DE2131868C

DE2131868C - Clamping device for a stud welding device

Info

Publication number: DE2131868C
Application number: DE19712131868
Authority: DE
Inventors: John W Audubon N J Lake (V St A)
Original assignee: Omark Industries Ine , Portland, Oreg (V St A )
Priority date: 1970-06-30
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1973-08-16

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.The invention relates to a clamping device for stud welding devices for automatically inserting and holding studs having a pronounced flange by means of a resilient holding elements equipped through the chuck, the bolts by means of a stamp rod coaxial to the chuck also from a coaxial loading chamber pressed by the chuck to its holding elements and can be electrically welded to a workpiece with the end face of its flange.

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.In the case of a stud welding device, a stud in a metallic jig is like this fixed that its one end protrudes from the jig. The bolt will then be close to that Arranged workpiece with which it is to be welded. During the welding process, a High intensity current through the jig and the bolt fastened in it, and passed over the bolt and the workpiece, causing the abutting parts of Bolt and workpiece leads and - after solidification, a bond between the bolt and workpiece results. During this operation it is extremely important that the bolt is in good electrical contact with the jig, otherwise an arc will occur between the bolt and the jig.

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. There are two basic ways in which bolts can be inserted into a jig. According to the first working method (USA.- Paientschrift 2 537 989), the stud is inserted into the clamping device from an external feed position located outside the welding gun. In this way, the bolts can be introduced by hand or from an automatic loading station which is arranged below the clamping device. The studs are arranged in such a loading station, and the loading station is then pivoted out of the range of the clamping device, after which the welding gun is advanced into the welding position near the workpiece.

Die zweite grundlegende Art der Bolzeneinführung (USA.-Patentschrift 2 610 278) besteht darin, den Bolzen dem hinteren Ende der Einspannvorrich-The second basic type of bolt insertion (U.S. Patent 2,610,278) is to the bolt to the rear end of the jig

.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. .5 supply. A punch rod, which is located outside the loading passage in the rear end of the jig, then moves forward and pushes the bolt from the rear end to the front end of the jig and into its welding position. This type of mechanism is advantageous because the welding area is not blocked by the external loading device as in the first case.

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. The second type of punch advance generally uses a jig having a plurality of resilient fingers which provide sufficient resistance to the bolt as it is advanced through the jig to ensure good electrical contact between the jig and the bolt.

Diese Art Einspannvorrichtung arbeitet gut bei Bolzen mit geradem Schaft und Bolzer, mit sehr kleinen Flanschflächen.This type of jig works well on straight shank studs and studs that are very small Flange surfaces.

Beträchtliche Probleme treten jedoch bei einer einzigen, mit elastischen Fingern versehenen EinSignificant problems arise, however, with a single, resilient fingered one 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 inclamping device when punching bolts which have a flange or head of relatively large diameter compared to the shank of the bolt. The main difficulty is that the only jig 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 dermust be able to expand enough to allow the large bolt flange or head to pass through and at the same time to encompass the shank of the bolt with sufficient force to ensure good electrical contact. The bigger the 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, liegtThe flange or head of the bolt compared to its shank, the more difficult the problem becomes. Even if the jig can be made of sufficiently resilient material so that it closes tightly around the shaft of the bolt 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.the problem now in the short life of the Clamping device due to the extreme stresses placed on the clamping device fingers during expansion and contraction be exercised over a relatively large area.

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 The object of the invention is to create a clamping device for a stud welding device which, when manufactured in large series, avoids premature material fatigue of the individual gripping elements of the clamping device due to its structural design. To solve this problem, a clamping device of the type mentioned in the introduction is characterized by a second inner chuck coaxial with the aforementioned outer chuck with also resilient holding elements, which forms the front part of the punch rod, its inner diameter being the shaft diameter of the bolts and its outer diameter being the inner diameter of the outer

Spannfutters, von diesem vedernd abstützbar, angepaßt ist.Chuck adapted to be supported by this veding is.

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.The first or outer chuck is thus arranged on the linde of a body which has an inner loading chamber contains, which is also connected to a passage for the supply of bolts; it is ! • o dimensioned that its resilient Haltcclemente Hold the flange of the bolt in the closed position.

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.The inner movable chuck is accordingly movable through the loading chamber into the first or outer chuck and into a retracted loading position in which it is the passage. through which the bolts with the flange are inserted into the loading chamber does not interfere. It picks up the bolt shank, supports it ti'id pushes the base with the flange first c rch the first chuck through into the loading position. In the loading position, the fingers of the outer chuck come into resilient engagement with the fingers of the inner chuck in order to support the action of the inner chuck in this way.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Bolzensi hweißvorrichtung,F i g. 1 shows a side view of a bolt sensor welding device,

F i g. 2 den Längsschnittansicht einer Einspann- \ orrichtung gemäß der Erfindung in der Ladestellung undF i g. 2 shows the longitudinal sectional view of a clamping device according to the invention in the loading position and

F i g. 3 den unteren Teil in Schweißstellung.F i g. 3 the lower part in the welding position.

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.The clamping device has a body 10 and a piston device 26. The jig body IO and the piston device 26 are supported by a stationary piston device 19 supported, which is supported by a cross member 14, which in turn on uprights 11 on a main welding table are attached, is adjustable supported.

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.The general mode of operation is as follows: A signal sent by a stud welding controller (not shown) a feed mechanism 15 causes a bolt to enter a delivery mechanism 16 and is then blown from this through a pipe 17 to a charging station 18, from which it arrives in the clamping device 10, in which it is guided into the welding position.

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.After the bolt is inserted into the jig, a rotatable work table 22 is included the workpiece to which the stud is to be welded by means of compressed air which is supplied to a cylinder 20 is fed via a line 28, rotated, everything according to a (not shown) Controller of the welding device programmed sequence takes place. After that, the jig body 10 and the piston device 26 in the welding position, namely by means of the stationary Piston device 19, lowered, which is actuated via an air line 27 under the control of the regulator will. The weld is then carried out in a known manner.

Gemäß Fig.2 ist ein äußeres Spannfutter 39 mit seinem oberen Ende an dem Körper 10 mittels einer Stellschraube 45 befestigt.According to Figure 2, an outer chuck 39 is with its upper end is attached to the body 10 by means of a set screw 45.

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.The body 10 of the jig is supported on the piston device 26 by means of a pair of fasteners, each having a bolt 43 and a nut 44 and allowing easy and quick removal of the body 10 and a punch stem 29 in order to replace them with another set for a Exchange other stud size / M can.

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.A piston 30 is arranged in the piston device? .6, and the piston cylinder is sealed by means of seals 31 and 33, so that a pneumatic Pressure on one side or the other of the piston causes the piston to move within the Cylinder moved in the longitudinal direction. The piston 30 is connected to the ram rod 29 by means of an adjusting screw 32 connected. The punch rod 29 protrudes into a loading chamber 46 which extends over the length iles body 10 of the jig extends.

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.The punch rod 29 terminates in a second or inner chuck 34. The length of the chuck 34 is such that its end has a loading passage: 41 in the body 10 does not interfere when the piston 30 is in its uppermost retracted position is located. The loading passage 41 is connected to the connection end 35 of the supply pipe 17. The connection end 35 is in its position on the charging station 18 by means of a thumb screw 36 held that the connecting end '. 35 attached to a jib 37.

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.When the jig is in the position shown in F ig, 2, a bolt 38 with its flange or head end first through the feed pipe 17 (FIG. 1) to the charging station 18 blown. The bolt can pass through the terminal end 35 and the loading passage 41 and enters the central part of the outer chuck 39, as shown in FIG. 2 is shown.

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.The first or outer chuck 39 has a plurality of resilient fingers 40. The dimension the finger in the closed or relaxed state is such that it touches the flange or head of the Of the bolt 38 and prevent the bolt from passing through the chuck. Nonetheless the fingers are sufficiently resilient to allow the flange or head of the bolt to pass between fingers pass through without over-tightening them in the chuck during the loading sequence claim.

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. After the bolt 38 is inserted into the first or outer chuck 39, as shown in FIG. As shown in Fig. 2, the welding controller commands the piston 30 with the second or inner chuck 34 carried by it to be lowered. As the chuck 34 advances through the loading chamber 46, it first strikes the shank end of the pin 38 located in the outer chuck 39. The diverging portions 47 cause the ^v jrdcren end of the fingers of the second chuck 34, that the shaft end of the bolt aligns itself with the axis of the second chuck 34 and passes between the fingers of the second Spannfuttcts. A suitable angle for the diverging portions 34 has been found to be about 30 'with respect to the axis of the chuck.

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 desWhen the second or inner chuck 34 is moved further forward, the shank of the bolt is firmly gripped by the fingers of this chuck until the The end of the shaft rests against an inner shoulder 48 provided in the second chuck. The shoulder 48 is arranged in the second chuck at a depth that is slightly smaller than that Length of the bolt shank is so that the flange or head of the bolt does not align with the front end of the

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.second chuck comes into contact. This is therefore set up to avoid an arc between the flange or head of the stud and the end of the inner chuck during welding voryangcs.

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 oderWhen the sheep: the bolt is on the shoulder 48 has applied, as the further movement of the / wide chuck 34 through the loading chamber 46 through the flange or head of the bolt through the resilient fingers 40 of the outer chuck 39 pushed through. When the piston 30 has reached the end of its travel, the inner chuck is 34 arranged concentrically in the outer chuck 39 in a position in which the head or Flansch des Bolzens 38 über die Finger 40 des äußeren Spannfutters 39 vorsteht, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist.The flange of the bolt 38 protrudes beyond the fingers 40 of the outer chuck 39, as shown in FIG. 3 is shown.

Die äußeren Abmessungen der Finger des innerenThe outer dimensions of the fingers of the inner

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 dieserChucks 34 are such that they are slightly larger than the inner dimensions of the fingers of the outer chuck 39 when the inner chuck is concentrically disposed in the outer chuck, as shown in FIG. In this

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.ίο position then supports the outer chuck the inner chuck when clasping the Bolzcnschaftcs to ensure a good electrical contact between the chucks and the bolt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Clamping device for stud welding devices for automatically inserting and holding bolts with a pronounced flange through a chuck equipped with resilient holding elements, the bolts being pressed by means of a punch rod coaxial with the chuck from a likewise coaxial loading chamber through the chuck to its holding elements and with the end face their flange can be electrically welded to a workpiece, characterized by a second inner, with the aforementioned outer chuck (39) coaxial chuck (34) with also resilient holding elements, which form the front part of the punch rod (29), its inside durchmeis'.r is adapted to the shaft diameter of the bolt (38) and its outer diameter to the inner diameter of the outer chuck (39), which can be resiliently supported by it.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein konisches Innenprofil des federnden inneren Spannfutters (34) an dem dem Bolzenschaft (38) zugekehrten Ende.2. Clamping device according to claim 1, characterized by a conical inner profile of the resilient inner chuck (34) at the end facing the bolt shank (38).

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen um weniger als die Bolzenschaftlänge zurückgesetzten Anschlag (48) im inneren inannfutter (34).3. Clamping device according to claim 1, characterized by one by less than that The stop (48) is set back in the length of the bolt shank in the inner chuck (34).