DE19955017A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Teilen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Teilen 11, 12 weist eine Schweißzange 1, 2 auf, welche ein eine erste Elektrode 3 aufweisendes Oberteil 1 aufweist, welches an einem eine zweite Elektrode 4 aufweisenden Unterteil 2 um eine Achse 5 schwenkbar befestigt ist. Das Unterteil 2 ist mittels eines Ausgleichszylinders 6 verschiebbar angeordnet. Es ist wenigstens ein erstes Element 7 zur Einstellung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders 6 in eine erste Richtung vorhanden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Teilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einer Schweißzange, welche ein eine erste Elektrode aufweisendes Oberteil aufweist, welches an einem eine zweite Elektrode aufweisenden Unterteil um eine Achse schwenkbar befestigt ist, wobei das Unterteil mittels eines Ausgleichszylinders verschiebbar angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt und wird regelmäßig zum Verschweißen von dünnwandigen Blechteilen im Automobilbau verwendet. Zum Verschweißen von zwei Blechteilen werden die beiden zu verschweißenden Blechteile zunächst in die geöffnete Schweißzange gebracht, derart, daß sich die beiden Blechteile etwa im gleichen Abstand zur ersten und zweiten Elektrode befinden. Die Blechteile sind in ihrer Lage durch eine Spannvorrichtung fixiert.

Zum Verschweißen müssen die beiden Elektroden an die beiden zu verschweißenden Blechteile angelegt werden. Hierzu wird das Unterteil mittels des Ausgleichszylinders soweit nach oben verschoben, bis die zweite Elektrode auf das untere Blechteil drückt. Gleichzeitig wird das Oberteil mittels eines Schweißzylinders soweit um die Achse verschwenkt, bis die erste Elektrode auf das obere Blechteil drückt. Die Kraft, mit der die beiden Blechteile zwischen die Elektroden geklemmt werden, wird vom Schweißzylinder aufgebracht.

Da die Blechteile in der Regel vorgeformt sind, kann das Unterteil nicht immer senkrecht nach oben verschoben werden. Häufig verläuft die Verschiebung schräg. Auch waagrechte oder Überkopfbewegungen können vorkommen. Wegen der regelmäßig im Automobilbau verwendeten sehr dünnwandigen Bleche muß gewährleistet werden, daß die zweite Elektrode keine Einbuchtung in dem unteren Blechteil hervorruft. Hierzu ist im Stand der Technik ein Anschlag vorgesehen, durch den der Weg des Unterteils begrenzt wird. Da der Ausgleichszylinder das Unterteil gegen den Anschlag drückt, kann die zweite Elektrode am unteren Blechteil keine Einbuchtung hervorrufen. Voraussetzung hierfür ist jedoch selbstverständlich, daß der Anschlag sehr genau positioniert ist.

Da die Schweißelektroden im Laufe des Betriebs durch Abbrand kürzer werden, würde die untere Elektrode nicht mehr auf das untere Blechteil drücken. Dies würde zum einen beim Schweißen einen Lichtbogen hervorrufen, durch den die Qualität der Schweißung erheblich verringert würde. Zum anderen würde die erste Elektrode, wenn die Schweißzange mittels des Schweißzylinders geschlossen würde, eine Einbuchtung im oberen Blechteil hervorrufen, da die erste Elektrode die beiden Blechteile soweit nach unten drücken würde, bis das untere Blechteil an der zweiten Elektrode anliegen würde.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist der Anschlag verstellbar ausgebildet. Zwar lassen sich hierdurch die genannten Nachteile vermeiden, jedoch ist diese Vorgehensweise noch nicht optimal. Denn um qualitativ hochwertige Schweißstellen zu erhalten, ist es erforderlich, den Anschlag mit großer Präzision häufig zu verstellen. Erfolgt die Verstellung zu spät oder zu ungenau, treten die genannten Probleme auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Vorrichtung derart auszubilden, daß mit ihr ohne aufwendige Nachjustierungen qualitativ hochwertige Schweißstellen erzeugt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein erstes Element zur Einstellung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders in eine erste Richtung vorhanden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß die maximale Kraft mit der die zweite Elektrode auf das untere Blechteil drückt, so groß ist, daß zum einen die Elektrode mit einer zur einwandfreien Kontaktierung erforderlichen Kraft auf das untere Blechteil drückt, und zum anderen in dem Blechteil keine Einbuchtung hervorgerufen wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es somit möglich, auf einen Anschlag, durch den der Weg des Unterteils begrenzt wird, zu verzichten. Denn, da die maximale Kraft, mit der die zweite Elektrode auf das untere Blechteil drückt, begrenzt ist, kann die Begrenzung des Weges des Unterteils durch das untere Blechteil vorgenommen werden.

Durch den Verzicht auf den Anschlag entfallen in vorteilhafter Weise auch aufwendige Justagearbeiten. Die zweite Elektrode befindet sich unabhängig vom Abbrand der Elektroden stets in einer für eine Schweißung optimalen Position.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine einwandfreie Funktion bei allen Schweißzangengrößen und Einbaulagen gewährleistet. Individuelle Optimierungsarbeiten, welche regelmäßig unter Zeitdruck vorgenommen werden müssen, entfallen vollständig.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei der ein zweites Element zur Einstellung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders in die andere Richtung vorhanden ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Absenkung des Unterteils nicht mit hoher Präzision erfolgen muß. Denn, würde das Unterteil abgesenkt werden, bevor die Schweißzange geöffnet ist, das heißt, bevor die erste Elektrode vom oberen Blechteil weggeschwenkt ist, würde durch die Absenkung des Unterteils die erste Elektrode auf das obere Blechteil stoßen, wodurch eine Einbuchtung hervorgerufen würde. Durch die Begrenzung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders in die andere Richtung kann erreicht werden, daß die erste Elektrode im vorher geschilderten Fall nur mit einer solchen Kraft auf das obere Blechteil drückt, daß keine Einbuchtung hervorgerufen wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, das erste Element und/oder das zweite Element als Druckregelventil auszubilden, welches in einer Steuerleitung des Ausgleichszylinders angeordnet ist. Hierdurch kann zum einen die maximale Kraft des Ausgleichszylinders in die jeweilige Richtung auf einfache Weise eingestellt werden. Zum anderen handelt es sich bei Druckregelventilen um Standardbauelemente, welche ohne großen Aufwand und relativ preiswert besorgt werden können.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß wenigstens ein erstes Drosselrückschlagventil in einer Steuerleitung des Ausgleichzylinders angeordnet ist. Durch das Drosselrückschlagventil läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß der Ausgleichszylinder das Unterteil mit einer bestimmten Geschwindigkeit beispielsweise nach oben bewegt. Während durch die Druckregelventile die maximale Kraft einstellbar ist, mit der das Unterteil bewegt wird, läßt sich mittels des Drosselrückschlagventils die maximale Geschwindigkeit einstellen, mit der das Unterteil bewegt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, ein zweites Drosselrückschlagventil in der anderen Steuerleitung des Ausgleichszylinders anzuordnen. Bei einer derartigen Ausführungsform läßt sich die maximale Geschwindigkeit, mit der das Unterteil bewegt wird, in beide Richtungen einstellen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit einer standardisierten Pneumatikschaltung unterschiedliche Anforderungen, wie sie beim Schweißen unterschiedlicher Teile häufig vorkommen, zu erfüllen. So lassen sich problemlos Schweißzangen mit unterschiedlichen Zangenarmlängen und -massen verwenden. Durch eine entsprechende Einstellung der Druckregelventile lassen sich die bei den entsprechenden Schweißzangen erforderliche Drücke beziehungsweise Kräfte einstellen. Des weiteren läßt sich mittels der Einstellung der Druckregelventile die Anordnung an jede beliebige Einbaulage der Schweißzange anpassen.

Als besonders vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, die für unterschiedliche Schweißzangen benötigten Einstellungen zu dokumentieren. Die Anordnung läßt sich dann mittels einer Tabelle auf sehr einfache Weise an unterschiedliche Bedingungen anpassen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Anordnung.

Wie der Figur entnommen werden kann, besteht eine Schweißzange 1, 2 aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2. Das Unterteil 2 ist an einem Ausgleichszylinder 6 befestigt, mittels dem es verschoben werden kann. Das Oberteil 1 ist um eine Achse 5 schwenkbar am Unterteil 2 befestigt. Das Oberteil 1 weist eine erste Elektrode 3 auf. Das Unterteil 2 weist eine zweite Elektrode 4 auf. In der Figur ist die Schweißzange im geöffneten Zustand dargestellt.

Zwischen den beiden Elektroden 3, 4 sind zwei dünnwandige Blechteile 11, 12 angeordnet, welche miteinander verschweißt werden sollen. Zur Verschweißung der Blechteile 11, 12 müssen die Elektroden 3, 4 an die Blechteile 11, 12 angelegt werden.

Hierzu wird das Unterteil 2 mittels des Ausgleichszylinders 6 soweit nach oben bewegt, bis die zweite Elektrode 4 an das untere Blechteil 12 anstößt. Gleichzeitig mit der Verschiebung des Unterteils 2 wird das Oberteil 1 mittels eines Schweißzylinders 15, welcher am Unterteil 2 befestigt ist, um die Achse 5 verschwenkt. Die Verschwenkung des Oberteils 1 erfolgt solange, bis die erste Elektrode 3 an dem oberen Blechteil anliegt.

In einer ersten Steuerleitung 13 des Ausgleichszylinders 6 ist ein erstes Druckregelventil 7 angeordnet. In der zweiten Steuerleitung 14 des Ausgleichzylinders 6 ist ein zweites Druckregelventil 8 angeordnet. Des weiteren ist in der zweiten Steuerleitung 14 ein erstes Drosselrückschlagventil 10 und in der ersten Steuerleitung 13 ein zweites Drosselrückschlagventil 9 angeordnet.

Die Steuerleitungen 13, 14 des Ausgleichszylinders 6 sind parallel zu den Steuerleitungen 16, 17 des Schweißzylinders 15 geschaltet. Die Steuerleitungen 13, 14 des Ausgleichszylinders 6 beziehungsweise die Steuerleitungen 16, 17 des Schweißzylinders 15 sind mit einem 5/2/-Wege-Magnetventil 18 verbunden. Mittels des Magnetventils 18 werden der Ausgleichszylinder 6 und der Schweißzylinder 15 betätigt.

Zur Durchführung eines Schweißvorgangs werden zunächst die zu verschweißenden Bleche 11, 12 in die geöffnete Schweißzange 1, 2 gebracht. Nachdem sich die Bleche 11, 12 in der Schweißzange 1, 2 befinden, wird die erste Steuerleitung 13 des Ausgleichszylinders 6 sowie die Steuerleitung 16 des Schweißzylinders 15 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird das Unterteil 2 nach oben bewegt und gleichzeitig das Oberteil 1 um die Achse 5 verschwenkt. Das Unterteil 2 wird solange nach oben bewegt, bis die zweite Elektrode 4 an dem unteren Blechteil 12 anliegt. Die Kraft, mit der die zweite Elektrode 4 auf das untere Blechteil 12 drückt, wird durch das erste Druckregelventil 7 begrenzt. Die Kraft ist so bemessen, daß die zweite Elektrode 4 fest an dem unteren Blechteil 12 anliegt, jedoch an dem unteren Blechteil 12 keine Einbuchtung hervorruft. Die Kraft ist zuvor empirisch zu ermitteln.

In der Praxis hat sich eine Vorgehensweise bewährt, bei der das erste Druckregelventil 7 soweit geöffnet wird, daß sich das Unterteil 2 gerade aufwärts bewegt. Der so ermittelte Wert wird dann um etwa 0,5 bar erhöht, wodurch gewährleistet ist, daß die zweite Elektrode 4 sicher an dem unteren Blechteil 12 anliegt, in diesem jedoch keine Einbuchtung hervorruft.

In ähnlicher Weise wird die Einstellung des ersten Drosselrückschlagventils 10 vorgenommen. Das erste Drosselrückschlagventil 10 wird so eingestellt, daß sich das Unterteil 2 mit einer optimalen Geschwindigkeit nach oben bewegt.

Unmittelbar nachdem die zweite Elektrode 4 an das untere Blechteil 12 anstößt, ist das Oberteil 1 mittels des Schweißzylinders 15 soweit verschwenkt worden, daß die erste Elektrode 3 an das obere Blechteil 11 anstößt. Dadurch, daß das Unterteil 2 stets soweit nach oben verfahren wird, bis die zweite Elektrode 4 an dem unteren Blechteil 12 anliegt, befinden sich die beiden Blechteile 11, 12 stets zentriert in der Schweißzange 1, 2. Die erste Elektrode 3 kann daher unabhängig von der Kraft, mit der die zweite Elektrode 4 auf das untere Blechteil 12 drückt, mit großer Kraft auf das obere Blechteil 11 drücken. Nachdem die Schweißzange 1, 2 vollständig geschlossen ist, das heißt die beiden Elektroden 3, 4 auf die beiden Blechteile 11, 12 drücken, können die beiden Blechteile 11, 12 miteinander verschweißt werden.

Nach erfolgtem Schweißvorgang schaltet das Magnetventil 18 um, wodurch die erste Steuerleitung 13 des Ausgleichszylinders 6 und die erste Steuerleitung 16 des . Schweißzylinders 15 drucklos werden. Gleichzeitig wird die zweite Steuerleitung 14 des Ausgleichszylinders 6 und die zweite Steuerleitung 17 des Schweißzylinders 15 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird das Oberteil 1 in die andere Richtung um die Achse 5 verschwenkt, wodurch sich die Schweißzange 1, 2 öffnet. Gleichzeitig wird die Absenkbewegung des Unterteils 2 mittels des Ausgleichszylinders 6 eingeleitet.

Um zu vermeiden, daß bei einer verzögerten Verschwenkung des Oberteils 1, das heißt bei einer verzögerten Entfernung der ersten Elektrode 3 vom oberen Blechteil 11 durch eine bereits vorhandene Absenkung des Unterteils 2 durch die erste Elektrode 3 eine Einbuchtung in die Blechteile 11, 12 hervorgerufen wird, wird die Kraft, mit der das Unterteil abgesenkt wird, mittels des zweiten Druckregelventils 8 begrenzt. Die Kraft ist zuvor empirisch zu ermitteln.

In der Praxis hat sich eine Vorgehensweise bewährt, bei der das zweite Druckregelventil 8 soweit geöffnet wird, wie es zur Überwindung der Reibung erforderlich ist, so daß das Unterteil aufgrund seines Eigengewichts nach unten gleitet. Der so ermittelte Wert wird dann um etwa 0,5 bar erhöht, wodurch gewährleistet ist, daß das Unterteil 2 sicher nach unten verschoben wird.

In ähnlicher Weise wird die Einstellung des zweiten Drosselrückschlagventils 9 vorgenommen. Das zweite Drosselrückschlagventil 9 wird so eingestellt, daß sich das Unterteil 2 mit einer optimalen Geschwindigkeit nach unten bewegt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Teilen (11, 12) mit einer Schweißzange (1, 2), welche ein eine erste Elektrode (3) aufweisendes Oberteil (1) aufweist, welches an einem eine zweite Elektrode (4) aufweisenden Unterteil (2) um eine Achse (5) schwenkbar befestigt ist, wobei das Unterteil (2) mittels eines Ausgleichszylinder (6) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erstes Element (7) zur Einstellung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders (6) in eine erste Richtung vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Element (8) zur Einstellung der maximalen Kraft des Ausgleichszylinders (6) in die andere Richtung vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (7) und/oder das zweite Element (8) als Druckregelventil ausgebildet ist, welches in einer Steuerleitung (13, 14) des Ausgleichszylinders (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erstes Drosselrückschlagventil (9) in einer Steuerleitung (13) des Ausgleichszylinders (6) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Drosselrückschlagventil (10) in der anderen Steuerleitung (14) des Ausgleichszylinders (6) angeordnet ist.