DE3435511A1

DE3435511A1 - Elektrode

Info

Publication number: DE3435511A1
Application number: DE19843435511
Authority: DE
Inventors: Dieter 8900 Augsburg Birmoser; Paul Dr. 8060 Dachau Schindele
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-04-03

Description

Elektrode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des 1. Anspruchs angegebenen Art.
Mit zunehmender Anzahl von durchgeführten Schweißungen vergrößert sich aufgrund der thermischen und mechanischen Beanspruchung die Elektrodenarbeitsfläehe. Bleibt die Elektrodenkraft gleich, so verringert sich die pro Fläche übertragen# Kraft aufgrund der Vergrößerung der Elektrodenarbeitsfläche, so daß der chweißdruck sinkt. Dies wirkt sich qualitätsvermindernd auf die Güte der Schweißung aus. Deshalb ist es wesentlich, daß auch während der Einsatzzeit der Elektrode neben der Höhe des Schweißstromes und der Schweißdauer auch der Schweißdruck berücksichtigt wird.
Zur Messung der auftretenden Elektrodenkräfte ist es bekannt, diese mit Hilfe von Druckmeßdosen zu erfassen.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund der Baugröße der Druckmeßdosen keine Messung der Elektrodenkraft in Schweißposition stattfinden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß mit ihr die Elektrodenkraft in Schweißposition ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, die tatsächlich auftretenden Elektrodenkräfte in sämtlichen Schweißpositionen zu ermitteln. Hierzu ist es nur notwendig, das serienmäßige Schweißprogramm mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrode abzufahren und hierbei in jeder Schweißposition die Elektrodenkräfte zu messen. Dadurch läßt sich ermitteln, ob die geforderte Anpreßkraft auch tatsächlich in jeder Schweißposition auftritt. Das Auftreten einer reinen Axialkraft kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung leicht dadurch festgestellt werden, daß die gemessenen Werte an beiden Dcftnt#eßstreifen betragsmäßig gleich groß sind.
Treten jedoch auch Querkräfte in einer Schweißposition auf, so eignet sich zu deren Ermittlung die Anordnung der Dehnmeßstreifen nach den Merkmalen des Anspruchs 2. Mit dieser Anordnung läßt sich aber auch feststellen, ob nur eine reine Axialkraft auftritt, da dann alle Meßwerte betragsmäßig gleich groß ausfallen. Die Anordnung nach Anspruch 2 hat darüber hinaus den Vorteil, daß gerade bei Schweißrobotern mit einem Aufsetzen der Elektrode über eine Drehbewegung der Schweißzange durch periodisches Messen ein Verschleiß der Elektrodenarbeitsfläche durch tendenzmäßiges Verändern der Meßwerte festgestellt werden kann. Aufgrund des Verschleißes verkürzt sich nämlich die Elektrodenlänge, so daß sich dadurch der Auftreffwinkel auf dem Blech ändert und damit ebenfalls die Höhe der Querkraft. Die Auswirkungen des Verschleißes der Elektrodenarbeitsfläche lassen sich auch dadurch ermitteln, daß zuerst in einer Schweißposition mit einer neuen Elektrodenkappe und dann anschließend in der gleichen Position mit einer bereits benutzten und/oder verschließenden Elektrodenkappe gemessen wird. Darüber hinaus läßt sich mit der nach Anspruch 2 aufgezeigten Anordnung der Dehnmeßstreifen aus den ermittelten Quer- und Axialkräften auch die Absolutkraft sowie deren Angriffswinkel berechnen.
Die Dehnmeßstreifen werden aus meßtechniehen Gründen am günstigsten an der Stelle des größten Biegemomentes am Elektrodenschaft angebracht. Sollte dies nicht möglich sein oder aufgrund der Schaftdicke und der IIöhe der Anpreßkraft keine sinnvolle Anordnung der Dehnmeßstreifen möglich sein, so kann eine deutlich meßbare Durchbiegung des Schaftes dadurch erreicht werden, daß der Schaftdurchmesser an geeigneter Stelle verjüngt wird (Anspruch 3), und dort die Dehnmeßstreifen befestigt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der einzigen Abbildung ist schematisch die erfindungsgemäß aufgebaute Elektrode dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus dem Elektrodenschaft 1, der in bekannter Weise an der Schweißzange eines hier nicht dargestellten Schweißroboters befestigt wird. Das freie Ende des Elektrodenschaftes 1 trägt die Elektrodenkappe 2.
Im Bereich des vorderen Endes des Elektrodenschaftes 1 ist ein umlaufender Einstich 3 vorgesehen, so daß der Durchmesser der Elektrode sich verjüngt. Auf dem Umfang dieses Einstiches 3 sind achsparallel zur Elektrodenachse ausgerichtet vier Dehnmeßstreifen 4 in üblicher Weise befestigt. Die Dehnmeßstreifen haben einen Abstand von 900.
Die Dehnmeßstreifen 4 sind in an sich bekannter Weise an ein Anzeige- und evtl. Auswertegerät angeschlossen.
Wird die Elektrode in einen Schweißroboter eingesetzt und in Schweißposition gebracht, so werden bei rein axialer Belastung aufgrund der symmetrischen Anordnung der Dehnmeßstreifen Lt und des idealisierten Kraftangriffes am Elektrodenmittelpunkt die Axialkraft aus dem arithmetischen Mittel der von zwei gegenüberliegenden Dehnmeßstreifen angezeigten Kräften gebildet.
Bei einer schrägen Elektrodenaufsetzposition erfolgt der Krafteingriff nun nicht mehr genau zentrisch, sondern leicht versetzt, so daß sich die wirkenden Hebelarme verändern. Um diesen Fehler zu kompensieren, wird für die Axialkraft das arithmetische Mittel aus allen von den vier Dehnmeßstreifen angezeigten Kraftwerten genommen. Die angreifende Querkraft läßt sich dann wie folgt berechnen: wobei r der Halbmesser des Elektrodenschaftes auf Höhe der Dehnmeßstreifen ist und 1 der Mittelpunktsabstand der Dehnmeßstreifen von der Elektrodenkappenspitze.
Die Absolutkraft, d.h. die von der Elektrode auf das zu schweißende Blech ausgeübte Kraft bei schrägem Krafteinleitungspunkt errechnet sich zu: Hierbei ist der Kraftangriffswinkel wie folgt zu berechnen: - Leerseite -

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrode zum Einbau in Widerstandsschweißmaschinen zum Ermitteln der Elektrodenkräfte, insbesondere in Schweißrobotern, bestehend im wesentlichen aus einem Elektrodenschaft und einer daran befestigten Elektrodenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Elektrodenschaft im Bereich des größten Biegemomentes mindestens zwei mit ihren Längsachsen parallel zur Elektrodenachse ausgerichtete Dehnmeßstreifen angebracht sind, die einen Abstand von mindestens 900 Bogenwinkel aufweisen.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Elektrodenschaftes verteilt vier Dehnmeßstreifen jeweils mit 900 Bogenwinkel vorgesehen sind.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenschaft einen umlaufenden Einstich aufweist, auf dessen Grund die Dehnmeßstreifen angeordnet sind.