DE3522015A1 - Schweisszange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißzange, insbesondere zur Verwendung an Industrierobotern gemäß Oberbegriff des Haupt­ anspruches.

Schweißzangen der genannten Art sind nach der DE-OS 31 33 247 bekannt. Bei dieser vorbekannten Schweißzange kommt es lediglich darauf an, weitgehend standardisierte, baugleiche Elemente zu verwenden, um eine ganze Baureihe von Schweißzangen aus diesen standardisierten Elementen erstellen zu können. Der Betätigungs­ zylinder bzw. ein diesen tragendes Verbindungsstück ist dabei in einem am Roboterarm befestigten Käfig "schwimmend", d.h. zu diesem verschieblich gelagert und zwar mittels zweier einstellbarer Druck­ federn. Eine in allen Stellungen der Schweißzange erreichbare Neu­ tralstellung ist damit weder erzielbar noch gewährleistet, die in bezug auf das Werkstück zu erreichen wünschenswert ist, bei dem es sich in der Regel um relativ dünne Blechfalzdoppellager handelt, die an mehreren Stellen bei häufig wechselnder Stellung der Schweiß­ zange punktzuverschweißen sind. Ein auf die Blechlagen zentrisches, d.h. immer neutral gestelltes Heranfahren des Schweißzangenmaules ist aus zwei Gründen wünschenswert, nämlich Verhinderung von Ver­ formungen der Blechlagen an der jeweiligen Schweißstelle und Ver­ einfachung der Bewegungsprogrammierung für den Roboter, der die Schweißzange trägt.

Wenn das von den Elektroden gebildete Zangenmaul nämlich nicht mit seiner Mitte (Neutralstellung) an die Schweißstelle gelangt, so kann dies zum Anstoßen der einen oder anderen Elektrode seit­ lich an die Blechlagen führen, aber auch zu beachtlichen Schlägen am Blech und zu dessen Verformung, wenn das Zangenmaul zwar die beiden zu verschweißenden Blechlagen erfaßt hat, zu diesen aber nicht mittig herangeführt wurde. Eine beiderseitige Abfederung des Betätigungszylinders bzw. der Zange hilft hier deshalb nicht wei­ ter, weil während der Schweißvorgänge längs bzw. einer Autokarosserie, einer Autotür od.dgl. die Schweißzange unterschiedliche Stellungen einnimmt, wobei die Federaufhängung unterschiedlich von der Zange belastet wird, und praktisch nie eine Neutralstellung gegeben ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schweiß­ zange der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß diese Schweißzange selbsttätig in jeder Stellung zum Zangenhalter eine mittige bzw. Neutralstellung einnimmt und beim Lösen der Elek­ troden die Festelektrode entsprechend weit wie die andere vom Werkstück abgestellt wird.

Diese Aufgabe ist mit einer Schweißzange der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unter­ ansprüchen.

Die Federelemente, die Druckfedern, aber auch kleine Pneumatik­ zylinder sein können, halten die Anschlagstößel mit einer Kraft in ihrer definierten Endstellung am Spalt bzw. am Anschlagfortsatz des Zylinders, die dem Gewicht der ganzen Zangeneinheit entspricht, stehen aber mit diesem Fortsatz nicht in fester Verbindung, was wesentlich ist. Bestünde nämlich eine solche feste Verbindung und wären keine Neutralstellungsanschläge an den Anschlagstößeln vor­ handen, so würde in ungünstigen Stellungen der Zange das eine Feder­ element belastet und das andere entlastet und damit zusätzlich auf den Fortsatz drücken. Ein Verlassen der Neutralstellung wäre also die Folge.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung einerseits die Federelemente eine dem Zangengewicht entsprechende Kraft haben, diese sich aber andererseits nicht über die Neutralstellung hinaus wegen der Neu­ tralstellungsanschläge auswirken kann, ist die Neutralstellung der Zange in jeder Stellung gewährleistet, die es aber auch möglich macht, den zurückzulegenden Weg längs bspw. eines Karosserieteiles genau zu programmieren, da das Schließen des Zangenmaules zwecks Punktschweißanlage immer aus der Neutralstellung heraus erfolgt. Um zu gewährleisten, daß beim Öffnen der Elektroden auch die "Fest­ elektrode" sich vom Werkstück genauso weit wie die andere ent­ fernt, ist an der Zange ein Hubbegrenzer vorgesehen und für die not­ wendige Relativbewegung des Zylinders zum Halter ist zwischen die­ sen eine Schlittenführung bspw. in Form von teleskopartig ausfahr­ baren Schiebeleisten angeordnet.

Die erfindungsgemäße Schweißzange wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei die Fig. 1-3 verschiedene Stellungen der Schweißzange verdeutlichen.

Nicht dargestellt ist der Roboterarm, an dem die Schweißzange mit ihrem Halter 3 und dessen Anschlußfläche 24 befestigt ist. Wie aus den Fig. 1-3 erkennbar, besteht die Schweißzange aus einem pneumatischen Betätigungszylinder 2 mit einer daran und koaxial zur Zylinderachse 1 angeordneten Festelektrode 14′ und einer vom Zylinder gegen diese beweglichen Elektrode 14, wobei der Zy­ linder parallel verschieblich unter Zwischenschaltung elastischer Elemente am Halter 3 gelagert ist. Wie ferner er­ kennbar, sind parallel zur Längsachse 1 des Zylinders 2 am Halter 3 den Nullstellungsspalt 4 beidseitig begrenzende, verschiebliche Anschlagstößel 5, 6 mit diese in die Nullstellung drückenden elastischen Elementen 7 und mit Nullstellungsanschlägen 8 ange­ ordnet. Am Zylinder 2 sitzt ein Fortsatz 9, der in den Spalt 4 eingreift. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elastischen Elemente 7 als Druckfedern 7′ ausgebildet und diese sind zwischen den Schenkeln 10 des u-förmig ausgebildeten Halters 3 und den den Spalt 4 begrenzenden Federanschlägen 11 verspannt angeordnet. Ferner ist am Halter 3 der einstellbare Hubbegrenzer 12 vorgese­ hen, während am Ende der Kolbenstange 13, die die bewegliche Elek­ trode 14 trägt, der Hubbegrenzungsanschlag 14 fluchtend zum Hubbegrenzer 12 sitzt. Der Hubbegrenzer 12 ist dabei in Form einer beide Schenkel 10 des Halters durchgreifenden und zu den Anschlagstößeln 5, 6 parallelen Stellstange 16 ausgebildet und mit einer Verstellhandhabe 17 am anschlagfernen Ende 18 versehen. Zwischen dem Betätigungszylinder 2 und dem Halter 3 ist eine Schlittenführung 19 angeordnet, so daß sich der ganze Zylinder 2 gegenüber dem Halter 3 bewegen kann.

Die Preßluftanschlüsse am Zylinder 2 für die Beaufschlagung des nicht dargestellten Kolbens von der einen oder anderen Seite, der die Bewegung der Kolbenstange 13 mit der beweglichen Elek­ trode 14 bewirkt, sind mit 22, 23 bezeichnet. Die Festelektrode 14′ sitzt am Ende eines fest mit dem Zylinder 2 verbundenen Bügels 20, und die punktzuverschweißenden beiden Blechlagen, die das Werkstück bilden, sind mit 21 bezeichnet.

Die Darstellung der Zange in Fig. 1 entspricht der sogenannten Null-Stellung der Zange, die der Fig. 2 der mittigen Einstellung des Zangenmaules zu den zu verschweißenden Blechlamellen 21 und die der Fig. 3 der Anlage- bzw. Schweißstellung der beiden Elektro­ den an den Blechlagen 21.

Für die gewünschte mittige Einstellung der Festelektrode 14′ und der Elektrode 14 zum Werkstück wird zunächst die Stellstange 16 entsprechend eingestellt, bspw. so weit aus dem linken Schenkel 10 des Halters 3 hervorragend, daß sich eine Stellung gemäß Fig. 2 ergibt. Dies erfolgt unter Druckbeaufschlagung des Rückhub­ anschlusses 22, d.h. gegen den Rückhubdruck. Mit dieser einmalig mittigen Ausrichtung der Maulweite auf die beiden zu ver­ schweißenden Blechlamellen 21 wird die gesamte zu verschweißende Kontur vom entsprechend programmierten Roboter mit der Schweiß­ zange abgefahren. Für die Anlage der beiden Elektroden an die be­ treffende Punktschweißstelle wird nun jeweils der Preßluftanschluß 23 beaufschlagt, wobei sich der Druck sowohl auf den Kolben als auch den Zylinder auswirkt, d.h. das Ausfahren der Kolbenstange 13 ist gleichzeitig mit einem Anfahren der Festelektrode 14′ gegen die beiden Blechlamellen 21 verbunden. Die geschlossene Maul­ stellung (Anlage der Elektroden 14, 14′ an den Blechlamellen) entspricht der Neutralstellung des Zylinders 2 mit seinem Fortsatz 9 gemäß Fig. 3, da sich durch die Bewegung des Zylinders nach rechts auch die linke Feder 7′ entspannen und den Anschlagstößel 5 bis in diese, durch den linken Nullstellungsanschlag 8 begrenzt, bewegen konnte. Das Auseinanderfahren der Zange erfolgt durch Druckbeaufschlagung am Anschluß 22, wobei aber die Kolbenstange 13 nur bis zum Anschlag an den Hubbegrenzer 12 fahren kann. Da der Rückhubdruck weiter ansteht und dieser auch auf den verschieb­ lich gelagerten Zylinder wirkt, fährt auch die am Bügel 20 sitzende Festelektrode 14′ entsprechend weit von den punktverschweißten Blechlamellen 21 ab, und es wird wieder die Stellung gemäß Fig. 2 erreicht, in der die Schweißzange zur nächsten Schweißstelle wieder bei mittiger Ausrichtung des Maules auf die Blechlamellen 21 weiterfährt. Da die Federkraft der Federn 7′ auf das Gewicht der gesamten Zange abgestellt ist, spielt es bei diesem Gesamt­ vorgang keine Rolle, in welcher Lage sich die Schweißzange be­ findet, da der Zylinder 2 von den beiden Federn 7′ und den An­ schlagstößeln 5 immer in der Neutralstellung gehalten wird. Der Hubbegrenzer 12 sorgt also dafür, daß bei Rückstellung der Elek­ trode 14 ein Resthubweg entsprechender Länge verbleibt, der aber nicht mehr von der Kolbenstange 13 mit ihrem Kolben durchfahren werden kann, sondern vom Zylinder mit der Festelektrode 14′ in einer Bewegung nach links aufgezehrt wird , wobei sich die Festelektrode 14′ vom Werkstück entsprechend weit entfernt. Abge­ sehen davon, kann natürlich mit dem Hubbegrenzer 12 auch die Maulweite eingestellt werden.

Claims (4)

1. Schweißzange, insbesondere zur Verwendung an Industriero­ botern, bestehend aus einem pneumatischen Betätigungszy­ linder mit einer daran und koaxial zur Zylinderachse angeord­ neten Festelektrode und einer vom Zylinder gegen diese be­ weglichen Elektrode, wobei der Zylinder parallel verschieblich unter Zwischenschaltung elastischer Elemente an einem Halter gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Längsachse (1) des Zylinders (2) am Halter (3) einen Neutralstellungsspalt (4) beidseitig begrenzende, ver­ schiebliche Anschlagstößel (5, 6) mit diese in die Neutralstellung drückenden, elastischen Elementen (7) und mit Neutralstellungs­ anschlägen (8) angeordnet sind und daß in den Spalt (4) ein An­ schlagfortsatz (9) des Zylinders (2) eingreifend und ferner am Halter (3) ein einstellbarer Hubbegrenzer (12) und am Ende der Kolbenstange (13), die die bewegliche Elektrode (14) trägt, ein Hubbegrenzungsanschlag (15) fluchtend zum Hubbegrenzer (12) angeordnet ist.

2. Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastischen Elemente (7) als Druck­ federn (7′) ausgebildet und diese zwischen den Schenkeln (10) des u-förmig ausgebildeten Halters (3) und den Spalt (4) begren­ zenden Federanschlägen (11) verspannt angeordnet sind.

3. Schweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hubbegrenzer (12) in Form einer biede Schenkel (10) des Halters (3) durchgrei­ fenden und zu den Anschlagstößeln (5, 6) parallelen Stellstange (16) ausgebildet ist mit Verstellhandhabe (17) am anschlag­ fernen Ende (18).

4. Schweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Betätigungszylinder (2) und Halter (3) eine Schlittenführung (19) angeordnet ist.