insbesondere für Roboter-Schweißzangen

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 .

Schweißzangen, insbesondere zum Widerstandspunktschweißen, haben u.a. im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen einen hohen Stellenwert, bei dem der Einsatz derartiger Schweißzangen (Roboter-Schweißzangen) einfach und flexibel ist.

Problematisch bei der Verwendung derartiger Schweißzangen ist jedoch, dass nicht rechtzeitig erkannte Fehler an den Schweißzangen oder falsche Prozessparameter beim Schweißen zu Produktionsausschuss oder fehlerhaften Teilen führen können.

Um derartige Fehler frühzeitig erkennen zu können, werden Messeinrichtungen verwendet, mit denen eine Kraftmessung des Fügevorganges durch Bestimmung der Krafteinleitung der Elektroden der Schweißzangen durchgeführt werden kann. Aus der DE 101 27 1 12 A1 ist ein Schweißkopf mit einer Zustellwelle und einer über einen Zylinder beweglichen Elektrode bekannt, bei dem zur Erfassung verschiedener Parameter ein Drucksensor vorgesehen ist.

Aus der DE 102 24 402 A1 ist eine Schweißzange zum elektrischen Widerstandsschweißen mit zwei Elektroden bekannt, die einen Kraftsensor zur Erfassung eines Kraftwertes zwischen den beiden Elektroden aufweist. Durch die Anordnung dieses Sensors sollen Störkanten vermieden werden, wobei der Kraftsensor an einer der Elektrodenarmhalterungen angeordnet ist.

Aus DE 696 14 429 T2 ist ein Widerstandsschweiß-Sensoraufbau zur Überwachung von Parametern eines Widerstandsschweißverfahrens bekannt. Aus der GB 2 134 267 A ist ein Messfühler bekannt, der eine Spule umfasst, die zwischen zwei Metallmembranteilen angeordnet und von diesen isoliert ist. Vorsprünge ragen von den Membranteilen in entgegengesetzte Enden einer Bohrung, die sich zentral innerhalb der Spule befindet. Die gegenüberliegenden Stirnflächen der Spule sind durch Isoliermaterial getrennt, das es den Vorsprüngen ermöglicht, sich aufeinander zu zu bewegen, wenn eine Last an den Membranteilen entlang der Achse der Spulenbohrung angelegt wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messeinrichtung für Roboter- Schweißzangen zu schaffen, die gegenüber bekannten Messeinrichtungen einfach und sicher gehandhabt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung weist ein Gehäuse/Elektronikgehäuse auf, das zum einen ein Halteteil zur temporären Fixierung einer Elektrode einer Schweißzange und zum anderen eine Kraftmesszelle umfasst, an der die zweite Elektrode der Schweißzange zur Anlage gebracht werden kann, um die Krafteinleitung der Elektroden der Schweißzange ermitteln zu können.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Messeinrichtung während einer Inbetriebnahme der Schweißzange oder auch während eines Service-Intervalls zum Einsatz kommen. Dadurch, dass die Messeinrichtung über das Halteteil temporär an einer der beiden Elektroden fixiert werden kann, ist es nicht nötig, dass eine Bedienperson während des eigentlichen Messvorganges, während dem die zweite Elektrode an die Kraftmesszelle angelegt wird, die Messeinrichtung von Hand halten muss, was für eine Bedienperson zum einen einfacher und zum anderen sicherer ist.

Vorteilhafterweise kann das Elektronikgehäuse der Messeinrichtung neben einem Aufnahmebereich für das Halteteil und die Kraftmesszelle ferner einen Aufnahmebereich für ein Elektronikfach umfassen, in dem eine für die Erfassung der Messwerte geeignete Elektronik-Platinenanordnung angeordnet werden kann, die über einen Kabelausgang mit einer Auswerteeinheit in Signalverbindung stehen kann.

Anstelle eines Aufnahmebereichs für ein Elektronikfach ist es auch möglich, den entsprechenden Bereich des Gehäuses als langgestreckten Handgriff auszubilden, der sich an das Halteteil anschließt und sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckt und die Elektronik-Platinenanordnung aufnehmen kann. Ein derartiger Handgriff kann auch als auswechselbares Teil vorgesehen werden, so dass es beispielsweise möglich wird, in derartigen Auswechselteilen unterschiedliche Elektronik-Platinenanordnungen zur Anpassung an unterschiedliche Rahmenbedingungen vorzusehen, so dass für die Anpassung lediglich der Handgriff ausgetauscht werden muss, falls eine Anpassung der Elektronik- Platinenanordnung erforderlich ist.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist die Platinenanordnung mit einer Funkübertragungseinrichtung versehen und steht mit dieser in Wirkverbindung, wobei die Funkübertragungseinrichtung sowohl eine Sende- als auch eine Empfangs-Funktion umfassen kann. Eine derartige Ausführungsform kann sowohl im Elektronikfach wie auch im Handgriff angeordnet sein. Insbesondere diese Art von Platinenanordnung, wie auch die Elektronik-Platinenanordnung mit Kabelausgang, kann mit einer in der Messeinrichtung integrierten autarken Stromversorgung, wie beispielsweise einer Akkumulatoranordnung oder einer Batterieanordnung, mit Energie versorgt werden.

Ferner ist es möglich, die Kraftmesszelle mit sogenannten Lastknöpfen unterschiedlicher Ausbildung zu kombinieren. Unter einem derartigen Lastknopf versteht man eine Anordnung, die aus einem Anlagestück und einem Außengewindezapfen aufgebaut ist, der in ein Innengewinde der Kraftmesszelle eingeschraubt werden kann. Hiermit ist es möglich, Anlageflächen unterschiedlicher Kontur an der Kraftmesszelle anzubringen. Derartige Anlageflächen können flach bzw. eben, konkav oder konvex ausgebildet sein, je nachdem, wie die Form der an den Lastknopf anzulegenden Elektrode ist. Derartige Anpassungen können sinnvoll sei, da sich die Elektroden von Schweißzangen während ihres Betriebs abnutzen und somit ihre Form verändern können, so dass die Anpassung der Anlagefläche der Kraftmesszelle an die entsprechende sich ergebende Form der Elektrode eine genauere Kraftmessung sicherstellt.

Der Vorteil von mit der Kraftmesszelle kombinierbaren Lastknöpfen besteht darin, dass der Aufbau der Messeinrichtung an sich nicht verändert werden muss, sondern lediglich durch Austauschen der Lastknöpfe Anpassungen auf einfache Art und Weise an eine optimale Form zur Abstützung der jeweiligen Elektrode vorgenommen werden können.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt: Fig. 1 eine schematisch leicht vereinfachte perspektivische Darstellung einer

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Messeinrichtung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 A, B Schnittdarstellungen zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäß en

Messeinrichtung gemäß der Linie A-A in Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Messeinrichtung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Messeinrichtung entlang der Linie B-B in Fig. 4,

Fig. 6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Messeinrichtung, und Fig. 7 A bis 7C schematisch stark vereinfachte Darstellungen von Lastknöpfen, die mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung kombinierbar sind.

Aus einer Zusammenschau der Darstellung der Fig. 1 bis 5 ergibt sich der Aufbau und die Funktion einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1 für Roboter-Schweißzangen, die in den Figuren jedoch nicht im Einzelnen dargestellt sind. Die Messeinrichtung 1 weist ein Gehäuse/Elektronikgehäuse 18 auf. Wie vor allem die Schnittdarstellung der Fig. 3 verdeutlicht, ist in einem Bereich des Gehäuses 18 ein topfähnliches Halteteil 19 angeordnet, das gegenüber dem Gehäuse 18 mittels eines ersten Isolierringes 2 elektrisch isoliert ist. Der Isolierring 2 ist gestuft ausgebildet und umgibt eine entsprechend gestufte Außenkontur 24' des Halteteils 19, wie sich dies aus Fig. 3 erschließt. Das Halteteil 19 weist einen Aufnahmeraum 22 mit einer Bodenwand 23 auf. Der Aufnahmeraum 22 dient zur Aufnahme einer Elektrode einer Roboter-Schweißzange, die in diesem Aufnahmeraum 22 über eine Fixiereinrichtung 24 temporär zum Zwecke der Durchführung einer Messung festgelegt werden kann.

Gegenüber dem Halteteil 19, gemäß der in Fig. 3 gewählten Darstellung im unteren Bereich des Gehäuses 18, ist eine Kraftmesszelle 17 angeordnet. Die Kraftmesszelle 17 ist hierbei gegenüber der Bodenwand 23 im Gehäuse 18, beispielsweise über eine Schraubverbindung oder ähnliches, fixiert und ist mittels eines umfangsseitig angeordneten zweiten Isolierrings 5 sowie einer stirnseitig angeordneten Isolierscheibenanordnung 7, 21 gegenüber dem Gehäuse 18 elektrisch isoliert. Wie Fig. 3A und 3B verdeutlichen, ist der zweite Isolierring 5 entsprechend einer gestuften Außenkontur 27 der Kraftmesszelle 17 ebenfalls gestuft ausgebildet und liegt umfangsseitig an der Außenkontur 27 der Kraftmesszelle an, um diese umfangsseitig gegenüber dem Gehäuse 18 elektrisch zu isolieren.

Die Isolierscheibenanordnung weist vorzugsweise eine erste Isolierscheibe 7 auf, die in eine stirnseitige, zur Bodenwand 23 weisende, Ringnut 28 der Kraftmesszelle 17 eingelegt ist. Dadurch deckt die erste Isolierscheibe 7 einen Zellenraum 29 vollflächig ab. Diese erste Isolierscheibe 7 ist für den Fall, dass die Kraftmesszelle 17 über eine Eigenisolation verfügt, nicht nötig. Die Isolierscheibenanordnung weist ferner eine zweite Isolierscheibe 21 in Form eines Scheibenrings auf, der zwischen der Bodenwand 23 und der ersten Isolierscheibe 7 angeordnet ist und sowohl an der Isolierscheibe 7 als auch randseitig an einer Außenfläche 30 der Bodenwand 23 anliegt, wie die Fig. 3A und 3B dies im Einzelnen zeigen. Ein Spalt 36 zwischen aufeinander zuweisenden Stirnflächen des ersten Isolierrings 2 und des zweiten Isolierrings 5 verdeutlicht jedoch, dass diese beiden Isolierringe nicht aneinander anliegen, weil eine Kraftübertragung anzubringender Elektroden über die Isolierscheibe 21 stattfindet.

Die Fixiereinrichtung 24 weist einen im Aufnahmeraum 22 angeordneten, an einer Innenumfangsfläche 25 anliegenden Spannring 6 auf, der, wie vor allem Fig. 1 zeigt, geschlitzt ausgebildet ist.

Außenseitig liegt an diesem Spannring 6 ein Klemmstück 4 an, das wiederum mit einer Spannschraubenanordnung zusammenwirkt, die über eine Stirnfläche eines Schraubbolzens 20 am Klemmstück 4 anliegt. Die Spannschraubenanordnung weist neben dem Schraubbolzen 20 ferner eine Handhabe 1 1 , insbesondere in Form eines Sterngriffs, auf, die mit dem Schraubbolzen 20 verbunden ist. Fig. 3 verdeutlicht für die Verbindung zwischen der Handhabe 1 1 und dem Schraubbolzen eine Ausnehmung 14, in die eine Klemmschraube oder ein Klemmbolzen oder ähnliche Verbindungselemente eingeführt werden können, um die Handhabe 1 1 mit dem Schraubbolzen 20 verdrehfest verbinden zu können. Endseitig ist der Schraubbolzen 20 in ein Innengewinde 37 des Halteteils 19 eingeschraubt und kann somit über das Klemmstück 4 den Spannring 6 aufgrund seiner geschlitzten Ausführung zusammendrücken, um eine in den Aufnahmeraum 22 eingeführte Elektrodenspitze temporär festzulegen.

Die Fig. 3A und 3B zeigen ferner eine Anordnung einer Innensechskantschraube 15 und einer gegebenenfalls vorgesehenen Beilagscheibe 16, die am Spannring 6 angebracht ist. Die Innensechskantschraube 15 dient als Positionierhilfe, so dass die Schlitzung des Spannrings 6 im 90°-Winkel zur Spannschraubenanordnung ausgerichtet ist. Ferner dient die Innensechskantschraube 15 auch als Verliersicherung für den Spannring 6 im Zusammenhang mit einem Deckel 31 , der nachfolgend näher beschrieben werden wird.

Wie sich ferner vor allem aus einer Zusammenschau der Fig. 1 , 3A, 3B und 4 ergibt, ist das Halteteil 19 bei der hier dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform mittels eines ringförmigen Anschraubflansches 3 mit dem Gehäuse 18 verbunden, wozu beispielsweise vier Innensechskantschrauben 12, wie Fig. 4 zeigt, verwendet werden können.

Vor allem die Fig. 1 , 3A, 3B und 5 zeigen schließlich, dass das Halteteil 19 mit dem ringförmigen Deckel 31 versehen ist, der mit Hilfe einer unverlierbar am Deckel 31 gehaltenen Fixierschraube 32 lösbar am Halteteil 19 befestigt ist, um die im Halteteil 19 angeordneten Elemente gegen Herausfallen zu sichern.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, das Halteteil 19 drehbeweglich im Gehäuse 18 zu lagern, wobei das Halteteil 19 über die Handhabe 1 1 und den Schraubbolzen 20 verdreht werden kann.

Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 3A und der Fig. 3B ist in der Ausgestaltung einer Anlagefläche der Kraftmesszelle 17 zu sehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3A ist diese Anlagefläche mit der Bezugsziffer 38 gekennzeichnet und ist konvex ausgebildet, also nach außen bzw. von der Kraftmesszelle 17 weg gewölbt ausgebildet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3B ist diese Anlagefläche mit der Bezugsziffer 39 gekennzeichnet und in diesem Falle konkav ausgebildet, also in Richtung auf die Kraftmesszelle 7 gewölbt.

Vom Prinzip her ist es auch möglich, die genannten Anlageflächen jeweils eben bzw. flach auszubilden. Dies ist wiederum in den Fig. 7A bis 7C verdeutlicht, wobei die Ausführungsform gemäß Fig. 7A einen Lastknopf 40 darstellt, der mit einem Außengewindestift 41 versehen ist und eine ebene bzw. flache Anlagefläche 50 aufweist.

Bei der Ausführungsform gemäß 7B ist ein Lastknopf 42 vorgesehen, der wiederum mit einem Außengewindestift 43 versehen ist. Die Anlagefläche 44 ist in diesem Falle jedoch konkav ausgebildet.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 7C zeigt einen Lastknopf 45, der ebenfalls mit einem Außengewindestift 46 versehen ist und deren Anlagefläche 47 konvex ausgebildet ist. Die Außengewindestifte 41 , 43 bzw. 46 können jeweils im Innengewinde der Kraftmesszelle 17 eingeschraubt werden, das in Fig. 5 strichliert dargestellt und mit der Bezugsziffer 48 gekennzeichnet ist. Werden die Anlageflächen durch die Lastknöpfe dargestellt, ist die entsprechende Fläche der Kraftmesszelle 47 eben ausgebildet, was in Fig. 5 durch die zweite strichlierte Linie 49 symbolisiert dargestellt ist.

Vom Prinzip her ist es natürlich möglich, anstelle der Lastknöpfe Kraftmesszellen zur Verfügung zu stellen, die entsprechend angepasste Anlageflächen aufweisen, also werkseitig mit flachen, konkaven oder konvexen Anlageflächen ausgebildet sind, falls dies für den jeweiligen Anwendungsfall geeignet ist.

Vor allem die Fig. 4 und 5 verdeutlichen ferner, dass das Gehäuse/Elektronikgehäuse 18 mit einem Elektronikfach 33 versehen ist, das benachbart zum Halteteil 19 angeordnet ist. Im Elektronikfach 33 ist eine Platinenanordnung, im Beispielsfalle bestehend aus den Platinen 8, 9 und 10, angeordnet, die mit der Kraftmesszelle 17 in Signalverbindung stehen können und die über einen Kabelausgang 34 mit einer Auswerteeinheit signalverbunden werden können.

Das Elektronikfach 33 kann mittels eines Deckels 35, der vorzugsweise lösbar ist, verschlossen werden.

Fig. 6 verdeutlicht eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Messeinrichtung 1 , bei der alle Merkmale, die derjenigen der Fig. 1 entsprechen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet sind.

Der Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist in der Ausbildung des Elektronikfachs 33 zu sehen, das bei dieser Ausführungsform als Handgriff ausgebildet ist, wobei ein Vergleich der Fig. 1 und 6 verdeutlicht, dass diese Ausbildung als Handgriff durch eine schmalere Ausbildung des Elektronikfachs 33 erreichbar ist.

Um einen Messvorgang mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1 durchführen zu können, wird, wie gesagt, eine Elektrode einer Roboter-Schweißzange in den Aufnahmeraum 22 eingeführt und in diesem mittels der Fixiereinrichtung 24 temporär festgelegt. Durch dieses Festlegen ist die Messeinrichtung 1 in der Roboter-Schweißzange zum Zwecke des Messvorganges fixiert, ohne dass eine Bedienperson die Messeinrichtung 1 festhalten müsste. Nach dem Fixiervorgang wird die zweite Elektrode an die Kraftmesszelle 17 herangeführt, um den Krafteintrag der beiden Elektroden aufnehmen zu können, der dann beispielsweise zum Zwecke der Überwachung oder zum Zwecke der Justierung oder zum Zwecke der Fehlerbehebung bzw. Fehlererkennung verwendet werden kann.

Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 7C Bezug genommen.

Bezugszeichenliste

1 Messeinrichtung

2 Isolierring

3 Anschraubflansch

4 Klemmstück

5 Isolierring

6 Spannring

7 Isolierscheibe

8-10 Platinen

1 1 Handhabe/Sterngriff

12 Innensechskantschraube

13 Madenschraube

14 Spannhülse

15 Innensechskantschraube

16 Beilagscheibe

17 Kraftmesszelle

18 Gehäuse/Elektronikgehäuse

19 Halteteil

20 Gewindebolzen

21 Isolierscheibe

22 Aufnahmeraum

23 Bodenwand

24 Fixiereinrichtung

24' Außenkontur

25 Innenumfangsfläche

26 Stirnfläche

27 Außenkontur

28 Nut

29 Zellenraum

30 Außenfläche

31 Deckel

32 Fixierschraube

33 Elektronikfach

34 Kabelausgang

35 Deckel

36 Spalt

37 Innengewinde , 39, 44, 47, 49, 50 Anlagefläche, 42, 45 Lastknöpfe

, 43, 46 Außengewindestifte

Innengewinde Längsrichtung des Gehäuses 18