DE10344056B4

DE10344056B4 - Welding tongs with fixable balancing device

Info

Publication number: DE10344056B4
Application number: DE2003144056
Authority: DE
Inventors: Holger Schunk
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: DE10344056A1

Abstract

Schweißzange mit fixierbarer Ausgleichsvorrichtung mit:
– zwei Schweißzangenschenkel (1,2,3,4,5) mit jeweils einer Elektrode (1), die derart über ein Exzentergetriebe (8) gekoppelt sind, dass jeder Schweißzangenschenkel (1,2,3, 4,5) über das Exzentergetriebe (8) eine Bewegung ausführt,
– Mittel (9) zum Antrieb des Exzentergetriebes (8),
– einen Exzenter (14) mit einem Exzenterelement (15), der an dem Exzentergetriebe (8) angebracht ist, wobei das Exzenterelement (15) beim Erreichen mindestens eines vorbestimmten Drehwinkels die Schweißzangenschenkel (1,2,3,4,5) zum Schweißen justiert oder der Exzenter (14) beim Erreichen mindestens eines weiteren vorbestimmten Drehwinkels die Schweißzangenschenkel (1,2,3,4,5) zum Verfahren der Schweißzange fixiert.Welding tongs with fixable balancing device with:
- Two welding pliers limbs (1,2,3,4,5), each with an electrode (1), which are coupled via an eccentric (8), that each welding pliers limb (1,2,3, 4,5) via the eccentric gear (8) performs a movement,
- means (9) for driving the eccentric gear (8),
- An eccentric (14) having an eccentric element (15) which is mounted on the eccentric gear (8), wherein the eccentric element (15) upon reaching at least one predetermined angle of rotation, the welding gun legs (1,2,3,4,5) for welding adjusted or the eccentric (14) when reaching at least one further predetermined angle of rotation, the welding pliers limbs (1,2,3,4,5) fixed for moving the welding gun.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißzange mit fixierbarer Ausgleichsvorrichtung, die z.B. zum roboterbetriebenen Schweißen von Automobilkarosserien benutzt werden kann.The The invention relates to a welding gun with fixable compensating device, e.g. to the robot-operated welding can be used by automobile bodies.

Beim Betrieb von Schweißzangen kommt es sehr leicht zu unerwünschten Relativbewegungen. Bei Schweißzangen an Robotern sind dies unerwünschte Relativbewegungen zwischen der Schweißzange und dem Roboterarm.At the Operation of welding tongs it comes very easy to unwanted Relative movements. For welding tongs on robots, these are undesirable Relative movements between the welding gun and the robot arm.

Um diese unerwünschten Relativbewegungen bei der Positionierung von Schweißzangen zu verhindern, ist es üblich, kurz vor Erreichen der Schweißposition eine freie Beweglichkeit der Schweißzangenschenkel zuzulassen, um etwaige unerwünschte Relativbewegungen auszugleichen. Nähert sich die Schweißzange dem zu schweißenden Objekt, und trifft beim Schließen der Zange mit einem Schenkel zuerst auf das Objekt, beispielsweise ein Blech, so soll sich die Zange ohne größeren Kraftaufwand zum Objekt hinziehen können. Dazu muss die Schweißzange beweglich sein. Dagegen muss sie beim Verfahren eines Roboterarms, an dem die Schweißzange beispielsweise befestigt ist, fest fixiert sein, um einerseits ein unkontrolliertes Bewegen der Schweißzange zu verhindern und andererseits um eine klare Position der vorstehenden Teile zu erhalten. Dies ist nötig, um die Verfahrwege des Roboters festzulegen.Around these unwanted Relative movements in the positioning of welding guns to prevent it is common shortly before reaching the welding position to allow a free movement of the welding tongs legs, to any unwanted To compensate for relative movements. The welding tongs approach the to be welded Object, and hits when closing the pliers with one leg first on the object, for example a sheet metal, so the pliers to the object without much effort can drag on. This requires the welding gun be mobile. On the other hand, when working with a robotic arm, on which the welding gun for example, is fixed, fixed firmly, on the one hand a prevent uncontrolled movement of the welding gun and on the other hand to obtain a clear position of the protruding parts. This is necessary, to define the travel paths of the robot.

Es ist Stand der Technik, diese Fixierung zwischen Schweißzange und Roboterarm durch zusätzliche pneumatische oder hydraulische Antriebe zu erreichen. Diese zusätzlichen Antriebe benötigen aber zusätzliche Versorgungsmedien, wie Druckluft, Druckwasser etc. Außerdem benötigen solche zusätzlichen Antriebe zusätzliche Steuereinheiten.It is state of the art, this fixation between welding tongs and Robotic arm by additional to achieve pneumatic or hydraulic drives. This extra Need drives but additional Supply media, such as compressed air, pressurized water, etc. Also need such additional Drives additional Control units.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schweißzange zur Fixierung zu schaffen, die auch verwendet werden kann an einem Schweißroboter.task the present invention is to provide a welding tongs for fixing which can also be used on a welding robot.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the feature combination according to claim 1.

Bei der Positionierung von Schweißzangen (Einnahme eines Arbeitspunktes) treten sehr leicht Ungenauigkeiten, insbesondere durch unerwünschte Relativbewegungen zwischen der Schweißzange und der Vorrichtung, auf, an der die Schweißzange befestigt ist. Insbesondere handelt es sich bei diesen Relativbewegungen um Bewegungen zwischen der Schweißzange und einem Roboterarm. Beim Annähern der Schweißzange z.B. an ein zu schweißendes Blech muss üblicherweise durch einen Ausgleichsantrieb die starre Fixierung der Schweißzange mit dem Roboterarm gelöst werden, damit von der Schweißzange die Schweißposition eingenommen werden kann. Hat die Schweißzange die Schweißposition eingenommen, muss wiederum üblicherweise durch den Ausgleichsantrieb die starre Fixierung zwischen Zange und Roboterarm wiederhergestellt werden.at the positioning of welding guns (ingestion an operating point) very easily occur inaccuracies, in particular by unwanted relative movements between the welding gun and the device on which the welding gun is attached. Especially these relative movements are movements between the welding gun and a robotic arm. When approaching the welding gun e.g. to a metal sheet to be welded usually has by a balancing drive with the rigid fixation of the welding gun solved the robot arm be so with the welding tongs the welding position can be taken. Has the welding tongs taken the welding position, must turn, usually through the compensation drive the rigid fixation between pliers and robot arm to be restored.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass auf den zusätzlichen Ausgleichsantrieb, insbesondere Hydraulikantrieb, verzichtet werden kann. Darüber hinaus werden keine zusätzlichen Versorgungsmedien (Druckluft, Druckwasser, elektrischer Strom) bzw. zusätzliche Steuerungseinheiten benötigt. Der zusätzliche Ausgleichsantrieb wird durch einfache mechanische Hilfsmittel ersetzt. Dadurch ist die Wartung deutlich einfacher, wodurch sich auch die Wartungskosten reduzieren. Werden die Bauteile dauerfest ausgeführt, entfällt die Wartung nahezu vollständig.Of the Advantage of the present invention is in particular that on the additional Compensation drive, especially hydraulic drive can be omitted can. About that Beyond that, no extra Supply media (compressed air, pressurized water, electric current) or additional Control units needed. The additional Compensating drive is replaced by simple mechanical aids. As a result, the maintenance is much easier, which also the Reduce maintenance costs. If the components are made durable, the maintenance is eliminated almost complete.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Exzenterelement sich entlang der Längsachse des Exzenters in einem Bewegungsraum innerhalb von Begrenzungen bewegt. Durch die begrenzte lineare Bewegungsmöglichkeit des Exzenterelements, mit dem die Schweißzange bzw. die Schenkel der Schweißzange verbunden sind, wird die Beweglichkeit der Schweißzange mit einer einfachen mechanischen Konstruktion gewährleistet und gleichzeitig kontrolliert, da lediglich ein Freiheitsgrad für die Bewegung der Zange vorhanden ist. Dadurch werden unerwünscht große Bewegungen und Ausschläge der Zange vermieden.A first advantageous embodiment of the invention is that the eccentric element along the longitudinal axis of the eccentric in one Movement space moved within limits. By the limited linear movement possibility of Eccentric with which the welding gun or the legs of the welding gun connected, the mobility of the welding gun with a simple mechanical construction guaranteed and at the same time controlled, since there is only one degree of freedom for the movement of the forceps is. This will be undesirable size Movements and rashes the pliers avoided.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Exzenter beim Schließen der Schweißzangenschenkel die Fixierung löst und das Exzenterelement beim Erreichen einer Null-Grad-Stellung des Exzenters die zwei Schweißzangenschenkel am Arbeitspunkt zum Schweißen justiert, wobei der Exzenter in Null-Grad-Stellung im Wesentlichen parallel zu den Elektroden angeordnet ist. In der Null-Grad-Stellung schließt der Exzenter die Schweißzange und erzeugt die Schweißkraft. Durch die Verschiebbarkeit des Exzenterelements wird aber mit einfachen mechanischen Hilfsmitteln die freie Beweglichkeit der Schweißzange bzw. der Schweißzangenschenkel unmittelbar am Arbeitspunkt wiederhergestellt, welche es der Zange ermöglicht, sich um den durch das Exzenterelement vorgesehenen Weg zu bewegen, so dass die Schweißzange eine neue Schweißposition einnehmen kann. Durch das Exzenterelement bzw. die durch die lineare Verschiebbarkeit des Exzenterelements gewährleistete Bewegungsfreiheit werden die Elektroden am gewünschten Punkt justiert. Dadurch ist insbesondere eine genauere Kontrolle des Schweißprozesses möglich. Eine Momentenübertragung erfolgt beispielsweise über den Formschluss eines Nutsteins mit der Nut. Andere Konstruktionen sind ebenso denkbar und möglich.A further advantageous embodiment of the invention is that the eccentric solves the fixation when closing the welding tongs and the eccentric adjusts the two welding tongs legs at the operating point for welding when reaching a zero-degree position of the eccentric, wherein the eccentric in zero-degree position is arranged substantially parallel to the electrodes. In the zero-degree position, the eccentric closes the welding gun and generates the welding force. Due to the displaceability of the eccentric element, however, the free mobility of the welding tongs or of the welding tongs is restored directly at the operating point, which enables the tongs to move around the path provided by the eccentric element, so that the welding tongs assume a new welding position, using simple mechanical aids can. By the eccentric element or guaranteed by the linear displacement of the eccentric element freedom of movement, the electrodes are adjusted at the desired point. This is in particular a closer control of the welding process possible. A torque transmission takes place, for example, via the positive connection of a sliding block with the groove. Other constructions are also conceivable and possible.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Exzenter beim Öffnen der Schweißzangenschenkel die Schweißzangenschenkel vom Arbeitspunkt entfernt und beim Erreichen einer Neunzig-Grad-Stellung fixiert, wobei der Exzenter in Neunzig-Grad-Stellung im Wesentlichen um Neunzig Grad gedreht gegenüber der Null-Grad-Stellung angeordnet ist.A Another advantageous embodiment of the invention is that the eccentric when opening the Welding gun leg the welding pliers legs from the operating point and when reaching a ninety-degree position fixed, the eccentric in the ninety-degree position substantially to Turned ninety degrees opposite the zero-degree position is arranged.

Befindet sich der Exzenter in der Neunzig-Grad-Stellung, so ist die Schweißzange geöffnet und in diesem Zustand fixiert. Die Bewegungen des Exzenterelements sind zwar prinzipiell möglich, haben jedoch auf Grund der Kinematik keinen Einfluss, so dass sich die Schweißzange in dieser Stellung nicht bewegt. Ein Verfahren eines Roboterarms, an dem die Schweißzange beispielsweise befestigt, ist nunmehr problemlos möglich, da in diesem fixierten Zustand ein unkontrolliertes Bewegungen der Schweißzange verhindert wird.is the eccentric in the ninety-degree position, so the welding gun is open and fixed in this state. The movements of the eccentric element are Although possible in principle, However, due to the kinematics have no influence, so that the welding gun not moved in this position. A method of a robotic arm, on which the welding gun fastened, for example, is now possible without problems because in this fixed state prevents uncontrolled movements of the welding gun becomes.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Schweißzangenschenkel folgende Merkmale aufweisen:

– jeweils eine Elektrode,
– jeweils ein erstes Schenkelelement, ein zweites Schenkelelement und einen Anlenkhebel, sowie
– jeweils ein Verbindungselement zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkelelement, wobei die Verbindungselemente an einem gemeinsamen ortsfesten Bezugspunkt drehbar angeordnet sind und wobei die Anlenkhebel derart miteinander durch ein Exzentergetriebe gekoppelt sind, dass jeder Schweißzangenschenkel über das Exzentergetriebe eine Bewegung ausführt.

A further advantageous embodiment of the invention is that the welding gun legs have the following features:

- one electrode each,
- In each case a first leg member, a second leg member and an articulation lever, and
- Each one connecting element between the first and the second leg member, wherein the connecting elements are rotatably arranged at a common fixed reference point and wherein the articulation levers are coupled to each other by an eccentric gear, that each Schweißzangenschenkel via the eccentric gear performs a movement.

Durch die Verwendung einer Kombination von Hebel und Exzentergetriebe wird eine direkte Steuerung von Kraft und Geschwindigkeitsverlauf der Schweißzangenschenkel ermöglicht. Dadurch können anwendungsfallspezifisch angepasste Prozesskräfte erzeugt werden (z.B. hohe Geschwindigkeit beim Schließen, aber hohe Kräfte beim Zusammenpressen). Die Länge der Verbindungselemente kann statisch oder dynamisch (im Betrieb) verändert werden. Dadurch kann sehr leicht die Öffnung der Schweißzange am Arbeitspunkt variiert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Elektroden so auszugestalten, dass sie nachführbar sind. Aufwändige Umrüstarbeiten werden dadurch vermieden. Es ist auch vorstellbar, dass Sensoren zur Kraftmessung (z.B. Dehnungsmessstreifen) oder Mittel zur Schweiß kraftbegrenzung (z.B. elastische Federelemente) an den Schweißzangenschenkeln angebracht sind. Insbesondere bei der Verwendung von Exzentergetrieben sind Mittel zur Schweißkraftbegrenzung sehr vorteilhaft. Denn im gestreckten Zustand des Exzenters kommt es zu einem "Unendlichkeitspunkt im Kraftverlauf". In dieser Stellung können sehr leicht die Schweißzange selbst bzw. das zu schweißende Material beschädigt oder sogar zerstört werden. Durch die Verwendung von Mitteln zur Schweißkraftbegrenzung wird sichergestellt, dass der Kraftverlauf in dieser "Unendlichkeitsstelle" abgepuffert wird.By the use of a combination of lever and eccentric gear is a direct control of force and speed of the Welding gun leg allows. Thereby can application specific process forces are generated (e.g. Speed when closing, but high powers when pressed together). The length the fasteners can be static or dynamic (in operation) to be changed. This makes opening very easy the welding gun be varied at the operating point. Furthermore, it is advantageous to Design electrodes so that they are traceable. Elaborate retooling are avoided. It is also conceivable that sensors for force measurement (e.g. strain gauges) or means for welding force limitation (e.g., resilient spring members) are attached to the welding gun legs are. In particular, when using eccentric gears are Welding force limiting means very advantageous. Because comes in the extended state of the eccentric it to an "infinity point in the course of force ". In this position can very light the welding gun itself or the material to be welded damaged or even destroyed become. By using means for welding force limitation it is ensured that the force curve is buffered in this "infinity point".

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Exzentergetriebe einen Exzenter mit einem Exzenterelement aufweist, wobei das Exzenterelement sich entlang der Längsachse des Exzenters in einem Bewegungsraum innerhalb von Begrenzungen bewegt. Durch die begrenzte lineare Bewegungsmöglichkeit des Exzenterelements, mit dem die Schweißzange bzw. die Schenkel der Schweißzange verbunden sind, wird die Beweglichkeit der Schweißzange mit einer einfachen mechanischen Konstruktion gewährleistet und gleichzeitig kontrolliert, da lediglich ein Freiheitsgrad für die Bewegung der Zange vorhanden ist. Dadurch werden unerwünscht große Bewegungen und Ausschläge der Zange vermieden.A Another advantageous embodiment of the invention is that the eccentric gear has an eccentric with an eccentric element, wherein the eccentric element along the longitudinal axis of the eccentric in one Movement space moved within limits. By the limited linear movement possibility of the eccentric with which the welding gun or the legs of the welding gun connected, the mobility of the welding gun with ensures a simple mechanical construction and at the same time controlled, since there is only one degree of freedom for the movement of the forceps is. This will be undesirable size Movements and rashes the pliers avoided.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass mindestens ein Anlenkhebel durch ein weiteres Verbindungselement mit dem Exzentergetriebe verbunden ist. Dadurch ist der Kraftfluss in der Schweißzange feiner justierbar.A Another advantageous embodiment of the invention is that at least one articulation lever by another connecting element connected to the eccentric gear. This is the power flow in the welding tongs fine adjustable.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Verwendung der Vorrichtung für einen Schweißroboter. Diese Ausgestaltung ist für unterschiedliche Robotertypen geeignet, insbesondere für punktgesteuerte oder bahngesteuerte (z.B. beim Schmelzschweißen) Roboter.A Further advantageous embodiment of the invention is in use the device for one Welding robots. This embodiment is for different Robot types suitable, especially for point-controlled or path-controlled (e.g., in fusion welding) Robot.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich anhand der nun folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Soweit in unterschiedlichen Figuren Elemente mit gleichen Funktionalitäten beschrieben sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of advantageous embodiments and in conjunction with the figures. As far as different figures Elements with the same functionalities are described these are identified by the same reference numerals. Showing:

1 eine Schweißzange mit einer Halterung und einer Kopplung, 1 a welding gun with a holder and a coupling,

2 eine schematische Darstellung einer Schweißzange mit der Kopplung, 2 a schematic representation of a welding gun with the coupling,

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Exzenters, 3 a schematic representation of an eccentric according to the invention,

4 eine schematische Darstellung einer Schweißzange mit dem erfindungsgemäßen Exzenter in geschlossener Stellung und 4 a schematic representation of a Welding tongs with the eccentric according to the invention in the closed position and

5 eine schematische Darstellung einer Schweißzange mit dem erfindungsgemäßen Exzenter in offener Stellung. 5 a schematic representation of a welding gun with the eccentric invention in the open position.

Die Darstellung nach 1 zeigt eine Schweißzange mit einer Halterung 10 und einer Kopplung 8. Die Schweißzange enthält Elektroden 1, die beim Schweißvorgang am Arbeitspunkt 7 zusammengebracht werden. Es ist möglich, die Elektroden 1 und die entsprechende Halterung 10 dazu so auszubilden, dass die Elektroden 1 nachführbar sind, dadurch können aufwändige Umrüstzeiten vermieden werden. Weiterhin enthält die Schweißzange erste Schenkelelemente 2 und zweite Schenkelelemente 3, die durch Verbindungselemente 5 jeweils voneinander getrennt sind. Die Verbindungselemente 5 sind im Bezugspunkt 6 durch ein Scharnier miteinander verbunden und drehbar angeordnet. In der Darstellung gemäß 1 ist die Halterung 10 über einen Steg mit der Schweißzange verbunden. Auf Höhe des Bezugspunktes 6 ist dieser Steg am unteren Verbindungselement 5 angebracht. Mit Hilfe der Halterung 10 kann die Schweißzange an entsprechenden Vorrichtungen oder an Robotern angebracht werden. Vorteilhafterweise ist die Halterung 10 so ausgestaltet, dass sie auch entsprechende Antriebe und Verkabelungen für die Schweißzange mit aufnehmen kann.The representation after 1 shows a welding gun with a holder 10 and a coupling 8th , The welding gun contains electrodes 1 during the welding process at the working point 7 be brought together. It is possible the electrodes 1 and the corresponding bracket 10 in such a way that the electrodes 1 can be tracked, thereby consuming changeover times can be avoided. Furthermore, the welding gun contains first leg elements 2 and second leg members 3 passing through fasteners 5 are separated from each other. The connecting elements 5 are in the reference point 6 connected by a hinge and rotatably arranged. In the illustration according to 1 is the holder 10 connected to the welding tongs via a bridge. At the height of the reference point 6 this bridge is at the lower connecting element 5 appropriate. With the help of the holder 10 The welding gun can be attached to appropriate devices or to robots. Advantageously, the holder 10 designed so that they can also accommodate appropriate drives and wiring for the welding gun.

Jeweils an den zweiten Schenkelelementen 3 sind Anlenkhebel 4 angebracht. Die Anlenkhebel können jeweils an ihrem Ende durch eine mechanische Kopplung 8 so miteinander gekoppelt werden, dass jeder Schweißzangenschenkel eine Bewegung ausführt. Bei entsprechender Ausgestaltung der Kopplung 8 können symmetrische Bewegungen der Schweißzangenschenkel erreicht werden. Symmetrische Bewegungen geben günstige Eigenschaften auf den zu verrichtenden Schweißvorgang. Die Kopplung 8 kann sehr geschickt als ein Getriebe ausgebildet werden. Als Antrieb 9 dieses Getriebes eignet sich z.B. ein Elektromotor. Mögliche Getriebetypen können Umlaufgetriebe (Stirnrad, Kegelrad, Gewindetrieb oder Schneckengetriebe) sein oder auch Hebelgetriebe. Auch ist eine Kombination aus beiden Typen denkbar.Each at the second leg elements 3 are articulated levers 4 appropriate. The articulation levers can each be at their end by a mechanical coupling 8th be coupled together so that each welding pliers legs performs a movement. With appropriate design of the coupling 8th symmetrical movements of the welding tongs can be achieved. Symmetrical movements give favorable properties to the welding process to be performed. The coupling 8th can be very cleverly designed as a gearbox. As a drive 9 This gear is suitable as an electric motor. Possible transmission types may be planetary gear (spur gear, bevel gear, screw or worm gear) or lever gear. Also, a combination of both types is conceivable.

Der Arbeitspunkt 7 kann durch Variation der Schenkelelemente 2, 3 (erstes und zweites), der Verbindungselemente 5 oder der Anlenkhebel 4 sehr leicht geändert werden. Dadurch kann die Positionierung des Arbeitspunktes 7 z.B, in einer Schweißstraße den jeweiligen Bedürfnissen sehr einfach angepasst werden. Diese Verstellungen können mechanisch durch Justage, aber ebenso auch elektromotorisch, d.h. dynamisch, im Betrieb erfolgen. Durch die Verwendung einer kombinierten Getriebe-/Hebellösung ergeben sich folgende Vorteile: direkte Steuerungsmöglichkeit von Kraft und Geschwindigkeitsverlauf der Schweißzangenschenkel und eine jeweils dem Anwendungsfall angepasste Erzeugung der Prozesskräfte, z.B. hohe Geschwindigkeit beim Schließen, aber hohe Kräfte beim Zusammenpressen. Außerdem ermöglicht die Verwendung elektrischer Antriebe eine dezentrale Steuerung der Schweißzange. Durch die Kombination aus elektrischem Servoantrieb mit Getriebe (Hebel- oder Exzentergetriebe) wird ein bedarfsgerechter Kraft-/Weg-Verlauf erreicht. Die dargestellte Schweißzange kann besonders zum Schweißen von Automobilkarosserien eingesetzt werden.The working point 7 can by variation of the leg elements 2 . 3 (first and second), the connecting elements 5 or the lever 4 be changed very easily. This allows the positioning of the working point 7 For example, in a welding line the respective needs are easily adapted. These adjustments can be made mechanically by adjustment, but also by electric motor, ie dynamically, during operation. The use of a combined transmission / lever solution offers the following advantages: direct control of the force and velocity profile of the welding gun legs and generation of the process forces adapted to the respective application, eg high speed when closing, but high forces during compression. In addition, the use of electric drives allows decentralized control of the welding gun. The combination of electric servo drive with gearbox (lever or eccentric gear) achieves a demand-oriented force / travel curve. The illustrated welding gun can be used especially for welding automobile bodies.

In 1 ist der Anlenkhebel 4 über ein weiteres Verbindungselement 13 mit der Kopplung 8 verbunden. Es ist aber auch möglich, dass der Anlenkhebel 4 direkt mit der Kopplung 8 verbunden ist. In 1 ist die Kopplung 8 als Exzentergetriebe mit einem Exzenter 14 ausgebildet. Bei Exzentergetrieben treten in der Nähe der "Null-Grad-Stellung" des Exzenters theoretisch unendlich große Kräfte auf die Zangenschenkel auf. Diese können zu Beschädigungen oder Zerstörungen des zu schweißenden Materials oder der Schweißzange selbst führen. Da die Bewegung der Schweißelektroden 1 in der Nähe der "Null-Grad-Stellung" ohnehin recht gering ist, wird ein Federelement 11 nur sehr kleine Wege machen. Dies bedeutet wiederum, dass die Schweißkraft sich durch die Kontraktion des Federelements 11 nur sehr wenig ändert, was hier gewünscht ist. Durch das Federelement 11 wird nämlich sichergestellt, dass sich die Schweißkraft immer in einem gewünschten Bereich bewegt und so die Unendlichkeitsstelle im Kraftverlauf abgepuffert wird.In 1 is the lever 4 via another connecting element 13 with the coupling 8th connected. But it is also possible that the articulation lever 4 directly with the coupling 8th connected is. In 1 is the coupling 8th as an eccentric gear with an eccentric 14 educated. In the case of eccentric gears, theoretically infinite forces occur on the pliers legs near the "zero-degree position" of the eccentric. These can lead to damage or destruction of the material to be welded or the welding tongs themselves. Because the movement of the welding electrodes 1 in the vicinity of the "zero-degree position" is already quite low, is a spring element 11 only make very small ways. This in turn means that the welding force is due to the contraction of the spring element 11 only very little changes what is desired here. By the spring element 11 namely, it is ensured that the welding force always moves in a desired range and so the infinity point is buffered in the force curve.

In der "Null-Grad-Stellung" eines Exzentergetriebes treten Übersetzungsverhältnisse für die Kraft und den Weg auf, die es unmöglich machen, eine lineare Zuordnung zwischen Schweißkraft und Motorstrom zu treffen. Die Schweißkraft kann somit nicht direkt über den Motorstrom geregelt werden. Dieses Problem wird dadurch gelöst, indem im Kraftfluss ein Sensor 12 (z.B. ein Dehnungsmesssteifen) oder ein anderer Kraftmesser angebracht wird, mit dem die aufgebrachte Schweißkraft gemessen wird. Dies ermöglicht die direkte Regelbarkeit über den Verdrehwinkel des Motors oder indirekt über den Motorstrom.In the "zero-degree position" of an eccentric gear ratios occur for the force and the path, which make it impossible to make a linear correlation between welding force and motor current. The welding force can thus not be controlled directly via the motor current. This problem is solved by a sensor in the force flow 12 (such as a strain gauge) or another dynamometer is attached, with which the applied welding force is measured. This allows direct controllability via the angle of rotation of the motor or indirectly via the motor current.

Diese Art der Schweißkraftreduzierung oder Schweißkraftregelung ist nicht auf Exzentergetriebe beschränkt. Sie kann auch für Umlauf oder Hebelgetriebe eingesetzt werden.These Type of welding force reduction or welding force control is not limited to eccentric gear. It can also be used for circulation or lever gear can be used.

Die Sensoren 12 können auch an anderen bzw. an weiteren Elementen einer Schweißzange angebracht sein, z.B. an den Schen kelelementen 2 und 3, an den Anlenkhebeln 4, an den Verbindungselementen 5 oder auch an den Elektroden 1.The sensors 12 can also be attached to other or on other elements of a welding gun, for example on the legs kelelementen 2 and 3 , on the linkage levers 4 , to the linkage instruments 5 or at the electrodes 1 ,

Durch die beschriebene Schweißkraftregelung wird die Schweißqualität erhöht.By the described welding force control the quality of welding is increased.

Wie oben bereits beschrieben, kann ohne Einschränkung jedoch auf das Federelement 11 sowie die weiteren Verbindungselemente verzichtet werden und die Anlenkhebel 4 direkt mit dem Exzenter 14 des Exzentergetriebes 8 verbunden werden.However, as described above, without limitation, the spring element 11 and the other connecting elements are dispensed with and the lever 4 directly with the eccentric 14 of the eccentric gear 8th get connected.

Die Darstellung gemäß 2 zeigt eine schematische Darstellung der Schweißzange mit Antriebs- und Kopplungselementen. Es sind die Elektroden 1 dargestellt, die im Arbeitspunkt 7 für den Schweißvorgang zusammengebracht werden müssen. Die Elektroden 1 sind jeweils am ersten Schenkelelement 2 befestigt. An ein erstes Schenkelelement 2 schließt sich jeweils ein zweites Schenkelelement 3 an. An der Nahtstelle zwischen dem ersten Schenkelelement 2 und dem zweiten Schenkelelement 3 befindet sich jeweils ein Verbindungselement 5. Die Verbindungselemente 5 sind im Bezugspunkt 6 drehbar miteinander verbunden. An den zweiten Schenkelelementen 3 sind jeweils Anlenkhebel 4 angebracht, die über eine Kopplung 8 miteinander verbunden sind. Die Kopplung 8 ist beispielsweise ein Exzentergetriebe mit einem Exzenter 14, der in der 2 als Doppelpfeil dargestellt jeweils mit den Anlenkhebeln 4 beispielsweise direkt verbunden ist. In der Darstellung gemäß 2 ist dargestellt, dass ein Elektromotor 9 das Exzentergetriebe 8, antreibt. In der 2 ist weiterhin angedeutet, dass die jeweilige Stellung des Exzenters 14 die Annäherung bzw. den Abstand der Elektroden 1 bestimmt.The representation according to 2 shows a schematic representation of the welding gun with drive and coupling elements. It's the electrodes 1 shown at the working point 7 must be brought together for the welding process. The electrodes 1 are each on the first leg element 2 attached. To a first leg element 2 each includes a second leg member 3 at. At the interface between the first leg member 2 and the second leg member 3 there is a connecting element in each case 5 , The connecting elements 5 are in the reference point 6 rotatably connected. At the second leg elements 3 are each articulation lever 4 attached, via a coupling 8th connected to each other. The coupling 8th is for example an eccentric gear with an eccentric 14 , the Indian 2 shown as a double arrow in each case with the articulation levers 4 for example, is directly connected. In the illustration according to 2 is shown that an electric motor 9 the eccentric gear 8th , drives. In the 2 is further indicated that the respective position of the eccentric 14 the approach or the distance of the electrodes 1 certainly.

So befindet sich die Schweißzange insbesondere in der "Null-Grad-Stellung" des Exzenters 14, d.h. die Anlenkhebel 4 und der Exzenter 14 bilden eine gerade Linie, im geschlossenen Zustand, d.h. die Elektroden 1 befinden sich am Arbeitspunkt 7. Dagegen befindet sich die Schweißzange insbesondere in der "Neunzig-Grad-Stellung" des Exzenters 14, d.h. der Exzenter 14 nimmt einen 90 Grad Winkel im Vergleich zur "Null-Grad-Stellung" ein, im geöffneten Zustand, d.h. die Elektroden 1 sind vom Arbeitspunkt 7 maximal entfernt.Thus, the welding gun is located in particular in the "zero-degree position" of the eccentric 14 ie the linkage levers 4 and the eccentric 14 form a straight line when closed, ie the electrodes 1 are at the working point 7 , In contrast, the welding gun is located in particular in the "ninety-degree position" of the eccentric 14 ie the eccentric 14 occupies a 90 degree angle compared to the "zero degree position", in the open state, ie the electrodes 1 are from the working point 7 maximally removed.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Exzenters 14, der ein Exzenterelement 15 aufweist, welches entlang der Längsachse des Exzenters 14 innerhalb der Begrenzungen in einem Bewegungsraum 16 verschiebbar ist. Das Exzenterelement 15 ist mit beiden Schenkeln der Schweißzange verbunden. Darüber hinaus sind in der 3 Aussparungen 17 dargestellt, die zur Fixierung des Exzenters 14 am Exzentergetriebe dienen. Durch die begrenzte lineare Bewegungsmöglichkeit des Exzenterelements 15, mit dem die Schweißzange bzw. die Schenkel der Schweißzange verbunden sind, wird die Beweglichkeit der Schweißzange mit einer einfachen mechanischen Konstruktion gewährleistet und gleichzeitig kontrolliert, da lediglich ein Freiheitsgrad für die Bewegung der Zange vorhanden ist. Dadurch werden unerwünscht große Bewegungen und Ausschläge der Zange vermieden. 3 shows a schematic representation of an eccentric according to the invention 14 , which is an eccentric element 15 which is along the longitudinal axis of the eccentric 14 within the limits of a motor space 16 is displaceable. The eccentric element 15 is connected to both legs of the welding gun. In addition, in the 3 recesses 17 shown, for fixing the eccentric 14 serve on the eccentric gear. Due to the limited linear movement possibility of the eccentric element 15 , with which the welding tongs or the legs of the welding gun are connected, the mobility of the welding gun is ensured with a simple mechanical construction and controlled at the same time, since only one degree of freedom for the movement of the gun is present. As a result, undesirably large movements and rashes of the forceps are avoided.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Schweißzange mit dem erfindungsgemäßen Exzenter 14 in geschlossener Stellung. Beim Schließen der Schweißzangenschenkel bewegt sich der Exzenter 14 in die Null-Grad-Stellung. In der Null-Grad-Stellung ist der Exzenter 14 im Wesentlichen parallel zu den Elektroden 1 angeordnet und erzeugt so die Schweißkraft. Die Schweißzange ist in dieser Stellung geschlossen. Durch die Verschiebbarkeit des Exzenterelements 15 wird aber mit einfachen mechanischen Hilfsmitteln die freie Beweglichkeit der Schweißzange bzw. der Schweißzangenschenkel 1,2,3,4,5 unmittelbar am Arbeitspunkt 7 wiederhergestellt, welche es der Zange ermöglicht, sich um den durch das Exzenterelement 15 vorgesehenen Weg im Bewegungsraum 16 des Exzenters 14 zu bewegen, so dass die Schweißzange eine neue Schweißposition einnehmen kann. Dies wird durch den Doppelpfeil angedeutet. Durch das Exzenterelement 15 bzw. die durch die lineare Ver schiebbarkeit des Exzenterelements 15 gewährleistete Bewegungsfreiheit werden die Elektroden 1 am gewünschten Punkt justiert. Dadurch ist insbesondere eine genauere Kontrolle des Schweißprozesses möglich. Eine Momentenübertragung erfolgt beispielsweise über den Formschluss eines Nutsteins mit der Nut. Andere Konstruktionen sind ebenso denkbar und möglich. 4 shows a schematic representation of a welding gun with the eccentric invention 14 in closed position. When closing the welding tongs, the eccentric moves 14 in the zero-degree position. In the zero-degree position is the eccentric 14 essentially parallel to the electrodes 1 arranged, thus generating the welding force. The welding gun is closed in this position. Due to the displaceability of the eccentric element 15 But with simple mechanical aids, the free mobility of the welding gun or the welding gun legs 1 . 2 . 3 . 4 . 5 directly at the working point 7 restored, which allows the pliers to move through the eccentric 15 provided path in the movement room 16 of the eccentric 14 to move, so that the welding gun can take a new welding position. This is indicated by the double arrow. By the eccentric element 15 or the displaceability by the linear Ver the eccentric element 15 guaranteed freedom of movement become the electrodes 1 adjusted at the desired point. As a result, in particular a more precise control of the welding process is possible. A torque transmission takes place, for example, via the positive connection of a sliding block with the groove. Other constructions are also conceivable and possible.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Schweißzange mit dem erfindungsgemäßen Exzenter 14 in offener Stellung. Beim Öffnen der Schweißzangenschenkel 1,2,3,4,5 entfernt der Exzenter 14 die Schweißzangenschenkel 1,2,3,4,5 vom Arbeitspunkt 7 und fixiert diese beim Erreichen einer Neunzig-Grad-Stellung. Der Exzenter 14 befindet sich in der Neunzig-Grad-Stellung im Wesentlichen um Neunzig Grad gedreht gegenüber der Null-Grad-Stellung. Ist der Exzenter 14 in der Neunzig-Grad-Stellung, so ist die Schweißzange geöffnet und fixiert. Die Bewegungen des Exzenterelements 15 sind zwar prinzipiell möglich, haben jedoch auf Grund der Kinematik keinen Einfluss, so dass sich die Schweißzange in dieser Stellung nicht bewegt. Ein Verfahren eines Roboterarms, an dem die Schweißzange beispielsweise befestigt, ist nunmehr problemlos möglich, da in diesem fixierten Zustand ein unkontrolliertes Bewegungen der Schweißzange verhindert wird. 5 shows a schematic representation of a welding gun with the eccentric invention 14 in open position. When opening the welding tongs 1 . 2 . 3 . 4 . 5 removed the eccentric 14 the welding pliers legs 1,2,3,4,5 from the working point 7 and fixes them when reaching a ninety degree position. The eccentric 14 is located at ninety degrees substantially ninety degrees from the zero degree position. Is the eccentric 14 in the ninety-degree position, the welding gun is opened and fixed. The movements of the eccentric element 15 are in principle possible, but have no influence due to the kinematics, so that the welding gun does not move in this position. A method of a robot arm, to which the welding gun, for example, attached, is now easily possible, since in this fixed state, an uncontrolled movement of the welding gun is prevented.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass auf zusätzliche Ausgleichsantriebe wie z.B. einen Hydraulikantrieb, verzichtet werden kann. Darüber hinaus werden keine zusätzlichen Versorgungsmedien (Druckluft, Druckwasser, elektrischer Strom) bzw. zusätzliche Steuerungseinheiten benötigt. Der zusätzliche Ausgleichsantrieb wird durch einfache mechanische Hilfsmittel wie den erfindungsgemäßen Exzenter 14 ersetzt. Dadurch ist die Wartung deutlich einfacher, wodurch sich auch die Wartungskosten reduzieren. Werden die Bauteile dauerfest ausgeführt, entfällt die Wartung nahezu vollständig.The advantage of the present invention is, in particular, that dispenses with additional balancing drives such as a hydraulic drive can be. In addition, no additional supply media (compressed air, pressurized water, electricity) or additional control units are needed. The additional compensation drive is made by simple mechanical aids such as the eccentric invention 14 replaced. This makes maintenance much easier, which also reduces maintenance costs. If the components are made durable, the maintenance is almost completely eliminated.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist für unterschiedliche Robotertypen geeignet, insbesondere für punktgesteuerte oder bahngesteuerte (z.B. beim Schmelzschweißen) Schweißroboter. Dadurch kann die erfindungsgemäße Schweißzange sehr leicht im industriellen Umfeld eingesetzt werden.The inventive design is for different Robot types suitable, especially for point-controlled or path-controlled (e.g., in fusion welding) Welding robots. This allows the welding gun according to the invention very easily be used in industrial environments.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fixierung einer Schweißzange. Dabei werden die Schweißzangenschenkel 1,2,3,4,5 über ein Exzentergetriebe 8 miteinander gekoppelt. Das Exzentergetriebe 8 weist erfindungsgemäß einen Exzenter 14 mit einem beweglichen Exzenterelement 15 auf, welches dafür sorgt, dass die Elektroden 1 der Schweißzange am Arbeitspunkt 7 beweglich bleiben und somit genauer justierbar sind. Auf zusätzliche Ausgleichsantriebe wie z.B. einen Hydraulikantrieb, kann deshalb verzichtet werden.In summary, the present invention relates to a method and apparatus for fixing a welding gun. At the same time, the welding tongs become thighs 1 . 2 . 3 . 4 . 5 via an eccentric gear 8th coupled together. The eccentric gear 8th has an eccentric according to the invention 14 with a movable eccentric element 15 on, which ensures that the electrodes 1 the welding gun at the working point 7 stay mobile and thus are more precisely adjustable. Additional balancing drives, such as a hydraulic drive, can therefore be dispensed with.

Claims

Welding tongs with fixable balancing device with: - two welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) each with an electrode ( 1 ), which in such a way via an eccentric gear ( 8th ), that each welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) via the eccentric gear ( 8th ) carries out a movement, - means ( 9 ) for driving the eccentric gear ( 8th ), - an eccentric ( 14 ) with an eccentric element ( 15 ), which on the eccentric gear ( 8th ) is mounted, wherein the eccentric element ( 15 ) when reaching at least one predetermined angle of rotation, the welding tongs legs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) for welding or the eccentric ( 14 ) upon reaching at least one further predetermined angle of rotation, the welding tongs legs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) fixed for moving the welding gun.

Welding tongs according to claim 1, characterized in that the eccentric element ( 15 ) along the longitudinal axis of the eccentric ( 14 ) in a movement space ( 16 ) within limits.

Welding tongs according to one of claims 1 or 2, characterized in that the eccentric ( 14 ) when closing the welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) releases the fixation and the eccentric element ( 15 ) when reaching a zero-degree position of the eccentric ( 15 ) the two welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) at the operating point ( 7 ) adjusted for welding, wherein the eccentric ( 15 ) in zero-degree position substantially parallel to the electrodes ( 1 ) is arranged.

Welding tongs according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the eccentric 14 when opening the welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) the welding tongs ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) from the operating point 7 removed and fixed upon reaching a ninety-degree position, with the eccentric 15 arranged at ninety-degree position substantially at ninety degrees from the zero-degree position.

Device with a welding tongs according to one of claims 1 to 4, characterized in that the welding tongs legs have the following features: - one electrode in each case ( 1 ), - in each case a first leg element ( 2 ), a second leg member ( 3 ) and an articulation lever ( 4 ), and - in each case a connecting element ( 5 ) between the first ( 2 ) and the second leg element ( 3 ), wherein the connecting elements ( 5 ) at a common fixed reference point ( 6 ) are rotatably arranged and wherein the articulation levers ( 4 ) with each other by an eccentric gear ( 8th ) are coupled so that each welding pliers leg via the by an electric motor ( 9 ) driven eccentric gear ( 8th ) performs a movement.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the eccentric gear ( 8th ) an eccentric ( 14 ) with an eccentric element ( 15 ), wherein the eccentric element ( 15 ) along the longitudinal axis of the eccentric, ( 14 ) in a movement space ( 16 ) within limits.

Device according to one of claims 5 or 7, characterized in that at least one articulation lever ( 4 ) by another connecting element ( 13 ) with the eccentric gear ( 8th ) connected is.

Use of the device according to one of claims 5 to 7 for one Welding robots.