DE3150192A1 - "geraet fuer das elektrowiderstandsschweissen" - Google Patents

Description

DlPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · HINDENBURGSTRASSE 44 · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART Patentanwalt FINK · Postfach 527 ■ D 7300 Esallngen (Neckar)

16. Dez. 1981 By P 6756

Herr Bernard Humblot, 22, Chemin du Pare, 78580 Bazemont, Frankreich

"Gerät für das Elektrowiderstandsschweißen"

Beanspruchte Priorität der französischen Patentanmeldung 81 09 404 vom 12. Mai 1981.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für das Elektrowiderstandsschweißen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Widerstandsschweißmaschinen bekannt, die einen Ständer aufweisen, der einen lameliierten Magnetkreis eines Transformators trägt, welcher zwei Spulen einer Primärwicklung und einen Sekundärkreis aufweist, der mit Elektroden der Maschine verbunden ist.

Im allgemeinen ist jede Elektrode mit dem Sekundärkreis mit einer biegsamen Anschlußlitze verbunden. Diese Anschlußlitze ist einer starken Beanspruchung unterworfen, da sie aus Kupfer besteht und starken elektrodynamischen Reaktionen ausgesetzt ist.

Der Anmelder hat in seinem französischen Patent 69 16 670 vom 22. Mai 1969 die Bauform eines Gerätes für das Elektrowiderstandsschweißen vorgeschlagen, das ein Paar Schweißelektroden aufweist, die elektrisch durch eine Sekundärwicklung eines Transformators miteinander verbunden sind, dessen Primärwicklung zum Verbinden mit einer

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Wechselstromquelle bestimmt ist. Die Sekundärwicklung wird durch zwei parallele Stangen gebildet, die unter sich an einem Ende elektrisch verbunden sind, wogegen die anderen Enden mit Elektroden derart verbunden sind, daß sie mit dem Schweißstück den Sekundärkreis des Transformators bilden. Diese Stangen sind gegenüber der Primärwicklung bewegbar.

Eine solche Bauform eines Schweißgerätes hat eine Reihe von Vorteilen:

der Sekundärkreis ist unmittelbar in Berührung mit dem Schweißstück; der Sekundärkreis ist auf seine einfachste Bauform reduziert, da er nur Teile von Stangen trägt, die sich außerhalb des Magnetkreises des Transformators und selbstverständlich dem entsprechenden Teil des Schweißstückes befinden;

der äußere Sekundärkreis weist eine in der Zeit konstante Impedanz auf;

der Transformator kann sowohl hinsichtlich seiner Abmessungen als auch seiner Leistung reduziert werden;
elektrischer Strom wird eingespart;
die Gestehungskosten jeder Schweißung werden verringert.

In der neuzeitlichen Technik wird versucht, die Geräte so weit wie möglich zu automatisieren, und die Gewichte und die Abmessungen der Schweißgeräte zu reduzieren. Nun kann aber das in dem französischen Patent 69 16 670 vom 22. Mai 1969 beschriebene Gerät aufgrund seiner Bauform schwerlich in seinen Abmessungen oder in seinem Gewicht verringert werden.

Darüberhinaus wird in der in dieser französischen Patentschrift beschriebenen Bauform der Sekundärkreis durch zwei parallele Stangen gebildet, die getrennt voneinander geführt und unter sich in dem Transformator durch eine biegsame Anschlußlitze miteinander verbunden sind, was für die Wartung ein Auseinandernehmen des Transformators und die Anordnung von zwei Führungsorganen für jede Stange in dem Transformator notwendig machen würde.

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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein neues Schweißgerät zu schaffen, das einfacher als das in der französischen Patentschrift 69 16 670 vom 22. Mai 1969 beschriebene Schweißgerät ist, das kompakter und leichter sein kann und dessen Wartung auf ein Minimum reduziert ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Bei dieser Bauform kann die Führung des Sekundärkreises im Innern des Transformators vermieden werden, da der Arbeitszylinder natürlich auf einem Rahmen des Gerätes selbst geführt ist. Auf diese Weise wird Reibung vermieden und die Abnutzung beträchtlich vermindert. Da sich die bewegbaren Teile darüberhinaus am Äußern des Transformators befinden, ist die Wartung erleichtert.

Gemäß den Merkmalen des Anspruches 2 kann eine einfache, im Querschnitt rechteckige Stange aus elektrolytischem Kupfer verwendet werden, was eine bessere elektrische Verbindung der zwischen den beiden Primärwicklungen befindlichen Sekundärwicklung erlaubt.

Die Merkmale des Anspruches 3 sind auf die einfache, wirksame und preiswerte Montage des Arbeitszylinders auf dem Transformator gerichtet.

Aufgrund der Merkmale des Anspruches 4 kann das Gewicht des Schweißgerätes beträchtlich vermindert werden.

Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer beispielsweisen Bauform und unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein perspektivisches Explosivschaubild des Transformators im Laufe seiner Herstellung,

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Fig. 2 einen Schnitt nach Linie IH-III in Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit dem Anschluß des Transformators,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des mit den Elektroden verbundenen Sekundärkreises,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Schweißgerätes,

Fig. 7, 8 und 9 schematische Ansichten zur Darstellung der Wirkungsweise des Schweißgerätes.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist die Bauform des Transformators 1 des Schweißgerätes dargestellt. Der Transformator weist einen lamellierten Magnetkreis 2 auf, der aus einer Schicht U-förmiger Bleche gebildet ist, die mittels eines rohrförmigen Gehäuses 3, zweier Spulen einer Primärwicklung 4, die zur Speisung aus einer Wechselstromquelle bestimmt sind, und eines Sekundärkreises zusammengehalten sind, der durch eine einzige Schleife in Form eines U gebildet wird.

Der Transformator wird wie folgt hergestellt:

Zwischen zwei Flanschen 6 und 7 "wird das rohrförmige Gehäuse 3 eingespannt, in dem zuvor zwei flache Rohrelemente 9 und 10 untergebracht sind, in denen sich jeweils eine entsprechend abgeflachte Stange 11 befindet, deren Enden durch Gewindebolzen 12 und 13 gebildet sind.

Die Rohrelemente 9 und 10 bestehen vorzugsweise aus Glasfasern und sind zur Bildung von Leitungen für den Durchgang des Sekundärkreises bestimmt.

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In gleicher Weise sind in dem Gehäuse 3 der lamellierte Magnetkreis und die Primärwicklungen 4 untergebracht. Die Gewindebolzen 12 durchsetzen Löcher in einer Platte 16 einer Zusammenbaulehre 17. Die Gewindebolzen 12 nehmen Muttern 20 zu ihrer Befestigung auf der Platte 16 auf.

Die Zusammenbaulehre 17 hat einen Fuß 19, auf dem sich eine lotrechte Platte 18 aufrichtet. Diese ist am Flansch 7 mittels Schrauben 21 befestigt, die in mit Gewinde versehene, angepaßte Löcher in dem Flansch 7 eingeschraubt sind. Die Platte 16 ist in gleicher Weise an der lotrechten Platte 18 mittels Schrauben 22 befestigt, welche Löcher in der Platte 18 durchsetzen und in Gewindelöcher der Platte 16 eingeschraubt sind.

Der Fuß 19 hat einen Vorsprung 26, der genau in einer öffnung 27 des Flansches 6 liegt. Der Vorsprung weist Löcher 29 auf, die durch die Gewindebolzen 13 durchsetzt sind, auf die Muttern 30 aufgeschraubt sind.

Der Flansch 6 ist auf seiner der Primärwicklung 4 zugewandten Seite mit Löchern 31 versehen, die schräg angeordnet sind und die eine Verankerung bilden, wie später noch dargestellt werden wird.

Der Flansch 6 weist auf seiner der Primärwicklung 4 zugewandten Seite ein Loch 35 zur Aufnahme eines Kupplungsstückes 36 eines Kühlschlauches 39 und auf seiner gegenüberliegenden Seite ein Sackloch 37 zur Aufnahme eines Rohranschlußstückes 38 eines Kühlschlauches 40 auf. Das Rohranschlußstück 38 hat ein Gewindeloch, in welches eine Schraube 41 eingeschraubt ist, die die Platte 18 in einem entsprechenden Loch durchsetzt.

Das Kühlrohr 39 weist auf seiner dem Kupplungsstück 36 gegenüberliegenden Seite ein Kupplungsstück 42 auf, das in einem Loch 43 des Flansches 7 untergebracht ist, wogegen das Rohr 40 ein Rohranschlußstück 45 aufweist, das mit einem seitlichen Gewindeloch 46 versehen

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ist, in welches die Schraube 21 eingeschraubt wird.

Der Flansch 7 ist mit einer -großen Öffnung 47 versehen, welche den Durchgang von Schenkeln des Sekundärkreises ermöglicht, und mit Sacklöchern 48, die zum Zwecke der Verankerung schräg angeordnet sind.

Wenn alle Teile des Transformators 1 zusammengesetzt und in dem rohrförmigen Gehäuse 3 untergebracht sind, wird das Ganze in der Zusammenbaulehre 17 befestigt und über eine öffnung 49 in der Platte 16 wird ein Epoxy-Harz eingefüllt, das alle durch die Flansche 6 und 7, das rohrförmige Gehäuse 3 und die Platten 16 und 19 begrenzten Räume ausfüllt. Dieses Harz sichert durch Eindringen in die Löcher 31 und 48 die Verankerung der Flansche.

Nach dem Aushärten des Harzes ergibt sich ein Transformator, in dem alle Elemente miteinander verbunden und elektrisch isoliert sind und der eine extrem feste monolithische Einheit bildet.

Wenn das Harz ausgehärtet ist, wird der Transformator von der Zusammenbaulehre 17 durch Lösen der Schrauben 21, 22 und 41 und der Muttern 20 und 29 entfernt. Es können auch die abgeflachten Stangen 11 entfernt werden, so daß in dem Transformator 1 zwei im Querschnitt abgeflachte parallele Kanäle vorhanden sind, welche zur Aufnahme der Sekundärwicklung 5 bestimmt sind.

Diese Sekundärwicklung 5 wird durch eine flache Kupferstange in Form eines U gebildet und weist zwei parallele Schenkel 49 und 50 auf, die durch ein Mittelstück 51 miteinander verbunden sind.

Dieser Sekundärkreis ist rohrförmig und die freien Enden der Schenkel sind jeweils von Löchern 52 bzw. 53 durchsetzt, die zur Anbringung von Bügeln 54 und 55 dienen. Der Bügel 54 weist ein Rohranschlußstück 56 für seine Verbindung mit einem Kühlwasserkreis auf, wogegen der Bügel 55 ein entsprechendes Anschlußstück 57 aufweist.

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Der Bügel 54 ist mittels einer Stange 68 an einem Zweig 61 befestigt, der eine Elektrode 62 trägt. Auf dem Zweig 61 ist ein Arm 63 in üblicher Weise isoliert befestigt, der mit einem Zylinderkörper 64 eines pneumatischen Arbeitszylinders fest verbunden ist.

Der Bügel 55 ist mittels eine Anschlußlitze 67 mit einer Elektrode 66 verbunden, welche vom Schaft 65 des Kolbens 69 des pneumatischen Arbeitszylinders 64 getragen wird.

Auf dem Flansch 7 ist ein Stützkörper 71 für zwei Führungsstangen 70 befestigt. Diese beiden Führungsstangen 70 sind fest angebracht und sind zur Aufnahme von Führungsbacken 72 und 73 bestimmt, welche mit dem Zylinderkörper 64 des Arbeitszylinders einstückig ausgebildet sind. Eine Zugfeder 75 ist zwischen das obere Ende des Transformators 6 und die Führungsbacken 72 eingesetzt, damit der Zylinderkörper 64 unter einer ihn nach oben ziehenden Kraft steht.

An der Kolbenstange 65 des Kolbens 69 ist ein Anschlagstück 76 befestigt, welches zur Anlage an dem unteren Ende der Stangen 70 bestimmt ist, um das Ausfahren des Kolbens des pneumatischen Arbeitszylinderes 64 nach oben zu begrenzen. Der Zweig 61 der Zange weist zwei Rohranschlußstücke 80 und 81 auf, die zum Verbinden mit dem Kühlkreis bestimmt sind. Der Zweig 61 weist in seinem Innern Kanäle auf, die in Verbindung mit den Rohranschlußstücken stehen und sich bis in die Nähe der Elektrode 62 erstrecken.

Die Elektrode 66 ist an der Kolbenstange 65 des Arbeitszylinders mittels eines bewegbaren Elektrodenträgers 83 befestigt, der ebenfalls zwei Rohranschlußstücke 84 aufweist, von denen nur eines in Fig. 6 zu sehen ist.

An den Kupplungsstücken 36 und 42 des Kühlrohres 39 sind Rohranschlußstücke 85 bzw. 86 angebracht. Am Rohranschlußstück 85 ist ein Speiseschlauch angeschlossen, der mit einem Druckwasserkreislauf verbunden ist, wogegen das Rohranschlußstück 86 zur Verbindung mit

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dem Rohranschlußstück 57 mittels eines biegsamen Schlauches bestimmt ist. Wasser kann dann durch den Sekundärkreislauf zirkulieren und tritt am Rohranschlußstück 56 aus. Dieses ist mittels eines biegsamen Schlauches mit dem Rohranschlußstück 80 zur Kühlung der Elektrode verbunden. Das Rohranschlußstück 81 ist mit einem der Rohranschlußstücke 84 verbunden, wogegen das andere Rohranschlußstück mit dem Gewindeloch 46 verbunden ist. Wasser durchfließt den Transformator durch das Rohr 40 und wird über einen mit dem Rohranschlußstück 38 verbundenen Schlauch abgeführt.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Schweißgerät hat eine einfache Bauform und weist eine große Anzahl von Vorteilen auf. Es ist hauptsächlich zur Ausrüstung für einen Roboter oder für ein industrieelles Handhabungsgerät bestimmt.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Schweißgerät ist sehr kompakt. Die Sekundäranschlußlitze ist kurz und außerhalb des Transformators untergebracht, so daß die Impedanz verringert und ihr evtl. Auswechseln sehr vereinfacht ist. Die Verringerung des Verbrauches an elektrischer Energie ist beträchtlich.

Die Benutzung eines Profils aus elektrolytischem Kupfer rechteckigen, flachen Querschnitts zur Bildung des Sekundärkreises erlaubt eine bessere elektrische Verbindung und seine industrieeile Herstellung ist sehr einfach.

Da der Sekundärkreis in dem Transformator nicht geführt zu werden braucht, muß er auch nicht demontierbar angeordnet sein und die Verbindung seiner verschiedenen Komponenten mittels eines Epoxy-Harzes erlaubt die Verringerung des Gewichts und seiner Hauptabmessungen.

In den Figuren 7, 8 und 9 ist das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät zur Erläuterung seiner Wirkungsweise sehr schematisch dargestellt.

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Die Stangen 70 sind fest angebracht und bilden eine Führung für Führungsbacken 72 und 73, die mit dem Arbeitszylinder 64 verbunden sind.. Der Arm 63 ist an dem Schenkel 50 des Sekundärkreises 5 befestigt. Die Bewegungen des Zylinderkörpers 64 auf den Stangen 70 sind genau geführt. Das Ganze mit dem Zylinderkörper 64 und dem Sekundärkreis 5 ist vollständig starr, so daß kein Führungsorgan im Transformator notwendig ist.

Der Arm 63 und der Zweig 61 bilden ebenfalls ein starres Ganzes.

Zur Steuerung des Schweißvorganges (Fig. 7) wird Druckmittel in den Zylinder 64 auf der Seite des Kopfes des Kolbens 69 eingespeist, so daß dieser sich in Richtung des Pfeiles "a" bewegt, bis sich die Elektrode 66 auf dem das Bezugszeichen 100 tragenden Schweißstück abgestützt hat.

In dieser Lage kann sich der Kolben nicht mehr bewegen. Da der Zylinderkörper 64 auf den Führungsstangen 70 gleiten kann, bewegt er sich nach oben in Richtung des Pfeiles "b".

Nachdem der Schweißvorgang beendet ist, wird die Druckmittelzufuhr zum Arbeitszylinder umgekehrt. Das Druckmittel wird auf der Kolbenstangenseite des Kolbens 69 eingespeist. Dieser bewegt sich dann (Fig. 8) in Richtung des Pfeiles "c", bis sein Anschlagstück 76 an die untere Seite der Führungsstangen 70 anschlägt. Da sich in dieser Lage der Kolben nicht weiter bewegen kann und da das Druckmittel weiterhin in den Zylinderkörper 64 eingespeist wird, bewegt sich dieser dann in Richtung des Pfeiles "d" (Fig. 9). Das Schweißstück 100 kann also entfernt und ein anderes kann an seine Stelle gebracht werden.

Während der verschiedenen Bewegungen folgt die Sekundärwicklung durch ihren Schenkel 50 genau den Bewegungen des Körpers 64.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können daran zahlreiche Änderungen angebracht werden, ohne sich deshalb aus dem Rahmen der Erfindung zu entfernen.

Claims (6)

DlPL-ING. H, FINK PATENTANWALT · HINDENBURGSTRASSE 44 · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART Patentanwalt FINK · Postfach 527 · D 7300 Esslingen (Neckar) 16. Dez. 1981 By P 6756 Herr Bernard Humblot, 22, Chemin du Pare, 78580 Bazemont, Frankreich Ansprüche

1. Gerät für das Elektrowiderstandsschweißen mit einem Transformator (1), dessen Primärwicklung (4) zum Verbinden mit einer geeigneten Wechselstromquelle bestimmt ist, mit einer Sekundärwicklung (5), welche aus einer einzigen Schleife besteht

. und innerhalb des Transformators beweglich ist und mit einem schwimmenden Arbeitszylinder, dessen Zylinderkörper (64) gegenüber dem Kolben (69) bewegbar ist und umgekehrt, wobei der Zylinderkörper eine Elektrode (62) und die Kolbenstange (65) die andere Elektrode (66) zur Bildung sogenannter unmittelbarer Schweißpunkte tragen, wodurch die Schweißstücke zwischen die Elektroden (62 und 66) spannbar sind, und wobei jede Elektrode elektrisch mit der Sekundärwicklung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung durch einen U-förmigen Stab mit zwei Schenkeln gebildet ist, von denen einer an seinem freien Ende mittels einer biegsamen Anschlußlitze (67) mit der von der Kolbenstange (65) getragenen Elektrode (66) verbunden ist, wogegen der andere Schenkel mit seinem freien Ende fest mit dem Zylinderkörper (64) des Arbeitszylinders verbunden ist.

2. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Sekundärwicklung (5) durch eine Stange mit flachem rechteckigem Querschnitt gebildet ist.

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3. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Führungsstangen (70) aufweist, die sich parallel zueinander und zu den Schenkeln (49 und 50) der Sekundärwicklung (5) erstrecken, daß die Führungsstangen mit einem Rahmen des Transformators (l) fest verbunden sind, daß der Zylinderkörper (64) des Arbeitszylinders zum Bewegen längs der Führungsstangen ausgebildet ist, wogegen die Kolbenstange (65) des Kolbens (69) ein Anschlagstück (76) trägt, das zur Begrenzung der Bewegung der Elektrode (66) von dem Schweißstück· (100) weg und zum Steuern der Bewegung des Zylinderkörpers bestimmt ist,, damit die vom Zylinderkörper getragene Elektrode sich von dem Schweißstück entfernt.

4. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zwei Primärwicklungen (4) und einen lameliierten Magnetkreis (2) aufweist, wobei sich das Ganze zwischen zwei Endflanschen (6, 7) erstreckt, daß sich zwischen diesen beiden Flanschen ein rohrförmiges Gehäuse (3), der Magnetkreis (2) und die in dem Gehäuse (3) eingeschlossenen Primärwicklungen erstrecken, wobei ein gießbares und aushärtbares Bindemittel "dazu dient, die Elemente zu einem Ganzen zusammenzuhalten und elektrisch zu isolieren.

5. Schweißgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator rohrförmige Elemente (9 und 10) aufweist, die in dem Transformator (1) versenkt untergebracht sind und Einsätze zur Bildung eines freien Raumes für den Einbau des Sekundärkreises (5) bilden.

6. Verfahren zum Herstellen eines Transformators für ein Widerstandsschweißgerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Gehäuse (3) Primärwicklungen (4), ein lameliierter Magetkreis (2) zwischen den Primärwicklungen (4) und zwei flache Stangen (11) untergebracht werden, daß diese Stangen mit rohrförmigen,

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isolierenden Elementen (9 und 10) verbunden werden, daß an jedem Ende des rohrförmigen Gehäuses (3) ein Flansch (6 oder 7) angeordnet wird, daß das Ganze in eine Zusammenbaulehre (17) eingespannt wird, daß in das rohrförmige Gehäuse ein Bindemittel, insbesondere ein Epoxy-Harz, eingebracht wird und daß nach dem Trocknen und Aushärten des Bindemittels das Ganze aus der Zusammenbaulehre entfernt wird, um die abgeflachten Stangen (11) auszuziehen und Kanäle zur Aufnahme der Sekundärwicklung zu bilden, wobei mindestens einer der Flansche (6) eine öffnung zum Entfernen der flachen Stangen aufweist, und daß die Sekundärwicklung (5) eingesetzt wird.

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