Die Erfindung betrifft eine Elektrodenrolle für eine elektrische Widerstandsnahtschweissmaschine, mit einem Stator und einem auf diesem drehbar gelagerten Rotor, und mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit in einem zwischen Stator und Rotor vorhandenen Spalt für die Stromübertragung vom Stator auf den Rotor.
Eine Elektrodenrolle der genannten Art ist bei einer Widerstandsnahtschweissmaschine am Ende eines Schweissarmes gelagert, über den der Schweissstrom an den Stator der Elektrodenrolle geleitet wird.
Da mit dem Schweissvorgang eine starke Wärmeentwicklung am Umfang der Elektrodenrolle verbunden ist, musste man sich bemühen, diese Wärme mindestens teilweise abzuführen. Bislang hat man sich damit begnügt, Kühlwasser durch eine auf der Achse des Stators verlaufende Bohrung hindurchzuleiten, so dass nur der Stator unmittelbar gekühlt wurde. Eine derartige Kühlung ist nicht sehr wirkungsvoll.
Da jedoch in einem Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor sich die elektrisch leitende Flüssigkeit, wie beispielsweise Quecksilber, befindet, kann man mit dem Kühlwasser nicht von der Innenseite her bis an den Rotor heran kommen. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, den genannten Spalt mit Quecksilber und Wasser als Kühlmittel zu füllen, doch wird dadurch die stromübertragende Fläche reduziert, und wegen einer schlechten Benetzung des Quecksil- bers ist der Stromübergang vom Stator auf den Rotor schlecht, was wiederum eine stärkere Erwärmung zur Folge hat. Eine derartige Kühlung bringt daher wenig Nutzen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine unmittelbare Kühlung des Rotors der Elektrodenrolle, die aus den vorerwähnten Gründen nicht von der Innenseite her erfolgen kann.
Um dies zu erreichen, ist die Elektrodenrolle der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeich net, dass der Rotor mittels eines über einen an seinem Ausse umfang angeordneten und an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossenen Ringkanal zugeführten Kühlmittels gekühlt ist
Vorzugsweise weist der Rotor auf der Längsmitte am Aussenumfang eine auswechselbare Ringelektrode auf, die durch das Kühlmittel indirekt oder direkt gekühlt ist. An dieser Ringelektrode, von der der Schweissstrom durch das zu verschweissende Werkstück zu einer Ringelektrode einer gegenüberstehend angeordneten Elektrodenrolle fliesst, tritt die höchste Erwärmung auf. Natürlich kann die Kühlung mit einem Ringkanal auch an einem aus Vollmaterial bestehenden Rotor, der keine auswechselbare Ringelektrode besitzt, durchgeführt werden.
In diesem Fall handelt es sich darum, den radial äussersten Umfangsbereich des Rotors wirkungsvoll zu kühlen.
Eine indirekte Kühlung wird zweckmässig durch eine Kontaktschleifringkühlung erreicht. Um eine solche zu verwirklichen, ist der Ringkanal zweckmässig von zwei im Quer schnitt rechtwinklig abgesetzten und ineinanderpassend sich zu einem Hohlring ergänzenden Ringen gebildet, welche mittels Dichtringen gegeneinander abgedichtet sind. Dieser Hohlring ist vorzugsweise im achsialen Abstand von der Längsmitte des Rotors auf einem zylindrischen Teil des Rotors angeordnet und ist gegenüber dem drehenden Rotor stationär gehalten. Um eine optimale Wärmeableitung zu erreichen, besteht von den beiden genannten, zusammen den Ringkanal bildenden Ringen der innere aus Bronze, der als Gleitring mit geringem Spiel auf dem Aussenumfang des Rotors angeordnet ist. Der äussere Ring kann aus Kunststoffma terial bestehen.
Für eine direkte Kühlung der auf der Längsmitte am Aussenumfang des Rotors auswechselbar angeordneten Ringelek trode kann das Kühlmittel bis unmittelbar an diese Ringelektrode geleitet werden. Zu diesem Zweck ist der Ringkanal von einem eine umlaufende Innennut aufweisenden und mittels Drehdichtungen gegenüber dem Rotor abgedichteten Ring gebildet, der im achsialen Abstand von der Längsmitte des Rotors auf einem zylindrischen Teil desselben angeordnet und gegenüber dem drehenden Rotor stationär gehalten ist.
Zweckmässig weist ferner der von dem vorgenannten Ring umschlossene zylindrische Teil des Rotors umfangsmässig verteilt angeordnete radiale Bohrungen auf, die mit weiteren im Rotor achsial verlaufenden Bohrungen in Verbindung stehen, welch letztere sich bis zur Rotormitte erstrecken und an ihrem Ende mit weiteren radialen Bohrungen in Verbindung stehen, welche in eine umlaufende Innennut der auf der Rotormitte auswechselbar angeordneten Ringelektrode münden.
Um eine wirkungsvolle Kühlung der Elektrodenrolle zu erreichen, kann ferner die Achse des Stators hohl ausgebildet sein, so dass der Stator an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden kann, an welchen dann auch der vorstehend genannte Ringkanal derart angeschlossen werden kann, dass das Kühlmittel die Achse des Stators und den Ringkanal nacheinander durchströmt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes rein beispielsweise dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 die am Ende eines Schweissarmes angeordnete Elektrodenrolle mit einem als Kontaktschleifringkühlung wirksamen Ringkanal, in Seitenansicht;
Fig. 2 die Elektrodenrolle gemäss Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 3 die Elektrodenrolle gemäss Fig. 1 in Vorderansicht;
Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der am vorderen Ende eines Schweissarmes angeordneten Elektrodenrolle, mit einem Ringkanal, von dem das Kühlmittel über ach siale Bohrungen zur Ringelektrode gelangt;
Fig. 5 die Ausführungsform der Elektrodenrolle gemäss Fig. 4, in Ansicht von oben;
;
Fig. 6 die Ausführungsform der Elektrodenrolle in Vorderansicht
Gemäss den Fig. 1 bis 3 ist am Ende eines zur Aufnahme der Elektrodenrolle gabelförmig ausgebildeten Schweissarmes 1 in Schlitzen 2 an gegenüberliegenden Seiten des gabelförmigen Schweissarmes eine insgesamt mit 3 bezeichnete Elektrodenrolle mit ihrem Stator 4 gelagert. Der Rotor 5 der Elektrodenrolle 3 ist mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Wälzlager auf dem Stator 4 drehbar gelagert In einem in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Spalt zwischen Stator und Rotor befindet sich eine elektrisch leitende Flüssigkeit, wie beispielsweise Quecksilber, zur Übertragung des Schweissstromes vom Stator auf den Rotor.
Der Rotor 5 besitzt am Aussenumfang auf der Längsmitte eine auswechselbare Ringelektrode 6. Im achsialen Abstand von der Längsmitte des Rotors besitzt dieser auf der einen Seite einen zylindrischen Teil 7. Dieser zylindrische Teil 7 ist von einem Ringkanal 8 umschlossen, durch welchen Kühlwasser hindurchströmt.
Der Ringkanal 8 ist von einem inneren, rechtwinklig abgesetzten Ring 9, der aus Bronze besteht, und von einem äusseren, ebenfalls rechtwinklig abgesetzten Ring 10 gebildet, der aus Kunststoffmaterial besteht Beide Ringe sind mittels Dichtringen 11 und 12 gegeneinander abgedichtet und bilden zusammen einen Hohlring, der gegen über dem drehenden Rotor stationär gehalten ist Der innere Bronzering 9 gleitet relativ gegenüber dem Rotor, und da er gegen den zylindrischen Teil 7 des Rotors wie auch gegen eine radial verlaufende Fläche des stufenförmig abgesetzten Rotors anliegt, wird eine wirkungsvolle Wärmeableitung und damit eine indirekte Kühlung der Ringelektrode 6 durch diese Kontaktschleifringkühlung erreicht.
Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, tritt das Kühl-, mittel in achsialer Richtung von der Seite durch eine Anschlussöffnung 13 in den Ringkanal 8 ein und verlässt den Ringkanal bei einer weiteren Anschlussöffnung 14.
Der Stator 4 besitzt eine auf der Achse verlaufende Bohrung 15, durch welche das Kühlmittel zuerst in der in Fig. 2 angegebenen Pfeilrichtung hindurchströmt, und am gegen überliegenden Ende des Stators ist an die Bohrung 15 eine Verbindungsleitung 16 angeschlossen, über die das Kühlmittel zur Eintrittsöffnung 13 des Ringkanals 8 gelangt. Auf diese Weise durchströmt das Kühlmittel zuerst den Stator und dann den Ringkanal und gelangt anschliessend über eine Leitung 17 zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe, die das Kühlmittel im Kreislauf wieder zu der Eintrittsstelle der Bohrung 15 im Stator 4 zurückführt.
Damit das Kühlmittel im Ringkanal 8 zwischen den Anschlüssen 13 und 14 in einer Richtung zu strömen gezwungen wird, ist in dem die kürzere Verbindung zwischen Anschlussöffnung 13 und Anschlussöffnung 14 bildenden Ringkanalabschnitt eine Querwand 18 vorgesehen. Diese Querwand bewirkt, dass das Kühlmittel den Ringkanal zwischen den beiden Anschlussöffnungen 13 und 14 nur in einer Richtung durchströmt.
Eine abgewandelte Ausführungsform einer Elektrodenrolle mit Kühlung ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Die Anordnung der Elektrodenrolle am Ende eines Schweissarmes und die Verbindung mit den Kühlmittel-Leitungen stimmen mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform überein, weshalb für die gleichen Teile gleiche Bezugszeichen verwendet wurden.
Wie am besten aus Fig. 6 erkennbar ist, wird mit dieser zweiten Ausführungsform eine direkte Kühlung der am Aussenumfang des Rotors 5 auswechselbar angeordneten Ringelektrode 6 erreicht. Auf dem zylindrischen Teil 7 des Rotors 5 ist ein Ring 20 mit einer umlaufenden Innennut 21 angeordnet und ist mittels Drehdichtungen 22 und 23 gegenüber dem Rotor 5 abgedichtet. Die Innennut 21 stellt den Ringkanal dar, durch welchen das Kühlmittel hindurchströmt. Der Ring 20 ist stationär gehalten, wenn der Rotor 5 sich dreht.
Der von der Innennut 21 im Ring 20 umschlossene zylindrische Teil 7 des Rotors 5 besitzt umfangsmässig verteilt angeordnete kurze radiale Bohrungen 24. Diese Bohrungen stehen mit im Rotor 5 achsial verlaufenden Bohrungen 25 in Verbindung. Diese Bohrungen 25 erstrecken sich bis zur Längsmitte des Rotors und stehen am Ende mit weiteren radialen Bohrungen 26 in Verbindung, welche in radialer Richtung nach aussen verlaufen und in eine umlaufende Innennut 27 der auswechselbar auf der Rotormitte angeordneten Ringelektrode 6 mündet. Auf diese Weise gelangt das Kühlmittel von dem Ringkanal 21 über die radialen und achsialen Bohrungen unmittelbar zur Ringelektrode 6, die durch diese direkte Kühlung noch besser gekühlt werden kann als durch die im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene indirekte Kühlung.
Der Ringkanal 21 im Ring 20 ist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, durch zwei diametral einander gegenüberliegend angeordnete Querwände 28 und 29 in zwei Ringkanalabschnitte unterteilt, von denen der eine mit dem Vorlauf des Kühlmittels, welches über die Anschlussöffnung 13 in den Ringkanal eintritt, und der andere Abschnitt mit dem Rücklauf des Kühlmittels, welches den Ringkanal über die Anschlussöffnung 14 verlässt, in Verbindung steht. Wenn der Rotor 5 sich relativ zum stationär gehaltenen Ring 20 dreht, ist eine einzelne der radialen Bohrungen 24, die umfangsmässig verteilt am Rotor angeordnet sind, während einer halben Rotorumdrehung mit dem Zulauf des Kühlmittels und während der weiteren halben Umdrehung mit dem Ablauf des Kühlmittels in Verbindung stehend. Dadurch ist auch'bis in die Innennut 27 der Ringelektrode 6 ein zwangsmässiger Umlauf des Kühlmittels gewährleistet.
The invention relates to an electrode roller for an electrical resistance seam welding machine, with a stator and a rotor rotatably mounted thereon, and with an electrically conductive liquid in a gap between the stator and rotor for the transmission of current from the stator to the rotor.
In a resistance seam welding machine, an electrode roller of the type mentioned is mounted at the end of a welding arm, via which the welding current is conducted to the stator of the electrode roller.
Since the welding process is associated with a strong development of heat on the circumference of the electrode roller, efforts had to be made to at least partially dissipate this heat. So far, it has been sufficient to pass cooling water through a bore running on the axis of the stator, so that only the stator was cooled directly. Such cooling is not very effective.
However, since the electrically conductive liquid, such as mercury, is located in a gap between the stator and the rotor, the cooling water cannot get to the rotor from the inside. Although it has already been proposed to fill the mentioned gap with mercury and water as a coolant, this reduces the current-transferring surface, and because of poor wetting of the mercury, the current transfer from the stator to the rotor is poor, which in turn is stronger Result in warming. Such cooling is therefore of little use.
The aim of the present invention is a direct cooling of the rotor of the electrode roller, which cannot take place from the inside for the reasons mentioned above.
In order to achieve this, the electrode roller of the type mentioned at the beginning is characterized according to the invention in that the rotor is cooled by means of a coolant supplied via an annular channel arranged on its outer periphery and connected to a coolant circuit
The rotor preferably has an exchangeable ring electrode on the longitudinal center on the outer circumference, which is cooled indirectly or directly by the coolant. The highest heating occurs at this ring electrode, from which the welding current flows through the workpiece to be welded to a ring electrode of an electrode roller arranged opposite. Of course, the cooling with an annular channel can also be carried out on a rotor made of solid material that does not have a replaceable ring electrode.
In this case, it is a question of effectively cooling the radially outermost circumferential area of the rotor.
Indirect cooling is expediently achieved by means of contact slip ring cooling. In order to achieve this, the ring channel is expediently formed by two rings which are offset at right angles in cross section and fit into one another to form a hollow ring and are sealed against one another by means of sealing rings. This hollow ring is preferably arranged at an axial distance from the longitudinal center of the rotor on a cylindrical part of the rotor and is held stationary with respect to the rotating rotor. In order to achieve optimal heat dissipation, the inner one of the two named rings, which together form the annular channel, is made of bronze, which is arranged as a sliding ring with little play on the outer circumference of the rotor. The outer ring can be made of Kunststoffma material.
For direct cooling of the interchangeably arranged ring electrode on the longitudinal center on the outer circumference of the rotor, the coolant can be directed right up to this ring electrode. For this purpose, the annular channel is formed by a ring which has a circumferential inner groove and is sealed against the rotor by means of rotary seals, which is arranged at an axial distance from the longitudinal center of the rotor on a cylindrical part of the same and is held stationary relative to the rotating rotor.
The cylindrical part of the rotor enclosed by the aforementioned ring also has radial bores distributed circumferentially, which are connected to further bores running axially in the rotor, the latter extending to the center of the rotor and connected at their end to further radial bores which open into a circumferential inner groove of the replaceable ring electrode on the center of the rotor.
In order to achieve effective cooling of the electrode roller, the axis of the stator can also be made hollow so that the stator can be connected to a coolant circuit, to which the aforementioned annular channel can then also be connected in such a way that the coolant crosses the axis of the stator and flows through the ring channel one after the other.
Further advantages of the invention result from the following description and the drawings, in which various embodiments of the subject matter of the invention are shown purely by way of example. Show it:
1 shows the electrode roller arranged at the end of a welding arm with an annular channel acting as a contact slip ring cooling, in side view;
FIG. 2 shows the electrode roller according to FIG. 1 in plan view;
3 shows the electrode roller according to FIG. 1 in a front view;
4 shows a modified embodiment of the electrode roller arranged at the front end of a welding arm, with an annular channel, from which the coolant reaches the annular electrode via axial bores;
FIG. 5 shows the embodiment of the electrode roller according to FIG. 4, viewed from above;
;
6 shows the embodiment of the electrode roller in a front view
According to FIGS. 1 to 3, at the end of a fork-shaped welding arm 1 designed to accommodate the electrode roll, an electrode roll designated 3 with its stator 4 is mounted in slots 2 on opposite sides of the fork-shaped welding arm. The rotor 5 of the electrode roller 3 is rotatably mounted on the stator 4 by means of roller bearings not shown in the drawing.In a gap between the stator and rotor, also not shown in the drawing, there is an electrically conductive liquid, such as mercury, for transmitting the welding current from the stator on the rotor.
The rotor 5 has an exchangeable ring electrode 6 on the outer circumference in the longitudinal center. At an axial distance from the longitudinal center of the rotor, it has a cylindrical part 7 on one side. This cylindrical part 7 is enclosed by an annular channel 8 through which cooling water flows.
The annular channel 8 is formed by an inner ring 9, which is offset at right angles and which is made of bronze, and an outer ring 10, which is also offset at right angles and which is made of plastic material. Both rings are sealed against one another by means of sealing rings 11 and 12 and together form a hollow ring, which is held stationary in relation to the rotating rotor The inner bronze ring 9 slides relatively in relation to the rotor, and since it rests against the cylindrical part 7 of the rotor as well as against a radially extending surface of the stepped rotor, an effective heat dissipation and thus an indirect one Cooling of the ring electrode 6 achieved by this contact slip ring cooling.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the coolant enters the ring channel 8 in the axial direction from the side through a connection opening 13 and leaves the ring channel at a further connection opening 14.
The stator 4 has a bore 15 running on the axis through which the coolant first flows in the direction of the arrow indicated in Fig. 2, and at the opposite end of the stator a connecting line 16 is connected to the bore 15, via which the coolant to the inlet opening 13 of the ring channel 8 arrives. In this way, the coolant first flows through the stator and then the annular channel and then arrives via a line 17 to a pump (not shown in the drawing), which returns the coolant in the circuit to the entry point of the bore 15 in the stator 4.
So that the coolant in the ring channel 8 is forced to flow in one direction between the connections 13 and 14, a transverse wall 18 is provided in the ring channel section forming the shorter connection between the connection opening 13 and the connection opening 14. This transverse wall causes the coolant to flow through the annular channel between the two connection openings 13 and 14 in only one direction.
A modified embodiment of an electrode roller with cooling is shown in FIGS. 4 to 6. The arrangement of the electrode roller at the end of a welding arm and the connection to the coolant lines correspond to the embodiment described above, which is why the same reference numerals have been used for the same parts.
As can best be seen from FIG. 6, with this second embodiment a direct cooling of the ring electrode 6 which is arranged exchangeably on the outer circumference of the rotor 5 is achieved. A ring 20 with a circumferential inner groove 21 is arranged on the cylindrical part 7 of the rotor 5 and is sealed off from the rotor 5 by means of rotary seals 22 and 23. The inner groove 21 represents the annular channel through which the coolant flows. The ring 20 is held stationary when the rotor 5 rotates.
The cylindrical part 7 of the rotor 5, which is enclosed by the inner groove 21 in the ring 20, has short radial bores 24 which are arranged distributed over the circumference. These bores are connected to bores 25 running axially in the rotor 5. These bores 25 extend to the longitudinal center of the rotor and are connected at the end to further radial bores 26, which run outward in the radial direction and open into a circumferential inner groove 27 of the interchangeable ring electrode 6 arranged on the rotor center. In this way, the coolant arrives from the ring channel 21 via the radial and axial bores directly to the ring electrode 6, which can be cooled even better by this direct cooling than by the indirect cooling described in the first embodiment.
The ring channel 21 in the ring 20 is, as can be seen from FIG. 4, divided into two ring channel sections by two transverse walls 28 and 29 arranged diametrically opposite one another, one of which with the flow of the coolant which enters the ring channel via the connection opening 13, and the other section is connected to the return of the coolant, which leaves the annular channel via the connection opening 14. When the rotor 5 rotates relative to the stationary ring 20, a single one of the radial bores 24, which are arranged circumferentially distributed on the rotor, is in during half a rotor revolution with the inlet of the coolant and during the further half revolution with the outlet of the coolant Connected. As a result, forced circulation of the coolant is also guaranteed up to the inner groove 27 of the ring electrode 6.