DE102014207425A1

DE102014207425A1 - Punktschweißzange

Info

Publication number: DE102014207425A1
Application number: DE102014207425.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Wabbels; Holger Mlodystach
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-10-22

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Punktschweißzange (1), mit einem Trägerelement (2) und mit einer ersten und einer zweiten Halbzange (3, 4), wobei zumindest eine der Halbzangen (3, 4) schwenkbar am Trägerelement (2) gelagert ist, wobei die Halbzangen (3, 4) jeweils durch einen Zangenarm (5, 6) mit einer endseitig desselben angeordneten Elektrode (7, 8) gebildet sind, wobei die Elektroden (7, 8) zur Versorgung mit einem Schweißstrom mittels elektrischer Leiter mit einem elektrischen Transformator elektrisch verbunden sind, und wobei den Elektroden (7, 8) eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, welche ihrerseits durch von einem Kühlmedium durchflossene Kühlrohre (12a, 12b) gebildet ist. Vorteilhaft besteht wenigstens eines der Kühlrohre (12a, 12b) je Haltezange (3, 4) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff und bildet zumindest teilweise den elektrischen Leiter zur Versorgung der Elektroden (7, 8) mit dem Schweißstrom aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Punktschweißzange nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
Punktschweißzangen sind seit geraumer Zeit in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und finden beispielsweise beim Zusammenbau von Blechteilen im Fahrzeugbau unter Zuhilfenahme eines Industrieroboters Verwendung. Im Allgemeinen weisen derartige X-Schweißzangen ein Trägerelement respektive einen Grundkörper mit einer ersten und einer zweiten Halbzange auf, wobei zumindest eine der Halbzangen am Trägerelement schwenkbar gelagert ist. Die Halbzangen sind jeweils durch einen Zangenarm mit einer endseitig desselben angeordneten Elektrode gebildet. Die Elektroden sind zur Versorgung mit einem Schweißstrom mittels elektrischer Leiter in Form elektrischer Kabel mit einem Transformator elektrisch verbunden. Überdies wird den Elektroden eine Kühlvorrichtung zugeordnet, welche ihrerseits durch von einem Kühlmedium durchflossene Rohre gebildet ist ( DE 60 2004 009 638 T2 , DE 21 2007 000 009 U1 ). Um den hohen Beanspruchungen gerecht zu werden, sind die Schweißzangenarme herkömmlich aus einer starken metallischen Struktur hergestellt. Zwischenzeitlich sind jedoch auch Schweißzangenarme bekannt geworden, die zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. So ist aus der EP 0 391 551 A1 eine in Verbundbauweise ausgeführter Rahmen einer Schweißzange bekannt, der im Wesentlichen aus einem innenliegenden hohlen Formteil aus Metall (Kern), insbesondere Aluminium, und aus einem außenliegenden Mantel mit mehreren Schichten elektrisch isolierenden Gewebes, beispielsweise Karbon- und Glasfasergewebes, gebildet ist. Innerhalb des hohlen Formteils bzw. Kerns sind elektrische Leitungen und Kühlschläuche angeordnet. Die Gewebeschichten sind in einer Harz- bzw. Kunststoffmatrix gebunden. Aus der DE 20 2004 015 924 U1 ist überdies eine Schweißzange bekannt, die aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Als Fasern werden in dieser Druckschrift Karbon-, Glas- oder Kevlar^®-Fasern (Aramidfasern) vorgeschlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zum Stand der Technik alternative Punktschweißzange zu schaffen, welche leicht baut und eine vereinfachte Energiezuführung aufweist.
Ausgehend von einer Punktschweißzange, mit einem Trägerelement und mit einer ersten und einer zweiten Halbzange, wobei zumindest eine der Halbzangen schwenkbar am Trägerelement gelagert ist, wobei die Halbzangen jeweils durch einen Zangenarm mit einer endseitig desselben angeordneten Elektrode gebildet sind, wobei die Elektroden zur Versorgung mit einem Schweißstrom mittels elektrischer Leiter mit einem elektrischen Transformator elektrisch verbunden sind, und wobei den Elektroden eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, welche ihrerseits durch von einem Kühlmedium durchflossene Kühlrohre gebildet ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens eines der Kühlrohre je Halbzange aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht und zumindest teilweise den elektrischen Leiter zur Versorgung der Elektroden mit dem Schweißstrom ausbildet.
Durch diese Maßnahme sind vorteilhafterweise zumindest teilweise herkömmliche Elektrokabel entbehrlich. Hieraus resultieren Einsparungen an Material und Gewicht sowie eine Minderung des Herstellungs- und Montageaufwandes.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach besteht das wenigstens eine elektrisch leitfähige Kühlrohr bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, da dieser Werkstoff bei hoher elektrischer Leitfähigkeit auch über die für den Anwendungsfall erforderlichen Festigkeitseigenschaften verfügt. Um die Punktschweißzange noch leichter auszubilden ist vorgesehen, dass zumindest die Zangenarme wenigstens teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Bevorzugt wird ein karbonfaserverstärkter Kunststoff, jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diesen Werkstoff, sondern erfasst jedweden faserverstärkten Kunststoff. So können beispielsweise auch Glasfasern als Verstärkungsfasern Verwendung finden. Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind die Zangenarme gemäß einer bevorzugten Ausführungsform jeweils durch zumindest zwei langgestreckte und mittels Distanzelemente in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnete und untereinander verbundene Plattenelemente gebildet, wobei die Kühlrohre vorteilhaft in der Beabstandung zwischen den Plattenelementen angeordnet sind.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Punkschweißzange in einer perspektivischen Seitenansicht,
2 ein erster, unterer Zangenarm der Punktschweißzange nach 1 in einer perspektivischen Seitenansicht,
3 eine Aufsicht auf den ersten, unteren Zangenarm,
4 der erste, untere Zangenarm in einer Seitenansicht, und
5 der erste, untere Zangenarm nach 4 teilweise geschnitten dargestellt.
1 zeigt eine Punktschweißzange 1, welche im Wesentlichen durch ein Trägerelement 2 und eine erste, untere und eine zweite, obere Halbzange 3, 4 gebildet ist. Zumindest eine der Halbzangen 3, 4 ist schwenkbar am Trägerelement 2 gelagert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Punkschweißzange 1 als sogenannte X-Schweißzange ausgebildet, bei der beide Halbzangen 3, 4 schwenkbar am Trägerelement 2 gelagert sind (nicht zeichnerisch dargestellt). Ist eine Halbzange 3, 4 starr und die andere Halbzange 4, 3 beweglich über eine Linearführung gelagert, handelt es sich um eine sogenannte C-Schweißzange (nicht zeichnerisch dargestellt).
Eine jede Halbzange 3, 4 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch einen einenends am Trägerelement 2 schwenkbar gelagerten Zangenarm 5, 6 sowie eine Elektrode 7, 8 gebildet, die ihrerseits am freien Ende des Zangenarms 5, 6 angeordnet und von einem sogenannten Elektrodenhalter 9, 10 aus elektrisch leitendem Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gehalten ist. Überdies sind in 1 elektrische Leitungen 11 sowie Medienleitungen in Form von Kühlrohren 12a, 12b zum Kühlen der Elektrode 7, 8 über besagten Elektrodenhalter 9, 10 mittels insbesondere Kühlwasser sowie Medienleitungen 13 zum Betrieb der schwenkbar gelagerten Halbzange 3, 4 gezeigt. Die Halbzangen 3, 4 werden dabei pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betrieben, so dass es sich bei den Medienleitungen 13 um Pneumatik oder Hydraulik-Leitungen oder um Elektroleitungen handelt.
Die Erfindung wird weiter anhand des ersten, unteren Zangenarms 5 beschrieben, wobei angenommen wird, dass der zweite, obere Zangenarm 6 weitestgehend identisch dem ersten, unteren Zangenarm 5 ausgebildet ist. Wie die 2 bis 5 weiter zeigen, ist der Zangenarm 5 durch zwei langgestreckte und mit Abstand nebeneinander angeordnete und untereinander verbundene Plattenelemente 14, 15 gebildet. Die Plattenelemente 14, 15 bestehen jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff. Statt Karbonfasern können beispielsweise auch Glasfasern oder andere geeignete Fasern als Verstärkungselemente Verwendung finden, welches somit durch die Erfindung mit erfasst ist.
Einenends, d.h. trägerelementseitig sind die Plattenelemente 14, 15 an einer Konsole 16 gehaltert. Anderenends, d. h. elektrodenseitig sind die Plattenelemente 14, 15 durch den Elektrodenhalter 9 gehaltert. Sowohl die Konsole 16 als auch der Elektrodenhalter 9 fungieren dabei als Distanzelement und realisieren somit die seitliche Beabstandung zwischen den Plattenelementen 14, 15. Überdies ist in Längsrichtung des Zangenarms 5 gesehen ein weiteres Distanzelement 17 zwischen der Konsole 16 und dem Elektrodenhalter 9 vorgesehen.
Wie den 2 bis 5 noch zu entnehmen ist, weist der Zangenarm 5 zwei Kühlrohre 12a, 12b (Vorlauf, Rücklauf) auf, in denen Kühlwasser zirkuliert. Zumindest eines, bevorzugt beide Kühlrohre 12a, 12b bestehen aus einem elektrisch leitfähigem Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall, weiter bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und reichen bis in den Elektrodenhalter 9 (vgl. insbesondere 5). Die sich während des Schweißprozesses erhitzende Elektrode 7 wird mittelbar über besagten Elektrodenhalter 9 gekühlt. Die Kühlrohre 12a, 12b sind zweckmäßigerweise in der Beabstandung zwischen den Plattenelementen 14, 15 angeordnet.
Des Weiteren bildet zumindest eines der elektrisch leitfähigen, bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Kühlrohre 12a, 12b den elektrischen Leiter zur Versorgung der Elektroden 7, 8 mit Schweißstrom aus. D. h., zumindest eines der Kühlrohre 12a, 12b der ersten, unteren und der zweiten, oberen Halbzange 3, 4 bzw. des betreffenden Zangenarms 5, 6 ist als elektrischer Leiter zur Versorgung der Elektroden 7, 8 mit Schweißstrom ausgebildet. Dazu sind die betreffenden elektrisch leitfähigen Kühlrohre 12a, 12b mit einem der Punktschweißzange 1 zugeordneten Transformator elektrisch verbunden (nicht zeichnerisch dargestellt). Die Vorteile einer derartigen Ausbildung der Zangenarme 5, 6 der Punktschweißzange 1 wurden oben bereits beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Punktschweißzange
2: Trägerelement
3: erste Halbzange
4: zweite Halbzange
5: Zangenarm
6: Zangenarm
7: Elektrode
8: Elektrode
9: Elektrodenhalter
10: Elektrodenhalter
11: elektrische Leitung
12a: Kühlrohr
12b: Kühlrohr
13: Medienleitung
14: Plattenelement
15: Plattenelement
16: Konsole
17: Distanzelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 602004009638 T2 [0002]
DE 212007000009 U1 [0002]
EP 0391551 A1 [0002]
DE 202004015924 U1 [0002]

Claims

Punktschweißzange (1), mit einem Trägerelement (2) und mit einer ersten und einer zweiten Halbzange (3, 4), wobei zumindest eine der Halbzangen (3, 4) schwenkbar am Trägerelement (2) gelagert ist, wobei die Halbzangen (3, 4) jeweils durch einen Zangenarm (5, 6) mit einer endseitig desselben angeordneten Elektrode (7, 8) gebildet sind, wobei die Elektroden (7, 8) zur Versorgung mit einem Schweißstrom mittels elektrischer Leiter mit einem elektrischen Transformator elektrisch verbunden sind, und wobei den Elektroden (7, 8) eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, welche ihrerseits durch von einem Kühlmedium durchflossene Kühlrohre (12a, 12b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Kühlrohre (12a, 12b) je Haltezange (3, 4) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht und zumindest teilweise den elektrischen Leiter zur Versorgung der Elektroden (7, 8) mit dem Schweißstrom ausbildet.
Punktschweißzange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektrisch leitfähige Kühlrohr (12a, 12b) aus einem Leichtmetall besteht.
Punktschweißzange (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektrisch leitfähige Kühlrohr (12a, 12b) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
Punktschweißzange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Zangenarme (5, 6) wenigstens teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
Punktschweißzange (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Zangenarme (5, 6) wenigstens teilweise aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff bestehen.
Punktschweißzange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zangenarme (5, 6) jeweils durch zumindest zwei langgestreckte und mittels Distanzelemente (9, 10, 16, 17) in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnete und untereinander verbundene Plattenelemente (14, 15) gebildet sind, wobei die Kühlrohre (12a, 12b) in der Beabstandung zwischen den Plattenelementen (14, 15) angeordnet sind.