DE29924408U1 - Knee-lever welding tool for automobile body components has fluid-cooled welding electrodes attached to pivoted clamp arm and cooperating jaw acting as counter-bearing - Google Patents
Knee-lever welding tool for automobile body components has fluid-cooled welding electrodes attached to pivoted clamp arm and cooperating jaw acting as counter-bearingInfo
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Abstract
Description
Beschreibung GattungDescription Genus
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelschweißzange zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.The invention relates to a toggle lever welding gun for use in body construction in the automotive industry.
Die gebräuchlichen Schweißvorrichtungen bieten unter den oftmals beengten Raumverhältnissen, aber auch wegen der komplizierten Handhabung, Schwierigkeiten beim Verschweißen von Karosserieblechen, die im Karosseriebau der Kfz-Industrie verwendet werden sollen. Aus diesem Grunde werden oftmals relativ komplizierte Vorrichtungen gebaut, um Schweißelektroden zu den Schweißpunkten hinzuführen und wieder zu entfernen. Da die Konturen von Karosserieblechen je nach Pkw-Typ oftmals recht kompliziert gestaltet sind, müssen auch die Schweißelektroden an diesen Konturen vorbeibewegt werden. Dies führt dazu, daß Hilfsvorrichtungen gebaut werden müssen, die oft einThe welding devices commonly used present difficulties when welding body panels that are to be used in the bodywork of the automotive industry due to the often cramped space conditions and also due to the complicated handling. For this reason, relatively complicated devices are often built to guide welding electrodes to the welding points and then remove them again. Since the contours of body panels are often quite complicated depending on the type of car, the welding electrodes also have to be moved past these contours. This means that auxiliary devices have to be built, which often require a
Mehrfaches der gesamten Investitionskosten der eigentlichen Schweißvorrichtung erfordern. Dabei müssen oft Bewegungen in verschiedenen Ebenen, beispielsweise horizontale Hubbewegungen durchgeführt werden, was relativ komplizierte Hilfsvorrichtungen mit verschiedenen motorischen Antrieben und Folgesteuerungen beinhaltet. Die Investitionskosten für solche Hilfsvorrichtungen sind entsprechend hoch, ganz abgesehen davon, daß auch die Nebenzeiten, die für das Bewegen der Schweißelektroden gebraucht werden - betrachtet zum eigentlichen Schweißvorgang -, unverhältnismäßig hoch sind.Require several times the total investment costs of the actual welding device. This often involves movements in different planes, such as horizontal lifting movements, which involves relatively complicated auxiliary devices with various motor drives and sequential controls. The investment costs for such auxiliary devices are correspondingly high, not to mention that the non-productive times required for moving the welding electrodes - compared to the actual welding process - are disproportionately high.
Vorbekannt sind zum Beispiel C-förmige Schweißzangen, die zu den miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteilen, insbesondere Blechen, transportiert werden.Previously known, for example, are C-shaped welding tongs that are transported to the flat components, especially sheets, that are to be welded together.
Bekannt sind weiterhin auch zangenförmige Gebilde, die an dem einen Ende jeweils eine Schweißelektrode aufweisen und an dem anderen Ende über ein Kniehebelgelenk miteinander verbunden sind, das die Hebel der Schweißzange motorisch bewegt, um die Schweißelektroden aufeinander zu und wieder voneinander weg bewegen zu können. Hierbei handelt es sich um relativ unhandliche, sperrige Gebilde.Also known are tong-shaped structures that have a welding electrode at one end and are connected to each other at the other end via a toggle joint that moves the levers of the welding tongs by motor in order to be able to move the welding electrodes towards and away from each other. These are relatively unwieldy, bulky structures.
Beim Schweißen von Karosserieblechen müssen darüber hinaus oftmals eine Vielzahl von Schweißpunkten in schneller Folge hinter- und/oder nebeneinander gesetzt werden, was ein taktweises Vor- und Rückbewegen der Schweißelektroden zur Folge hat.When welding body panels, a large number of welding points often have to be placed one behind the other and/or next to the other in quick succession, which results in the welding electrodes moving back and forth in cycles.
Bei den bekannten Schweißvorrichtungen unterscheidet man darüber hinaus auch zwischen sogenannten Maschinenschweißzangen, die stationär sind und auf dem Boden oder einem Fundament angeordnet sind und in der Regel nur einen Schweißpunkt herstellen. Die Herstellung von zahlreichen Schweißpunkten in rascher Folge ist mit solchen Maschinenschweißzangen in der Regel nicht möglich. Außerdem lassen sich die Elektroden zumeist nicht weit genug voneinander entfernen, um gewisse Konturen der miteinander zu verschweißenden Karosseriebleche oder dergleichen überwinden zu können.In the known welding devices, a distinction is also made between so-called machine welding guns, which are stationary and are arranged on the floor or a foundation and usually only produce one welding point. It is usually not possible to produce numerous welding points in quick succession with such machine welding guns. In addition, the electrodes usually cannot be moved far enough apart to be able to overcome certain contours of the body panels or the like that are to be welded together.
Vorbekannt sind auch sogenannte Roboterschweißzangen, mit denen zumeist eine Vielzahl von Schweißpunkten in rascher Folge herstellbar sind. Roboterschweißzangen sind in der Regel einem Roboterarm zugeordnet.Also known are so-called robot welding guns, which can usually be used to produce a large number of welding points in rapid succession. Robot welding guns are usually assigned to a robot arm.
Des weiteren sind sogenannte Ständerschweißzangen vorbekannt, die zumeist ortsunbeweglich sind und zu denen die miteinander zu verschweißenden Bauteile hinbewegt werden.Furthermore, so-called column welding guns are already known, which are mostly stationary and to which the components to be welded are moved.
Zum Stand der Technik gehören ganz allgemein auch sogenannte Kniehebelspannvorrichtungen, die in mannigfaltigen Konstruktionen vorbekannt sind und die besonders im Karosseriebau der Kfz-Industrie zur Anwendung gelangen. Sie bestehen in der Regel aus einem Spannkopf und einem sich daran anschließenden Gehäuse, in dem der motorische Antrieb, zum Beispiel ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, der mit einer Kolbenstange axial das Gehäuse und den sich daran anschließenden Spannkopf durchgreift. Mit dem freien, dem Kolben abgewandten Ende ist über eine Schwenkachse ein Kniehebelgelenk verbunden, dem ein Spannarm zugeordnet ist. Außerdem ist an dem Spannkopf in der Regel ein als Kiefer bezeichnetes Widerlager angeordnet. Spannarm und Kiefer sind geeignete Vorrichtungsteile, zum Beispiel Werkzeuge, durch Anschrauben zuzuordnen. Zwischen dem Spannarm und dem Kiefer werden die zu haltenden Werkstücke, zum Beispiel Bleche im Karosseriebau der Kfz-Industrie, eingespannt, um sie miteinander zu verbinden, zum Beispiel durch Clinchen oder durch Schweißen -G 91 04 532U1, DE-AS 22 22 686, EP0 778 107A1.The state of the art also generally includes so-called toggle lever clamping devices, which are already known in a variety of designs and are used in particular in the bodywork construction of the automotive industry. They usually consist of a clamping head and an adjoining housing in which the motor drive, for example a piston which is to be pressurized alternately on both sides by pressure medium, in particular by air pressure, is guided longitudinally and in a sealed manner, and which passes axially through the housing and the adjoining clamping head with a piston rod. A toggle lever joint, to which a clamping arm is assigned, is connected via a pivot axis to the free end facing away from the piston. In addition, an abutment known as a jaw is usually arranged on the clamping head. Suitable device parts, for example tools, can be assigned to the clamping arm and jaw by screwing them on. The workpieces to be held, for example sheet metal in the bodywork of the automotive industry, are clamped between the clamping arm and the jaw in order to connect them to one another, for example by clinching or welding -G 91 04 532U1, DE-AS 22 22 686, EP0 778 107A1.
Bei einer anderen Konstruktion ist in dem sich an dem Spannkopf anschließenden Gehäuse ein als Elektromotor ausgebildeter Antrieb vorgesehen, der koaxial zu dem Gehäuse angeordnet ist und mit einer Hohlwelle versehen ist, die mit einer Gewindemutter getrieblich verbunden ist, die ihrerseits eine Schraubspindel antreibt, die das axial verstellbare Teil bildet, wobei die Schraubspindel in die Hohlwelle eintaucht. Es ist auch möglich, daß ein Elektromotor über eine Welle ein Ritzel antreibt, das mit einem Zahnrad kämmt, das eine Innenverzahnung aufweist, die eine Schraubspindel antreibt, die das axial verstellbare Teil bildet. Das axial verstellbare Teil kann auch als Kugelgewindetrieb bzw. als Kugelgewindespindel ausgebildet sein - DE 36 13 644 C2.In another design, a drive designed as an electric motor is provided in the housing adjoining the clamping head, which is arranged coaxially to the housing and is provided with a hollow shaft which is geared to a threaded nut, which in turn drives a screw spindle which forms the axially adjustable part, the screw spindle being immersed in the hollow shaft. It is also possible for an electric motor to drive a pinion via a shaft which meshes with a gear wheel which has an internal toothing which drives a screw spindle which forms the axially adjustable part. The axially adjustable part can also be designed as a ball screw drive or as a ball screw spindle - DE 36 13 644 C2.
Alles in allem kranken die insbesondere zum Verschweißen von Karosserieblechen im Kfz-Bau eingesetzten vorbekannten Schweißvorrichtungen unter anderem daran, daß sie entweder zu groß und zu sperrig sind und deshalb in vielen Fällen wegen der beengten Raumverhältnisse schwer eingesetzt werden können, oder aber nicht in der Lage sind, die Konturen von Karosserieblechen, Vorrichtungsteilen und dergleichen zu überwinden, da sich ihre Schweißelektroden nicht weit genug voneinander wegbewegen lassen. Des weiteren sind die vorbekannten Schweißvorrichtungen oftmals ungeschützt gegen Schweißspritzer und Feuchtigkeit. Oftmals führt man auch sogenannte Rob-CAD-Analysen (Roboter-Simulations-Analysen) durch, um festzustellen, ob sich mit einerAll in all, the existing welding devices used in particular for welding body panels in motor vehicle construction suffer from the fact that they are either too large and too bulky and therefore in many cases difficult to use due to the limited space available, or they are not able to overcome the contours of body panels, device parts and the like because their welding electrodes cannot be moved far enough away from each other. Furthermore, the existing welding devices are often unprotected against welding spatter and moisture. So-called Rob-CAD analyses (robot simulation analyses) are often carried out to determine whether a
bestimmten Schweißvorrichtung die Konturen von Karosserieblechen umfahren lassen. Ganz abgesehen davon, daß solche Rob-CAD-Analysen kostspielig und umständlich sind, berücksichtigen sie dennoch nicht, daß in der Praxis oftmals Schläuche und ganze Bündel von Kabeln zusätzliche Störkonturen darstellen, so daß sich trotz sorgfältigster Auswertung solcher Simulationsprogramme in der Praxis Schwierigkeiten durch derartige Schläuche und Kabel ergeben können.Aside from the fact that such Rob-CAD analyses are expensive and laborious, they do not take into account that in practice hoses and entire bundles of cables often represent additional interference contours, so that despite the most careful evaluation of such simulation programs, difficulties can arise in practice due to such hoses and cables.
Aus der DE 30 34 700 A1 ist eine Schweißpistolenvorrichtung vorbekannt, bei der an der oberen Fläche eines Arbeitszylinders ein Paar rechter und linker Nockenplatten befestigt ist, das einen stationären Pistolenarm hält, wobei in einem zwischen den Nockenplatten gebildeten Raum ein Armhalter angeordnet ist, der einen beweglichen Pistolenarm hält und über einen Zapfen mit einem oberen Endabschnitt einer Kolbenstange verbunden ist, die sich von einem in dem Arbeitszylinder angebrachten Kolben erstreckt, wobei der Armhalter über wenigstens einen Zapfen mit einer in jeder Nockenplatte angebrachten, nahezu L-förmigen Nockenrille in Eingriff steht. Des weiteren ist ein Positionierglied zum Stützen eines zu bearbeitenden Werkstückes vorgesehen mit einer Anschlagplatte, die eine Führungsstange trägt, welche sich von dieser nach unten erstreckt. Der Arbeitszylinder ist an einem zwischen der Anschlagplatte und einem unter dieser angebrachten Anschlag gelegenen Mittelabschnitt derA welding gun device is previously known from DE 30 34 700 A1, in which a pair of right and left cam plates are attached to the upper surface of a working cylinder, which holds a stationary gun arm, wherein an arm holder is arranged in a space formed between the cam plates, which arm holder holds a movable gun arm and is connected via a pin to an upper end portion of a piston rod extending from a piston mounted in the working cylinder, wherein the arm holder is engaged via at least one pin with an almost L-shaped cam groove mounted in each cam plate. Furthermore, a positioning member for supporting a workpiece to be machined is provided with a stop plate which carries a guide rod which extends downwards from it. The working cylinder is attached to a central portion of the
Führungsstange gleitend angeordnet und wird durch eine Feder nach unten gedrängt. Das Positionierglied ist abnehmbar an der Tragstütze angeordnet, wobei die Anschlagplatte auf eine Auflagebasis aufgelegt ist, die an einem unteren Abschnitt des Positioniergliedes vorgesehen ist und an dieser durch eine Schraube lösbar befestigt ist, wobei das Positionierglied durch ein anderes Positionierglied mit einer Auflagebasis ersetzbar ist. Die Führungsstange ist an ihrem unteren Ende mit einem Antriebszylinder verbunden, um durch diesen auf- und abbewegbar zu sein. Im übrigen ist die Führungsstange gleitend durch ein Universalgelenk eingefügt, das an dem vorderen Endabschnitt eines sich von der Tragstütze erstreckenden Tragarms angeordnet ist. Die Kolbenstange ist in ihrem oberen Abschnitt zu einem plattenförmigen Bereich geformt, der an seinem unteren Ende einen Schulterbereich aufweist, wobei der plattenförmige Bereich dazu dient, mit einem sich von der Anschlagplatte erstreckenden Anschlagarm so zusammenzuarbeiten, daß die Kolbenstange an einer Drehung gehindert wird, wobei der Schulterbereich dazu dient, mit dem Anschlagarm so zusammenzuarbeiten, daß eine Elektrode des stationären Pistolenarms von dem Werkstück getrennt wird, wenn die beiden Glieder aneinander geheftet sind. Die Zapfen erstrecken sich über die Nockenrillen, wobei Führungsrollen vorgesehen sind, die an den jeweiligen Enden der Zapfen nahezu bogenförmig nach außen weiterbewegt werden, um so einen weiten Öffnungswinkel zwischen den die Schweißelektroden tragenden Pistolenarm zu erhalten. BeimGuide rod is slidably arranged and urged downward by a spring. The positioning member is detachably arranged on the support bracket, the stop plate is placed on a support base provided on a lower portion of the positioning member and detachably secured thereto by a screw, the positioning member being replaceable by another positioning member having a support base. The guide rod is connected at its lower end to a drive cylinder to be movable up and down thereby. Furthermore, the guide rod is slidably inserted through a universal joint arranged on the front end portion of a support arm extending from the support bracket. The piston rod is formed in its upper section into a plate-like portion having a shoulder portion at its lower end, the plate-like portion serving to cooperate with a stop arm extending from the stop plate so as to prevent the piston rod from rotating, the shoulder portion serving to cooperate with the stop arm so as to separate an electrode of the stationary gun arm from the workpiece when the two members are tacked together. The pins extend over the cam grooves, guide rollers being provided which are moved further outwards in a nearly arcuate manner at the respective ends of the pins so as to obtain a wide opening angle between the gun arm carrying the welding electrodes.
Schließen wird der bewegliche Arm zuerst bogenförmig bewegt und dann linear nach unten bewegt.To close, the movable arm is first moved in an arc and then moved linearly downwards.
Aus der DE 37 43 341 A1 ist eine Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergleichen Schweißeinrichtungen vorbekannt, bestehend aus einem gestellfesten Zylinder sowie einem in dem gestellfesten Zylinder geführten, mit der Schweißelektrode bzw. den betätigten Arm der Schweißzange verbundenen Kolben. Der Kolben ist als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen Antrieb betätigten, aus einer Gewindemuffe und einer Gewindespindel bestehenden Spindeltriebes ausgebildet. Die Gewindemuffe ist starr in dem mit der Schweißelektrode bzw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder axial beweglich geführten Kolben befestigt, wobei die in dem Zylinder drehbar gelagerte Gewindespindel mit einem elektromotorischen Antrieb verbunden sind. Des weiteren kann die Gewindemuffe drehfest mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebes und die Gewindespindel starr mit dem im Zylinder axial geführten Kolben verbunden sein.From DE 37 43 341 A1, a device for actuating the welding electrode or welding tongs of resistance welding devices in welding machines, robots or similar welding devices is already known, consisting of a cylinder fixed to the frame and a piston guided in the cylinder fixed to the frame and connected to the welding electrode or the actuated arm of the welding tongs. The piston is designed as a sleeve open on one side to accommodate a spindle drive actuated by an electric motor drive and consisting of a threaded sleeve and a threaded spindle. The threaded sleeve is rigidly attached to the piston connected to the welding electrode or the actuated arm of the welding tongs and guided axially movably in the cylinder, with the threaded spindle rotatably mounted in the cylinder being connected to an electric motor drive. Furthermore, the threaded sleeve can be connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the electric motor drive and the threaded spindle can be rigidly connected to the piston guided axially in the cylinder.
Aus der US 5 201 838 A ist ein durch einen Kolben mit Kolbenstange kontrollierter Robotergreifer vorbekannt, der über Keilgetriebe angetrieben wird, und der zum Greifen von Elektronikbauteilen dienen kann. Sensoren in einem dem Kolben mit Kolbenstange aufnehmenden Gehäuse kontrollieren die Position des Kolbens.US 5 201 838 A discloses a robot gripper controlled by a piston with a piston rod, which is driven by a wedge gear and can be used to grip electronic components. Sensors in a housing that accommodates the piston with the piston rod control the position of the piston.
AufgabeTask
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Typ von Schweißvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie zu schaffen, der unter relativ beengten Raumverhältnissen eingesetzt werden kann, die in der Regel vorkommenden Konturen beim Verschweißen von Karosserieblechen problemlos überwindet und keine teuren Hilfsvorrichtungen (Dreh-, Linearoder Schwenkeinheiten = Hilfsvorrichtungen) benötigt, die die Schweißelektroden zum eigentlichen Einsatzort bewegen und davon entfernen sollen. Darüber hinaus soll die angestrebte neue Schweißvorrichtung geschützt gegen Schweißspritzer und die üblicherweise in Fertigungsanlagen des Karosseriebaus auftretenden Flüssigkeiten und Verschmutzungen sein.The invention is based on the object of creating a new type of welding device for use in body construction in the automotive industry, which can be used in relatively confined spaces, easily overcomes the contours that usually occur when welding body panels and does not require expensive auxiliary devices (rotating, linear or swivel units = auxiliary devices) that are intended to move the welding electrodes to and from the actual location of use. In addition, the desired new welding device should be protected against welding spatter and the liquids and contaminants that usually occur in body construction production plants.
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LösungSolution
Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.The problem is solved by the features set out in claim 1 .
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine gekapselte Kniehebelschweißzange vorgeschlagen, bei der prinzipiell von der Konstruktion vorbekannter Kniehebelspannvorrichtungen der Kfz-Industrie Gebrauch gemacht wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem eigentlichen Spannarm eine Schweißelektrode und mit dem gegenüberliegenden Kiefer eine andere Schweißelektrode zu verbinden, die dann mit hohem Druck die miteinander zu verbindenden flächigen Bauteile, insbesondere Karosseriebleche, zwischen sich ergreifen und durch Punktschweißen miteinander verbinden. Dabei können zum Beispiel Schweißkräfte in der Größenordnung von 1 bis 10 kN, vorzugsweise 2 bis 4 kN, verwendet werden. Die hohe Schweißkraft läßt sich unproblematisch durch die Kniehebelgelenkautomatik mit anfänglich sanftem Druck aufbringen, das heißt die Elektroden setzen nicht schlagartig auf die Bauteile auf. Dabei hat man es in der Hand, bei Ausgestaltung des Linearmotors als Kolben-Zylinder-Einheit die üblicherweise im Kfz-Bau verwendete DruckluftTo solve the problem underlying the invention, an encapsulated toggle-lever welding gun is proposed, which basically uses the design of previously known toggle-lever clamping devices from the automotive industry. In this way, it is possible to connect a welding electrode to the actual clamping arm and another welding electrode to the opposite jaw, which then grip the flat components to be joined together, in particular body panels, between them with high pressure and connect them to one another by spot welding. For example, welding forces in the order of 1 to 10 kN, preferably 2 to 4 kN, can be used. The high welding force can be applied without any problems by the toggle-lever joint automation with initially gentle pressure, i.e. the electrodes do not come into contact with the components suddenly. When the linear motor is designed as a piston-cylinder unit, it is possible to use the compressed air usually used in automotive construction.
einzusetzen, und zwar bevorzugt nur etwa 6 bar, so daß ein Hochdrucknetz überflüssig ist.preferably only about 6 bar, so that a high-pressure network is unnecessary.
Je nach den vorliegenden Raumverhältnissen kann man außerdem Kolben-Zylinder-Einheiten unterschiedlicher Querschnittsform wählen, zum Beispiel statt eines runden einen im Querschnitt etwas rechteckförmig ausgebildeten Zylinder (sogenannter Flachovalzylinder), der an seinen Schmalseiten durch Übergangsradien in die Schmalseiten und in die Längsseiten des Zylinders übergeht. Der Kolben ist entsprechend angepaßt.Depending on the available space, piston-cylinder units with different cross-sectional shapes can also be selected, for example, instead of a round cylinder, a cylinder with a slightly rectangular cross-section (so-called flat oval cylinder), which has transition radii on its narrow sides that merge into the narrow sides and the long sides of the cylinder. The piston is adapted accordingly.
Die gesamte Mechanik der Kniehebelschweißzange läßt sich sehr vorteilhaft dadurch gegen Staub, Feuchtigkeit und Schweißspritzer schützen, daß die Kniehebelmechanik und die Kolbenstange selbst im Spannkopf und/oder in dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Aber nicht nur die Mechanik, sondern auch die Elektrik bzw. Elektronik lassen sich dank voll gekapselter Gehäuse sicher schützen. Der Spannarm und dessen Lagerung und gegebenenfalls eine Verstellautomatik für den Kiefer lassen sich gleichfalls geschützt in Gehäuseabschnitten anordnen, so daß sich eine sehr kompakte, als einheitliches Bauteil zu handhabende Kniehebelschweißzange ergibt. Eine solche Kniehebelschweißzange läßt sich an allen Orten einsetzen, an denen manThe entire mechanism of the toggle-lever welding gun can be protected against dust, moisture and welding spatter by arranging the toggle-lever mechanism and the piston rod itself in the clamping head and/or in the cylinder of the piston-cylinder unit. However, not only the mechanism, but also the electrics and electronics can be safely protected thanks to fully encapsulated housings. The clamping arm and its bearings and, if necessary, an automatic adjustment mechanism for the jaw can also be arranged in protected housing sections, resulting in a very compact toggle-lever welding gun that can be handled as a single component. Such a toggle-lever welding gun can be used in all places where
bisher auch Kniehebelspannvorrichtungen im Kfz-Bau eingesetzt hat, aber auch dort, wo vorbekannte Konstruktionen scheiterten.has also previously used toggle clamping devices in automotive construction, but also where previously known designs failed.
Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß man es durch Ausbildung einer Schweißvorrichtung als Kniehebelschweißzange in der Hand hat, den Schwenkwinkel des eigentlichen Spannarms mindestens bis 90° oder größer zu gestalten, so daß sich die mit dem Spannarm verbundene Elektrode sehr weit von der dem Kiefer zugeordneten Elektrode wegbewegen läßt. Auf diese Weise sind auch sperrige Konturen zu überwinden, so daß die Kniehebelschweißzange gemäß der Erfindung auch dort eingesetzt werden kann, wo bisherige Schweißvorrichtungen versagten, also besonders bei stationären Schweißzangen. Durch den weiten Öffnungswinkel des Spannarmes ergibt sich eine freie, praktisch vertikale Bauteilentnahme, so daß eine zusätzliche Ausschwenkeinheit oder sonstige Hilfsvorrichtungen entfallen.A particular advantage is that by designing a welding device as a toggle-lever welding gun, it is possible to design the swivel angle of the actual clamping arm to at least 90° or more, so that the electrode connected to the clamping arm can be moved very far away from the electrode assigned to the jaw. In this way, even bulky contours can be overcome, so that the toggle-lever welding gun according to the invention can also be used where previous welding devices failed, i.e. particularly with stationary welding guns. The wide opening angle of the clamping arm allows free, practically vertical component removal, so that an additional swivel unit or other auxiliary devices are not required.
Eine erfindungsgemäße Schweißzange läßt sich sowohl als Maschinenschweißzange wie auch als Ständerschweißzange oder Roboterschweißzange einsetzen.A welding gun according to the invention can be used both as a machine welding gun and as a stand welding gun or robot welding gun.
Zusammenfassend ergeben sich folgende wesentliche Vorteile:
a) MaschinenschweißzangeIn summary, the main advantages are as follows:
a) Machine welding gun
vollgekapseltes System, kein Einfluß von Schmutz- und Schweißspritzern auf Lager und andere Funktionsbauteile
Abfrage in Kassettentechnik (revolutionär bei Schweißzangen)
bis zu 90° öffnender Schwenkarm, Bauteil kann vertikal entnommen werden ohne eine zusätzliche Verfahrbewegung
kein 12 bar Druckluftnetz erforderlich, da die erforderliche Schweißkraft durch eine mechanische Kniehebelübersetzung erreicht wird, konventionelle 6 bar Druckluftversorgung ist ausreichend
Flachzylinder schafft flaches Anbauprofil in den Stationen
Kniehebelmechanik mit Kurvenmechanik für konstante Schweißkraft bei zunehmenden ElektrodenverschleißFully encapsulated system, no influence of dirt and welding spatter on bearings and other functional components
Query in cassette technology (revolutionary for welding guns)
Swivel arm opens up to 90°, component can be removed vertically without additional movement
No 12 bar compressed air network required, as the required welding force is achieved by a mechanical toggle lever transmission, conventional 6 bar compressed air supply is sufficient
Flat cylinder creates flat mounting profile in the stations
Knee lever mechanism with curve mechanism for constant welding force with increasing electrode wear
Elektrodenverschleißanzeige, sobald integrierte Endlagenschalter Verschleißgrenze anzeigtElectrode wear indicator as soon as integrated limit switch indicates wear limit
b) Roboterschweißzangeb) Robot welding gun
ebenfalls basierend auf den Grundprinzipien der Maschinenschweißzange, jedoch durch folgende zusätzliche Merkmale gekennzeichnet:also based on the basic principles of machine welding guns, but characterized by the following additional features:
Schwenkkonsole mit integriertem Transformatorkäfig zentraler Ausgleichzylinder voll gekapselt, im Zylinderboden des Antriebszylinders integriertSwivel bracket with integrated transformer cage central balancing cylinder fully encapsulated, integrated in the cylinder base of the drive cylinder
komplettes System mit integrierter Abfrage, kein „Kabelsalat" beide Zylinder, Antriebszylinder und Ausgleichszylinder über eine gemeinsame Ventilplatte angesteuertComplete system with integrated query, no "cable tangle" both cylinders, drive cylinder and compensation cylinder controlled via a common valve plate
Gehäuse aus Vollaluminium, hartcoatiert und damit geringes Gewicht und sicher geschützt gegen SchweißspritzerHousing made of solid aluminum, hard-coated and therefore lightweight and safely protected against welding spatter
c) Ständerschweißzange
Im wesentlichen wie a).c) Column welding gun
Essentially the same as a).
d) Option Spannfunktiond) Optional clamping function
gleichzeitiges Spannen und Schweißen durch Spannstifte oder Konturstücke, die rechts und links der Schweißelektrode positioniert sind; federgestütztes System, das auch bei Konturveränderungen und Elektrodenverschleiß sich den Gegebenheiten anpaßtSimultaneous clamping and welding using clamping pins or contour pieces positioned to the right and left of the welding electrode; spring-supported system that adapts to the conditions even in the event of contour changes and electrode wear
In den Schutzansprüchen 2 bis 39 sind weitere erfinderische Ausführungsformen beschrieben.Further inventive embodiments are described in claims 2 to 39 .
Bei Ausgestaltung gemäß Schutzanspruch 2 können die empfindlichen Bauteile in dem aus zwei Hälften bestehenden, fugendicht abschließenden Spannkopf und/oder in dem in der Regel als Zylinder ausgebildeten Gehäuse für den motorischen Antrieb, zum Beispiel etwaige Steuer- und Abfragevorrichtungen gegen Schweißspritzer, Flüssigkeit und Staub gekapselt angeordnet sein.In the case of a design according to claim 2, the sensitive components can be arranged in the clamping head consisting of two halves and sealingly closing with a joint and/or in the housing for the motor drive, which is generally designed as a cylinder, for example any control and interrogation devices, encapsulated against welding spatter, liquid and dust.
Beim Herstellen mehrerer Schweißpunkte neben- oder hintereinander ist es an sich nicht erforderlich, die Schweißelektroden den vollen Hub ausführen zu lassen, also sie maximal voneinander wegzubewegen, weil es auf eine schnelle Taktfolge ankommt.When producing several welding points next to or behind each other, it is not actually necessary to let the welding electrodes perform the full stroke, i.e. to move them as far away from each other as possible, because a fast cycle sequence is important.
Sofern in den Unterlagen von „Step-Funktion" die Rede ist, wird hierunter ein Zustand verstanden, bei welchem die Schweißelektroden nicht den vollen Öffnungshub durchführen, sondern nur einen „Arbeitshub", der es ermöglicht, in schneller Folge zahlreiche Schweißpunkte hintereinander und/oder nebeneinander zu setzen. Dagegen werden die Schweißelektroden um den vollen Hub voneinander entfernt, wenn der sogenannte „Vorhub" durchgeführt wird.If the documentation refers to the "step function", this refers to a state in which the welding electrodes do not perform the full opening stroke, but only a "working stroke", which makes it possible to place numerous welding points one behind the other and/or next to each other in rapid succession. In contrast, the welding electrodes are spaced apart by the full stroke when the so-called "pre-stroke" is performed.
Schutzanspruch 3 beschreibt eine vorteilhafte Lösung. Hierfür ist nur ein geringer Öffnungshub des Spannarmes und seiner Elektroden erforderlich, wobei zum Beispiel die Schweißelektrode des Kiefers um einen geringen Betrag abgesenkt und die mit dem Spannarm verbundene Schweißelektrode um einen geringen Öffnungswinkel in Offenstellung geschwenkt wird. Dies läßt sich besonders vorteilhaft und in schneller Folge mit einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausgleich- und Absenkvorrichtung bewerkstelligen. Diese verschiedenen Stellungen, mit denen eine größere Anzahl von Schweißpunkten in schneller Folge hergestellt werden sollen, bezeichnet man auch als sogenannte Claim 3 describes an advantageous solution. For this purpose, only a small opening stroke of the clamping arm and its electrodes is required, whereby, for example, the welding electrode of the jaw is lowered by a small amount and the welding electrode connected to the clamping arm is pivoted into the open position by a small opening angle. This can be accomplished particularly advantageously and in rapid succession with a compensation and lowering device proposed according to the invention. These different positions, with which a large number of welding points are to be produced in rapid succession, are also referred to as so-called
„Step-Stellung". Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgleich- und Absenkvorrichtung ist aber auch dann von Vorteil, wenn der volle Öffnungshub benötigt wird, also wenn gleichzeitig die mit dem Kiefer verbundene Schweißelektrode vollständig um ein gewisses Maß abgesenkt und die mit dem Spannarm verbundene Schweißelektrode in Offenstellung geschwenkt werden soll. Auf diese Weise lassen sich die beiden Schweißelektroden maximal voneinander offenschwenken, zum Beispiel um einen Winkel von 90° oder größer, so daß das Bauteil problemlos, zum Beispiel vertikal oder annähernd vertikal eingelegt, aber auch wieder entnommen werden kann."Step position". The compensation and lowering device proposed according to the invention is also advantageous when the full opening stroke is required, i.e. when the welding electrode connected to the jaw is to be completely lowered by a certain amount and the welding electrode connected to the clamping arm is to be pivoted into the open position at the same time. In this way, the two welding electrodes can be pivoted open from one another as far as possible, for example by an angle of 90° or more, so that the component can be easily inserted, for example vertically or almost vertically, but can also be removed again.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in Schutzanspruch 4 beschrieben. Hierzu ist ein weiterer Kolben in dem gleichen Zylinder wie für den Kolben angeordnet, der die Kolbenstange antreibt. Dadurch ergibt sich eine raumsparende, sehr kompakte, patronenförmige Gestaltung für das Gehäuse, das den Linearantrieb aufnimmt.An advantageous embodiment is described in claim 4. For this purpose, a further piston is arranged in the same cylinder as the piston that drives the piston rod. This results in a space-saving, very compact, cartridge-shaped design for the housing that accommodates the linear drive.
Schutzansprüche 5 und 6 beschreiben hierzu bevorzugte erfinderische Ausführungsformen. Claims 5 and 6 describe preferred inventive embodiments.
Gemäß Schutzanspruch 7 ist dem Spannarm eine beim Schweißhub voreilende Niederhaltervorrichtung für die miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteile zugeordnet.According to claim 7, the clamping arm is assigned a holding-down device which leads during the welding stroke for the flat components to be welded together.
Schutzanspruch 8 beschreibt eine solche Niederhaltervorrichtung auch für den Kiefer. Durch diese Vorrichtung wird es möglich, die miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteile, insbesondere Karosseriebleche, zu spannen und zu halten, bis sie dauerhaft durch Schweißpunkte miteinander verbunden sind. Dadurch läßt sich eine hohe Maßgenauigkeit innerhalb enger Toleranzen gewährleisten. Claim 8 describes such a holding-down device for the jaw. This device makes it possible to clamp and hold the flat components to be welded together, in particular body panels, until they are permanently connected to one another by welding points. This ensures a high degree of dimensional accuracy within narrow tolerances.
Vorteilhafterweise ist der Niederhaltervorrichtung gemäß Schutzanspruch 9 mindestens eine vorgespannte Druckfeder zugeordnet, die die nötige Druckbelastung für den eigentlichen Niederhalter aufweist, durch den die flächigen Bauteile belastet werden. Die Druckfeder bewirkt auch, daß kein schlagartiges Aufsetzen der voreilenden Niederhaltervorrichtung möglich ist.Advantageously, the hold-down device according to claim 9 is assigned at least one pre-stressed compression spring, which has the necessary pressure load for the actual hold-down device, by which the flat components are loaded. The compression spring also ensures that the leading hold-down device cannot suddenly touch down.
Eine vorteilhafte Ausführungsform für eine Niederhaltervorrichtung ist in Schutzanspruch 10 beschrieben. Die kalottenförmige Lagerung ermöglicht eine biege- und schubspannungsfreie Einleitung von Druckkräften.An advantageous embodiment for a hold-down device is described in claim 10. The dome-shaped bearing enables compressive forces to be introduced without bending or shear stress.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Schutzansprüchen 11 und 12 beschrieben.Further advantageous embodiments are described in claims 11 and 12 .
Von großem Vorteil ist es, wenn gemäß Schutzanspruch 13 die mit dem Spannarm verbundene Schweißelektrode gegenüber der Elektrode, die mit dem Kiefer verbunden ist, um mehr als 90°, vorzugsweise 135° oder bis zu 180°, in beiden Richtungen (A - B) schwenkbeweglich ist. Auf diese Weise lassen sich relativ große Konturen überwinden.It is of great advantage if, according to claim 13, the welding electrode connected to the clamping arm can be pivoted by more than 90°, preferably 135° or up to 180°, in both directions (A - B) relative to the electrode connected to the jaw. In this way, relatively large contours can be overcome.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in Schutzanspruch 14 beschrieben.An advantageous embodiment is described in claim 14 .
Erfindungsgemäß ist der Kiefer mit seiner Schweißelektrode in Richtung auf die dem Spannarm zugeordnete Schweißelektrode verstellbar und einstellbar ausgebildet - Schutzanspruch 15. According to the invention, the jaw with its welding electrode is designed to be adjustable and adjustable in the direction of the welding electrode assigned to the clamping arm - protection claim 15.
Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 16 ergibt sich der Vorteil, daß eine relativ konstante Schweißkraft trotz Elektrodenverschleiß durch die Verwendung der Kniehebel-Kurvenmechanik erreicht ist. Die Schweißkraft ist beim Schweißen größer als zum Beispiel 250 kg bei nur 5 bar Betriebsdruck. Dadurch, daß die Führungswände kurvenförmig ausgestaltet werden, kann ein konstantes oder annähernd konstantes Drehmoment abgegeben werden, wasThe embodiment according to claim 16 has the advantage that a relatively constant welding force is achieved despite electrode wear by using the toggle lever cam mechanism. The welding force during welding is greater than, for example, 250 kg at only 5 bar operating pressure. Because the guide walls are curved, a constant or almost constant torque can be delivered, which
I · · «ft· ·I · · «ft· ·
dazu führt, daß auch die Schweißelektroden in einem gewissen Winkelbereich vor, gegebenenfalls über die sonst übliche Totpunktlage und gegebenenfalls darüber hinaus mit konstanter oder annähernd konstanter Schweißkraft die miteinander zu verschweißenden Bauteile zwischen sich ergreifen und verschweißen, und zwar auch dann, wenn es zu einem gewissen Elektrodenverschleiß kommt.This means that the welding electrodes also grasp and weld the components to be welded together at a certain angle before, possibly above and possibly beyond the otherwise usual dead center position with a constant or almost constant welding force, even if a certain amount of electrode wear occurs.
Die Kurvenausbildung der Führungswände oder Führungsnuten gewährleistet somit eine hohe, gleichbleibende Spannkraft zwischen den Schweißelektroden über einen gewissen Schwenkbereich des Kniehebelgelenks.The curved design of the guide walls or guide grooves thus ensures a high, consistent clamping force between the welding electrodes over a certain pivoting range of the toggle joint.
Zu dieser Konstruktion beschreibt Schutzanspruch 17 eine erfinderisch vorteilhafte Alternative. Claim 17 describes an inventively advantageous alternative to this construction.
In Schutzanspruch 18 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, was auch für die Ausführungsform nach Schutzanspruch 19 gilt. Claim 18 describes an advantageous embodiment of the invention, which also applies to the embodiment according to claim 19 .
Vorteilhafterweise ist gemäß Schutzanspruch 20 der Kiefer mit seinem Auflageteil für die flächigen Bauteile in besonderer Weise nachstellbar ausgebildet.Advantageously, according to claim 20, the jaw with its support part for the flat components is designed to be adjustable in a special way.
Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 21 wird die Nachstellbarkeit durch eine Kolben-Zylinder-Einheit gebildet, die gegebenenfalls durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck, zu beaufschlagen ist.In the embodiment according to claim 21, the adjustability is formed by a piston-cylinder unit, which can optionally be pressurized by pressure medium pressure, in particular by air pressure.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in Schutzanspruch 22 beschrieben. Diese eignet sich insbesondere zur Verwendung als Roboterschweißzange. Dabei werden sowohl der Spannarm als auch der Kiefer über eine Zwangsführung gemeinsam, synchron und durch denselben Linearantrieb aufeinanderzu- bzw. voneinander wegbewegt.A further advantageous embodiment is described in claim 22. This is particularly suitable for use as a robot welding gun. Both the clamping arm and the jaw are moved together, synchronously and by the same linear drive towards or away from each other via a positive guide.
Hierfür beschreibt Schutzanspruch 23 eine erfinderische Ausgestaltung.For this purpose, claim 23 describes an inventive embodiment.
Die aus Schutzanspruch 24 zu entnehmende gekapselte Schweißzange läßt sich mit besonderem Vorteil als sogenannte Roboterschweißzange einsetzen. Hierzu wird die gesamte gekapselte Kniehebelschweißzange in geeigneter Weise mit einem Roboterarm, über eine Schwenkachse verbunden. Dadurch, daß die untere Elektrode schwenkbeweglich angeordnet ist, läßt sie sich zusammen mit dem Spannarm synchron, aber gegensinnig bewegen, so daß eine optimale Be- und Entlademöglichkeit für die Bauteile gegeben ist. Der absolute Synchronlauf wird durch getriebliche Verbindung von Spannarm und untereThe encapsulated welding gun as claimed in claim 24 can be used with particular advantage as a so-called robot welding gun. For this purpose, the entire encapsulated toggle-lever welding gun is connected in a suitable manner to a robot arm via a swivel axis. Because the lower electrode is arranged so that it can be swiveled, it can be moved synchronously with the clamping arm, but in opposite directions, so that an optimal loading and unloading option for the components is provided. The absolute synchronous operation is achieved by a geared connection between the clamping arm and the lower
Elektrode gewährleistet. Außerdem braucht dann nur ein Antrieb zum Bewegen dieser beiden Teile vorgesehen zu werden.electrode. In addition, only one drive needs to be provided to move these two parts.
Vorteilhafterweise wird die getriebliche Verbindung von Spannarm und untere Elektrode bei der aus Schutzanspruch 25 zu entnehmenden Ausführungsform durch den Einsatz eines Zahnradgetriebes erreicht, das einen absoluten Gleichlauf und damit auch eine Synchronisation der Bewegungen sicherstellt. Als Verzahnung können übliche Evolventen-Verzahnungen in Betracht kommen. Advantageously, the geared connection between the clamping arm and the lower electrode in the embodiment according to claim 25 is achieved by using a gear transmission, which ensures absolute synchronization and thus also synchronization of the movements. Conventional involute gears can be considered as the gearing.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Schutzanspruch 26. Bei dieser wird der an sich zumindest schwere Trafo in einem Trafoaufnahmegehäuse angeordnet, die dem Spannkopf zugeordnet ist. Dadurch brauchen zwischen Trafo und der gekapselten Kniehebelschweißzange keine langen elektrischen Leitungen, Kupplungen oder dergleichen verlegt zu werden.A particularly advantageous embodiment is provided in claim 26. In this embodiment, the transformer, which is at least heavy, is arranged in a transformer housing which is associated with the clamping head. This means that no long electrical cables, couplings or the like need to be laid between the transformer and the encapsulated toggle-lever welding gun.
Vorteilhafterweise ist gemäß Schutzanspruch 27 das Trafoaufnahmegehäuse gabelförmig gestaltet. Dadurch kann das Trafoaufnahmegehäuse sich baugünstig in die Konstruktion integrieren, indem sie den Spannkopf mit ihren beiden Gabelschenkeln umgreift.Advantageously, according to claim 27, the transformer housing is designed in a fork-shaped manner. This allows the transformer housing to be integrated into the construction in a structurally advantageous manner by enclosing the clamping head with its two fork legs.
Bei der Ausführungsform nach Schutzanspruch 28 wird durch den so ausgebildeten und angeordneten Motorantrieb erzielt, daß dieser baugünstig unterhalb der Kniehebelschweißzange angeordnet werden kann und hier nicht stört. Durch das Ein- und Ausfahren dieses Linearantriebes kann die gesamte gekapselte Kniehebelschweißzange um eine Achse geschwenkt werden, wodurch auch der Kiefer von dem Spannarm und damit von der diesem zugeordnetem Schweißelektrode weg oder auf diese hinbewegt werden kann. Auf diese Weise lassen sich weitere Vorteile beim Be- und Entladen der Kniehebelschweißzange erreichen.In the embodiment according to claim 28 , the motor drive is designed and arranged in such a way that it can be conveniently arranged below the toggle-lever welding gun and does not cause any interference. By extending and retracting this linear drive, the entire encapsulated toggle-lever welding gun can be pivoted about an axis, which also allows the jaw to be moved away from or towards the clamping arm and thus from the welding electrode assigned to it. In this way, further advantages can be achieved when loading and unloading the toggle-lever welding gun.
Vorteilhafterweise ist gemäß Schutzanspruch 29 mit dem Trafoaufnahmegehäuse ein Roboterarm gekoppelt.Advantageously, according to claim 29, a robot arm is coupled to the transformer housing.
Durch die besondere Ausbildung der Schweißvorrichtung als gekapselte Kniehebelschweißzange und der damit einhergehenden Kniehebelübersetzung ist ein Hochdrucknetz von zum Beispiel 12 bar zur Beaufschlagung des Linearantriebes nicht erforderlich. Vielmehr genügt es in vielen Fällen, 6 bar Luftdruck zu verwenden, da die Kniehebeltechnik hohe Kraftreserven beinhaltet - Schutzanspruch 30. Due to the special design of the welding device as an encapsulated toggle-lever welding gun and the associated toggle-lever transmission, a high-pressure network of, for example, 12 bar is not required to pressurize the linear drive. In many cases, it is sufficient to use 6 bar air pressure, as the toggle-lever technology contains high power reserves - protection claim 30.
Wie aus Schutzanspruch 31 hervorgeht, lassen sich mit einer erfindungsgemäßen gekapselten Kniehebelschweißzange zum Beispiel Schweißkräfte von 1 bis 10 kN, vorzugsweise 2 bis 4 kN, erzielen.As can be seen from claim 31 , with an encapsulated toggle welding gun according to the invention, welding forces of 1 to 10 kN, preferably 2 to 4 kN, can be achieved.
Die Ausführungsform nach Schutzanspruch 32 trägt der Forderung nach einer geringeren Baugröße und damit einhergehend geringem Platzbedarf Rechnung. Wenn von „flachoval" die Rede ist, so werden hiermit Zylinderquerschnittsformen für den Linearantrieb, vorzugsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit, gemeint, die abwechselnd beidseitig durch Druckluft zu beaufschlagen ist, bei welcher die Zylinderwandung innen und außen an den Längsseiten flach gekrümmt oder geradlinig und an den Schmalseiten entweder flach gekrümmt oder geradlinig verlaufend ausgebildet sind, wobei die Schmalseiten sanft und in großen Radien in die längeren Seiten des Zylinders übergehen. Flachoval bedeutet unter der Begriffsbestimmung der Erfindung aber auch, daß der Zylinder innen und außen, aber auch der darin längsverschieblich und dichtend geführte Kolben oder die Kolben bei Ausübung der Stepperfunktion in einem durch die Längsachse orthogonal geführten Querschnitt rechteckförmig gestaltet sind, wobei die Längs- und Breitseiten der Rechteckform durch sanfte Radien ineinander übergehen. Auf diese Weise läßt sich auch die Dichtigkeit der Kolbendichtungen ohne weiteres gewährleisten. Solche „schmalen" Profile lassen sich auch unter den oftmals beengten Raumverhältnissen, die in denThe embodiment according to claim 32 takes into account the requirement for a smaller size and the associated small space requirement. When we talk about "flat oval", we mean cylinder cross-section shapes for the linear drive, preferably a piston-cylinder unit, which is to be pressurized alternately on both sides with compressed air, in which the cylinder wall is flatly curved or straight on the inside and outside on the long sides and either flatly curved or straight on the narrow sides, with the narrow sides merging gently and with large radii into the longer sides of the cylinder. Flat oval, however, also means in the definition of the invention that the cylinder inside and outside, but also the piston that is longitudinally displaceable and sealed therein or the pistons when performing the stepper function, are rectangular in a cross-section that is orthogonal to the longitudinal axis, with the long and wide sides of the rectangular shape merging into one another with gentle radii. In this way, the tightness of the piston seals can also be easily guaranteed. Such "narrow" profiles can also be used in the often cramped space conditions that exist in the
Fertigungsvorrichtungen des Karosseriebaus der Kfz-Industrie vorhanden sind, unproblematisch einsetzen.Production equipment available in the automotive body construction industry can be used without any problems.
Die Ausführungsform nach Schutzanspruch 33 beschreibt die Anordnung von Endschaltern bzw. Stellungsgebem in Form von Mikroschaltem, induktiven Schaltern, Pneumatikschaltern oder Sensoren, die die Auf- und Zustellung, und gegebenenfalls Zwischenstellungen (Step-Stellung) der Elektroden, signalisieren und anzeigen. Zur Anordnung dieser Mikroschalter oder dergleichen kann die an sich bekannte Kassettentechnik Anwendung finden. Sofern die Ausgleich- und Absenkvorrichtung an der Vorderseite, also unterhalb der Schweißelektroden des Zylinders angeordnet ist, läßt sich die Abfragekassette zum Beispiel durch einen engen, in Längsachsrichtung des Gehäuses für den Linearantrieb vorgesehenen Schlitz als insgesamt austauschfähige Baueinheit anordnen. Es ist aber auch möglich, die Abfragekassette quer zur Längsachsrichtung des Linearantriebes, insbesondere orthogonal zu dessen Längsachse, zu befestigen. Etwaige Steuerventile können in dem dem Spannkopf abgekehrten Boden des Gehäuses, oder an dessen Seite, bevorzugt an der Rückseite, vorgesehen werden.The embodiment according to claim 33 describes the arrangement of limit switches or position sensors in the form of microswitches, inductive switches, pneumatic switches or sensors, which signal and display the opening and closing, and possibly intermediate positions (step position) of the electrodes. The known cassette technology can be used to arrange these microswitches or the like. If the compensation and lowering device is arranged on the front, i.e. below the welding electrodes of the cylinder, the query cassette can be arranged as a completely replaceable unit, for example through a narrow slot provided in the longitudinal axis of the housing for the linear drive. However, it is also possible to attach the query cassette transversely to the longitudinal axis of the linear drive, in particular orthogonally to its longitudinal axis. Any control valves can be provided in the bottom of the housing facing away from the clamping head, or on its side, preferably on the back.
Schutzanspruch 34 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungsform. Claim 34 describes an advantageous embodiment.
Die erfindungsgemäße Kniehebelschweißzange weist bei der aus Schutzanspruch 35 ersichtlichen Ausführungsform eine dauermagnetische Bremse auf, die unabhängig von äußerer Energiezufuhr ständig in Bereitschaftsstellung steht, so daß beim Wegfall der Energiezufuhr (Strom) zu einem als Elektromotor ausgebildeten Linearantrieb für das Kniehebelgelenk die Bremswirkung sofort zur Verfügung steht und ein Zurückbewegen der betreffenden Schweißelektroden zuverlässig verhindert wird. Diese dauermagnetische Bremse benötigt im wesentlichen nur zwei mit Spaltabstand zueinander befindliche Teile, die dauermagnetische Polpaare aufweisen. Derartige Bremsen besitzen praktisch keinerlei Verschleiß und sind demgemäß wartungsarm. Sie können ebenso wie die gesamte Kniehebelschweißstange gekapselt in dem Gehäuse raumsparend untergebracht werden, ohne daß die äußeren Abmessungen einer derartigen Kniehebelschweißvorrichtung gegen die üblicherweise im Karosseriebau der Kfz-Industrie eingesetzten Kniehebelspannvorrichtungen vergrößert zu werden brauchen. Deshalb sind auch solche erfindungsgemäßen Kniehebelschweißzangen kompatibel zu üblichen Kniehebelspannvorrichtungen. Im übrigen ermöglicht eine derartige Kniehebelschweißzange ebenfalls eine raumsparende und günstige Anordnung der scheibenförmigen Teile der dauermagnetischen Bremse, da der eine Teil im Stator oder im Gehäuse selbst angeordnet werden kann, während die Welle des Elektromotors zur Lagerung für das andere Teil der Magnetbremse dient.The toggle-lever welding gun according to the invention has, in the embodiment shown in claim 35 , a permanent-magnetic brake which is always in the standby position regardless of the external energy supply, so that when the energy supply (current) to a linear drive designed as an electric motor for the toggle-lever joint is lost, the braking effect is immediately available and the relevant welding electrodes are reliably prevented from moving back. This permanent-magnetic brake essentially only requires two parts which are spaced apart and have pairs of permanent-magnetic poles. Such brakes have practically no wear and tear and are therefore low-maintenance. Like the entire toggle-lever welding rod, they can be encapsulated and housed in the housing in a space-saving manner without the external dimensions of such a toggle-lever welding device needing to be increased compared to the toggle-lever clamping devices usually used in the bodywork of the automotive industry. Such toggle-lever welding guns according to the invention are therefore also compatible with conventional toggle-lever clamping devices. In addition, such a toggle-lever welding gun also enables a space-saving and favorable arrangement of the disc-shaped parts of the permanent magnetic brake, since one part can be arranged in the stator or in the housing itself, while the shaft of the electric motor serves as a bearing for the other part of the magnetic brake.
Gemäß Schutzanspruch 36 ist die Welle des Elektromotors als Hohlwelle ausgebildet, in die das linearantreibbare und als Schraubspindel ausgebildete Teil des Linearantriebes eintauchen kann. Dadurch ergibt sich eine raumsparende Konstruktion.According to claim 36, the shaft of the electric motor is designed as a hollow shaft into which the linearly driven part of the linear drive, designed as a screw spindle, can be inserted. This results in a space-saving design.
Das längenverstellbare, als Spindel ausgebildete Teil kann an beiden Endabschnitten im Spannkopf selbst gelagert sein und einen Schraubmotor aufnehmen, je nach Antriebsrichtung der Welle des Elektromotors sich in die eine oder andere Öffnung bewegen, um dadurch einen Spannarm oder dergleichen auf- und niederzuschwenken, der mit der Mutter über das Kniehebelgelenk gekuppelt ist.The length-adjustable part, designed as a spindle, can be mounted at both end sections in the clamping head itself and accommodate a screw motor, moving into one or the other opening depending on the drive direction of the shaft of the electric motor in order to pivot a clamping arm or the like up and down, which is coupled to the nut via the toggle joint.
Vorteilhafterweise läßt sich der Anschlag und damit der Öffnungswinkel der Elektroden von der dem Spannkopf abgekehrten Seite einstellen und arretieren. Advantageously, the stop and thus the opening angle of the electrodes can be adjusted and locked from the side facing away from the clamping head.
Weitere vorteilhafte Ausführungsform sind in den Schutzansprüchen 37 bis 39 beschrieben.Further advantageous embodiments are described in claims 37 to 39 .
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:The invention is illustrated - partly schematically - using several embodiments in the drawing. They show:
Fig. 1 eine Kniehebelschweißvorrichtung gemäß der Erfindung, teils in der Seitenansicht, teils im Schnitt, und zwar in Schweißstellung;Fig. 1 shows a toggle lever welding device according to the invention, partly in side view, partly in section, in welding position;
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in sogenannter Step-Stellung, also bei teilweise zurückgeschwenktem Spannarm mit Schweißelektrode und entsprechend beaufschlagtem Ausgleichszylinder;Fig. 2 the toggle-lever welding device shown in Fig. 1 in the so-called step position, i.e. with the clamping arm partially swung back with the welding electrode and the compensating cylinder loaded accordingly;
Fig. 3 die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in vollständig geöffneter Stellung;Fig. 3 shows the toggle lever welding device shown in Figs. 1 and 2 in the fully open position;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls teils in der Seitenansicht, teils im Schnitt, entsprechend Fig. 1 in Schweißstelung; Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, also partly in side view, partly in section, corresponding to Fig. 1 in welding position;
Fig. 5 die aus Fig. 4 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in Step-Stellung; Fig. 5 shows the toggle lever welding device shown in Fig. 4 in step position;
Fig. 6 die aus den Fig. 4 und 5 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in vollständig geöffneter Stellung;Fig. 6 shows the toggle welding device shown in Figs. 4 and 5 in the fully open position;
Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine Niederhaltervorrichtung in Spannstellung; Fig. 7 is a side view of a hold-down device in clamping position;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Kniehebelschweißzange in Schweißstellung, teils in der Seitenansicht, teils im Schnitt;Fig. 8 shows a further embodiment of a toggle lever welding gun in welding position, partly in side view, partly in section;
Fig. 9 die aus Fig. 8 ersichtliche Kniehebelschweißzange in Step-Stellung;Fig. 9 the knee lever welding gun shown in Fig. 8 in step position;
Fig. 10 die aus den Fig. 8 und 9 ersichtliche Kniehebelschweißzange in vollständig geöffneter Stellung;Fig. 10 the toggle welding gun shown in Figs. 8 and 9 in the fully open position;
Fig. 11 eine Niederhaltervorrichtung in der Seitenansicht, in Spannstellung.Fig. 11 a hold-down device in side view, in clamping position.
Fig. 12 eine als Roboterschweißzange ausgebildete Kniehebelschweißvorrichtung gemäß der Erfindung und in der Seitenansicht, teils abgebrochen dargestellt, in Schweißstellung;Fig. 12 a toggle-lever welding device designed as a robot welding gun according to the invention and shown in side view, partly broken away, in welding position;
Fig. 13 eine Draufsicht zu Fig. 12;Fig. 13 is a plan view of Fig. 12;
Fig. 14 die aus den Fig. 12 und 13 ersichtliche Kniehebelschweißvorrichtung in Offenstellung;Fig. 14 shows the toggle lever welding device shown in Figs. 12 and 13 in the open position;
Fig. 15 eine Einzelheit aus Fig. 14, teils abgebrochen dargestellt, teils im Schnitt, bei in Schweißstellung geschwenkten Schweißelektroden;Fig. 15 shows a detail from Fig. 14, partly broken away, partly in section, with the welding electrodes pivoted into the welding position;
Fig. 16 die Step-Stellung zu Fig. 15 undFig. 16 the step position to Fig. 15 and
Fig. 17 eine weitere Ausführungsform einer Kniehebelschweißzange, teils in der Seitenansicht, teils im Schnitt, insbesondere zur Verwendung in sogenannten Geometriestationen von Maschinenschweißzangen.Fig. 17 shows a further embodiment of a toggle lever welding gun, partly in side view, partly in section, in particular for use in so-called geometry stations of machine welding guns.
Die aus den Fig. 1 bis 11 ersichtlichen Ausführungsformen eignen sich insbesondere zur Verwendung als „Maschinenschweißzange" oder „Ständerschweißzange", während die Ausführungsformen nach den Fig. 12 bis 17 bevorzugt als sogenannte „Roboterschweißzangen" Verwendung finden.The embodiments shown in Figs. 1 to 11 are particularly suitable for use as "machine welding tongs" or "column welding tongs", while the embodiments according to Figs. 12 to 17 are preferably used as so-called "robot welding tongs".
Es steht jedoch auch nichts im Wege, die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 11 und 17 - zumindest prinzipiell - im Zusammenwirken mit Robotern oder Roboterarmen, also als „Roboterschweißzangen", einzusetzen, falls dies nach den Betriebsbedingungen notwendig oder zweckmäßig sein sollte.However, there is nothing to prevent the embodiments according to Figs. 1 to 11 and 17 from being used - at least in principle - in conjunction with robots or robot arms, i.e. as "robot welding guns", if this should be necessary or expedient according to the operating conditions.
Während in der Regel „Maschinenschweißzangen" und „Ständerschweißzangen" ortsunbeweglich sind, sind die „Roboterschweißzangen" und durch die Beweglichkeit der ihnen zugeordneten Roboter oder Robotergreifarme ortsbeweglich. Besonders bei „Roboterschweißzangen" kommt es auf eine sogenannte „Steppfunktion" an, also darauf, viele Schweißpunkte möglichst kurzen Zeitabständen neben- oder hintereinander an den miteinander zu verschweißenden Bauteilen vorzusehen. Sie spannen und greifen in der Regel das Bauteil und bringen es zur sogenannten „Geometriestation". Hier geht es darum, die vorgeschriebenen Toleranzen, besonders im Karosseriebau der Kfz-Industrie, eng einzuhalten.While "machine welding guns" and "stand welding guns" are generally stationary, "robot welding guns" are mobile due to the mobility of the robots or robot gripper arms assigned to them. With "robot welding guns" in particular, a so-called "stepping function" is important, i.e. providing many welding points next to or behind each other at the shortest possible intervals on the components to be welded together. They usually clamp and grip the component and bring it to the so-called "geometry station". The aim here is to strictly adhere to the prescribed tolerances, especially in body construction in the automotive industry.
Bei einer „Maschinenschweißzange" und „Roboterschweißzange" kann die nachfolgend beschriebene Steppfunktion im Bedarfsfalle nicht oder auch nicht zur Anwendung kommen, was sich aber nach den vorliegenden Betriebsbedingungen richtet.In the case of a "machine welding gun" and "robot welding gun", the stepping function described below may not be used if necessary, or may not be used at all, depending on the operating conditions.
Bei allen aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsformen handelt es sich um eine „Kniehebelschweißzange", bei welcher durch Anwendung der Kniehebelübersetzung hohe Schweißkräfte erzielt werden. Besonders augenfällig ist bei allen Ausführungsformen die Kompaktheit und die gekapselte Ausführung, das geringe Raummaß, insbesondere durch Anwendung von sogenannten Flachzylindern oder flachovalen Zylindern, und im Bedarfsfalle die Verwendung von nur 6 bar Luftdruck zum Antrieb der verschiedenen noch zu beschreibenden Linearantriebe, zum Beispiel von Kolben-Zylinder-Einheiten.All the embodiments shown in the drawing are "knee-lever welding guns" in which high welding forces are achieved by using the knee lever transmission. What is particularly striking in all embodiments is the compactness and the encapsulated design, the small space required, in particular by using so-called flat cylinders or flat-oval cylinders, and if necessary the use of only 6 bar air pressure to drive the various linear drives to be described below, for example piston-cylinder units.
Bei allen Ausführungsformen fällt ferner besonders ins Auge, daß die Mechanik, aber auch die Teile des Linearantriebes, insbesondere einer Kolben-Zylinder-Einheit, die Elektrik- und Elektronikbauteile, voll gekapselt in Gehäusen angeordnet sind. Alle diese Gehäuse, zusammen mit dem Kiefer, dem Spannarm und die Schweißelektroden, sind zu einem gemeinsam handzuhabenden Bauteil vereinigt.What is particularly striking in all embodiments is that the mechanics, but also the parts of the linear drive, in particular a piston-cylinder unit, the electrical and electronic components, are arranged in fully encapsulated housings. All of these housings, together with the jaw, the clamping arm and the welding electrodes, are combined to form a single component that can be handled together.
Wesentlich bei allen Ausführungsformen ist außerdem, daß sich die Schweißelektroden sehr weit voneinander entfernen lassen, so daß eine freie, im Bedarfsfalle vertikale Bauteilentnahme, dank bis zu 90° oder mehr Schwenkwinkel, gegeben ist, wobei keine besonderen Schwenkeinheiten, Linearführungen und Handlingssysteme zum Verfahren, Absenken oder Heben mit kostspieligenAnother important feature of all designs is that the welding electrodes can be placed very far apart from each other, so that free, if necessary vertical component removal is possible thanks to swivel angles of up to 90° or more, without the need for special swivel units, linear guides and handling systems for moving, lowering or lifting with expensive
und zeitraubenden Taktzeiten mit großen Investitionssummen wie beim Stand der Technik erforderlich sind.and time-consuming cycle times with large investment sums as required by the state of the art.
Bei allen Ausführungsformen oder nur bei einigen können sowohl der Spannkopf und/oder das Gehäuse für den Linearantrieb aus einer Aluminiumlegierung zur Gewichtsreduzierung bestehen.In all or some embodiments, both the clamping head and/or the housing for the linear drive can be made of an aluminum alloy to reduce weight.
Bei der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Ausführungsform ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Spannkopf bezeichnet, an den sich koaxial ein Zylinder 2 anschließt, in dem ein durch eine Dichtung 3 gegenüber einer Innenwand 4 des Zylinders 2 abgedichteter und in Längsachsrichtung des Zylinders 2 längsverschieblicher Kolben 5 angeordnet ist. Der Kolben 5 ist mit einer Kolbenstange 6 einstückig verbunden, die teilweise den Zylinder 2 und den Spannkopf 1 axial durchgreift und durch eine Dichtung 7 abgedichtet ist. Der Zylinder 2 kann mit dem Spannkopf 1 durch nicht dargestellte Schrauben lösbar, aber durch nicht dargestellte Dichtungen auch abgedichtet, verbunden sein.In the embodiment shown in Figs. 1 to 3, reference numeral 1 designates a clamping head, to which a cylinder 2 is coaxially connected, in which a piston 5 is arranged, which is sealed by a seal 3 against an inner wall 4 of the cylinder 2 and is longitudinally displaceable in the longitudinal axis direction of the cylinder 2. The piston 5 is integrally connected to a piston rod 6, which partially passes axially through the cylinder 2 and the clamping head 1 and is sealed by a seal 7. The cylinder 2 can be connected to the clamping head 1 detachably by screws (not shown), but can also be sealed by seals (not shown).
Mit der Kolbenstange 6 ist eine Kniehebelgelenkanordnung 8 über einen Schwenkbolzen 9 verbunden, der über ein Gelenkelement 10, zum Beispiel über einen Gabelkopf oder über Laschen, mit einem Kniehebelgelenkbolzen 11 gekuppelt ist, der an seinen diametral gegenüberliegenden EndabschnittenA toggle joint arrangement 8 is connected to the piston rod 6 via a pivot pin 9, which is coupled via a joint element 10, for example via a fork head or via tabs, to a toggle joint pin 11, which at its diametrically opposite end sections
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mindestens eine Führungsrolle 12 in Führungsnuten geführt ist, die gleich groß und gleich geformt sind, und die auf gegenüberliegenden Seiten in Wänden des Spannkopfes 1 eingearbeitet sind. Von diesen Führungsnuten ist lediglich die Führungsnut 13 mit einem Bezugszeichen bezeichnet worden. Die gegenüberliegende Führungsnut ist entsprechend ausgebildet.at least one guide roller 12 is guided in guide grooves which are the same size and shape and which are incorporated on opposite sides in the walls of the clamping head 1. Of these guide grooves, only the guide groove 13 has been designated with a reference number. The opposite guide groove is designed accordingly.
Die Führungsnuten 13 setzen sich in Längsachsrichtung im wesentlichen aus zwei Längenabschniten zusammen, von denen der eine Längenabschnitt der Führungsnuten 13 mit ihren Längsachsen parallel zur Längsachse der Kolbenstange 6, also geradlinig verlaufen, während die Führungsnuten 13 auf dem anderen, der Kniehebelgelenkanordnung 8 zugeordneten Längenabschnitt gekrümmt verlaufen. Dabei ist die Anordnung so getroffen worden, daß im einzelnen nicht dargestellte Führungsrollen, die auf dem Schwenkbolzen 9 angeordnet sind, stets nur in dem geradlinigen Abschnitt der Führungsnuten 13 geführt sind, während das vordere, der Kniehebelgelenkanordnung 8 zugeordnete Paar von Führungsrollen 12 in der Offenstellung zumindest im Übergangsbereich, vorzugsweise aber in dem geraden Abschnitt der Führungsnuten 13, eintreten kann, während zumindest in einem vorbestimmten Bereich die Führungsrollen 12 der Kniehebelgelenkanordnung 8 durch den gekrümmt verlaufenden Abschnitt 14 der Führungsnuten 13 geführt werden.The guide grooves 13 are essentially made up of two length sections in the longitudinal axis direction, of which one length section of the guide grooves 13 with its longitudinal axes runs parallel to the longitudinal axis of the piston rod 6, i.e. in a straight line, while the guide grooves 13 run in a curved line on the other length section assigned to the toggle lever joint arrangement 8. The arrangement has been made in such a way that guide rollers (not shown in detail) arranged on the pivot pin 9 are always only guided in the straight section of the guide grooves 13, while the front pair of guide rollers 12 assigned to the toggle lever joint arrangement 8 can enter at least in the transition area, but preferably in the straight section of the guide grooves 13, in the open position, while the guide rollers 12 of the toggle lever joint arrangement 8 are guided by the curved section 14 of the guide grooves 13 at least in a predetermined area.
Die Wandungen des gekrümmt verlaufenden Abschnittes 14 können nach Kreisbogen geformt sein, ähnlich wie dies in dem auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Gebrauchsmuster 297 13 944.4 beschrieben ist.The walls of the curved section 14 can be shaped like a circular arc, similar to that described in the German utility model 297 13 944.4, which goes back to the applicant.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, gehen die dadurch in einer Richtung, also in der Zeichnungsebene nach rechts gekrümmten Führungswände des gekrümmten Abschnittes 14 in den geradlinigen Abschnitt der Führungsnuten 13 sprunglos über.As can be seen from the drawing, the guide walls of the curved section 14, which are curved in one direction, i.e. to the right in the plane of the drawing, merge seamlessly into the straight section of the guide grooves 13.
Die den Schwenkbolzen 9 zugeordneten Führungsrollen der Kniehebelgelenkanordnung 8 gelangen also in keiner Schwenkstellung in den gekrümmten Abschnitt 14, weil es sonst zu Verklemmungen kommen könnte. Vielmehr werden nur die Führungsrollen 12 der Kniehebelgelenkanordnung 8 in den durch jeweils einen Radius gekrümmten, das heißt kreisbogenverlaufenden Führungsnutenabschnitt 14 geführt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß in einem vorbestimmten Bereich eine möglichst gleichbleibende Spannkraft, wie dies im Zusammenhang mit dem vorerwähnten deutschen Gebrauchsmuster der Anmelderin auch beschrieben ist, erreicht wird. Dies bedeutet, daß zum Beispiel bei einer Stellung vor dem Aufsetzen des Spannarmes 15 mit der noch zu beschreibenden Elektrode 17 auf miteinander zu verschweißende Bleche oder sonstige Bauteile 16 oder dergleichen bereits die volle Kraft erzielt ist. In einemThe guide rollers of the toggle joint arrangement 8 assigned to the pivot pins 9 do not reach the curved section 14 in any pivoting position, because otherwise jamming could occur. Rather, only the guide rollers 12 of the toggle joint arrangement 8 are guided into the guide groove section 14, which is curved by a radius, i.e. runs in a circular arc, the arrangement being such that a clamping force that is as constant as possible is achieved in a predetermined area, as is also described in connection with the aforementioned German utility model of the applicant. This means that, for example, in a position before the clamping arm 15 is placed with the electrode 17 (to be described below) on sheets of metal or other components 16 or the like to be welded together, the full force is already achieved. In a
sehr weiten Bereich ist die Spannkraft konstant oder annähernd konstant, und damit auch die beim Schweißen über die Elektroden 17, 18 auf die Bauteile 16 aufzubringende Kraft. Dadurch kommt es nicht zu Überbeanspruchungen, die sonst bei reiner Totpunktverriegelung üblicher Kniehebelspannvorrichtungen zu befürchten sind. Es kann auch ein Notschalter vorgesehen werden, der im Bedarfsfalle die Energiezufuhr abschaltet, zum Beispiel wenn durch zu großen Verschleiß sich das Kniehebelgelenk zu weit bevorzugt in Offenstellung bewegt. Theoretisch treten bekanntlich bei Erreichen des Totpunktes Kräfte auf, die unendlich oder annähernd unendlich groß sind, was bedeutet, daß es zu Zerstörung oder einem hohen Verschleiß kommen kann. Durch diese konstruktive Auslegung einer erfindungsgemäßen Kniehebelschweißvorrichtung wird außerdem ein automatischer Nachstelleffekt bei Verschleiß an den nachfolgend noch zu beschreibenden Schweißelektroden 17 und 18 des Spannarmes 15 bzw. des als Kiefer ausgebildeten Widerlagers 19 erzielt, das mit dem Spannkopf 1 einstückig verbunden ist.Over a very wide range, the clamping force is constant or almost constant, and thus also the force to be applied to the components 16 via the electrodes 17, 18 during welding. This prevents excessive stress, which is otherwise to be feared with pure dead center locking of conventional toggle lever clamping devices. An emergency switch can also be provided which switches off the energy supply if necessary, for example if the toggle lever joint moves too far into the open position due to excessive wear. Theoretically, as is well known, when the dead center is reached, forces occur which are infinite or almost infinitely large, which means that destruction or high wear can occur. This structural design of a toggle lever welding device according to the invention also achieves an automatic readjustment effect in the event of wear on the welding electrodes 17 and 18 of the clamping arm 15 (to be described below) or the abutment 19 designed as a jaw, which is integrally connected to the clamping head 1.
Sofern in den Anmeldungsunterlagen von „Einstückigkeit" und „einstückig verbunden" die Rede ist, so wird hierunter sowohl die „materialmäßige Einstückigkeit" als auch die „funktionelle Einstückigkeit" verstanden. Unter „materialmäßiger Einstückigkeit" wird eine Einstückigkeit verstanden, bei der das eine Teil nicht ohne Zerstörung des anderen von dem Teil gelöst werden kann, währendIf the application documents refer to "one-piece" and "integrally connected", this is understood to mean both "materially one-piece" and "functionally one-piece". "Materially one-piece" is understood to mean one-piece in which one part cannot be separated from the other without destroying the other, while
bei „funktioneller Einstückigkeit" ein Verschrauben, Versplinten, Verriegeln oder auch ein Verkleben möglich ist, also die Teile ohne deren Zerstörung wieder voneinander gelöst, aber im Bedarfsfalle auch wieder zusammengebaut, zum Beispiel zusammengeschraubt, werden können.in the case of "functional one-piece construction", screwing, pinning, locking or even gluing is possible, i.e. the parts can be separated from one another without destroying them, but can also be reassembled, for example screwed together, if necessary.
Es ist auch möglich, den gekrümmt verlaufenden Abschnitt 14 durch eine Kurvenschar, deren Teile sozusagen infinitessimal klein ausgebildet sind, herzustellen, wobei allerdings Vorsorge getroffen werden muß, daß es zu keinen ruckartigen Beanspruchungen, Bewegungen oder dergleichen des Spannarmes 15 kommt. Der gekrümmt verlaufende Abschnitt 14 läßt sich aber auch gemäß einer mathematisch günstig verlaufenden Kurve in NC-gesteuerten Maschinen programmieren und sprunglos durch Materialabtrag, zum Beispiel durch Schleifen, Fräsen oder Elektrokorrosion, herstellen.It is also possible to produce the curved section 14 using a family of curves, the parts of which are infinitesimally small, although care must be taken to ensure that no sudden stresses, movements or the like occur on the clamping arm 15. The curved section 14 can also be programmed in NC-controlled machines according to a mathematically favorable curve and produced without jumps by removing material, for example by grinding, milling or electrocorrosion.
Mit dem Bezugszeichen 20 ist eine Gelenklaschenanordnung bezeichnet, die über den Kniehebelgelenkbolzen 11 schwenkbeweglich angeordnet und am Spannarmschwenkbolzen 21 mit dem Spannarm 15 schwenkbeweglich gekuppelt ist. Der Spannarm 15 ist um eine ortsunbewegliche Gehäuseschwenkachse 22 im Spannkopf 1 schwenkbar gelagert. Alle Achsen und Bolzen verlaufen mit ihren Längsachsen parallel zueinander. Mit 23 ist ebenfalls eine Laschenanordnung, ein Gabelkopf oder dergleichen bezeichnet.The reference number 20 designates a joint bracket arrangement which is arranged so that it can pivot over the toggle joint bolt 11 and is coupled so that it can pivot with the clamping arm 15 on the clamping arm pivot bolt 21. The clamping arm 15 is mounted so that it can pivot about a stationary housing pivot axis 22 in the clamping head 1. All axes and bolts run parallel to one another with their longitudinal axes. A bracket arrangement, a fork head or the like is also designated by 23.
Die Schweißelektroden 17 und 18 bestehen aus den überlicherweise bei elektrischen Schweißelektroden bekannten Werkstoffen, vornehmlich aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, und sind wassergekühlt. Das Wasser wird im Kreislauf bei der Schweißelektrode 17 durch Leitungen 24 bzw. 25 und bei der Schweißelektrode 18 durch die Leitungen 143, 144 hindurchgeführt.The welding electrodes 17 and 18 consist of the materials usually known for electric welding electrodes, primarily copper or a copper alloy, and are water-cooled. The water is fed in the circuit for the welding electrode 17 through lines 24 and 25, respectively, and for the welding electrode 18 through lines 143, 144.
Bei 26 ist eine elektrische Leitung angedeutet, durch die der zum Widerstandschweißen erforderliche elektrische Strom geleitet wird.At 26 an electrical line is indicated through which the electrical current required for resistance welding is conducted.
Der Schweißelektrode 17 als auch der Schweißelektrode 18 ist jeweils eine Niederhaltervorrichtung zugeordnet, die jeweils insgesamt mit dem Bezugszeichen 27 bzw. 28 bezeichnet sind. Jede der Niederhaltervorrichtungen 27 bzw. 28 besitzt je mindestens einen Stößel 29 bzw. 30 und ist durch je mindestens ein vorgespanntes, in seiner Vorspannung gegebenenfalls einstellbares Druckfederelement 31 bzw. 32 belastet, derart, daß die Stößel 29, 30 die Tendenz haben, sich jeweils auf die Bauteile 16 zuzubewegen.The welding electrode 17 and the welding electrode 18 are each assigned a holding-down device, which are each designated overall with the reference numerals 27 and 28. Each of the holding-down devices 27 and 28 has at least one plunger 29 and 30 and is loaded by at least one pre-stressed compression spring element 31 and 32, the pre-stress of which can be adjusted if necessary, such that the plungers 29, 30 have a tendency to move towards the components 16.
Der Stößel 29 ist in einem Gehäuse 33 mit radialem Spiel in einer Sackbohrung 34 angeordnet und wird von dem Druckfederelement 31 umschlossen. DesThe plunger 29 is arranged in a housing 33 with radial clearance in a blind bore 34 and is enclosed by the compression spring element 31. The
weiteren wird der Stößel 29 auf einem Teil seines in der Sackbohrung 34 befindlichen Längenabschnittes durch ein kugelförmig verlaufendes Lagerelement 35 geführt und gelagert, das sich im Tiefsten der Sackbohrung 34 um ein begrenztes Maß raumgelenkig abstützt. Das Druckfederelement 31 stützt sich einerseits mit seinem in der Sackbohrung 34 befindlichen Endabschnitt gegen dieses kalottenförmige Lagerelement 35 und andererseits gegen einen pilzartigen Kopf 36 ab, der ebenfalls als Kugelkalotte ausgebildet ist und in einer Lagerpfanne 37 eines Hebels 38 gelagert ist, der auf der Gehäuseschwenkachse 22 lose schwenkbar über eine Bohrung angeordnet ist und die Tendenz hat, der Schweißelektrode 17 in Richtung auf das Bauteil 16 vorzueilen, da er durch das Druckfederelement 31 hierzu gezwungen wird. An seinem freien Ende ist der Hebel 38 mit einem oberen Widerlagerteil 39 verbunden, das gabelförmig gestaltet oder mit einer Durchbrechung versehen sein kann, durch die die Schweißelektrode 17 hindurchgreift. Das Widerlagerteil 39 ist an seiner dem Bauteil 16 zugekehrten Stirnseite 40 ballig bzw. konvex ausgebildet, derart, daß beim Schwenken des Spannarmes 15 in Richtung A um die ortsfeste Gehäuseschwenkachse 22 ein sanftes und allmähliches Aufsetzen des Widerlagerteils 39 auf das Bauteil 16 ermöglicht ist. Die kalottenförmigen Lagerelemente 35 und der kalottenförmige Kopf 36 stellen damit sicher, daß bei der Schwenkbewegung, insbesondere beim Aufsetzen es zu keinen Biegebeanspruchungen auf den Stößel 29 kommt, sondern etwaigeFurthermore, the plunger 29 is guided and supported on part of its length in the blind bore 34 by a spherical bearing element 35 which is supported in a spatially articulated manner to a limited extent in the depth of the blind bore 34. The compression spring element 31 is supported on the one hand with its end section located in the blind bore 34 against this dome-shaped bearing element 35 and on the other hand against a mushroom-shaped head 36 which is also designed as a spherical cap and is mounted in a bearing socket 37 of a lever 38 which is arranged on the housing pivot axis 22 so as to be loosely pivotable via a bore and has the tendency to advance the welding electrode 17 in the direction of the component 16 since it is forced to do so by the compression spring element 31. At its free end, the lever 38 is connected to an upper abutment part 39, which can be fork-shaped or provided with an opening through which the welding electrode 17 passes. The abutment part 39 is spherical or convex on its end face 40 facing the component 16, such that when the clamping arm 15 is pivoted in direction A about the fixed housing pivot axis 22, a gentle and gradual placement of the abutment part 39 on the component 16 is possible. The dome-shaped bearing elements 35 and the dome-shaped head 36 thus ensure that during the pivoting movement, in particular when placing it, no bending stresses are placed on the plunger 29, but rather any
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exzentrische oder sonstige Kräfte zentrisch in den Stößel 29 eingeleitet werden.eccentric or other forces are introduced centrically into the plunger 29.
Der Stößel 30 ist mit einer kolbenförmigen Verdickung 41 in einer Bohrung 41a gegen die Rückstellkraft des vorgespannten Druckfederelementes 32 verschieblich angeordnet und weist an seinem aus der Bohrung 41a herausragenden Endabschnitt ein unteres Widerlagerteil 42 einstückig auf, das ebenfalls gabelförmig oder mit einer Durchbrechung gestaltet sein kann, durch das die untere Schweißelektrode 18 hindurchgreift. Das untere Widerlagerteil 42 ist an seiner dem oberen Widerlagerteil 39 zugekehrten Oberfläche 43 ebenfalls ballig bzw. konvex ausgebildet. Bei beiden Oberflächen 40 und 43 kann sich die Konvexität darauf beziehen, daß die Balligkeit in Richtung der Schwenkbewegung A bzw. B des Schwenkarmes 15 gegeben ist, so daß die voreilenden Oberflächen 40 bzw. 43 der Niederhalter 27 bzw. 28 nach einer Art Abrollbewegung sich auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auflegen bzw. aufsetzen und keine hammerartige oder stoßartige Schlagwirkung auftritt. Dadurch kommt es auch nicht zu einem Verschieben oder Verrücken der Bauteile 16, was zur Maßhaltigkeit beiträgt.The plunger 30 is arranged with a piston-shaped thickening 41 in a bore 41a so as to be displaceable against the restoring force of the pre-stressed compression spring element 32 and has a lower abutment part 42 in one piece at its end section protruding from the bore 41a, which can also be fork-shaped or with an opening through which the lower welding electrode 18 extends. The lower abutment part 42 is also spherical or convex on its surface 43 facing the upper abutment part 39. In the case of both surfaces 40 and 43, the convexity can refer to the fact that the crowning is given in the direction of the pivoting movement A or B of the pivoting arm 15, so that the leading surfaces 40 or 43 of the hold-down devices 27 or 28 rest or sit on the components 16 to be welded together after a kind of rolling movement and no hammer-like or shock-like impact effect occurs. This also means that the components 16 do not shift or move, which contributes to dimensional accuracy.
Die beiden Schweißelektroden 17 und 18 sind auswechselbar in den ihnen zugeordneten Bauteilen angeordnet.The two welding electrodes 17 and 18 are arranged interchangeably in the components assigned to them.
Die Niederhalter 27 und 28 stellen mit ihren Widerlagerteilen 39 bzw. 42 sicher, daß beim Schweißhub der Elektroden 17, 18 die voreilenden Niederhaltervorrichtungen 27 und 28 die miteinander durch Schweißpunkte zu verbindenden Bauteile 16 praktisch stoßfrei, aber dann mit hoher Kraft, zwischen sich ergreifen und die Bauteile 16 so fixieren, daß sie sich beim Aufsetzen der Schweißelektroden 17 und 18 nicht mehr gegeneinander verschieben können. Die Schweißelektroden 17 und 18 setzen sich dann mit voller Druckkraft auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auf, zum Beispiel mit 2 bis 4 kN, und pressen die Bauteile beim Schweißvorgang mit dieser hohen Kraft gegeneinander, so daß sich besonders gute und haltbare Schweißpunkte ergeben, was beim Karosseriebau der Kfz-Industrie von nicht zu unterschätzendem Vorteil ist.The hold-down devices 27 and 28, with their abutment parts 39 and 42, ensure that during the welding stroke of the electrodes 17, 18, the leading hold-down devices 27 and 28 grasp the components 16 to be connected to one another by welding points between them with virtually no impact, but then with high force, and fix the components 16 in such a way that they can no longer move against one another when the welding electrodes 17 and 18 are placed. The welding electrodes 17 and 18 then place themselves on the components 16 to be welded together with full pressure, for example with 2 to 4 kN, and press the components against one another with this high force during the welding process, so that particularly good and durable welding points are produced, which is an advantage that should not be underestimated in the body construction of the automotive industry.
Die Stromzuführung zur unteren Schweißelektrode 18 geschieht über das Kabel 145.The current is supplied to the lower welding electrode 18 via the cable 145.
Zum Schließen der Kniehebelschweißvorrichtung wird über einen Kanal 44, der sich in einer zentralen Kolbenführung 45 fortsetzt, Druckmitteldruck, insbesondere Druckluft, und über den Kanal 46 gegeben. Das über den Kanal 44 herangeführte Druckmittel, vornehmlich Luft unter Überdruck, durchströmt in denTo close the toggle-lever welding device, pressure medium, in particular compressed air, is supplied via a channel 44, which continues in a central piston guide 45, and via channel 46. The pressure medium supplied via channel 44, primarily air under excess pressure, flows through the
Kanal 44 und tritt in eine zentrisch zu einem Bodendeckel 47 angeordnete stangenförmige und zentrale Kolbenführung 45 ein und strömt dann in einen Zylinderraum 48 und beaufschlagt hier den Kolben 5, was eine Verschiebung des Kolbens 5 mit der Kolbenstange 6 und damit auch der Kniehebelgelenkanordnung 8 und über diese ein Verschwenken des Spannarmes 15 mit der Schweißelektrode 17 und der Niederhaltervorrichtung 27 in Richtung A zur Folge hat.Channel 44 and enters a rod-shaped and central piston guide 45 arranged centrally to a base cover 47 and then flows into a cylinder chamber 48 and acts on the piston 5 here, which results in a displacement of the piston 5 with the piston rod 6 and thus also the toggle lever joint arrangement 8 and via this a pivoting of the clamping arm 15 with the welding electrode 17 and the hold-down device 27 in the direction A.
Gleichzeitig wird über den Kanal 46 Druckmittel in einen Zylinderraum 49 gegeben, wodurch ein Kolben 50 in Richtung Y verschoben wird, bis er gegen einen Ringkragen 51 anschlägt und zum Stillstehen kommt. Der Kolben 50 ist über eine Dichtung 52 druckmitteldicht in den Zylinder 2 abgedichtet angeordnet. At the same time, pressure medium is fed into a cylinder chamber 49 via the channel 46, whereby a piston 50 is displaced in the direction Y until it strikes an annular collar 51 and comes to a standstill. The piston 50 is arranged in the cylinder 2 in a pressure-tight manner via a seal 52.
Mit dem Bezugszeichen 53 ist eine Sackbohrung bezeichnet, die den Kolben 5 durchdringt und sich weiter in der Kolbenstange 6 zentrisch fortsetzt und in die Kolbenführung 45 einzutauchen vermag (Fig. 3).The reference numeral 53 designates a blind bore which penetrates the piston 5 and continues centrally in the piston rod 6 and is capable of penetrating into the piston guide 45 (Fig. 3).
Mit 54 ist eine Dichtung bezeichnet, durch die der Kolben 50 auf der Kolbenführung 45 ebenfalls druckmitteldicht angeordnet ist.54 designates a seal by means of which the piston 50 is arranged on the piston guide 45 in a pressure-tight manner.
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Bei 55 ist ein Kanal angeordnet, durch den ebenfalls Druckmitteldruck, vornehmlich Luftdruck unter Überdruck, in einen Zylinderraum 56 zu führen ist, wenn der Spannarm 15 in Richtung B geschwenkt werden soll, was noch weiter unten beschrieben wird.At 55, a channel is arranged through which pressure medium pressure, primarily air pressure under excess pressure, is to be led into a cylinder chamber 56 when the clamping arm 15 is to be pivoted in direction B, which will be described further below.
Bleibt die Druckmittelzuführung über die Leitungen 44 und 46 aufrechterhalten, so schließt der Spannarm 15 und preßt die Schweißelektroden 17 und 18 auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile oder Bleche 16. Beim Einschalten des Stromes erfolgt ein Punktverschweißen der Bauteile oder Bleche 16 unter hohem Spanndruck.If the pressure medium supply is maintained via the lines 44 and 46, the clamping arm 15 closes and presses the welding electrodes 17 and 18 onto the components or sheets 16 to be welded together. When the current is switched on, the components or sheets 16 are spot welded under high clamping pressure.
Soll eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Schweißpunkten neben- und/oder hintereinander gesetzt werden, so wäre es sehr zeitraubend und deshalb ungünstig, den Spannarm 15 stets in vollständig geöffneter Stellung in Richtung B zu schwenken. Die vollständige geöffnete Stellung kann 90°, aber auch mehr als 90°, zum Beispiel 135°, oder sogar 180°, betragen, je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen. Bei der Herstellung mehrerer Schweißpunkte an den Bauteilen 16 wird der Spannarm 15 nur um ein vergleichsweise geringen Betrag in Richtung B in Offenstellung geschwenkt, eben nur soviel, daß der nächste Schweißpunkt gesetzt und die entsprechende Kontur der Bauteile überwunden werden kann. Diese teilweise Offenstellung wird nachfolgend als „Step-If a plurality or a large number of welding points are to be placed next to and/or behind one another, it would be very time-consuming and therefore disadvantageous to always pivot the clamping arm 15 in the fully open position in the direction B. The fully open position can be 90°, but also more than 90°, for example 135°, or even 180°, depending on the operating conditions. When producing several welding points on the components 16, the clamping arm 15 is only pivoted in the direction B in the open position by a comparatively small amount, just enough to place the next welding point and overcome the corresponding contour of the components. This partially open position is referred to below as "step-
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Stellung" bezeichnet. Wenn sich zum Beispiel die erfindungsgemäße Kniehebelschweißzange an einem Roboterarm befindet, erfolgt eine entsprechende Bewegung, um zum Beispiel einen Schweißpunkt neben, vor und/oder hinter dem zuvor hergestellten Schweißpunkt zu setzen. Dies kann in relativ schneller Taktfolge geschehen und durch eine Folgesteuerung gesteuert werden.Position". For example, if the knee lever welding gun according to the invention is located on a robot arm, a corresponding movement takes place, for example to place a welding point next to, in front of and/or behind the previously produced welding point. This can take place in a relatively fast cycle sequence and can be controlled by a sequence control.
Die Step-Stellung ist für diese Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt. Zur Erreichung dieser aus Fig. 2 ersichtlichen Step-Stellung erfolgt eine Druckmittelzufuhr über den Kanal 55 und damit eine Beaufschlagung des Zylinderraums 56 und dadurch der Ringkolbenfläche des Kolbens 5. Zuvor wird die Druckmittelzuführung über den Kanal 44 abgeschaltet und der Kanal entlüftet. Die Druckmittelzuführung über den Kanal 46 bleibt bestehen, so daß der Kolben 50 in seiner aus Fig. 1 ersichtlichen oberen Lage, am Ringkragen 51 anliegend, verbleibt. Durch die Beaufschlagung des Zylinderraums 56 wird der Kolben 5 und damit auch die Kolbenstange 6 in Richtung Y bewegt, was ein entsprechendes Verschwenken des Spannarmes 15 in Richtung B in die aus Fig. 2 ersichtliche Step-Stellung bewirkt, wodurch sich die Schweißelektroden 17 und 18 voneinander entfernen. In der Step-Stellung liegen die beiden Kolben 5 und 50 praktisch flächig aufeinander (Fig. 2). Der Kolben 50 dient somit als Anschlag für den Kolben 5.The step position for this embodiment is shown in Fig. 2. To achieve this step position shown in Fig. 2, pressure medium is supplied via channel 55 and thus the cylinder chamber 56 and thus the annular piston surface of the piston 5 is pressurized. Before this, the pressure medium supply via channel 44 is switched off and the channel is vented. The pressure medium supply via channel 46 remains so that the piston 50 remains in its upper position shown in Fig. 1, resting on the annular collar 51. By pressurizing the cylinder chamber 56, the piston 5 and thus also the piston rod 6 are moved in the Y direction, which causes a corresponding pivoting of the clamping arm 15 in the B direction into the step position shown in Fig. 2, whereby the welding electrodes 17 and 18 move away from each other. In the step position, the two pistons 5 and 50 lie practically flat on top of each other (Fig. 2). The piston 50 thus serves as a stop for the piston 5.
Mit der erfindungsgemäßen Kniehebelschweißzange ist außerdem eine Ausgleichs- und Absenkvorrichtung 57 verbunden, die aus einem Zylinder 58 und einem Kolben 59 besteht, der mit einer Kolbenstange 60 verbunden ist, die mit einem Joch 61 gekuppelt ist, das einen Teil eines Schlittens 62 ist, der an einer Schlittenführung 63 geführt ist, die ihrerseits mit einem festen Bauteil 64, zum Beispiel einer Maschinenschweißzange, einer Ständerschweißzange oder im Bedarfsfalle auch einem Roboterarm (im einzelnen nicht dargestellt), verbunden ist.Also connected to the toggle-lever welding gun according to the invention is a compensating and lowering device 57, which consists of a cylinder 58 and a piston 59 connected to a piston rod 60, which is coupled to a yoke 61, which is part of a carriage 62, which is guided on a carriage guide 63, which in turn is connected to a fixed component 64, for example a machine welding gun, a stand welding gun or, if necessary, also a robot arm (not shown in detail).
Der Kolben 59 ist über Dichtungen abgedichtet in dem Zylinder 58 längsverschieblich geführt. Auch die Kolbenstange 60 ist abgedichtet aus dem ZylinderThe piston 59 is sealed by seals and guided longitudinally in the cylinder 58. The piston rod 60 is also sealed from the cylinder
58 herausgeführt. Durch abwechselnd beidseitige Beaufschlagung des Kolbens58. By alternately applying pressure to both sides of the piston
59 durch Druckmitteldruck über entsprechende Kanäle in dem Zylinder 58, insbesondere durch Druckluft, kann somit die Kolbenstange 60 parallel zur Richtung X bzw. Y angetrieben und damit verschoben werden. Erfolgt eine Druckmittelbeaufschlagung derart, daß der Kolben 59 sich in Richtung Y bewegt, wird über den Schlitten 62 die gesamte Kniehebelspannzange in gleicher Richtung Y abgesenkt, wodurch auch die Schweißelektrode 18 von den miteinander zu verschweißenden Bauteilen oder Blechen 16 freikommt. Dieses Absenken kann nur einen relativ geringen Betrag von zum Beispiel einigen Millimetern oder auch mehr betragen und geht entweder gleichzeitig oder zeitlich verzögert59 by means of pressure medium via corresponding channels in the cylinder 58, in particular by means of compressed air, the piston rod 60 can thus be driven parallel to the direction X or Y and thus moved. If pressure medium is applied in such a way that the piston 59 moves in the direction Y, the entire toggle lever collet is lowered in the same direction Y via the slide 62, whereby the welding electrode 18 is also released from the components or sheets 16 to be welded together. This lowering can only be a relatively small amount, for example a few millimeters or even more, and takes place either simultaneously or with a time delay.
einher mit dem Öffnen, also Verschwenken des Spannarmes 15 in Richtung B, entweder zur Erzielung der Step-Stellung (Fig. 2) oder der völlig geöffneten Stellung (Fig. 3). Die jeweilige Beaufschlagung der verschiedenen Zylinderräume wird durch eine Folgesteuerung über Ventile gesteuert (nicht dargestellt). Dadurch wird ein Verfahren der gesamten Kniehebelschweißzange zu einem anderen Schweißpunkt oder zum Wegfahren, also auch aus der Kontur des zu verschweißenden Bauteils 16 heraus, erleichtert. Soll wieder die Schweißposition entweder aus der Step-Stellung (Fig. 2) oder aus der völlig geöffneten Stellung (Fig. 3) erreicht werden, wird der Kolben 59 auf der gegenüberliegenden Seite mit Druckmitteldruck, vornehmlich wiederum mit Druckluft, beaufschlagt, um die Vorrichtung in Richtung X zu bewegen und dadurch die Schweißelektrode 18 in die Position unterhalb der miteinander zu verschweißenden flächigen Bauteile 16, zum Beispiel von Karosserieblechen der Kfz-Industrie, zu bringen.accompanied by the opening, i.e. pivoting of the clamping arm 15 in direction B, either to achieve the step position (Fig. 2) or the fully open position (Fig. 3). The respective loading of the various cylinder chambers is controlled by a sequential control via valves (not shown). This makes it easier to move the entire toggle lever welding gun to another welding point or to move away, i.e. also away from the contour of the component 16 to be welded. If the welding position is to be reached again either from the step position (Fig. 2) or from the fully open position (Fig. 3), the piston 59 on the opposite side is subjected to pressure medium pressure, again primarily compressed air, in order to move the device in direction X and thereby bring the welding electrode 18 into the position below the flat components 16 to be welded together, for example body panels in the automotive industry.
Die Vorrichtung 57 ist somit eine kombinierte Ausgleichs- und Absenkvorrichtung. The device 57 is thus a combined balancing and lowering device.
Soll aus der aus Fig. 2 ersichtlichen Step-Stellung wieder die Schweißposition erreicht werden, wird über den Kanal 44 Druckmitteldruck in die SackbohrungIf the welding position is to be reached again from the step position shown in Fig. 2, pressure medium is introduced into the blind hole via channel 44.
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53 und über diese zwischen die Kolben 5 und 50 eingeführt, wodurch der Kolben 5 in Richtung X und damit auch die Kolbenstange 6 mit der Kniehebelgelenkanordnung 8 in die gleiche Richtung verschoben werden, das heißt der Spannarm 15 mit seiner Schweißelektrode 17 wird in Richtung A verschwenkt, bis wieder die aus Fig. 1 ersichtliche Schweißposition erreicht wird. Zuvor setzen die voreilenden Niederhaltervorrichtungen 27 und 28 mit den ihnen zugeordneten Bauteilen auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auf und fixieren diese in der Schweißposition, bevor die volle Schweiß- und Spannkraft über die Elektroden 17 und 18 bewirkt und der Schweißstrom eingeschaltet wird.53 and introduced via these between the pistons 5 and 50, whereby the piston 5 is displaced in the direction X and thus also the piston rod 6 with the toggle joint arrangement 8 in the same direction, i.e. the clamping arm 15 with its welding electrode 17 is pivoted in the direction A until the welding position shown in Fig. 1 is reached again. Before this, the leading hold-down devices 27 and 28 with the components assigned to them are placed on the components 16 to be welded together and fix them in the welding position before the full welding and clamping force is applied via the electrodes 17 and 18 and the welding current is switched on.
Sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 bleibt der Druckmitteldruck über dem Kanal 46 aufrechterhalten, so daß der Kolben 50 gegen den Ringkragen 51 angedrückt wird.In both Fig. 1 and Fig. 2, the fluid pressure is maintained above the channel 46 so that the piston 50 is pressed against the annular collar 51.
Soll allerdings aus der Fig. 1 oder aus Fig. 2 die völlig geöffnete Position (Fig. 3) erreicht werden, wird auch der Kanal 46 druckentlastet und gleichzeitig Druckmitteldruck über den Kanal 55 in den Zylinderraum 56 hineingegeben, so daß sich der Kolben 5 in Richtung Y bewegt und auch den Kolben 50 in diese Richtung mitnimmt, bis er gegen den Bodendeckel 47 oder ein hier befindliches Anschlagwiderlager, oder gegen einen Stoßdämpfer zur Anlage kommt.However, if the fully open position (Fig. 3) is to be reached from Fig. 1 or Fig. 2, the channel 46 is also relieved of pressure and at the same time pressure medium is introduced into the cylinder chamber 56 via the channel 55, so that the piston 5 moves in the direction Y and also takes the piston 50 in this direction until it comes to rest against the bottom cover 47 or a stop abutment located here, or against a shock absorber.
Mit den Bezugszeichen 65, 66 und 67 sind berührungslose Sensoren in Form von Mikroschaltern, induktiven Schaltern oder dergleichen bezeichnet, die die Position geschlossen, Step-Stellung und vollständig geöffnete Stellung detektieren und gegebenenfalls an einer fernen Schalttafel optisch und/oder akustisch anzeigen. Die Sensoren, Mikroschalter, induktive Schalter oder dergleichen können als austauschfähiges Set an einer gemeinsamen Platine in Form eines einheitlichen Bauteils angeordnet sein und zum Beispiel durch einen Schlitz an der Rückwand des Spannkopfes 1 fugendicht und austauschbar eingesteckt werden. Eine Schaltfahne 68 bedämpft die einzelnen Sensoren 65, 66 und 67. Der Sensor 67 diktiert die vollkommene Offenstellung (Fig. 3), der Sensor 66 die Zwischen- oder Step-Stellung und der Sensor 65 die Schweißstellung (geschlossene Stellung) der Elektroden 17 und 18. Durch das Detektieren mittels der Sensoren 65, 66 und 67 kann eine Folgesteuerung angesteuert werden, um die dazu erforderlichen Beaufschlagungen der verschiedenen Zylinderräume und Kolben mit Druckmitteldruck und deren Entlüftung über Ventile und Mehrwegeventile zu bewerkstelligen.The reference numerals 65, 66 and 67 designate contactless sensors in the form of microswitches, inductive switches or the like, which detect the closed position, step position and fully open position and, if necessary, display them optically and/or acoustically on a remote control panel. The sensors, microswitches, inductive switches or the like can be arranged as an exchangeable set on a common circuit board in the form of a uniform component and can be inserted in a seamless and exchangeable manner, for example, through a slot on the rear wall of the clamping head 1. A switching flag 68 dampens the individual sensors 65, 66 and 67. The sensor 67 dictates the fully open position (Fig. 3), the sensor 66 the intermediate or step position and the sensor 65 the welding position (closed position) of the electrodes 17 and 18. By detecting by means of the sensors 65, 66 and 67, a sequence control can be controlled in order to accomplish the necessary loading of the various cylinder chambers and pistons with pressure medium and their venting via valves and multi-way valves.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 verwendet worden.In the embodiment according to Figs. 4 to 6, the same reference numerals as in the embodiment according to Figs. 1 to 3 have been used for parts with the same function.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 ist die kombinierte Ausgleichsund Absenkvorrichtung 57 unterhalb des Kiefers 19 angeordnet, derart, daß die Schlittenführung 63 mit dem Kiefer 19 einstückig verbunden ist.In the embodiment according to Figs. 4 to 6, the combined compensating and lowering device 57 is arranged below the jaw 19 such that the slide guide 63 is integrally connected to the jaw 19.
An einem Vorsprung 69 der Schlittenführung 63 ist über die Kolbenstange 60 der Zylinder 58 mit dem darin abgedichteten, in Richtung X bzw. Y um ein begrenztes Maß verschieblich geführten Kolben 59, der je nach Druckmittelbeaufschlagung abwechselnd von beiden Seiten über Kanäle 70 bzw. 71 den Schlitten 62 anhebt, also in der Zeichnungsebene gesehen in Richtung X bewegt, oder aber absenkt, also in Richtung Y bewegt. Da mit der Schlittenführung 63 der Kiefer 19 und auch die zugeordnete Schweißelektrode 18 und die Kniehebelschweißzange gekuppelt sind, werden diese Bauteile ebenfalls in Richtung X bzw. Y mitbewegt.The cylinder 58 with the piston 59 sealed therein, which can be moved in the direction X or Y by a limited amount, is connected to a projection 69 of the slide guide 63 via the piston rod 60. Depending on the pressure medium applied, the cylinder 58 alternately raises the slide 62 from both sides via channels 70 or 71, i.e. moves it in the direction X as seen in the plane of the drawing, or lowers it, i.e. moves it in the direction Y. Since the jaw 19 and also the associated welding electrode 18 and the toggle lever welding gun are coupled to the slide guide 63, these components are also moved in the direction X or Y.
Aus den Fig. 4 bis 6 erkennt man auch ein Steckergehäuse 72 zum Anschluß entsprechender elektrischer Leitungen für die berührungslosen Sensoren 65, 66 und 67 (induktive Schalter, Magnetschalter, Endschalter, Mikroschalter), wie sie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt sind.From Fig. 4 to 6 one can also see a connector housing 72 for connecting corresponding electrical lines for the contactless sensors 65, 66 and 67 (inductive switches, magnetic switches, limit switches, microswitches), as shown in Fig. 1 to 6.
Ansonsten ist die Funktionsweise, wie sie im Zusammenhang nach der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Das Steckergehäuse 72 kann einstückig mit der angedeuteten Platine 73 in den ebenfalls angedeuteten Schlitz 74 an der Rückwand des Spannkopfes 1 eingesetzt sein.Otherwise, the mode of operation is as described in connection with the embodiment according to Figs. 1 to 3. The plug housing 72 can be inserted in one piece with the indicated circuit board 73 into the also indicated slot 74 on the rear wall of the clamping head 1.
In Fig. 7 ist eine von den aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Niederhaltervorrichtungen 27 und 28 abweichende Niederhaltervorrichtung 75 dargestellt, die aber auch statt der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Niederhaltervorrichtung 27, 28 bei allen Ausführungsformen, mithin auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3, angewendet werden kann.In Fig. 7, a hold-down device 75 is shown which differs from the hold-down devices 27 and 28 shown in Figs. 1 to 3, but which can also be used instead of the hold-down device 27, 28 shown in Figs. 1 to 3 in all embodiments, thus also in the embodiment according to Figs. 1 to 3.
Die aus Fig. 7 ersichtliche Niederhaltervorrichtung besitzt Niederhaltergehäuse 76 und 77, in denen jeweils paarweise Bohrungen 78, 79 bzw. 80 und 81 angeordnet sind. In diesen Bohrungen ist jeweils ein vorgespanntes Druckfederelement 82, 83 bzw. 84 und 85 angeordnet, die sich einerseits gegen kolbenförmige Verdickungen 86, 87 bzw. 88 und 89 von Niederhalterstößeln 90, 91 bzw. 92 und 93 mit balligen freien Enden abstützen. Die Niederhalterstößel 90, 91 bzw. 92 und 93 sind in im Durchmesser gegenüber den Bohrungen 78, 79 bzw. 80 und 81 im Durchmesser verjüngten Durchgangsbohrungen längsverschieblich geführt und verlaufen mit ihren Achsen parallel zueinander undThe hold-down device shown in Fig. 7 has hold-down housings 76 and 77, in which holes 78, 79 or 80 and 81 are arranged in pairs. A pre-stressed compression spring element 82, 83 or 84 and 85 is arranged in each of these holes, which are supported on the one hand against piston-shaped thickenings 86, 87 or 88 and 89 of hold-down tappets 90, 91 or 92 and 93 with spherical free ends. The hold-down tappets 90, 91 or 92 and 93 are guided in a longitudinally displaceable manner in through holes which are tapered in diameter compared to the holes 78, 79 or 80 and 81 and run with their axes parallel to one another and
sind koaxial paarweise zueinander angeordnet und ergreifen zwischen sich die Schweißelektroden 17 und 18.are arranged coaxially in pairs and grip the welding electrodes 17 and 18 between them.
Dem Niederhaltergehäuse 76 kann im Bedarfsfalle ebenfalls ein Hebel 38 zugeordnet sein, wie er bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 dargestellt und beschrieben wurde. Des weiteren ist es möglich, den aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Niederhalter auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 zu verwenden, oder aber bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 die Niederhaltervorrichtung nach Fig. 7 einzusetzen. Die Niederhaltervorrichtung nach Fig. 7 besitzt den Vorteil, daß die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 auf beiden Seiten der Schweißpunkte mit großer Kraft gegeneinander gepreßt und gehalten werden, bis der betreffende Schweißpunkt gesetzt ist.If necessary, the hold-down housing 76 can also be assigned a lever 38, as was shown and described in the embodiment according to Figs. 1 to 3. Furthermore, it is possible to use the hold-down shown in Figs. 1 to 3 in the embodiment according to Figs. 4 to 6, or to use the hold-down device according to Fig. 7 in the embodiment according to Figs. 4 to 6. The hold-down device according to Fig. 7 has the advantage that the components 16 to be welded together are pressed against each other with great force on both sides of the welding points and held against each other until the relevant welding point is set.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 10 sind wiederum für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 bzw. wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6, verwendet worden.In the embodiment according to Figs. 8 to 10, the same reference numerals as in the embodiment according to Figs. 1 to 3 or as in the embodiment according to Figs. 4 to 6 have been used for parts with the same function.
Fig. 8 entspricht der Schweißstellung, also der Arbeitsstellung, analog der aus Fig. 1 ersichtlichen Darstellung, während Fig. 9 die Step-Stellung, analog zu Fig. 2, und Fig. 10 die vollkommen geöffnete Stellung, analog Fig. 3, darstellt.Fig. 8 corresponds to the welding position, i.e. the working position, analogous to the representation shown in Fig. 1, while Fig. 9 shows the step position, analogous to Fig. 2, and Fig. 10 the fully open position, analogous to Fig. 3.
Bei der aus Fig. 10 ersichtlichen vollkommen geöffneten Stellung ist allerdings nur ein Verschwenken des Spannarmes 15 in Richtung B um etwa 35° dargestellt worden, da dies für den angenommenen Anwendungsfall ausreichend ist. Der Spannarm 15 kann aber auch - wie bei allen aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsformen - um 90° gegenüber der aus Fig. 8 ersichtlichen Arbeitsstellung in Offenstellung geschwenkt werden, oder um einen noch größeren Winkel, zum Beispiel um 135° oder 180°. Selbst bei einem Schwenkwinkel von 90° ist bei allen Ausführungsformen praktisch eine freie, vertikale Bauteilentnahme gegeben. Entsprechend geringer kann bei der aus Fig. 10 dargestellten geöffneten Stellung auch der Schwenkwinkel für die Step-Stellung sein und entsprechend größer kann dieser Winkel werden, wenn der Schwenkarm zum Beispiel um 90°, 135° oder bis zu 180° in Richtung A bzw. B schwenkbeweglich ist.However, in the fully open position shown in Fig. 10, only a pivoting of the clamping arm 15 in direction B by around 35° has been shown, as this is sufficient for the assumed application. However, as with all embodiments shown in the drawing, the clamping arm 15 can also be pivoted by 90° compared to the working position in the open position shown in Fig. 8, or by an even larger angle, for example by 135° or 180°. Even with a pivoting angle of 90°, all embodiments practically allow free, vertical component removal. The pivoting angle for the step position can be correspondingly smaller in the open position shown in Fig. 10, and this angle can be correspondingly larger if the pivoting arm can be pivoted by 90°, 135° or up to 180° in direction A or B, for example.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 10 ist die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung 57 an einem festen Bauteil 94, zum Beispiel an einem Roboterarm, an einer Vorrichtung einer Fertigungsstraße oder dergleichen oder an einer Roboterschweißzange, angeordnet. Die Ausgleichs- und Absenkvorrichtung 57 weist ein Joch 95 auf, dem zwei mit Abstand sowie parallel zueinanderIn the embodiment according to Figures 8 to 10, the compensation and lowering device 57 is arranged on a fixed component 94, for example on a robot arm, on a device of a production line or the like, or on a robot welding gun. The compensation and lowering device 57 has a yoke 95, to which two spaced apart and parallel
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angeordnete als Stangen 96 und 97 ausgebildete Führungselemente zugeordnet sind, die in einem Gehäuse 98 angeordnet sind, das mit dem festen Bauteil 94 einstückig, aber lösbar, zum Beispiel durch Schrauben, verbunden ist. Das Gehäuse 98 besitzt zwei mit der Längsachse parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Bohrungen, in denen die Stangen 96 und 97 um ein begrenztes Maß synchron und gleichsinnig in Richtung X bzw. Y in einer zu beschreibenden Art und Weise motorisch verstellbar sind. Hierzu ist zwischen den beiden Stangen 96 und 97 der abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Druckluft zu beaufschlagende Kolben 59, längsverschieblich und abdichtend in dem Zylinder 58 geführt, der mit einer aus ihm abgedichtet herausgeführten Kolbenstange 60 gekuppelt ist, die an ihrem Ende einen Schraubbolzen aufweist, mit dem die Kolbenstange 60 über eine oder mehrere Muttern arretiert mit dem Joch 95 getrieblich gekuppelt ist. Die Zu- und Abführungskanäle für den Zylinder 58 sind nur angedeutet, können aber zum Beispiel über die Kolbenstange 60 und/oder die Zylinderwandung des Zylinders 58 angeordnet sein.arranged guide elements designed as rods 96 and 97 are assigned, which are arranged in a housing 98 which is integrally but detachably connected to the fixed component 94, for example by screws. The housing 98 has two bores which are parallel to the longitudinal axis and spaced apart from one another, in which the rods 96 and 97 can be adjusted by motor to a limited extent synchronously and in the same direction in the direction X or Y in a manner to be described. For this purpose, the piston 59, which is to be acted upon alternately on both sides by pressure medium pressure, in particular by compressed air, is guided between the two rods 96 and 97 in a longitudinally displaceable and sealing manner in the cylinder 58, which is coupled to a piston rod 60 which extends out of it in a sealed manner and which has a screw bolt at its end, with which the piston rod 60 is locked and coupled to the yoke 95 via one or more nuts. The supply and discharge channels for the cylinder 58 are only indicated, but can be arranged, for example, via the piston rod 60 and/or the cylinder wall of the cylinder 58.
Die Stangen 96 und 97 sind gegen die Rückstellkraft von je mindestens einem vorzugsweise gegen die Rückstellkraft vorgespannten Druckfederelement 100 bzw. 101 in ihrer Längsachsrichtung verschieblich gelagert, wobei sich jedes Druckfederelement 100 bzw. 101 an der einen Seite gegen ein Widerlager desThe rods 96 and 97 are mounted so as to be displaceable in their longitudinal axis direction against the restoring force of at least one compression spring element 100 or 101, which is preferably pre-tensioned against the restoring force, with each compression spring element 100 or 101 being on one side against an abutment of the
Gehäuses 98 und an seinem anderen Endabschnitt gegen einen Ringkragen 102 bzw. 103 abstützt. Bei diesem Ringkragen 102, 103 kann es sich zum Beispiel um Schraubmuttern handeln, die auf entsprechenden bolzenförmigen Gewindeabschnitten 104 bzw. 105 der Stangen 96 und 97 in Längsachsrichtung derselben verstellbar sind, wodurch auch die Vorspannung der Druckfederelemente 100 bzw. 101 entsprechend veränderbar ist.Housing 98 and at its other end section against an annular collar 102 or 103. This annular collar 102, 103 can be, for example, screw nuts which are adjustable on corresponding bolt-shaped threaded sections 104 or 105 of the rods 96 and 97 in the longitudinal axis direction thereof, whereby the preload of the compression spring elements 100 or 101 can also be changed accordingly.
Der Kiefer 19 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Seitenansicht etwa L-förmig ausgebildet, wobei der eine, parallel zum Spannkopf 1 verlaufende Schenkel mit dem Spannkopf 1 durch mehrere Schrauben einstückig, aber lösbar, verbunden ist. Von diesen Schrauben sind lediglich die Mittellinien 106 und 107 dargestellt. Dieser mit Schrauben an dem Spannkopf 1 verschraubte Schenkel ist mit dem Bezugszeichen 108 bezeichnet, während der dazu rechtwinklig verlaufende, in der Zeichnung waagerecht angeordnete, einstückig mit dem Schenkel 108 verbundene horizontale Schenkel mit dem Bezugszeichen 109 bezeichnet wurde. Zwischen den Schenkeln 108 und 109 ist ein aus Kupfer oder dergleichen bestehender Körper 110 angeordnet, der mehrere seitwärts gerichtete Schraublöcher 111 zum Anordnen von Leitungen für Kühlflüssigkeit, zur Heranführung der elektrischen Energie und dergleichen aufweist. Der Spannarm 15 ist gabelförmig gestaltet und gibt zwischen sich ebenfallsThe jaw 19 is approximately L-shaped in the side view shown in the drawing, with one leg running parallel to the clamping head 1 being connected to the clamping head 1 in one piece but detachably by several screws. Of these screws, only the center lines 106 and 107 are shown. This leg, which is screwed to the clamping head 1 with screws, is designated with the reference numeral 108, while the horizontal leg running at right angles to it, arranged horizontally in the drawing and connected in one piece to the leg 108 is designated with the reference numeral 109. Between the legs 108 and 109 there is a body 110 made of copper or the like, which has several sideways-facing screw holes 111 for arranging lines for coolant, for supplying electrical energy and the like. The clamping arm 15 is fork-shaped and also has
einen aus Kupfer bestehenden Körper auf, mit dem die obere Schweißelektrode 17 verbunden ist, während die untere Schweißelektrode 18 mit dem Körper 110 in Verbindung steht. Der Kiefer 19 kann ebenso wie der Spannarm 15 aus Aluminium und/oder aus Stahl bestehen.a body made of copper to which the upper welding electrode 17 is connected, while the lower welding electrode 18 is connected to the body 110. The jaw 19, like the clamping arm 15, can be made of aluminum and/or steel.
Mit dem waagerechten Schenkel 109 ist ein verstellbarer Anschlag 112 in Form einer ein- und ausschraubbaren Schraube bezeichnet, die mit einem in der Ausgleichs- und Absenkvorrichtung 57 vorgesehenen Industriestoßdämpfer 113 zusammenwirkt.The horizontal leg 109 designates an adjustable stop 112 in the form of a screw that can be screwed in and out and which interacts with an industrial shock absorber 113 provided in the compensation and lowering device 57.
Die Druckfederelemente 100 und 101 haben die Tendenz, den Kiefer 19 und damit die gesamte Kniehebelschweißzange gegenüber dem festen Bauteil 94 nach oben zu bewegen. Durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung des Kolben 59 läßt sich die gesamte Kniehebelspannvorrichtung, damit auch der Kiefer 19 und die mit ihm verbundene untere Schweißelektrode 18 absenken und damit von den Bauteilen 16 wegbewegen. Das Gehäuse 98 kann als würfelförmiger Körper in der seitlichen Projektion neben einem flachovalen oder im Querschnitt etwa rechteckförmigen Zylinder 2 und unterhalb des horizontalen Schenkels 109 des Kiefers 19 angeordnet sein, so daß es keinen zusätzlichen Raum einnimmt. Seitlich auf der dem Zylinder 2 abgewandten Seite können mehrere Sackbohrungen mit Gewinde vorgesehen sein, mittels welcher sich dieThe compression spring elements 100 and 101 tend to move the jaw 19 and thus the entire toggle welding gun upwards relative to the fixed component 94. By applying pressure to the piston 59, the entire toggle clamping device, and thus also the jaw 19 and the lower welding electrode 18 connected to it, can be lowered and thus moved away from the components 16. The housing 98 can be arranged as a cube-shaped body in the lateral projection next to a flat oval or approximately rectangular cylinder 2 and below the horizontal leg 109 of the jaw 19, so that it does not take up any additional space. Several blind holes with threads can be provided on the side facing away from the cylinder 2, by means of which the
gesamte Kniehebelschweißzange zusammen mit dem Gehäuse 98 an dem festen Bauteil 94 auswechselbar befestigen läßt.The entire toggle welding gun together with the housing 98 can be exchangeably attached to the fixed component 94.
Erfolgt eine Druckmittelzufuhr auf der Seite, daß der Kolben 59 sich in Richtung Y bewegt, so hat dies über die Kolbenstange 60 eine entsprechende Bewegung des Joches 95 und damit eine Verschiebung der beiden Stangen 96 und 97 entgegen der Rückstellkraft der Druckfederelemente 100 und 101 zur Folge, mit dem Ergebnis, daß die gesamte Kniehebelschweißzange mit der unteren Schweißelektrode 18 in Richtung Y um ein begrenztes Maß abgesenkt wird. Umgekehrt führt eine Druckmittelbeaufschlagung der entgegengesetzten Ringseite des Kolbens 59 zu einer Bewegung der gesamten Kniehebelschweißzange in Richtung X, wobei die Druckfederelemente 100 und 101 unterstützend wirken können.If a pressure medium is supplied to the side that moves the piston 59 in the Y direction, this results in a corresponding movement of the yoke 95 via the piston rod 60 and thus a displacement of the two rods 96 and 97 against the restoring force of the compression spring elements 100 and 101, with the result that the entire toggle-lever welding gun with the lower welding electrode 18 is lowered in the Y direction by a limited amount. Conversely, a pressure medium application to the opposite ring side of the piston 59 leads to a movement of the entire toggle-lever welding gun in the X direction, whereby the compression spring elements 100 and 101 can have a supporting effect.
Aus Fig. 11 ist eine der Kniehebelschweißzange gemäß den Fig. 8 bis 10 zugeordnete Niederhaltervorrichtung zu entnehmen, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet ist. In dem Körper 110 sind wiederum Bohrungen 115 und 116 mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen, in denen Niederhalterstößel 117 und 118 um ein begrenztes Maß gegen die Rückstellkraft von den Druckfedern 119 und 120 längsverschieblich angeordnet sind. Kolbenförmige Verdickungen 121 und 122 beschränken den Verschiebeweg derFrom Fig. 11, a holding-down device associated with the toggle-lever welding gun according to Figs. 8 to 10 can be seen, which is designated overall with the reference number 114. In the body 110, bores 115 and 116 with different diameters are provided, in which holding-down plungers 117 and 118 are arranged to be longitudinally displaceable by a limited amount against the restoring force of the compression springs 119 and 120. Piston-shaped thickenings 121 and 122 limit the displacement path of the
Niederhalterstößel 117 und 118 in den mit unterschiedlichem Durchmesser versehenen Bohrungen. Die Niederhalterstößel 117 und 118 sind an ihren den miteinander zu verschweißenden Bauteilen 16 zugekehrten stirnseitigen Endabschnitten ballig ausgebildet und ergreifen zwischen sich die untere Schweißelektrode 18.Hold-down plungers 117 and 118 in the holes with different diameters. The hold-down plungers 117 and 118 are spherical at their front end sections facing the components 16 to be welded together and grip the lower welding electrode 18 between them.
Diametral und jeweils koaxial gegenüberliegend zu den Niederhalterstößeln 117 und 118 sind obere Niederhalterstößel 123 und 124 angeordnet, die ebenfalls gegen die Rückstellkraft von Druckfedern 125 und 126 im Schwenkarm 15 bzw. in dem hier vorgesehenen, ebenfalls aus Kupfer bestehenden Körper 127 angeordnet sind. Mit dem Körper 127 können geeignete, mit Gewinde versehene Bohrungen (nicht dargestellt), versehen sein, durch die die Kühlflüssigkeit, elektrischer Strom oder dergleichen zu der Schweißelektrode 17 herangeführt wird.Upper hold-down tappets 123 and 124 are arranged diametrically and coaxially opposite the hold-down tappets 117 and 118, which are also arranged against the restoring force of compression springs 125 and 126 in the swivel arm 15 or in the body 127 provided here, which is also made of copper. The body 127 can be provided with suitable threaded holes (not shown) through which the cooling liquid, electric current or the like is fed to the welding electrode 17.
Die Druckfedern 125 und 126 einerseits und 119 und 120 andererseits belasten die zugeordneten Niederhalterstößel 123 und 124 bzw. 117 und 118, so daß sie in Richtung auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16 voreilend wirken und schon vor dem Auftreffen der Schweißelektroden 17 und 18 die miteinander zu verbindenen Bauteile 16 sicher halten und fixieren, bevor die Schweißelektroden 17 und 18 sie mit hohen durch die KniehebelmechanikThe compression springs 125 and 126 on the one hand and 119 and 120 on the other hand load the associated hold-down plungers 123 and 124 or 117 and 118, so that they act in advance in the direction of the components 16 to be welded together and securely hold and fix the components 16 to be joined together before the welding electrodes 17 and 18 hit them, before the welding electrodes 17 and 18 press them together with high forces generated by the toggle lever mechanism.
aufgebrachten Kräften gegeneinander pressen und unter dieser hohen Druckbeanspruchung miteinander durch Schweißen verbinden.applied forces against each other and are joined together by welding under this high pressure.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 12 bis 17 sind wiederum für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.In the embodiment according to Figs. 12 to 17, the same reference numerals have again been used for parts with the same function.
Hier ist eine Kniehebelschweißzange zur Verwendung mit einer sogenannten Geometriestation einer Maschinenschweißzange veranschaulicht. Spannarm 15 und untere Elektrode 18 sind in Richtung A bzw. B synchron und gegensinnig beweglich, so daß sie sich in gleichem Maße aufeinander zu- und voneinander wegbewegen lassen, und zwar durch einen einzigen Linearantrieb, vorliegend durch eine Kolben-Zylinder-Einheit. Hierbei wird über die Kolbenstange 6 wiederum die Kniehebelgelenkanordnung 8 angetrieben und schwenkt den Spannarm 15 in Richtung A bzw. B. Der Zwangslauf wird hierbei durch Verzahnungselemente 128 bzw. 129 sichergestellt, die vorliegend als auf einem Kreisbogen liegende Zahnsektoren ausgebildet sind, die miteinander kämmen. Der Zahnsektor 128 ist dem Spannarm 15 als Schwenkachse zugeordnet und hat als Drehachse die Gehäuseschwenkachse 22, die auch der Spannarm 15 als Schwenkachse hat. Der Zahnsektor 129 hat als gehäusefeste Achse eine Achse 130 für die Elektrode 18. Selbstverständlich können die Verzahnungselemente 128 und 129 statt als Sektoren auch als Halbkreise oder VollkreiseThis shows a toggle-lever welding gun for use with a so-called geometry station of a machine welding gun. The clamping arm 15 and the lower electrode 18 can move synchronously and in opposite directions in directions A and B, respectively, so that they can be moved towards and away from each other to the same extent, by a single linear drive, in this case by a piston-cylinder unit. The toggle-lever joint arrangement 8 is in turn driven via the piston rod 6 and pivots the clamping arm 15 in directions A and B, respectively. The forced movement is ensured by toothing elements 128 and 129, which in this case are designed as tooth sectors lying on a circular arc that mesh with one another. The tooth sector 128 is assigned to the clamping arm 15 as a pivot axis and has the housing pivot axis 22 as its axis of rotation, which the clamping arm 15 also has as a pivot axis. The tooth sector 129 has an axis 130 for the electrode 18 as a housing-fixed axis. Of course, the toothing elements 128 and 129 can also be designed as semicircles or full circles instead of as sectors.
ausgebildet sein. Es ist außerdem möglich, andere Kupplungselemente vorzusehen, die einen absoluten Synchronlauf bewerkstelligen. In den Fig. 15 und 16 wurden zur Vereinfachung der gekrümmte Abschnitt 14 der Führungsnuten nicht dargestellt. Selbstverständlich kann dieser gekrümmte Abschnitt 14 ebenso mit Führungsrollen vorhanden sein, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. Auch die Kniehebelgelenkanordnung 8 kann ebenso konstruktiv ausgeführt werden, wie es zum Beispiel im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.It is also possible to provide other coupling elements that achieve absolute synchronous operation. In Figs. 15 and 16, the curved section 14 of the guide grooves has not been shown for the sake of simplicity. Of course, this curved section 14 can also be provided with guide rollers, as in the embodiments described above. The toggle lever arrangement 8 can also be designed in the same way as was described, for example, in connection with Figs. 1 to 3.
Wie man erkennt, ist mit dem Spannkopf 1 über eine orthogonal zur Längsachse der Kolbenstange 6 verlaufende Schwenkachse 131 ein Trafo-Aufnahmegehäuse 132 verbunden, das in der aus Fig. 13 ersichtlichen Draufsicht im Querschnitt etwa U-förmig gestaltet ist, wobei zwischen den beabstandeten U-Schenkeln ein Schweißtrafo 133 angeordnet und hier durch Schrauben oder dergleichen befestigt ist. Das Trafo-Aufnahmegehäuse 132 ist über Schrauben oder dergleichen mit einem Roboterarm 134 oder dergleichen gekuppelt.As can be seen, a transformer housing 132 is connected to the clamping head 1 via a pivot axis 131 running orthogonally to the longitudinal axis of the piston rod 6. In the plan view shown in Fig. 13, the transformer housing is approximately U-shaped in cross section, with a welding transformer 133 arranged between the spaced U-legs and secured here by screws or the like. The transformer housing 132 is coupled to a robot arm 134 or the like by screws or the like.
An seiner dem Spannarm 15 abgekehrten Seite, in der Zeichnungsebene unteren Seite, besitzt das Trafoaufnahmegehäuse einen Vorsprung 135, der über ein Schwenklager 136 mit einem Linearantrieb 137, vorliegend eine abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, vornehmlich durch Luftdruck zuOn its side facing away from the clamping arm 15, in the drawing plane at the bottom, the transformer housing has a projection 135, which is connected via a pivot bearing 136 to a linear drive 137, in this case a linear drive which is alternately actuated on both sides by pressure medium pressure, primarily by air pressure.
beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist, deren Kolbenstange 138 über das Schwenklager mit dem Vorsprung 135 und deren Zylinder 139 über ein mit ihrer Schwenkachse parallel zur Schwenkachse 136 verlaufendes Schwenklager 140 mit einem Lageransatz 141 des Zylinders 2 schwenkbeweglich verbunden ist. Durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung läßt sich die Kolbenstange 138 entsprechend mehr oder weniger weit ein- und ausfahren, so daß es zu einer Kippbewegung in Richtung A bzw. B kommt. Auf diese Weise läßt sich zusätzlich die Schweißelektrode 18 von dem Bauteil 16 nach unten absenken und außerdem der Spannarm 15 in Richtung A und B, beispielsweise um 90° oder mehr, zum Beispiel um 135° oder 180°, schwenken, so daß auch sperrige Konturen beim Be- und Entladen dieser Kniehebelschweißzange keine Probleme bereiten.is connected to a piston-cylinder unit which is acted upon by a force, the piston rod 138 of which is pivotally connected to the projection 135 via the pivot bearing and the cylinder 139 of which is pivotally connected to a bearing projection 141 of the cylinder 2 via a pivot bearing 140 with its pivot axis running parallel to the pivot axis 136. By applying appropriate pressure medium, the piston rod 138 can be extended and retracted to a greater or lesser extent, so that a tilting movement in the direction A or B occurs. In this way, the welding electrode 18 can also be lowered downwards from the component 16 and the clamping arm 15 can also be pivoted in the direction A and B, for example by 90° or more, for example by 135° or 180°, so that even bulky contours do not cause any problems when loading and unloading this toggle lever welding gun.
Aus Fig. 17 ist zu erkennen, daß auch bei einer zum Beispiel als Maschinenschweißzange ausgebildeten Kniehebelschweißzange ein Hebel 38 wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 zur Anwendung kommen kann, dem eine ähnliche Niederhaltervorrichtung 27 wie in der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 zugeordnet ist, so daß im Interesse einer Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der Funktion auf die Beschreibung der Fig. 1 bis 3 Bezug genommen werden kann. Deutlich erkennt man aus Fig. 17, daß der Hebel 38 lose mitlaufend ausgebildet ist, da er auf einem kreisrunden Achsabschnitt 142From Fig. 17 it can be seen that even in a toggle-lever welding gun designed, for example, as a machine welding gun, a lever 38 as in the embodiment according to Figs. 1 to 3 can be used, to which a similar hold-down device 27 as in the embodiment according to Figs. 1 to 3 is assigned, so that in the interest of avoiding repetition with regard to the function, reference can be made to the description of Figs. 1 to 3. It can be clearly seen from Fig. 17 that the lever 38 is designed to run loosely, since it is mounted on a circular axle section 142
angeordnet ist, der koaxial zu der Achse 22 verläuft. Aus Gründen der Vereinfachung wurde in Fig. 17 kein besonderer Linearantrieb entsprechend dem Linearantrieb 137 und die Anbindung dieser Kniehebelschweißzange an den Roboterarm dargestellt. Auch fehlt das Trafoaufnahmegehäuse 132.which runs coaxially to the axis 22. For reasons of simplification, no special linear drive corresponding to the linear drive 137 and the connection of this toggle welding gun to the robot arm are shown in Fig. 17. The transformer housing 132 is also missing.
Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features described in the claims and in the description as well as those apparent from the drawings may be essential for the realization of the invention both individually and in any combination.
1 Spannkopf1 clamping head
2 Zylinder, Gehäuse2 cylinders, housing
3 Dichtung3 Seal
4 Innenwand4 Interior wall
5 Kolben5 pistons
6 Stange, Kolbenstange6 Rod, piston rod
7 Dichtung7 Seal
8 Kniehebelgelenkanordnung8 Knee lever joint arrangement
9 Schwenkbolzen9 Swivel bolt
10 Gelenkelement10 Joint element
11 Kniehebelgelenkbolzen11 toggle joint bolt
12 Führungsrolle12 Leadership role
13 Führungsnut13 Guide groove
14 Abschnitt, gekrümmter14 Section, curved
15 Spannarm15 Clamping arm
16 Bauteil, flächiges Bauteil16 Component, flat component
17 Schweißelektrode, obere17 Welding electrode, upper
18 Schweißelektrode, untere18 Welding electrode, lower
19 Kiefer, Widerlager19 Jaw, abutment
20 Gelenklaschenanordnung20 Joint plate arrangement
21 Spannarmschwenkbolzen21 Clamping arm pivot pin
22 Gehäuseschwenkachse22 Housing pivot axis
34 Sackbohrung34 Blind hole
35 Lagerelement, Kugelkalottenausformung35 Bearing element, spherical cap shape
36 Kopf, pilzartiger, Kugelkalotte36 Head, mushroom-like, spherical
37 Lagerpfanne37 Bearing pan
38 Hebel, Niederhalterschwenkarm38 Lever, hold-down swivel arm
39 Widerlagerteil, oberes39 Abutment part, upper
40 Stirnseite von40 Front side of
41 Verdickung, kolbenförmige 41a Bohrung41 Thickening, piston-shaped 41a bore
42 Widerlagerteil, unteres42 Abutment part, lower
43 Oberfläche43 Surface
44 Kanal44 Channel
45 Kolbenführung, zentrale45 Piston guide, central
46 Kanal46 Channel
47 Bodendeckel47 Floor cover
48 Zylinder, Zylinderraum 4948 Cylinder, cylinder chamber 49
50 Kolben, weiterer; Step-Kolben50 pistons, additional; step piston
51 Ringkragen51 Ring collar
52 Dichtung52 Seal
53 Sackbohrung53 Blind hole
54 Dichtung54 Seal
55 Kanal55 Channel
56 Zylinderkranz56 Cylinder crown
57 Ausgleichs- und Absenkvorrichtung57 Compensation and lowering device
58 Zylinder58 cylinders
59 Kolben59 pistons
60 Kolbenstange60 Piston rod
61 Joch61 yoke
62 Schlitten62 sledges
63 Schlittenführung63 Slide guide
64 Bauteil64 Component
65 Sensor; Mikroschalter; Induktivschalter; Endschalter; Pneumatikschalter65 Sensor; Micro switch; Inductive switch; Limit switch; Pneumatic switch
^' » jj Jj Jj &ugr;^' » jj Jj Jj &ugr;
68 Schaltfahne68 Switch flag
69 Vorsprung69 Lead
70 Kanal 7170 Channel 71
72 Steckergehäuse72 Connector housing
73 Platine73 board
74 Schlitz74 Slot
75 Niederhaltervorrichtung75 Holding down device
NiederhaltergehäuseHold-down housing
Bohrungdrilling
DruckfederelementCompression spring element
Verdickung, kolbenförmigeThickening, piston-shaped
NiederhalterstößelHold-down ram
Bauteil, fester JochComponent, fixed yoke
96 Stange; Führungselement96 Rod; guide element
98 Gehäuse98 Housing
100 Druckfederelement, Druckfeder 101100 compression spring element, compression spring 101
102 Ringkragen, Mutter102 Ring collar, nut
104 Gewindeabschnitt, bolzenförmiger104 Threaded section, bolt-shaped
106 Mittellinie106 Center line
107 „107 „
108 Schenkel des Kiefers 109108 Thighs of the jaw 109
110 Körper110 bodies
111 Schraubloch111 Screw hole
112 Anschlag112 stop
113 Industriestoßdämpfer113 Industrial shock absorbers
114 Niederhaltervorrichtung114 Holding down device
115 Bohrung115 Bore
116 „116 „
117 Niederhalterstößel 118117 Hold-down plunger 118
119 Druckfederelement, Druckfeder119 compression spring element, compression spring
121 Verdickung, kolbenförmige121 Thickening, piston-shaped
123 Niederhaltervorrichtung, obere123 Holding down device, upper
125 Druckfederelement, Druckfeder125 compression spring element, compression spring
127 Körper127 bodies
128 Verzahnungselement 129128 Gear element 129
130 Schwenkachse 131130 Swivel axis 131
132 Trafoaufnahmegehäuse132 Transformer housing
133 Schweißtrafo133 Welding transformer
134 Roboterarm134 Robot arm
135 Vorsprung135 Lead
&KHgr; : · &Lgr; &KHgr; : · &Lgr;
136 Schwenklager136 swivel bearing
137 Linearantrieb, Kolben-Zylinder-Einheit137 Linear drive, piston-cylinder unit
138 Kolbenstange138 Piston rod
139 Zylinder139 cylinders
140 Schwenklager140 swivel bearing
141 Lageransatz141 Bearing approach
142 Achse142 Axis
143 Leitung143 Line
144 „144 „
145 Kabel145 Cable
A SchwenkrichtungA Swivel direction
Y VerschieberichtungY shift direction
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030508 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20030505 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20051007 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20070927 |
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R071 | Expiry of right |