DE2717453A1

DE2717453A1 - Vorrichtung zum widerstandsschweissen von bauteilen

Info

Publication number: DE2717453A1
Application number: DE19772717453
Authority: DE
Inventors: Martin Ing Grad Carota; Peter Ing Grad Gulich; Milenko Ing Grad Jovanovic; Josef Ing Grad Slootz; Klaus Ing Weiser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1978-10-26
Also published as: FR2387725B1; DE2717453B2; IT1097055B; JPS53130248A; JPS6222708B2; FR2387725A1; IT7822134A0; US4349718A; SE441809B; GB1599490A; DE2717453C3; SE7804444L

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen, insbesondere Fahrzeugbaugruppen, mit einer um eine Achse schwenkbaren und längsverschiebbaren Halbzange, an der eine Schweißelektrode befestigt ist.

Selbsttragende Fahrzeugkarosserien und deren Unterbaugruppen bestehen jeweils aus beliebig geformten Blechteilen, die durch Widerstandsschweißen verbunden werden. Hierzu können handbedienbare Schweißzangen und insbesondere automatisch arbeitende, mehrere Stationen umfassende Vielpunktschweißanlagen, sowie Schweißstraßen mit programmierbaren Handhabungsautomaten und angeflanschten Scnweißzangen dienen. Infolge der geringen Ausladung der Scjiweißzangerj sind derartige Anlagen zum Widerstandsschweißen, von großflächigen Bauteilen, die im Fahrzeugbau vielfach vorhanden sind, jedoch nur in begrenztem Umfang einsetzbar.

Es sind auch Halbzangen bekannt, die an einem längsverschiebbaren Lagerbock angelenkt sind und an ihrem freien Ende die Schweißelektrode starr tragen. Der für die zu verschweißenden, auf einer Kupferplatte liegenden Bleche erforderliche Schweißdruck wird von einem Druckzylinder aufgebracht, der einerseits am Lagerbock und andererseits a;i der Halb: ange angelenkt ist. Da der Lagerbock lediglich Ln einer Koordinatenrichtung bewegbar und die Schweißelektrode starr mit der Halbzange verbunden ist, können mit dieser nur in einer Ebene liegende Reihenpunkte geschweißt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst universell einsetzbare Widerstandsschweißanlage zu schaffen, mit der Blechteile unabhängig von ihrer Form und von der Lage der Schweißpunkte miteinander verschweißt werden können.

Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß die Halbzange um alle drei Koordinatenachsen verschwenkbar ist.

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Der zur Schweißung erforderliche Druck, der durch die elektromotorisch angetriebene Halbzange aufgebracht wird, kann ebenso wie die Schweißleistung in vorteilhafter Weise unmittelbar an sich ändernde Blechteile oder sonstige, die Schweißung beeinflußende Faktoren angepaßt werden. Auch können die zur Befestigung der zu verschweißenden Bauteile erforderlichen Spanner und Niederhalter ohne größere Umwege umfahren und damit die jeweiligen Schweißstellen besser erreicht v/erden. Durch die Bauart der Schweißvorrichtung wird ein erheblicher Raumgewinn erreicht, v/as besonders für Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten von Bedeutung ist. Ferner ist mit der Schweißvorrichtung vorteilhafterweise eine Gleichstromschweißung anwendbar, die vergleichsweise gerinne sekundärseitige induktive Verluste bei großflächigen Blechteilen aufweist. Schließlich entstehen bei Vergrößerung einer vorhandenen Schweißanlage nur relativ geringe Investitionskosten, da die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung in rationeller Weise nach dem Baukastenprinzip erweitert v/erden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist eine schwenkbar und längsverschiebbar gelagerte Aufnahmeeinheit, ein in der Aufnahmeeinheit drehbar gelagertes Tragrohr, an dessen Ende die Halbzange schwenkbar gelagert ist, eine im Tragrohr drehbar gelagerte Antriebswelle, die ebenso wie das Tragrohr einen Rotationsantrieb aufweist und die am Ende des Tragrohrs gelagerte Halbzange verschwenkt, vorgesehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein perspektivisches Gesamtschemabild,

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Fig. 2 den oberen Endbereich der Aufnahmeeinheit teilweise im Schnitt,

Fig. 3 den unteren Endbereich der Aufnahmeeinheit mit dem Schwenkantrieb der Schweißelektrode im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Eine in Figur 1 dargestellte, zum Widerstandsschweißen von Blechteilen a und b dienende Vorrichtung v/eist ein Traggestell 1 auf, in dessen Stehlager 1^f über eine Schwenkachse 2 eine Halterung 3 schwenkbar gelagert ist. In dieser ist längsverschiebbar und gegen Verdrehung gesichert eine Aufnahmeeinheit 4 angeordnet, welche eine um alle drei Koordinatenachsen x, y, ζ verschwenkbare Halbzange 38 trägt. Die Aufnahme einheit 4 weist einen Hohlraum auf, in dem ein Tragrohr 5 drehbar gelagert ist; auch in dessen Hohlraum ist eine Antriebswelle 6 drehbar gelagert (Figur 2). Zur Längsverschiebung der Aufnahmeeinheit 4 in den Richtungen des Doppelpfeiles z, ist ein an der Halterung 3 angebrachter Elektromotor 7 vorgesehen, dessen Antriebsritzel 8 mit einer starr mit der Aufnahmeeinheit 4 verbundenen Zahnstange 9 kämmt.

Das Traggestell 1 besteht im wesentlichen aus einem Grundrahmen 10 und aus Tragholmen 11, die von dessen Ebene in senkrechter Ebene abstehen und im Bereich der Stehlager 1' miteinander verbunden sind. Im Bereich von zwei sich gegenüberliegenden Längsholmen 10' des Grundrahmens 10 verläuft jeweils eine ortsfest angebrachte Führungsschiene 12, 12', an denen mittels Laufrollen 13 das Traggestell 1 spielfrei geführt ist. An der Führungsschiene 12' greifen die Laufrol-

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len 13 in senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen an. Nahe der Führungsschiene 12^f ist ein Elektromotor 14 ortsfest angebracht, dessen Antriebsritzel 15 mit einer Zahnstange 16 kämmt, die mit dem Grundrahmen 10 verbunden ist. Hierdurch ist das Traggestell 1 entsprechend den Richtungen des Doppelpfeiles χ verschiebbar. An der Basis des Traggestells 1 ist eine in Laufrollen 22 gelagerte Verstelleinrichtung 17 vorgesehen, die mit einer Führung 18 verbunden ist, in der die Aufnahmeeinheit 4 geführt ist. Am Traggestell 1 ist ein Elektromotor 19 angebracht, dessen Antriebsritzel 20 mit einer Zahnstange 21 kämmt, welche mit der Verstelleinrichtung 17 verbunden ist und diese rechtwinklig zur Verschieberichtung des Traggestelles 1 in den Richtungen des Doppelpfeils y bewegt. An der Halterung 3 ist eine Konsole 32 angebracht, die einen pneumatisch beaufschlagten Gewichtsausgleichzylinder 33 trägt, dessen Kolbenstange 34 an einem vom Außenmantel der Aufnahmeeinheit 4 abstehenden und mit dieser starr verbundenen Arm 35 angelenkt ist. Der Gewichtsausgleichzylinder 33 dient zum Kompensieren der in den unterschiedlichen Schwenklagen der Aufnahm~einheit 4 v/irksam werdenden Massenkräfte.

Sowohl die im Tragrohr 5 vorgesehene Antriebswelle 6, als auch das seinerseits in der Aufnahmeeinheit 4 angeordnete Tragrohr 5 ist jeweils über ein Wälzlager 25, 25· bzw. 26, 26' gelagert. An der Aufnahmeeinheit 4 ist ein Elektromotor 27 fest angebracht, dessen Antriebsritzel 28 mit einem Zahnrad 29 kämmt, das mit dem Tragrohr 5 fest verbunden ist. Am Zahnrad 29 ist stirnseitig ein Gehäuse 30 angebracht, das einen Elektromotor 31 trägt, welcher mit der Antriebswelle 6 zusammenwirkt. Die Elektromotor 7, 14, 19, 27 und 31 sind programmgesteuert und jeweils mit einem Getriebe, Tachometer, Bremse und einem Geber ausgerüstet. Anstelle der Elektromotore können beispielsweise auch durch mechanische Energie angetriebene Stellmotore vorgesehen werden.

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Wie Figur 3 zeigt, ist am unteren Ende des Tragrohrs 5 ein die Halbzange 38 aufnehmender Schwenkantrieb 39 vorgesehen. Dieser ist in zwei stirnseitig von der Aufnahmeeinheit 4 abstehenden Laschen 40 drehbar gelagert und besteht aus einem mit der Antriebswelle 6 drehfest verbundenen Kegelrad 41, das mit einem als Segment ausgebildeten Tellerrad 42 kämmt, welches über eine Gelenkachse 43 in den Laschen 40 drehbar gelagert ist, sowie aus einem durch Paßstifte 44 mit dem Tellerrad 42 drehfest verbundenen Tragarm 45. An dem Tragarm 45 ist über einen Gelenkbolzen 46 der Halter 47 im Bereich seines hinteren Endes angelenkt, während an seinem vorderen Endbereich eine Schweißelektrode 48 eingesetzt ist. Die Halbzange 38 besteht aus dem Tragana 45 und dem Halter 47. Dieser stützt sich über einen aus mehreren Tellerfedern 49 bestehenden Federspeicher am Tragarm 45 ab. In den Tragarm 45 ist an seinem vorderen Ende eine Stellschraube 50 eingeschraubt, deren Gegenmutter 51 mit seiner Oberseite zusammenwirkt, während das freie Ende der Stellschraube 50 in die Bohrungen der Tellerfedern 49 hineinragt. Mittels der Stellschraube 50 können die Tellerfedern 49 vorgespannt werden; an der Unterseite des Tragarms 45 ist ein Anschlag 45* vorgesehen, der ein Ausschwenken des Halters 47 in Wirkrichtung der Tellerfeder 49 verhindert.

Der Schweißstrom wird an die Schweißelektrode 48 durch ein am unteren Ende der Aufnahmeeinheit 4 vorgesehenes Kontaktelement 54 zugeführt. Dieses weist folgende Teile auf (Figur 3 und Figur 4):

Einen mit dem Tragrohr 5 verbundenen Zwischenring 55, einen stirnseitig mit diesem verschraubten Lagerring 56, von dessen Außenumfang eine Anschraublasche 57 absteht, mit der unter Zwischenlage einer Isolierung 58 ein Kontaktring 59 verschraubt ist. In dessen zentrischer Bohrung 59^f ist ein bogenförmiges Widerlager 60 - das über ein aus Isoliermaterial bestehendes Einsatzteil 61 an der Mantelfläche der

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Bohrung 59^f anliegt - und ein aus Kupfer bestehendes, bogenförmiges Kontaktteil 62 angeordnet. Das Widerlager 60 und das Kontaktteil 62 sind miteinander jeweils an ihren Enden an einem Gelenkbolzen 63 angelenkt, der mit einer Befestigungslasche 64 verschraubt ist, die ihrerseits starr mit der Aufnahmeeinheit 4 verbunden ist. Sowohl das Widerlager 60 als auch das Kontaktteil 62 ist in bezug zum Tragring 5 und zum Kontaktring 59 allseitig ohne metallische Berührung in dessen Bohrung 59' angeordnet. Auch am Außenmantel des Gelenkbolzens 63 und zwischen den Anlageflächen von Widerlager 60 und Kontaktteil 62 ist eine Isolierung 58 vorgesehen. Das Kontaktteil 62 weist einen sich über einen Teilbe-

radial abstehenden reich seines Außenumfanges erstreckendens/Randsteg 62 ■ auf, der gegenüberliegend des Einsatzteils 61 vorgesehen ist. Über diesen ist das Kontaktteil 62 bedarfsweise mittels eines einfach wirkenden, sich am Widerlager 60 abstützenden Hydraulikzylinders 65 mit dem Kontaktring 59 zur Bildung einer elektrischen Strombrücke in Anlage bringbar. Die Strombrücke wird bei nicht beaufschlagtem Hydraulikzylinder ^ 65 mittels einer nicht dargestellten Rückzugfeder durch Einschwenkung des Kontaktteils 62 unterbrochen. Das Drucköl wird in den Hydraulikzylinder 65 über einen Anschluß 66 eingespeist. Der Zwischenring 55 ist von mehreren Kanälen 67 durchsetzt, über die das Lecköl des Hydraulikzylinders 65 zum Wälzlager 26· abfließen kann und hierbei zu dessen Schmierung dient. Das Kontaktteil 62 ist an seiner Oberseite mit einem elektrischen Leiter 68 versehen, er seinerseits mit einem an der Aufnahmeeinheit 4 befestigten Kabelendteil 69 in Verbindung steht. Zur Übertragung des Schweißstromes auf die Schweißelektrode 48 ist sowohl der Kontaktring 59, als auch der Halter 47 jeweils mit einem Kabelanschluß 70 bzw. 71 versehen, die über ein elektrisches Kabel 72 miteinander in Verbindung stehen.

Der Kontaktring 59 ist von einem Kühlring 74 umschlossen, der mit Kühlmittelkanälen 75 versehen ist. Der Kühlring 74

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ist über die Befestigungslasche 64 mit der Aufnahmeeinheit 4 starr verbunden. In die Kühlmittelkanäle 75 wird über die Leitung 76 von einer nicht dargestellten Pumpe Kühlwasser eingespeist und fließt von hier über die Leitung 77 in den Halter 47 der Schweißelektrode 48 weiter; von dort strömt das Kühlwasser über die Leitung 78 in den Kühlring 74 und von diesem über die Leitung 79 zurück. Der Kontaktring 59 ist mit Dichtungen 80 versehen, die sich aufgrund ihrer Eigenspannung an den Außenmantel des Kontaktrings 59 anschmiegen.

Die Y/irkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Für die durch Punktschweißen zu verbindenden Blechteile a und b ist eine ortsfeste Kupferplatte 80 vorgesehen, auf welche die Blechteile a, b gespannt werden. Als Stromquelle für die erfindungsgemäße Vorrichtung dient ein Schweißtransformator mit nachgeschalteten Gleichrichter 81, von dem der elektrische Strom über ein Kabel 82 zur Kupferplatte und über ein Kabel 83 zum Kabelendteil 69 der Aufnahmeeinheit 4 fließt. Über eine Programmsteuerung, welche die Elektromotore 7, 14, 19, 27 und 31 betätigt, wird das Traggestell 1 und die Verschiebeeinrichtung 17 in Pfeilrichtung χ bzw. y zur Positionierung der Schweißelektrode 48 an die an den Blechteilen a und b vorgesehene Punktschweißstelle c längsbewegt. Die Aufnahmeeinheit 4 wird durch den Elektromotor 7 in Pfeilrichtung ζ solange auf- oder abwärts bewegt, bis sich die Schweißelektrode 48 etwas oberhalb der Oberfläche des Bleches b befindet. Nunmehr wird durch Betätigung des Elektromotors 31 die Antriebswelle 6 gedreht, deren Antriebsritzel 41 über das Tellerrad 42 die Halbzange 38 abwärts schwenkt, wodurch die Schweißelektrode 48 auf die Punktschweißstelle c einen definiert ansteuerbaren Schweißdruck ausübt. Dieser kann hierdurch vorteilhafterweise an sich ändernde Blechstärken angepaßt werden. Mittels des federnd am Tragarm 45 abgestützten Halters 47 wird ein

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Nachsetzen der Schweißelektrode 48 an der Schweißstelle c während des Schweißvorgangs erreicht. Durch das drehbare Tragrohr 5 ist die Halbzange 38 um 360° entsprechend den Richtungen des Doppelpfeiles d verschwenkbar, während die Antriebswelle 6 zum Hoch- und Niederschwenken der Halbzange 38 in den Richtungen des Doppelpfeiles e dient. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an miteinander zu verschweißenden Blechen ein jeder Schweißpunkt rasch angesteuert werden, auch wenn die Bleche räumlich gekrümmt sind.

Selbstverständlich können die Elektroaotore 7, 14, 15, 2/ und 31 anstelle einer Programmsteuerung auch jeweils für sich gesteuert werden.

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Leerseite

Claims

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 8000 München

18. April 1977

Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen

Patentansprüche

Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen, insbesondere Fahrzeugbaugruppen, mit einer um eine Achse schwenkbaren und längsverschiebbaren Halbzange, an der eine Schweißelektrode befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbzange (38) um alle drei Koordinatenachsen (x, y, z) verschwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schwenkbar und längsverschiebbar gelagerte Aufnahmeeinheit (4), ein in der Aufnahmeeinheit drehbar gelagertes Tragrohr (5), an dessen Ende die Halbzange (38) schwenkbar gelagert ist, eine im Tragrohr drehbar gelagerte Antriebswelle (6), die ebenso wie das Tragrohr einen Rotationsantrieb (Elektromotor 31) aufweist und die am Ende des Tragrohrs gelagerte Halbzange verschwenkt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinheit (4) mittels eines Stellmotors (Elektromotor 7) in einer Halterung (3) längsbe-

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wegbar ist, die in einem Traggestell (1) schwenkbar gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell (1) verschiebbar gelagert ist, durch einen Stellmotor (Elektromotor 14) in Verschieberichtung bewegt wird und eine mit der Aufnahmeeinheit (4) zusammenwirkende Verstelleinrichtung (17) mic einem Stellmotor (Elektromotor 19) aufweist, die quer zur Verschieberichtung des Traggestells wirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Aufnahme einheit (4) e.'.n Elektromotor (27) angebracht ist, dessen Antriebsrit?.el (28) mit einem fest mit dem Tragrohr (5) verbundenen Zahnrad (29) kämmt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5. dadurch gekennzeichnet, daß das am Tragrohr (5) befestigte Zahnrad (29) stirnseitig mit einem Gehäuse (30) verbunden ist, las den Rotationsantrieb (Elektromotor 31) für die Antriebswelle (6) trägt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Tragrohrs (5) ein die Halbzange (38) halternder Schwenkantrieb (39) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb (39) in zwei stirnseitig von der Aufnahmeeinheit abstehenden Laschen (40) drehbar gelagert ist und im wesentlichen aus einem mit der Antriebswelle (6) drehfest verbundenen Kegelrad (41), mit dem ein Tellerrad (42) kämmt/ und einem starr mit diesem verbundenen Tragarm (45) besteht, an dem ein Halter (47) der Schweißelektrode (48) angelenkt ist, der sich unter Zwischenlagewenigstens einer Feder (49) am Tragarm abstützt.

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9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom einem an der Aufnahmeeinheit (4) angebrachten Kabelendteil (69) zugeführt wird, das über einen elektrischen Leiter (68) mit einem am Ende der Aufnahmeeinheit vorgesehenen Kontaktelement (54) verbunden ist, welches im wesentlichen aus einem bogenförmigen Widerlager (60) - das über ein Einsatzteil (61) aus Isoliermaterial an einem am Tragrohr (^r> isoliert befestigten und mit der Schweißelektrode (48) elektrisch verbundenen Kontaktring (59) anliegt - und einen mit dem Widerlager gelenkig verbundenen bogenförmigen Kontaktteil (62) aus Kupfer oder dgl. besteht, das über einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder (65) gegen die Wirkung einer Rückzugfeder mit dem Kontaktring in Anlage bringbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (59) von einem mit Kühlmittelkanälen (75) versehenen Kühlring (74) umschlossen ist, dessen Kanäle an den Kühlmittelkreislauf für die Halbzange (38) angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring (74) mit der Aufnahmeeinrichtung (4) über eine Befestigungslasche (64) starr verbunden ist, an der ein das bogenförmige Widerlager (60) und das bogenförmige Kontaktteil (62) aufnehmender Gelenkbolzen (63) angebracht ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der im Traggestell (1) schwenkbar gelagerten Halterung (3) ein Gewichtsausgleichzylinder (33) angebracht ist, dessen Kolbenstange (34) an einem vom Außenmantel der Aufnahmeeinheit (4) abstehenden Arm (35) angelenkt ist.

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