DE2544112C2 - Aus einer Schweißzange und einem Schweißtransformator bestehende Widerstandspunktschweißvorrichtung - Google Patents

Description

elektrisch leitenden Stange befestigt ist, welche die Schwenkachse des betreffenden Armes bildet, durch den magnetischen Kreis des Transformators hindurchreicht und mit der anderen der beiden Stangen sowie einer biegsamen Verbindungsleitung am oberen Ende der beiden Stangen die Sekundärwicklung des Transformators bildet

Die so ausgestaltete Widerstandspunktschweißvorrichtung ist kompakt; der externe Sekundärkreis ist besonders klein, und er hat eine zeitlich konstante Impedanz. Die Abmessungen des Transformators lassen sich klein halten, und es können wesentliche Energieeinsparungen erzielt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Arm eine kegelstumpfförmige Bohrung auf, und die Stangen sind an ihrem betreffenden Ende mit einem entsprechend konisch ausgebildeten Teil versehen, an den sich ein Gewindeabschnitt zur Aufnahme einer Befestigiingsmutter anschließt Auf diese Weise wird für eine besonders wirkungsvolle elektrische Verbindung zwischen den Stangen und der Zange gesorgt.

Die Verbindungsleitung ist vorzugsweise von einem Paket aus U-förmig gebogenen Kupferplatten gebildet, das in einer Ebene liegt, die senkrecht zu einer durch die Stangen verlaufenden Ebene steht. Auf diese Weise können die Stangen, ohne die elektrische Verbindung zu beeinträchtigen, eine voneinander unabhängige Schwenkbewegung um ihre Achse ausführen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Aufriß der Widerstandspunktschweißvorrichtung, von vorne gesehen,

F i g. 2 einen Aufriß der Vorrichtung nach Fi g. 1, von der Seite gesehen,

F i g. 3 in größerem Maßstab eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der Schweißvorrichtung,

Fig.4 eine Ansicht von unten, die die Elektroden tragende Zange erkennen läßt, wobei verschiedene Teile aufgebrochen dargestellt sind,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der F i g. 2,

F i g. 6, 7, 8, 9,10 und 11 schematische Darstellungen, die die praktische Anwendung der Schweißvorrichtung erkennen lassen.

Die in den verschiedenen Figuren veranschaulichte Vorrichtung weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gestell auf, das mit einer unteren Wange 2 und einer oberen Wange 3 versehen ist, die einen Hohlkörper 5 umfassen, in dem ein lamellierter magnetischer Kreis 6 eines Transformators untergebracht ist. Der magnetische Kreis 6 wird von einem Blechpaket gebildet. Die Wangen 2 und 3 sind über Stangen 4 miteinander verbunden, deren Enden mit Gewinde versehen und in entsprechende Gewindebohrungen der Wangen eingeschraubt sind.

F i g. 5 zeigt im Schnitt den magnetischen Kreis, der von U-förmigen Blechen 8, 9, iO und 11 gebildet wird. Die freien Kanten der Schenkel dieser Bleche liegen paarweise aneinander an, wodurch zwei Ringe entstehen. Die innenliegenden Schenkel dieser Ringe werden von zwei Spulen 12 und 13 umfaßt, die an eine Wechselstromquelle anschließbar sind.

Die Bleche des magnetischen Kreises sind in kleine Pakete aufgeteilt, die durch Isolierscheiben 15 voneinander getrennt werden.

An den Wangen 2 und 3 sind zwei lotrechte Stege 16 und 17 befestigt, die Führungen 18 und 19 tragen, in denen Säulen 20 gleiten. Die unteren Enden der Säulen 20 sind mit einer Platte 2i verbunden, an der die Kolbenstange 22 des Kolbens einer Steuerzylinderanordnung 24 befestigt ist

Die Steuerzylinderanordnung 24 weist zwei Zylinderkorper 25 und 26 mit jeweils einem Kolben auf, deren Kolbenstangen einander entgegengesetzt gerichtet sind. Die Kolbenstange 27 des Kolbens des Zylinderkörpers 26 ist an einer Platte 30 angebracht, die mit den oberen Enden der Stege 16 und 17 verbunden ist

ίο Die Platte 21 ist über Stützen 31 mit einem Chassis 33 verbunden, an dem eine Elektroden tragende, insgesamt mit 35 bezeichnete Zange abgestützt ist

Das Chassis 33 wird von einem rechteckigen Rahmen gebildet, dessen beide große waagrechte Seiten 36 und 37 jeweils ein isolierendes Lager 38 und ein isolierendes Lager 39 tragen. Die Lager 38 und die Lager 39 sind jeweils in lotrechter Richtung miteinander ausgerichtet In den Lagern 38 sind die beiden Enden einer mit

einem Arm 41 verbundenen Achse 40 gelagert Der Arm 41 trägt am einen Ende einen Halter 42, in den eine Elektrode 43 eingeschraubt ist Das andere Ende des Arms 41 läuft in ein Gabelgelenk 44 aus, zwischen dessen Schenkeln der Körper eines Zylinders 46 auf einer Achse 45 elektrisch isoliert gelagert ist.

In den Lagern 39 sitzen in gleicher Weise wie für den Arm 41 die Enden einer mit einem Arm 48 verbundenen Achse. Das eine Ende des Arms 48 trägt einen Halter 49, in den eine Elektrode 50 eingeschraubt ist.

Das dem Halter 49 gegenüberliegende Ende des Arms 48 läuft in einem Gabelgelenk 52 aus, durch dessen Schenkel eine isolierte Achse 53 hindurchreicht, die mit einem Teil 54 verbunden ist, das am freien Ende der Kolbenstange 55 des Kolbens des Zylinders 46 angebracht ist.

Die Gabelgelenke 44 und 52 sind gleich ausgebildet, so daß sie beliebig entweder mit dem Zylinder 46 oder mit dem Teil 54 verbunden werden können. Dies erlaubt es, den Zylinder je nach den gegebenen Platzverhältnissen in der einen oder der anderen Stellung anzuordnen.

Der Arm 41 ist mit einer Halterung 57 versehen, in der eine aus einem isolierenden Werkstoff gefertigte, Innengewinde tragende Muffe 58 sitzt. In die Muffe 58 ist eine Gewinde tragende Spindel 59 eingeschraubt, auf der eine dem Feststellen dienende Kontermutter 60 sitzt

Der Arm 48 ist in gleicher Weise mit einer Halterung 61 ausgestattet, in die eine mit Gewinde versehene Spindel 62 elektrisch isoliert eingeschraubt ist. Auf der Spindel 62 sitzt eine Kontermutter 63.

so Die Spindeln 59, 62 wirken mit Anschlägen 64 eines Teils 65 zusammen, das an der Seite 37 des Chassis befestigt ist und eine in waagrechter Richtung verlaufende Bohrung 68 aufweist, durch die eine Stange 69 hindurchreicht. Das eine Ende der Stange 69 trägt einen Kopf 70, der auf einer Achse 71 schwenkbar gelagert ist, die elektrisch isoliert und mit dem Arm 41 verbunden ist. Das andere Ende der Stange 69 ist mit einem Gewinde versehen und nimmt eine Mutter 72 sowie eine Kontermutter 73 auf, mittels deren die Spannung einer Druckfeder 74 eingestellt werden kann.

Die Druckfeder 74 sitzt auf der Stange 69. Ihre Enden liegen an einer Scheibe 76 bzw. an einer Scheibe 75 an.

Der Arm 48 nimmt die Achse 71 auf, so daß die Stange

69 an diesem Arm gelagert ist

Durch Einstellen der Lage der Spindeln 59 und 62 kann erreicht werden, daß die Schwenkbewegung des einen Armes verhältnismäßig klein und die Schwenkbewegung des anderen Armes verhältnismäßig groß ist.

In der in Fig.4 veranschaulichten Stellung ist die Winkelverstellung des Arms 41 von der Offenstellung in die Schließstellung und umgekehrt sehr klein, während die Winkelverstellung des Arms 48 wesentlich größer ist.

Um zu bewirken, daß trotz dieser unterschiedlich großen Verstellbewegungen der Arme 41 und 48 die Elektroden 43 und 50 gleichzeitig mit dem zu schweißenden Werkstück in Kontakt kommen, wenn die Zange geschlossen wird, sowie daß sich die Arme nach dem Schweißen gleichzeitig vom Werkstück wegbewegen, ist die die Stange 69, das Teil 65 und die Feder 74 umfassende Einrichtung vorgesehen. Diese Einrichtung bildet in der in Fig.4 veranschaulichten Lage eine Bremse für die Winkelverstellung des Arms 48 in Richtung einer Auseinanderbewegung der Elektroden 50 und 43, weil die Feder 74 bei dieser Drehrichtung zusammengedrückt wird. Im Gegensatz dazu unterstützt diese Einrichtung die Verstellung des Arms 48, wenn sich die Elektroden aufeinander zu bewegen, weil die Feder 74 sich bei dieser Bewegungsrichtung zu entspannen sucht.

Die Arme 41 und 48 sind im Bereich der Enden der Achse 40 jeweils mit einer konischen Bohrung 80 versehen.

In der Bohrung 80 des Arms 41 sitzt das eine Ende einer aus Kupfer gefertigten Stange 81, die mittels einer Mutter 82 festgehalten wird, die auf einen Gewindeabschnitt 83 aufgeschraubt ist.

In der Bohrung 80 des Arms 48 ist eine aus Kupfer bestehende Stange 85 entsprechend der Stange 81 angebracht.

Die Stangen 81 und 85 reichen über entsprechende Bohrungen 87 und 88 durch die Wange 2 hindurch. Sie erstrecken sich in das Innere des magnetischen Kreises und durchqueren Bohrungen 89 und 90 der Wange 3. An ihrem oberen freien Ende tragen die Stangen 81 und 85 jeweils ein Teil 91 bzw. 92. Mit den Teilen 91,92 ist eine biegsame Verbindungsleitung 93 verschraubt.

Die Verbindungsleitung 93 wird von einem Paket aus Kupferlamellen gebildet, die U-förmig gebogen sind. Die Stangen 81 und 85 können daher in gewissem Umfang eine Schwenkbewegung um ihre Längsachse ausführen. Die Elektroden 50 und 43, die Arme 41 und 48, die Stangen 81 und 85 sowie die Verbindungsleitung 93 bilden den Sekundärkreis des Transformators, der auf diese Weise aus einer einzigen Windung besteht. Die Verbindungsleitung 93 und die oberen Enden der Stangen 81 und 85 werden mittels einer Kappe 94 geschützt, die an der Wange 3 befestigt ist.

Durch den Arm 41 führt eine Leitung 98 hindurch, während der Halter 42 von einem Kanal 99 durchquert 10

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wird. Die Elektrode 43 ist als Hohlelektrode ausgebildet. Durch die Leitung 58 und den Kanal 99 reicht ein Rohr 100 hindurch, das über eine Leitung 103 mit einem Anschluß 101 verbunden ist. Die Leitung 98 steht mit einem Anschluß 102 in Verbindung. Die Stange 81 ist hohl und weist in ihrem kegelstumpfförmigen Teil eine seitliche öffnung auf, über die sie mit der Leitung 98 in Verbindung steht.

Die gleiche Ausbildung ist für die Stange 85 und den Arm 48 vorgesehen, wobei Anschlüsse 104 und 105 vorhanden sind, die ebenso wie die Anschlüsse 101 und 102 über biegsame Schläuche an einen Druckwasserverteiler anschließbar sind, um für einen Kühlwasserumlauf für die Sekundärwicklung des Transformators zu sorgen.

In den Fig.6, 7, 8, 9, iö und 11 ist sehematisch die Anwendung der vorstehend erläuterten Schweißvorrichtung dargestellt. In diesem Beispiel dient die Vorrichtung dem Punktschweißen zweier metallischer Werkstücke 95 und 96, die von einem Organ 97 abgestützt werden. Nachdem die Elektroden 43 und 50 auseinandergefahren sind, wird über einen nicht veranschaulichten Schlauch Druckmittel in den Zylinderkörper 25 eingeleitet, so daß die Kolbenstange 22

ausgefahren und das Chassis 33 abgesenkt wird, bis die Arme der Zange den zu verschweißenden Werkstücken gegenüberstehen (F i g. 7). Sodann wird Druckmittel in den Zylinder 46 eingeleitet; die Elektroden 43 und 50 legen sich gegen die Werkstücke an (F i g. 10).

Die Primärseite des Transformators wird dann für eine vorbestimmte Zeitspanne an Spannung gelegt, um den Schweißvorgang auszuführen. Die Elektroden werden für eine kurze Zeit in dieser Stellung gehalten, um die Werkstücke zusammenzupressen. Dann wird die Richtung der Druckbeaufschlagung des Zylinders 46 umgekehrt, um die Elektroden auseinanderzufahren. Über einen nicht veranschaulichten Schlauch wird Druckmittel in den Zylinderkörper 26 eingeleitet, so daß die Kolbenstange 27 aus dem Zylinderkörper 26

herausfährt und die aus den Zylinderkörpern 25 und 26 bestehende Anordnung nach unten gleitet. Dabei wird das Chassis 33 mitgenommen (F i g. 8). Dann wird erneut Druckmittel in den Zylinder 46 eingeleitet, so daß sich die Elektroden 43 und 50 gegen die zu verschweißenden

Werkstücke 95 und 96 anlegen, um einen zweiten Schweißpunkt auszuführen (Fig. 11). Die Primärwicklung des Transformators wird wie beim vorangehenden Schweißvorgang an Spannung gelegt
Dann wird die Druckbeaufschlagungsrichtung des Zylinders 46 und der Zylinderkörper 25 und 26 umgekehrt, um die Vorrichtung in die Ausgangsstellung gemäß F i g. 6 zurückzuführen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aus einer Schweißzange und einem Schweißtransformator bestehende Widerstandspunktschweißvorrichtung, bei der die Schweißzange an einem bezüglich des Transformators in lotrechter Richtung verschiebbaren Gestell befestigt ist und zwei gegeneinander verschwenkbare Arme aufweist, die jeweils eine Schweißelektrode tragen und mit den Sekundäranschlüssen des Transformators verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Arme (41,48) der Zange (35) an einer lotrechten, elektrisch leitenden Stange (81,85) befestigt ist, welche die Schwenkachse des betreffenden Armes bildet, durch den magnetischen Kreis (6) des Transformators hindurchreicht und mit der anderen der beiden Stangen sowie einer biegsamen Verbindungsleitung (93) am oberen Ende der beiden Stangen die Sekundärwicklung des Transformators bildet.

2. Widerstandspunktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (41, 48) eine kegelstumpfförmige Bohrung (80) aufweist und die Stangen (81, 85) an ihrem betreffenden Ende mit einem entsprechend konisch ausgebildeten Teil versehen sind, an den sich ein Gewindeabschnitt zur Aufnahme einer Befestigungsmutter (82) anschließt.

3. Widerstandspunktschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (93) von einem Paket aus U-förmig gebogenen Kupferplatten gebildet ist, das in einer Ebene liegt, die senkrecht zu einer durch die Stangen (81,85) verlaufenden Ebene steht.

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Die Erfindung betrifft eine aus einer Schweißzange und einem Schweißtransformator bestehende Widerstandspunktschweißvorrichtung, bei der die Schweißzange an einem bezüglich des Transformators in lotrechter Richtung verschiebbaren Gestell befestigt ist und zwei gegeneinander verschwenkbare Arme aufweist, die jeweils eine Schweißelektrode tragen und mit den Sekundäranschlüssen des Transformators verbunden sind.

Bei solchen, insbesondere für das Schweißen von Werkstücken erheblicher Stärke oder mit kräftigem Elektrodendruck geeigneten Widerstandspunktschweißmaschinen ist es bekannt, den Transformator von der Schweißzange getrennt aufzustellen und die Arme der Zange mit den Sekundäranschlüssen des Transformators über biegsame Kabel zu verbinden. Solche Kabel erhöhen angesichts ihrer Länge und Form sowie ihres spezifischen Widerstands die Gesamtimpedanz des Sekundärkreises um einen Wert, der für gewöhnlich zwischen dem 5- bis 6fachen der Impedanz der innerhalb des Transformators sitzenden Sekundärwicklung liegt. Die Leistung des Transformators muß daher nicht in Abhängigkeit von der zum eigentlichen Schweißen erforderlichen elektrischen Leistung, sondern in Abhängigkeit von der Impedanz des Sekundärkreises außerhalb des Transformators berechnet werden. Wegen der Impedanzerhöhung muß der Transformator für eine wesentlich größere Leistung ausgelegt werden, als sie an sich erforderlich wäre. Der Transformator wird infolgedessen teuer, voluminös und platzraubend; er führt zu einem erheblichen Energieverbrauch. Außerdem sind die die Elektroden mit den Sekundäranschlüssen des Transformators verbindenden biegsamen Kabel ständig erheblichen Belastungen ausgesetzt, da sie einerseits in einer den Bewegungen der Arme entsprechenden Richtung und andererseits in einer den Verstellungen der Zange entsprechenden Richtung belastet werden. Weil ferner über die Kabel ein Strom mit hoher Stromstärke in der Größenordnung von 15 000 A fließt, wirken auf die Kabel elektrodynamische Kräfte ein. Die Kabel nutzen sich daher rasch ab; sie müssen auf kostspielige Weise häufig ausgetauscht werden. Außerdem ändert sich die Impedanz des Sekundärkreises entsprechend der von den Kabeln eingenommenen Lage, weil die Kabel sich während der verschiedenen Bewegungen der Zange einander nähern oder voneinander entfernen.

Es ist ferner ein Schweißtransformator für Mehrpunktschweißmaschinen bekannt (DE-AS 20 22 315), dessen Sekundärwicklung von einer einzigen, das Werkstück enthaltenden Schleife gebildet wird, die zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufende, im Inneren des Magnetkreises angeordnete, aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehende Stangen enthält, die mittels gesonderter druckmittelbetätigbarer Stellmotoren unabhängig voneinander axial verschiebbar sind. Die Stangen stehen jeweils mit ihrem einen Ende über den Magnetkreis vor; sie sind an diesem Ende jeweils mitte's eines Querträgers mit dem bewegbaren Teil des zugehörigen Stellmotors verbunden, und sie tragen an diesem Ende eine Schweißelektrode. An den Enden, die von den nebeneinanderliegenden Elektroden abgewandt sind, sind die Stangen über ein biegsames Leitungsteil elektrisch miteinander verbunden.

Des weiteren ist eine aus Schweißzange und Schweißtransformator bestehende Widerstandspunktschweißvorrichtung bekannt (Fig. 3 und 4 der US-PS 26 78 367), bei der der eine Arm der Zange an der einen Stirnseite des Transformatorgehäuses befestigt ist. Der andere Arm sitzt am einen Ende einer Stange, die durch den magnetischen Kreis des Transformators hindurchreicht und als den Zangenschließdruck bereitstellende Torsionsfeder wirkt. Das andere Stangenende ist an der von der Zange abliegenden Stirnseite des Transformatorgehäuses angebracht. Das Transformatorgehäuse und die Stange bilden die Sekundärwicklung des Transformators. Zum öffnen der Zange dient ein mit dem anderen Zangenarm in Eingriff stehender hydraulischer oder pneumatischer Kolben, der der Torsionskraft der Stange entgegenwirkt. Eine solche Anordnung eignet sich nur für Klein- oder Mikroschweißgeräte, und selbst in einem solchen Falle ist die Werkstoffwahl für die Stange problematisch, denn Werkstoffe, die sich als Federmaterial eignen, haben in der Regel einen für die Sekundärwicklung des Schweißtranformators unerwünscht hohen spezifischen elektrischen Widerstand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch zum Schweißen dicker Bleche geeignete Widerstandspunktschweißvorrichtung der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß der Schweißtransformator besonders kleine Abmessungen enthält, Energieverluste im Sekundärkreis gering gehalten sind und die Vorrichtung als Ganzes hohe Betriebszuverlässigkeit hat.

Diese Aufgabe wird bei einer Widerstandspunktschweißvorrichung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der beiden Arme der Zange an einer lotrechten,