DE7531291U - Vorrichtung zum Widerstandsschweißen - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Widerstandsschweißen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Widerstandsschweißen, bei der die Elektroden von den Armen einer Zange getragen sind, die Mittel aufweist, um die Elektroden wahlweise aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich insbesondere Tür größere Punktschweißmaschinen, wo es darum geht, Werkstücke mit erheblicher Stärke zu schweißen, und/oder wo der auf die Elektroden wirkende Druck sehr kräftig sein muß und nur mit Druckmittelzylindern erreicht werden kann.

Bei derartigen Vorrichtungen ist im allgemeinen ein Träger vorgesehen, der an einer Wandung angebracht und in lotrechter Richtung bewegbar ist; eine Zange ist mit dem Träger verbunden; ihre Elektroden sind über biegsame Kabel an die Sekundärwicklung eines von der Vorrichtung unabhängigen Transformators angeschlossen .

Eine derartige Anordnung ist mit zahlreichen Mängeln behaftet.

FERNSPRECHER.: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

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Bei solchen Vorrichtungen mit getrennt aufgestelltem Transformator führen die notwendigerweise vorhandenen, die Sekundärwicklung mit den Elektroden verbindenden biegsamen Kabel dazu, daS der Sekundärkreis verlängert wird; die Kabel erhöhen infolgedessen angesichts ihrer Länge, ihrer Form und ihres spezifischen Widerstandes die Gesamtimpedanz des Sekundärkreises. Man ist daher gezwungen, die Leistung des Transformators nicht in Abhängigkeit von der zum Schweißen der Werkstücke erforderlichen elektrischen Leistung, sondern in Abhängigkeit von der Impedanz des Sekundärkreises außerhalb des Transformators zu berechnen. Die Transformatoren haben daher eine wesentlich höhere Leistung als an sich erforderlich wäre, und zwar allein wegen dieser Erhöhung der Impedanz, die für gewöhnlich zwischen dem 5- und

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6fachen des Wertes der innerhalb des Transformators sitzenden

Sekundärwicklung beträgt.

Derartige Transformatoren sind folglich teuer und voluminös sowie damit platzraubend; sie führen zu einem erheblichen Energieverbrauch.

Die die Elektroden mit der Sekundärwicklung des Transformators verbindenden biegsamen Kabel sind ständig erheblichen Belastungen ausgesetzt. Die Zange ist ihrerseits bewegbar, so daß die Kabel einerseits in einer den Bewegungen der Arme entsprechenden Richtung und andererseits in einer den Verstellungen der Zange entsprechenden Richtung belastet werden. Da ferner über die Kabel ein Strom mit hoher Stromstärke in der Größenordnung von

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150OO A fließt, sind die Kabel ferner elektrodynamischen Reaktionen ausgesetzt. Unter diesen Umständen nutzen sich solche Kabel sehr rasch ab; sie müssen häufig ausgetauscht werden, was sehr kostspielig ist,

Ein weiterer nicht zu vernachlässigender Mangel besteht darin, daß sich die Impedanz des Sekundär kreises entsprechend der von den Kabeln eingenommenen Lage ändert, weil diese sich während der verschiedenen Bewegungen der Zange einander nähern oder von einander entfernen.

Mit der Erfindung sollen die geschilderten Mangel ausgeräumt werden.

Bei einer Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen \. mit einem Gestell, das zwecks Verstellung in lotrechter Rich-

! tung mit einem Zylinder verbunden ist und eine Zange trägt, deren Arme jeweils am einen Ende mit einer Elektrode versehen sind und die mit einem Zylinder verbunden ist, mittels dessen die Elektroden wahlweise aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, wobei die Elektroden mit dem Sekundärkreis eines elektrischen Transformators in Verbindung stehen, der einen mag netischen Kreis und eine Primärwicklung aufweist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß jeder Arm der Zange im wesentlichen senkrecht mit einer lotrechten Stange verbunden ist, die eine Schwenkachse bildet und durch den magnetischen Kreis des Transformators hindurchreicht, der von einem

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mit djm Gestell verbundenen Chassis getragen ist, daß die Stangen mit ihrem freien Ende über den magnetischen Kreis hinausreichen und über einen biegsamen Shunt miteinander verbunden sind, der eine voneinander unabhängige Schwenkbewegung der Stangen um ihre Achse zulaßt, und daß die Stangen zusammen mit den Armen, den Elektroden und dem Shu.it den Sekundärkreis des Transformators bilden.

Auf Grund dieser Ausbildung wird eine kompakte elektrische Schweißvorrichtung erhalten, bei welcher der externe Sekundärkreis sehr viel weniger umfangreich ist und eine zeitlich konstante Impedanz hat. Infolgedessen können die Abmessungen des Transformators verkleinert werden; es lassen sich wesentliche Stromeinsparungen erzielen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Arm eine kegelstumpf förmige Bonrung auf und sind die Stangen an ihrem betreffenden Ende mit einem entsprechend konisch ausgebildeten Teil versehen, an den sich ein Gewindeabschnitt zur Aufnehme einer Befestigungsmutter anschließt. Auf diese Weise wird für eine besonders wirkungsvolle elektrische Verbindung zwischen den Stangen und der Zange gesorgt.

Der Shunt wird vorzugsweise von einem Paket aus U-förmig gebogenen Kupferplatten gebildet, das in einer Ebene liegt, die senkrecht zu einer durch die Stangen verlaufenden Ebene steht. Auf diese Weise können die Stangen, ohne die elektrische Verbindung

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zu beeinträchtigen, eine voneinander unabhängige Schwenkbewegung um ihre Achse ausführen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Zange mit einer Einrichtung ausgestattet, die eine voneinander unabhängige Begrenzung der Winkelverstellung der Arme erlaubt. Die Vorrichtung läßt sich auf diese Weise unterschiedlichen Schweißaufgaben einfach anpassen. Zweckmäßigerweise ist von den freien Enden der Arme das eine mit der Kolbenstange eines Druckmittelzylirders und das andere mit dem Körper des Zylinders verbunden, während dos Gestell einen festen Anschlag trägt, mit dem zwei Spindeln zusammenwirken können, die mit Muffen der Arme in Gewindeeingriff stehen. Wenn für einen der Arme eine größere Winkelverstellung als für den anderen Arm erforderlich ist, ist es erwünscht, daß sich während der gegenseitigen Annäherung der Elektroden der Arm mit dem größeren Winkelausschlag als erster verstellt, während er beim Auseinanderfahren der Arme erst nach dem anderen Arm verstellt wird. Die Vorrichtung weist für diesen Zveck vorteilhafterweise eine Einrichtung auf, die diese Betriebsweise erlaubt und die vorzugsweise dadurch gekennzeichnet ist, daß an den einen Arm eine Stange angelenkt ist, die in einer Bohrung des von dem Gestell getragenen festen Anschlages entgegen der Kraft einer Druckfeder gleitet, die auf der Stange auf der Seite des freien Stangenendes sitzt und deren Spannung einstellbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Steuerzylinder

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für die lotrechte Verstellung des Gestells zwei koaxiale ZyI:nderkb'rper und zwei Kolben mit entgegengesetzt gerichteten Kolbenstangen auf, von denen die eine mit dem Gestell und die andere mit dem Chassis verbunden ist. Auf diese Weise kann ein relativ großer lotrechter Hub erreicht werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eir3n Aufriß der Widerstandsschweißvorrichtung,

von /orne gesehen,

Fig. 2 einen Aufriß der Vorrichtung nach Fig. 1, von

der Seite gesehen,

Fig. 3 in größerem Maßstab eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der Schweißvorrichtung,

Fig. 4 eine Ansicht von unten, die die die Elektroden

tragende Zange erkennen läßt, wobei verschiedene Teile aufgebrochen dargestellt sind,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 2,

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Fig. 6, 7, 8, 9 schematische Darstellungen, die die prakti-1O und 11 sehe Anwendung der Schweißvorrichtung erkennen lassen.

Die in den verschiedenen Figuren veranschaulichte Vorrichtung weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gestell auf, da'· mit einer unteren Wange 2 und einer oberen Wange 3 versehen ist, die einen Hohlkörper 5 umfassen, in dem ein lamellierter magnetischer Kreis 6 eines Transformators untergebracnt ist= Der magnetische Kreis 6 wird von einem Blechpaket gebildet. Die Wangen 2 und 3 sind über Stangen 4 miteinander verbunden, deren Enden mit Gewinde versehen und in entsprechende Gewindebohrungen der Wangen eingeschraubt sind.

Figur 5 zeigt im Schnitt den magnetischen Kreis, der von U-färmigen Blechen 8, 9, 10 und 11 gebildet wird. Die freien Kanten der Schenkel dieser Bleche liegen paarweise aneinander an, wodurch zwei Ringe entstehen. Die innenliegenden Schenkel dieser Ringe werden von zwei Spulen 12 und 13 umfaßt, die an eine Wechselstromquelle anschließbar sind.

Die Bleche des magnetischen Kreises sind in kleine Pakete aufgeteilt, die durch Isolierscheiben 15 voneinander getrennt werden.

An den Wangen 2 und 3 sind zwei lotrechte Stege 16 und 17 befestigt, die Führungen 18 und 19 tragen, in denen Säulen 20 gleiten. Die unteren Enden der Säulen 20 sind mit einer Platte

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21 verbunden, an der die Kolbenstange 22 dee Kolbens einer Steuerzylinderanordnung 24 befestigt ist.

Die Steuerzylinderanordnung 24 weist zwei Zylinderkörper 25 und 26 mit jeweils einem Kolben auf, deren Kolbenstangen einander entgegengesetzt gerichtet sind. Die Kolbenstange 27 des Kolbens des Zylinderkörpers 26 ist an einer Platte 30 angebracht, die mit den oberen Enden der Stege 16 und 17 verbunden ist.

Die Platte 21 ist über Stützen 31 mit einem Chassis 33 verbunden, an dem eine Elektroden tragende, insgesamt mit 35 bezeichnete Zange abgestützt ist.

Das Chassis 33 wird von einem rechteckigen Rahmen gebildet, dessen beide große waagrechte Seiten 36 und 37 jeweils ein isolierendes Lager 38 und ein isolierendes Lager 39 tragen. Die Lager 38 und die Lager 39 sind jeweils in lotrechter Richtung miteinander ausgerichtet.

In den Lagern 38 sind die beiden Enden einer mit einem Arm 41 verbundenen Achse/gfelagert. Der Arm 41 trägt am einen Ende einen Halter 42, in den eine Elektrode 43 eingeschraubt ist. Das andere Ende des Arms 41 läuft in ein Gabelgelenk 44 aus, zwischen dessen Schenkeln der Körper eines Zylinders 46 auf einer Achse 45 elektrisch isoliert gelagert ist.

In den Lagern 39 sitzen in gleicher Weise wie für den Arm 41

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die Enden einer mit einem Arm 48 verbundenen Achse, Das eine Ende des Arms 48 trägt einen Halter 49, in den eine Elektrode 50 eingeschraubt ist.

Das dem Halter 49 gegenüberliegende Ende des Arms 48 läuft in einem Gabelgelenk 52 aus, durch dessen Schenkel eine isolierte Achse 53 hindurchreicht, die mit einem Teil 54 verbunden ist, das am freien Ende der Kolbenstange 55 des Kolbens des Zylinders 46 angebracht ist.

Die Gabelgelenke 44 und 52 sind gleich ausgebildet, so daß sie beliebig entweder mit dem Zylinder 46 oder mit dem Teil 54 verbunden werden können. Dies erlaubt es, den Zylinder je nach den gegebenen Platzverhältnissen in der einen oder der anderen Stellung anzuordnen.

Der Arm 41 ist mit einer Halterung 57 versehen, in der eine aus einem isolierenden Werkstoff gefertigte, Innengewinde tragende Muffe- 58 sitzt. In die Muffe 58 ist eine Gewinde tragende Spindel 59 eingeschraubt, auf der eine dem Feststellen dienende Kontermutter 60 sitzt.

Der Arm 48 ist in gleicher Weise mit einer Halterung 61 ausgestattet, in die eine mit Gewinde versehene Spindel 62 elektrisch isoliert eingeschraubt ist. Auf der Spindel 62 sitzt eine Kontermutter 63.

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Die Spindeln 59, 62 wirken mit Anschlägen 64 eines Teils 65 zusammen, das an der Seite 37 des Chassis befestigt ist und eine in waagrechter Richtung verlaufende Bohrung 68 aufweist, durch die eine Stange 69 hindurchreicht. Das eine Ende der Stange 69 trägt einen Kopf 7O, der auf einer Achse 71 schwenkbar gelagert ist, die elektrisch isoliert und mit dem Arm 41 verbunden ist. Das andere Ende der Stange 69 ist mit einem Gewinde versehen und nimmt eine Mutter 72 sowie eine Kontermutter 73 auf, mittels deren die Spannung einer Druckfeder 74 eingestellt werden kann. Die Druckfeder 74 sitzt auf der Stange 69. Ihre Enden liegen an einer Scheibe 76 bzw. an einer Scheibe 75 an.

Der Arm 48 nimmt die Achse 71 auf, so daß die Scange 69 an diesem Arm gelagert ist.

Durch Einstellen der Lage der Spindeln 59 und 62 kann erreicht werden, daß die Schwenkbewegung des einen Armes verhältnismäßig klein und die Schwenkbewegung des anderen Armes verhältnismäßig groß ist.

In der in Fig. 4 veranschaulichten Stellung ist die Winkelverstellung des Arms 41 von der Qffenstellung in die Schließstellung und umgekehrt sehr klein, während die Winkelverstellung des Arms 48 wesentlich größer ist.

Um zu bewirken, daS trotz dieser unterschiedlich großen Verstellbewegungen der Arme 41 und 48 die Elektroden 43 und 50 gleich-

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zeitig mit dem zu schweißenden Werkstück in Kontakt kommen, wenn die Zange geschlossen wird, sowie daß sich die Arme nach dem Schweißen gleichzeitig vom Werkstück wegbewegen, ist die die Stange 69, das Teil 65 und die Feder 74 umfassende Einrichtung vorgesehen. Diese Einrichtung bildet in der in Fig. 4 veranschaulichten Lage eine Bremse für die Winkelverstellung des Arms 48 in Richtung einer Auseinanderbewegung der Elektroden und 43, weil die Feder 74 bei dieser Drehrichtung zusammengedrückt wird. Im Gegensatz dazu unterstützt diese Einrichtung die Verstellung des Arm·? 48, wenn sich die Elektroden aufeinander zu bewegen, weil die Feder 74 sich bei dieser Bewegungsrichtung zu entspannen sucht.

Die Arme 41 und 48 sind im Bereich der Enden der Achse 40 jeweils mit einer konischen Bohrung 8O versehen.

In der Bohrung 80 des Arms 41 sitzt das eine Ende einer aus Kupfer gefertigten Stange 81, die mittels einer Mutter 82 festgehalten wird, die auf einen Gewindeabschnitt 83 aufgeschraubt ist.

In der Bohrung 80 des Arms 48 ist eine aus Kupfer bestehende Stange 85 entsprechend der Stange 81 angebracht.

Die Stangen 81 und 85 reichen über entsprechende Bohrungen 87 und 88 durch die Wange 2 hindurch. Sie erstrecken sich in das Innere des magnetischen Kreises und durchqueren Bohrungen 89

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und 90 der Wange 3. An ihrem oberen freien Ende tragen die Stangen 81 und 85 jeweils ein Teil 91 bzw. 92. Mit den Teilen 91, ist ein Shunt 93 verschraubt.

Der Shunt 93 wird von einem Paket aus Kupferlamellen gebildet, die U-förmig gebogen sind. Die Stangen 81 und 85 können daher in gewissem Umfang eine Schwenkbewegung um ihre Längsachse ausführen. Die Elektroden 5O und 43, die Arme 41 und 48, die Stangen 81 und 85 sowie der Shunt 93 bilden den Sekundärkreis des Transformators, der auf diese Weise aus einer einzigen Windung besteht.

Der Shunt 93 und die oberen Enden der Stangen 81 und 85 werden mittels einer Kappe 94 geschützt, die an der Wange 3 befestigt ist.

Durch den Arm 41 führt eine Leitung 98 hindurch, v/rihrend der Halter 42 von einem Kanal 99 durchquert wird. Die Elektrode 43 ist als Hohlelektrode ausgebildet.

Durch die Leitung 58 und den Kanal 99 reicht ein Rohr 100 hindurch, das über eine Leitung 1O3 mit einem Anschluß 101 verbunden ist. Die Leitung 98 steht mit einem Anschluß 102 in Verbindung.

Die Stange 81 ist hohl und weist in ihrem kegelstumpfförmigen Teil eine seitliche Öffnung auf, über die sie mit der Leitung

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in Verbindung steht.

Die gleiche Ausbildung ist für die Stange 85 und den Arm 48 vorgesehen, wobei Anschlüsse 1Ο4 und 1Ο5 vorhanden sind, die ebenso wie die Anschlüsse 101 und 1Ο2 über biegsame Schläuche an einen Druckwasserverteiler anschließbar sind, um für einen Kühlwasserumlauf für die Sekundärwicklung des Transformators zu sorgen.

In den Figuren 6, 7, 8, 9, 10 und 11 ist schematisch die Anwendung der vorstehend erläuterten Schweißvorrichtung dargestellt. In diesem Beispiel dient die Vorrichtung dem Punktschweißen zweier metallischer Werkstücke 95 und 96, die von einem Organ 97 abgestützt werden. Nachdem die Elektroden 43 und 5O auseinandergefahren sind, wird über einen nicht veranschaulichten Schlauch Druckmittel in den Zylinderkörper 25 eingeleitet, so daß die Kolbenstange 22 ausgefahren und das Chassis 33 abgesenkt wird, bis die Arme der Zange den zu verschweißenden Werkstücken gegenüberstehen (Fig. 7). Sodann wird Druckmittel in den Zylinder 46 eingeleitet; die Elektroden 43 und 50 legen sich gegen die Werkstücke am (Fig. 10).

Die Primärseite des Transformators wird dann fur eine vorbestimmte Zeitspanne an Spannung gelegt, um den Schweißvorgang auszuführen. Die Elektroden werden für eine kurze Zeit in dieser Stellung gehalten, um die Werkstücke zusammenzupressen. Dann wird die Richtung der Druckbeaufschlagung des Zylinders 46 umgekehrt,

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um die Elektroden auseinanderzufahren. Über einen nicht veranschaulichten Schlauch wird Druckmittel in den Zylinderkörper eingeleitet, so daß die Kolbenstange 27 aus dem Zylinderkörper 26 herausfährt und die aus den Zylinderkörpern 25 und 26 bestehende Anordnung nach unten gleitet. Dabei wird das Chassis 33 mit gen oilmen (Fig. 8). Dann wird erneut Druckmittel in den Zylinder 46 eingeleitet, so daß sich die Elektroden 43 und 50 gegen die zu verschweißenden Werkstücke 95 und 96 anlegen, um einen zweiten Schweißpunkt auszuführen (Fig. 11)..Die Primärwicklung des Transformators wird wie beim vorangehenden Schweißvorgang an Spannung·gelegt.

Dann wird die Druckbeaufschlagungsrichtung des Zylinders 46 und der Zylinderkb'rper 25 und 26 umgekehrt, um die Vorrichtung in die Ausgangsstellung gemäß Fig. 6 zurückzuführen.

Claims (8)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen mit einem Gestell, das zwecks Verstellung in lotrechter Richtung mit eine·"! Zylinder verbunden ist und eine Zange trägt, deren Arme jeweils am einen Ende mit einer Elektrode versehen sind und die mit einem Zylinder verbunden ist, mittels dessen die Elektroden wahiweise aufeinander zi¹ und voneinander weg bewegbar sind, wobei die Elektroden mit dem Sekundärkreis eines elektrischen Transformators in Verbindung stehen, der einen magnetische.! Kreis und eine Primärwicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (41, 48) der Zange (35) im wesentlichen senkrecht mit einer lotrechten Stange (81, 85) verbunden ist, die eine Schwenkachse des betreffenden Arms bildet und durch den magnetischen Kreis (6) des Transformators hindurchreicht, der von einem mit dem Gestell (1) verbundenen Chassis (33) getragen ist, daß die Stangen mit ihrem freien Ende über den magnetischen Kreis hinausreichen und über einen biegsamen Shunt (93) miteinander verbunden sind, der eine voneinander unabhängige Schwenkbewegung der Stangen um ihre Achsen zuläßt, und daß die Stangen zusammen mit den Armen, den Elektroden und dem Shunt den Sekundärkreis des Transformators bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (41, 48) eine kegelstumpfförmige Bohrung (8O) aufweist und die Stangen (81, 85) an ihrem betreffenden Ende mit

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einem entsprechend konisch ausgebildeten Teil versehen sind, an den sich ein Gewindeabschnitt zur Aufnahme einer Befestigungsmutter (82) anschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (93) von einem Paket aus U-förmig gebogenen Kupferplatten gebildet ist, das in einer Ebene liegt, die senkrecht zu einer durch die Stangen (81, 85) verlaufenden Ebene steht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zange (35) mit einer Einrichtung (59, 62, 64, 65) ausgestattet ist, die eine voneinander unabhängige Begrenzung der Winkelverstellung der Arme (41, 48) erlaubt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den freien Enden der Arme (41, 48) das eine mit der Kolbenstange (55) eines Druckmittelzylinders (46) und das andere mit dem Körper des Zylinders (46) verbunden ist, und daß das Gestell (1) einen festen Anschlag (64, 65) trägt, mit dem zwei Spindeln (59, 62) zusammenwirken, die mit Muffen (58) der Arme (41, 48) in Gewindeeingriff stehen,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (65, 69, 72, 74, 76) zum Abbremsen der Schwenkbewegung des Cvrms, der während des Schweißens beim gegenseitigen

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Annähern der Elektroden (43, 5O) die kleinere Winkel verstellung auszuführen hat_; derart, daß die Elektroden mit dem zu schweißenden Werkstück gleichzeitig in Kontakt kommen,

7, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet., daß an dem einen Arm (41) eine Stange (69) angelenkt ist, die in einer Bohrung (68) des von dem Gestell (1) getragenen festen Anschlages (64, 65) entgegen der Kraft einer Druckfeder (74) gleitet, die auf der Stange (69) auf der Seite des freien Stangenendes sitzt und deren Spannung einstellbar ist,

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (24) für die lotrechte Verstellung des Gestells (1) zwei koaxiale Zylxnderkörper (25, 26) und zwei Kolben mit entgegengesetzt gerichteten Kolbenstangen (22, 27) aufweist, von denen die eine mit dem Gestell (1) und die andere mit dem Chassis (33) verbunden ist=