DE2717453C3

DE2717453C3 - Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen

Info

Publication number: DE2717453C3
Application number: DE2717453A
Authority: DE
Inventors: Martin Ing.(Grad.) 8034 Neugermering Carota; Peter Ing.(Grad.) 8031 Puchheim Gulich; Milenko Ing.(Grad.) 8900 Augsburg Jovanovic; Josef Ing.(Grad.) 8057 Eching Slootz; Klaus Ing. Weiser (Grad.), 8081 Kottgeisering
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1980-03-27
Also published as: JPS6222708B2; US4349718A; SE441809B; JPS53130248A; IT7822134A0; IT1097055B; FR2387725B1; SE7804444L; FR2387725A1; DE2717453A1; DE2717453B2; GB1599490A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen, wie Fahrzeugbaugruppen oder dgl, mit einer durch Stellmotore in drei

y> Translationsbewegungen verlagerbaren und in einer Halterung längsbewegbaren Aufnahmecinheit, an der ein um aUe drei Koordinatenachsen verschwenkbares Schweißwerkzeug angeordnet ist

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Zeitschrift

i() »Der Praktiker« 1974, Heft 5, Seite 112 bis 114 bekannt und besteht im wesentlichen aus einem auf vier Säulen ruhenden Rahmen, der mit einer in der Koordinatenachse χ verfahrbaren Traverse versehen ist. Diese trägt einen translatorisch in den Koordinatenachsen y und ζ

r> bewegbaren Schweißkopf, an dessen unterem Endbereich eine — oder bedarfsweise zwei — um alle drei Koordinatenachsen verschwenkbare Schweißzange angebracht ist Am Schweißkopf kann auch ein Doppelpunkter und eine Schweißzange angeordnet sein. Mit

i" einem Doppelpunkter, der so wie in Bild 6 der Druckschrift ersichtlich am Schweißkopf angebracht ist, können jedoch nicht räumlich sehr stark gekrümmte Blechteile miteinander verschweißt werden. Auch ist der Schweißkopf wegen der in unmittelbarer Nähe der

•i'j Schweißelektroden angeordneten Antriebsmotore zum Drehen des Schweißwerkzeugs gewissen Beschränkungen hinsichtlich seiner Bewegungsmöglichkeit im unmittelbaren Schweißbereich unterworfen.

Ferner ist aus der US-PS 29 08 804 eine Widerstands-

">'> schweißvorrichtung bekannt, die einen Schweißtisch und einen über diesem verschwenkbaren Ausleger aufweist der von einer lotrechten Säule getragen ist Der Ausleger besteht aus zwei, um jeweils eine lotrechte Achse verschwenkbaren Gelenkteilen. Am freien Ende

v> des vorderen Gelenkteils ist ein Hydraulikzylinder angeordnet, an dessen Kolbenstange eine Schweißelektrode befestigt ist Der Hydraulikzylinder ist einerseits um eine erste und andererseits um eine zweite horizontale Achse verschwenkbar, die rechtwinkelig

W! zueinander verlaufen, um die zweite horizontale Achse jedoch nur in einem sehr begrenzten Bereich.

Sogenannte Halbzangen sind an sich bekannt. Sie bestehen aus einem schwenkbaren Hebel, der an einem Ende die Elektrode trägt und mittels eines geeigneten Antriebs verschwenkbar ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß sie speziell zur Fertigung von auf Unterkupfer aufliegenden

Bauteilen geeignet ist die in vielfältiger Weise gekrümmt verformt sind

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Schweißwerkzeug als eine Halbzange ausgebildet und durch eine in der Aufnahmeeinheit gelagerte Antriebswelle über einen zwischengeschalteten Schwenkantrieb betätigbar ist

Durch den an der Aufnahmeeinheit erfindungsgemäß angeordneten, die Halbzange betätigenden Schwenkantrieb kann die Aufnahmeeinheit speziell irn Arbeitsbereich der Halbzange räumlich gedrungen ausgebildet werden. Neben dem Verschweißen von kompliziert räumlich gekrümmten Blechteilen können mit der Halbzange vorteilhafterweise auch solche Blechteile miteinander verschweißt werden, deren Schweißpunkte sich an schwer zugänglichen Stellen — wie Einbuchtungen oder dgL — befinden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Aufnahmeeinheit um eine erste, zu. Achse der Antriebswelle senkrechte Achse verschwenkbar ist

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein perspektivisches Gesamtschemabild,

F i g. 2 den oberen Endbereich der Aufnahmeeinheit teilweise im Schnitt,

F i g. 3 den unteren Endbereich der Aufnahmeeinheit mit dem Schwenkantrieb der Schweißelektrode im Schnitt

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 3.

Eine in F i g. 1 dargestellte, zum Widerstandsschweißen von Blechteilen a und b dienende Vorrichtung weist ein Traggestell 1 auf, in dessen Stehlager Γ über eine Schwenkachse 2 eine Halterung 3 schwenkbar gelagert ist. In dieser ist längsverschiebbar und gegen Verdrehung gesichert eine Aufnahmeeinheit 4 angeordnet, weiche eine um alle drei Koordinatenachsen x, y, ζ verschwenkbare Halbzange 38 trägt Die Aufnahmeeinheit 4 weist einen Hohlraum auf, in dem ein Tragrohr 5 drehbar gelagert ist; auch in dessen Hohlraum ist eine Antriebswelle 6 drehbar gelagert (F i g. 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 11 besteht im wesentlichen aus einem Grundrahmen 10 und aus Tragholmen 11, die von dessen Ebene in senkrechter Ebene abstehen und im Bereich der Stehlager Γ 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 Laufrollen 13 in senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen an. Nahe der Führungsschiene 12' ist ein Elektromotor 14 ortsfest angebracht dessen Antriebsritzel 15 mit einer Zahnstange 16 kämmt, die mit dem Grundrahmen 10 verbunden ist Hierdurch \_A\ 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

ι» der in den unterschiedlichen Schwenklagen der Aufnahmeeinheit 4 wirksam 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

ι> 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 Elektromotore 7,14,19,27 und 31 sind programmgesteuert und jeweils mit einem Getriebe, Tachometer, Bremse und einem Geber ausgerüstet Anstelle der Elektromotore können auch

2^r> anders angetriebene Stellmotore vorgesehen werden.

Wie F i g. 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

Jd 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

i^r> Tellerrad 42 drehfest verbundenen Tragarm 45. An dem Tragarm 45 ist über jinen 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 ·"> Tragarm 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

4ϊ 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

in 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

κ weist folgende Teile auf (F i g. 3 und F i g. 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

w ein Kontaktring 59 verschraubt ist In dessen zentrischer Bohrung 59' ist ein bogenförmiges Widerlager 60 — das über ein aus Isoliermaterial bestehendes Einsatzteil 61 an der Mantelfläche der Bohrung 59' 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 Teilbereich seines Außenumfanges erstreckenden radial abstehenden 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

Tiit dem Koniaktring 53 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, der 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 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 Wirkungsweise 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 nachgeschaltetem Gleichrichter 81, von dem der elektrische

κι Strom über ein Kabel 82 zur Kupferplatte 80 und über ein Kabel 83 zum Kabelendteil 69 der Aufnahmeeinheit 4 fließt Über eine Programmsteuerung, weiche die Elektromotore 7, 14, 19, 27 und 31 betätigt, wird das Traggestell 1 und die Verschiebeeinrichtung 17 in

ι ^r, 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 so lange auf- ode/ abwärts bewegt, bis

2i) 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 Punktschw" R* alle c einen definiert ansteuerbaren Schweißdruck au_äbt Dieser kann hierdurch vorteilhafterweise an sich ändernde Blechstärken angepaßt werden. Mittels des federnd am Tragarmen 45 abgestützen Halters 47 wird ein

jo 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

J5 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

to gekrümmt sind.

Selbstverständlich können die Elektromotore 7, 14, 19, 27 und 31 anstelle einer Programmsteuerung auch jeweils für sich gesteuert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von Bauteilen, wie Fahrzeugbaugruppen oder dgL, mit einer durch Stellmotore in drei Translationsbewegungen verlagerbaren und in einer Halterung längsbewegbaren Aufnahmeeinheit, an der ein um alle drei Koordinatenachsen verschwenkbares Schweißwerkzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug als Halbzange (38) ausgebildet und durch eine in der Aufnahmeeinheit (4) gelagerte Antriebswelle (6) über einen zwischengeschalteten Schwenkantrieb (39) betätigbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinheit (4) um eine erste, zur Achse der Antriebswelle (6) senkrechte Achse (2) verschwenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahmeeinheit (4) ein Tragrohr (5) gelagert ist, das um eine zur ersten Achse (2) senkrechte zweite Achse verdrehbar ist, und in dem Tragrohr die Antriebswelle (6) gelagert ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß an einem Ende der Aufnahmeeinheit

(4) ein Elektromotor (27) angebracht ist, dessen Antriebsritzel (28) mit einem fest mit dem Tragrohr

(5) verbundenen Zahnrad (29) kämmt

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das am Tragrohr (5i) befestigte Zahnrad (29) stirnseitig mit einem Gehäuse (30) verbunden ist, das den Rotaiionsantrieb (Elektromotor 31) für die Antriebswelle (6) trägt

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Schwenkantrieb (39) in zwei stirnseitig von der Aufnahimeeinheit (4) abstehenden Laschen (40) diehbar gelagert ist und aus einem mit der Antriebswelle (6) drehfest verbundenen Kegelrad (41), mit dem ein Tellerrad (42) kämmt sowie einem starr mit diesem verbundenen Tragarm (45) besteht, an dem ein Halter (47) der Schweißelektrode (48) angelenkt ist, der sich unter Zwischenlage wenigstens einer Feder (49) am Tragarm abstützt

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode (48) der Halbzange (38) über eine flexible Leitung (72) mit einem am unteren Ende der Aufnahmeeinheit (4) vorgesehenen, drehbaren Kontaktelement (54) verbunden ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Schweißstrom einem an der Aufnahmeeinheit (4) angebrachten Kabelendteil (69) zugeführt wird, das über einen elektrischen Leiter (68) mit dem Kontaktelement (54) verbunden ist, welches ein bogenförmiges Widerlager (60) — das über ein Einsatzteil (Kl) aus Isoliermaterial an einem am Tragrohr (5) isoliert befestigten und mit der Schweißelektrode (48) elektrisch verbundenen Kontaktring (59) anliegt — und ein mit dem Widerlager gelenkig verbundenes bogenförmiges Kontaktteil (62) aus Kupfer oder dgl. aufweist, das über einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder (65) gegen die Wirkung einer Rückzugfeder mit dem Kontaktring in Anlage bringbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (59) von einem mit

Kühlmiiteikanälen (75) versehenen Kühlring (74) umschlossen ist, dessen Kanäle an den Kühlmittelkreislauf für die Halbzange (38) angeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring (74) mit der Aufnahmeeinrichtung (4) über eine Befestigungslasche (64) starr verbunden ist, an det ein das bogenförmige Widerlager (60) und das bogenförmige Kontaktteil (62) aufnehmender Gelenkbolzen (63) angebracht ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, 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