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Vorrichtung zus Widerstands schweissen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatisierten
Widerstandsschweissen mit zumindest einer auswechselbaren Elektrode, welche in einem
Schweisskopf eingespannt ist.
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Insbesondere bei der Massenfertigung von kleinen Teilen, z.B.
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bei der Herstellung von Relaisfedern, werden Widerstandsschweissvorrichtungen
verwendet, die eine hohe mechanische Lebensdauer der geschweissten Teile ermöglichen.
Dabei werden die zu schweissenden Teile automatisch zugeführt, was eine hohe Stückleistung
ermöglicht. Jedoch kommt es bei Widerstandsschweissen insbesondere bei kleinen Schweisstellen
zu einem hohen Elektrodenverschleiss. Zwar können die zu schweissenden Teile auf
einer Elektrode grossflächig aufliegen, Jedoch muss die zweite Elektrode in ihrer
Stirnfläche der Ausdehnung der Schweisstelle angepasst sein. Um ein gleichmässiges
Schweissergebnis zu erreichen, muss die Elektrode nach einer begrenzten Anzahl von
Schweissungen ausgewechselt werden.
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Es ist üblich, diese Elektrode mittels Schrauben in einem Schweisskopf
einzuklemmen. Das Auswechseln der Elektrode erfolgt von Hand und dauert entsprechend
lang. Diese Austallzeit bedingt eine Verringerung der Leistungsfähigkeit der automatisierten
Schweissvorrichtung. Bei einer verketteten Fertigung der in hohen Stückzahlen hergestellten
Relaisteile wird die Leistungsfähigkeit der gesamten Anlage beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Vermeidung der vorstehenden
Nachteile die Ausfallzeiten zu verringern und eine gleichmässige Schweissqualität
zu sichern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mit zumindest
einem Vorratsmagazin für die Elektroden versehen ist, dass der Schweisskopf Schnellspannbacken
für die Elektrode aufweist und dass Auswerf- und Vorschubhilfen vorgesehen sind,
mittels derer die Elektrode aus der Vorrichtung entfernbar bzw. die Ersatzelektrode
von Magazin in den Schweisskopf überführbar und einsetzbar ist. Dadurch ist es möglich,
den Zeitaufwand für das Auswechseln der Elektrode so weit zu verringern, dass eine
nennenswerte Unterbrechung des Fertigungsablaufes nicht mehr stattfindet. Da das
Magazin mit einer grossen Anzahl von Elektroden gefüllt wird, verringert sich auch
der Bedienungsaufwand erheblich. Es ist möglich, im Magazin so viele Elektroden
zu speichern, dass sie nur einmal am Tag nachgefüllt werden müssen. Die Schweissvorrichtung
kann völlig selbsttätig arbeiten. Da nun die Ausfallzeit vernachlässigbar gering
ist, braucht man mit dem Elektrodenwechsel nicht mehr so lange zu warten, bis sich
das Schweissergebnis verschlechtert. Es empfiehlt sich, den Elektrodenwechsel bereits
nach einer erheblich geringeren Anzahl von Schweissungen vorzunehmen, so dass auf
eine laufende Kontrolle des Schweissergebnisses verzichtet werden kann. Die an ihrer
Stirnfläche abgenutzten Elektroden können in einem Kleinautomaten wirtschaftlich
nachgeschliffen werden. Die Anzahl der Schweissungen Je Elektrode kann ohne nennenswerten
Zeitverlust soweit verringert werden, dass es möglich ist, künstlich vorgealterte
Elektroden zu verwenden, bei denen die Schweisspunktqualität während der ersten
Schweissungen im Gegensatz zu nicht vorbehandelten Elektroden gleichbleibt. Die
Vorbehandlung besteht z.B. darin, in einer besonderen Einrichtung etwa 100 Schweisstromstösse
über die neuen bzw. die nachgeschliffenen Elektroden zu geben, wodurch diese aus
einem absoluten Neustand in einen definierten Arbeitszustand überführt werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrode als zylindrischer
Rotationskörper ausgebildet und an ihrem dem Werkstück zugewandten Ende kegelstumpfförmig
abgeschrägt. Durch die geradlinig gestreckte Form der Elektrode lässt sie sich leichter
magazinieren, in den Schweisskopf einsetzen und aus diesem auswerfen. Durch den
konzentrischen Aufbau ist ein Nachjustieren nicht erforderlich. Bei zwei eng nebeneinanderliegenden
Schweisstellen war es üblich, die Elektroden in zwei mechanisch und elektrisch getrennten
Schweissköpfen zu halten.
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Es wurden gegeneinander gekröpfte Elektroden verwendet, die bei jedem
Wechsel nachJustier1 werden mussten. Durch besonders sorgfältige Gestaltung der
Schweissköpfe ist es möglich, die beiden rotationssymmetrischen Elektroden parallel
nebeneinander anzuordnen. Es kann dann ein Doppelmagazin verwendet werden, welches
mit einer Trennwand versehen ist, deren Dicke dem Abstand zwischen den Schweisstellen
entspricht. Der Elektrodenwechsel vollzieht sich derart, dass zunächst ein zur eingespannten
Elektrode koaxial angeordneter Stössel die Elektrode aus den geöffneten Spannbacken
ausstösst, dass sodann der durch das Magazin hindurchragende Stössel durch dieses
hindurchgezogen wird, so dass die unter Federkraft stehenden Elektroden beim Zurückziehen
des Stössels nachrutschen können. Sodann wird der Stössel wieder in Richtung der
Schnellspannbacken bewegt. Dabei trifft er auf die vorderste Elektrode des Magazins
auf und schiebt diese in die Schnellspannbacken des Schweisskopfes hinein. Die ausgeworfene
Elektrode kann aufgrund ihrer rotationssymmetrischen Gestalt leicht automatisch
nachgeschliifen werden.
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Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrode
in senkrechter Richtung zustellbar, steht die untere Elektrode fest und ist die
obere Elektrode senkrecht verschiebbar.
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Die miteinander zu verschweissenden Teile liegen grossflächig auf
der unteren Elektrode auf und die obere Elektrode weist eine kleine Schweissfläche
auf und ist selbsttätig auswechselbar. Ist die obere Elektrode in senkrechter Richtung
in den Schweisskopf einsetzbar bzw. entfernbar, so lässt sich der
Lade-
und Auswerfvorgang besonders leicht bewerkstelligen.
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Um das Auswerfen der Elektrode zu ermöglichen, ist es zweckmässig,
dass der Schweisskopf für die obere Elektrode so weit anhebbar ist, dass die Elektrode
frei aus den Schnellspannbacken herausfallen kann. Dadurch erfolgen alle wichtigen
Bewegungen der Vorrichtung in einer Richtung, was einen einfachen Antrieb und ein
genaues Arbeiten ermöglicht.
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Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schweissvorrichtung
einen Auffangbehälter für aie Elektrode auf, welcher unter die Einspannstelle für
die Elektrode im angehobenen Schweisskopf bewegbar ist. Der Auffangbehälter kann
mit einem Verschlusschieber versehen sein, der an seiner Unterseite angeordnet ist.
Dieser Verschlusschieber wird an einer Stelle geöffnet, in welcher die aufgefangene
Elektrode in einfacher Weise aus der Vorrichtung entfernt werden kann. Der Auffangbehälter
kann in einer zusätzlichen Funktionsstellung als Tiefenanschlag für die neue in
die Schnellspannbacken eingesetzte Elektrode dienen.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Schweisskopf
zangenartig ausgebildet, sind die Schnellspannbacken an den beiden Spannschenkeln
des Schweisskopfes ausgebildet, bilden die Schnellspannbacken eine prismatische
Aufnahme für die Elektrode und sind die beiden Spannschenkel durch Federkraft zusammengedrückt.
Das Auseinanderspreizen der beiden Spannschenkel erfolgt zweckmässig durch einen
mechanischen Antrieb.
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Durch die prismatische Aufnahme werden die Elektroden sehr genau gehalten.
Durch die Federspannung wird eine definierte Anlage erreicht, wodurch der Ubergangswiderstand
für den Arbeitsstrom innerhalb enger Toleranzen gehalten werden kann.
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Da die Betätigung der beiden Spannschenkel von aussen ausserhalb der
Arbeitsphase der Vorrichtung erfolgt, kann sie besonders einfach vorgenommen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte
Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Widerstandsschweissen, Fig. 2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine andere Seitenansicht der
Vorrichtung nach Fig. 1 während einer anderen Funktionsphase, Fig. 4 einen Teil
einer Elektrode für die Vorrichtung nach den vorhergegangenen Figuren in vergrösserter
Darstellung.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Schweissköpfe 1, welche elektrisch
und mechanisch entkoppelt sind. Die Schweissköpfe 1 sind zangenartig ausgebildet
und weisen Spannschenkel 2 auf, an welchen Schnellspannbacken ausgebildet sind.
Die Schnellspannbacken bilden eine prismatische Aufnahme für Elektroden 3, die im
wesentlichen zylindrisch geformt sind. Durch die doppelte Anordnung der Schweissköpfe
1 und der Elektroden 3 ist es möglich, gleichzeitig zwei Schweissungen an eng aneinanderliegenden
Stellen durchzuführen. Auf diese Weise können z.B.
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nicht dargestellte Relaisteile miteinander verschweisst werden.
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Für die beiden Elektroden 3 benötigt man nur eine gemeinsame Gegenelektrode
4, auf welche die zu verschweissenden Teile aufgelegt werden können. Die Elektroden
3 erstrecken sich in senkrechter Richtung. Die Zustellrichtung der Elektroden 3
ist ebenfalls senkrecht. Über den Elektroden 3 befindet sich zwischen den beiden
Schweissköpfen 1 ein Magazin 5, in welchem weitere Elektroden 3 bereitgehalten werden.
In axialer Verlängerung der Elektroden 3 sind Ladestössel 6 angeordnet, welche durch
das Magazin 5 hindurchragen. Die Schweissköpfe 1 sind in einer Trägerplatte 7 senkrecht
verschiebbar geführt.
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Die Trägerplatte 7 ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Spannschenkel
2 werden durch Druckfedern 8 zusammengedrückt, so dass die Elektroden 3 in den Schnellspannbacken
mit gleichbleibender Kraft gehalten werden. Die Spannschenkel 2 können durch einen
nicht dargestellten mechanischen Antrieb unter Zusammendrückung der Druckfedern
8 auseinandergespreizt wer-
den. Das Magazin 5 weist zwei parallele
Kammern 9 zur Aufnahme der Elektroden 3 auf. Der Abstand zwischen den Kammern 9
ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Schweisstellen. In den Kammern 9 sind
die Elektroden 3 senkrecht stehend hintereinander angeordnet.
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Fig. 3 zeigt die Vorrichtung nach den vorhergehenden Figuren während
des Elektrodenwechsels. Der Schweisskopf 1 ist in dieser Phase zumindest um die
Länge der Elektrode 3 angehoben.
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Unter den Schweisskopf 1 ist in Auffangbehälter 10 für die Elektrode
3 geschoben. Durch Absenken des Ladestössels 6 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage
wurde die Elektrode 3 bereits aus den Schnellspannbacken des Schweisskopfes 1 herausgeschoben
und von dem Innenraum des Auffangbehälters 10 aufgenommen.
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Die Unterseite dieses Innenraumes ist durch einen Schieber 11 verschlossen.
Dieser Schieber kann in einer Auswerfposition des Auffangbehälters 10 geöffnet werden1
wodurch die Elektrode 3 aus dem Auffangbehälter 10 herausfallen kann.
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Nach dem Ausstossen der Elektrode 3 aus dem Schweisskopf 1 wurde der
Ladestössel 6 soweit nach oben gezogen, dass er nicht mehr in den Innenraum des
Magazins 5 hineinragt. Das Magazin 5 ist mit einer Anzahl von waagerecht aneinandergereihten,
senkrecht stehenden Elektroden 3 gefüllt. Diese Elektroden 3 werden durch eine Feder
12 in Richtung der Austrittsöffnung für die Elektroden 3 im Magazin 5 gedrückt.
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Nach dem Herausziehen des Ladestössels 6 aus dem Magazin 5 werden
die Elektroden 3 nachgeschoben, so dass die vorderste der Elektroden 3 in die Position
des Ladestössels 6 über der Austrittsöffnung im Magazin gelangt. Sodann kann der
Auffangbehälter 10 so weit verschoben werden, dass seine Oberseite einen Tiefenanschlag
für die neu einzuschiebende Elektrode 3 bildet. Die neue Elektrode 3 wird durch
Absenken des Ladestössels 6 in die Ausgangsposition zwischen die Schnellspannbacken
geschoben. Diese werden zusammengedrückt, der Auffangbehälter 10 wird z.B. in horizontaler
Richtung herausgezogen und der Schweisskopf 1 mit der eingespannten Elek-
trode
3 wird in seine Arbeitsposition abgesenkt. Alle diese Bewegungen werden durch nicht
dargestellte Hilfsantriebe z,B. mittels Kurvenscheiben erzeugt. Die zu schweissenden
Teile werden ebenfalls mit Hilfe von Fördereinrichtungen in Schweissposition gebracht
und selbsttätig ausgeworfen. Die Einrichtungen zum Beschicken der Vorrichtung 1
können mit den Einrichtungen zum Wechsel der Elektrode 3 z.B. über eine elektrische
Steuereinrichtung derart verknüpft sein, dass nach einigen hundert Schweissungen
der Elektrodenwechsel automatisch vorgenommen wird.
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Fig. 4 zeigt die Elektrode 3 in einer vergrösserten Seitendarstellung.
Die Elektrode 3 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Lediglich das untere
Ende weist die Form eines Kegelstumpfes auf. Die beim Schweissen abgenutzte Unterseite
der Elektrode 3 wird in einem Kleinautomaten nachgeschliffen, so dass die Elektrode
3 wieder verwendet werden kann.
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10 Patentansprüche 4 Figuren
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