AT524244A1 - Schweißvorrichtung - Google Patents

Abstract

Einzelpunktschweißvorrichtung mit einem Schweißstößel, wobei der Schweißstößel über einen elektrischen Motor zum Schweißpunkt bewegbar und der Druck auf den Schweißpunkt aufbringbar ist.

Description

Einzelpunktschweißvorrichtung bzw. Vielpunktschweißmaschine nach dem Widerstandsschweißverfahren arbeitend, wobei die für die Schweißung erforderliche Kraftaufbringung auf elektrischem

Wege erfolgt.

Kurze Beschreibung zum Stand der Technik:

Zum heutigen Zeitpunkt erfolgt die Kraftaufbringung zur Durchführung eines Widerstand-Schweißprozesses entweder mechanisch (z.B. durch Schraubenfedern) oder pneumatisch oder hydraulisch. Diese Verfahren sind entweder hinsichtlich der gewünschten Kraftgröße schwierig einzustellen, verursachen Ölverschmutzungen der Schweißanlagen und die Schweißkraft ist nicht genau dosierbar. ES wird daher angestrebt, eine elektrische Kraftaufbringung zu entwickeln, welche diese Nachteile verhindert und die für die notwendige Pressung (Kraft pro Fläche) erforderlichen Einstellwerte exakt

reproduzierbar liefert.

So werden heute Schweißpunkte von Betonbewehrungselementen oder auch Einzelschweißpunkte ausschließlich an Anlagen mit

den beschriebenen nachteiligen Druckaufbringungen erzeugt.

Da es sich bei diesen Schweißanlagen um mit sehr hoher Schweißtaktzahl produzierenden Maschinen handelt, werden bei diesen Kraftaufbringungssystemen die Kraftaufbringungselemente zeitgesteuert in Bewegung gesetzt. Hier spricht man von gesteuerten Systemen. D.h., dass die Lage des Kraftelementes und in Folge auch der genaue Aufsetzpunkt des zu

verschweißenden Gutes nicht genau bekannt ist.

Die Hochleistungsschweißmaschinen bestehen aus mehreren Kraftaufbringungselementen, deren Gleichlauf mit pneumatischen und hydraulischen Komponenten sehr schwer zu erreichen ist. In

der Praxis muss auf das langsamste Element gewartet werden,

was zu einer Einschränkung der Maschinengeschwindigkeit führen

kann.

Um diese Nachteile zu beseitigen und die aufgrund der Marktanforderungen in Bezug auf Energieeffizienz und Qualitätssicherung geforderten Weiterentwicklungen abdecken zu können, bringt der Einsatz einer elektrischen Schweißkraftaufbringung überraschende Vorteile und 1öst die

vorhandenen Probleme.

Die Entwicklung der elektrischen Komponenten ist schon so weit fortgeschritten, dass die erforderliche Dynamik und auch die

zu erwarteten Kosten einen Einsatz rechtfertigen können.

So eine elektrische Kraftaufbringung kann folgendermaßen

ausschauen.

- Direkt über einen Linearmotor mit Positionsrückführung

- Standardservomotor mit Lineareinheit (z.B. Spindel oder Zahnstange) und Positionsrückführung

- Standardmotor (Standardservomotor) mit Kraftübertragung

(z.B. Nocke) auf einen Federstößel

Einsatzkriterien:

- Dynamik: Standardzykluszeiten für einen Stößelhub ca. 40

Millisekunden - Auftreffimpuls: dämpfende Elemente zwischen Motor und stromführendem Teil oder extreme Reduzierung der

Geschwindigkeit und bewegter Masse

- Hohe Schutzklasse (gegen Metallstaub und Wasser) der elektrischen Komponenten erforderlich

- Rasche Schweißkrafterhöhung im Schweißprozess notwendig durch Vergrößerung der Schweißlinse

- Lebensdauer min. 100 Mio. Schweißhübe ohne Wartung

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Schweißanlage zusammen mit der Erfindung in schematischer

Seitenansicht.

Besondere Merkmale der Erfindung:

- Dass das elektrische Schweißkraftaufbringungselement für den Einsatz zum Verschweißen von Bewehrungselementen (vorzugsweise Bewehrungsmatten), bestehend aus einem Frequenzumrichter, elektrischen Servomotor mit Positionsrückführung (z.B. Resolver), einem mechanischen Getriebe zum Umsetzen der rotierenden in eine Linearbewegung und einer elektrischen Isolierung zum

stromführenden Element ausgeführt ist;

- dass die Schweißkraft folgendermaßen eingestellt wird:

.) Der Stößelweg wird so gewählt, dass das Ende der Bewegung aus der Summe Längs- und Querdraht minus der Einschweißtiefe ist, wobei das Ende nicht erreicht werden kann,

.) der Zufahrweg zum Querdraht erfolgt mit max. Geschwindigkeit, wobei die nicht erreichbare Endlage mit einer S-Rampe in reduzierter Geschwindigkeit angefahren wird,

.) da der Schweißstößel die Endlage nicht erreichen kann, stellt sich ein Schleppfehler ein (Soll/Ist Abgleich nicht möglich),

.) das Drehmoment zum Nachfahren auf die Sollposition wird so eingestellt, dass dieses der Schweißkraft entspricht (auch während der Schweißung wird die

theoretische Endlage nicht erreicht);

- mit dieser Art der Regelung kann auch der

Schweißelektrodenverschleiß erkannt werden, da sich beim

theoretischen Auftreffen kein erhöhter Drehmomentbedarf

ergibt;

dass die Dynamik des Servomotors so ist, dass ein Hochlauf des Servomotors auf 2000 U/min mit Nennmoment unter 40 Millisekunden gewährleistet ist, um hohe Taktzahlen zu erreichen;

dass das Verhältnis von Fremdmasse zu Motormasse kleiner 1l ist, um eine sehr gute Regelbarkeit zu erreichen;

dass der Lageabgleich der mit einer Taktfrequenz von 8 kHz durchgeführt wird;

dass das elektrische Schweißkraftaufbringungssystem in

der Schutzklasse IP54 ausgeführt ist.

Claims (4)

Ansprüche

1. Einzelpunktschweißvorrichtung mit einem Schweißstößel, wobei der Schweißstößel über einen elektrischen Motor zum Schweißpunkt bewegbar und der Druck auf den Schweißpunkt

aufbringbar ist.

2. Drahtgitterschweißanlage mit mindestens einer

Einzelpunktschweißvorrichtung nach Anspruch 1.

3. Verfahren zum Durchführen einer Schweißung mit den Schritten

Heranfahren eines Schweißstößels durch einen elektrischen Motor und Pressen des Schweißstößels während der

Schweißung mithilfe eines elektrischen Motors.

4. Drahtgittermatte aus miteinander verschweißten Längs-

und Querdrähten, wobei die Schweißpunkte durch elektrisch

angetriebene Schweißstößel erzeugt wurden.