DE4304790A1 - Punktschweißzange sowie Lageranordnung für eine solche Schweißzange - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Punktschweißzange gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Lageranordnung zur Verwendung bei einer derartigen Punktschweißzange gemäß Oberbegriff Patentanspruch 13.

Punktschweißzangen werden u. a. in der Industrie und hier vorzugsweise in der Fahrzeugindustrie, im Karosseriebau oder dergl. eingesetzt, und zwar insbesondere auch als Roboter- Schweißzangen. Derartige Punktschweißzangen bestehen grund­ sätzlich aus wenigstens zwei Pinolen, die über wenigstens eine Lageranordnung gelenkig derart miteinander verbunden sind, daß sie manuell oder durch eine Betätigungseinrichtung motorisch relativ zueinander schwenkbar sind, und zwar derart, daß Elektroden, die jeweils an einem Ende jeder Pinole gebildet sind, aufeinander zu sowie voneinander weg bewegbar sind, und zwar zwischen einer Ausgangsposition, in der die Elektroden einen größeren Abstand voneinander aufweisen, und einer Schließ- bzw. Schweißposition, in der die Elektroden gegen das in der Regel von Blechen gebildete Schweißgut angepreßt anliegen.

Neben der Funktion eines Gelenkes, welches zumindest die relative Schwenkbewegung der Pinolen zueinander ermöglicht, muß im Bereich der Lageranordnung auch eine elektrische bzw. galvanische gegenseitige Trennung der Pinolen, sowie auch eine elektrische und galvanische Trennung der Pinolen gegenüber einem diese bzw. die Punktschweißzange tragenden Maschinenteil erreicht werden.

Zur Erzeugung von Schweißpunkten der erforderlichen Qualität ist es notwendig, daß bestimmte Schweiß-Parameter, wie z. B. Schweiß-Strom, Elektrodenkraft usw., und darüberhinaus auch eine genaue, definierte Lage der Elektroden zueinander in der Schließ- bzw. Schweiß-Position eingehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Punktschweißzange bzw. eine Lageranordnung für eine solche Zange aufzuzeigen, die auch nach einer langen Verwendungszeit bzw. Standzeit noch eine einwandfreie Steuerung der Elektrodenkraft ermöglicht, die vorgeschriebene Lage der Elektroden zueinander in der Schließ- bzw. Schweiß-Position mit hoher Präzision gewähr­ leistet und die darüberhinaus auch den elektrischen Anfor­ derungen voll gerecht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine Punktschweißzange entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und eine Lageranordnung für eine solche Schweißzange ent­ sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 13 ausgebildet.

Die Besonderheit der Erfindung besteht u. a. darin, daß die erste Lagerfläche der wenigstens einen Welle der Lageran­ ordnung, auf der das wenigstens eine Lager vorgesehen ist, sowie zumindest auch der mit dieser Lagerfläche zusammen­ wirkende Teil des Lagers aus einem keramischen Werkstoff bestehen, so daß einerseits schon allein durch das keramische Material der Welle oder des Lagers die elektrische bzw. galvanische Trennung im Bereich der Lageranordnung gewähr­ leistet ist, andererseits aber durch die keramischen Materi­ alien beidseits der Lagerzone, an der die Relativbewegung zwischen der Welle und dem Lager erfolgt, ein äußerst geringer Verschleiß und damit eine hohe Präzision der Schweiß-Zange selbst bei langer Standzeit gewährleistet sind.

Bevorzugt weist die Schweiß-Zange für die Schwenkbewegung der Pinolen eine Betätigungseinrichtung auf, die zwei Stell­ glieder besitzt, und zwar ein erstes Stellglied, welches beispielsweise von einem Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder oder einem Linearantrieb mit Motor gebildet ist und im wesentlichen zum Schließen und Öffnen der Schweißzange dient, und ein zweites Stellglied, welches von wenigstens einem Piezo-Aktor gebildet ist und mit dem bei geschlossener Schweiß-Zange die Elektrodenkraft steuerbar ist. Mit diesem zweiten Stellglied sind im Vergleich zum ersten Stellglied nur sehr kleine Hübe möglich, die aber dann zur Steuerung der Elektrodenkraft voll ausreichen, wenn mit dem ersten Stell­ glied die Schweiß-Zange geschlossen ist und auch sicherge­ stellt ist, daß die Lageranordnung einwandfrei arbeitet, was wiederum mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Lageran­ ordnung sichergestellt ist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lageranordnung gewährleistet also eine sehr genaue, hochdynamische Regelung der Elektrodenkraft mittels des Piezo-Aktors des zweiten Stellgliedes der Betätigungseinrichtung.

Weiterhin wird mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung auch erreicht, daß selbst nach langer Standzeit der Punktschweiß­ zange eine sehr exakte Messung der Elektrodenkraft durch ein vorzugsweise optisches Meßsystem möglich ist, mit welchem diese Elektrodenkraft aufgrund der Biegung wenigsten einer Pinole erfaßt bzw. bestimmt wird.

Neben einer guten elektrischen Isolation, einer hohen Verschleißfestigkeit und Standzeit sowie einer Verbesserung der Schweiß-Qualität zeichnet sich die Erfindung auch durch relativ geringe Herstellungskosten aus.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine Punktschweißzange gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schweißstrom-Elektrodenkraft-Diagramm;

Fig. 3 in vereinfachter Schnittdarstellung ein Betätigungs­ element der Punktschweißzange nach Fig. 1;

Fig. 4 im Schnitt eine Lageranordnung der Punktschweißzange nach Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Punktschweißzange besteht im wesentlichen aus den beiden Pinolen 1 und 2, von denen die Pinole 1 im Bereich ihres in der Fig. 1 linken Endes an dem Gelenkarm 3 und die Pinole 2 ebenfalls im Bereich ihres in der Fig. 1 linken Endes an dem Gelenkarm 4 gehalten ist. Die beiden Gelenkarme 3 und 4 und über diese auch die Pinolen 1 und 2 sind gelenkig miteinander verbunden und an einem Maschinenrahmen 5 gehalten, und zwar mittels einer Lageran­ ordnung 6, die auch ein Schwenken der Punktschweißzange insgesamt relativ zum Maschinenrahmen ermöglicht.

Zwischen den beiden in der Fig. 1 linken Enden der Pinolen 1 und 2 wirkt eine Betätigungseinrichtung 7, die u. a. zum Öffnen und Schließen der Schweißzange bzw. der Pinolen 1 und 2 an ihren anderen, gekrümmten und jeweils mit einer Polkappe 8 und 9 versehenen Enden dient. Mit der Betätigungsein­ richtung 7 wird auch der jeweilige Elektrodendruck erzeugt, mit dem die Polkappen 8 und 9 beim Punktschweißen gegen die zu verschweißenden und zwischen den Polkappen 8 und 9 angeordneten Elemente (Schweißgut), beispielsweise gegen die beiden Bleche 10 und 11 angepreßt anliegen. Über die jeweils als elektrische Leiter ausgebildeten Pinolen 1 und 2 sowie über die mit diesen elektrisch verbundenen Polkappen 8 und 9 wird der Schweißstrom zu- bzw. abgeführt.

Um jeden Schweißpunkt zuverlässig auszuführen, ist es erforderlich, verschiedene Parameter einzuhalten, insbeson­ dere ist in Abhängigkeit vom jeweils zu verschweißenden Material eine bestimmte Abhängigkeit zwischen dem Schweiß­ strom und der Elektrodenkraft einzuhalten. Dieser Zusammen­ hang zwischen Schweißstrom und Elektrodenkraft ist im Diagramm der Fig. 2 dargestellt, wobei dort in der horizon­ talen Achse der Schweißstrom und in der vertikalen Achse die Elektrodenkraft angegeben sind. Die beiden Kurven 12 und 13, von denen die Kurve 12 die sogenannte "Klebegrenze" und die Kurve 13 die sogenannte "Spritzgrenze" wiedergeben, bestimmen zwischen sich einen schraffierten Bereich 14, der den Schweißbereich für eine optimale Ausführung jedes Schweiß­ punktes wiedergibt, d. h. die Größe des Schweißstromes und die jeweilige Elektrodenkraft müssen innerhalb dieses schraffier­ ten Bereiches 14 liegen.

Zur Überwachung und Regelung der Elektrodenkraft in Abhängig­ keit von dem Schweißstrom, der beispielsweise während des Schweißvorganges gemessen und/oder in Abhängigkeit von der Art und/oder dem Material des Schweißgutes zumindest in gewissen Grenzen geregelt wird, ist an der in der Fig. 1 unteren Pinole 2, die beispielsweise eine beim Öffnen und Schließen der Punktschweißzange sich nicht bewegende Pinole ist, ein Sensorelement 15 vorgesehen, mit welchem die beim Andrücken der Polkappen 8 und 9 gegen die Bleche 10 und 11 auftretende und von dieser Anpreß- bzw. Elektrodenkraft abhängige elastische Biegung der Pinole 2 und hieraus die Anpreß- bzw. Elektrodenkraft ermittelt wird. Das Sensorele­ ment 15 ist bevorzugt ein optisches Sensorelement mit zwei Lichtleitern 16 und 17, mit denen das Sensorelement 15 mit einer optoelektrischen Einheit 18 verbunden ist. Die beiden Lichtleiter 16 und 17, von denen der Lichtleiter 16 zum Zuführen einer vorgegebenen Lichtmenge an das Sensorelement 15 und der Lichtleiter 17 zum Rückführen einer Lichtmenge an die Einheit 18 dient, sind im Sensorelement 15 mit ihren beiden Enden beabstandet. Die Lichtleiter 16 und 17 bilden somit dort zwischen sich einen Lichtweg oder eine Licht­ strecke derart, daß die über den Lichtleiter 17 an die Einheit 18 zurückübertragene Lichtmenge eine Funktion der Verformung der Pinole 2 ist. Die rein optische Messung der Biegung der Pinole 2 mit dem Sensorelement 5 bedingt eine hohe Meßgenauigkeit und hat vor allem auch den Vorteil, daß das Meßergebnis weder durch die hohen Schweißströme, noch durch hierdurch bedingte Magnetfelder, noch durch auftretende Temperaturen beeinträchtigt werden. Grundsätzlich ist es möglich, die Anpreßkraft der Polkappen 8 und 9 auch anders zu ermitteln, und zwar insbesondere auch dadurch, daß beispiels­ weise die Biegung wenigstens einer der beiden Pinolen 1 und/oder 2 auf andere Weise optisch erfaßt wird, beispiels­ weise durch Auswertung eines Licht- oder Laser-Strahles, der in Abhängigkeit von der Biegung beispielsweise der Pinole 2 unterschiedlich reflektiert wird, und zwar beispielsweise an einem mit dieser Pinole verbundenen Spiegel oder Prisma.

Das von der Einheit 18 gelieferte und der Elektrodenkraft entsprechende Signal wird der Steuereinrichtung 19 der Punktschweißzange bzw. der Schweißeinrichtung zugeführt. Diese, vorzugsweise computer- oder mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung 19 erhält als weitere Meßgröße auch die Größe des Schweißstromes.

Die Fig. 3 zeigt die Betätigungseinrichtung 7, die ein erstes Stellglied, welches zum Schließen und Öffnen der Schweißzange bzw. der Pinolen 1 und 2 dient und einen Grundwert für die Elektrodenkraft erzeugt, und ein zweites, von einem Piezo- Linearantrieb gebildetes Stellglied aufweist, mit dem ein diesem Grundwert überlagerter Wert für die Elektrodenkraft erzeugt und mit dem die Elektrodenkraft von der Steuerein­ richtung 19 während des Schweißvorganges hochdynamisch geregelt werden kann.

Im einzelnen weist die Betätigungseinrichtung 7 einen Zylinder 20 auf, der durch einen Kolben 29 in zwei Arbeits­ kammern 22 und 23 unterteilt ist, die jeweils mit Druckluft beaufschlagbar sind, und zwar die Arbeitskammer 22 zum Schließen der Schweißzange und zur Erzeugung der Grund- Elektrodenkraft und die Arbeitskammer 23 zum Öffnen der Schweißzange bzw. Pinolen 1 und 2. Der Kolben 29 ist mit einer Kolbenstange 24 versehen. Der Zylinder 20 ist mit dem in der Fig. 1 linken Ende der Pinole 1 und das freie Ende der Kolbenstange 24 mit dem in der Fig. 1 linken Ende der Pinole 2 gelenkig verbunden.

Achsgleich mit der Kolbenstange 24, die an einer Seite 20′ des Zylinders 20 aus diesem herausgeführt ist, ist ein Piezo-Aktor 32 angeordnet, der mit seinem einen Ende an der der Seite 20′ gegenüberliegenden Seite 20′′ des Zylinders 20 befestigt ist und mit seinem anderen Ende in die rohrartige Kolbenstange 24 hineinreicht, und zwar in beiden Hubstel­ lungen des Kolbens 29. An diesem Ende trägt der Piezo-Aktor 32 einen weiteren Piezo-Aktor 33, der kolbenartig ausgeführt ist und im nicht aktivierten Zustand mit seiner Umfangsfläche an der kreiszylinderförmigen Innenfläche der Kolbenstange 24 gleitet bzw. dieser Innenfläche unmittelbar benachbart liegt. Der Piezo-Aktor 32 ist so ausgebildet, daß er bei Aktivierung eine axiale Längenänderung erfährt.

Diese Längenänderung des Piezo-Aktors 32 ist abhängig von der Größe der an diesem Stellglied anliegenden Gleichspannung, d. h. mit zunehmender Spannung vergrößert sich die Länge des Piezo-Aktors 32, wobei durch Änderung der Polarität der Spannung in gewissen Grenzen auch eine spannungsabhängige Reduzierung dieser Länge möglich ist.

Der Piezo-Aktor 33 ist so ausgebildet, daß er bei Aktivierung eine Änderung radial zur Längsachse der Kolbenstange erfährt, der Piezo-Aktor 33 also als Klemmeinrichtung wirkt, die im aktivierten Zustand über den Piezo-Aktor 32 die Kolbenstange 24 und den Zylinder 20 verbindet bzw. verriegelt. Die Ansteuerung der Piezo-Aktoren 32 und 33 erfolgt über die fest verlegten Leitungen 26 und 28. Bei aktiviertem Piezo-Aktor 33 ist in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Piezo-Aktors 32 somit eine Verstellung der Kolbenstange 24 relativ zum Zylinder 20 möglich, wie dies mit dem Doppelpfeil A ange­ deutet ist.

Im einzelnen ermöglicht die Betätigungseinrichtung 7 folgende Arbeitsweise:

Es wird davon ausgegangen, daß sich die Punktschweißzange bzw. die Pinolen 1 und 2 in der geöffneten Stellung befinden, und zwar dadurch, daß die Arbeitskammer 23 mit Druckluft beaufschlagt ist. Sowohl der Piezo-Aktor 32 als auch der Piezo-Aktor 33 befinden sich im nichterregten Zustand.

Zum Schließen der Zange bzw. der Pinolen 1 und 2 wird nun die Arbeitskammer 22 mit Druckluft beaufschlagt und die Arbeits­ kammer 23 entlüftet. Der Druck der der Arbeitskammer 22 zugeführten Druckluft ist so eingestellt, daß die Anpreß­ kraft, mit der die Polkappen 8 und 9 nach dem Schließen der Schweißzange gegen die Bleche 10 und 11 anliegen, zumindest annähernd einem vorgegebenen Grundwert der Elektrodenkraft entspricht. Die Ausbildung ist hierbei so getroffen, daß in der Schließstellung der Schweißzange der Kolben 29 noch einen gewissen Abstand vom Ende 20′ des Zylinders 20 aufweist.

Nach dem Schließen der Schweißzange wird zunächst von der Steuereinrichtung 19 der Piezo-Aktor 33 aktiviert, womit über den Piezo-Aktor 32 die Kolbenstange 24 und der Zylinder 20 starr miteinander verbunden sind. Anschließend wird der Piezo-Aktor 32 ebenfalls von der Steuereinrichtung 19 im Sinne eines Weiter-Herausbewegens der Kolbenstange 24 aus dem Zylinder 20, d. h. im Sinne einer Erhöhung der Elektrodenkraft aktiviert. Hierbei wird dem Grundwert der Anpreßkraft ein weiterer Wert solange überlagert, bis die zwischen den Polkappen 8 und 9 wirkende Anpreßkraft der gewünschten Elektrodenkraft entspricht. Die tatsächliche Größe der Anpreßkraft (Istwert) wird von dem Sensorelement 15 und der Einheit 18 ständig ermittelt und in der Steuereinrichtung 19 mit dem Sollwert der Elektrodenkraft verglichen. In Abhängig­ keit von diesem Vergleich erfolgt dann die Ansteuerung des Piezo-Aktors 32 und damit die Regelung der Anpreß- bzw. Elektrodenkraft.

Da das Sensorelement 15 und die Einheit 18 ein sehr genaues und nahezu verzögerungsfreies Meßsystem darstellen und darüberhinaus auch die Änderung der Elektrodenkraft mittels des Piezo-Aktors 32 allein durch Änderung der anliegenden Spannung sehr schnell möglich ist, ergibt sich nicht nur eine sehr genaue, sondern vor allem auch hochdynamische Regelung der Elektrodenkraft während des Schweißvorganges. Es ist daher eine Optimierung der Schweiß-Parameter (Elektroden­ kraft, Schweiß-Zeit und Schweiß-Strom) insgesamt und damit eine beachtliche Steigerung der Schweiß-Qualität möglich.

Die Piezo-Aktoren 32 und 33 haben weiterhin den Vorteil, daß sie direkt elektrisch ansteuerbar sind, also keine zusätz­ lichen Energiequellen, Schaltventile usw. erforderlich sind, wie sie beispielsweise bei pneumatischen oder hydraulischen Stellgliedern benötigt werden. Weiterhin haben die Piezo- Aktoren 32 und 33 den Vorteil, daß sie relativ kostengünstig herstellbar sind und keinen besonderen Wartungsaufwand erfordern.

Die geschlossene Zustand der Schweißzange ist dadurch definiert, daß mit Hilfe der Sensoreinrichtung 15 und der Einheit 18 eine einen vorgegebenen Schwellwert überschrei­ tende Anpreß- bzw. Elektrodenkraft festgestellt wird.

Durch die hochdynamische Regelung der Elektrodenkraft ist es auch möglich, diese Elektrodenkraft während des Schweißvor­ ganges hochdynamisch, d. h. mit äußerst geringer Verzögerung zu ändern, wenn dies der Schweißvorgang erfordert. Hiermit ist es insbesondere auch möglich, spezielle Materialien, wie z. B. Aluminium punktzuschweißen.

Bei der Betätigungseinrichtung 7 ist es grundsätzlich auch möglich, als Druckmedium, mit dem die Arbeitskammern 22 und 23 beaufschlagt werden, ein hydraulisches Medium, beispiels­ weise ein unter Druck stehendes Hydraulik-Öl oder unter Druck stehendes Wasser zu verwenden. Weiterhin ist es auch möglich, anstelle des vom Zylinder 20 und dem Kolben 29 gebildeten Stellgliedes für den größeren Hub ein anderes Stellglied, beispielsweise ein elektrische Stellglied zu verwenden. In der Fig. 3 sind mit 34 und 35 die Lager bezeichnet, mit denen die jeweilige Betätigungseinrichtung mit den Pinolen 1 und 2 verbunden ist.

Um die vorbeschriebene Regelung mit hoher Genauigkeit und in einer reproduzierbaren Weise zu ermöglichen, ist von der Lageranordnung 6 zu fordern, daß diese auch noch nach einer längeren Betriebsdauer bzw. Standzeit der Schweißzange ein eindeutiges, möglichst spielfreies Schwenken der Pinolen 1 und 2 ermöglicht.

Mit der Lageranordnung 6 ist nicht nur die Pinole 1 schwenk­ bar relativ zur Pinole 2 und Maschinenrahmen 5 vorgesehen, sondern durch die Lageranordnung 6 wird auch die erforder­ liche elektrische bzw. galvanische Trennung zwischen den beiden Pinolen 1 und 2 sowie auch zwischen diesen Pinolen und dem Maschinenrahmen 5 erreicht.

Im einzelnen besteht die in der Fig. 4 dargestellte Lager­ anordnung 6 aus einer Welle 36, die beidendig im Maschinen­ rahmen 5 bzw. in jeweils einem platinenartigen Teil dieses Maschinenrahmens gelagert ist und zwar jeweils in einer dort vorgesehenen Lagerbuchse 37. In der Mitte ist an der Welle 36 der Gelenkarm 4 der Pinole 2 durch Klemmsitz befestigt. Beidseitig von diesem Gelenkarm 4 ist auf der Welle 36 jeweils ein Abschnitt 3′ des Gelenkarmes 3 der Pinole 1 gelagert, und zwar unter Verwendung jeweils einer Lagerbuchse 38.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Gelenkarm 3 im Bereich der Lageranordnung 6 gabelartig ausgebildet. Die beiden Abschnitte 3′ bilden die Gabelarme. In jede Lager­ buchse 37 und 38 ist eine an der Außen- sowie Innenfläche kreiszylinderförmig ausgebildete Lagerhülse 39 eingesetzt und in geeigneter Weise gehalten. Die Lagerhülsen 39 bestehen jeweils aus Keramik.

Dort, wo die Lagerhülsen 39 auf der Welle 36 vorgesehen sind, bildet diese eine Lagerfläche, die ebenfalls aus Keramik besteht, d. h. auf die beiden Enden oder Abschnitte 36′ der Welle 36 ist jeweils eine an ihrer Außen- und Innenfläche kreiszylinderförmig ausgebildete Hülse 40 aus Keramik aufgeschoben und fixiert, die von den Lagerbuchsen 37 und 38 und Lagerelemente 39 umschlossen ist.

Als Werkstoff für die Lagerhülsen 39 und die Hülsen 40 eignet sich z. B. Zirkonoxyd, MgO-teilstabilisiert.

Auf den beiden Enden der Welle 36 ist jeweils ein Teller 41 mittels einer Halte- bzw. Spannschraube 42 befestigt. Über den Teller 41 und die Schraube 42 ist auch die jeweilige Hülse 40 gehalten. Mit jedem Teller 41 sind die an dem betreffenden Ende der Welle 36 von den Lagerhülsen 39 und der Hülse 40 gebildeten Lager nach außen hin zumindest soweit abgedeckt, daß ein Eindringen von Fremdstoffe den Lagerspalt verhindert ist.

Jeder Teller 41 umschließt mit einem äußeren Rand 41′ auch die benachbarte Lagerbuchse 37, allerdings derart, daß zwischen dem Teller 41 und dieser Lagerbuchse ein Spalt verbleibt und somit die elektrische bzw. galvanische Trennung zwischen der Welle 36 und dem Maschinenrahmen 5 gewährleistet ist.

Grundsätzlich ist es möglich, die Lagerbuchsen 37 aus einem elektrisch isolierenden Material herzustellen. In diesem Fall ist dann für einen besonders dichten Abschluß ein Gleiten der Teller 41 bzw. der Tellerränder 41′ an den Lagerbuchsen 37 möglich.

In der Fig. 4 sind weiterhin noch verschiedene, auf der Welle 36 angeordnete Scheiben 43, 44 und 45 aus Kunststoff (z. B. Polyamid) oder aus einem anderen isolierenden Material daragestellt, und zwar die Scheiben 43 jeweils zwischen benachbarten Lagerbuchsen 37 und 38 und die Scheiben 44 und 45 jeweils zwischen dem Abschnitt 3′ bzw. der Lagerbuchse 38 und dem benachbarten Gelenkarm 4. Mit den Scheiben 43-45 wird die elektrische bzw. galvanische Trennung auch in axialer Richtung erreicht. Weiterhin sorgt die Scheibe 43, die die jeweilige Hülse 40 passend umschließen, für den erforderlichen Abstand der Lagerhülsen 39 der benachbarten Lagerbuchsen 37 und 38. Die Scheibe 45, die passend auf den mittleren Abschnitt 36′′ der Welle 36 sitzt, bildet eine Anlagefläche für die der Mitte der Welle 36 zugewandte Seite des Lagerhülse 39 in der Lagerbuchse 38.

Die in der Fig. 4 wiedergegebene Lageranordnung 6 zeichnet sich durch einen geringen Verschleiß der Lager und damit durch eine hohe Standzeit bei hoher Präzision der Schwenk­ bewegung der Pinolen 1 und 2 relativ zueinander sowie relativ zum Maschinenrahmen 5 aus.

Die Welle 36 besitzt an ihren Enden bzw. an den dortigen Abschnitten 36′ einen vermindertem Querschnitt und in der Mitte den Abschnitt 36′′ mit größerem Querschnitt.

Der Querschnitt der Abschnitte 36′ sowie der Innen- und Außenquerschnitt der Hülsen 40 sind jeweils so aufeinander abgestimmt, daß diese Hülsen passend auf dem jeweiligen Abschnitt 36′ sitzen und die Außenfläche jeder Hülse 40 bündig mit der Außenfläche der Welle 36 im Abschnitt 36′′ ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Gleit- bzw. Lagerflächen der Welle 36 für die Lagerelemente 39 durch die Hülsen 40 aus Keramik gebildet. Grundsätzlich besteht aber die Möglichkeit, die gesamte Welle 36 aus einem keramischen Werkstoff zu fertigen. Unabhängig hiervon oder zusätzlich hierzu besteht die Möglichkeit, die Lagerbuchsen 38 und 39 zusammen mit den Lagerhülsen 39 einstückig herzustellen, und zwar aus dem keramischen Werkstoff.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand­ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung Zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 2 Pinole
3, 4 Gelenkarm
5 Maschinenrahmen
6 Lageranordnung
7 Betätigungseinrichtung
8, 9 Polkappe
10, 11 Blech
12, 13 Kurve
14 Bereich
15 Sensorelement
16, 17 Lichtleiter
18 Einheit
19 Steuereinrichtung
20 Zylinder
20′, 20′′ Zylinderende
22, 23 Arbeitskammer
24 Kolbenstange
26 Leitung
27 Piezo-Aktor
28 Leitung
29 Kolben
32, 33 Piezo-Aktor
34, 35 Lager
36 Welle
37, 38 Lagerbuchse
39 Lagerhülse
40 Hülse
41 Teller
41′ Tellerrand
42 Schraube
43-45 Scheibe

Claims (21)

1. Punktschweißzange mit wenigstens zwei Pinolen (1, 2), die mit einem Ende oder mit einer dort vorgesehenen Polkappe (8, 9) jeweils eine Elektrode bilden und über eine Lageranordnung (6) gelenkig miteinander verbunden sind, wobei die Elektroden durch eine relative Schwenkbewegung der Pinolen (1, 2) zwischen einer Ausgangsposition und einer Schließ- oder Schweißposition bewegbar sind, in welcher die Elektroden (8, 9) gegen das Schweißgut (10, 11) anliegen, und wobei die Lageranordnung (6) wenigstens eine Welle (36) besitzt, auf der wenigstens eine Pinole (1) relativ zur anderen Pinole (2) und von dieser elektrisch bzw. galvanisch getrennt schwenkbar vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung wenigstens eines ersten auf einer ersten Lagerfläche (40) der Welle (36) ange­ ordneten Lagers (38, 39), dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) zumindest an der ersten Lagerfläche (40) sowie das wenigstens eine erste Lager zumindest an einer mit der Lagerfläche (40) der Welle (36) zusammenwirkenden Lagerteil (39) aus einem keramischen Werkstoff besteht.

2. Punktschweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß für beide Pinolen (1, 2) jeweils wenigstens ein erstes Lager (38, 39) vorgesehen ist.

3. Punktschweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) mittels wenigstens eines zweiten Lagers (37, 39) an einem die Punktschweiß­ zange tragenden Maschinenteil (5) gelagert ist, und daß die Welle (36) zumindest im Bereich einer zweiten Lagerfläche (40) für das zweite Lager sowie das zweite Lager zumindest an dem mit dieser Lagerfläche zusammen­ wirkenden Lagerteil aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sind.

4. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Lagerfläche der Welle (36) von wenigstens einer auf mindestens einen Abschnitt (36′) der Welle (36) aufgesetzten Hülse (40) aus dem keramischen Werkstoff gebildet sind.

5. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) aus dem keramischen Material besteht.

6. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Lager von einer Lagerbuchse (37, 38) und von wenigstens einem in dieser Buchse angeordneten Lagerelement (39) aus dem keramischen Material gebildet ist.

7. Punktschweißzange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Lagerelement eine Lagerhülse (39) ist.

8. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Zirkonoxyd oder MgO, vorzugsweise MgO-teilstabilisiert ist.

9. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Trennung einander benachbarter, an der Welle (36) vorgesehener Elemente der Lageranordnung (6), insbesondere zur axialen Trennung benachbarter Lager (37, 38, 39) und/oder benachbarter, an der Welle vorgesehener Teile (4) der Pinolen (1, 2), Scheiben (43, 44, 45) aus einem elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Polyamid oder einem anderen Kunststoff vorgesehen sind.

10. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung (7) für die Pinolen (1, 2), welche ein erste Stellglied (20, 29) zum Bewegen der Elektroden (8, 9) zwischen der Ausgangs­ position und der Schweiß-Position aufweist und ein zweites Stellglied besitzt, welches von mindestens einem Piezo-Aktor (32) gebildet ist, dessen Kraftwirkung in der Schließ-Position zumindest eine Komponente der Elek­ trodenkraft bildet und mit dem diese Elektrodenkraft steuerbar ist.

11. Punktschweißzange nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch wenigstens eine Meßeinrichtung (15, 18) zum Messen oder Bestimmen der Elektrodenkraft.

12. Punktschweißzange nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Bestimmung der Elektrodenkraft die Verformung wenigstens einer Pinole (2) erfaßt.

13. Lageranordnung für eine Punktschweißzange mit wenigstens zwei Pinolen (1, 2), die mit einem Ende oder mit einer dort vorgesehenen Polkappe (8, 9) jeweils eine Elektrode bilden und über die Lageranordnung (6) gelenkig mit­ einander verbunden sind, mit wenigstens eine Welle (36), auf der wenigstens eine Pinole (1) relativ zur anderen Pinole (2) und von dieser elektrisch bzw. galvanisch getrennt schwenkbar vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung wenigstens eines ersten auf einer ersten Lagerfläche (40) der Welle (36) angeordneten Lagers (38, 39), dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) zumindest an der ersten Lagerfläche (40) sowie das wenigstens eine erste Lager zumindest an einer mit der Lagerfläche (40) der Welle (36) zusammenwirkenden Lagerteil (39) aus einem keramischen Werkstoff besteht.

14. Lageranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Pinolen (1, 2) jeweils wenigstens ein erstes Lager (38, 39) vorgesehen ist.

15. Lageranordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Welle (36) wenigstens ein zweites Lager (37, 39) zur Lagerung Punktschweißzange an einem diese tragenden Maschinenteil (5) vorgesehen ist, und daß die Welle (36) zumindest im Bereich einer zweiten Lagerfläche (40) für das zweite Lager sowie das zweite Lager zumindest an dem mit dieser Lagerfläche zusammen­ wirkenden Lagerteil aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sind.

16. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Lagerfläche der Welle (36) von wenigstens einer auf mindestens einen Abschnitt (36′) der Welle (36) aufgesetzten Hülse (40) aus dem keramischen Werkstoff gebildet sind.

17. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) aus dem keramischen Material besteht.

18. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Lager von einer Lagerbuchse (37, 38) und von wenigstens einem in dieser Buchse angeordneten Lagerelement (39) aus dem keramischen Material gebildet ist.

19. Lageranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement eine Lagerhülse (39) ist.

20. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 13-19, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Zirkonoxyd oder MgO, vorzugsweise MgO-teilstabilisiert ist.

21. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 13-20, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Trennung einander benachbarter, an der Welle (36) vorgesehener Elemente der Lageranordnung (6), insbesondere zur axialen Trennung benachbarter Lager (37, 38, 39) und/oder benachbarter, an der Welle vorgesehener Teile (4) der Pinolen (1, 2), Scheiben (43, 44, 45) aus einem elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Polyamid oder einem anderen Kunststoff vorgesehen sind.