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Die Erfindung betrifft einen Schweißelektrodenhalter, aufweisend einen Elektrodenschaft und ein lösbar mit dem Elektrodenschaft verbundenes Elektrodenaufnahmemittel zur Aufnahme einer Schweißelektrode.
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Schweißelektrodenhalter dienen zum Halten beziehungsweise zur Aufnahme und Befestigung einer Schweißelektrode. Dabei werden Schweißelektrodenhalter in Schweißvorrichtungen, beispielsweise Schweißzangen für Schweißroboter, eingesetzt. Schweißelektrodenhalter sind üblicherweise an einem Zangenarm einer Schweißzange angeordnet oder mit dem Zangenarm einer Schweißzange verbunden. Derartige Schweißvorrichtungen werden beispielsweise für den Automobilbau in automatisierten Fertigungsstraßen eingesetzt.
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Insbesondere in automatisierten Fertigungsstraßen ist es besonders wichtig, Schweißelektroden oder Schweißelektrodenhalter möglichst schnell und unkompliziert wechseln zu können.
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Stand der Technik
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Das Schweißen mancher Werkstoffe und Werkstoffkombinationen, wie zum Beispiel hochfeste Stähle, erweist sich als besonders schwierig. Wärmebehandelte Metalle können beispielsweise nur mit extrem hohen Leistungen geschweißt werden, da sehr hohe Temperaturen erreicht werden müssen, um ein gewünschtes Schweißbad zu erzeugen. Bei einem derartigen Schweißprozess können Schweißelektrodenhalter innerhalb kürzester Zeit signifikante Verschleißspuren aufweisen. Üblicherweise muss dann eine Nachbearbeitung des Schweißelektrodenhalters vorgenommen werden, damit eine weitere Verwendung möglich ist. Alternativerweise wird der Elektrodenhalter ausgetauscht. In beiden Fällen muss der Schweißelektrodenhalter an der Schweißvorrichtung gewechselt werden.
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Schweißelektrodenhalter können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise kann eine Schweißelektrodenhalter aus relativ weichem, aber elektrisch gut leitfähigem Material bestehen. Die Verwendung eines relativ weichen Materials für einen Schweißelektrodenhalter hat den Vorteil, dass eine geringere Leistung im Vergleich zu Schweißelektrodenhaltern aus härterem Material aufgewendet werden muss. Üblicherweise weist das härtere Material eines Schweißelektrodenhalters eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf. Nachteilig bei der Verwendung eines weicheren Materials für einen Schweißelektrodenhalter ist allerdings, dass der Schweißelektrodenhalter innerhalb kürzerer Zeit abgenutzt wird und somit ein häufigerer Wechsel notwendig ist.
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Somit wird üblicherweise vom Anwendungsfall abhängig ausgewählt, ob ein Schweißelektrodenhalter aus weicherem oder härterem Material zum Einsatz kommt.
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In der
EP 0 151 100 A2 wird ein Schweißkopf für eine schwerschmelzende Elektrode beschrieben, durch welchen der Elektrodenwechsel weiter vereinfacht wird. Der Schweißkopf besteht dabei aus einem Gehäuse und einem Schweißelektrodenhalter, der mit einer Einrichtung für die Einstellung und das Einspannen der Elektrode versehen ist. Der Schweißelektrodenhalter ist mit dem Gehäuse verbunden und einfach austauschbar.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schweißelektrodenhalter zum Schweißen von schwer schweißbaren Materialien, beispielsweise hochfesten Stählen, derart weiter zu verbessern, dass die Standzeiten verlängert und notwendige Nachbearbeitungsprozesse reduziert werden.
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Erfindungsgemäß wird hierfür ein Schweißelektrodenhalter vorgeschlagen, welcher zumindest einen Elektrodenschaft und ein lösbar mit dem Elektrodenschaft verbundenes Elektrodenaufnahmemittel zur Aufnahme einer Schweißelektrode aufweist. Der Elektrodenschaft besteht dabei erfindungsgemäß aus einem anderen Material als das Elektrodenaufnahmemittel.
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Bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass der Schweißelektrodenhalter an einer Schweißzange beziehungsweise einem Zangenarm einer Schweißzange für einen Schweißroboter anordbar ist. Der Elektrodenschaft des Schweißelektrodenhalters ist bevorzugter Weise zumindest bereichsweise rohrförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet. Dabei kann der Elektrodenschaft gerade oder gekrümmt ausgebildet sein. Der Elektrodenschaft ist ferner bevorzugter weise im Inneren hohl ausgebildet oder weist einen Kanal auf. Somit kann Kühlflüssigkeit durch den Elektrodenschaft geführt beziehungsweise geleitet werden.
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Der Elektrodenschaft weist vorzugsweise zwei stirnseitige Enden auf. Im Bereich eines ersten Endes des Elektrodenschafts ist der Elektrodenschaft über eine lösbare Verbindung mit dem Elektrodenaufnahmemittel verbunden. Im Bereich des zweiten Endes des Elektrodenschafts kann der Schweißelektrodenhalter mit der Schweißvorrichtung, beispielsweise einem Zangenarm oder einer Antriebseinheit der Schweißvorrichtung, verbunden sein. Somit bildet das Elektrodenaufnahmemittel den vorderen Teil des Schweißelektrodenhalters.
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Das Elektrodenaufnahmemittel ist zur Aufnahme einer Schweißelektrode ausgebildet. Dabei kann die Schweißelektrode in das Elektrodenaufnahmemittel eingeführt oder aufgesetzt werden.
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Unter einer lösbaren Verbindung zwischen dem Elektrodenschaft und dem Elektrodenaufnahmemittel des Schweißelektrodenhalters ist eine feste Verbindung zu verstehen, welche ohne großen Kraftaufwand und insbesondere ohne die beiden Teile zu zerstören, getrennt werden kann. Beispielsweise ist hierunter eine Schraubverbindung zu verstehen.
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Dadurch, dass der Schweißelektrodenhalter einen Elektrodenschaft aufweist, welcher lösbar mit einem Elektrodenaufnahmemittel verbunden ist, weist der Schweißelektrodenhalter einen modularen Aufbau auf. Hierdurch kann ein Austausch des Elektrodenaufnahmemittels einfach durchgeführt werden. Ein Austausch des gesamten Schweißelektrodenhalters ist nicht in jedem Fall notwendig. Somit können die Standzeiten des Schweißelektrodenhalters erhöht werden. Des Weiteren können damit die Prozesszeiten und Kosten reduziert werden.
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Bevorzugter weise ist vorgesehen, dass die lösbare Verbindung zwischen Elektrodenschaft und dem Elektrodenaufnahmemittel als Schraubverbindung ausgebildet ist. Besonders bevorzugter Weise weist der Elektrodenschaft hierfür zumindest bereichsweise ein Innengewinde auf. Ferner weist das Elektrodenaufnahmemittel bevorzugter Weise zumindest bereichsweise ein Außengewinde auf. Somit ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass das Elektrodenaufnahmemittel in den Elektrodenschaft eingeschraubt werden kann, beziehungsweise in dem Elektrodenschaft eingeschraubt angeordnet ist.
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Ferner ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass das Innengewinde nicht über die gesamte Länge des Elektrodenschafts angeordnet ist, sondern lediglich im Bereich des ersten Endes des Elektrodenschafts zur Aufnahme des Elektrodenaufnahmemittels vorgesehen ist. Das Außengewinde ist im Bereich eines ersten Endes des Elektrodenaufnahmemittels angeordnet. Somit ist nach Hineinschrauben des Elektrodenaufnahmemittels in den Elektrodenschaft das Elektrodenaufnahmemittel zumindest bereichsweise innerhalb des Elektrodenschafts angeordnet. Dadurch, dass der Elektrodenschaft zur Aufnahme des Elektrodenaufnahmemittels ein Innengewinde und das Elektrodenaufnahmemittel als Gegenstück ein Außengewinde aufweist, kann der maximale Durchmesser des Schweißelektrodenhalters gering gehalten werden. Insbesondere kann hierdurch der maximale Durchmesser des Schweißelektrodenhalters auf den maximalen Durchmesser des Elektrodenschafts reduziert werden.
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Bevorzugter Weise besteht der Elektrodenschaft des Schweißelektrodenhalters aus einem weicheren Material als das Elektrodenaufnahmemittel. Ferner ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass das Elektrodenaufnahmemittel aus einem hochfesten Material besteht. Dabei weist das weichere Material des Elektrodenschafts eine bessere elektrische Leitfähigkeit auf als das härtere Material des Elektrodenaufnahmemittels.
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Durch das Vorsehen von unterschiedlichen Materialien für den Elektrodenschaft und das Elektrodenaufnahmemittel kann der modulare Schweißelektrodenhalter für eine große Anzahl von Schweißvorgängen verwendet werden. Da das Elektrodenaufnahmemittel aufgrund des härteren Materials geringer beziehungsweise langsamer abgenutzt wird, kann die Standzeit des gesamten Schweißelektrodenhalters erhöht werden. Dadurch, dass nicht der gesamte Schweißelektrodenhalter aus einem härteren Material besteht, sondern der Elektrodenschaft aus einem weicheren Material mit besserer elektrischer Leitfähigkeit besteht, kann die für den Schweißvorgang notwendige Leistung weiterhin relativ gering gehalten werden. Bei Verwendung von bekannten Schweißelektrodenhaltern aus hochfestem Material sind im Gegensatz hierzu sehr hohe Leistungen notwendig, um den gewünschten Schweißprozess einleiten zu können.
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Ferner ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass der Elektrodenschaft Kupfer und/oder Chrom und/oder Zirkon aufweist. Besonders bevorzugter Weise besteht der Elektrodenschaft aus einer Kupfer-Chrom-Zirkon-Verbindung (CuCrZr).
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Das Elektrodenaufnahmemittel weist bevorzugter Weise Kupfer und/oder Nickel und/oder Silizium und/oder Chrom auf. Besonders bevorzugter Weise besteht das Elektrodenaufnahmemittel aus einer Kupfer-Nickel-Silizium-Chrom-Verbindung (CuNiSiCr).
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Die Länge des Elektrodenaufnahmemittels ist bevorzugter Weise kleiner als die Länge des Elektrodenschafts. Somit kann die elektrische Leitfähigkeit des Schweißelektrodenhalters weiter erhöht werden, da über einen größeren Teil der gesamten Länge des Schweißelektrodenhalters aufgrund des weicheren Materials des Elektrodenschafts eine bessere elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Besonders bevorzugter Weise ist die Länge des Elektrodenaufnahmemittels kleiner als die Hälfte der Länge des Elektrodenschafts. Ganz besonders bevorzugter Weise ist die Länge des Elektrodenaufnahmemittels kleiner als ein Drittel oder ein Viertel der Länge des Elektrodenschafts. Dadurch, dass die Länge des Elektrodenaufnahmemittels im Verhältnis zur Länge des Elektrodenschafts kürzer ausgebildet ist, kann die Distanz mit schlechterer elektrischer Leitfähigkeit aufgrund des härteren Materials des Elektrodenaufnahmemittels weiter reduziert werden und somit die gesamte elektrische Leitfähigkeit des Schweißelektrodenhalters erhöht werden.
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Zwischen dem Elektrodenschaft und dem Elektrodenaufnahmemittel ist bevorzugter Weise zumindest bereichsweise zur Abdichtung der lösbaren Verbindung ein Dichtmittel angeordnet. Das Dichtmittel ist dabei bevorzugter Weise als Dichtring ausgebildet und um das Elektrodenaufnahmemittel herum angeordnet. Beispielsweise kann der Dichtring im Bereich des Außengewindes oder den direkt an das Außengewinde angrenzenden Bereich angeordnet sein. Nach Hineinschrauben des Elektrodenaufnahmemittels in den Elektrodenschaft wird der Dichtring gegen die stirnseitige Kante des ersten Endes des Elektrodenschafts angedrückt. Somit wird die lösbare Verbindung zwischen dem Elektrodenschaft und dem Elektrodenaufnahmemittel abgedichtet. Insbesondere kann somit die Kühlflüssigkeit, welche durch den Elektrodenschaft und das Elektrodenaufnahmemittel geleitet wird, nicht entweichen.
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Bevorzugter Weise besteht das Dichtmittel, beispielsweise der Dichtring, aus demselben Material wie der Elektrodenschaft. Somit ist besonders bevorzugter Weise vorgesehen, dass das Dichtmittel aus einer Kupfer-Chrom-Zirkon-Verbindung (CuCrZr) besteht.
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Außerdem weist das Elektrodenaufnahmemittel bevorzugter Weise einen konusförmigen Abschnitt zur Aufnahme der Schweißelektrode auf. Dabei ist der konusförmige Abschnitt bevorzugter Weise im Bereich des zweiten Endes des Elektrodenaufnahmemittels angeordnet. Die Schweißelektrode kann beispielsweise als Kappe ausgebildet sein und auf den Konus aufgesetzt werden. Unter einem konusförmigen Abschnitt ist im Sinne der Erfindung ein Abschnitt zu verstehen, wobei in Längsrichtung des Elektrodenaufnahmemittels der Durchmesser abnimmt. Beispielsweise nimmt der Durchmesser des Elektrodenaufnahmemittels zum zweiten Ende des Elektrodenaufnahmemittels hin ab. Somit ist der Durchmesser des Elektrodenaufnahmemittels am zweiten Ende kleiner als im mittleren Bereich des Elektrodenaufnahmemittels.
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Ferner ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass der Durchmesser des Elektrodenaufnahmemittels am zweiten Ende kleiner als der minimale Durchmesser des Elektrodenschafts ist. Unter den vorgenannten Durchmessern des Elektrodenaufnahmemittels und des Elektrodenschafts sind jeweils die Außendurchmesser zu verstehen.
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Somit ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass das Elektrodenaufnahmemittel als Aufschraubkonus ausgebildet ist, welcher in den Elektrodenschaft hineingeschraubt werden kann. Zumindest der konusförmige Abschnitt des Elektrodenaufnahmemittels ist nach Hineinschrauben des Elektrodenaufnahmemittels in den Elektrodenschaft außerhalb des Elektrodenschafts angeordnet. Bereichsweise ist das Elektrodenaufnahmemittel nach Hineinschrauben in den Elektrodenschaft innerhalb des Elektrodenschafts angeordnet.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß eine Schweißzange vorgesehen, welche einen Schweißelektrodenhalter gemäß den vorgenannten Ausführungen aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Ansicht eines modularen Schweißelektrodenhalters,
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2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren modularen Schweißelektrodenhalters,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Elektrodenaufnahmemittels und einer Schweißelektrode,
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3a eine perspektivische Ansicht einer Schweißelektrode, und
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4 eine perspektivische Ansicht einer Schweißzange.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schweißelektrodenhalters 100. Der Schweißelektrodenhalter 100 weist einen modularen Aufbau auf. Demnach weist der Schweißelektrodenhalter 100 einen Elektrodenschaft 10 und ein Elektrodenaufnahmemittel 11 zur Aufnahme einer Schweißelektrode 22 auf. Die Schweißelektrode 22 ist in 1 nicht gezeigt. 1 zeigt den Elektrodenschaft 10 und das Elektrodenaufnahmemittel 11 in einem auseinandergeschraubten Zustand.
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Der Elektrodenschaft 10 ist mit dem Elektrodenaufnahmemittel 11 mittels einer Schraubverbindung lösbar verbindbar. Hierfür weist der Elektrodenschaft 10 im Bereich dessen ersten Endes 14 ein Innengewinde auf. Das Elektrodenaufnahmemittel 11 weist im Bereich dessen ersten Endes 16 einen Abschnitt mit einem Außengewinde 13 auf. Somit kann das Elektrodenaufnahmemittel 11 in den Elektrodenschaft 10 hineingeschraubt werden.
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Zur Abdichtung der lösbaren Verbindung zwischen dem Elektrodenschaft 10 und dem Elektrodenaufnahmemittel 11 ist ein Dichtmittel 20, nämlich ein Dichtring, vorgesehen. Das Dichtmittel 20 ist im Bereich des Außengewindes 13 des Elektrodenaufnahmemittels 11 um das Elektrodenaufnahmemittel 11 herum angeordnet. Nach Hineinschrauben des Elektrodenaufnahmemittels 11 in den Elektrodenschaft 10 wird das Dichtmittel an die stirnseitige Kante des ersten Endes 14 des Elektrodenschafts 10 angedrückt. Somit wird die Verbindung abgedichtet und ein Austreten der Kühlflüssigkeit, welche durch den Elektrodenschaft 10 und das Elektrodenaufnahmemittel 11 geleitet wird, vermieden.
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Der Elektrodenschaft 10 ist rohr- bzw. zylinderförmig ausgebildet. Des Weiteren ist der Elektrodenschaft 10 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen gerade ausgebildet. Das Elektrodenaufnahmemittel 11 ist als Aufschraubkonus ausgebildet. Hierfür weist das Elektrodenaufnahmemittel 11 einen konusförmigen Abschnitt 21 auf. Der konusförmige Abschnitt 21 erstreckt sich vom mittleren Bereich des Elektrodenaufnahmemittels 11 entlang der Länge des Elektrodenaufnahmemittels 11 hin zum zweiten Ende 17 des Elektrodenaufnahmemittels 11. Somit weist das Elektrodenaufnahmemittel 11 im mittleren Bereich einen größeren Durchmesser auf als im Bereich des zweiten Endes 17. Auf den konusförmigen Abschnitt 21 des Elektrodenaufnahmemittels 11 kann eine Schweißelektrode 22 in Form einer Elektrodenkappe aufgesetzt werden.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schweißelektrodenhalters 100. Der Schweißelektrodenhalter 100 ist wie der in 1 gezeigte Schweißelektrodenhalter 100 modular ausgebildet und weist demnach einen Elektrodenschaft 10 und ein Elektrodenaufnahmemittel 11 auf. In 2 ist das Elektrodenaufnahmemittel 11 bereits in den Elektrodenschaft 10 hineingeschraubt gezeigt. Das Elektrodenaufnahmemittel 11 ist bereichsweise im Elektrodenschaft 10 angeordnet. Das Elektrodenaufnahmemittel 11 steht mit dessen konusförmigen Abschnitt 21 aus dem Elektrodenschaft 10 heraus. Auf den konusförmigen Abschnitt 21 kann eine Schweißelektrode 22, beispielsweise in Form einer Elektrodenkappe, aufgesetzt werden. Die Schweißelektrode 22 ist auch in 2 nicht gezeigt.
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Im Gegensatz zur in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Elektrodenschaft 10 in 2 gebogen ausgebildet. Hierbei handelt es sich um einen Elektrodenschaft 10 eines Schweißelektrodenhalters 100 für spezielle Anwendungen. Insbesondere ist der Elektrodenschaft 10 im Bereich dessen ersten Endes 14 gebogen bzw. gekrümmt ausgebildet. Die beiden stirnseitigen Enden 14, 15 des Elektrodenschafts 10 liegen gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform auf senkrecht zueinander angeordneten Ebenen.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Elektrodenaufnahmemittels 11 mit einem konusförmigen Abschnitt 21.
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Des Weiteren ist in 3 eine Schweißelektrode 22 in Form einer Schweißkappe gezeigt, welche auf den konusförmigen Abschnitt 21 im Bereich des zweiten Endes 17 des Elektrodenaufnahmemittels 11 aufgesetzt werden kann. In 3a ist eine weitere Ausführungsform einer Schweißkappe gezeigt.
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Im Bereich des ersten Endes 16 des Elektrodenaufnahmemittels 11 weist das Elektrodenaufnahmemittel 11 ein Außengewinde 13 auf. Des Weiteren ist in 3 ein Dichtmittel 20, welches im Bereich des Außengewindes 13 des Elektrodenaufnahmemittels 11 um das Elektrodenaufnahmemittel 11 herum angeordnet werden kann gezeigt. Im mittleren Bereich, das heißt zwischen dem konusförmigen Abschnitt 21 und dem Bereich mit dem Außengewinde 13 des Elektrodenaufnahmemittels 11 weist das Elektrodenaufnahmemittel 11 einen Abschnitt auf, welcher durch mehrere in einem Winkel zueinanderstehenden Kanten ausgebildet ist. Insbesondere ist dieser Abschnitt als Sechskant-Abschnitt 25 ausgebildet. Hierdurch kann das Elektrodenaufnahmemittel 11 in einfacher Weise mittels üblicher Werkzeuge in den Elektrodenschaft 10 hineingeschraubt werden beziehungsweise die Verbindung in einfacher Weise gelöst werden.
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In 4 ist eine Schweißzange 200 für eine automatische Schweißvorrichtung gezeigt. Der Schweißelektrodenhalter 100 ist gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform ausgebildet und weist demnach einen Elektrodenschaft 10 und ein in den Elektrodenschaft 10 eingeschraubtes Elektrodenaufnahmemittel 11 auf. Auf das Elektrodenaufnahmemittel 11 ist eine Schweißelektrode 22 in Form einer Elektrodenkappe aufgesetzt.
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Der Schweißelektrodenhalter 100 ist im Bereich des Elektrodenschafts 10 über einen Schlitten 28 auf einer Schiene 27 auf dem Zangenarm 26 angeordnet. Mittels einer Antriebseinheit 29 ist der Schweißelektrodenhalter 100 entlang der Schiene 27 verfahrbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schweißelektrodenhalter
- 200
- Schweißzange
- 10
- Elektrodenschaft
- 11
- Elektrodenaufnahmemittel
- 12
- Innengewinde des Elektrodenschafts
- 13
- Außengewinde des Elektrodenaufnahmemittels
- 14
- erstes Ende des Elektrodenschafts
- 15
- zweites Ende des Elektrodenschafts
- 16
- erstes Ende des Elektrodenaufnahmemittels
- 17
- zweites Ende des Elektrodenaufnahmemittels
- 18
- Länge des Elektrodenaufnahmemittels
- 19
- Länge des Elektrodenschafts
- 20
- Dichtmittel
- 21
- konusförmiger Abschnitt
- 22
- Schweißelektrode
- 23
- Durchmesser des Elektrodenschafts
- 24
- Durchmesser des Elektrodenaufnahmemittels
- 25
- Sechskant-Abschnitt
- 26
- Zangenarm
- 27
- Schiene
- 28
- Schlitten
- 29
- Antriebseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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