DE3701365A1 - Einspann- und drehvorrichtung fuer schweissmaschinen, insbesondere fuer schutzgas-lichtbogenschweissmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspann- und Drehvorrichtung für Schweißmaschinen, insbesondere für Schutzgas-Lichtbogenschweißmaschinen. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch im Klein- und Mittelserienbau besonders vorteilhaft.

Die bekannten Schweißanlagen bestehen üblicherweise aus drei Hauptteilen, nämlich der Stromquelle (z. B. Transformator, Schweiß-Generator, usw.), der Bewegungsvorrichtung (z. B. Vorschubmechanismus) und der Automatik. Die einfachsten Schweißmaschinen, z. B. die Handschweißmaschinen, sind mit keiner Bewegungsvorrichtung ausgerüstet; die erforderlichen Einstellungen und Bewegungen werden unmittelbar von der Bedienungsperson realisiert.

Es sind "halbautomatische" Schutzgas-Lichtbogenschweißmaschinen bekannt, bei denen der Elektrodenvorschub von einem Vorschubmechanismus, und die zur Nahtbildung erforderliche Bewegung des zu schweißenden Werkstückes von der Bedienungsperson durchgeführt wird.

Große Schweißautomaten, die alle Arbeitsvorgänge des Schweißens - Positionierung des Werkstückes und der Schweißelektrode, Dosierung des Schweißdrahtes, bzw. des Schweißpulvers, Schweißstromregelung, usw. - automatisch durchführen, sind ebenfalls bekannt. Solche Schweißautomaten sind jedoch durch ziemlich großen Platzbedarf und Energieaufwand sowie Herstellungsaufwand gekennzeichnet; ihre Verwendung ist deshalb meistens nur im Großserienbau rationell.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspann- und Drehvorrichtung zu schaffen, die an verschiedenste Handschweißmaschinen und halbautomatische Schweißmaschinen verhältnismäßig einfach anpaßbar und ohne erheblichen Aufwand realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einspann- und Drehvorrichtung gelöst, die ein Gestell aufweist, das eine selbsttragende Tragplatte unterstützt, auf welcher Führungsschienen in Versteifungsträgern gebettet sind, wobei an der Tragplatte eine Tragkonstruktion eines mit einem Antrieb verbundenen, an sich bekannten Einspann- und Drehmechanismus, ein mit einem Antrieb verbundener Wagen, der den Spannarm einer bekannten Schweißpistole trägt, und eine bewegbar gebettete Sintergrube sowie ein Rauchablenkmantel angeordnet sind, wobei der den Spannarm der Schweißpistole tragende Wagen vorzugsweise mit Führungsspindeln und Rädern versehen ist. Die erfindungsgemäße Einspann- und Drehvorrichtung weist weiterhin eine Trag- und Führungsschiene auf, an welcher ein Schweißdrahtvorschubmechanismus und eine Drahthalter-Trommel bewegbar angeordnet ist. Der Antrieb des Einspann- und Drehmechanismus und der Antrieb des den Spannarm der Schweißpistole tragenden Wagens sind mit einer Programm- und Steuereinheit verbunden. Die zum Ziele gesetzte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Tragkonstruktion des Einspann- und Drehmechanismus in einem an der selbsttragenden Tragplatte befestigten Spurlager um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist;
• - der Einspann- und Drehmechanismus an seiner Tragkonstruktion mittels eines Kippmechanismus um eine horizontale Achse, in vertikaler Ebene, kippbar angeordnet ist;
• - der Spannarm der Schweißpistole an einem auf dem Wagen angeordneten Hebemechanismus befestigt ist;
• - die Tragkonstruktion und der Kippmechanismus des Einspann- und Drehmechanismus, sowie der Wagen und der Hebemechanismus des Spannarmes der Schweißpistole über Bedienungsorgane mit der Programm- und Steuereinheit steuersignalverknüpft sind.

Der Spannarm der Schweißpistole ist vorzugsweise mit einem Schwingmechanismus verbunden. Der Schwingmechanismus besteht erfindungsgemäße aus einer Drehscheibe, an welcher das eine Ende einer Treibstange exzentrisch befestigt ist, einem zwischen Rollen horizontal geführten Leitarm, der mit dem anderen Ende der Treibstange verbunden ist, und einem mit einem Längsschlitz versehenen Schwingarm, dessen Ende mit dem Leitarm verbunden ist, wobei der Schwingarm durch einen in den Längsschlitz hineinragenden, in senkrechter Richtung einstellbaren Führungszapfen geführt wird. Am freien Ende des Schwingarmes ist ein zweiter Längsschlitz ausgebildet, in welchen ein Führungsstift des Spannarmes der Schweißpistole hineinragt, wobei der Spannarm zwischen Rollen in horizontaler Richtung verschiebbar angeordnet ist. Der Schwingmechanismus ist ebenfalls mit der Programm- und Steuereinheit steuersignalverknüpft. Der Schwingmechanismus ist vorzugsweise mit einem Schwingungsweite- Anzeiger ausgerüstet.

Die Programm- und Steuereinheit kann vorzugsweise in einem Steuerkasten angeordnet sein, der an einem drehbar gelagerten Tragarm ebenfalls drehbar befestigt ist. Am Steuerkasten sind weiterhin Bewegungsreglerknöpfe, Programmier- und Kodierschalter, Vorwahlschalter, Bedienungsorgane und Anzeiger angeordnet, die mit der Programm- und Steuereinheit verbunden sind.

Die Einspann- und Drehvorrichtung ist vorzugsweise mit einem an sich bekannten Fußschalter verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Skizze einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspann- und Drehvorrichtung;

Fig. 2 die Skizze einer Ausführungsform des Antriebs des Einspann- und Drehmechanismus der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht;

Fig. 3 die Skizze einer Ausführungsform des Antriebs des den Spannarm der Schweißpistole tragenden Wagens in Draufsicht;

Fig. 4 die Skizze einer Ausführungsform des Antriebs des Hebemechanismus des Spannarms der Schweißpistole in Seitenansicht;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingmechanismus in Seitenansicht;

Fig. 6 die Skizze einer beispielsmäßigen Anordnung von Bedienungsorganen an der Frontplatte des Steuerkastens.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine am Gestell 1 befestigte selbsttragende Tragplatte 2 auf, an welcher eine Tragkonstruktion 3 eines von einem Antriebsmotor 4 angetriebenen Einspann- und Drehmechanismus 5, ein den Spannarm 7 einer Schweißpistole 6 tragender Wagen 8 und ein eine Sintergrube 9 und einen Rauchablenkmantel 10 tragender Wagen 11 angeordnet sind.

Die Tragkonstruktion 3 ist auf der Tragplatte 2 in einem Spurlager 22 um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert. Der Einspann- und Drehmechanismus 5 ist an der Tragkonstruktion 3 mittels eines Kippmechanismus 21 in vertikaler Ebene kippbar angeordnet. Der Kippmechanismus 21 ermöglicht eine axiale Verdrehung um ±90°.

Auf der Tragplatte 2 sind Führungsschienen 23, 24 in befestigten Versteifungsträgern 40, 43 gebettet. Die Wagen 8 und 11 sind an den Führungsschienen 23 bzw. 24 mittels Rädern 39 bzw. 42 und Führungsspindel 38 bewegbar angeordnet. Der Wagen 11 wird von einem Antriebsmotor 12 angetrieben.

An dem Wagen 8 ist ein Hebemechanismus 13 befestigt, der den Spannarm 7 der Schweißpistole 6 trägt. Der Hebemechanismus 13 ist mit einem am Wagen 8 angeordneten Antriebsmotor 14 verbunden. Mit Hilfe des Hebemechanismus 13 ist die vertikale Lage der Schweißpistole 6 einstellbar.

Der Wagen 8 wird von dem Antriebsmotor 14 und der Wagen 11 von dem Antriebsmotor 12 angetrieben. Der Wagen 8 ist mit einem Gesperre 38 ausgerüstet, welches mit einer Führungsspindel 38 mit Zähnen kämmt. Der Wagen 11 ist mit einem ebenfalls mit der Führungsspindel 37 mit Zähnen kämmenden Gesperre 41 versehen.

Die Fahrgeschwindigkeit der Wagen 8 und 11 ist zwischen 0,05 m/min und 1 m/min stufenlos regelbar.

An der Tragplatte 2 ist eine Trag- und Führungsschiene 18 befestigt, an welcher ein Wagen 15 bewegbar angeordnet ist. Der Wagen 15 trägt einen Schweißdrahtvorschubmechanismus 16 und eine Drahthalter-Trommel 17.

Die Vorrichtung weist eine Programm- und Steuereinheit auf, die in einem Steuerkasten 20 angeordnet ist. Der Steuerkasten 20 ist an einem Tragarm 71 um eine vertikale Achse drehbar angeordnet. Der Tragarm 71 ist in einem Apparatekasten 19 in horizontaler Ebene um etwa 0 bis 270° drehbar gelagert.

Die Programm- und Steuereinheit ist über Bedienungsorgane mit den Antriebsmotoren 4, 8 und 14 steuersignalverknüpft.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Antriebsmotor 4 des Einspann- und Drehmechanismus 5 mit einer Wellenkupplung 25 versehen, die über eine Schneckenwelle 26 mit einem Schneckenrad 27 verbunden ist. An der verlängerten Welle des Schneckenrades 27 sind Zahnräder 28 und 29 unterschiedlicher Größe angeordnet, die mit Schleifzahnräderpaaren 31 bzw. 32, die an einer Schneckenwelle 30 angeordnet sind, in kraftübertragender Verbindung stehen. Die Drehgeschwindigkeit des Einspann- und Drehmechanismus 5 kann mittels Schneckenrädern 34, die an einer Welle 33 angeordnet sind, in einer ersten Schaltstellung (I) zwischen 50 s^-1 und 14 min^-1 und in einer zweiten Schaltstellung (II) zwischen 20 s^-1 und 4 min^-1 stufenlos geschaltet werden. An der Welle 33 sind weiterhin Kohlebürsten 36 angeordnet, die den Schweißstrom an einen Schleifring 35 übermitteln und zugleich einen Lagerschutz sichern.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Antriebsmotor 12 über eine Wellenkupplung 44 mit einer Schneckenwelle 45 verbunden, die mit einer Welle 47 über ein Schneckenrad 46 in kraftübertragender Verbindung steht. Von der Welle 47 wird über eine Wellenkupplung 48 die Führungsspindel 37 gedreht, die die Wagen 8 und 11 bewegt.

Fig. 4 zeigt den kraftübertragenden Hebemechanismus 13, über den die vertikale Lage des Spannarmes 7 der Schweißpistole 6 einstellbar ist. Der Antriebsmotor 14 ist mit einer Schneckenwelle 50 über eine Wellenkupplung 49 verbunden. Die Schneckenwelle 50 ist über ein Schneckenrad 52 mit einer vertikalen Gewindespindel 51 kraftübertragend verbunden.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Spannarm 7 der Schweißpistole 6 mit einem Schwingmechanismus 68 verbunden, welcher eine Drehscheibe 62 aufweist, an der das eine Ende einer Treibstange 63 exzentrisch befestigt ist. Das andere Ende der Treibstange 63 ist mit einem zwischen Rollen 64 in horizontaler Ebene geführten Leitarm 65 gelenkig verbunden. Der Leitarm 65 ist mit einem Schwingarm 66 ebenfalls gelenkig verbunden. Im Schwingarm 66 ist ein Längsschlitz ausgebildet, in welchen ein am Spannarm 7 befestigter Führungsstift 69 hineinragt. Im Schwingarm 66 ist ein weiterer Längsschlitz ausgebildet, in welchen ein Führungszapfen 67 hineinragt. Die vertikale Lage des Führungszapfens 67 ist einstellbar. Der Führungsstift 69 und der Führungszapfen 67 können sich in dem zugeordneten Längsschlitz frei bewegen. Der Spannarm 7 ist zwischen Rollen 70 horizontal geführt.

Der obige Schwingmechanismus 68 arbeitet wie folgt:

Die Drehscheibe 62 wird im Uhrzeigersinn gedreht, wobei sie den Leitarm 65 über die Treibstange 63 in horizontaler Richtung alternierend bewegt. Der in vorbestimmter Lage befestigte Führungszapfen 67, der sich in dem Längsschlitz des Schwingarmes 66 alternierend bewegt, wirkt dabei als momentane Drehachse, um welche sich der Schwingarm 66 alternierend dreht. Das alternierende Schwenken des Schwingarmes 66 führt über den Führungsstift 69, der sich in dem zweiten Längsschlitz des Schwingarmes 66 relativ zum Schlitz alternierend bewegt, zu einem alternierenden horizontalen Schwingen des Spannarmes 7.

Durch Einstellung der vertikalen Lage des Führungszapfens 67 kann die Schwingungsweite des Spannarmes 7 geregelt werden.

Der Schwingmechanismus 68 ist vorzugsweise mit einem Schwingungsweite-Anzeiger 53 versehen (siehe Fig. 1), der mittels einer Schraube zwischen 0 und 60 mm eingestellt werden kann. Die Schwingungszahl kann mittels eines Bewegungsreglerknopfes 54 (siehe Fig. 6) zwischen 10 und 70 min^-1 geregelt werden.

Fig. 6 zeigt als Beispiel eine Anordnung von Bedienungsorganen, d. h. von Bewegungsreglerknöpfen 54, 55, 56 und 57, Programmier- und Kodierschaltern 58, 59, 60 und 61, einem Betriebsschalter 73, einem Notschalter 72, einem Betriebsschalter 75, einem Einschaltknopf 76 und einem Ausschaltknopf 77, Anzeigern 78, 91, 92, 93, 94 und 95, Schaltknöpfen 74 und 79, einem Vorwählknopf 80, einem Betriebswahlschalter 83, Zeitrelais-Reglerknöpfen 87 und 88, einen Potentiometer 89, einem Wahlschalter 90 und Vorwahlschaltern 96, 97, 98 und 99 an der Frontplatte des Steuerkastens 20.

Mittels der Bewegungsreglerknöpfe 54, 55, 56 und 57 sowie des Potentiometers 89 kann die Bewegung des Wagens 8, des Hebemechanismus 13, des Schwingmechanismus 68 und des Schweißdrahtvorschubmechanismus 16 stufenlos geregelt werden.

Mit Hilfe des Notschalters 72 können der Schweißstrom und die Speisespannung ausgeschaltet und dadurch die Schweißmaschine außer Betrieb gesetzt werden.

Eine Arbeitsphase wird mittels des Einschaltknopfes 76 ("START") gestartet und mittels des Ausschaltknopfes 77 ("STOP") abgestellt.

Mit Hilfe des Betriebsschalters 73 und des Schaltknopfes 74 kann die Vorrichtung auf Handsteuerung umgeschaltet werden. Bei Handsteuerung sind die eingestellten Betriebsparameter am numerischen Anzeiger 78 ablesbar. Dies ermöglicht die automatische Wiederholung des Schweißvorganges beim Serienbau.

Die Drehzahl des Einspann- und Drehmechanismus 5 kann mittels des Schaltknopfes 79 auf Maximum geschaltet werden, z. B. bei Prüfung und Reinigung der Schweißnähte. In diesem Fall werden die übrigen Funktionen der Vorrichtung automatisch abgebrochen.

Durch Umschaltung des Vorwählknopfes 80 in die Schaltpositionstellungen 81 bzw. 82 kann die Bewegungsrichtung (horizontal, bzw. vertikal) während des Schweißvorganges geändert werden. Zum Wurzelschweißen wird der Betriebswahlschalter 83 vorzugsweise in die Schaltposition 84 geschaltet. In dieser Betriebsart wird der Einspann- und Drehmechanismus 5 nach einer Umdrehung - eine vorgeschriebene Nahtüberdeckung beibehaltend - abgestellt. In der Schaltposition 85 des Betriebswahlschalters 83 hebt der Hebemechanismus 13 den Sapnnarm 7 der Schweißpistole 6 nach Beendigung einer Umdrehung des Einspann- und Drehmechanismus 5 entsprechend der Nahtdicke auf. Gleichzeitig wird die vorgeschriebene Nahtüberdeckung mittels eines Zeitrelais-Reglerknopfes 87 beachtet. In der Schaltposition 86 des Betriebswahlschalters 83 wird die Schweißpistole 6 nach der ersten Umdrehung des Einspann- und Drehmechanismus 5 aufgehoben und nach Beendigung der zweiten Umdrehung - unter Beibehaltung einer vorgeschriebenen Nahtüberdeckung - abgestellt. Die Nahtüberdeckung wird dabei ebenfalls mittels des Zeitrelais-Reglerknopfes 87 eingestellt.

Mit Hilfe des Potentiometers 89 kann der Schweißdrahtvorschubmechanismus 16 stufenlos geregelt werden.

Mittels des Wahlschalters 90 kann ein über den Programmier- und Kodierschalter 58, 59, 60 und 61 eingestellter Parameter registriert bzw. am Anzeiger 78 angezeigt werden.

Der Zeitrelais-Reglerknopf 87 dient weiterhin zum Regeln der Schweißstromstärke.

Die Schweißnahtüberdeckung kann innerhalb des eingestellten Bereiches mit Hilfe des Zeitrelais-Reglerknopfes 86 geregelt werden.

Die eingestellten Betriebsarten - "Fußsteuerung", "Handsteuerung", "automatischer Betrieb", "Wurzelschweißung" usw. - werden an den Anzeigern 91, 92, 93, 94 und 95 angezeigt.

Die Vorwahlschalter 96, 97, 98 und 99 dienen zur Einstellung der Drehrichtung des Einspann- und Drehmechanismus 5, der vertikalen und der horizontalen Bewegung sowie der Schwingung.

Wie es in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, ist an den Einspann- und Drehmechanismus 5 vorzugsweise ein Fußschalter 100 angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an eine Schweißmaschine über einen Anschluß 101 angeschlossen, über den auch das Ein- und Ausschalten der Schweißmaschine vorgenommen wird.

Für das Ein- und Ausschalten sowie für die Regelung des Schweißdrahtvorschubmechanismus 16 ist ein Anschluß 102 vorgesehen. Die Vorrichtung weist weiterhin einen Netzanschluß 103 auf (siehe Fig. 1).

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die erfindungsgemäße Einspann- und Drehvorrichtung an beliebige bekannte Schweißmaschinen und Drahtvorschubmechanismen angepaßt werden kann. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne wesentlichen Aufwand realisierbar ist, und ihre Inbetriebhaltung bei Klein- und Mittelserienbau besonders ökonomisch ist.

Claims (4)

1. Einspann- und Drehvorrichtung für Schweißmaschinen, insbesondere für Schutzgas-Lichtbogenschweißmaschinen, mit einer von einem Gestell unterstützten, mit in Versteifungsträgern gebetteten Führungsschienen versehenen selbsttragenden Tragplatte, an welcher eine Tragkonstruktion eines mit einen Antrieb verbundenen Einspann- und Drehmechanismus, ein mit einem Antrieb verbundener, einen Spannarm einer Schweißpistole tragender Wagen und eine verschiebbar gebette Sintergrube mit einem Rauchablenkmantel angeordnet sind, und einem Schweißdrahtvorschubmechanismus und einer Drahthalter-Trommel, die an einer Trag- und Führungsschiene bewegbar angeordnet sind, wobei der Antrieb des Einspann- und Drehmechanismus und der Antrieb des Wagens mit einer Programm- und Steuereinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (3) des Einspann- und Drehmechanismus (5) in einem an der selbsttragenden Tragplatte (2) befestigten Spurlager (22) drehbar gelagert ist, daß der Einspann- und Drehmechanismus (5) an der Tragkonstruktion (3) mittels eines Kippmechanismus (21) in senkrechter Ebene kippbar angeordnet ist, daß der Spannarm (7) der Schweißpistole (6) an einem auf dem Wagen (8) angeordneten Hebemechanismus (13) befestigt ist und daß die Tragkonstruktion (3) und der Kippmechanismus (21) des Einspann- und Drehmechanismus (5) sowie der Wagen (8) und der Hebemechanismus (13) des Spannarms (7) der Schweißpistole (6) mit der Programm- und Steuereinheit über Bedienungsorgane steuersignalverknüpft sind.

2. Einspann- und Drehvorrichtung für Schweißmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (7) der Schweißpistole (6) mit einem Schwingmechanismus (68) bestehend aus einer Drehscheibe (62), einer an der Drehscheibe (62) exzentrisch befestigten Treibstange (63), einem zwischen Rollen (64) geführten Leitarm (65), der mit der Treibstange (63) verbunden ist, und einem mit einem Längsschlitz versehenen Schwingarm (66) verbunden ist, der am Leitarm (65) drehbar befestigt ist, wobei in den Längsschlitz des Schwingarmes (66) ein in senkrechter Richtung einstellbarer Führungszapfen (67) hineinragt und ein Führungsstift (69) des Spannarms (7) der Schweißpistole (6) in einen zweiten Längsschlitz des Schwingarmes (66) hineinragt, wobei der Spannarm (7) zwischen Rollen (70) in horizontaler Ebene verschiebbar angeordnet ist, die Programm- und Steuereinheit über Bedienungsorgane mit dem Schwingmechanismus (68) steuersignalverknüpft ist und der Schwingmechanismus (68) mit einem Schwingungsweite-Anzeiger (53) versehen ist.

3. Einspann- und Drehvorrichtung für Schweißmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Programm- und Steuereinheit in einem an einem drehbar gelagerten Tragarm (71) drehbar befestigten Steuerkasten (20) angeordnet ist, an welchem Bewegungsreglerknöpfe (54, 55, 56, 57), Programmier- und Kodierschalter (58, 59, 60, 61), Vorwahlschalter (96, 97, 98, 99), und Bedienungsorgane und Anzeiger (53, 78, 91, 92, 93, 94, 95), die mit der Programm- und Steuereinheit verbunden sind, angeordnet sind.

4. Einspann- und Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fußschalter (100) mit dem Einspann- und Drehmechanismus (5) verbunden ist.