 20, GK 25"
Prospektblatt der Firma Fritz Schunk GmbH "Kniehebelgreifer, Type PKG, pneumatisch"
Prospektblatt der Firma Fritz Schunk GmbH "15.2" und "15.3"
Katalog "Spanntechnik" der Firma DE-STA-CO, Frankfurt 1972/73, S. 72/73
Prospekt der Firma MS Magnetfabrik Schramberg, 78713 Schramberg-Sulgen, Max-Planck-Str. 15, "Ihr Partner für Dauermagnete", Copyright 1994, Ausgabe 04/97
Fachbuch K. Schreyer, Werkstückspanner (Vorrichtung), 3. Auflage, Springer- Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1969, S. 80, 81, Bild 246
DE 550 737
DE 70 84 39
DE 21 17 550
DE 22 22 686
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DE 27 39 150
DE 30 22 376
DE 36 13 644
DE 36 38 526
DE 41 11 430
DE 196 16 441
DE-U-19 17 295
DE-U-83 07 606
DE-U-89 08 288.5
DE-U-90 05 183.1
DE-U-90 16 781.3
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DE-U-92 15 151.5
DE-U-93 11 132.0
DE-U-295 04 267
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US-PS 733,614
DD-A-138 643
GB-A-611 873
Prospekt der Firma ISI Automation Anlagen- und Komponenten Vertriebs- GmbH - "Neue Kraft in der Greifertechnik. Nur von ISI."
"Quick Change Gripper Head Mounts" der Firma I.S.I. Manufacturing, Inc.
Prospekt der Firma I.S.I. Manufacturing, Inc. "Other ISI Products", insbeson dere "Das Grip-Lok System: Bewährte Greifertechnik"
Prospektblätter KG84A32101, KG84A32102, KG84A32103, KG84A32104 der Firma DE-STA-CO Metallerzeugnisse GmbH betreffend "Kurvenklemmgreifer, Einfachklemmgreifer, Doppelklemmgreifer"
Prospekt der Firma Sommer Automatic GmbH "Kniehebelgreifer GK 20, GK 25"
Prospektblatt der Firma Fritz Schunk GmbH "Kniehebelgreifer, Type PKG, pneumatisch"
Prospektblatt der Firma Fritz Schunk GmbH "15.2" und "15.3"
Katalog "Spanntechnik" der Firma DE-STA-CO, Frankfurt 1972/73, S. 72/73
Prospekt der Firma MS Magnetfabrik Schramberg, 78713 Schramberg-Sulgen, Max-Planck-Str. 15, "Ihr Partner für Dauermagnete", Copyright 1994, Ausgabe 04/97
Fachbuch K. Schreyer, Werkstückspanner (Vorrichtung), 3. Auflage, Springer- Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1969, S. 80, 81, Bild 246
Claims (42)
1. Kniehebelschweißzange, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Indu
strie, mit einem gehäuseartigen Spannkopf (1), und mit einem sich in
axialer Verlängerung daran anschließenden Linearantrieb (durch Druck
mitteldruck, vornehmlich pneumatisch abwechselnd beidseitig beauf
schlagte Kolben-Zylinder-Einheit; Elektromotor; Hohlwellenmotor), der
eine Kolbenstange (6) motorisch antreibt, die den Hohlraum des Spann
kopfes (1) axial durchgreift, wobei am freien Ende der Kolbenstange (6)
innerhalb des Spannkopfes (1) eine Kniehebelgelenkanordnung (8) ge
lenkbeweglich angeordnet ist, die mit einem Spannarm (15) gekoppelt ist,
der durch den Linearantrieb (2, 5) abwechselnd in entgegengesetzte
Richtungen um eine gehäusefeste Gehäuseschwenkachse (22)
schwenkbeweglich antreibbar ist, mit einem dem Spannkopf (1) gegen
überliegenden, als Kiefer (19) ausgebildeten Widerlager, wobei sowohl
dem Spannarm (15) als auch dem Kiefer (19) je mindestens eine an elek
trischen Strom gesteuert anschließbare, vorzugsweise flüssigkeitsgekühlte
Schweißelektrode (17, 18) zugeordnet ist, durch die zwischen den
Schweißelektroden (17, 18) zuordnende Baufeile (16) unter Vermeidung
stoßartiger Beanspruchungen beim Aufsetzen der Schweißelektroden (17,
18) auf die Bauteile (16) unter hohem Druck miteinander verschweißbar
sind.
2. Kniehebelschweißzange, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf
(1) und der Linearantrieb (2, 5) als nach außen staub- und möglichst
spritzflüssigkeitsgeschützt gekapselte Bauteile ausgebildet sind, die mit
einander zu einer handzuhabenden Baueinheit verbunden sind.
3. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest dem Kiefer (19) mit seiner Schweißelek
trode (18) eine abwechselnd in beiden Richtungen antreibbare Aus
gleichs- und Absenkvorrichtung (57) zugeordnet ist, die ein gemeinsames
und gleichzeitiges synchrones Bewegen der Schweißelektrode (18) und
des Kiefers (19) um ein begrenztes Maß von den miteinander zu ver
schweißenden Bauteilen (16) weg oder auf diese hingerichtet ermöglicht.
4. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, bei welcher der Kolben-Zylinder-Einheit (2, 5)
ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck zu beaufschlagender
Kolben (5) zugeordnet ist, der die Kolbenstange (6) antreibt, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem gleichen Zylinder (2) des Kolbens (5) ein
weiterer Kolben (50) auf einer stangenförmigen Kolbenführung (45) zwi
schen einem Bodendeckel (47) und einem endseitigen, zum Beispiel als
Ringkragen (51) ausgebildeten Endanschlag sowohl gegenüber der Innen
wand (4) des gemeinsamen Zylinders (2) als auch gegenüber der Kol
benführung (45) dichtend geführt ist, und daß der weitere Kolben (50) als
Anschlag für den mit der Kolbenstange (6) verbundenen Kolben (5) für die
sogenannte Step-Stellung dient, derart, daß der zwischen den beiden
Kolben (5, 50) vorgesehene Zylinderraum (48) über einen Kanal (44) an
die Druckmittelzufuhr anschließbar ist, während ein zwischen einem Bo
dendeckel (47) und dem Step-Kolben (50) liegender Zylinderraum (49)
über einen weiteren Kanal (46) ebenfalls an eine Druckmittelquelle an
schließbar ist und daß der auf der Seite der Kolbenstange (6) vorhandene
Zylinderraum (56) ebenfalls an einen Kanal (55) zur Heranführung von
Druckmittel anschließbar ist, wobei die Kolbenstange (6) mit einer
Sackbohrung (53) zum Eintauchen der Kolbenführung (45) versehen ist,
während die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung (57) ebenfalls durch eine
Kolben-Zylinder-Einheit (58, 59) gebildet ist, deren Kolben (59) über eine
Kolbenstange (60) mit einem Joch (61) oder dergleichen und einem
Schlitten (62) gekuppelt ist, während die Schlittenführung (63) an einem
festen Bauteil (64, zum Beispiel an einem Roboterarm, Vorrichtungsteil)
angeordnet ist, und daß mit dem Schlitten (62) die Kniehebelspannvor
richtung, insbesondere der Spannkopf (1) gekuppelt ist, wobei die Aus
gleichs- und Absenkvorrichtung (57) auf der den Schweißelektroden (17,
18) gegenüberliegenden Rückseite der Kniehebelspannvorrichtung ange
ordnet ist.
5. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem gleichen Zylinder (2) des Kolbens (5) ein
Step-Kolben (50) auf einer stangenförmigen Kolbenführung (45) zwischen
einem Bodendeckel (47) und einem endseitigen, zum Beispiel als Ring
kragen (51) ausgebildeten Endanschlag sowohl gegenüber der Innenwand
(4) des gemeinsamen Zylinders (2) als auch gegenüber der Kolbenführung
(45) druckmitteldicht geführt ist und daß der Step-Kolben (50) als
Anschlag für den mit der Kolbenstange (6) verbundenen Kolben (5) für die
sogenannte Step-Stellung dient, derart, daß der zwischen den beiden
Kolben (5, 50) vorgesehene Zylinderraum (48) über einen Kanal (44) an
die Druckmittelzufuhr anschließbar oder zu entlüften ist, während ein zwi
schen einem Bodendeckel (47) und dem Step-Kolben (50) liegender Zy
linderraum (49) über einen weiteren Kanal (46) ebenfalls an eine Druck
mittelquelle anschließbar ist, und daß der auf der Seite der Kolbenstange
(6) vorhandene Zylinderraum (56) ebenfalls an einen Kanal (55) zur
Heranführung von Druckmittel anschließbar ist, wobei die Kolbenstange
(6) mit einer Sackbohrung (53) zum Eintauchen der Kolbenführung (45)
vorgesehen ist, während die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung (57)
ebenfalls durch eine Kolben-Zylinder-Einheit (58, 59) gebildet ist, deren
Kolben (59) über eine Kolbenstange (60) mit einer Schlittenführung (63)
gekuppelt ist, während der Schlitten an einem festen Bauteil (64 - Robo
terarm, Vorrichtungsteil) angeordnet ist und daß mit der Schlittenführung
(63) der Kiefer (19) gekuppelt ist, wobei die Ausgleichs- und Absenkvor
richtung (57) auf der den beiden Schweißelektroden (17, 18) zugekehrten
Seite der Kniehebelspannvorrichtung, unterhalb des Kiefers (19) ange
ordnet ist.
6. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem gleichen Zylinder (2) des Kolbens (5) ein
Step-Kolben (50) auf einer stangenförmigen Kolbenführung (45) zwischen
einem Bodendeckel (47) und einem endseitigen, zum Beispiel als Ring
kragen (51) ausgebildeten Endanschlag sowohl gegenüber der Innenwand
(4) des gemeinsamen Zylinders (2) als auch gegenüber der Kolbenführung
(45) dichtend geführt ist, und daß der Step-Kolben (50) als Anschlag für
den mit der Kolbenstange (6) verbundenen Kolben (5) für die sogenannte
Step-Stellung dient, derart, daß der zwischen den beiden Kolben (5, 50)
vorgesehene Zylinderraum (48) über einen Kanal (44) an die
Druckmittelzufuhr anschließbar oder zu entlüften ist, während ein zwi
schen einem Bodendeckel (47) und dem Step-Kolben (50) liegender Zy
linderraum (49) über einen weiteren Kanal (46) ebenfalls an einer Druck
mittelquelle anschließbar ist, und daß der auf der Seite der Kolbenstange
(6) vorhandene Zylinderraum (56) ebenfalls an einen Kanal (55) zur Her
anführung von Druckmittel anschließbar ist, wobei die Kolbenstange (6)
mit einer Sackbohrung (53) zum Eintauchen der Kolbenführung (45) vor
gesehen ist, während die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung (57) eben
falls durch eine Kolben-Zylinder-Einheit (58, 59) gebildet ist, deren Kolben
(59) über eine Kolbenstange (60) mit einem Joch (95) verbunden ist, mit
dem zwei mit Abstand sowie mit ihren Längsachsen parallel zueinander
verlaufende Stangen (96, 97) verbunden sind, die gegen die Rückstellkraft
von vorgespannten Druckfederelementen (100, 101) in um 180 Grad ge
geneinander versetzte Richtungen antreibbar sind, wobei die Stangen (96,
97) - gegebenenfalls mittelbar - mit dem Kiefer (19) gekuppelt sind und
daß die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung (57) unterhalb des Kiefers
(19) angeordnet ist.
7. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spann
arm (15) mindestens eine beim Schweißhub voreilende Niederhaltervor
richtung (27) für die miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteile
zugeordnet ist.
8. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem
der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch
dem Kiefer (19) eine Niederhaltervorrichtung (28) zugeordnet ist.
9. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nieder
haltervorrichtung (27, 28) durch ein vorgespanntes Druckfederelement
(31) in Richtung auf die zu verschweißenden Bauteile (16) druckbelastet
ist und mit einem Endabschnitt in einer Aussparung, Sackbohrung oder
dergleichen (34) angeordnet ist und mit ihrem anderen Ende mit einem
Hebel (38) zusammenwirkt, der um eine gehäusefeste Achse (22) im
Spannkopf (1) unterhalb des Spannarmes (15) frei schwenkbar angeord
net ist.
10. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nieder
halterschwenkarm (38) eine Lagerpfanne (37) aufweist, gegen die ein
Stößel (29) mit einem kalottenförmigen, durch das Druckfederelement (31)
belasteten Kopf (36) anliegt und mit seinem stößelartigen Ende in einem
ebenfalls kalottenartigen Lagerelement (35) oder dergleichen im Tiefsten
einer Sackbohrung (34) angeordnet ist.
11. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) des Niederhalterschwenkarms
(38) mit der gehäusefesten Schwenkachse (22) für die Kniehebelgelen
kanordnung (8) bzw. des Spannarmes (15) zusammenfällt und daß der
Niederhalterschwenkarm (38) an seinem freien Ende ein ballig oder kon
vex ausgebildetes Widerlagerteil (39) aufweist, das gegen die miteinander
zu verschweißenden Bauteile (16) einwirkt und daß auch das mit dem
Kiefer (19) verbundene Widerlagerteil (42) zum Auflegen der miteinander
zu verschweißenden Bauteile (16) ballig oder konvex ausgebildet ist,
derart, daß die ballig oder konvex ausgebildeten Teile des Niederhal
terschwenkarmes (38) und des Kiefers (19) gegeneinander mit ihren
balligen oder konvexen Oberflächen gerichtet sind.
12. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem
Spannarm (15) als auch dem Kiefer (19) mehrere durch eine vorge
spannte Druckfeder belastete Niederhalterstößel (90, 91 bzw. 92, 93; 123,
124 bzw. 117, 118) zugeordnet sind, zwischen denen die Schweiß
elektroden (17, 18) angeordnet sind.
13. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spann
arm (15) gegenüber dem Kiefer (19) um 90° oder mehr, vorzugsweise um
180°, in Offenstellung schwenkbar ist.
14. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß
elektroden (17, 18) entsprechend ihrem Verschleiß und Abbrand auto
matisch nachstellbar ausgebildet sind.
15. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kiefer
(19) mit der Schweißelektrode (18) in Richtung auf die dem Spannarm
(15) zugeordnete Schweißelektrode (17) automatisch verstellbar und
einstellbar ausgebildet ist.
16. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, wobei in Achsrichtung der Kolbenstange (6)
in dem von der Kolbenstange (6) durchsetzten Spannkopf (1) parallel zu
einander angeordnete Führungsschienen oder Führungsnuten (13) zum
Führen der Kolbenstange (6) und/oder des Kniehebelgelenkes (8), vor
nehmlich über Wälzlager, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die gegenüberliegenden Führungswände der Führungsnuten oder
Führungsschienen (13) für die Kniehebelgelenkanordnung (8) nach nur je
einem Radius zu einer Seite der Kolbenstangenlängsachse hin gekrümmt
(14) verlaufend angeordnet sind, derart, daß mit dem Werkstückspannarm
(15) über einen vorbestimmten Schwenkbereich des Werkstückspann
armes (15) ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder
annähernd gleichbleibende Schweißspannkraft an den Schweißelektroden
(17, 18) erzielbar ist.
17. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Führungswände der Füh
rungsnuten oder Führungsschienen (13) auf ihren der Führung des Knie
hebelgelenkes (8) dienenden Längenabschnitt auf einer Seite der Längs
achse der Kolbenstange (6) durch jeweils eine Kurvenschar begrenzt ist,
die möglichst sprunglos ineinander übergeht, derart, daß mit dem
Spannarm (15) über einen vorbestimmten Schwenkbereich des
Spannarmes (15) ohne Erzielung einer Totpunktlage eine gleiche oder
annähernd gleichbleibende Schweißkraft an den Schweißelektroden (17,
18) erzielt ist.
18. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 16 oder 17 mit einem
Kupplungsbolzen zum getrieblichen Kuppeln der Kolbenstange (6) mit der
Kniehebelgelenkanordnung (8) und einem Kniehebelgelenkbolzen, da
durch gekennzeichnet, daß sowohl der Kupplungsbolzen als auch der
Kniehebelgelenkbolzen über je mindestens ein Paar Führungsrollen in den
Führungsnuten geführt sind.
19. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem dar
auffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die mit
dem Spannarm (15) als auch die mit dem Kiefer (19) verbundene
Schweißelektrode (17, 18) an Leitungen (24, 25 bzw. 143, 144)
angeschlossen sind, durch die Kühlflüssigkeit heran- und abführbar ist.
20. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte
Kniehebelschweißzange über einen Linearantrieb, insbesondere einen
Druckluftzylinder, insgesamt gegenüber einem festen Bauteil verstellbar
ist.
21. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verstellbarkeit der unteren Schweißelektrode (18)
mit dem Kiefer (19) durch eine Kolben-Zylinder-Einheit vornehmbar ist.
22. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kiefer
(19) und der Spannarm (15) über eine Zwangsführung, insbesondere ein
Getriebe, gemeinsam, synchron und durch zum Beispiel denselben
Linearantrieb aufeinanderzu- bzw. voneinander weg antreibbar ausgebil
det sind.
23. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kiefer (19) und der Spannarm (15) durch ein
Zahnradgetriebe (128, 129) getrieblich miteinander verbunden sind.
24. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kiefer
(19) im Spannkopf (1) um eine mit ihrer Längsachse parallel zur ortsfesten
Schwenkachse (22) des Spannarmes (15) verlaufende Schwenkachse
(131) schwenkbeweglich gelagert ist.
25. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 24, dadurch ge
kennzeichnet, daß auf der Schwenkachse (22) des Spannarmes (15) als
auch auf einer Schwenkachse (131) für die gegenüberliegende
Schweißelektrode (18) je mindestens ein Zahnrad, ein Zahnkranz oder ein
Zahnsektor (128, 129) angeordnet ist, und daß die Verzahnung zumindest
über einen gewissen Schwenkbereich der Elektroden (17, 18) miteinander
in Eingriff stehen.
26. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 23 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, zur Verwendung als Roboterzange, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Spannkopf (1) über eine parallel zur
Schwenkachse (22) des Spannarmes (15) verlaufende Schwenkachse
(131) ein Trafoaufnahmegehäuse (132) verbunden ist, in dem ein
Schweißtrafo (133) angeordnet ist.
27. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 26, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Trafoaufnahmegehäuse (132) gabelförmig ge
staltet ist und zwischen den Schenkeln des Schweißtrafo (133) angeord
net ist.
28. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 26 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der der
Schwenkachse (131) abgekehrten, unteren Seite ein in beiden Richtungen
wirkender Motorantrieb (137), insbesondere eine abwechselnd beidseitig
mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit ange
ordnet ist, die an der einen Seite - gegebenenfalls mittelbar - über eine
Schwenkachse mit dem Trafoaufnahmegehäuse und an ihrer anderen
Seite über Schwenkachse mit der Kniehebelspannvorrichtung verbunden
ist und daß über den motorischen Antrieb (137) die gesamte
Kniehebelschweißzange um die Schwenkachse (131) schwenkbeweglich
gelagert ist.
29. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 27 oder 28, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Trafoaufnahmegehäuse (132) ein Robo
terarm (134) gekuppelt ist.
30. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Ma
schinenschweißzange verwendbar ist.
31. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der An
sprüche 2 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Ständerschweiß
zange verwendbar ist.
32. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der An
sprüche 2 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Roboterschweiß
zange verwendbar ist.
33. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 4 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der
Kolben (5) des Linearantriebes als auch der zusätzlich in dem gleichen
Zylinder (2) angeordnete Step-Kolben (50) abwechselnd beidseitig durch
Druckluft von 6 bar beaufschlagbar sind.
34. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schweißelektroden (17, 18) mit einer Spannschweißkraft von 1 bis 10 kN,
vorzugsweise von 2 bis 4 kN, auf die miteinander zu verschweißenden
Bauteile (16) einwirken.
35. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder
(2) des Linearantriebes innen und außen in einem orthogonal zu seiner
Längsachse geführten Querschnitt flachoval ausgestaltet ist und daß die
in ihm längsverschieblich und dichtend geführten Kolben an ihrer Periphe
rie mit ihren Dichtungen und ihren Formabmessungen entsprechend form
mäßig angepaßt sind.
36. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche mit einem in einem orthogonal zur Längs
achse der Kolbenstange geführten Querschnitt rechteckförmigen Spann
kopf (1), der aus zwei Gehäuseteilen aufgebaut ist, die dichtend gegen
einander verspannbar sind, und mit einem sich in axialer Verlängerung an
das zylinderinnenseitige Ende des Spannkopfes (1) anschließenden Zy
linder (2), in dem ein abwechselnd beidseitig durch Luftdruck zu beauf
schlagender Kolben (5) und ein Step-Kolben (50) längsverschieblich und
dichtend geführt sind, der mit seiner Kolbenstange (6) den Zylinder (2) und
den Hohlraum des Spannkopfes (1) axial durchgreift, wobei am freien
Ende der Kolbenstange (6) eine Kniehebelgelenkanordnung (8) befestigt
ist, die mit einem Spannarm (15) gekuppelt ist, der eine oder mehrere
Schweißelektroden (17, 18) aufweist, mit Endschaltern bzw. Stellungsge
bern (65, 66, 67) in Form von Mikroschaltern, induktiven Schaltern, Pneu
matikschaltern oder Sensoren, die in einem Raum des Spannkopfes (1)
integriert sind, wobei die Schalter relativ zueinander einstellbar sind und
an einer die Abdeckung für diesen bildenden Halterung als insgesamt
austauschfähige Abfragekassette (73) in Form einer Platine im Bereich
eines Schlitzes (74) in axialer Richtung oder quer dazu des Spannkopfes
(1) angeordnet und befestigt sind, wobei die Abfragekassette (73) von der
den Schweißelektroden (17, 18) abgewandten Seite des Gehäuses des
Spannkopfes (1) durch den engen, sich in Richtung der Längsachse oder
quer dazu erstreckenden Schlitz (74) und unter Beibehaltung der Anbau
möglichkeit der Kniehebelschweißvorrichtung von mindestens drei Seiten,
insbesondere auch von der Rückseite her, eingesteckt ist, derart, daß das
Profil der Abfragekassette (73) den Schlitz (74) nach außen hin möglichst
fugendicht abdichtet.
37. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der An
sprüche 2 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abfragekassette
(73) von der Seite des Gehäuses des Spannkopfes (1) durch einen engen,
sich in Richtung der Längsachse oder quer dazu der Kolbenstange (6) er
streckenden Schlitz und unter Beibehaltung der Anbaumöglichkeit auch
von beiden Seitenflächen der gekapselten Kniehebelschweißzange einge
steckt ist, derart, daß das Profil den Schlitz nach außen hin möglichst fu
gendicht abdichtet.
38. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, wobei der Linearantrieb ein elektromotori
scher Antrieb ist, der sich in einem an den Spannkopf (1) anschließenden
Gehäuse (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromotor
eine dauermagnetische Bremse zugeordnet ist, deren einer Teil
unbeweglich dem Gehäuse (2) oder dem Stator und deren anderer Teil mit
Spaltabstand drehbeweglich der Welle des Elektromotors zugeordnet ist.
39. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 38, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beiden Teile der dauermagnetischen Bremse
scheibenförmig ausgebildet sind, von denen der eine Teil in einem Lager
bock für die Lagerung der Welle und das andere Teil auf dem freien
Endabschnitt der Welle des Elektromotors angeordnet und arretiert ist.
40. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle
des Elektromotors als Hohlwelle ausgebildet ist und an ihrem dem Spann
kopf zugekehrten Endabschnitt einen Schraubmotor aufweist, in dem das
linearantreibbare, als Schraubspindel ausgebildete Teil ein- und aus
schraubbar angeordnet ist.
41. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 1 oder einem der
darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das linea
rantreibbare Teil in die Welle des Elektromotors eintaucht.
42. Gekapselte Kniehebelschweißzange nach Anspruch 41, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Spindel an beiden Endabschnitten im Spannkopf
gelagert ist und daß auf dieser Spindel ein Schraubmotor je nach Antriebs
richtung des Elektromotors in die eine oder in die andere Richtung ein
schraubbar ist und mit diesem Schraubmotor über eine Schwenkachse ein
Lenker des Kniehebelgelenks (8) schwenkbeweglich gekuppelt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29924408U DE29924408U1 (de) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | Kniehebelschweißzange zur Verwendung im Karosseriebau |
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DE1999142390 DE19942390A1 (de) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | Kniehebelschweisszange zur Verwendung im Karosseriebau |
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