DE4318908C1 - Schweißvorrichtung zum widerstandselektrischen Anschweißen von Kleinteilen mit integrierter Zuführung der Kleinteile - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schweißvorrichtung zum wider­ standselektrischen Anschweißen von aus Stahl bestehenden Klein­ teilen wie Schrauben, Muttern oder Verstärkungsscheiben an größere, ebenfalls aus Stahl bestehende Werkstücke, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der EP 395 421 A1 als bekannt hervorgeht. Eine ganz ähnliche Vorrichtung zeigt auch die EP 434 350 A2.

Beim automatisierten widerstandselektrischen Anschweißen von Kleinteilen an Werkstücke werden die Kleinteile häufig an das in einer Schweißvorrichtung lagedefiniert aufgenommene Werkstück eingebracht und notfalls am Werkstück durch vorrichtungsseitige Halterungen gegen erschütterungs- oder schwerkraftbedingtes Lösen oder Herausfallen gesichert. Für dieses Einlegen ist dabei eine gesonderte Arbeitsstation - eine Einlegestation - erforderlich; erst in einer weiteren, sich taktmäßig anschließenden Arbeitssta­ tion werden die Kleinteile durch jeweils einen sich auf das Werk­ stück absenkenden Schweißzylinder angeschweißt. Die eingangs ge­ nannten Druckschriften zeigen Zuführeinrichtungen, die mit der Schweißvorrichtung integriert sind, wodurch nicht nur die Ein­ legestation sondern auch der dafür vorgesehenen Arbeitstakt ent­ fallen kann. Allerdings sind diese Kleinteile-Zuführungen relativ kompliziert und voluminös und dadurch in ihren Einsatzmöglich­ keiten beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrundegelegte Schweißvorrichtung mit integrierter Kleinteile-Zuführung zu ver­ einfachen und baulich weniger platzaufwendig zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung der gattungsgemäßen Schweißvorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch die Parallelanordnung von Schußkanalende und Schweißzylinder und durch eine Beschränkung der Übergabebewegung auf parallel zum Schweißzylinder ausgerich­ tete Axialhübe und quer zu ihm liegende Schwenkbewegungen kann die integrierte Kleinteil-Zuführung einfach und klein gestaltet wer­ den, wodurch sie universell einsetzbar wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nach­ folgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf eine Schweißvorrichtung mit integrierter Kleinteil-Zuführung und

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch die Elektrodenspitze.

Die in Fig. 1 dargestellte Schweißvorrichtung dient zum wider­ standselektrischen Anschweißen von Kleinteilen aus Stahl, bei­ spielsweise Schrauben 1, an größere, ebenfalls aus Stahl beste­ hende Werkstücke. Die anzuschweißende Schraube besteht aus einem Schaft 2 und einem Kopf 3, der mit seiner Anschweißseite 4 an das Werkstück 7 angeschweißt werden soll; an der Anschweißseite sind häufig Anschweißwarzen an die Kleinteile angeformt, was jedoch hier nicht dargestellt ist. Beispiele anderer Anschweiß-Kleintei­ le wären Muttern oder Verstärkungsscheiben.

Die Schweißvorrichtung umfaßt einen von einer Halterung 8 gehal­ terten Schweißzylinder 5, der einen hydraulisch beaufschlagbaren, jedoch ebenfalls nicht dargestellten Kolben aufweist, durch den die Schweißelektrode 6 auf das Werkstück 7 absenkbar ist. In der Halterung 8 ist ferner eine Kleinteil-Zuführung vorgesehen, die dem Schweißzylinder räumlich feststehend zugeordnet ist. Die Kleinteile-Zuführung ist in Form eines Schußkanals 9 zum pneuma­ tischen Zuschießen der Kleinteile ausgebildet, mit dem diese la­ gedefiniert einzeln zum Schweißzylinder zugefördert werden kön­ nen. Die Schweißelektrode 6 ist an ihrer Spitze zur formschlüs­ sigen Aufnahme der anzuschweißenden Schraube mit einer der werk­ stückabgewandten Kontur der Schraube, d. h. dem Schaft entspre­ chenden Aussparung 18 und mit darin integrierten Gummiring 19 zum selbsttätigen vorübergehenden Festhalten der darin aufgenommenen Schraube gegen erschütterungs- oder schwerkraftbedingtes Lösen oder Herausfallen versehen. Durch eine Umsetzeinrichtung können die zugeführten Schrauben von dem Zuführkanal 9 bzw. dessen End­ abschnitt 10 anschweißgerecht in die Elektrodenspitze eingesetzt werden. Die Umsetzeinrichtung enthält einen zwischen zwei bestimm­ ten Positionen hin und her beweglichen Greifer 11 mit begrenzter Haltekraft, der in der einen Endstellung in Gegenüberstellung zum offenen Endabschnitt des Schußkanales angeordnet ist, ein zuge­ schossenes Kleinteil abbremst und es festhält.

Um die Umsetzbewegung baulich einfach und bei geringem Platzbe­ darf realisieren zu können, ist der Endabschnitt 10 des Schuß­ kanals 9 zum pneumatischen Zuschießen der Schrauben 1 parallel neben dem Schweißzylinder 5 in fester räumlicher Zuordnung zu ihm angeordnet. Der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch ei­ nen Elektromagneten 12 gebildete Greifer 11 der Umsetzeinrichtung ist derart ausgebildet, daß er eine zugeschossene Schraube 1 auf dessen Anschweißseite 4 festhält. Der Greifer ist relativ zum Schweißzylinder 5 und zum Schußkanal 10 parallel zur Schweißzy­ linderachse 20 verschiebbar und/oder quer zu ihr verschwenkbar geführt und mit einem entsprechenden Bewegungsantrieb versehen. Und zwar ragt beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Greifer von dem Führungszapfen 13 an dessen unteren Ende radial ab, wobei der Führungszapfen ebenfalls in der Halterung 8, und zwar drehbar und axial verschiebbar mittig zwischen dem Schweißzylinder und dem Endabschnitt 10 des Zuschießkanales gelagert ist. Durch einen vorzugsweise pneumatisch beaufschlagbaren Betätigungszylinder 14 kann der Führungszapfen 13 axial verschoben werden. In die Man­ telfläche des Führungszapfens ist eine Führungsnut 15 mit einem geradlinigen, axial verlaufenden Abschnitt 16 und einem unmittel­ bar anschließenden, schraubengangartig gewendelten Abschnitt 17 eingearbeitet, in die ein nicht dargestellter ortsfester Zapfen radial eingreift. Dadurch ist - beim Durchfahren des geradlinigen Abschnittes 16 - die zugeschossene und vom Greifer 11 erfaßte Schraube zunächst axial aus dem Schußkanal-Ende 10 herausziehbar. Beim weiteren axialen Verschieben des Führungszapfens nach unten wird der gewendelte Abschnitt 17 der Führungsnut wirksam, so daß der Greifer eine schraubende Schwenkbewegung ausführt. Die Schwenkbewegung schließt sich zeitlich und örtlich an den Axial­ hub - Abschnitt 16 - des Greifers an und die Schwenkbewegung ist von einer Fortsetzung der Axialbewegung über ein Steilgewinde im Abschnitt 17 abgeleitet. Dadurch wird die im Greifer gehaltene Schraube quer bis zur Koinzidenz mit der Schweißelektrode 6 umge­ setzt. Durch einen der Zapfenlänge der Schraube entsprechenden Hub der Schweißelektrode 6 ist die Schraube in die Aussparung 18 der Elektrodenspitze axial einsteckbar. Wegen der schraubenden, d. h. unter Zurücklegung eines Axialhubes durchgeführten Schwenk- bzw. Umsetzbewegung des Greifers darf der Endabschnitt 10 des Schußkanales mit seinem offenen Ende höchstens auf einer etwa gleichen Axialposition, wie die Spitze der Schweißelektrode 6 in ihrer zurückgezogenen Position liegen oder muß gegenüber dieser Position zurückversetzt sein.

In einer alternativen Ausgestaltungsform kann der relative Axial­ hub des Greifers gegenüber dem Schußkanal-Ende auch dadurch rea­ lisiert sein, daß der Schußkanal gegenüber dem in axialer Hin­ sicht feststehenden Greifer zurückziehbar gehaltert und mit einem entsprechenden Bewegungsantrieb versehen ist, was jedoch aufwen­ diger als das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel wäre. Nachdem die Schweißelektrode ohnehin axialbeweglich gelagert und mit einem entsprechenden Antrieb versehen ist, erfolgt zumindest die axiale Einführbewegung der Schraube 1 in die Elektrodenspitze durch eine relative Verschiebebewegung der Elektrode 6 zum Grei­ fer.

Die Mittel zum vorübergehenden mechanischen Festhalten der Schrau­ be 1 in der Aussparung 18 der Elektrodenspitze 6 sind beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel - siehe insbes. Fig. 2 - durch einen innenseitig eingelassenen Weichgummiring 19 gebildet. An­ dere Möglichkeiten zum mechanischen Festhalten der Schraube in der Aussparung 18 sind durch federbelastete Rastkugeln oder durch Federkrallen gegeben. Das vorübergehende Festhalten der Klein­ teile in der Aussparung der Elektrodenspitze kann auch magnetisch durch einen in der Aussparung eingelassenen Permanentmagnet er­ folgen.

Claims (8)

1. Schweißvorrichtung zum widerstandselektrischen Anschweißen von aus Stahl bestehenden, vorzugsweise auf deren Anschweißseite mit Anschweißwarzen versehenen Kleinteilen wie Schrauben, Mut­ tern oder Verstärkungsscheiben an größere, ebenfalls aus Stahl bestehende Werkstücke,

• - mit einem Schweißzylinder, der mit einer durch einen hydrau­ lisch beaufschlagbaren Kolben auf das Werkstück absenkbaren Schweißelektrode versehen ist,
• - ferner mit einer der Schweißvorrichtung zugeordneten, die Kleinteile lagedefiniert einzeln zufördernden Kleinteil-Zu­ führung in Form eines Schußkanals zum pneumatischen Zuschie­ ßen der Kleinteile zur Schweißvorrichtung,
• - ferner mit einer die zugeführten Kleinteile anschweißgerecht einsetzenden Umsetzeinrichtung, die einen zwischen zwei be­ stimmten Positionen hin und her beweglichen Greifer mit be­ grenzter Haltekraft umfaßt, der in der einen Endstellung in Gegenüberstellung zum offenen Ende des Schußkanales angeord­ net ist, ein zugeschossenes Kleinteil abbremst und es fest­ hält,

gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit fol­ gender Merkmalen:

• - die Schweißelektrode (6) ist an ihrer Spitze zur formschlüs­ sigen Aufnahme des anzuschweißenden Kleinteiles (1) mit einer der werkstückabgewandten Kontur des Kleinteiles (1) entspre­ chenden Aussparung (18) und mit darin integrierten Mitteln (19) zum selbsttätigen vorübergehenden Festhalten des darin aufgenommenen Kleinteiles (1) gegen erschütterungs- oder schwerkraftbedingtes Lösen oder Herausfallen versehen,
• - das letzte Teilstück (10) des Schußkanals (9) zum pneumati­ schen Zuschießen der Kleinteile (1) ist parallel neben dem Schweißzylinder (5) in fester räumlicher Zuordnung zu ihm angeordnet,
• - der vorzugsweise durch einen Elektromagneten (12) gebildete Greifer (11) der Umsetzeinrichtung ist derart ausgebildet, daß er ein zugeschossenes Kleinteil (1) auf dessen An­ schweißseite (4) festhält,
• - der Greifer (11) ist relativ zum Schweißzylinder (5) und zum Schußkanal (10) parallel zur Schweißzylinderachse (20) ver­ schiebbar und/oder quer zur Schweißzylinderachse (20) ver­ schwenkbar geführt und mit entsprechenden Bewegungsantrieben versehen, derart, daß das zugeschossene und vom Greifer (11) erfaßte Kleinteil (1) axial aus dem Schußkanal-Ende (10) herausziehbar, quer bis zur Koinzidenz mit der Schweißelek­ trode (6) umsetzbar und in die Aussparung (18) der Elektro­ denspitze axial einsteckbar ist.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung sich zeitlich und örtlich an den Axialhub (Abschnitt 16) des Greifers (11) zum entnehmen des Kleinteiles (1) aus dem Schußkanal (10) anschließt und daß ferner die Schwenkbewegung von einer Fortsetzung der Axialbewegung über ein Steilgewinde (Abschnitt 17) abgeleitet ist.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Axialhub des Greifers gegenüber dem Schußkanal- Ende dadurch realisiert ist, daß der Schußkanal gegenüber dem in axialer Hinsicht feststehenden Greifer zurückziehbar gehaltert und mit einem entsprechenden Bewegungsantrieb versehen ist.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die axiale Einführbewegung des Kleinteiles (1) in die Elektrodenspitze (6) durch eine relative Verschiebebewegung der Elektrode (6) zum Greifer (11) erfolgt.

5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schußkanal (10) mit seinem offenen Ende höchstens auf einer etwa gleichen Axialposition, wie die Spitze der Schweiß­ elektrode (6) in ihrer zurückgezogenen Position liegt oder ge­ genüber dieser Position zurückversetzt ist.

6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum vorübergehenden mechanischen Festhalten des Kleinteiles (1) in der Aussparung (18) der Elektrodenspitze (6) durch federbelastete Rastkugeln, durch Federkrallen oder durch einen innenseitig eingelassenen Weichgummiring (19) gebildet sind.

7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum vorübergehenden magnetischen Festhalten des Kleinteiles in der Aussparung der Elektrodenspitze durch einen in der Aussparung eingelassenen Permanentmagnet gebildet sind.