DE2251450C3

DE2251450C3 - Automatische Schweißmaschine

Info

Publication number: DE2251450C3
Application number: DE19722251450
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1971-10-21
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1980-06-19
Also published as: IT969665B; DE2251450A1; FR2157199A5; DE2251450B2; GB1382193A

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Schweißmaschine zur Herstellung von Schweißnähten mittels Schweißelektroden.

Solche automatischen Schweißmaschinen sind bereits bekannt. Sie gestatten jedoch nur die Schweißung eines einzigen Werkstücktyps, da die Anordnung der Schveißköpfe und diejenigen Elemente, die die zu schweißenden Werkstücke tragen, bezüglich dieser Werkstücke spezifisch sind. Bisher wurden die Werkstücke praktisch unmittelbar vom Rahmen der Schweißmaschine getragen, was dazu geführt hat, daß in der Vergangenheit so viele unterschiedliche Maschinen vorgesehen werden mußten, als es unterschiedliche Arten von Schweißungen durchzuführen gab. Zwar waren, auf eine gegebene Maschine bezogen, leichte Verstellungen der Schweißköpfe möglich, die es erlaubten, geringfügig voneinander verschiedene Schweißungen zu realisieren.

Indessen, derartige Verstellungen waren dafür, daß sie Schweißungen von deutlich voneinander verschiedenen Konstruktionsteilen hätten bewerkstelligen können,

ίο ungenügend oder aber auch für unterschiedliche Schweißgeometrien, zum Beispiel kreisförmige und geradlinige Schweißnähte, ungeeignet

Ganz gewiß stellt die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Schweißmaschinen vorzusehen, einen Nachteil dar,

is sowohl bezüglich der Behinderung oder Überfüllung von Fabrikationshallen als auch bezüglich der Investitionskosten für diese Hallen.

Es sind weiterhin als Schweißstraßen benannte Schweißanlagen bekannt, die als Einheit anzusehen sind und in denen auf vorgegebenen Zwangsführungen die Werkstücke von einer Schweißstation zur anderen zusammen mit ihrer Spannvorrichtung transportiert werden.

Bei diesen Schweißanlagen ist Voraussetzung, daß größere Serien der gleichen Werkstücke bearbeitet werden, da während einer Umstellung auf andere Werkstücke die gesamte Schweißanlage stüliegt.

Desweit.iren ist eine Schweißmaschine mit beweglichen Spannvorrichtungen beschrieben^ bei der unter Verwendung von Hubeinrichtungen Auswechselvorrichtungen in der Schweißmaschine in Arbeitsstellung gebracht werden können. Allerdings ist aus der zugehörigen Beschreibung nicht ersichtlich, wie die einzelnen Versorgungseinrichtungen zugeordnet sind,

r> so daß diese Schweißmaschine nicht ohne weiteres zum maschinellen Schweißen von unterschiedlichen Werkstücken einzeln oder in kleinen Serien verwendet werden kann.
Es sind Untersuchungen und Versuche unternommen

4i) worden, um diese Nachteile zu beseitigen, und das Ergebnis dieser Untersuchungen hat seinen Niederschlag in einer neuartigen Schweißmaschine gefunden, wie sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.

4i Die Erfindung geht aus von einer automatischen Schweißmaschine zur Herstellung von Schweißnähten mittels Schweißelektroden, bestehend aus einem Rahmen, an den die zu schweißenden Werkstücke oder Teile angekoppelt sind, und aus wenigstens einem

^r)0 Schweißkopf, der ebenfalls an den Rahmen angekoppelt ist, wobei die zu schweißenden Werkstücke einerseits und der oder die Schweißköpfe andererseits relativ zueinander mittels zugehöriger Antriebsorgane bewegt werden können, ferner bestehend aus einer entspre-

v> chenden Steuereinrichtung für die Antriebsorgane und aus angebauten Elementen, die insbesondere Schweißenergiequellen und gegebenenfalls Quellen für aktive Gase oder Inertgase für die Schweißung und/oder Vorrichtungen zur Dampfabsaugung tragen, wobei der

W) oder die Schweißköpfe mit diesen angebauten Elementen verbunden sind.

Eine derartige Schweißmaschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Werkzeughalter aufweist und mehrere voneinander

h^r> verschiedene Spezialwerkzeuge vorgesehen sind, von denen jedes zur Durchführung einer besonderen Schweißung geeignet ist und die mittels lösbarer Befestigungen jeweils mit dem Werkzeughalter fest

verbunden werden können, daß jedes Werkzeug selbst durch einen Werkstückträger und durch einen oder mehrere Schweißköpfe gebildet ist und daß jedes Werkzeug außerdem Mittel zum Anschließen des oder der Schweißköpfe an die am Rahmen fest angebauten s oder angekoppelten Elemente sowie gegebenenfalls Mittel zum Anschließen der Steuereinrichtung an die Antriebsorgane aufweist wenn die Steuereinrichtung ebenfalls mit dem Rahmen festgekoppelt ist

Gemäß einer Weiterbildung weist die Schweißma- ι ο schine bei einem mit Abschmelzelektrode arbeitenden Schweißverfahren in an sich bekannter Weise einen Elektrodenvorrat zur Versorgung des oder der Schweißköpfe auf und dieser Elektrodenvorrat ist auf dem Rahmen angeordnet

Es ist vorteilhaft, wenn die Mittel zum Anschließen des oder der Schweißköpfe an die angebauten Elemente in der Art vor· Schnellverbindungen ausgebildet sind.

Schließlich weist der Werkzeughalter vorzugsweise eine Auflagefläche auf, die auf dem Rahmen gleitbar angeordnet ist

Zum besseren Verständis der Erfindung, zur Erläuterung ihrer Weiterbildungen und zur Verdeutlichung ihrer Vorteile dient die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. 2^r>

Selbstverständlich stellen die nachfolgende Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen keine Beschränkung der Erfindung auf das Ausführungsbeispiel dar.

In den Zeichnungen, auf die nunmehr Bezug genommen wird, zeigt jo

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Maschine nach üer Erfindung,

Fig.2 eine Einzelheit der Maschine gemäß Fig. 1 und

F i g. 3 ein besonderes Werkzeug, das auf der r> Maschine gemäß F i g. 1 befestigt werden kann.

Gemäß Fig. 1, aus der die Gesamtanordnung der Schweißmaschine ersichtlich ist, weist diese Maschine insbesondere einen Rahmen 1 auf, der auf dem Boden ruht und praktisch unbeweglich ist. Die hier beschriebene Schweißmaschine ist für die Ausführung einer elektrischen Lichtbogenschweißung mittels Abschmelzelektrode geeignet. Auf dem Rahmen 1 sind daher Spulen 2 zur Bevorratung des Elektrodenmaterials 3 vorhanden. Ferner weist der Rahmen 1 eine Schalt- und Bedienungstafel 4 für den gewünschten Schweißvorgang auf, die gleichfalls eine Steuereinrichtung für Antriebsorgane enthält, welche eine Verschiebung der Schweißköpfe relativ zu den zu schweißenden Werkstücken erlauben. Weiterhin ist auf dem Rahmen 1 eine ίο Einrichtung 5 zum Sammeln der bei den Schweißungen entstehenden Dämpfe angeordnet Wenn die Schweißungen unter besonderen Gasatmosphären durchgeführt werden müssen, dann sind entsprechende Gasvorratsbehälter ebenfalls auf dem Rahmen 1 angeordnet. τ>

Der größte Teil der angebauten Maschinenteile und besonders alle schweren Teile sind mit dem Rahmen 1 verbunden. Unter anderem umfassen diese angebauten Maschinenteile die Quellen zur Lieferung der Schweißenergie sowie der Abschmelzelektroden, wenn diese w> Art der Schweißung angewe Vit'i >vird. Die hier gezeigte Schweißmaschine könnte gleichfalls zur Durchführung von Schweißungen mittels Gasschweißbrennern eingesetzt werden, die zum Beispiel mit Azetylengas gespeist werden, so daß die Anwendung dieser Maschine nicht h^r> auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Obgleich die Anwendung der Schweißmaschine in dem Falle besonders vorteilhaft ist. in welchem

Lichtbogenschweißungen mittels Abschmelzelaktroden durchgeführt werden, könnte die Maschine aber auch für Schweißungen mit nichtabschmelzenden Elektroden brauchbar sein.

Die vorliegende Schweißmaschine weist noch eine horizontale Führungsschiene 6 auf, auf der jeweils gleiche, durch einen Rahmen gebildete Gehänge 7 a, Tb und Tc aufgehängt sind. Diese Gehänge sind mit Rollen 8 zur Aufhängung und zum Transport auf der Schiene 6 versehen, wobei die Rollen 8 jeweils über die äußeren Enden 6a und 6b der Schiene 6 auf diese aufgesetzt werden können. Die Schweißapparate befinden sich in bezug auf den Rahmen der Maschine in derjenigen Position, die vom Gehänge Tb eingenommen wird, das sich zwischen den äußeren Gehängen 7a und Tc befindet.

Man stellt fest, daß auf dem Gehänge 7a, das als Werkzeughalter dient ein spezielles Werkzeug 9 angeordnet ist Einzelheiten dieses Werkzeugs 9 werden weiter unten in Verbindung mit der F i g. 3 beschrieben. Andererseits bemerkt man, daß das Gehänge Tb zwei Konstruktionen 7dund Te aufweist, die im vorliegenden Fall voneinander getrennt sind, die aber geeignet sind, nach Zentrierung mittels Stiften 10 miteinander befestigt zu werden. Weiterhin besitzt der Rahmen 1 Verlängerungen in Form von Säulen oder Pfosten II, zwischen denen das Gehänge in seine Position Tb gebracht werden kann. Diese Säulen oder Pfosten 11 tragen eine erste Hebevorrichtung oder dergleichen Mittel, die die obere Konstruktion Td des Gehänges unter Druck zu setzen vermögen, und eine zweite Hebevorrichtung oder dergleichen Mittel, welche die untere Konstruktion 7eunter Druck setzen können.

Die obere Konstruktion Td des Gehänges Tb besitzt mehrere Anschluß- oder Verbindungselemente für das Werkzeug, etwa für das Werkzeug 9, zum Anschließen dieses Werkzeugs an Elemente, die am Rahmen der Schweißmaschine angebaut sind. Ein derartiges Verbindungselement 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Verbindungselemente sind zum Anschließen der Werkzeuge — die, wie dies weiter unten noch ersichtlich sein wird. Mittel zur Befestigung der zu schweißenden Teile und zum Bewegen dieser Teile relativ zu den Schweißköpfen aufweisen — und zum Anschließen der Schweißköpfe selbst an die elektrischen Energiequellen für die Schweißung und/oder den Werkstücksantrieb, an die Quellen für Aktiv- oder Inertgas und an die Mittel zum Absaugen der Dämpfe geeignet.

Aus der F i g. 2 ist im einzelnen ein Anschluß- oder Verbindungselement 12 für eine Dampfabsaugleitung 13 ersichtlich, die ihrerseits an Dampfsammler 5 angeschlossen und mit dem Rahmen 1 fest verbunden ist, wobei also die Dampfabsaugleitung 13 an eine weitere Leitung 14 anzuschließen ist, die selbst zur Dampfabsaugung dient, die aber mit den Schweißköpfen in Verbindung steht und mit dem Werkzeug 9 gekoppelt ist. Der Rahmen 1 besitzt eine Verbindungsfläche 15, in welche die Leitung 13 über eine öffnung 13a mündet. Die obere Konstruktion Td des Gehänges Tb besitzt ihrerseits eine Verbindungsfläche 16, in weiche die Leitung 14 über eine öffnung 14 einmündet. Wenn sich das Gehänge Tb in seiner richtigen Position in bezug auf den Rahmen I befindet, so liegen die öffnungen 13a und 14a zunächst einander gegenüber, derart, daß durch eine Annäherung des Gehänges an den Rahmen unter Zuhilfenahme an sich bekannter Mittel, beispielsweise mittels in diesem Augenblick zwischen dem Gehänge Tb und dem Rahmen 1 angekoppelter Hebevorrichtungen,

die Verbindungsflächen 15 und 16 miteinander in Berührung gebracht werden, wobei die gegenseitige Verbindung der Leitungen 13 und 14 erreicht wird.

Die Ausbildung des Werkzeugs 9 wird nunmehr unter Bezugnahme auf F i g. 3 genau erläutert. Dieses Werkzeug ist einerseits mit einem Träger 17 ausgestattet, auf dem durch Spannbacken 18 oder durch andere bekannte Mittel die Werkstücke 19a und 19Zj befestigt sind, die durch eine Schweißnaht 20 miteinander verschweißt werden sollen, und andererseits trägt das Werkzeug einen Sockel 21, der ein Lager für die um eine vertikale Achse 23 drehbare Anordnung mehrerer Schweißköpfe 22 bildet. Der Träger 17 und der Sockel 21 sind jeweils durch an sich bekannte, lösbare Befestigungsmittel mit den oberen bzw. unteren Konstruktionen Td bzw. 7e des Gehänges Tb formschlüssig verbunden. Zwischen einem beweglichen Teil 25, das die Schweißköpfe 22 trägt, und dem an der Konstrunktion Td befestigten Sockel 21 ist ein Antriebsmotor 24 angeordnet. An der Konstruktion Td sind schließlich nach unten ragende Säulen 26 befestigt, welche Dampfabsaugdüsen 27 tragen. Nebenbei kann man feststellen, daß die Düsen 27 hinsichtlich ihrer Position auf den Säulen 26 mittels Schrauben 27a und hinsichtlich ihrer Neigung mittels Schrauben 27£> eingestellt werden können.

Dieses spezielle Werkzeug 9 für die Werkstücke 19a und 19f> ist durch eine Vielzahl von biegsamen Leitungen mit angebauten Elementen verbunden, die bereits im Vorangehenden erwähnt worden sind. So sind elektrische Kabel 28 zum Transport der elektrischen Energie zu den Schweißköpfen 22 vorhanden, ebenfalls Gasleitungen 29 zur Förderung der bei der Schweißung benötigten Aktiv- oder Inertgase zu den Schweißköpfen 22. Ferner gibt es mit den Düsen 27 verbundene Leitungen 14 zum Absaugen der Dämpfe sowie ein elektrisches Kabel 30 zur Energieversorgung des Antriebsmotors 24.

Die Vorteile der soeben beschriebenen, erfindungsgemäßen Schweißmaschine lassen sich noch besser aus der folgenden Erläuterung ihrer Anwendungsweise verstehen.

Fs sei angenommen, daß sich zu einem ersten Zeitpunkt kein Werkstück in einer Schweißposition befindet. Man wählt dann zuerst ein geeignetes Werkzeug 9 aus und bringt dieses auf einem Gehänge an, dessen Konstruktionen Td und Te zusammengefügt und verriegelt werden. Dies kann an einer vom Rahmen 1 der Maschine entfernten Stelle vorgenommen werden, da das Gehänge vom Rahmen abnehmbar ist. Anschließend setzt man die Rollen 8 des Gehänges auf die Schiene 6 und bringt das Gehänge in die Position Tb. Mit den Hebevorrichtungen oder dergleichen der Säulen 11 bringt man die Verbindungsfläche 15 des Rahmens 1 mit der Verbindungsfläche 16 der Konstruktion Td in Berührung, wodurch die verschiedenen Anschlüsse zwischen dem Werkzeug 9 und den am Rahmen 1 angebauten Elementen hergestellt werden, entsprechend der Verbindung 12. Im Anschluß an diese Operation kann das Werkzeug wie bei bekannter Maschinen in Betrieb gesetzt werden.
Die untere Konstruktion Te des Gehänges wire mittels der weiteren Hebevorrichtungen oder derglei chen der Säulen 11 beeinflußt, so daß nach dem Trenner der Stifte 10 dieser untere Teil Te abgesenkt werder kann und auf diese Weise eine Auflagefläche zui Beschickung mit den zu schweißenden Werkstücker

ίο gebildet wird. Sodann wird durch eine umgekehrte Bewegung die Verbindung zwischen dem unteren Tei 7emit dem Teil Td wieder hergestellt. Die Schweißnah 20 kann nunmehr erzeugt werden. Für Werkstücke vor ein und derselben Art wird selbstverständlich dei gleiche Träger 17 benutzt.

Unterdessen ist es möglich, ein zweites Werkzeug vorzubereiten, um die Fabrikation gemäß einer anderer Werkstücksart zu bewerkstelligen. Um diesen weiterer Fabrikationszug in Angriff zu nehmen, genügt es, das anfängliche Gehänge Tb abzutrennen und an desser freie Stelle das mit dem zweiten Werkzeug versehene Gehänge zu schieben. In dieser Hinsicht bietet die Schiene 6 eine große Leichtigkeit für das Wechseln dei Gehänge, während die Schnellverbindungen, wie das Verbindungselement 12, ein praktisch augenblickliche; Anschließen des Werkzeugs 9 an die an den Rahmer angebauten Elemente und Organe gestatten.

Der wesentlichste Vorteil der erfindungsgemäßer Schweißmaschine liegt in der Tatsache, daß mit einen·

in einzigen Rahmen 1 so viele unterschiedliche Schweißungen durchgeführt werden können, wie man die« wünscht, soweit man die besonderen Werkzeuge füi jeden zu schweißenden Werkstücktyp schafft. Mar erzielt also Einsparungen sowohl an der Zahl dei

ν-, Maschinenrahmen, als auch an Platzbedarf, als auch ar Einrichtungs- bzw. Betriebskosten.

Dies ist insbesondere im Falle von Lichtbogenschweißungen mittels Abschmelzelektroden vorteilhaft, wenn man den Raumbedarf, das Gewicht und den Preis dei Vorratsspulen und der Zuführungseinrichtungen für die Elektroden berücksichtigt.

Früher war es erforderlich, die Spule in eine Relativbewegung zu versetzen, und zwar entsprechend der relativen Verschiebung der zu schweißender Werkstücke in bezug auf die Schweißköpfe, während jetzt die Spule 2 auf dem Rahmen 1 montiert ist. Bei der vorliegenden Maschine betrifft die Steuerung der relativen Verschiebung lediglich die Schweißköpfe 22 und der Antrieb läßt sich nun durch einen wesentlich

ίο kleineren Motor als früher realisieren. Darüber hinaus ist die Trägheit der in Bewegung befindlichen Teile beträchtlich vermindert und die Rückläufe der Schweißköpfe 22 in ihre Ausgangsstellungen erfolgen wesentlich rascher als vorher. Man erzielt also, insgesamt betrachtet gleichzeitig Einsparungen an Platzbedarf, an Gewicht und an Investitionskosten, aber auch Einsparungen an Verbrauch elektrischer Energie und eine Erhöhung des Ausstoßes infolge schneller Rückläufe.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Schweißmaschine zur Herstellung von Schweißnähten mittels Schweißelektroden, bestehend aus einem Rahmen, an den die zu schweißenden Werkstücke oder Teile angekoppelt sind, und aus wenigstens einem Schweißkopf, der ebenfalls an den Rahmen angekoppelt ist, wobei die zu schweißenden Werkstücke einerseits und der oder die Schweißköpfe andererseits relativ zueinander mittels zugehöriger Antriebsorgane bewegt werden können, ferner bestehend aus einer entsprechenden Steuereinrichtung für die Antriebsorgane und aus angebauten Elementen, die insbesondere Schweißenergiequellen und gegebenenfalls Quellen für aktive Gase oder Inertgase für die Schweißung und/oder Vorrichtungen zur Dampfabsaugung tragen, wobei der oder die Schweißköpfe mit diesen angebauten Elementen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine außerdem einen Werkzeughalter (7a; 7b; 7c) aufweist und mehrere voneinander verschiedene Spezialwerkzeuge (9) vorgesehen sind, von denen jedes zur Durchführung einer besonderen Schweißung geeignet ist und die mittels lösbarer Befestigungen jeweils mit dem Werkzeughalter fest verbunden werden können, daß jedes Werkzeug (9) selbst durch einen Werkstückträger (17) und durch einen oder mehrere Schweißköpfe (22) gebildet ist, und daß jedes Werkzeug außerdem Mittel zum Anschließen des oder der Schweißköpfe an die am Rahmen (1) fest angebauten oder angekoppelten Elemente sowie gegebenenfalls Mittel zum Anschließen der Steuereinrichtung an die Antriebsorgane aufweist, wenn die Steuereinrichtung ebenfalls mit dem Rahmen (1) fest gekoppelt ist.

2. Schweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem mit Abschmelzelektroden arbeitenden Schweißverfahren in an sich bekannter Weise einen Elektrodenvorrat zur Versorgung des oder der Schweißköpfe (22) aufweist und daß dieser Elektrodenvorrat (2) auf dem Rahmen (1) angeordnet ist.

3. Schweißmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anschließen des oder der Schweißköpfe (22) an die angebauten Elemente in der Art von Schnellverbindungen (12) ausgebildet sind.

4. Schweißmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (7a; 7b; 7c)e\ne Auflagefläche aufweist, die auf dem Rahmen (1) gleitbar angeordnet ist.