DE2830021C2 - Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsstumpfschweißen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-OS 26 20 190 bekannt. Dort ist zur Ausrichtung des Überstandes der zu verschweißenden Werkstücke eine Abschereinheit vorgesehen. Vor dem Abscheren werden die Werkstücke in den Spannbackenpaaren und den Elektrodenklotzpaaren eingespannt. Nach dem Abscheren müssen die Elektrodenklotzpaare geöffnet und verfahren werden, die Werkstücke erneut eingeklemmt und durch gemeinsame Verschiebung des am Stauch- to schlitten befestigten Spannbacken- und Elektrodenklotzpaares zusammengeschoben werden. Die Elektrodenklotzpaare sind dazu jeweils an einem in Stauchrichtung verschiebbaren Elektrodengestell befestigt. Der KJemmantrieb für die Elektrodenklotzpaare stützt sich « jeweils an diesem Elektrodengestell ab, und auch der Verschiebeantrieb für die Elektrodenklotzpaare greift an diesem Elektrodengestell an. Somit müssen dort beim Verfahren der Elektrodenklotzpaare relativ große Massen bewegt werden, was auch einen entsprechenden Zeitaufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Verschiebung der Elektrodenklotzpaare eine möglichst kurze Zeitdauer erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebene Ausbildung gelöst. Damit können bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen die oben erwähnten Elektrodengestelle entfallen, so daß nur relativ kleine Massen 6" bewegt werden müssen und damit die Verschiebezeit kurz gehalten werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Frontansicht einer ersten Aüsführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig.3 eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Spanneinrichtung und von Elektrodenklötzen einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Mechanismus zur Einstellung einer Position eines Meßblockes;

Fig.5 bis 7 Ansichten zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung und

Fig.8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung.

Die Ausführungsform des Schweißapparates gemäß den F i g. 1 und 2 umfaßt einen Stauchschlitten 1 und ein Vorrichtungsgestell 2 sowie einen bewegungsseitigen oberen Elektrodenklotz 3a, einen bewegungsseitigen unteren Elektrodenklotz 3b, einen bewegungsseitigen Eiektrodenklemmantrieb 19 zum Abwärtspressen des bewegungsseitigen oberen Elektrodenklotzes 3a hin zum bewegungsseitigen unteren Elektrodenklotz 3b und zur Fixierung des Werkstücks 8 zwischen den beiden Elektrodenklötzen. Die Bezugszeichen 21a und 21b bezeichnen bewegungsseitige Spannbacken, welche neben den Elektrodenklötzen 3a, 3b angeordnet sind. Die Bezugszeichen 15a und 156 bezeichnen bewegungsseitige Elektrodenüberstandschiebeantriebe zur Verschisbung der bewegungsseitigen Elektrodenklötze 3a, 3b in Stoßrichtung. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen bewegungsseitigen Spannantrieb in dessen Innerere der bewegungsseitige Elektrodenklotz-Spannantreb 19 untergebracht ist, sowie der bewegungsseitige Schiebeantrieb 15a zur Einstellung des Elektroden-Überstandes sowie den oberen Elektrodenklotz 3a und den unteren Elektrodenklotz 3b und die bewegungsseitigen Spannbacken 21a und 21 b. Durch Betätigung des Spannantriebs 6 wird der bewegungsseitige obere Elektrodenklotz 3a und der bewegungsseitige Spannbacken 21a entweder auf die Werkstückoberfläche gepreßt oder freigegeben.

Der bewegungsseitige Spannantrieb 6, der bewegungsseitige Spannbacken 2\b und der bewegungsseitige Elektrodenüberstand-Schiebeantrieb 156 sind am Stauchschlitten 1 angeordnet.

Andererseits liegt dem Stauchschlitten 1 das Vorrichtungsgestell 2 gegenüber. Hier befindet sich ein stationärseitiger oberer Elektrodenklotz 4a, ein stationärseitiger unterer Elektrodenklotz 4b, ein stationärseitiger Elektrodenklemmantrieb 20, stationärseitige Spannbacken 22a, 226, stationärseitige Schiebeantriebe zur Einstellung des Elektrodenübers'andes 16a, 166 und ein stationärseitiger Spannantrieb 7. Diese Bauteile arbeiten in gleicher Weise wie die bewegungsseitigen Bauteile.

Die Bezugszeichen 10a und 106 bezeichnen Schereinheiten zwischen den bewegungsseitigen Elektrodenklötzen 3a, 36 und den stationärseitigen Elektrodenklötzen 4a, 46 zur Abscherung der aus den Spannbacken 21a, 216 und 22a, 226, herausragenden Werkstücke 8, 9 in spezifischen Positionen.

Wenn der Stauchschlitten 1 das Werkstück 8 in Stoßrichtung bewegt, so werden zuvor die Schereinheiten 10a, 106 entfernt, um eine Störung zu verhindern. Eine Stromeinspeisungsvorrichtung (nicht gezeigt) wird zur Herbeiführung des Schweißvorgangs mit den unteren Elektrodenklötzen 3b, 46 verbunden.

Anhand der F i g. 4 bis 7 soll im folgenden die Arbeitsweise erläutert werden. Fig.4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Meßblock 24 zwischen den beiden Elektrodenklötzen 3a, 36 und 4a, 46. Dieser

Meßblock 24 weist eine gleichmäßige Dicke auf. Daher stehen die Werkstücke 8, 9 stets um einen konstanten Betrag über die Spannbacken 21a, 216 und 22a, 226 vor. Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der anstelle des Meßblockes 24 eine Schereinheit 10 vorgesehen ist, welche die Werkstücke 8, 9 derart zuschneidet, daß ein bestimmter Abstand erhalten wird. In beiden Ausführungsformen der F ig.4 und 5 werden die Werkstücke 8 und 9 in allen Fällen mit bestimmtem Spalt angeordnet

Gemäß F i g. 6 werden die bewegungsseitigen Elektrodenklotze 3a, 36 und die stationärseitigen Elektrodenklötze 4a, 46 verschoben, wobei die Abstände zwischen den Endflächen der Elektrodenklötze 3a, 3b und 4a, 4b einerseits und den Enden der Werkstücke 8,9 andererseits auf einen bestimmten Betrag eingestellt werden, je nach Art und Größe der Werkstücke 8. 9. Hierzu werden die Schiebeantriebe für die Elektrodenklötze 3a, 30 und 4a, 4b gelöst und dann werden die Elektrodenklötze 3a, 3b und 4a, Ah verschoben. Während dieses gesamten Vorgangs bleiben jedoch die Werkstücke 8,9 in den Spannbacken 21a, 21 b und 22a, 22Zj eingespannt Es ist somit nicht erforderlich nach dem Abscheren der Werkstücke 8, 9 die Spannbacken 21a, 2\b und 22a, 226 zu verschieben. Gemäß Fig. 7 wird nun der Stauchschlitten 1 verschoben, so daß die Werkstücke 8 und 9 aneinander anstoßen. Dabei findet der Stumpfschweißvorgang statt. Bei Berührung der Oberflächen der Werkstücke wird aufgrund des durch die Elektrodenklötze 3b, 4b fließenden Schweißstroms Wärme entwickelt und dabei wird Druck auf die Werkstücke ausgeübt, wobei diese verschweißt werden. Der Druck wird aufgrund der reibungsschlüssigen Verbindung zwischen den Werkstücken und den Spannbacken 21a, 216 und 22a, 226 auf die Werkstücke übertragen.

Bei einem herkömmlichen Stumpfschweißverfahren, z. B. einem herkömmlichen Abbrennstumpfschweißverfahren ist es gewöhnlich erforderlich, einen Druck von 5 bis 15 kg/mm² auf die Stoßflächen auszuüben. Wenn man z. B. Weichstahlbleche mit einer Dicke von 6 mm und einer Breite von 1600 mm verschweißen will, so ist es erforderlich, eine recht hohe Kraft von etwa 80 000 kg auszuüben. Somit sind zum Einspannen der Werkstücke äußerst hohe Spannkräfte erforderlich. Die sehr hohen Spannkräfte werden durch die Spannbacken 21a, 216 und 22a, 22b aufgebracht. Andererseits sind die Spannkräfte der Elektrodenklötze 3a, 36 und 4a, 46 lediglich erforderlich, um den Schweißstrom zuführen zu können. Daher können die Spannkräfte der Elektrodenklötze einen Bruchteil der Spannkräfte der Elektrodenklötze herkömmlicher Schweißapparate betragen.

F i g. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schweißvorrichtung, bei der nach beendetem Schweiß-Vorgang zum Zwecke der Durchführung einer Hitzebehandlung zur Verbesserung des Schweißbereichs nochmals dem verschweißten Bereich der Werkstücke ein Strom mit Hilfe der Stromeinspeisungsvorrichtung zugeführt wird. Nach beendetem Schweißen geht die im Schweißbereich entwickelte Wärme durch die Elektrodenklötze 3a, 36 und 4a, 46 verloren. Um nun den Schweißbereich wiederum zu erhitzen, ist ein großer Strom erforderlich, welcher das Mehrfache des Stroms bei einem Abbrennstumpfschweißverfahren beträgt Bei dem herkömmlichen Verfahren werden die Elektrodenklötze geöffnet und der Stauchschlitten wird verschoben, um den Abstand zwischen den Elektrodenklötzenpaaren zu erhöhen. Dann werden die Elektrodenklötze wieder geschlossen und ein Strom wird hindurchgeschickt Dies ist ein relativ komplizierter Vorgang. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 8 sind die Spannbakken von den Elektrodenklötzen getrennt und die Stromeinspeisungseinrichtung 23 ist derart angeschlossen, daß der Strom auch den Spannbacken 216, 226 gemäß F i g. 8 zugeführt wird. Zwischen den bewegungsseitigen Elektrodenklötzen 3a, 36 sowie zwischen dun stationärseitigen Elektrodenklötzen 4a und 46 wird ein Zwischenraum ausgebildet, so daß auf diese Weise der genügende Abstand für den Stromfluß rasch ausgebildet werden kann.

Es ist möglich, die Werkstücke durch Isolierkörper 17, 18 anzuheben, um so einen Kontakt zwischen den Werkstücken 7, 8 und den unteren Elektrodenklötzen 36,46 zu verhindern, wenn die oberen Elektrodenklötze 3a, 4a angehoben werden. Während des Schweißvorgangs fließt der Strom hauptsächlich durch die Elektrodenklötze, da die über die Elektrodenklötze 36, 46 verlaufende Stromleitung kürzer ist als die über die Spannbacken verlaufende Stromleitung (wenn man nur eine einzige Stromeinspeisungsvorrichtung 23 verwendet). Mit dieser Vorrichtung kann die Hitzenachbehandlung nach beendetem Schweißvorgang auf einfache Weise durch die Schweißvorrichtung erfolgen, indem man den Strom durch die Spannbacken 216,226 fließen läßt

Wenn es nicht erforderlich ist, den Strom durch die Spannbacken 216,226 fließen zu lassen, so kann man auf den Spannflächen der Spannbacken 2ta, 216 und 22a, 226 für das Einspannen der Werkstücke 8,9 Vorsprünge ausbilden, so daß die Reibungskoeffizienten der Spannflächen erhöht werden und somit die Spannkräfte oder Klemmkräfte für das Einspannen der Werkstücke erhöht sind. Die Elektrodenklötze 18a, 19a und 186,196 bestehen gewöhnlich aus Kupfer. Die Spannbacken 21a, 22a und 216, 226 bestehen aus hartem Stahl mit einer hohen Härte. Auf den Spannflächen der Spannbacken können daher ohne weiteres scharfe Vorsprünge ausgebildet werden, so daß hierdurch der Reibungskoeffizient erhöht wird.

Die Elektrodenklötze und die Spannbacken sind getrennt voneinander ausgebildet und die Elektrodenklötze können je nach Wunsch in Stoßrichtung verschoben werden, so daß weder ein stufenförmiger Meßblock noch Hilfsspanneinrichtungen zur Einstellung des Überstandes der Werkstücke erforderlich sind. Die Spannbacken müssen zum Zwecke der Einstellung des Überstandes der Werkstücke über die Elektroden nicht geöffnet und geschlossen werden, so daß die Geschwindigkeit des Gesamtvorganges der Einstellung des Überstandes äußerst groß ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrischen Widerstands-Stumpfschweißen mit je einem durch einen Spannantrieb beaufschlagbaren und unverschiebbar auf dem Vorrichtungsgestell bzw. dem Stauchschlitten befestigten Spannbackenpaar, an dessen der Schweißstelle zugewandter Seite ein in Stauchricbtung verschiebbares und durch einen Klemmantrieb beaufschlagbares Elektrodenklotzpaar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein gesonderter Schiebeantrieb (15a bzw. 156; 16a bzw. i6b) für den oberen Elektrodenklotz (3a; 4a) bzw. den unteren Elektrodenklotz (36; 4b) vorgesehen ist und daß der Klemmantrieb (19; 20) sich am Spannantrieb (6; 7) für die Spannbacken (21a, 21 b; 22a,22b) abstützt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbac!:enpaare und Elektrodenklotzpaare jeweils elektrisch miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbackenpaare Klemmflächen mit die Reibung erhöhenden Vorsprüngen aufweisen.