DE4400350A1 - Bolzenschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bolzenschweißvorrichtung, bestehend aus einem Bolzenhalter mit Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung, der an eine Schweißstromquelle anschließbar ist, und einer Stellvorrichtung mittels derer der Bolzenhalter zu einem Werkstück hin und von diesem weg verstellbar ist.

Im Stand der Technik sind derartige Bolzenschweißvor­ richtungen vielfach bekannt. Es handelt sich dabei regel­ mäßig um komplette Bolzenschweißgeräte, die innerhalb eines Gerätegehäuses alle notwendigen Funktionsteile umfassen, so daß das entsprechende Gerät relativ schwer­ gewichtig ist, was nicht nur bei der manuellen Handhabung von Nachteil ist, sondern insbesondere auch dann als Nachteil angesehen wird, wenn eine solche Bolzenschweißvorrichtung Bestandteil einer maschinellen Schweißvorrichtung oder eines Schweißroboters ist.

Entsprechend der Geräteausbildung muß eine ausreichende Dimensionierung der Antriebsaggregate und dergleichen erfolgen, was insgesamt neben den Handhabungsnachteilen auch zu Kostennachteilen führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenschweißvorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die bei einfacher Hand­ habung den Einsatz von relativ gering dimensionierten Antriebssystemen ermöglicht. Dabei soll die Schweißvor­ richtung in ihrer Handhabung sehr flexibel und an unter­ schiedliche Einsatzbedingungen leicht anpaßbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Stellvorrichtung aus einem gestellfest gehalter­ ten Primärteil und einem relativ dazu linear verstell­ baren Sekundärteil besteht, daß das Sekundärteil über ein elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück mit einem Bauteil verbunden ist, welches die Bolzenzuführ- und Positioniervorrichtung und/oder den Bolzenhalter samt elektrisch leitendem Anschlußteil zum Anschluß der Schweißstromquelle umfaßt, wobei der Bolzenhalter an der Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung befestigt ist, daß ein mit der Bolzenzuführ- und -positionier­ vorrichtung zusammenwirkender Stößel gestellfest derart im Stellweg der Vorrichtung und des Bolzenhalters ange­ ordnet ist, daß ein in der Vorrichtung befindlicher Bolzen durch den Stößel bei in vom Werkstück weg verfahrener Vorrichtung in den Bolzenhalter lagerichtig eingeschoben ist und bei zum Werkstück hin in Schweißposition ver­ fahrener Vorrichtung der Stößel vollständig oder nahezu vollständig außer Eingriff mit der Vorrichtung ist und ein weiterer Schweißbolzen in die Vorrichtung einspeisbar ist.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, wesentliche Bestandteile der Schweißvorrichtung gestellfest an ent­ sprechenden Gehäuse- oder Maschinenteilen anzuordnen, wobei nur das Sekundärteil samt Bolzenhalter und Bolzen­ zuführ- und -positioniervorrichtung verfahrbar sein muß.

Dies führt nicht nur zu Handhabungsvorteilen, die in der Gewichtsverminderung der relativ beweglichen Teile zu sehen sind, sondern diese Gewichtsverminderung führt auch dazu, daß eine geringere Dimensionierung der Stell­ antriebe möglich ist.

Besonders bevorzugt ist dabei, daß das gestellfest ge­ halterte Primärteil ein Spulensystem eines elektrischen Linearantriebes ist und das relativ dazu linear verfahr­ bare Sekundärteil eine Linearführungsschiene mit einer Magnetschiene als Bestandteil des elektrischen Linear­ antriebes ist, wobei die Linearführungsschiene samt Magnetschiene das Spulensystem des Primärteils durchgreift.

Obwohl als Antriebssysteme auch andere Antriebsmöglich­ keiten, wie beispielsweise Pneumatikzylinder, beliebige Elektromotore, Magnetantriebe oder dergleichen einge­ setzt werden könnten, ist der beschriebene Linearantrieb nach Art eines Linearmotors besonders vorteilhaft, da er nur wenig verschleißarme Bauteile erfordert und zudem hohe Genauigkeit bezüglich des Verfahrweges gewährleistet.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß das Verbindungsstück an dem Ende der Linearführungsschiene befestigt ist, welches in Verfahrrichtung zum Werkstück hin vorn liegt.

Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß das Bauteil, welches die Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung umfaßt, ein von zwei Kanälen durchsetzter Körper ist, die im Bereich des Bolzenhalters oder kurz vor diesem in einen gemeinsamen Kanal übergehen, wobei der erste Kanal an seinem dem Bolzenhalter abgewandten Ende Bolzen­ einspeisemittel, insbesondere einen Bolzenzuführungs­ schlauch, und der zweite Kanal an dieser Seite die Ein­ satzöffnung für den Stößel aufweist.

Dabei ist vornehmlich vorgesehen, daß der erste Kanal achsparallel zur Verstellrichtung der Vorrichtung ver­ läuft und der zweite Kanal mündungsseitig achsparallel beginnt und dann spitzwinklig in den ersten Kanal ein­ mündet, wobei der Stößel aus flexiblem Material besteht, oder die Kanalausbildung analog umgekehrt ausgebildet ist, wobei der Stößel aus steifem oder auch flexiblem Material besteht.

Um eine einfache Einstellung der Vorrichtung auf unter­ schiedliche lange Bolzen zu ermöglichen ist zudem vor­ gesehen, daß der Stößel in der gestellfesten Halterung oder dessen gestellfeste Halterung in Richtung des Ver­ fahrweges der Vorrichtung verstellbar ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Verfahrge­ schwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Verfahrzyklen durch eine Steuerung, insbesondere automatische Programm­ steuerung, des Stellantriebes der Stellvorrichtung be­ stimmbar ist.

Desweiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die Stell­ vorrichtung mit einem Wegmeßsystem gekoppelt ist.

Die Bolzenschweißvorrichtung besteht nur aus wenigen Teilen, wobei die Bolzenführungs- und -positionierein­ richtung mit Ausnahme des Stößels sowie beispielsweise ein Schlauchanschluß für das Zuführen vom Bolzen und der Bolzenhalter in Form einer Bolzenspannzange mit dem relativ verstellbaren Sekundärteil eine Einheit bilden. Der Funktionsablauf ist wie folgt.

In der vom Werkstück zurückgefahrenen Grundstellung ragt der Stößel durch den entsprechenden Kanal bis in den Bolzenhalter und drückt den dort befindlichen Bolzen in den entsprechenden Bolzenhalter. Beim Schweißhub bewegt sich nur die oben beschriebene Funktionseinheit. Während dieser Bewegung wird der nächste Bolzen zugeführt. Der gestellfeste gehalterte Stößel bewegt sich nicht mit der verfahrbaren Vorrichtung, so daß der Einführkanal für den Bolzen freigegeben ist. Bei der nächsten Rück­ fahrbewegung taucht der Stößel wieder in den Schweißkopf ein und drückt den Bolzen durch den Bolzenhalter. Die Stellvorrichtung hat Antriebs- und Führungsfunktionen. Sie erzeugt den zum Schweißen nötigen Bewegungsablauf zum Werkstück hin. Beim Schweißen nach dem Kondensator­ verfahren mit Spitzenzündung wird der Schweißbolzen mit einer einstellbaren Eintauchgeschwindigkeit in Richtung zum Werkstück hin beschleunigt. Beim Schweißen nach dem Hub-Zündungsverfahren wird der Bolzen auf das Werkstück hin bewegt, dann der Bolzen kurz abgehoben und nachfolgend erfolgt das Eintauchen in das Schmelzbad. Der Rückhub der Antriebs- und Führungseinheit (Stellvorrichtung) ist variabel, so daß die Vorrichtung auf unterschiedliche Bolzenlängen eingestellt werden kann. Ein mechanisches Umrüsten kann damit entfallen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in unterschiedlichen Betriebsstellungen;

Fig. 2 eine Variante in gleicher Darstellung.

Die Bolzenschweißvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Bolzenhalter 1 mit Bolzenzuführ- und -positioniereinrichtung 2, wobei der Bolzenhalter an eine nicht dargestellte Schweißstromquelle anschließbar ist sowie einer Stellvorrichtung 3, mittels derer der Bolzen­ halter 1 zu einem Werkstück 4 hin und von diesem weg verstellbar ist.

Die Stellvorrichtung 3 besteht aus einem gestellfest gehalterten Primärteil 5 und einem relativ dazu linear verstellbaren Sekundärteil 6. Das Sekundärteil 6 ist über ein elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück 7 mit einem Bauteil 8 verbunden, welches die Bolzenzu­ führ- und -positioniervorrichtung 2 und den Bolzen­ halter 1 samt elektrisch leitendem Anschlußteil 9 zum Anschluß der Schweißstromquelle umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, oder aber das Bauteil 7 ist lediglich mit dem elektrisch leitenden Anschlußteil 9 verbunden, welches wiederum mit dem Bauteil 8 verbunden ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Bolzenhalter 1 ist dabei an der Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung 2, also dem Bauteil 8, befestigt.

Ferner ist ein mit der Bolzenzuführ- und -positioniervor­ richtung 2 zusammenwirkender Stößel 10 bei 11 gestellfest gehaltert und derart im Stellweg der Vorrichtung und des Bolzenhalters 1 angeordnet, daß ein in der Vorrichtung 2 befindlicher Bolzen 12 bei in vom Werkstück 4 weg ver­ fahrener Vorrichtung 2 in den Bolzenhalter lagerichtig eingeschoben wird und bei zum Werkstück 4 hin in Schweiß­ position verfahrener Vorrichtung 2 der Stößel 10 voll­ ständig oder nahezu vollständig außer Eingriff mit der Vorrichtung 2 ist.

In dieser Position kann ein weiterer Schweißbolzen 12 in die Vorrichtung eingespeist werden.

Das gestellfest gehalterte Primärteil 5 kann beispiels­ weise das Spulensystem eines elektrischen Linearmotors sein, während das relativ dazu linear verfahrbare Sekun­ därteil 6 eine Linearführungsschiene mit einer Magnet­ schiene als Bestandteil des elektrischen Linearantriebes sein kann. Die Linearführungsschiene (6) samt Magnetschiene durchgreift das Spulensystem des Primär­ teiles 5 und ist dort angetrieben und geführt. Das Ver­ bindungsstück 7 ist vorzugsweise an dem Ende, der die Linearführungsschiene (6) befestigt, welches in Verfahr­ richtung zum Werkstück 4 hin vornliegt. Das Bauteil 8, welches die Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung umfaßt, ist ein von zwei Kanälen 13, 14 durchsetzter Körper, wobei die Kanäle 13, 14 im Anschlußbereich des Bolzenhalters 1 in einen gemeinsamen Kanal übergehen, der koaxial zum Aufnahmekanal des Bolzenhalters 1 aus­ gerichtet ist. Der erste Kanal 13 weist an seinem dem Bolzenhalter abgewandten Ende Bolzeneinspeisemittel, beispielsweise einen Bolzenzuführungsschlauch auf, während der zweite Kanal 14 an dieser Seite eine Ein­ satzöffnung für das freie Ende des Stößels 10 aufweist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verläuft der erste Kanal 13 achsparallel zur Verstellrichtung und koaxial zum Aufnahmekanal des Bolzenhalters 1, während der zweite Kanal 14 mündungsseitig achsparallel dazu beginnt und dann spitzwinklig in den ersten Kanal 13 einmündet. Bei dieser Ausführungsform muß der Stößel 10 aus flexiblem Material bestehen, damit er der Form des Kanales 14 bis in den Bolzenhalter 1 folgen kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Ausbildung der Kanäle 13, 14 analog umgekehrt, wobei dann der Stößel 10 auch aus steifem Material bestehen kann, da er ledig­ lich koaxial in die koaxialen Kanäle 14 und den Aufnahme­ kanal des Bolzenhalters 1 einzuschieben ist.

Vornehmlich ist die gestellfeste Halterung 11 des Stößels 10 in Richtung des Verfahrweges der Vorrichtung verstell­ bar ausgebildet, um die Stößellänge auf unterschiedliche Bolzenlängen anpassen zu können.

Die Verfahrgeschwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Ver­ fahrzyklen der Vorrichtung können durch eine Steuerung, beispielsweise einer automatischen Programmsteuerung des Stellantriebes der Stellvorrichtung 3 eingestellt werden. Zusätzlich kann die Stellvorrichtung 3 mit einem Wegmeßsystem gekoppelt werden, um exakt reproduzierbare Wege der Schweißvorrichtung zu erzeugen und zu erfassen.

In den Zeichnungsfiguren ist die Schweißvorrichtung in unterschiedlichen Betriebslagen gezeigt, wobei in den Zeichnungsfiguren links die Grundstellung, in der nach rechts folgenden Zeichnung die Schweiß- und Bolzenlade­ stellung, in der dann nach rechts folgenden Darstellung der Rückhub und in der ganz rechts befindlichen An­ sicht wiederum die Grundstellung gezeigt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Claims (8)

1. Bolzenschweißvorrichtung, bestehend aus einem Bolzen­ halter mit Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung, der an eine Schweißstromquelle anschließbar ist, und einer Stellvorrichtung mittels derer der Bolzenhalter zu einem Werkstück hin und von diesem weg verstell­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrich­ tung (3) aus einem gestellfest gehalterten Primär­ teil (5) und einem relativ dazu linear verstellbaren Sekundärteil (6) besteht,
daß das Sekundärteil (6) über ein elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück (7) mit einem Bauteil (8) verbunden ist, welches die Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung (2) und/oder den Bolzen­ halter (1) samt elektrisch leitendem Anschlußteil (9) zum Anschluß der Schweißstromquelle umfaßt, wobei der Bolzenhalter (1) an der Bolzenzuführ- und -positioniervorrichtung (2) befestigt ist,
daß ein mit der Bolzenzuführ- und -positioniervorrich­ tung (2) zusammenwirkender Stößel (10) gestellfest derart im Stellweg der Vorrichtung (2) und des Bolzen­ halters (1) angeordnet ist, daß ein in der Vorrichtung befindlicher Bolzen (12) durch den Stößel (10) bei in vom Werkstück (4) weg verfahrener Vorrichtung (2) in den Bolzenhalter (1) lagerichtig eingeschoben ist und bei zum Werkstück (4) hin in Schweißposition ver­ fahrener Vorrichtung (2) der Stößel (10) vollständig oder nahezu vollständig außer Eingriff mit der Vor­ richtung (2) ist und ein weiterer Schweißbolzen (12) in die Vorrichtung (2) einspeisbar ist.

2. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gestellfest gehalterte Primärteil (5) ein Spulensystem eines elektrischen Linearantriebes ist und das relativ dazu linear verfahrbare Sekundärteil (6) eine Linearführungs­ schiene mit einer Magnetschiene als Bestandteil des elektrischen Linearantriebes ist, wobei die Linearführungsschiene samt Magnetschiene das Spulen­ system des Primärteiles (5) durchgreift.

3. Bolzenschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (7) an dem Ende der Linearführungsschiene befestigt ist, welches in Verfahrrichtung zum Werkstück (4) hin vorn liegt.

4. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (8), welches die Bolzenzuführ- und -positionier­ vorrichtung (2) umfaßt, ein von zwei Kanälen (13, 14) durchsetzter Körper ist, die im Bereich des Bolzenhalters (1) oder kurz vor diesem in einen gemeinsamen Kanal übergehen, wobei der erste Kanal (13) an seinem dem Bolzenhalter (1) abgewandten Ende Bolzeneinspeisemittel, insbesondere einen Bolzenzuführungsschlauch, und der zweite Kanal (14) an dieser Seite die Einsatzöffnung für den Stößel (10) aufweist.

5. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (13) achsparallel zur Verstellrichtung der Vorrichtung (2) verläuft und der zweite Kanal (14) mündungsseitig achsparallel beginnt und dann spitzwinklig in den ersten Kanal (13) einmündet, wobei der Stößel (10) aus flexiblem Material be­ steht, oder die Kanalausbildung analog umgekehrt ausgebildet ist, wobei der Stößel (10) aus steifem oder auch flexiblem Material besteht.

6. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (10) in der gestellfesten Halterung (11) oder dessen gestellfeste Halterung (11) in Richtung des Verfahr­ weges der Vorrichtung (2) verstellbar ausgebildet ist.

7. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrge­ schwindigkeit, der Verfahrweg und/oder Verfahrzyklen durch eine Steuerung, insbesondere automatische Programmsteuerung, des Stellantriebes der Stell­ vorrichtung (3) bestimmbar ist.

8. Bolzenschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvor­ richtung (3) mit einem Wegmeßsystem gekoppelt ist.