DE2131868C - Einspannvorrichtung fur eine Bolzenschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvorrichtung für Bolzenschweißvorrichtungen zum automatischen Einführen und Halten von einen ausgeprägten Flansch aufweisenden Bolzen durch ein mit federnden Halteelementen ausgerüsteten Spannfutter hindurch, wobei die Bolzen mittels einer zum Spannfutter koaxialen Stempelstange aus einer ebenfalls koaxialen Ladekammer durch das Spannfutter zu dessen Halteelemente gedrückt und mit der Stirnfläche ihres Flansches elektrisch an ein Werkstück angeschweißt werden können.

Bei einer Bolzenschweißvorrichtung wird ein Bolzen in einer metallischen Einspannvorrichtung derart befestigt, daß sein eines Ende aus der Einspannvorrichtung vorsteht. Der Bolzen wird dann nahe dem Werkstück angeordnet, mit dem er verschweißt werden soll. Während des Schweißvorgangs wird ein Strom hoher Intensität durch die Einspannvorrichtung und den in ihr befestigten Bolzen hindurch und über den Bolzen und das Werkstück geführt, was zum Schmelzen der aneinanderstoßenden Teile von Bolzen und Werkstück führt und- nach Verfestigung eine Bindung zwischen Bolzen und Werkstück ergibt. Während dieses Arbeitsvorganges ist es äußerst wichtig, daß der Bolzen in gutem elektrischem Kontakt mit der Einspannvorrichtung ist, anderenfalls ein Lichtbogen zwischen dem Bolzen und der Einspannvorrichtung auftritt.

Es gibt zwei grundlegende Arbeitsweisen, nach denen Bolzen in eine Einspannvorrichtung eingeführt werden können. Nach der ersten Arbeitsweise (USA.-Paientschrifi 2 537 989) wird der Bolzen aus einer außerhalb der Schweißpistole befindlichen äußeren Zuführstellung in die Einspannvorrichtung eingesetzt. Die Bolzen können auf diese Weise von Hand 5 oder aus einer automatischen Ladestation, die unterhalb der Einspannvorrichtung angeordnet ist, eingei'ühr: werden. In einer solchen Ladestation werden die Bolzen angeordnet, und dann wird die Ladestation aus dem Bereich der Einspannvorrichtung geschwenkt, wonach die Schweißpistole in die Schweißstellung nahe dem Werkstück vorbewegt wird.

Die zweite grundlegende Art der Bolzeneinführung (USA.-Patentschrift 2 610 278) besteht darin, den Bolzen dem hinteren Ende der Einspannvorrich-

.5 tung zuzuführen. Eine Stempelstange, die außerhalb des Ladedurchgangs im hinteren Ende der Einspannvorrichtung angeordnet ist, bewegt sich dann vor und drückt den Bolzen vom hinteren Ende zum vorderen Ende der Einspannvorrichtung und in seine Schweißstellung. Diese Art Mechanismus ist vorteilhaft, weil der Schweißbereich von der äußeren Ladevorrichtung nicht wie im ersten Fall versperrt wird.

Bei der zweiten Art des Stempelvorschubs wird im allgemeinen eine Einspannvorrichtung verwendet, die eine Mehrzahl federnder Finger hat, die dem Bolzen bei seinem Vorschub durch die Einspannvorrichtung hindurch genügend Widerstand bieten, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Einspannvorrichtung und dem Bolzen zu gewährleisten.

Diese Art Einspannvorrichtung arbeitet gut bei Bolzen mit geradem Schaft und Bolzer, mit sehr kleinen Flanschflächen.

Beträchtliche Probleme treten jedoch bei einer einzigen, mit elastischen Fingern versehenen Ein spannvorrichtung beim Stempelvorschub von Bolzen auf, die einen Flansch oder Kopf von relativ großem Durchmesser im Vergleich zu dem Schaft des Bolzens aufweisen. Die Schwierigkeit besteht im wesentlichen darin, daß die einzige Einspannvorrichtung in der Lage sein muß, sich zum Durchlassen des großen Bolzenflansches oder -kopfes genügend auszudehnen und gleichzeitig den Schaft des Bolzens mit ausreichender Kraft zu umfassen, um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Je größer der Flansch oder Kopf des Bolzens im Vergleich zu seinem Schaft ist, um so schwieriger wird das Problem. Selbst wenn die Einspannvorrichtung aus genügend federndem Material hergestellt werden kann, so daß sie sich fest um den Schaft des Bolzens schließt, liegt das Problem jetzt in der kurzen Lebensdauer der Einspannvorrichtung zufolge der extremen Beanspruchungen, die auf die Finger der Einspannvorrichtung bei der Ausdehnung und Zusammenziehung über einen relativ großen Bereich ausgeübt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspannvorrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung zu schaffen, die bei einer Fertigung in großer Serie auf Grund ihrer konstruktiven Ausführung eine vorzeitige Materialermüdung der einzelnen Greifelemente der Einspannvorrichtung vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einspannvorrichtung der einleitend genannten Art gekennzeichnet durch ein zweites inneres, mit dem vorstehend genannten äußeren Spannfutter koaxiales Spannfutter mit ebenfalls federnden Halteelementen, das den vorderen Teil der Stempelstange bildet, wobei sein Innendurchmesser dem Schaftdurchmesser der Bolzen und sein Außendurchmesser dem Innendurchmesser des äußeren

Spannfutters, von diesem vedernd abstützbar, angepaßt ist.

Das erste oder äußere Spannfutter ist also am linde eines Körpers angeordnet, der eine innere Ladekammer enthält, die auch mit einem Durchgang tür die Zufuhr von Bolzen in Verbindung steht; es ist !•o dimensioniert, daß seine federnden Haltcclemente in geschlossener Stellung den Flansch des Bolzens festhalten.

Das innere bewegbare Spannfutter ist entsprecliend durch die Ladekammer hindurch in das erste oder äußere Spannfutter und in eine zurückgezogene Ladestellung bewegbar, in der es den Durchgang. durch welchen hindurch die Bolzen mit dem Flansch \oran in die Ladekammer eingeführt werden, nicht stört. Es nimmt den Bolzenschaft auf, stützt ihn ab ti'id drückt den Boden mit dem Flansch voraus c rch das erste Spannfutter hindurch in die Ladestellung. In der Ladestellung treten die Finger des äußeren Spannfutters in federnden Eingriff mit den Fingern des inneren Spannfutters, um auf diese Art die Wirkung des inneren Spannfutters zu untr -stützen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Bolzensi hweißvorrichtung,

F i g. 2 den Längsschnittansicht einer Einspann- \ orrichtung gemäß der Erfindung in der Ladestellung und

F i g. 3 den unteren Teil in Schweißstellung.

Die Einspannvorrichtung weist einen Körper 10 und eine Kolbeneinrichtung 26 auf. Der Einspannvorrichtungskörper IO und die Kolbencinrichtung 26 werden von einer stationären Kolbeneinrichtung 19 getragen, die von einem Querträger 14 abgestützt ist, der seinerseits an Ständern 11, die auf einem Hauptschweißtisch befestigt sind, einstellbar abgestützt ist.

Die Arbeitsweise ist allgemein folgende: Ein Signal, das von einem BolzenschweißregLr (nicht gezeigt) einem Zufuhrmechanismus 15 zugeführt wird, bewirkt, daß ein Bolzen in einen Abgabemechanismus 16 geführt und aus diesem dann durch ein Rohr 17 hindurch zu einer Ladestation 18 geblasen wird, aus der er in die Einspannvorrichtung 10 gelangt, in welcher er in die Schweißstellung geführt wird.

Nachdem der Bolzen in die Einspannvorrichtung eingeführt ist, wird ein drehbarer Arbeitstisch 22 mit dem Werkstück, an den der Bolzen angeschweißt werden soll, mittels Druckluft, die einem Zylinder 20 über eine Leitung 28 zugeführt wird, gedreht, wobei alles gemäß einer in einem (nicht dargestellten) Regler der Schweißvorrichtung einprogrammierten Folge stattfindet. Danach werden der Einspannvorrichtungskörper 10 und die Kolbeneinrichtung 26 in Schweißstellung, und zwar mittels der stationären Kolbeneinrichtung 19, gesenkt, die über eine Luftleitung 27 unter der Steuerung des Reglers betätigt wird. Die Schweißung wird dann in bekannter Weise ausgeführt.

Gemäß Fig.2 ist ein äußeres Spannfutter 39 mit seinem oberen Ende an dem Körper 10 mittels einer Stellschraube 45 befestigt.

Der Körper 10 der Einspannvorrichtung ist an der Kolbeneinrichtung 26 mittels eines Paares von Befestigungseinrichiungen abgestützt, welche jeweils einen Bolzen 43 und eine Mutter 44 aufweisen und ein leichtes und schnelles Entfernen des Körpers 10 und einer Stempelstaiige 29 erlauben, um sie gegen einen anderen Satz für eine andere Bolzengröße austauschen /M können.

In der Kolbeneinriehtung ?.6 ist ein Kolben 30 angeordnet, und der Kolbenzylinder ist mittels Dichtungen 31 und 33 abgedichtet, so daß ein pneumatischer Druck auf der einen oder der anderen Seite de-, Kolbens bewirkt, daß sich der Kolben innerhalb des Zylinders in Längsrichtung bewegt. Der Kolben 30 ist mit der Stempelstange 29 mittels einer Stellschraube 32 verbunden. Die Stempelstange 29 ragt in eine Ladekammer 46 hinein, die sich über die Länge iles Körpers 10 der Einspannvorrichtung erstreckt.

Die Stempelstange 29 endet in einem zweiten oder inneren Spannfutter 34. Die Länge des Spannfutters 34 ist derart, daß sein Ende einen Ladedurchszani: 41 in dem Körper 10 nicht stört, wenn der Kolben 30 sich in seiner obersten zurückgezogenen Stellung befindet. Der Ladedurchgang 41 steht mit dem Anschlußende 35 des Zufuhrrohres 17 in Verbindung. Das Anschlußende 35 wird in seiner Stellung an der Ladestation 18 mittels -ner Daumenschraube 36 gehalten, die das Anschlußend'. 35 in einem Ha!- tebfock 37 befestigt.

Wenn sich die Einspannvorrichtung in der in F ig, 2 gezeigten Stellung befindet, wird ein Bolzen 38 mit seinem Flansch- oder Kopfende voran durch das Zufuhrrohr 17 (Fig. 1) hindurch zu der Ladestation 18 geblasen. Der Bolzen kann durch das Anschlußende 35 und den Ladedurchgang 41 hindurchgehen und gelangt in den Mittelteil des äußeren Spannfutters 39, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

Das erste oder äußere Spannfutter 39 weist eine Mehrzahl federnder Finger 40 auf. Die Abmessung der Finger im geschlossenen oder entspannten Zustand ist derart, daß sie den Flansch oder Kopf des Bolzens 38 zurückhalten und den Bolzen am Durchgang durch das Spannfutter hindern. Nichtsdestoweniger sind die Finger ausreichend federnd, um dem Flansch oder Kopf des Bolzens zu gestatten, zwischen den Fingern hindurchzugehen, ohne sie während der Ladefolge in dem Spannfutter übermäßig zu beanspruchen.

Nachdem der Bolzen 38 in das erste oder äußere Spannfutter 39 eingeführt wordea ist, wie in F i g. 2 gezeigt, gibt der Schweißregler einen Befehl, auf den hin der Kolben 30 mit dem von ihm getragenen zweiten oder inneren Spannfutter 34 gesenkt wird. Wenn das Spannfutter 34 sich durch die Ladekammer 46 hindurch vorbewegt, trifft es zuerst auf das Schaftende des in dem äußeren Spannfutter 39 befindlichen Bolzens 38 auf. Die divergierenden Teile 47 am ^vjrdcren Ende der Finger des zweiten Spannfutters 34 bewirken, daß das Schaftende des Bolzens sich selbst mit der Achse des zweiten Spannfutters 34 ausrichtet und zwischen die Finger des zweiten Spannfuttcts tritt. Es wurde gefunden, daß ein geeigneter Winkel für die divergierenden Teile 34 etwa 30 ' mit Bezug auf die Achse des Spannfutters beträgt.

Wenn das zweite oder innere Spannfutter 34 sich weiter vorbewegt, wird der Schaft des Bolzens von den Fingern dieses Spannfutters fest ergriffen, bis das Ende des Schaftes sich an eine in dem zweiten Spannfutter vorgesehene innere Schulter 48 anlegt. Die Schulter 48 ist in dem zweiten Spannfutter in einer Tiefe angeordnet, die etwas kleiner als die Länge des Bolzenschaftes ist, damit der Flansch oder Kopf des Bolzens nicht mit dem vorderen Ende des

zweiten Spannfutters in Berührung tritt. Dies ist deshalb so eingerichtet, um einen Lichtbogen zwischen dem Flansch oder Kopf des Bolzens und dem Ende des inneren Spannfutters während des Schweißvoryangcs zu vermeiden.

Wenn der Schaf: des Bolzens sich an die Schulter 48 angelegt hat, wird bei der Weiterbewegung des /weiten Spannfutters 34 durch die Ladekammer 46 iiindurch der Flansch oder Kopf des Bolzens durch die federnden Finger 40 des äußeren Spannfutters 39 hindurchgedrückt. Wenn der Kolben 30 das Ende seines Weges erreicht hat, ist das innere Spannfutter 34 konzentrisch in dem äußeren Spannfutter 39 in einer Stellung angeordnet, in welcher der Kopf oder Flansch des Bolzens 38 über die Finger 40 des äußeren Spannfutters 39 vorsteht, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist.

Die äußeren Abmessungen der Finger des inneren

Spannfutters 34 sind derart, daß sie geringfügig größer als die inneren Abmessungen der Finger des äußeren Spannfutters 39 sind, wenn das innere Spannfutter konzentrisch in dem äußeren Spannfutter angeordnet ist, wie dies in Fig.3 gezeigt ist. In dieser

ίο Lage unterstützt dann das äußere Spannfutter das innere Spannfutter beim Umklammern des Bolzcnschaftcs, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Spannfuttern und dem Bolzen zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einspannvorrichtung für Bolzenschweißvorrichtunaen zum automatischen Einführen und Halten von einen ausgeprägten Flansch aufweisenden Bolzen durch ein mit federnden Haltelementen ausgerüsteten Spannfutter hindurch, wobei die Bolzen mittels einer zum Spannfutter koaxialen Stempeistange aus einer ebenfalls koaxialen Ladekammer durch das Spannfutter zu dessen Halteelemente gedrückt und mit der Stirnfläche ihres Flansches elektrisch an ein Werkstück angeschweißt werden können, gekennzeichnet d u r c h ein zweites inneres, mit dem vorstehend genannten äußeren Spannfutter (39) koaxiales Spannfutter (34) mit ebenfalls federnden Halteelementen, das den vorderen Teil der Stempelstange (29) bildei, wobei, sein Innendurchmeis'.r dem Schaftdurchmesser der Bolzen (38) und sein Außendurchmesser dem Innendurchmesser des äußeren Spannfutters (39), von diesem federnd abstützbar, angepaßt ist.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein konisches Innenprofil des federnden inneren Spannfutters (34) an dem dem Bolzenschaft (38) zugekehrten Ende.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen um weniger als die Bolzenschaftlänge zurückgesetzten Anschlag (48) im inneren inannfutter (34).