DE2738854A1

DE2738854A1 - Punktschweissvorrichtung fuer elektrische widerstandsschweissung, insbesondere zum praezisionsschweissen von kleinbauteilen

Info

Publication number: DE2738854A1
Application number: DE19772738854
Authority: DE
Inventors: Guenter Dederer; Helmut Muerkl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1977-08-29
Publication date: 1979-03-22
Also published as: BR7805588A; EP0000876B1; EP0000876A1; JPS6057948B2; CA1121468A; IT1110165B; US4229637A; JPS5446153A; IT7827032A0

Description

Punktschweißvorrichtung für elektrische Widerstandsschweißung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Punktschweißvorrichtung für elektrische Widerstandsschweißung, insbesondere zum Präzisionsschweißen von Kleinbauteilen; sie besteht aus einem Vorrichtungsträger mit einem daran geführten Zustellschlitten und einem die Schweißelektrode tragenden und unter der Kraft einer Feder stehenden Elektrodenschlitten, der im Zustellschlitten rollbeweglich geführt ist.

Beim Präzisions-Punktschweißen ist es wesentlich, daß die auf das Werkstück aufsetzende Schweißelektrode mit einer genau bemessenen Andruckkraft gegen das Werkstück führbar ist. Insbesondere soll vermieden werden, daß beim Andrücken der Elektrode gegen das Werkstück ein Drehmoment entsteht, welches ggf. zu einem Versatz der Elektrodenspitze am Schweißort führt. Ein Versatz bzw. eine auch nur geringfügige Drehung der Elektrodenspitze beim Andruck gegen das Werkstück hat zur Folge, daß beim Auslösen eines Schweißstromimpulses ,und zwar durch eine Änderung des wirksamen Querschnittes,während des Stromdurchgangs die Erwärmung am Schweißort der zu verschweißenden Werkstückteile ungleichmäßig ist; auch besteht die Gefahr, daß durch die sich versetzende Elektrodenspitze eine Verschiebung der Werkstückteile gegeneinander erfolgt.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Punktschweißvorrichtung zum Präzisionsschweißen derart weiterzubilden, daß sie die vorgenannten Forderun-

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gen erfüllt. Fernerhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, durch konstruktive Maßnahmen die Elektroden im Elektrodenschlitten derart zu halten, daß bei der Verwendung von mehreren Vorrichtungen mehrere Schweißpunkte nahezu lückenlos nebeneinander am Werkstück anzuordnen sind. Die Vorrichtung soll fernerhin durch wenige Handgriffe von pneumatischem bzw. hydraulischem oder elektrischem Antrieb auf manuellen Antrieb sowie auch hinsichtlich der aufzubringenden Elektrodenkraft schnell und ggf. als Baustein an einen Fertigungsautomaten anbringbar sein. 10

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) der Elektrodenschlitten als Schweißelektrodenklemme gebildet ist,

b) die zum Aufbringen der Elektrodenkraft dienende Feder im

Elektrodenschlitten gestützt gelagert, jedoch außerhalb des Elektrodenschlittens einstellbar ist und

c) der Elektrodenschlitten und der Zustellschlitten in Kugelführungsschienen geführt sind.

Bedingt dadurch, daß die Elektroden im Elektrodenschlitten gehalten und dieser somit selbst Elektrodenhalter ist, wird beim Aufsetzen der Elektrode auf das Werkstück ein Drehmoment auf den Elektrodenschlitten weitgehendst vermieden. Die zum Aufbringen der Elektrodenkraft dienende Feder liegt ebenfalls im Elektrodenschlitten, so daß auch hier das Drehmoment zwischen der Aktionsund Reaktionskraft so gering wie möglich gehalten ist. Damit die von der Feder erzeugte Kraft möglichst reibungsfrei auf die Elektrode und damit auf das Werkstück übertragen wird, sind die beiden Schlitten jeweils in Kugelführungsschienen geführt. Bei einem vorgegebenen Hub des Zustellschlittens und einer voreingestellten Federkraft ist somit eine Bemessung der Andruckkraft der Elektrode gegen das Werkstück möglich.

Vorteilhaft ist die zum Aufbringen der Elektrodenkraft dienende Feder mittels eines Justierstiftes unter Einfügung eines gegen das Federende lastenden Kugelstützlagers vorspannbar. Durch die Verwendung eines solchen Kugelstützlagers wird ein Verspannen der Feder in der Torsionsrichtung vermieden. An dem von außen

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zugängigen Justierstift ist ein Zeigerkopf befestigt, der mit einem am Zustellschlitten befestigten Skalenträger zusammenarbeitet. Der Elektrodenschlitten besitzt eine von der Elektrodenseite abgewandte offene Bohrung; in diese Bohrung ist die Andruckfeder eingebracht. Die Andruckfeder ist somit leicht auswechselbar bzw. gegen eine Feder mit einer anderen Federcharakteristik austauschbar. Entsprechend ist auch der Skalenträger am Zustellschlitten auswechselbar. Man hat es so mit einfachen Mitteln in der Hand, die Vorrichtung von einem Andruckbereich auf einen anderen Andruckbereich umzurüsten. Die axiale Scheitelkante der Schweißelektrode ist außerhalb der die Elektrode haltenden Klemme am Elektrodenschlitten gelegen; diese Scheitelkante ist in der parallel zur Hubebene gelegten, äußeren Konturebene der Vorrichtung führbar. Dadurch wird bewerkstelligt, daß bei der Verwendung von zwei gleichartigen, jedoch spiegelbildlich ausgerüsteten Schweißvorrichtungen die Elektroden unmittelbar benachbart zueinander gegen das Werkstück führbar sind, so daß sich die Schweißpunkte nahezu berühren. In der oberen Stirnfläche des Zustellschlittens ist eine durch eine Platte oder Lasche abdeckbare ringförmige Ausnehmung angeordnet. In dieser Ausnehmung ist vorzugsweise ein Stangengelenk gelagert. Die Platte ist abnehmbar, so daß in dieser Ausnehmung eine für eine pneumatische, hydraulisch oder manuell arbeitende Betätigungsvorrichtung zugehörige Stange einsetzbar ist.

In den Unteransprüchen sind weitere Einzelheiten der Erfindung herausgestellt.

Im nachfolgenden wird eine gemäß der Erfindung gestaltete Vorrichtung näher erläutert.

Figur 1 zeigt die Punktschweißvorrichtung bei abgenommener Schutzverkleidung in der Frontansicht, wohingegen Figur 2 die gleiche Vorrichtung gemäß Schnitt II-II darstellt. 35

In einem Vorrichtungsträger 1 ist ein Zustellschlitten 2 in Richtung des Pfeiles 3 hubbeweglich gelagert. Im Zustellschlitten ist der ^Elektrodenschlitten 4 ebenfalls in Richtung des Pfeiles

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rollbeweglich geführt. Der Elektrodenschlitten besitzt eine Klemme 5 zur Aufnahme der Schweißelektrode 6. Im vorliegenden Beispiel besteht die Betätigungsvorrichtung 7 aus einem Kolbenzylinder, dessen Kolbenstange 8 über ein Gelenk 9 in einer Ausnehmung 10 des Zustellschlittens 2 gelagert ist. Eine Abdeckplatte 11 ist durch eine hier nicht dargestellte Schraubverbindung mit dem Zustellschlitten verbunden und deckt die Ausnehmung 10. ab. In einer weiteren Ausnehmung 12 des Zustellschlittens ist durch die Abdeckplatte 11 eine Schaftschraube geführt, welche auf ihrem Gewindeschaft 14 eine Mutter 15 zur Einstellung der Hubgröße der Kolbenstange 8 bzw. des Zustellschlittens trägt. Ein in der Deckplatte 17 des Vorrichtungsträgers 1 eingebrachter Anschlagstift 16 dient als oberer Begrenzungsanschlag für den Elektrodenschlitten 4. Mit dem Zustellschlitten 2 steht eine Andrucklasche 2¹ in Verbindung, welche einen in der Art einer Schraube ausgebildeten Justierstift 18 trägt. Am Ende 19 des Justierstiftes ist ein Kugelstützlager befestigt, welches gegen eine Andruckfeder 21 lastet, die in eine Aufnahmebohrung 22 des Elektrodenschlittens eingesetzt ist

JO und sich dort gegen einen Teller 23 abstützt. Das Anfahren der Elektrode 6 gegen ein Werkstück 24 erfolgt mittels des Zustellschlittens 2. Bei fortschreitender Bewegung des Andruckschlittens wird die Andruckfeder 21 wirksam. Der Justierstift 18 trägt einen mit einer Meßmarke 25 versehenen Kopf 26, der mit einer mit dem

!5 Zustellschlitten 2 verbundenen Meßskala 27 zusammenarbeitet. Die gewünschte Andruckkraft kann so mittels des Justierstiftes 18 eingestellt werden.

Im Zustellschlitten befindet sich ein berührungsfrei arbeitender Schalter 28, dessen Sensor 29 dann wirksam wird, wenn ein mit dem Elektrodenschlitten in Verbindung stehender Schaltwulst 30 dem Sensor 29 gegenübersteht, über eine Signalleitung 31 erfolgt sodann ein den Schweißstrom auslösender Schaltimpuls. Die Signalleitung ist über eine Steckverbindung ebenfalls durch die Deckplatte 17 des Vorrichtungsträgers 1 geführt.

Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich, sind sowohl der Elektrodenschlitten im Zustellschlitten wie auch der Zustell-

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schlitten im Vorrichtungsträger mittels Kugelführungen 32, 33 gelagert. Wie bei derartigen Führungen bekannt, laufen die Kugeln in prismatischen Nuten 34. Bei einer vorgegebenen Kubgröße entspricht der von den Jeweiligen Kugelkäfigen 32' bzw. 33' zurückgelegte Weg nur der Hälfte dieser Größe. Durch die Massenträgheit der Kugelkäfige kann es indessen vorkommen, daß sie um einen geringen Betrag nachrutschen. Damit die Kugelkäfige jeweils in ihrer Ausgangslage zurückgestellt werden, sind die Kugelführungsschienen 35 des Elektrodenschlittens 4 mit einer Anschlagplatte 36 versehen, welche beim Rückhub - eingeleitet durch den Anschlagstift 16 - die Kugelkäfige zurückstellt. Eine entsprechende Anschlagplatte 37 befindet sich am Zustellschlitten

Die Schweißelektrode 6 ist derart in der Klemme 5 des Elektroden-Schlittens 4 gehalten, daß sich ihre äußere Scheitelkante 38 in der Hubebene 39 der Vorrichtung bewegt, wobei aber auch diese Scheitelkante die äußere Konturlinie der Vorrichtung ist.

Figur 3 zeigt zwei gemäß den Figuren 1 und 2 gebildete Punkt-Schweißvorrichtungen, welche jedoch spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Vorrichtungen jeweils mittels Schutzkappen 40, 40* abgedeckt. Wie ersichtlich, können die beiden Schweißvorrichtungen 41 und 41· so nahe zusammengestellt werden, daß sich die Scheitellinie 38 und 38' der Schweißelektrode 6 und 6¹ nahezu berühren. Dadurch wird es ermöglicht, zwei Schweißpunkte derart nahe zu setzen, daß sich ihre Schweißlinsen berühren oder sogar überlappen.

Sofern man die Schweißvorrichtung auf manuellen Betrieb umrüsten möchte, wird die Deckplatte 17 abgenommen und die Abdeckplatte 11 entfernt. Anstelle der Stange 8 wird jetzt eine gleichgeformte, jedoch mit dem manuellen Antrieb in Verbindung stehende Betätigungsstange in die Ausnehmung 10 eingefügt, worauf man die Abdeckplatte und die Deckplatte aufsetzt. 35

Der Vorrichtungsträger 1 besitzt eine ebene Anlagefläche 42 mit darin eingebrachten Durchgangsbohrungen 43 zum Befestigen der Vor-

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richtung an einem Aggregatträger. Die Stromzufuhr zur Schweißelektrode erfolgt durch ein entlastetes Schweißkabel, welches an einem Befestigungsschuh 45 gemäß Figur 1 am Vorrichtungsträger befestigt und von dort mittels einer Schleife an die Klemmschraube 44 des Elektrodenschlittens 4 geführt ist. Als Material für den Zustell- und Elektrodenschlitten verwendet man ein hochfestes Leichtmetall,z.B. Aluminium; die Kontaktteile, vorzugsweise der gesamte Elektrodenschlitten, sind auf elektrochemischem Wege mit einer Goldschicht plattiert.

11 Patentansprüche
3 Figuren

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Patentansprüche

Punktschweißvorrichtung für elektrische Viderstandsschweißung, bestehend aus einem Vorrichtungsträger mit einem daran geführten , Zustellschlitten und einem die Schweißelektrode tragenden und unter der Kraft einer Feder stehenden Elektrodenschlitten, der im Zustellschlitten rollbeweglich geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Elektrodenschlitten (4) als Schweißelektrodenklemme (5) gebildet ist,

b) die zum Aufbringen der Elektrodenkraft dienende Feder (21) im Elektrodenschlitten (4) gelagert, wobei die Elektrodenkraft jedoch außerhalb des Elektrodenschlittens einstellbar ist und

c) der Elektrodenschlitten (4) auf dem Zustellschlitten (2) und dieser auf dem Vorrichtungsträger in Kugelführungsschienen (32 bzw. 33) geführt sind.
2. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufbringen der Elektrodenkraft dienende Feder (21) mittels eines Justierstiftes (18) unter Einfügung eines gegen das Federende lastenden Kugelstützlagers (20) vorspannbar ist.
3. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Scheitelkante (38) der Schweißelektrode (6) außerhalb der die Elektrode haltenden Klemme (5) des Elektrodenschlittens (4) gelegen ist.
4. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine am Vorrichtungsträger (1) gelegene ebene Befestigungsfläche (42) aufweist.
5. Punktschweißvorrichtung zum Schweißen nahebeieinander liegender Schweißorte mittels zwei gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 gebildeter Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Vorrichtungen (41') gegenüber der anderen (41) eine spiegelbildliche Anordnung, insbesondere desElektrodenschlittens (4) und seiner Elektrodenklemme (5) aufweist.

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6. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenschlitten (4) eine von der Elektrodenseite abgewandte offene Bohrung (22) zur Aufnahme der Andruckfeder

(21) aufweist.
7. Punktschweißvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierstift (18) einen Zeigerkopf (26) aufweist, der mit einem am Zustellschlitten (2) befestigten und auswechselbaren Skalenträger (27) zusammenarbeitet.
8. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (8) durch Abnehmen einer Abdeckplatte (11) am Zustellschlitten (2) auswechselbar ist.
9. PunMschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen im Zustell schlitten angeordneten berührungslos arbeitenden Schalter (28) zur Auslösung des Schweißstromimpulses aufweist, der mit einem am Elektrodenschlitten (4) gelegenen Schaltwulst (30) zusammenarbeitet.
10. Punktschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine den Hub des Zustellschlittens (2) begrenzende Schaftschraube (14) mit einer darauf geführten Anschlagmutter (15) aufweist.
11. Punktschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kugelführungsschienen (35) des Elektrodenschlittens (4) Jeweils eine Anschlagplatte (36) befestigt ist, die mittels des Anschlagstiftes (16) oder der Anschlagplatte (37) die Kugelkäfige (34) zurückführen.

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