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Die
vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 eine Elektro-Schweißzange
des Typs X-Zange, mit einem Grundkörper und einer über ein
Zangengelenk um eine Gelenkachse schwenkbeweglich an dem Grundkörper angelenkten
Schwinge sowie mit einem Schweißtransformator,
wobei an der Schwinge einerseits ein Elektrodenarm befestigt oder
befestigbar ist und andererseits ein Schwenkantrieb angreift.
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Derartige
Schweißzangen
sind auch unter dem Begriff „Euro-X-Zangen” bekannt.
Sie werden häufig
als Roboter-Schweißzangen
eingesetzt, wozu ihr Grundkörper
an einem Roboterarm befestigt wird. Grundsätzlich können diese Schweißzangen
aber auch stationär
oder als handgeführte
Schweißzangen
eingesetzt werden.
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Eine
solche Schweißzange
weist zwei Elektrodenarme mit endseitigen Punktschweißelektroden auf,
wobei die Schweißelektroden
unter Zwischenlage von zu verschweißenden Werkstücken, in
der Regel mindestens zwei Metallblechen, mit einer bestimmten Schweißkraft zusammengeführt und
mit einem elektrischen Schweißstrom
beaufschlagt werden. Somit wird der elektrische Schweißstrom über die
Elektroden durch die Bauteile geführt, die dadurch erhitzt und
stoffschlüssig
verbunden werden.
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Bei
bekannten X-Schweißzangen
sind üblicherweise
die Elektrodenarme über
jeweils eine Schwinge schwenkbeweglich miteinander und mit dem konsolenartigen
Grundkörper
verbunden, wobei der Schwenkantrieb – in aller Regel ein pneumatischer
Druckzylinder – derart
zwischen den Schwingen angreift, dass eine Druckbewegung ein Schließen der
Elektrodenarme bewirkt. Eine der beiden Schwingen ist zusätzlich über einen
Ausgleichszylinder ortsfest am Grundkörper abgestützt. Dadurch wirkt einer der
Elektrodenarme als beweglicher Arm (so genannter schlagender Arm)
und der andere Elektrodenarm als Ausgleichsarm zur Angleichung an
die Position der jeweiligen zu verbindenden Bauteile.
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Bei
bekannten Schweißzangen
bestehen nun die Schwingen jeweils aus mehrteiligen Konstruktionen,
insbesondere in Plattenbauweise, wobei zur Verbindung mit den Elektrodenarmen,
dem Schwenkantrieb und für
das Zangengelenk jeweils gesonderte Anschlussteile erforderlich
sind. Daraus resultiert ein sehr hoher Montageaufwand. Zudem sind
sehr viele Schraubverbindungen erforderlich, die alle auftretenden,
je nach Anwendungsfall sehr hohen Kräfte aufnehmen müssen. In
der praktischen Anwendung kann es daher häufig zu Problemen durch sich
lösende
Schraubverbindungen kommen. Dies kann allenfalls vermieden werden,
wenn aufwändige
Passschrauben und/oder sonstige Passmittel verwendet werden, was
aber zu einem noch höheren
Aufwand führt.
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Ein
weiterer Nachteil bekannter Schweißzangen der genannten Art besteht
darin, dass der Schweißtransformator
außen
auf dem Grundkörper befestigt
wird, so dass er auf einer Seite der Schweißzange weit vorsteht. Daraus
resultiert eine sehr große
und zudem asymmetrische Zangen-Bauform, was zu verständlichen
Nachteilen und Problemen beim praktischen Einsatz insbesondere als
Roboter-Schweißzange
führt,
und zwar im Hinblick auf eine Kollisionsgefahr mit umliegenden Bauteilen
im jeweiligen Schweißbereich,
wie beispielsweise im Bereich einer Automobil-Fertigungsstraße.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schweißzange der
beschriebenen, gattungsgemäßen Art
so zu verbessern, dass sie bei verbesserten Gebrauchseigenschaften
mit verkleinerter und kompakter Bauform sowie mit einem reduzierten
Montageaufwand herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
sowie der anschließenden
Beschreibung enthalten.
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Erfindungsgemäß ist demnach
vorgesehen, dass die Schwinge als einteiliges Bauteil mit einem ersten
Lagerabschnitt für
das Zangengelenk, einem zweiten Lagerabschnitt zum Angriff des Schwenkantriebs,
einem Montagebereich für
den Elektrodenarm sowie mit einem – für eine mindestens teilweise
Aufnahme des Schweißtransformators
konzipierten – Aufnahmebereich
ausgebildet ist. Dabei ist bevorzugt über das Zangengelenk eine zweite
Schwinge mit dem Grundkörper
und der ersten Schwinge gelenkig verbunden, wobei an der zweiten
Schwinge einerseits ein zweiter Elektrodenarm befestigt oder befestigbar
ist und andererseits der Schwenkantrieb mit einem der ersten Schwinge
gegenüberliegenden Ende
angreift. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist dann die
zweite Schwinge entsprechend der ersten Schwinge ausgebildet, und
zwar sind beide Schwingen vorteilhafterweise als im Wesentlichen identische
Gleichteile ausgebildet. Hierbei bedeutet der Begriff „im Wesentlichen
identisch”,
dass es sich um dieselbe Grundform handelt, wobei aber im Bedarfsfall
geringfügige
Unterschiede bezüglich
bestimmter Befestigungsmittel, wie Bohrungen und/oder dergleichen,
bestehen können.
Zudem kann eventuell der erste Lagerabschnitt der beiden einteiligen
Schwingen derart unterschiedlich ausgebildet sein, dass eine optimale,
symmetrische Kraftverteilung im Zangengelenk erreicht wird.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
führt zu
einer deutlichen Montage-Vereinfachung,
weil lediglich die jeweils einstückigen
Schwingen zu montieren sind. Dadurch entfällt eine Vielzahl von Schraubverbindungen.
Die einteiligen Schwingen gewährleisten
eine hohe und dauerhafte mechanische Festigkeit und eine sehr kompakte
Bauform. Dazu trägt
besonders auch das Merkmal bei, dass der Schweißtransformator teilweise integriert
im Bereich einer der Schwingen untergebracht werden kann, und zwar
insbesondere in der ortsfesten oder für Ausgleichsbewegungen vorgesehenen
Schwinge. Dazu muss der Schweißtransformator
lediglich in den Aufnahmebereich dieser Schwinge eingesetzt und
mit geeigneten Mitteln, beispielsweise Spannschrauben, befestigt
werden. Hierbei wird der weitere Vorteil erreicht, dass für die elektrische
Anschlussverbindung des an dieser den Schweißtransformator aufnehmenden
Schwinge befestigten Elektrodenarms an Stelle eines flexiblen und
störungsanfälligen Strombandes
eine starre Strombrücke
verwendet werden kann.
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Im
bevorzugten Falle der zwei identischen Schwingen kann der entsprechende
Aufnahmebereich der anderen, für
die eigentliche Schließbewegung
des bewegten Elektrodenarms angetriebene Schwinge anderweitig genutzt
werden, insbesondere zur Aufnahme eines Stromleiter-Anschlusses,
der seinerseits über
einen flexiblen Stromleiter (Stromband) mit dem Schweißtransformator
verbunden ist.
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Durch
die Integration des Schweißtransformators
in den Schwingen-Bereich weist die erfindungsgemäße Schweißzange eine sehr kompakte und
zudem praktisch symmetrische Bauform auf, was zu einem wichtigen
Anwendungsvorteil beim praktischen Einsatz führt (insbesondere Reduzierung der
Kollisionsgefahr im Arbeitsbereich). Zudem lässt die erfindungsgemäße Bauform
auch eine nahezu beliebige Ausrichtung des Grundkörpers relativ
zu den Elektrodenarmen und den Schwingen zu, so dass eine hohe Anwendungsvariabilität – z. B.
zur Anpassung an unterschiedliche Schweißroboter – erreicht wird.
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Anhand
eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels
soll im Folgenden die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißzange in einem geschlossenen
Zustand ihrer Elektrodenarme,
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2 eine
Ansicht wie in 1 im geöffneten Zustand,
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3 eine
perspektivische Teilansicht der Schweißzange gemäß 1 und 2 ohne
Grundkörper,
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4 eine
Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Schwinge
und
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5 eine
vergrößerte Ausschnitt-Perspektivansicht
in einer Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Schweißzange.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 1 und 2 besteht
eine erfindungsgemäße Schweißzange 1 aus
einem konsolenartigen Grundkörper 2 und
mindestens einer über
ein Zangengelenk 4 um eine Gelenkachse 6 (vgl.
dazu auch 4 und 5) schwenkbeweglich
an dem Grundkörper 2 angelenkten
Schwinge 8. Bevorzugt ist über das Zangengelenk 4 eine
weitere, zweite Schwinge 10 mit dem Grundkörper 2 und
mit der ersten Schwinge 8 gelenkig verbunden, so dass auch die
zweite Schwinge 10 um die Gelenkachse 6 schwenkbeweglich
ist. Die erste Schwinge 8 dient zur Halterung eines ersten
Elektrodenarms 12 und die zweite Schwinge 10 zur
Halterung eines zweiten Elektrodenarms 14. Die Elektrodenarme 12, 14 bilden
zwischen sich ein so genanntes Zangenfenster 16 und weisen
an ihren freien Enden Punktschweißelektroden 18 auf.
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Zum Öffnen und
Schließen
der Zange bzw. der Elektrodenarme 12, 14 greift
an der ersten Schwinge 8 ein Schwenkantrieb 20 an.
Dieser Schwenkantrieb 20 ist zweckmäßig als pneumatischer Teleskop-Druckzylinder
ausgebildet, der sich anderendig bevorzugt an der zweiten Schwinge 10 abstützt. Somit
ist der Schwenkantrieb 20 zwischen den freien, dem Zangengelenk 4 gegenüberliegenden
Enden der beiden Schwingen 8, 10 angeordnet. Die
zweite Schwinge 10 ist vorzugsweise über einen pneumatischen Ausgleichszylinder 22 (s.
insbesondere 3 und 5) an dem
Grundkörper 2 abgestützt. Somit
dient der zweite Elektrodenarm 14 über die zweite Schwinge 10 als
so genannter Ausgleichsarm, während
der erste Elektrodenarm 12 über die angetriebene erste
Schwinge 8 als beweglicher, „schlagender” Arm fungiert.
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An
dieser Stelle sei bemerkt, dass der zweite Elektrodenarm 14 alternativ
auch starr mit dem Grundkörper 2 verbunden
sein kann, so dass sich dann auch die zweite Schwinge 10 erübrigen könnte.
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Durch
die bisher beschriebene Ausgestaltung können die Elektrodenarme 12, 14 mit
den Elektroden 18 unter Zwischenlage von zu verschweißenden Bauteilen
(nicht dargestellt) zusammengeführt und
mit einer Anpresskraft beaufschlagt werden. Es wird dann ein elektrischer
Schweißstrom über die Elektrodenarme 12, 14 und
die Elektroden 18 durch die Bauteile geführt, die
dadurch verschweißt
werden. Zur Erzeugung des erforderlichen, recht hohen Schweißstromes
weist die Schweißzange 1 einen Schweißtransformator 24 auf.
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Erfindungsgemäß ist nun
die oder jede Schwinge 8, 10 – siehe dazu insbesondere die
gesonderte Darstellung in 4 – als einstückiges („monolithisches”) Bauteil
ausgebildet, welches durch seine Ausgestaltung alle erforderlichen
Funktionalitäten
in sich vereint. Dazu weist die/jede einteilige Schwinge 8, 10 einen
ersten Lagerabschnitt 26 für das Zangengelenk 4,
einen zweiten Lagerabschnitt 28 zum Angriff des Schwenkantriebs 20,
einen Montagebereich 30 für den jeweiligen Elektrodenarm 12 bzw. 14 sowie
vorteilhafterweise auch einen Aufnahmebereich 32 auf, der
für eine
zumindest teilweise integrierte Aufnahme des Schweißtransformators 24 konzipiert
ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführung
der Schweißzange 1 mit
beiden Schwingen 8, 10 sind diese vorteilhafterweise
als im Wesentlichen identische Gleichteile ausgebildet (gegebenenfalls
abgesehen von unterschiedlichen Haltemitteln, wie insbesondere Montagebohrungen).
In diesem Fall wird vorzugsweise der Schweißtransformator 24 in
dem Aufnahmebereich 32 der zweiten Schwinge 10 des Ausgleichs-Elektrodenarms 14 untergebracht
und befestigt, während
der entsprechende Aufnahmebereich 32 der anderen, ersten
Schwinge 8 des beweglichen Elektrodenarms 12 anderweitig
genutzt werden kann, insbesondere für einen Stromleiteranschluss.
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Die/jede
Schwinge 8, 10 ist mit ihrer bevorzugten Formgestaltung
gemäß 4 zweckmäßig durch
eine spanende Bearbeitung aus einem Vollmaterial, insbesondere aus
Aluminium, hergestellt. Dadurch kann eine hohe mechanische Festigkeit
gewährleistet
werden, vor allem wenn eine härtbare Aluminium-Legierung
verwendet wird. Die/jede Schwinge 8, 10 ist als
Hebelarm mit einer bevorzugt im Wesentlichen kreisbogenförmigen,
insbesondere etwa viertelkreisbogenförmigen, und in der Schwenkbewegungsebene
liegenden Kontur ausgebildet. An einem Ende der kreisbogenförmigen Kontur
ist der erste Lagerabschnitt 26 gebildet und am anderen, gegenüberliegenden
Ende der zweite Lagerabschnitt 28. Benachbart zum ersten
Lagerabschnitt 26 ist der Aufnahmebereich 32 für den Schweißtransformator 24 gebildet
und benachbart zum zweiten Lagerabschnitt 28 der Montagebereich 30 für den jeweiligen Elektrodenarm 12, 14.
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Der
erste Lagerabschnitt 26 besteht aus (mindestens) zwei gabelartigen,
parallel versetzten Lagerfortsätzen 34 mit
fluchtenden Lageröffnungen 36.
Hierbei sind die Lagerfortsätze 34 bei
der dargestellten, bevorzugten Ausführung derart asymmetrisch versetzt
zu einer durch die Schwinge 8/10 verlaufenden
Mittelebene angeordnet, dass die beiden identischen Schwingen 8, 10 in
einer um 180° gegeneinander
gedrehten Ausrichtung und einer zahnartig bzw. scharnierartig ineinander
greifenden Lage ihrer Lagerfortsätze 34 über eine
gemeinsame, durch alle Lageröffnungen 36 verlaufende
Achse gelenkig verbindbar sind. Zwischen der Achse und den Lageröffnungen 36 können vorteilhafterweise
Gleitlagerbuchsen angeordnet sein. In dem so verbundenen Zustand
bilden die beiden Schwingen 8, 10 gemeinsam eine
C-Form mit etwa halbkreisförmiger
Kontur, wobei die zweiten Lagerabschnitte 28 in die von
den Elektrodenarmen 12, 14 weg (nach hinten) weisende Richtung
zeigen.
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In
einer nicht dargestellten Ausführungsvariante
können
die zwei jeweils einstückigen
Schwingen 8, 10 im Bereich ihrer ersten Lagerabschnitte 26 auch
jeweils symmetrisch zur Mittelebene ausgebildet sein, um eine gute,
symmetrische Kraftverteilung im Zangengelenk 4 zu erreichen.
In diesem Fall sind die ersten Lagerabschnitte 26 der beiden
Schwingen 8, 10 dann etwas unterschiedlich ausgebildet.
Beispielsweise besteht der eine Lagerabschnitt 26 aus drei
zur Mittelebene symmetrischen Lagerfortsätzen 34, während der
andere Lagerabschnitt 26 dann aus z. B. zwei oder auch
vier symmetrischen Lagerfortsätzen 34 besteht,
wobei alle Lagerfortsätze 34 zahn- bzw.
scharnierartig ineinandergreifen.
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Der
zweite Lagerabschnitt 28 jeder Schwinge 8, 10 besteht
aus zwei parallelen, gabelartigen Lagerarmen 38 mit fluchtenden
Lageröffnungen 40.
Der Schwenkantrieb 20 greift mit einem Anschlussstück zwischen
die Lagerarme 38. Durch die Lageröffnungen 40 und eine
entsprechende Lageröffnung
des Anschlussstückes
des Schwenkantriebs 20 wird eine Lagerachse geführt.
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Der
zur Aufnahme des Schweißtransformators 24 konzipierte
Aufnahmebereich 32 ist als ein zwischen zwei Schwingen-Seitenwandungen 42 und zwei
Querwandungen 44 gebildeter, in Richtung einer zur Gelenkachse 6 senkrechten
Schwenkbewegungsebene durchgehend offener und insbesondere etwa
rechteckiger Aufnahmeraum 46 ausgebildet. Dieser Aufnahmeraum 46 ist
bezüglich
seiner Größe so an
die Größe und Form
des Schweißtransformators 24 angepasst,
dass letzterer mit geringem Spiel in den Aufnahmeraum 46 einschiebbar
und mittels geeigneter Haltemittel, insbesondere Klemmschrauben,
fixierbar ist. Der Transformator 24 sitzt dann mit seinem
etwa mittigen Bereich in dem Aufnahmeraum 46, kann aber
beidseitig etwas über
die Schwinge vorstehen.
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Was
schließlich
den Elektrodenarm-Montagebereich 30 betrifft, so ist dieser
als eine von zwei Seitenwangen 48 und einem Boden 50 begrenzte und
dadurch etwa U-förmige Aufnahme 52 derart ausgebildet,
dass ein im Querschnitt insbesondere rechteckiger Montageabschnitt 54 des
jeweiligen Elektrodenarms 12, 14 mit geringem
Spiel in die Aufnahme 52 einführbar und mit geeigneten Haltemitteln,
insbesondere Spannmitteln 56 (in 3 nur im Bereich
des Elektrodenarms 14 dargestellt) befestigbar ist. Vorzugsweise
wird gemeinsam mit dem Montageabschnitt 54 auch ein Stromleiteranschluss 58 befestigt,
und zwar zwischen dem Montageabschnitt 54 und dem Boden 50.
Hierbei ist von Vorteil, dass bei der den Schweißtransformator 24 in dem
Aufnahmebereich 32 aufnehmenden Schwinge der Stromleiteranschluss 58 über eine
starre Brücke 60 mit dem
Schweißtransformator 24 verbunden
sein kann. An dieser Stelle erübrigt
sich deshalb eine flexible Stromleiterverbindung. Bei dem beweglichen
Elektrodenarm 12 ist allerdings der Stromleiteranschluss 58 über ein
flexibles Stromband 62 mit dem Schweißtransformator 24 verbunden.
Bei den Spannmitteln 56 – siehe dazu insbesondere 5 – handelt
es sich bevorzugt um eine Klemmplatte 64, die mit Spannschrauben 66 unter
Zwischenanordnung des Montageabschnittes 54 in Richtung
des Bodens 50 verspannbar ist. Zusätzlich können seitliche, quer gegen
den Montageabschnitt 54 wirkende Klemmschrauben in den
Seitenwangen 48 vorgesehen sein.
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Bei
den Ausführungen
gemäß 1 bis 3 ist
der in dem Montagebereich 30 sitzende Montageabschnitt 54 unmittelbar
von einem Endbereich des jeweiligen, im Querschnitt entsprechend rechteckigen
Elektrodenarms 12, 14 gebildet.
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Bei
der in 5 veranschaulichten Ausführungsvariante ist der Montageabschnitt 54 von
einem Anschlussende eines adapterartigen Zwischenstückes 68 gebildet,
wobei dieses Zwischenstück 68 anderseitig
eine beispielsweise im Querschnitt kreisförmige Arm-Aufnahme 70 aufweist.
In dieser Aufnahme 70 kann der jeweilige Elektrodenarm
mit einem im Querschnitt entsprechenden Anschlussende klemmend befestigt
werden.
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Wie
sich noch ergänzend
insbesondere aus 4 ergibt, ist die/jede einteilige
Schwinge 8, 10 im Aufnahmebereich 32 gegenüber dem
Montagebereich 30 über
Stufen 72 verbreitert, um den Aufnahmeraum 46 mit
einer ausreichenden Größe für den Schweißtransformator 24 ausbilden
zu können.
Der Boden 50 der Arm-Aufnahme 52 wird von einem
Teil der Querwandung 44 gebildet. Die Arm-Aufnahme 52 ist
mit ihrem Boden 50 so ausgerichtet, dass die Elektrodenarme 12, 14 in
ihrer geschlossenen Stellung (1) zumindest
mit ihren Montageabschnitten 54 etwa parallel liegen. Der
Transformator-Aufnahmeraum 46 ist mit den Querwandungen 44 so
gestaltet, dass der Schweißtransformator 24 mit
seiner länglichen
Form etwa parallel zum Elektrodenarm 14, insbesondere zu
dessen Montageabschnitt 54, ausgerichtet ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden
Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch
1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch
jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller
insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet,
dass grundsätzlich
praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch
mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal
ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein
erster Formulierungsversuch für
eine Erfindung zu verstehen.