DE2943245C2 - Schweißzange für elektrische Widerstandsschweißungen zum Einsatz in Schweißmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißzange für elektrische Widerstandsschweißungen zum Einsatz in Schweißmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der GB-PS 14 58 519 als bekannt hervorgeht.

Schweißzangen zum Punktschweißen werden in großem Umfang in der Industrie, insbesondere in Zusammenhang mit Robotern eingesetzt Dabei ist es häufig notwendig, eine Rückstellung der Zangenteile in eine weit geöffnete Ausgangsposition zu erzielen, weil nur dadurch Kollisionen mit dem Schweißteil beim Ein- oder Ausfahren der Schweißzange in die bzw. aus der Schweißnahtstelle zuverlässig vermieden werden können. Nachteilig an der Rückstellung in große Zangenöffnungen bei den herkömmlichen Zangen ist im allgemeinen, daß die Zangenteile innerhalb der sehr kurzen Taktzeiten stoßartig bewegt werden müssen und daher besonders belastet werden. Als Folge davon sind frühes; Ausschlagen der Führungen und Gelenke, Trockenlauf und die dadurch anfallenden Reparaturen zu verzeichnen, während auf der anderen Seite eine konstruktive Verstärkung dieser Verschleißteile sich dadurch negativ auswirkt, daß sie gewichtsmäßig zu einer zusätzlichen Roboterbelastung und dadurch zu einer Beeinträchtigung der zeitlichen Abläufe führt

In der GB-PS 14 58 519 ist eine Schweißzange gezeigt, in der Ruhestellung bzw. Bewegungsspiel der Zange in zweierlei Hinsicht durch justierbare Anschlagschrauben einstellbar sind. Der die Zangenschwenkachse und über sie die ganze Zange schwenkbar tragende Lagerbock ist seinerseits an seiner Basis vertikal schwenkbar an der Zangenhalterung — Basis-Schwenkgelenk — gelagert, wobei jedoch die Schwenklage des Lagerbocks durch ein erstes Paar von justierbaren einander entgegenwirkenden Anschlagschrauben am Lagerbock festlegbar ist Der Betätigungskolben für die Schweißzange liegt in der Symmetrieachse der Schweißzange und greift mittig über ein Kniehebelpaar an den Zangenarmen an; die Einzelhebel des Kniehebelpaares sind ihrerseits über sehr harte Federn beschränkt beweglich an den Zangenarmen befestigt In Schließstellung des Betätigungskolbens liegt der Anlenkpunkt des Kniehebelpaares gleichachsig mit dam Basis-Schwenkgelenk. Die Kinematik dieser Schweißzange ist so gewählt, daß in der vollständig geschlossenen, mit der Zangenschließkraft voll beaufschlagten Zangenstellung die Zange frei oder bei geringer Kraft um das Basis-Schwenkgelenk kippen kann. Durch das erste Paar von Anschlagschrauben kann dieser Schwenkweg begrenzt werden. Dank dieser Beweglichkeit der Schweißzange um das Basis-Schwenkgelenk kann sich die Schweißzange auch bei ungenauer relativer Positionierung der Schweißzange relativ zum Werkstück und/oder wechselnder Schweißnahtlage am Werkstück selbsttätig einstellen. Jedoch kann dieses Einstellen der bekannten Zange auf die jeweilige Lage der Schweißnaht nicht völlig zwanglos erfolgen, denn aufgrund des symmetrischen Aufbaues der kinematischen Glieder des Zangen-Schließantriebes haben diese vor dem Einlaufen in die Zangenschließstellung die Tendenz, sich auf die Symmetrieachse auszurichten. Hierdurch wird übrigens die Zange in ihrer geöffneten Ruhestellung auch stets in Richtung auf eine neutrale Mittelstellung auf der Symmetrieachse gespannt. Ein Abweichen der Zange von der Ausrichtung auf die Symmetrieachse, das heißt ein Abweichen aus ihrer kinematisch bedingten Neutrallage, bevor der Schließkolben seine Endstellung erreicht hat, ist nur aufgrund von sehr harten Zwischenfedern im Bereich der

Anlenkung der Schließglieder an die Zangenarme möglich; diese Federn müssen in der Lage sein, die Zangenschließkräfte zu übertragen und sie müssen, was ihren Federweg anlangt, den Elektrodenverschleiß, Blechdickenunterschiede und Kolbenhubu^terschiede ausgleichen können. Die Zange läßt sich aus ihrer Neiitrallage vor Erreichen der Endsteliung des Schließkolbens also nur unter Kompression einer dieser harten Zwischenfedern, also nur unter Zwang wogdrücken. Diese Kraft müßte gegebenenfalls von dem Schweißnahtflansch oder dem noch unfertigen Werkstück aufgebracht werden. Dadurch können in ungünstiger Weise Verschiebekräfte auf die Werkstückteile vor ihrem Verschweißen ausgeübt werden, wodurch die Fertigungsgenauigkeit beim Schweißen beeinträchtigt wird. Die maximale öffnung der bekannten Schweißzange in Ruhestellung kann durch ein weiteres Paar von einander entgegenwirkenden und auf den Lagerbock einvirkenden Anschlagschrauben eingestellt werden. Wegen der geschilderten Vorgänge ist bei dieser Zange stets ein vollständiges öffnen beim Übergang von einem Schweißpunkt zum nächsten erforderlich, weil nur so ein sicheres Abheben beider Elektroden vom Werkstück gewährleistet werden kann. Teilgeöffnete Zwischenstellungen der Schweißzange sind nicht vorgesehen und auch nicht möglich, weil bei teilgeöffneten Stellungen der Zange die Elektroden nicht beidseitig sicher vom Werkstück abheben. Muß — werkstückbedingt — die Schweißzange zum Einfahren an die Schweißnahtstelle eine sehr große Maulöffnung ma- w chen, so muß diese große Maulöffnung nach jedem Schweißpunkt vor dem Weitertakten der Zan_Be ebenfalls eingefahren werden, wofür relativ viel Zeit und mechanischer Arbeitsaufwand nötig ist.

In der DE-OS 26 59 652 ist eine ähnliche Schweißzan- η ge dargestellt, deren Zangenarme ebenfalls durch einen einzigen Hydraulikzylinder betätigt werden, der jedoch wechselweise in der einen oder anderen Richtung beaufschlagbar ist. Außerdem sind auch hier die Zangenarme mit einem Kniehebelpaar verbunden, <o dessen gemeinsamer Gelenkbolzen in einer länglichen sich trichterartig erweiternden Öffnung des Lagerbocks längsverschiebbar geführt ist. Der Gelenkbolzen des Kniehebelpaares kann sich bei Zangenschließstellung mit Spiel in der länglichen Öffnung bewegen. Dadurch -^ ist zwar eine zwanglose Selbstzentrierung der Zangenbacken während des Schließens der Zange und des eigentlichen Schweißvorganges in gewissen Grenzen möglich, weil der Betätigungsantrieb die Zange insoweit nicht behindert. Beim Übergang von einem Schweiß- "'" punkt zum anderen muß jedoch die Schweißzange ganz geöffnet werden, weil nur in voll geöffnetem Zustand die Schwenklage der Zange definiert ist. Bei einer nur teilweisen öffnung der Schweißzange würde diese schwerkraftbedingt abkippen und mit einer Elektiode ^ an dem zu schweißenden Werkstück aufliegen und an ihm entlanggleiten. Bei Hindernissen, wie z. B. Bohrungen oder dergleichen, besteht Kollisions- und Bruchgefahr. Die Zangenbacken nach jedem Schweißpunkt ganz zu öffnen, erfordert jedoch — wie gesagt — vermehrt < >o Zeit und Arbeitsaufwand und eine stabilere und somit schwerere Ausbildung des Roboterkopfes.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Schweißzange der eingangs genannten Art eine Zangenkonstruktion anzugeben, mit der außer der voll geöffneten, (>*> vorzugsweise beim Einfahren der Zange an die Schweißnaht verwendeten Zangenstellung wahlweise auch definierte teilgeöffnete 7angenstellungen während des Betriebes ansteuerbar sind, in denen die Schwenklage der Zangenarme in der Ruhestellung ebenfalls definiert ist, so daß mit geringen Massenkräften beim Zangenschluß und mit schneller Schweißfolge gearbeitet werden kann. Außerdem soll diese Zangenkonstruktion gewährleisten, daß sich die Schweißelektroden der sich schließenden Zange an die Lage der Schweißnaht auch bei abnormaler Relativlage zur Schweißzange bzw. bei Verschiebung der Schweißnaht aus der Mittellage zwanglos anpassen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschriebene Ausbildung der Zange gelöst Aufgrund der Zuordnung je eines gesonderten Hydraulikzylinders für jede Zangenbacke und der gesonderten Hubeinstellung mittels Endschalter für jeden Hydraulikzylinder ist neben der durch den mechanisch möglichen Kolbenhub vorgegebenen vollen Schweißzangenöffnung noch eine definierte Teilöffnung der Schweißzange während des Betriebes ansteuerbar, in der auch die Schwenklage der Zangenarme definiert ist Dies erlaubt kurze Taktzeiten zwischen den Schweißpunkten. Außerdem ist vor dem Weitertakten der Schweißzange nicht nur das Vorhandensein des zum Zangen-Offnen erforderlichen Drukkes, sondern die dazu erforderliche tatsächliche Kolbenstellung kontrollierbar. Darüber hinaus entfällt bei der erfindungsgemäßen Zange nicht nur die mechanische Ruhelagenzentrierung durch ein Kniehebelpaar wie ehedem, sondern es sind auch elastische Glieder dabei vermieden, die die Betätigung der Schweißzange erschweren oder die eine Rückwirkung auf die Selbsteinstellung der Elektroden auf die jeweilige Schweißnahtlage haben. Hierdurch wird die Zange einfacher und leichter.

Zur Vereinfachung der Hydraulikzylinder und ihrer Druckversorgung gemeinsam von der Mitte aus können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die beiden hydraulischen Arbeitszylinder an den einander zugekehrten, am Lagerbock angelenkten Enden gleichachsig und starr miteinander verbunden und quer zu ihrer Achse verschiebbar, aber in Achsrichtung fest am Lagerbock geführt sein.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn in an sich bekannter Weise (»Fluid«, Juli 1976, S. 24-27) die Wandung der Hydraulikzylinder aus nicht magnetisierbarem Werkstoff und die Kolben aus magnetisierbarem Werkstoff bestehen oder einen Ringmagneten enthalten und die stellungsabhängig betätigbaren Schalter als Reed-Schalter ausgebildet sind.

Um die Vorhubposition den jeweiligen Einsatzbedingungen der Schweißzange anpassen zu können, ist es zweckmäßig, wenn jeder der stellungsabhängig betätigbaren Schalter an unterschiedlichen axialen Positionen der Hydraulikzylinder fixierbar ist. Es k^nn auch zweckmäßig sein, wenn jeder der stellungsabhängig betätigbaren Schalter im Abstand zueinander wenigstens zwei wahlweise verwendbare Schaltkontaktpaare oder dergleichen aufweist, derart, daß mehrere unterschiedliche Vorhubsteilungen der Kolben bzw. der Schweißzange ansteuerbar sind. Dies ist vor allen Dingen dann zweckmäßig, wenn beim Weitertakten von einem Schweißpunkt zum nächsten einem Hindernis ausgewichen werden muß und dazu eine von der nonralen Vorhubsteilung einer Zangenbacke abweichende definierte Vorhubstellung angesteuert werden muß.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch

näher erläutert; dabei zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Schweißzange in Seitenansicht.

Die Schweißzange 1 ist mit den um den Schwenkpunkt 4 schwenkbaren Zungenbacken 2, 3 an einem Lagerbock 5 schwenkbar gelagert, der an einem nicht gezeichneten Schweißroboter befestigt ist. Die Zangenbacken 2,3 sind nach rückwärts über den Schwenkpunkt 4 hinaus verlängert und bilden dort kurze Zangenarme 6, 7. Zwischen den Zangenarmen 6, 7 sind hydraulische Arbeitszylinder 8, 9 zum Schließen der Schweißzange 1 angeordnet. Die Arbeitszylinder 8, 9 bestehen vorzugsweise aus einem einheitlichen Arbeitszylinder in Doppelausführung 10, welcher in der Mitte beaufschlagt wird und dessen Enden 11, 12 mit den Zangenarmen 6 bzw. 7 gelenkig verbunden sind. Der Doppelzylinder 10 trägt mittig eine Rolle 13, die in einer Führung 14, welche am Lagerbock 5 angeordnet ist, gleiten kann. Dadurch wird ein Abkippen der Schweißzange 1 um den Schwenkpunkt 4 vermieden.

Die Schweißbacken 2, 3 tragen in an sich bekannter Weise wassergekühlte Schweißelektroden 15, 16. Der Stromanschluß zu den Schweißelektroden erfolgt mittels Stromkabel an hierfür vorgesehenen Anschlußstellen 17,18.

Zur Einstellung beispielsweise unterschiedlicher offener Ruhestellungen der Schweißelektroden 15, 16 sind am Doppelzylinder 10 axialverstellbare Reed-Schalter

^ri 19, 20 vorgesehen, während in den Kolben 21, 22 des Hydraulikzylinders Ringmagnete 23, 24 angeordnet sind. Bei Kontaktauslösung durch die Reed-Schalter 19, 20 wird über eine entsprechende Schaltung die Beaufschlagung des betreffenden Zylinders 8, 9

ίο unterbrochen, so daß die jeweilige offene Stellung der betreffenden Zangenbacke 2 bzw. 3 mit der Schweißelektrode 15 bzw. 16 definierbar ist. Selbstverständlich können bei entsprechender Schaltung auch mehrere Reed-Schalter an einem Zylinder 8, 9 angeordnet und somit unterschiedliche offene Ruhestellungen einsteuerbar sein.

Mit diesen Schweißzangen erfolgt auch dann eine qualitativ gute Verschweißung, wenn das Schweißgut 25 außerhalb der normalen Schweißposition liegt. Stößt die eine Schweißelektrode auf Widerstand, so bewegt sich die andere so lange, bis diese die abweichende, aus der Reihe liegende neue Schweißposition erreicht hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Schweißzange für elektrische Widerstandsschweißungen zum Einsatz in Schweißmaschinen, mit zwei um einen gemeinsamen Schwenkpunkt : gegeneinander verschwenkbaren Zangenbacken, wobei die Schweißzange als Ganzes gleichachsig zu diesem Schwenkpunkt an einem von der Schweißmaschine gehalterten Lagerbock schwenkbar gelagert ist und wobei die Zangenbacken nach rückwärts über den Schwenkpunkt hinaus verlängert sind und dort Zangenarme bilden, zwischen denen hydraulisch betätigbare Arbeitsmittel zum Schließen und öffnen der Schweißzange angelenkt sind, und mit einerseits an jedem der beiden Zangenarme und andererseits an dem Lagerbock angreifenden Einrichtungen, welche die Schwenklage der Zangenarme gegenüber der Schwenkachse in der Ruhestellung der Schweißzange festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch betätigbaren Arbeitsmittel und die Einrichtungen zum Festlegen der Schwenklage der Zangenarme in der Ruhestellung baulich in der Weise vereinigt sind, daß jeder Zangenbacke (2, 3) je ein gesonderter Hydraulikzylinder (8, 9) zugeordnet ist, der jeweils einerseits am Zangenarm (6, 7) und andererseits am Lagerbock (S) angelenkt ist, und daß neben der der voll geöffneten Zangenstellung entsprechenden mechanischen Kolbenendstellung jedes Hydraulikzylinders (8, 9) jeweils noch eine durch einen stellungsabhängig vom jeweiligen Kolben (21, 22) betätigbaren auf die Druckversorgung der Hydraulikzylinder (8, 9) einwirkenden Schalter (19, 20) definierte Vorhubsteilung des Kolbens (21, 22) vorgesehen ist.
2. 2. Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hydraulikzylinder (9, 10) an den einander zugekehrten am Lagerbock (5) angelenkten Enden gleichachsig und starr miteinander verbunden sind und quer zu ihrer Achse verschiebbar, aber in Achsrichtung fest am Lagerbock (5) geführt sind.
3. 3. Schweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Hydraulikzylinder (8, 9) aus nicht magnetisierbarem Werkstoff und die Kolben (21, 22) aus magnetisierbarem Werkstoff bestehen oder einen Ringmagneten (23, 24) enthalten und daß die stellungsabhängig betätigbaren Schalter (19, 20) als Reed-Schalter ausgebildet sind.
4. 4. Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der stellungsabhängig betätigbaren Schalter (19, 20) an unterschiedlichen axialen Positionen der Hydraulikzylinder (8,9) fixierbar ist.
5. 5. Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der stellungsabhängig betätigbaren Schalter (19, 20) im Abstand zueinander wenigstens zwei wahlweise verwendbare Schalt-Kontaktpaare oder dergleichen aufweist, f>o derart, daß mehrere unterschiedliche Vorhubstellungen der Kolben (21, 22) bzw. der Schweißzange (1) ansteuerbar sind.