WO1990014920A1

WO1990014920A1 - Einrichtung zur betätigung der schweisselektrode oder schweisszange von widerstandsschweissgeräten

Info

Publication number: WO1990014920A1
Application number: PCT/EP1989/000600
Authority: WO
Inventors: Ferdinand Schwob
Original assignee: Ferdinand Schwob
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1990-12-13
Also published as: FI910340A0; EP0426689A1

Abstract

Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder Schweißzange von Widerstandschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergl. Schweißeinrichtungen, bestehend aus einem gestellfesten Zylinder sowie einem in dem gestellfesten Zylinder geführten, mit der Schweißelektrode bzw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen Kolben, bei der Kolben (2) als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen Antrieb betätigten, aus einer Gewindemuffe (3) und einer Gewindespindel (5) bestehenden Spindeltriebes ausgebildet ist. Es sind die Gewindemuffe (3) starr in dem mit der Schweißelektrode bzw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder (1) axialbeweglich geführten Kolben (2) befestigt und die in dem Zylinder (1) drehbar gelagerte Gewindespindel (5) mit einem elektromotorischen Antrieb (7) verbunden. Der Schweißzylinder ist von einem elektronisch kommutierten Drehstrommotor mit integriertem Rotor-Lage-System gebildet ist, bei dem die Motorwelle als Hohlwelle mit fest verbundener Spindelmutter ausgebildet und mittels eines Axial-Radial-Lagers in einem Lageraufnahmeflansch gelagert ist.

Description

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Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten --------------------------------------------------------------------

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Betätigung des Schweißkopfes oder der Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergl. programmgesteuerten Schweißeinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schweißantriebe von Widerstandsschweißeräten bestehen bisher aus hydraulischen oder pneumatischen Zylinderanordnungen oder mechanischen Federkraft-Antrieben. Sie haben sich im wesentlichen gut bewährt, sie erfordern jedoch einen erheblichen konstruktiven Aufwand bei. nur geringer Variabilität im Hinblick darauf, daß mit ihnen - etwa bei. Einsatz eines Zangenschweißgerätes - sowohl der Vorhub, als auch der Arbeitshub sowie auch das in der Schweißphase notwendige Nachsetzen bewerkstelligt werden muß. Zu diesem Zweck sind etwa hydraulische Doppelzylinder oder sog. pneumo-hydraulische Kraftpakete bekannt, bei denen etwa in dem Kolben eines zur Ausführung des Vorhubes dienenden Pneumatikzylinders ein zur Ausführung des Arbeitshubes bestimmter hydraulischen Zylinders angeordnet ist. Abgesehen von dem erheblichen konstruktiven Aufwand weisen diese Zylinderanordnungen insbesondere den Nachteil auf, daß sie auf einen einmal gewählten Vorhub festgelegt, sind, der zwar bei Einsatz für einen anderen Zweck unterschritten, in keinem Falle jedoch - ohne konstruktiven Eingriff in die Zylinderanordnung - überschritten werden kann. Darüberhinaus weisen diese Zylinderanordnungen - abgesehen von dem erforderlichen erheblichen Steuerungsaufwand - den weiteren Nachteil auf, daß jeweils zwischen dem Vorhub und dem Arbeitshub beim Einfahren und dem Ausfahren eine den Arbeitsablauf verzögernde Wegeunterbrechung eintritt. Hinzu kommen die hydraulischen Zylinderanordnungen systemimmanenten Nachteile, etwa der - bei wasserhydraulischen Anlagen - Aggresivität des Hydraulikmediums gegenüber Ventilen und der - dies gilt ebenfalls für ölhydraulische Anlagen - gerade in Schweißeinrichtungen erheblichen Schädigungen im Falle des Auftretens von Leckagen.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung einer konstruktiv einfachen und leicht steuerbaren Einrichtung der beschriebenen Art zugrunde. Biese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den in den Patentansprüchen 1 und 2 wiedergegebenen Merkmalen gelöst.

Der erfindungsgemäße Antrieb ist konstruktiv einfach und erlaubt eine stufenlose Einstellung sowohl des Vorhubes als auch des Arbeitshubes, wobei Änderungen des Vorhubes gundsätzlich keiner Begrenzung nach oben unterliegen und keinen Eingriff in das System erforderlich machen. Eine Wegeunterbrechung nach Ausführung des Vorhubes im Verlauf des ersten Anfahrhubes ist nicht erforderlich. Die Steuerung ist einfach, wobei der Andruck insbesondere in der Nachführphase auf einfache Weise mittels Drehmomentenregl er geregelt werden kann. Die Notwendigkeit der Zuführung von teilweise drei Energiequellen (Luft, Hydraulik, Elektrizität) und der hierdurch begründete Installationsaufwand entfallen, der gesamte Betrieb erfolgt mit einer Energiequelle, ebenso entfallen die durch Leckagen in den Flüssigkeitsleitungen auftretenden Beeinträchtigungen und Gefährdungen.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise erläutert ist. Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Betätigung von

Schweißelektroden bezw. Schweißzangen im Schnitt Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung im Schnitt.

Fig. 3 eine schematische Wiedergabe einer anderen Ausführungsform der Erfindung

Die in Fig. 1 der Zeichnung wiedergegebene Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder der Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergl . Schweißeinrichtungen besteht aus einem gestellfesten Zylinder 1, an dem etwa bei Betätigung von Schweißzangen der eine der beiden Zangenarme befestigt ist, sowie einem in dem gestellfesten Zylinder 1 geführten, mit der Schweißelektrode bezw. dem anderen Arm der Schweißzange verbundenen Kolben 2. Der Kolben 2 ist als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen Antrieb betätigten Spindeltriebes ausgebildet, dessen Gewinderauffe 3 im Falle der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform starr in dem mit. der Schweißelektrode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder 1 axial beweglich geführten Kolben 2 befestigt und dessen in dem Zylinder 1 drehbar gelagerte Gewindespindel 5 mit einem elektromotorischen Antrieb 7 verbunden ist.

Bei der in Fig. 2 der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform der Betätigungseinrichtung sind in kinematischer Umkehrung der Ausführungsform nach Fig. 1 die Gewindemuffe 8 drehfest mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebes 7 und die Gewindespindel 9 starr mit dem im Zylinder 19 axial geführten Kolben 2 verbunden, wobei zweckmäßigerweise die Gewinderauffe 8 einen Teil des Rotors bildet bezw. aus einem Stück mit diesem hergestellt ist.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Schweißzyinder von einem elektronisch commutierten Drehstrommotor mit integriertem Rotor-Lage-System - Gehäuse 11, Wicklung 12 - gebildet, bei dem die Motorwelle 13 als Hohlwelle mit fest, verbundener Spindelmutter 14 ausgebildet und mittels eines Axial-Radial-Lagers 15 in einem Lageraufnahmeflansch 16 gelagert ist. Der Spindeltrieb ist von einer sog. "Planetenroll-Spindel" gebildet, an deren Spindel 17 die axial geführte, d.h. gegen Drehung gesicherte Andruckplatte 18 befestigt ist. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß die Spindel 17 - beispielsweise mittels eines an der Andruckplatte 18 angeordneten und in den Lageraufnahmeflansch 16 einragenden Führungsstift (nicht dargestellt) - mit der Andruckplatte 18 gegen Drehung gesichert ist.

Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißzylinders handelt es sich um ein geschlossenes, konstruktiv außerordentlich einfa ches System, bei dem die Andruckplatte ohne Zwischenschaltung eines Getriebes oder einer anderen Kraftübertragungseinrichtung direkt von der Motorwelle beaufschlagt wird. Die Einrichtung ist daher auch konstruktiv außerordentlich einfach und verschleißarm unb benötigt gegenüber den bekannten Einrichtungen einen erheblich verringerten Einbauraum bei ebenfalls Verringerung des Energiebedarfes um bis zu 80%. Sie ermöglicht weiterhin die freie Bestimmung der Hublängen für den Vor- und Arbeitshub bei weichem Aufsetzen der Elektrode auf dem Werkstück im Hinblick darauf, daß das sich das - die Anpreßkraft bestimmende - volle Drehmoment erst kontinuierlich nach dem Aufsetzen der Elektrode aufbaut. Es ergibt sich infolgedessen auch eine erhebliche Verlängerung der Standzeit der Elektroden sowie Verminderung der Geräuschentwicklung. Als ein weiterer wesentlicher Vorteil der Einrichtung der Erfindung tritt gegenüber den bekannten Einrichtungen darüberhinaus eine wesentliche Verbesserung der Schweißqualität ein im Hinblick darauf, daß sich das die Schweißkraft bezw. der Anpreßdruck bestimmende Drehmoment auch während des Schweißvorganges selbsttätig auf den vorgegebenen Sollwert nachregelt, so daß die beim Schweißvorgang eintretende Erweichung des Schweißpunktes und der betriebsbedingte Elektrodenabbrand selbsttätig kompensiert werden.

Vorteilhaft ist dem commutierten Drehstrommotor ein Steuerglied vorgeschaltet ist, das unter Vorgabe der gewünschten Anpreßkraft und der gewünschten - drehzahlabhängigen - Hubgschwindigkeit den für das aufzubringende Drehmoment erforderlichen Motorstrom regelt und nach Erreichen des Drehmomentes die Schweißsteuerung ansteuert.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Betätigung der Schweißelektrode oder Schweißzange von Widerstandsschweißgeräten in Schweißautomaten, Robotern oder dergl. Schweißeinrichtungen, bestehend aus einem gestellfesten Zylinder (1) und einem in dem gestellfesten Zylinder (1) geführten, mit der Schweißelektrode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen Kolben (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) als einseitig offene Hülse zur Aufnahme eines von einem elektromotorischen Antri eb betätigten, aus einer Gewindemuffe (3) und einer Gewindespindel (5) bestehenden Spindeltriebes ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (3) starr in dem mit der Schweißelektrode bezw. dem betätigten Arm der Schweißzange verbundenen, in dem Zylinder (1) axialbeweglich geführten Kolben (2) befestigt und die in dem Zylinder (1) drehbar gelagerte Gewindespindel (5) mit einem elektromotorischen Antrieb (7) verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (8) drehfest mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebes (7) und die Gewindespindel (9) starr mit dem im Zylinder (1) axial geführten Kolben (2) verbunden sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißzyinder von einem elektronisch commutierten Drehstrommotor (11, 12) mit integriertem Rotor-Lage-System gebildet ist, bei dem die Motorwelle (13) als Hohlwelle mit fest verbundener Spindelmutter (14) ausgebildet und mittels eines Axial-Radial-Lagers (15) in einem Lageraufnahmeflansch (16) gelagert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb von einer Planetenroll-Spindel gebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (17) fest mit einer im Lagerflansch geführten, der Schweißkraftaufbringung auf die nachgeschalteten Elemente dienenden Druckplatte verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem commutierten Drehstrommotor ein Steuerglied vorgeschaltet ist, das unter Vorgabe der gewünschten Anpreßkraft und der gewünschten - drehzahlabhängigen - Hubgschwindigkeit den für das aufzubringende Drehmoment erforderlichen Motorstrom regelt und nach Erreichen des Drehmomentes die Schweißsteuerung ansteuert.