CN109530898A - 焊钳 - Google Patents
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Abstract
焊钳(1),尤其是用于电阻点焊的X‑焊钳(1),具有第一钳臂(11)、第二钳臂(12)和包括电动机(4)和传动装置(6)的驱动单元(2),传动装置(6)用于使第一钳臂(11)相对于第二钳臂(12)绕焊钳(1)的旋转轴线(14)旋转,其中电动机(4)和传动装置(6)同轴布置并且第二钳臂(12)紧固到邻接平面(29)中的壳体,该邻接平面位于驱动单元(2)的外部从动轴承平面的电动机侧。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的焊钳和根据并列权利要求的用途。
背景技术
用于电阻点焊的焊钳通常设计为所谓的X-焊钳或X型焊钳。这种焊钳具有两个钳臂,在其上布置用于电阻点焊的电极。因此,X-焊钳的名称来自这样的事实,即今天仍然通常使用的X-焊钳具有延伸超过枢轴点的钳臂以便定位用于在远离电极的侧上驱动X-焊钳的运动学。
对于焊钳的打开动作和关闭动作,必须设置在X-焊钳设计的重量和空间要求方面受到限制的驱动单元。为了避免这些缺点,现有技术公开了具有直接附接在焊钳的枢轴点处的驱动单元的X-焊钳。
公开的专利申请DE 10 2011 054 376 A1公开了用于电阻焊接的电动X-焊钳,其具有能够使焊钳的第一钳臂相对于第二钳臂跨减速传动机构旋转的电动机。但是,与现有技术中已知的其他焊钳相比,即使这些大小减小的焊钳还具有对于特定安装和应用情况而言太大的尺寸。
发明内容
本发明提出的解决的问题是改进现有技术中已知的用于电阻点焊的X-焊钳。特别地,它应该提供具有简单和紧凑布局的焊钳。
利用焊钳,特别是根据权利要求1的用于电阻点焊的X-焊钳和根据并列用途权利要求的用途解决了该问题。
本发明的第一方面涉及焊钳,尤其是用于电阻点焊的X-焊钳,具有第一钳臂、第二钳臂和驱动单元,该驱动单元包括电动机和用于第一钳臂相对于固接在驱动单元的壳体上的第二钳臂绕焊钳的旋转轴线旋转的传动装置,其中电动机和传动装置在旋转轴线上同轴布置,其中第二钳臂被紧固到位于驱动单元的外部从动轴承平面的电动机侧上的邻接平面中的壳体。
在焊钳的典型实施方式中,驱动单元具有同轴设计。这特别地意味着,驱动单元的电动机和传动装置相对于第二钳臂同轴布置以便转动第一钳臂。特别地,同轴地意味着电动机的从动轴与传动装置的从动元件同轴布置。优选地,电动机和传动装置同轴地布置在旋转轴线上,当驱动单元被启动时,第一钳臂相对于第二钳臂绕旋转轴线转动。将电动机和传动装置在旋转轴线上同轴地布置提供了特别紧凑的设计的优点。为了进一步改进或优化这种特别紧凑的设计,电动机的从动轴或连接到电动机的从动轴的从动元件可以与传动装置啮合。
这尤其可以通过同轴传动装置或具有凸轮盘的传动装置实现,传动装置具有诸如从动凸轮盘的内部设置的驱动单元。这种同轴传动装置的一个示例是行星传动装置,其中太阳轮由电动机驱动。结合本发明使用的传动装置的其他示例是具有凸轮盘作为驱动元件的同轴传动装置。另一个优选的示例是应力波传动装置,这种传动装置的一个示例是以Harmonic Drive的商标名称著称。在实施方式中,摆线传动装置可用作具有内凸轮盘的传动装置。摆线传动装置具有外部设置的、呈圆形布置的固定螺栓,类似于其他凸轮盘传动装置的内齿轮。
在实施方式中使用具有高传动比的传动装置以提供大的扭矩。具有凸轮盘的同轴传动装置提供了特别的优点以用于驱动保持在齿架中的可径向移动的齿。这种传动装置的一个示例性布局可以,例如,在申请DE 10 2015 105 525 A1中找到。这种传动装置在这里也被称为星系传动装置,并且它们提供具有极其紧凑的结构和极高的传动比的大扭矩密度的优点。这些属性使它们特别有利于焊钳中的使用。
通常,用于焊钳的典型实施方式的优选传动装置具有带内齿圈的同轴传动装置。内齿圈优选牢固地接合到传动装置的壳体或驱动单元上。在具有可径向移动的齿的同轴传动装置中,齿可径向移动地布置在其中的齿架优选地连接到传动装置的从动元件或焊钳的驱动单元。这产生了特别紧凑的布局。
本发明的典型实施方式包括若干传动级,诸如第一传动级和第二传动级。这里提到的用于单级传动装置的示例,诸如例如,在各种实施方式中的同轴传动装置通常用作第一传动级或第二传动级。本发明的一个实施方式的驱动单元的传动装置的典型示例包括作为第一传动级,即行星前级的行星传动装置,以及具有凸轮盘和可径向移动安装齿的同轴传动装置或作为第二传动级的星系传动装置。通常地,第一级具有至少2:1或3:1的传动比或至多9:1或至多10:1的传动比,并且第二级具有大于10:1或至少16:1的传动比。其他实施方式包括两个行星传动装置或两个星系传动装置作为两个传动级。
优选地,电动机和传动装置布置在共用的壳体中。术语“共用壳体”在此特别是指,例如,传动装置和电动机不具有带有突出轴的任何单元,并且特别是没有从壳体突出的电动机的从动轴或者没有从传动装置的壳体突出的传动装置的驱动轴。在实施方式中,电动机和传动装置之间的轴是单件或无离合器的,以便使紧凑的布局成为可能。优选地,壳体为至少两块,例如具有电动机壳体部分和传动装置壳体部分,驱动单元的壳体的两块式分型沿着位于电动机和传动装置之间的平面行进。通常地,传动装置容纳在传动装置壳体部分中并且电动机容纳在电动机壳体部分中。这使得可以将不同大小的电动机拧到传动装置上,以便生产不同大小和强度或速度的模块化焊钳。在实施方式中,传动装置的传动装置壳体部分直接邻接电动机壳体部分以实现紧凑和模块化设计。第二钳臂可以固定到电动机壳体部分或传动装置壳体部分。在另外的典型实施方式中,凸缘布置在电动机壳体部分和传动装置壳体部分之间,第二钳臂直接或间接地固接在该凸缘上。这实现了紧凑、稳定和模块化的设计。
在典型的实施方式中,传动装置的从动元件是双重安装的。在具有星系传动装置作为第二传动级或单传动级的实施方式中,通常将其中以可径向移动的方式保持齿的星系传动装置的齿架设计为从动元件并且被两次安装。这尤其意味着从动元件具有两个支承平面,这两个支承平面垂直于旋转轴线的方向并且在旋转轴线的方向上偏移。优选地,作为驱动单元的传动装置的同轴传动装置的内齿圈布置在外部从动轴承和内部从动轴承之间。或者除非以其他方式放置,内部从动轴承和外部从动轴承在行星传动装置或星系传动装置的内齿圈的任一侧上轴向地布置。这尤其意味着内齿圈在传动装置的从动元件的两个支承平面之间布置。例如,从动元件可包括传动装置的齿架,其具有用于驱动可径向移动的齿的凸轮盘或双安装的行星架。在EP 0 824 640 B1中找到这种行星传动装置的一个示例。在具有用于驱动可径向移动齿(星系传动装置)的凸轮盘的传动装置中,从动元件包括其中齿以可径向移动的方式保持的齿架,其中从动元件的齿架优选地安装在凸轮盘和可径向移动齿的平面的任一侧。背离电动机的轴承在这里称为外部从动轴承。
优选地,第一钳臂通过传动装置的轴承安装并且能够绕旋转轴线转动。特别优选地,第一钳臂安装成仅通过传动装置的轴承绕旋转轴线转动。通过这种方式,不需要额外的轴承。在特别大或重大应变的焊钳的情况下,还可以附加地设置另一轴承,尤其是在第一钳臂的背离驱动单元的一侧上的轴承。在优选实施方式中,第一钳臂连接到传动装置的从动元件,使得第一钳臂跨传动装置的从动轴承安装。特别地,对于具有从动元件的传动装置,从动元件具有布置在从动轴承之间的内齿圈,诸如本申请中所述的行星传动装置或同轴传动装置,以这种方式实现足够大的杠杆臂用于安装第一钳臂。
在焊钳的典型实施方式中,第一钳臂仅跨传动装置的从动轴承安装。这导致特别紧凑的设计并且能够精确对准钳臂,尤其是与驱动单元的旋转轴线正交。
焊钳的典型实施方式的紧凑设计使得典型的焊钳可以具有补偿轴承、补偿驱动单元或用于减小负载的补偿机构,诸如附接支架或机器人。在实施方式中,这些同样可以固接到凸缘上或者可以设置附加的凸缘以用于将这种装置紧固在驱动单元的壳体上。
有利地,第一钳臂在驱动单元的方向上具有台阶。在典型的实施方式中,钳臂与旋转轴线正交定向。至少第一钳臂,优选仅第一钳臂,在优选实施方式中具有台阶,其具有第一钳臂的电极在其中移动的平面关于其中第一钳臂连接到传动装置的从动元件的平面或区域偏移的效果。以这种方式,工作平面,即第一钳臂的电极在其中移动并且工作点所在的平面,可以关于驱动单元的动力输出器在电动机方向上偏移。以这种方式,与第一钳臂紧固到从动元件的平面相比,工作平面沿着旋转轴线在驱动单元或电动机的方向上移位。
优选地,钳臂设计成或者至少第一钳臂的台阶设计成使得焊钳的工作点或焊接平面位于传动装置的外部从动轴承的轴承平面的电机侧。该支承平面是垂直于旋转轴线行进,穿过传动装置的外部从动轴承的平面。轴承平面在此表示径向轴承力作用的平面,或者径向轴承力的重心所在的平面,例如在滚柱轴承的情况下。工作点优选地是发生电阻点焊的点。
在典型的实施方式中,焊钳的工作点或焊钳的工作平面位于垂直于旋转轴线的平面的电动机侧并且延伸穿过传动装置的内部从动轴承。在其他实施方式中,工作平面位于由第一传动级的同轴传动装置的内齿圈或第二传动级的同轴传动装置的内齿圈形成的平面的电动机侧。这些实施方式提供了特别有利的重量分布的益处。
本发明的另一独立方面涉及在所述典型或优选实施方式之一中的用于焊接金属板,特别是铝板或钢板或金属合金板的焊钳的用途。特别地,在金属板的焊接中,例如在机动车辆的制造或通用机器部件的制造中,焊钳提供了益处,因为它们紧凑、稳定和功能强大,并且还可以通过选择的电动机-传动装置组合实现高工作速度。
在典型的样本实施方式中,第二钳臂紧固到在邻接平面中的壳体,该邻接平面位于驱动单元的外部从动轴承平面的电动机侧。第二钳臂可以布置在任何期望的侧面上,诸如驱动单元的左侧或右侧。
通常地,第一钳臂的台阶形成偏移,使得工作点并且因此焊钳的工作平面位于第一钳臂的紧固平面的电动机侧上。
通常地,工作点基本上位于邻接平面中。这里,“基本上”可以表示,例如,从工作点到邻接平面的距离小于驱动单元长度的40%或小于20%或小于10%或小于第一钳臂的台阶的偏移的50%或者小于30%或者小于20%。例如,“基本上”还可以表示工作点所在的工作平面与邻接平面之间的距离小于第二钳臂的厚度。邻接平面通常表示由第二钳臂的支承表面在凸缘上或驱动单元的另一紧固表面上限定的平面。
通常地,第一钳臂通过位于从动轴承平面中的传动装置的至少一个从动轴承安装并且能够绕旋转轴线转动。通常地,两个从动轴承设置在内部从动轴承平面中,更靠近电动机,并且在外部从动轴承平面中,更远离电动机。通常地,内部从动轴承平面基本上与工作平面重合。在进一步的实施方式中,内部从动轴承平面远离工作平面。在典型的实施方式中,第一传动级至少部分地设置在内部从动轴承平面的电动机侧上。在其他实施方式中,第一传动级设置在内部从动轴承平面的远离电动机的一侧上。
通常地,第二钳臂配置成没有台阶。这简化了设计。在其他实施方式中,第二钳臂具有台阶。在具有第二钳臂的台阶的实施方式中,第二钳臂的台阶的偏移最大为第一钳臂的台阶的偏移的50%或至多30%。以这种方式,与现有技术中的其他实施方式相比,第二钳臂变得更紧凑和更轻。
在典型的实施方式中,传动装置壳体部分的直径与电动机壳体部分的大小比为至少0.6:1或至少0.7:1或至少0.8:1或至多1:1或至多1.2:1或最多1.4:1。
本发明可以提供例如以下益处:更紧凑的设计,特别是在旋转轴线的长度方向上、对称设计、更大的功率密度、更大的刚度、更少的组件、更好的力流、更少的安装费用、测量和对齐钳臂的更少的费用或减小的干涉轮廓。
附图说明
图1显示焊钳的样本实施方式的示意性顶视图;
图2以示意性侧视图显示图1的焊钳;
图3显示穿过图1和图2的焊钳的示意性横截面图。
参考标号列表
1 焊钳
2 驱动单元
4 电动机
6 传动装置
6.1 第一传动级(行星传动装置/行星前级)
6.2 第二传动级(星系传动装置)
8 壳体
8.1 电动机壳体部分
8.2 传动装置壳体部分
9 凸缘
11 第一钳臂
12 第二钳臂
14 旋转轴线
21 第一台阶
25 工作平面
27 第一紧固平面
29 邻接平面
31 第一电极
32 第二电极
36 电动机驱动轴
38 齿
40 内齿圈
42 外部从动轴承
44 内部从动轴承
46 齿架
具体实施方式
在下文中,将描述典型的样本实施方式,其中相同的附图标记有时用于相同或相似的部件,有时也用于若干不同的实施方式。根本地,本申请不限于不同的实施方式,而是由权利要求限定范围。有时单一部件仅结合一个附图解释,并且就这些部件在其他附图中表示而言,它们不必被再次描述。
图1以示意性顶视图显示焊钳1的样本实施方式。图1的焊钳1是用于尤其是金属板,诸如用于汽车制造的扁钢的电阻点焊的所谓的X-焊钳。焊钳1包括驱动单元2,驱动单元2具有电动机4和传动装置6。电动机4和传动装置6仅由虚线示意性地表示,因为它们布置在共用的壳体8内。共用壳体8是两块,包括例如在实施方式中(见图3)的电动机壳体部分和传动装置壳体部分,凸缘布置在电动机壳体部分和传动装置壳体部分之间。
电动机和传动装置不一定仅仅布置在各自的壳体部分中,在实施方式中也可以出现电动机的或传动装置的部件也突出到另一相应的壳体部分中。
焊钳1包括第一钳臂11和第二钳臂12。第一钳臂11连接到传动装置6的从动元件,使得通过驱动单元2,第一钳臂11可以绕焊钳1的旋转轴线14转动。电动机4和传动装置6彼此同轴布置。此外,电动机4和传动装置6也与焊钳1的旋转轴线14同轴布置,从而导致极其紧凑的设计。
第二钳臂12固定到驱动单元2的壳体8上,使得第二钳臂12相对于驱动单元2的坐标系保持静止。第二钳臂12固接到凸缘9上,并且邻接平面29限定在凸缘9和钳臂之间的边界表面处。
通过第二钳臂,在典型的实施方式中,支架形成为单件或单独形成,使得焊钳可以紧固到机器人上。在其他典型实施方式中,第二钳臂直接紧固到支架。在其他典型的实施方式中,第二钳臂没有紧固到支架,而是可以在壳体上设置附加的凸缘,例如,以便将焊钳紧固定到支架。
在其他典型的实施方式中,第一钳臂也可以紧固在支架上或紧固到支架,使得当驱动单元启动时,带有第二钳臂的整个驱动单元绕第二钳臂旋转。这被第一钳臂旋转的措辞包含。
在优选的实施方式中,电动机直接连接到传动装置,特别优选地,电动机的从动轴与传动装置啮合或者与传动装置的第一传动级啮合。因此,传动装置或传动装置的第一传动级优选地配置为同轴传动装置。
第一钳臂通常以抗扭矩的方式直接或间接地连接到传动装置的从动元件,诸如齿架或行星架。这尤其意味着在它们之间没有插入另外的传动装置、齿轮或齿形带。
焊钳1的第一钳臂11在电动机4的方向上具有沿旋转轴线14的方向的第一台阶21。这样,焊钳1的工作平面25相对于第一钳臂11的第一紧固平面27在电动机4的方向上沿着旋转轴线14移位。
第二钳臂12没有台阶,即它是无台阶的。由于第二钳臂12紧固到中心定位的凸缘9上,所以第二钳臂12不需要台阶。这增加了刚性并减少了所需的设计空间。邻接平面29基本上与工作平面25重合。“基本上”可以表示,例如,工作点(未示出)所在的工作平面25与邻接平面29之间的距离小于第二钳臂12的厚度。在本申请中,在其他地方给出了“基本上重合”的解释的其他示例。
在图2中,以侧视图示意性地显示图1的焊钳1。对于各个部件的描述,参考图1的描述。在图2中,另外显示第一电极31和第二电极32。第一电极31紧固在第一钳臂11上并且第二电极32紧固在第二钳臂12上。第二电极32的尖端在此形成焊钳1的工作点,其中工作平面25(图1)穿过电极31和电极32的尖端并且位于电极31的移动的平面中。当电极31由驱动单元2(图1)驱动时,电极31可以绕旋转轴线14进行旋转移动。
图3示意性地显示具有焊钳1的部件的驱动单元2的横截面图。再次,参考图1和图2的描述以描述也表示在图3中的许多部件、轴线和平面。
传动装置在图3中比在图1中更详细地表示,但也非常示意性地表示。传动装置包括作为第一传动级6.1的行星传动装置和作为第二传动级6.2的星系传动装置。
行星传动装置的太阳轮(未示出)紧固在电动机4的电动机驱动轴36上。电动机驱动轴36因此也将第一传动级6.1的输入轴形成为单件。
星系传动装置具有内部定位的凸轮盘(未示出),该凸轮盘布置在连接到行星传动装置的动力输出器的轴上。
凸轮盘具有确保可径向移动的齿38与内齿圈40啮合的两个凸起。内齿圈40布置在传动装置6的两个从动轴承42和从动轴承44之间。外部从动轴承42布置在内齿圈40的背离电动机的一侧,并且内部从动轴承44布置在内齿圈40的电动机侧。
第二传动级6.2的布局可以例如在前述的DE 10 2015 105 525 A1中更详细地找到,其中齿架46用作从动元件,接收可径向移动的齿38。第一钳臂11直接固定接到从动元件,从动元件包括齿架46。这样,第一钳臂11通过从动轴承42和从动轴承44安装。焊钳1的工作平面25穿过外部从动轴承42的从动轴承平面的电动机侧和内部从动轴承44的从动轴承平面的电动机侧上的台阶21。
本发明不限于上述样本实施方式,例如,第二臂可以固定到驱动单元的任何所需侧。相反,本发明的范围由权利要求限定。
Claims (12)
1.一种焊钳(1),特别是用于电阻点焊的X-焊钳(1),具有
-第一钳臂(11),
-第二钳臂(12),以及
-驱动单元(2),所述驱动单元(2)包括电动机(4)和传动装置(6),所述传动装置(6)用于使所述第一钳臂(11)相对于固接在所述驱动单元的壳体(8)的所述第二钳臂(12)绕所述焊钳(1)的旋转轴线(14)旋转,
-其中所述电动机(4)和所述传动装置(6)在所述旋转轴线(14)上同轴布置,
其中,
所述第二钳臂(12)紧固到邻接平面(29)中的所述壳体,所述邻接平面位于所述驱动单元(2)的外部从动轴承平面的所述电动机侧。
2.根据权利要求1所述的焊钳(1),其特征在于,所述壳体包括布置在所述壳体的电动机壳体部分和所述壳体(8)的传动装置壳体部分之间的凸缘,所述第二钳臂(12)固接在所述传动装置壳体部分上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的焊钳(1),其特征在于,所述第一钳臂(11)通过位于所述从动轴承平面中的所述传动装置(6)的至少一个从动轴承(42、44)安装并且能够绕所述旋转轴线(14)转动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的焊钳(1),其特征在于,所述第一钳臂(11)在所述旋转轴线(14)的方向上具有台阶(21)。
5.根据权利要求4所述的焊钳(1),其特征在于,所述第一钳臂(11)的所述台阶(21)形成偏移,使得所述焊钳(1)的工作点和/或工作平面在所述第一钳臂(11)的紧固平面(27)的所述电动机侧。
6.根据前述权利要求中任一项所述的焊钳(1),其特征在于,所述第二钳臂(12)被配置成没有台阶。
7.根据前述权利要求中任一项所述的焊钳(1),其特征在于,所述传动装置(6)包括第一传动级和第二传动级。
8.根据权利要求7所述的焊钳(1),其特征在于,所述第一传动级被配置为行星前级和/或所述第二传动级包括用于驱动可径向移动齿(38)的凸轮盘和内齿圈(40)。
9.根据权利要求8所述的焊钳(1),其特征在于,所述内齿圈(40)位于所述传动装置(6)的外部从动轴承(42)的所述外部从动轴承平面和内部从动轴承(44)的内部从动轴承平面之间。
10.根据前述权利要求之一所述的焊钳(1),其特征在于,所述焊钳(1)的所述工作点和/或所述邻接平面位于垂直于所述旋转轴线的内部从动轴承平面的所述电动机侧并且延伸通过所述传动装置(6)的内部从动轴承(44)。
11.根据权利要求5所述的焊钳(1),其特征在于,从所述工作平面到所述邻接平面的距离小于所述驱动单元的长度的40%。
12.一种用于焊接金属板的根据权利要求1至11中任一项的所述焊钳(1)的用途。
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