DE2809297C3 - Elektrische Punktschweißzange - Google Patents

Description

Punktschweißzangen gemäß aem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 sind durch das Buch »Resistance Welding« von Wallace A. Stanley bei McGraw-Hill Book Comp.lno, 1950, Fig. 521 auf Seite 177, sowie durch die US-PS 22 70/67 bekannt. Durch die schwenkbare Verbindung soll das Bilden von Narben an der Werkstückoberfläche im Bereich dtf Schweißpunkte vermieden werden, die durch die recht erhebliche während des Punktschweißens ausgeübte Kraft und übermäßige Erwärmung der Elektroden entstehen können. Derartige Narben sind unerwünscht, wenn auf ein glattes Aussehen der geschweißten Werkstücke Wert gelegt werden muß, wie dies beispielsweise bei Außenflächen von Kraftfahrzeugen der Fall ist. Aultretende Narben erfordern daher ein Ausfüllen mit Lot oder Spachtel vor dem Grundieren und anschließenden Spritzen der Bleche.

Bei den bekannten Bauformen wurde festgestellt, daß bei einem bestimmten Neigungswinkel häufig ein Hängenbleiben des Kugelgelenks eintritt, wobei dann die Kanten der Elektroden Narben im Werkstück bilden. Ursache dürften die großen Berührungsflächen zwischen der Kugel und der Pfanne sein. Außerdem kann durch den hindurchgeleiteten Schweißstrom ein Verschmelzen beider Teile eintreten, da dieser eine erhebliche Stärke hat. Nachteilig ist ferner, daß eine unzureichende Kühlung der größeren Elektrode eintritt, die bei größerer Punkthäufigkeit eine übermäßige Erwärmung aufweist. Hierdurch ergibt sich eine unterschiedliche Güte der Schweißtinkte und es können auch Buckel in den Blechen infolge übermäßiger Erwärmung eintreten,

Das Kühlen derartiger Elektroden ist zwar durch die US-PS 2523 367 bekannt, jedoch erfolgt dort die Kühlmittelzufuhr durch die formschlüssige Verbindung der Elektrode mit ihrer Halterung. Aus der LLS-PS 24 79 547 ist es auch bereits bekannt, bei derartigen Elektroden einen Hohlraum zum Durchleiten einer Kuhlflüssigkeit vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Punktsehweißzange gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs I so auszugestalten, daß das Auftreten von Narben und Buckeln im Bereich der Schweißpunkte zuverlässiger vermieden wird und somit das Nacharbeiten der Schweißpunkte wesentlich verringert wenn nicht sogar entbehrlich wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale .gelöst. Eine vorteilhafte Ausbildung ergibt sich aus dem

ίο Unteranspruch.

Durch die nachgiebige Kupplung der anderen Elektrode mit dem Kontaktstück wird in einwandfreierer Weise das satte Anliegen gegen das Werkstück ermöglicht und eine übermäßige Erwärmung der Eaktrode unterbunden, da die andere Elektrode und das Kontaktstück bis zur Berührung beider Elektroden mit dem Werkstück getrennt voneinander bleiben.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

Fi g. 1 eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Punktschweißzange, wobei die obere Elektrode mit auseinandergezeichneten Teilen dargestellt ist,

Fig.2 eine Seitenansicht der Punktschweißzange in unwirksamer Stellung,

Fig.3 eine der Fig.2 entsprechende Seitenansicht mit der Punktschweißzange während des ,Schweißens,

Fig.4 einen Schniu durch einen Schweißpunkt, der mit einer bekannten Punktschweißzange gebildet wurde, und

Fig.5 einen Querschnitt durch einen Schweißpunkt, der mit der erfindungsgemäßen Punktschweißzange gebildet wurde.

In den Fig. 1, 2 und 3 sind zwei sich überlappende Stahlbleche 10 und 12 dargestellt, die durch Punktschweißen miteinander verbunden werden sollen. Hierzu werden die Bleche zwischen eine untere Elektrode 14 und eine obere Elektrode 16 einer nicht näher dargestellten Punktschweißzange gebracht, die den notwendigen Schweißdnick su/bringt und die beiden Elektroden gegen die Bleche drückt und dann den Schweißstrom liefert.

Die untere Elektrode 14 ist eine übliche wassergekühlte Elektrode kleinen Durchmessers von beispielsweise 5 bis 10 mm, während die obere Elektrode 16 einen scheibenförmigen Elektrodenkörper 18 aufweist, der gegen das obere Blech 10 mit einer verhältnismäßig großen Fläche anliegt, deren Durchmesser beispielsweise 70 mm ist. Der Elektrodenkörper 18 besteht aus einem unteren Teil 20 aus Kupfer, der eine große Masse hat, jedoch einen verhältnismäßig dünnen Boden 22 aufweist. Ein vom Boden nach oben gerichteter Mantel 24 begrenzt einen Hohlraum 26. Durch Kanäle 31 im Mantel 24 sind Wasserschläuche 30 angeschlossen, um einen Kühlmittelstrom durch den Hohlraum 26 zu leiten, durch den die Elektrode und insbesondere der Boden 22, der gegen das Blech 10 anliegt, gekühlt wird. Der Hohlraum 26 wird oben durch einen mit dem Elektrodenkörper 18 verbundenen Deckel 28 verschlossen.

Zur oberen Elektrode 16 gehört ein Kontaktglied 32, das an einem oberen Arm 34 der Punktschweißzange befestigt ist. Über den Arm 34 wird die Schweißkraft auf die obere Elektrode 16 ausgeübt und der Schweißstrom zugeleitet. Das Kontaktglied 32 hat einen nach unten verjüngten Morsekegel 35, der in einen nach oben erweiterten Morsekegel 40 einer Büchse 36 aus Nylon paßt. In der in F i g. 2 dargestellten zusammengebauten Lage ragt die freie Fläche des Kontaktgliedes 32 über

die untere Stirnfläche der Büchse 36 hinaus. Die Büchse 36 hat oben einen radialen Flansch 36, an dem das eine Ende einer Schraubenfeder 42 festgelegt ist, die die Büchse 36 umgibt und mit ihrem anderen Ende mit dem Deckel 28 des Elektrodenkörpers 18 durch Silberlot verbunden ist. Die Schraubenfeder 42 hall den Elektrodenkörper 18 normalerweise in Abstand von dem Kontaktglied 32, wie dies Fig.2 zeigt, gestattet aber beim Niederürücken des Armes 34 die Berührung zwischen dem Kontaktglied 32 und dem Deckel 28 des Elektrodenkörpers 18, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktglied 32 und dem Elektrodenkörper 18 wird nur solange aufrechterhalten, als die Schweißkraft wirkt

Die Schraubenfeder 42 hat also zunächst die Aufgabe, das Kontaktglied 32 von dem Elektrodenkörper 18 weitgehend getrennt zu halten, damit ein Wärmeübergang zur Elektrode vermieden wird. Zusätzlich hat die Schraubenfeder 42 aber die Aufgabe, das selbsttätige Ausrichten der Elektrode zum Blech 10 zu bewirken, wenn dieses nicht senkrecht zur Achse des Kontaktgliedes 32 liegt Die untere Räche des Elektrodenkörpers 18 ist zum Verschweißen ebener Bleche eben ausgebildet und wird vorzugsweise, wenn gewölbte Bleche miteinander verschweißt werden sollen, mit gleicher Wölbung ausgebildet, um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen der oberen Elektrode und dem Blech 10 zu erhalten.

Bei einer üblichen Punktschweißmaschine, bei der die obere Elektrode am Arm 34 befestigt wäre, ergeben sich Schweißpunkte 50, wie sie in Fig.4 dargestellt sind, wobei im Bereich des Schweißpunktes in beiden Außenflächen der Bleche Narben entstehen. Bei Verwenden einer Punktschweißzange gemäß der Erfindung ergeben sich dagegen Schweißstellen 50, wie sie in Fig.5 dargestellt sind, bei denen die Oberfläche des außenliegenden Bleches 10 eben verbleibt, während nur die Außenfläche des innenliegenden Bleches 12 eine Narbe aufweist. Dies ist durch die wirksame Kühlung der oberen Elektrode erreicht. Bei bekannten Punktschweißzangen wird zwar der Arm 34 und auch die obere Elektrode wassergekühlt, jedoch ist diese Kühlung nicht ausreichend, um ein Ausbeulen des Bleches neben den Schweißstellen zu verhindern.

Versuche haben gezeigt, daß bei dauernd aufrecht erhaltener Verbindung zwischen dem Kontaktglied 32 und dem Elektrodenkörper 18 die Temperatur der Elektrode bei aufeinanderfolgenden Schweißungen fortschreitend zunimmt und schließlich Temperaturen erreicht werden, bei denen ein Ausbeulen des Bleches eintritt Werden jedoch das Kontaktglied 32 und die obere Elektrode zwischen den Schweißungen voneinander getrennt gehalten, so bleiben die Temperaturen der wassergekühlten oberen Elektrode ausreichend niedrig, daß ein Ausbeulen des Bleches 10 verhindert ist, dieses also eben bleibt. Als Beispiel sei angegeben, daß bei Verschweißen eines inneren Bleches 12 einer Stärke von Uram mit einem äußeren Blec¹ 10 einer Stärke von 0,9 mm eine Schweißkraft von 270 ke aufgewandt wurde, und bei einem Durchmesser des Schweißpunktes von 5 mm ein Schweißstrom von 9000 Amp eingeschaltet wurde. Bei einem Betrieb mit 60 Hz Zyklen wurden für das Zusammendrücken 7 Zyklen, für das Schweißen 10 Zyklen, für eine Wartezeit 1 Zyklus und für das Ausschalten 6 Zyklen gesteuert eingehalten. Es konnten somit mehr als zwei Schweißungen je Sekunde durchgeführt werden.

In der Praxis wurde zuweilen festgestellt, daß zwar Narben an der Außenfläche des Bleches 10 verhindert wurden, daß jedoch die Schweißstelle 50 etwas auf der der oberen Elektrode zugewandten Seite aus dem ebenen Blech vortrat. Jedoch kann dieser Mantel durch leichtes Sandstrahlen vor der Weiterbearbeitung beseitigt werden, so daß eine einwandfreie Außenfläche erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische PHnktsehweißzang.e mit zwei sich gegenüberliegenden Elektroden, bei der die eine Elektrode eine das Werkstück berührende Fläche etwa gleicher Größe wie der zu bildende Schweißpunkt hat und die an einem Arm der Punktschweißzange allseitig schwenkbar befestigte, andere Elektrode gegen das Werkstück mit einer Fläche anliegt, die wesentlich größer als die des zu bildenden Schweißpunktes ist, dadurch gekennzeichne t, daß die andere Elektrode (16) einen Hohlraum (26) zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit enthält und an dem Arm (34) mittels eines nachgiebigen Verbindungsgliedes (42) befestigt ist, das diese Elektrode und ein zur Stromzuführung zu dieser Elektrode dienendes, mit dem Arm fest verbundenes Kontaktstück (32) auseinanderhält, wenn die Punktschweißzange geöffnet ist.

2. Punktscfiveißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Verbindungsglied eine Schraubenfeder (42) ist, deren eines Ende mit dem Arm (34) und deren anderes Ende mit der anderen Elektrode (16) verbunden ist.