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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen mittels
einer Punktschweißpistole,
beispielsweise für
Arbeiten an Blechplatten, z. B. Reparaturen von Fahrzeugkarosserien
oder dergleichen.
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STAND DER
TECHNIK
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Widerstandsschweißen oder Punktschweißen ist
ein Verfahren, bei welchem zwei oder mehrere Schweißobjekte,
beispielsweise mittels einer Punktschweißpistole, in einem oder mehreren
Punkten miteinander verbunden werden.
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Derartiges Widerstandsschweißen kann
für die
Herstellung verwendet werden, jedoch findet es im Allgemeinen Verwendung
für Reparaturen,
insbesondere von Fahrzeugkarosserien. In dieser Hinsicht ist das
Widerstandsschweißen
oftmals das am geeignetste Verbindungsverfahren, wo dieses hinsichtlich einer
Zugänglichkeit
anwendbar ist. Es ist ein schnelles und effektives Verfahren, welches
mit weniger Schweißpunkten
festere Schweißverbindungen
zur Verfügung
stellt, als wenn ein MIG-Schweißen
oder dergleichen Anwendung findet. Des Weiteren ist Widerstandsschweißen unter
Verwendung einer Punktschweißpistole
nicht schädlich
gegenüber
der Umwelt; beispielsweise werden die Verbrennungsgase erheblich
verringert. Des Weiteren stellt das Verfahren eine geringe Wärmefreigabe
in der Blechplatte um den Schweißpunkt bereit, was einer verzinkten Blechplatte
einen aufrechterhaltenen Widerstand gegen Korrosion verleiht, und
die thermischen Spannungen in Strukturen werden minimiert.
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Die sogenannten Schweißparameter,
welche während
des Schweißens
variiert werden können, umfassen
den Elektrodendruck, die Stärke
und Dauer des Schweißstroms,
den Kühleffekt,
die Kühlzeit und
die Haltezeit.
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Es gibt zwei unterschiedliche Arten
von Punktschweißpistolen,
X-Pistolen und C-Pistolen. Die
X-Pistole weist einen pneumatischen Zylinder auf, welcher über einen
Hebel auf die Elektrode einwirkt. Folglich ist der Elektrodendruck
abhängig
von der Hebellänge,
welche wiederum den Rest der Schweißparameter beeinflusst. Die
X-Pistole wird nachfolgend nicht näher beschrieben werden.
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Die Punktpistole, auf welche sich
die vorliegende Erfindung bezieht, ist von einem C-Pistolentyp,
in welchem der pneumatische Zylinder direkt auf die Elektrode einwirkt.
Der Elektrodendruck ist unabhängig
von der Form des Arms konstant.
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Eines der Probleme einer herkömmlichen C-Pistole
liegt darin, dass, wenn die Schweißpistole an den Schweißobjekten
positioniert wird, es schwierig ist, Kanten oder andere Hindernisse
der Schweißobjekte
auf Grund des relativ kurzen Hubs des Zylinders zu passieren.
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Typischerweise wird dies in solch
einer Art und Weise gelöst,
dass es für
den Arm möglich
wird, geöffnet
oder demontiert zu werden. Folglich ist es bekannt, eine Punktschweißpistole,
welche Prospot PR-10 genannt wird, seitlich zu schwenken, während der
Arm und die vordere Elektrode festgelegt bleiben, um dadurch ein
größerer Raum
zwischen den Elektroden zu erzeugen, wobei mögliche Hindernisse der Schweißobjekte
passiert werden können,
um dann die Pistole zurück
in die Ausgangsposition zu schwenken, siehe z. B. die Information,
welche am 9. September 1998 im Internet (wwe.prospot.com/uarms.htm) öffentlich
zugänglich war.
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Es ist ebenso bekannt, dass der Eingriff
des Arms in der Pistole radial versetzt von den Elektroden ist und
dass der Arm mit der vorderen Elektrode geschwenkt/gedreht wird,
wobei der Raum zwischen den Elektroden erzeugt wird, siehe z. B.
die C-Pistole mit der Artikelnummer 8652 von LORSTECNA. Der Arm
ist ebenso demontierbar. Um den Arm zu drehen oder zu demontieren,
müssen
jedoch viele Schrauben gelöst
werden. Weitere Beispiele von Pistolen mit drehbaren vorderen Elektroden
sind aus der US-A-5,2:39,155 und SE-C-150180 bekannt.
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Des Weiteren müssen in jedem der vorhergehenden
beschriebenen Beispiele die Elektroden nachher zentriert werden.
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Ein weiteres Problem liegt darin,
dass der Elektrodenabstand manchmal als eine Folge der Tatsache
geändert
werden muss, dass sich das Erscheinungsbild, d. h. die Dicke, der
Schweißobjekte
geändert
hat. Dies wird gemäß dem bekannten
Arm durch eine vordere Elektrode gelöst, welche austauschbar und/oder
bewegbar ist, siehe z. B. die vorhergehend beschriebenen Pistolen.
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Folglich werden, insbesondere, wenn
sowohl Hindernisse passiert werden müssen als auch der Elektrodenabstand
eingestellt werden muss, extensive Arbeitsoperationen benötigt, welche
die Kapazität der
Punktschweißpistole
erheblich verringern werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Punktschweißpistole
zur Verfügung
zu stellen, welche eines oder mehrere der Probleme vermissen lässt, welche
bei der Verwendung einer Punktschweißpistole; gemäß des Standes
der Technik in Erscheinung treten.
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Folglich ist es eine Aufgabe, eine
Punktschweißpistole
zur Verfügung
zu stellen, welche durch einen unkomplizierten Prozess das Passieren von
Hindernissen während
dem Positionieren der Punktpistole an den Schweißobjekten und während des
Entfernens der Pistole von diesen ermöglicht oder vereinfacht, während das
Zentrieren der Elektrode aufrechterhalten bleibt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Punktschweißpistole
zur Verfügung
zu stellen, welche darüber
hinaus eine Einstellung des Elektrodenabstands erlaubt, während die
Anzahl der Arbeitsoperationen auf ein Minimum reduziert ist.
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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Punktschweißpistole
der vorhergenannten Art zur Verfügung
zu stellen, welche kompakt und zuverlässig ist.
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Diese und andere Aufgaben werden
gemäß Anspruch
1 durch eine Punktschweißpistole
zum Widerstandsschweißen
von Objekten realisiert, welche einen C-förmigen
Arm, eine vordere Elektrode und eine hinteren Elektrode und einen
Zylinder, welcher pneumatisch oder in einer anderen Art und Weise
angetrieben ist, aufweist, wobei die hintere Elektrode einen begrenzten
Abstand durch den Zylinder axial antreibbar ist. Die Punktschweißpistole
ist angeordnet, um die Objekte zwischen den Elektrodenspitzen durch
Antreiben des Zylinders nach vorne und durch Fließen lassen
eines Schweißstroms
zwischen den Elektrodenspitzen einzuklemmen. Gemäß der Erfindung ist die hintere
Elektrode angebracht, um von dem Zylinder lösbar, gegenüber diesem axial beweglich
und mit diesem verriegelbar zu sein.
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Folglich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
nach Anspruch 7, vor dem Schweißen,
ein Lösen
der hinteren Elektrode von dem Zylinder, ein Bewegen der hinteren
Elektrode axial nach hinten lange genug, um das Positionieren der
Punktschweißpistole
zu ermöglichen
oder zu vereinfachen, ein Positionieren der Punktschweißpistole,
so dass sich die Elektroden auf jeder Seite der Objekte befinden,
ein Bewegen der hinteren Elektrode axial nach vorne in eine Position,
in welcher sich deren Elektrodenspitze in einem Abstand von der
vorderen Elektrode befindet, welcher weniger als die Summe des Hubs
des Zylinders, welcher pneuma tisch oder in einer anderen An und
Weise angetrieben ist, und der Dicke der Objekte ist, und ein Befestigen
der hinteren Elektrode an dem Zylinder.
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Das Verfahren wird hierdurch erhalten,
welches das Passieren von Hindernissen während dem Positionieren der
Punktschweißpistole
und das Verfahren des Einstellens des Elektrodenabstands in ein und
derselben Operation ermöglicht
oder vereinfacht, was im erheblichen Maße die Handhabung der Punktschweißpistole
vereinfacht. Des Weiteren wird das Zentrieren der Elektrode während der
gesamten Arbeitsoperation aufrechterhalten.
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Das Verfahren nach dem Schweißen umfasst
ein Lösen
der hinteren Elektrode von dem Zylinder, welcher pneumatisch oder
in einer anderen An und Weise angetrieben ist, und ein Bewegen der
hinteren Elektrode axial nach hinten lange genug, um das Entfernen
der Punktschweißpistole
von den geschweißten
Objekten zu ermöglichen
oder zu vereinfachen.
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Die hintere Elektrode soll bevorzugt
in der Lage sein, axial nach hinten zumindest in eine Position bewegt
werden zu können,
in welcher ihre Elektrodenspitze sich im Inneren des Zylinders befindet, welcher
pneumatisch oder in einer anderen An und Weise angetrieben ist,
und nach vorne zumindest in eine Position, in welcher ihre Elektrodenspitze
sich in einem Abstand von der vorderen Elektrodenspitze befindet,
welcher weniger als die Summe des Hubs des Zylinders, welcher pneumatisch
oder in einer anderen An und Weise angetrieben ist, und der Dicke des
dünnsten
Objekts ist, für
welches beabsichtigt ist, die Pistole zu verwenden.
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Vorzugsweise ist die hintere Elektrode
angeordnet, um manuell und rasch von dem Zylinder, welcher pneumatisch
oder in einer anderen An und Weise angetrieben ist, gelöst und an
diesem befestigt zu werden mittels eines Verriegelungshebels, was
weiter die durch die Pistole benötigte
Arbeitsoperation vereinfacht.
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Der C-förmige Arm mit der vorderen
Elektrode kann um den Zylinder, welcher pneumatisch oder in einer
anderen Art und Weise angetrieben ist, radial schwenkbar/drehbar
und/oder demontierbar sein.
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Ein Vorteil der Punktschweißpistole
gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt, was bereits erwähnt wurde,
in ihrer Handhabbarkeit, was eine hohe Arbeitskapazität zur Verfügung stellt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
liegt darin, dass das Zentrieren der Elektroden aufrechterhalten wird.
Kein fortgeschrittener Zentriermechanismus oder Befestigungsmechanismus
wird folglich benötigt.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden
in der folgenden Beschreibung deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird näher nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben werden, welche
nur gezeigt werden, um die Erfindung zu illustrieren und daher in
keinster Weise diese einschränken
sollen.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie von einer Seite gesehen.
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2 zeigt
die gleiche Ausführungsform, wie
von hinten gesehen.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden Beschreibung sind
zum Zweck der Erläuterung
und nicht der Einschränkung der
Erfindung spezifische Details angegeben, wie beispielsweise insbesondere
Anwendungen, Techniken, usw., um ein genaues Verständnis der
Erfindung zu ermöglichen.
Jedoch soll dem Fachmann deutlich werden, dass die Erfindung in
einer Vielfalt von anderen Formen als diesen praktiziert werden
kann.
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In 1 ist
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung, oder
einer sogenannten C-Pistole 1 zum Widerstands- oder Punktschweißen gezeigt.
Die C-Pistole weist ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 3 mit
Handgriffen 5, 7 und einem C-förmigen Arm 9 auf, an
dessen Enden zwei Elektroden 11, 13, insbesondere
aus Kupfer, einander gegenüberliegen.
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Die vordere Elektrode 11 ist
vorzugsweise fest montiert und weist eine runde und möglicherweise
um einiges abgeflachte Elektrodenspitze 15 auf. Ebenso
weist die hintere Elektrode eine vorzugsweise abgerundete und möglicherweise
um einiges abgeflachte Elektrodenspitze 17 auf und ebenso
einen dickeren Durchmesser 19 mit der Ausnahme bei dem Teil,
welches der vorderen Elektroden 11 am nähesten ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die hintere Elektrode axial beweglich, insbesondere stufenlos,
wobei sie von einem pneumatischen Zylinder 21 mittels eines
Verriegelungshebels 23 gelöst und an diesen befestigt
werden kann. Der pneumatische Zylinder 21 ist wiederum
durch Druckluft axial um einen begrenzten Abstand antreibbar, dem
sogenannten Hub s1 des Zylinders, beispielsweise 20 mm.
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Des Weiteren weist die C-Pistole
ein Gehäuse 25 für eine Druckluftverbindung
mit den pneumatischen Zylinder 21, für eine elektrische Verbindung mit
der vorderen Elektrode 11 und für eine Verbindung mit einer
Steuerelektronik auf. Das hinteren Ende der C-Pistole weist eine
elektrisch isolierte Steckdose 29 auf, welche das hintere
Ende der hinteren Elektrode umgibt, wo ebenso eine elektrische Verbindung 31 zu
der Elektrode existiert. Der Handgriff 5 schließlich weist
einen einfachen Schalter 33 auf.
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Die Verbindung und Steuerung der
Pneumatik und des Schweißstroms
kann in verschiedenen bekannten Weisen realisiert werden und wird
hier nicht näher
beschrieben werden.
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In 2,
welche die gleiche Ausführungsform
von hinten zeigt, sind alle Verbindungen zu sehen. Wie erwähnt weist
das Gehäuse 25 eine
Druckluftverbindung 27, eine elektrische Verbindung 35 zu der
vorderen Elektrode und eine Verbindung 37 zu der Steuerelektronik
auf. Die elektrische Verbindung 31 direkt mit der hinteren
Elektrode ist ebenso gezeigt. Die Verbindung 35 befindet
sich in einem elektrischen Kontakt mit der vorderen Elektrode über elektrische
Anschlüsse
im Inneren der Gehäuse 25 und 3 und
in dem Arm 9.
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Gemäß der Erfindung kann demzufolge
die hintere Elektrode 13 von dem pneumatischen Zylinder 21 gelöst und zu
einer gewünschten
Position axial bewegt oder vollständig entfernt werden, ohne
das nachfolgende Zentrierungen oder andere Einstellungen notwendig
wären.
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Diese Konstruktion gestattet das
Passieren von Hindernissen, wie beispielsweise Sattelträgerschwellen,
an Objekten 39 während
dem Positionieren und dem Entfernen der Punktschweißpistole 1 und
ein Einstellen des Elektrodenabstands a in der gleichen Operation.
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Dieses zusammen mit einer andererseits
ergonomisch gestalteten Konstruktion stellt eine Punktschweißpistole
zur Verfügung,
welche sehr leicht und handlich ist, um damit zu arbeiten.
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Demzufolge umfasst die Arbeitsoperation zum
Positionieren der Pistole 1 und ein Einstellen des Elektrodenabstands
a insbesondere die folgenden Schritte:
- 1. Lösen der
hinteren Elektrode 13 von dem Zylinder 21.
- 2. Bewegen der hinteren Elektrode 13 axial nach hinten
ausreichend lange, um das Positionieren der Punktschweißpistole
zu ermöglichen
oder zu vereinfachen. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine Begrenzung,
wie weit die Elektrode in dieser Richtung bewegt werden kann, da sie
sogar demontiert werden kann.
- 3. Positionieren der Punktschweißpistole, so dass die Elektroden 11, 13 sich
auf jeder Seite der Objekte 39 befinden. Die Elektroden
sollen an dem Punkt positioniert sein, an welchen es wünschenswert
ist, die Schweißverbindung
zu haben.
- 4. Bewegen der hinteren Elektrode 13 axial nach vorne
in eine Position, in welcher ihre Elektrodenspitze 17 sich
in einem Abstand a von der vorderen Elektrode 11 befindet,
welcher kürzer
als die Summe des Hubs s1 des Zylinders und der Dicke t der Objekte
ist. Die Einstellung ist nicht kritisch – die Hauptsache liegt darin,
dass die Elektrode soweit nach vorne bewegt wird, dass der Hub des Zylinders "ausreichend" ist, um den notwendigen Elektrodendruck
zu erhalten.
- 5. Befestigen der hinteren Elektrode 13 an dem Zylinder 21.
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In einer analogen Weise umfasst die
Arbeitsoperation des Entfernens der Pistole insbesondere die folgenden
Schritte:
- 1. Lösen der hinteren Elektrode 13 von
dem Zylinder 21.
- 2. Bewegen der hinteren Elektrode 13 axial nach hinten
ausreichend lange, um das Entfernen der Schweißpistole von den geschweißten Objekten 39 zu
ermöglichen
oder zu vereinfachen.
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Eine weitere Funktionalität der erfindungsgemäßen Schweißpistole
besteht darin, dass der C-förmige
Arm 9 um das zylindrische Gehäuse 3 radial schwenkbar/drehbar
ist. Vorzugsweise weist der C-förmige
Arm in seinem hinteren Abschnitt ein im Wesentlichen ringförmiges Teil
auf, welches auf dem vorderen Abschnitt des Gehäuses aufgeschraubt ist, welches
hier einen kleineren Durchmesser aufweist. Das ringförmige Teil
des Arms weist einen Schlitz oder eine Nut, insbesondere nach unten
in dem unteren Teil, auf, so dass dieses an dem Gehäuse 3 mittels
einer einfachen Schraube befestigt werden kann.
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Möglicherweise,
falls dies erforderlich sein sollte, kann eine Befestigungsplatte
von der vorderen Seite aufgeschraubt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Schraube in dem Handgriff 7 integriert, wobei der Arm 9 durch
Lösen des
Arms (die Schraube wird durch Drehen des Handgriffs 7 freigegeben),
durch Schwenken des Arms 9 und durch Befestigen des Arms
(die Schraube wird durch Drehen des Handgriffs 7 befestigt)
gedreht wird. Selbstverständlich
ist dann ebenso der C-förmige
Arm demontierbar und mit einem anderen Arm einer geeigneten Größe austauschbar.
Der in 1 gezeigte standardmäßige Arm
weist eine Tiefe d von 80 mm und eine Länge 1 von 160 mm auf, jedoch
besteht die einzige Einschränkung
in dieser Hinsicht in dem Ausmaß der Plumpheit
der Schweißpistole,
wenn sehr große Arme
Verwendung finden.
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Wenn sich der C-förmige Teil des Arms im Wesentlichen
in einer anderen als der vertikalen Richtung befindet, kann der
Schlitz oder die Nut des ringförmigen
Teils und der Handgriff 7 mit der Schraube in einer anderen
radialen Position lokalisiert sein, so dass die Schweißpistole
ein geeignetes ergonomisches Design erhält. Möglicherweise kann der Handgriff 7 direkt
an dem Gehäuse 3 montiert
und folglich fixiert werden, während
die Befestigungsschraube mit einem Befestigungshebel versehen werden
kann, welcher ähnlich
demjenigen Hebel 23 ist, welcher die hintere Elektrode 13 verriegelt.
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Eine erfindungsgemäße Schweißpistole,
wie oben beschrieben, soll insbesondere ausgestaltet sein, um unterschiedliche
Qualitätsanforderungen von
Fahrzeugherstellern, insbesondere für den sogenannten Ersatzteilmarkt,
zu erfüllen.
Die Schweißpistole
muss eine ausreichende Klemmkraft, eine ausreichende Stromstärke und
eine ausreichende Kühlkapazität aufweisen,
so dass sie Plattendicken und Rostschutzüberzüge, welche an Fahrzeugkarosserien
existieren, bearbeiten kann. Die Schweißzeit, die Kühlzeit und
die Haltezeit sollen eine exakte und zuverlässige Regulierung besitzen.
Wenn die unterschiedlichen Schweißparameter optimiert werden,
ist eine Nachbehandlung normalerweise nicht nötig, jedoch ist lediglich ein
leichtes Schleifen mit einem Schleifpapier vor dem Lackieren ausreichend.
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Die vorliegende Erfindung, wie hierin
beschrieben, löst
die Probleme, welche mit dem Stand der Technik verknüpft sind.
Sie ist selbstverständlich nicht
auf die vorhergehenden beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten
Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann im Rahmen der beiliegenden Ansprüche modifiziert werden.