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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schweißtechnik.
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Beim elektrischen Widerstandsschweißen, insbesondere beim Widerstandspressschweißen, werden zwei elektrisch leitende Werkstücke durch die Widerstandswärme eines elektrischen Stroms und eine auf die Werkstücke aufgebrachte Presskraft verbunden.
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Verschiedene Anordnungen und Formen von Werkstücken können mit geeigneten Schweißvorrichtungen verschweißt werden. Gängig ist die Verwendung von zwei gegenüberliegenden Elektroden, zwischen denen die Werkstücke eingeklemmt werden. Auch andere Konfigurationen mit einer oder mehreren Elektroden sind möglich.
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In der Regel wird eine Elektrode durch ein Schweißwerkzeug auf ein Werkstück gepresst. Die Anpresskräfte können in Größenordnungen von ca. 10 N bis 5000 N liegen. Das Schweißwerkzeug umfasst einen Aktuator, mit dem eine Kraft auf die Elektrode aufgebracht werden kann. Der Aktuator kann beispielsweise einen Motor, eine Pneumatik oder eine Hydraulik sowie ein Getriebe umfassen. Die Elektrode ist bevorzugt über einen Elektrodenhalter an einem beweglichen Führungskörper befestigt. Der Führungskörper ist linear beweglich an einem Tragkörper des Schweißwerkzeugs geführt. Der Führungskörper, der Elektrodenhalter und die Elektrode bilden (ggfs. mit weiteren Anbauteilen) einen beweglichen Elektrodentriebstrang des Schweißwerkzeugs.
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Während des Schweißens verändern sich, insbesondere durch die Widerstandswärme des elektrischen Stroms, die Materialeigenschaften des Werkstücks an der Schweißstelle. Das Werkstück gibt während des Schweißens nach und die Elektrode sinkt ein. Es kommt es zu einem Nachsetzen der Elektrode.
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Bei bekannten Schweißwerkzeugen sind in der Praxis unerwünschte Ergebnisse des Schweißprozesses wie zum Beispiel Materialspritzer oder lückenhaften Schweißstellen zu beobachten. Das Nachsetzverhalten des Schweißwerkzeuges beeinflusst dabei maßgeblich die Kontrollierbarkeit des Schweißprozesses und die Qualität des Ergebnisses.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Schweißwerkzeug bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der eigenständigen Ansprüche.
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Es zeigt sich, dass die Anpresskraft der Elektrode während des Schweißvorgangs möglichst konstant sein sollte, um eine gute Qualität der Schweißverbindung zu erzielen. Durch das Nachsetzen der Elektrode kommt es zu einem dynamischen Einbruch der Anpresskraft der Elektrode. Während die Elektrode entlang des Nachsetzweges beschleunigt wird, bricht die Anpresskraft auf das Werkstück ein. Wenn die Elektrode wieder vollen Kontakt zum Werkstück hat, kann die Anpresskraft wieder voll anliegen. Das dynamische Nachsetzverhalten eines Schweißwerkzeuges hat großen Einfluss auf die Qualität der hergestellten Schweißverbindung. Auch elastische Verformungen des Werkstücks und/oder des Schweißwerkzeugs, insbesondere des Elektrodentriebstrangs und des Führungskörpers, können einen Einfluss auf das Nachsetzverhalten haben.
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Die Dynamik der Nachsetzbewegung und der damit verbundene zeitliche Verlauf der Anpresskraft der Elektrode wird durch die Massenträgheit des Elektrodentriebstranges beeinflusst. Es zeigt sich außerdem, dass das Masseneinsparpotenzial beim Führungskörper im Vergleich zu bekannten Schweißwerkzeugen besonders groß ist.
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Eine Gewichtsoptimierung des Elektrodentriebstranges ist von großem Vorteil für die Qualität und Beherrschbarkeit des Schweißprozesses. Dies ist insbesondere der Fall bei vergleichsweise kurzen Schweißzeiten. Diese können je nach Anwendungsfall im Bereich weniger Millisekunden, beispielsweise 4 Millisekunden, liegen. Nachsetzwege können im Bereich weniger Zehntelmillimeter, beispielsweise von 0,1 - 0,5 mm, liegen.
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Besonders bei hochdynamischen Schweißprozessen, beispielsweise bei der Fertigung von Batteriezellen mit mehreren hundert oder tausend Schweißstellen, ist eine Gewichtsoptimierung des Elektrodentriebstranges vorteilhaft. In solchen Anwendungsfällen können die Zeitintervalle des einzelnen Schweißvorgangs nur wenige Millisekunden betragen. Während dieser kurzen Zeitintervalle soll die Anpresskraft der Elektrode möglichst konstant sein. Es zeigt sich, dass bereits sehr kurze dynamische Einbrüche der Anpresskraft zu Einbußen in der Prozessqualität führen können.
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Ein eigenständig erfinderischer Aspekt dieser Offenbarung ist ein Leichtbauführungskörper. Die Gewichtsoptimierung des Leichtbauführungskörpers ist besonders vorteilhaft für eine Verbesserung des Schweißwerkzeugs. Der Führungskörper trägt bei bekannten Schweißwerkzeugen einen maßgeblichen Teil zur Masse des Elektrodentriebstranges bei. Im Regelfall leitet der Führungskörper keinen Strom und ist mit einem elektrischen Isolator von der Elektrode elektrisch getrennt. Beim Führungskörper müssen im Regelfall keine Aspekte der elektrischen Leitfähigkeit und Stromdichten bei der Optimierung der Bauform berücksichtigt werden.
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Eine Aufgabe des Leichtbauführungskörpers ist eine sichere und stabile Führung der Elektrode und eine Übertragung der Aktuatorkräfte auf die Elektrode. Der Leichtbauführungskörper ist mehreren Krafteinwirkungen ausgesetzt und muss diesen standhalten. Bevorzugt wird der Leichtbauführungskörper dabei nicht plastisch verformt. Vorteilhafterweise ist der Führungskörper auf die Aufnahme und Übertragung der Kräfte in einem Schweißwerkzeug optimiert. Die Krafteinwirkungen der Aktuatorkräfte, der Elektrodenkräfte und der Lagerkräfte am Leichtbauführungskörper bilden einen charakteristischen Belastungsfall. Dabei ist insbesondere der dynamische Belastungsfall während eines Schweißprozesses zu berücksichtigen. Der Leichtbauführungskörper ist bevorzugt auf diesen Belastungsfall bei möglichst geringem Gewicht optimiert.
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Vorteilhafterweise ist der Leichtbauführungskörper auch möglichst steif ausgebildet. Durch Beeinflussung der elastischen Verformungsanteile im Nachsetzverhalten lässt sich das Nachsetzverhalten des Schweißwerkzeugs optimieren. Ein steifer Leichtbauführungskörper ist hierfür besonders vorteilhaft.
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Beim Nachsetzen der Elektrode wirken Beschleunigungen auf den Leichtbauführungskörper. Durch das geringe Gewicht des Führungskörpers kann die Elektrode schneller nachgesetzt werden. Der dynamische Krafteinbruch während des Nachsetzens der Elektrode wird reduziert. Die Anpresskraft der Elektrode kann auch während sehr kurzer Schweißzyklen besser an einen konstanten Verlauf angenähert werden.
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Es wird ein Leichtbauführungskörper zur Führung einer Elektrode eines Schweißwerkzeuges offenbart. Der Leichtbauführungskörper kann in einem Schweißwerkzeug zwischen einem Aktuator und der Elektrode angeordnet werden. Bevorzugt ist der Leichtbauführungskörper am Tragkörper eines Schweißwerkzeugs linear beweglich gelagert. Der Leichtbauführungskörper ist besonders für Widerstandspunktschweißmaschinen geeignet. Er kann auch mit anderen Werkzeug- und Elektrodenarten verwendet werden. Der Leichtbauführungskörper ist vorteilhaft in Schweißwerkzeugen mit hohen Dynamikanforderungen einsetzbar. Das Schweißwerkzeug kann stationär oder beweglich in einer Fertigungseinrichtung angeordnet sein. Das Schweißwerkzeug kann insbesondere robotergeführt sein. Das Schweißwerkzeug kann insbesondere in einen (teil-)automatisierten Fertigungsprozess eingebunden werden. Die Prozesssicherheit des Fertigungsprozesses kann mit dem Leichtbauführungskörper verbessert werden.
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Der Leichtbauführungskörper umfasst einen Grundkörper, einen Befestigungsabschnitt, einen Führungsabschnitt und einen Krafteinleitungsabschnitt. Der Führungsabschnitt kann insbesondere als eine zusätzliche Struktur am Grundkörper ausgebildet sein. Der Führungsabschnitt kann auch mit dem Krafteinleitungsabschnitt in einer gemeinsamen Struktur integriert sein.
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Der Grundkörper ist dazu ausgebildet, die Elektrode zu führen und Kräfte aufzunehmen und zu übertragen. Der Grundkörper verbindet den Aktuator mit der Elektrode. Der Grundkörper bildet einen wesentlichen Anteil der Masse der bewegten Teile im Elektrodentriebstrang. Die Geometrie des Grundkörpers ermöglicht einen besonders leichten Führungskörper. Durch die reduzierte Masse gegenüber bisherigen Führungskörpern kann das Nachsetzverhalten des Schweißwerkzeugs verbessert werden.
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Der Leichtbauführungskörper ist dazu ausgebildet entlang einer Führungsachse geführt zu werden. Die Führungsachse beschreibt den Bewegungsfreiheitsgrad des Führungskörpers. Der Aktuator bewirkt eine Vorschubbewegung des Leichtbauführungskörpers in Richtung der Führungsachse. Der Leichtbauführungskörper ist entlang der Führungsachse linear beweglich.
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Der Grundkörper ist bevorzugt länglich ausgebildet. Die Längsrichtung des Grundkörpers erstreckt sich bevorzugt entlang seiner Führungsachse. Die Führungsachse verläuft parallel zur Führungsbewegung der Elektrode. Der Grundkörper beabstandet, insbesondere mit seiner länglichen Form, die Elektrode vom Tragkörper des Schweißwerkzeugs und/oder dem Aktuator. Dieser Abstand ist vorteilhaft für einen sicheren und ausreichend großen Arbeitsbereich der Elektrode. Außerdem wird durch den Abstand zwischen dem Aktuator und der Elektrode Bauraum für eine Linearführung mit ausreichend langer Anlagefläche zur Abstützung von Lagermomenten geschaffen.
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Der Grundkörper bildet einen Befestigungsabschnitt, an dem ein Elektrodenhalter befestigt werden kann. Der Elektrodenhalter umfasst bevorzugt eine Haltevorrichtung, insbesondere einen Schnellwechselhalter, und/oder einen elektrischen Isolator. Alternativ kann der Befestigungsabschnitt auch dazu ausgebildet sein, direkt mit einer Elektrode verbunden zu werden. Der Befestigungsabschnitt kann auch eine Elektrodenwechselvorrichtung und/oder einen elektrischen Isolator umfassen. Der Befestigungsabschnitt umfasst insbesondere eine oder mehrere Aufnahmen für Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben. Bevorzugt umfasst der Befestigungsabschnitt auch eine Positioniergeometrie, mit der sich ein Elektrodenhalter oder eine Elektrode exakt am Leichtbauführungskörper positionieren lässt.
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Der Krafteinleitungsabschnitt ist dazu ausgebildet mit einem Aktuator verbunden zu werden. Der Krafteinleitungsabschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, Druck- und/oder Zugkräfte eines Linearaktors aufzunehmen. In einer möglichen Ausführungsform bildet oder umfasst der Krafteinleitungsabschnitt eine Aufnahme für eine Spindelmutter eines Aktors, insbesondere eine Kugelumlaufspindel. Die Spindel kann insbesondere in einem Hohlraum des Grundkörpers geführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Krafteinleitungsabschnitt auch eine oder mehrere Aufnahmen für Befestigungsmittel umfassen, an denen insbesondere ein Antriebsteil eines Aktors oder Teil eines Getriebes eines Aktors befestigt werden kann.
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Die Verbindungen zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Elektrodenhalter sowie zwischen dem Krafteinleitungsabschnitt und dem Aktuator kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Die Verbindung kann form- und/oder kraftschlüssig erfolgen. Beispielsweise können die Teile am Leichtbauführungskörper verschraubt werden. Auch eine Klebeverbindung oder Presspassung ist möglich.
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Der Krafteinleitungsabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind bevorzugt an jeweils einem axialen Ende des Grundkörpers angeordnet. Der Krafteinleitungsabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind bevorzugt an gegenüberliegenden Enden der Führungsachse des Grundkörpers angeordnet. Diese Anordnung ist vorteilhaft für eine axiale Krafteinleitung und Übertragung der Aktuatorkräfte zur Elektrode.
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Bevorzugt ist der Leichtbauführungskörper am Führungsabschnitt axial geführt. Die Führungsabschnitt ist bevorzugt tangential am Grundkörper angeordnet. Der Führungsabschnitt kann insbesondere mehrere Anlageflächen umfassen. Der Führungsabschnitt kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eine integrierte Schiene umfassen. Die Schiene kann dazu ausgebildet sein, in einer Linearführung, insbesondere über Wälzelemente, geführt zu werden.
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Durch den Aktuator werden im Wesentlichen axiale Aktuatorkräfte auf den Grundkörper aufgeprägt. Bevorzugt umfasst der Aktuator ein Getriebe, das dazu ausgebildet ist eine möglichst axiale Krafteinwirkung auf den Grundkörper zu erzeugen. Das Getriebe umfasst bevorzugt geeignete Ausgleichselemente, die dazu ausgebildet sind Querkräfte und/oder Momente zu eliminieren. Eine rein axiale Krafteinwirkung ist vorteilhaft, um ein Verkanten der Verbindung zwischen dem Aktuator und dem Krafteinleitungsabschnitt zu verhindern. Durch die Ausgleichselemente können insbesondere die mechanischen Belastungen des Grundkörpers reduziert werden, sodass dieser noch leichter ausgebildet werden kann.
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Die Elektrode ist in der Regel mit einem Querversatz radial zur Führungsachse des Grundkörpers angeordnet. Als Reaktion auf die Anpresskraft der Elektrode auf das Werkstück wirkt eine Gegenkraft auf die Elektrode. Diese Elektrodenkräfte wirken als Gegenreaktion auf den Grundkörper und dessen Lagerung. Die Elektrodenkräfte können einen oder mehrere Kraft- und/oder Momentanteile umfassen. Insbesondere erzeugt eine axiale Elektrodenkraft durch den Querversatz zum Grundkörper und dessen Lagerung ein Moment.
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Am Führungsabschnitt des Grundkörpers wirken Lagerkräfte gegenüber dem Tragkörper. Die Lagerkräfte entstehen als Reaktion auf die Einschränkung der Bewegungsfreiheitsgrade in der Linearführung. Die Lagerkräfte können Kräfte und Drehmomente umfassen. Die Lagerkräfte, die Aktuatorkräfte und Elektrodenkräfte stehen in einem statischen und/oder dynamischen Kräftegleichgewicht und beeinflussen sich gegenseitig.
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Der Grundkörper weist eine gewichtsoptimierte Bauform auf. Die Bauform ist in Bezug auf den Kraftfluss zwischen dem Krafteinleitungsabschnitt, dem Befestigungsabschnitt und dem Führungsabschnitt optimiert. Die Bauform ist kann alternativ oder zusätzlich auf eine verformungsoptimiert sein. Die Bauform kann insbesondere auf hohe Steifigkeit optimiert sein. Die Bauform ist besonders vorteilhafterweise auf ein optimales Verformungs-GewichtsVerhältnis optimiert.
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Durch die auf den Grundkörper wirkenden Kräfte entstehen mechanische Spannungen im Material des Grundkörpers. An Stellen mit niedriger Materialbelastung ist gegenüber bekannten Führungskörpern weniger Material eingesetzt. An Stellen mit hoher Materialbeanspruchung ist der Grundkörper verstärkt. Besonders vorteilhaft ist eine kompakte Mantelstruktur. Die Mantelstruktur ist möglichst dünnwandig ausgebildet. Zusätzliche Stützstrukturen verstärken den Grundkörper an Stellen hoher Beanspruchung.
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Der Leichtbauführungskörper kann insbesondere eine bionische Struktur aufweisen, beispielsweise eine Wabenstruktur oder eine Gitterstruktur. Die bionische Struktur kann auch auf den charakteristischen Belastungsfall optimiert sein.
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Bevorzugt ist der Leichtbauführungskörper mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt. Durch ein solches Fertigungsverfahren können auch Geometrien mit Hinterschneidungen urgeformt werden. Besonders vorteilhaft ist ein Grundkörper aus einem selektiv gesinterten Metallpulver. Der Einsatz eines additiven Fertigungsverfahrens für einen Leichtbauführungskörper ermöglicht neue Bauformen, die mit anderen Fertigungsverfahren nicht herstellbar oder nur mit sehr hohem Aufwand herstellbar sind.
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Der Leichtbauführungskörper ist bevorzugt in einem Stück gefertigt. Der Grundkörper ist bevorzugt einstückig urgeformt, insbesondere mit einem additiven Fertigungsverfahren. Teile des Grundkörpers, insbesondere Verbindungsstellen oder Kontaktoberflächen, können zusätzlich nachbearbeitet sein. Beispielsweise können Gewindebohrungen gesetzt oder Oberflächen gehärtet werden.
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Die Fertigung mittels additiver Fertigungsverfahren ermöglicht insbesondere längliche Hohlstrukturen, die sich spanend, z.B. durch Bohren oder Drehen, schlecht fertigen lassen.
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Eine Integration von Funktionsteilen in den urgeformten Grundkörper ist besonders vorteilhaft für die Gewichtseinsparung.
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Die Offenbarung umfasst auch ein Schweißwerkzeug mit einem Leichtbauführungskörper. Das Schweißwerkzeug ist auf eine hohe Dynamik der Nachsetzbewegung ausgelegt. Vorteilhafterweise umfasst das Schweißwerkzeug eine angepasste Linearführung für den Leichtbauführungskörper. Das Schweißwerkzeug kann insbesondere einen Linearaktor umfassen, der dazu ausgebildet ist, den Leichtbauführungskörper anzutreiben und zu führen.
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Der Leichtbauführungskörper kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein. Insbesondere können der Führungsabschnitt und der Krafteinleitungsabschnitt in einer gemeinsamen Struktur integriert sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Aktor sowohl zum Antrieb als auch zur Führung des Grundkörpers ausgebildet ist, beispielsweise als Linearmotor mit angetriebener Führungsschiene. Der Grundkörper kann statt am Tragkörper des Schweißwerkzeugs auch am Aktor des Schweißwerkzeugs geführt sein.
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Der Grundkörper bildet mindestens einen Hohlraum. Durch die hohle Struktur des Grundkörpers kann gegenüber bekannten Führungskörpern besonders viel Masse eingespart werden. Der oder die Hohlräume müssen nicht vollständig geschlossen sein. Die Außenfläche des Hohlraums kann insbesondere Unterbrechungen aufweisen. Ein oder mehrere Hohlräume können insbesondere ein verbundenes Volumen umgreifen. Ein einzelner Hohlraum kann durch eine sich verjüngende Außenkontur definiert sein. Ein Hohlraum kann insbesondere zwischen Verjüngungsstellen einer Mantelstruktur gebildet sein. Vorteilhafterweise sind mehrere Hohlräume durch Kanäle miteinander und/oder mit der Umgebung verbunden. Durch solche Verbindungen der Hohlräume kann überschüssiges Fertigungsmaterial ablaufen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Grundkörper eine oder mehrere Längsstrukturen. Eine Stützstruktur kann insbesondere als Längsstruktur ausgebildet sein. Die Längsstruktur ist bevorzugt im Inneren einer Mantelstruktur angeordnet. Bevorzugt bildet die Längsstruktur einen oder mehrere Hohlräume zwischen der Mantelstruktur und der Längsstruktur. Bevorzugt ist auch die Längsstruktur selbst hohl ausgebildet. Der Grundkörper kann insbesondere mehrere Hohlräume bilden. Eine Längsstruktur kann wiederum eine Mantelstruktur für eine weitere in ihr angeordnete Längsstruktur bilden.
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Längsstrukturen sind besonders geeignet, um Biegebelastungen (beispielsweise durch die versetzt angreifenden Elektrodenkräfte)
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Durch die Integration eines oder mehrerer Hohlräume in die Geometrie des Grundkörpers kann das Nachsetzverhalten des Schweißwerkzeugs besonders effektiv verbessert werden.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung ist eine Linearführung für einen Führungskörper eines Schweißwerkzeugs. Die Linearführung kann besonders vorteilhaft mit einem Leichtbauführungskörper kombiniert werden. Die Linearführung kann auch mit anderen Führungskörpern eingesetzt werden. Ein Schweißwerkzeug mit einem Leichtbauführungskörper und/oder einer Linearführung ist besonders vorteilhaft.
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In bekannten Schweißwerkzeugen wird der Elektrodentriebstrang, insbesondere der Führungskörper, mit einer Kugelbuchse geführt. Eine Führung mit einer Kugelbuchse erfordert in der Regel eine zusätzliche Verdrehsicherung. Die Verdrehsicherung ist im Stand der Technik häufig mit zusätzlichen Anbauten am Elektrodentriebstrang realisiert. Die Dynamik eines buchsengeführten Elektrodentriebstrangs ist nicht optimal.
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Vorteilhafterweise ist die hier offenbarte Linearführung als Schlittenführung ausgebildet. Die Linearführung umfasst bevorzugt eine Schiene und einen Schlitten. Die Linearführung umfasst in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einen zwangsgeführten Lagerkäfig.
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Bisherige Führungen können nach einer bestimmten Zahl an Bewegungszyklen durch Schlupf an den Lagerelementen an Bewegungsspielraum verlieren. Die Lagerelemente können aus der zentralen Sollposition herauslaufen. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem Blockieren der Führung in Führungsrichtung. Auch ein regelmäßiges Nachjustieren der Lagerelemente ist unerwünscht.
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Die Linearführung ermöglicht eine besonders leichtgängige Führung des Führungskörpers. Damit kann die Dynamik des Nachsetzverhaltens ebenfalls verbessert werden. Eine Kombination von Leichtbau und leichtgängiger Führung ist besonders vorteilhaft, um das Nachsetzverhalten zu verbessern.
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Vorteilhafterweise ist die Linearführung dazu ausgebildet ein Verdrehen des Führungskörpers zu verhindern. Die Linearführung umfasst bevorzugt eine integrierte Verdrehsicherung. Außerdem kann die Linearführung eine integrierte Wegmessung umfassen. Bevorzugt sind Bauteile zur Wegmessung an der gegenüber dem Schweißwerkzeug festen Seite der Linearführung integriert. So kann die bewegte Masse zusätzlich verringert werden. Die Integration von Bauteilen kann die Anzahl an Bauteilen verringern. So kann sowohl Masse eingespart werden als auch die Komplexität verringert werden. Aufwand für Montage und Wartung wird reduziert. Besonders vorteilhaft ist eine Integration von Bauteilen der Linearführung in den Leichtbauführungskörper, beispielsweise eine integrierte Schiene oder ein integrierter Schlitten.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen sind in der folgenden Zeichnungsbeschreibung erläutert.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines Schweißwerkzeugs;
- 2: einen Teilschnitt eines Schweißwerkzeugs;
- 3: einen Längsschnitt eines Leichtbauführungskörpers;
- 4: eine Seitenansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Le ichtbaufü h ru ngskörpers;
- 5: eine Stufenschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform eines Leichtbauführungskörpers;
- 6: einen Querschnitt einer Ausführungsform des Grundkörpers;
- 7: einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Grundkörpers;
- 8: eine Seitenansicht eines Grundkörpers mit integrierter Schiene.
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Zeichnungsbeschreibung
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1 zeigt ein Schweißwerkzeug (1). Das Schweißwerkzeug (1) umfasst einen Aktuator (4), einen Tragkörper (7), ein Gehäuse (3), einen Elektrodenhalter (6) und eine Elektrode (2).
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Das Schweißwerkzeug (1) ist an einer Werkzeughalterung (5) befestigbar. Die Werkzeughalterung (5) kann beispielsweise an einem Werkzeugträger befestigt werden. An diesem Werkzeugträger kann auch eine weitere Elektrode und die elektrische Ausrüstung der Schweißanlage angeordnet sein.
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Die Abbildung zeigt insbesondere die mechanischen Komponenten des Schweißwerkzeugs. Eine funktionsfähige Schweißanlage umfasst zusätzlich elektrische Bauteile, die in den Abbildungen nicht gezeigt sind. Insbesondere ist die Elektrode (2) mit einem elektrischen Stromleiter an einer Spannungsquelle angeschlossen.
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Der Elektrodenhalter (6) ist bevorzugt als Schnellwechselhalter ausgebildet. Die Elektrode (2) ist in dieser Ausführungsform als Stabelektrode ausgebildet. Es können auch andere Elektrodenformen verwendet werden.
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Das Schweißwerkzeug (1) kann beispielsweise an einer stationären Schweißeinrichtung eingesetzt werden, wobei eine untere Elektrode (in der Abbildung nicht gezeigt) fest an der Schweißeinrichtung angeordnet ist. Die Elektrode (2) bildet die obere Elektrode, die mit dem Schweißwerkzeug (1) von oben auf die darunter angeordnete untere Elektrode zubewegt werden kann.
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Der Aktuator (4) ist dazu ausgebildet, den gesamten Elektrodentriebstrang mit der Elektrode (2) linear zu verschieben. Der Aktuator (4) kann ein oder mehrere Antriebsmittel umfassen. Als Antriebsmittel können sowohl hydraulische, pneumatische als auch elektrische Antriebe eingesetzt werden. Der Aktuator (4) kann insbesondere einen Spindelantrieb umfassen. Die angetriebene Spindel kann insbesondere im Hohlraum des Leichtbauführungskörpers geführt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Schweißwerkzeug auch andere Kraftübertragungsmittel zwischen dem Aktuator und dem Leichtbauführungskörper umfassen.
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Der Aktuator (4) umfasst außerdem bevorzugt eine Ausgleichskupplung, die Kraftanteile und Drehmomente quer zur Führungsachse nicht auf den Leichtbauführungskörper überträgt. Der Aktuator (4) kann außerdem auch ein Getriebe umfassen.
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Der Leichtbauführungskörper ist in dieser Ausführungsform in einem schützenden Gehäuse (3) angeordnet.
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2 zeigt die Anordnung des Elektrodentriebstrangs (8), insbesondere des Leichtbauführungskörpers (100), innerhalb des Gehäuses (3).
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Der Leichtbauführungskörper (100) ist linear beweglich am Tragkörper (7) des Schweißwerkzeugs (1) angeordnet. Bevorzugt umfasst das Schweißwerkzeug (1) eine Linearführung (200). Der Leichtbauführungskörper (100) ist entlang einer Führungsachse (L) beweglich.
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Am oberen Ende des Leichtbauführungskörpers (100) befindet sich der Krafteinleitungsabschnitt (130). Am Krafteinleitungsabschnitt (130) ist der Leichtbauführungskörper (100) mit dem Aktuator (4) verbindbar. In einer möglichen Ausführungsform ist eine Spindelmutter am Krafteinleitungsabschnitt (130) angeordnet. Die Spindelmutter kann insbesondere im Krafteinleitungsabschnitt (130) eingesteckt, eingeklebt, verschraubt oder eingepresst sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch ein anderer Antriebsteil des Aktuators (4) mit dem Krafteinleitungsabschnitt (130) verbunden werden.
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Der Krafteinleitungsabschnitt (130) ist dazu ausgebildet, die Aktuatorkräfte (FA) in den Leichtbauführungskörper (100) einzuleiten. Der Leichtbauführungskörper (100) überträgt die Kräfte an den Befestigungsabschnitt (110). Der Befestigungsabschnitt (110) ist in der gezeigten Ausführungsform am unteren Ende des Leichtbauführungskörpers (100) angeordnet.
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Am Befestigungsabschnitt (110) ist der Elektrodenhalter (6) mit der Elektrode (2) befestigt. Der Elektrodenhalter (6) umfasst bevorzugt einen elektrischen Isolator. Der elektrische Isolator isoliert die Elektrode (2) vom Leichtbauführungskörper (100).
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Der Elektrodenhalter (6) ist mit unterschiedlichen Befestigungsmitteln am Befestigungsabschnitt (110) befestigbar. Die Elektrode (2) ist mit dem Leichtbauführungskörper (100) entlang einer Führungsbewegung (S) beweglich. Die Elektrode ist in der Regel mit einem Versatz (D) zwischen der Elektrodenachse (E) und der Führungsachse (L) angeordnet. Die Führungsachse (L) verläuft durch den Befestigungsabschnitt (110). Das Aufdrücken der Elektrode (2) auf ein Werkstück erzeugt eine Reaktionskraft an der Elektrode (2). Diese Elektrodenkräfte (FE) bewirken in der Regel ein Drehmoment auf den Befestigungsabschnitt (110) und den Leichtbauführungskörper (100). Die Elektrodenkräfte (FE) können außerdem auch Kraftanteile quer zur Führungsachse (L) umfassen, z.B. durch Unebenheiten oder Schrägen am Werkstück.
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Der Befestigungsabschnitt (110) ist dazu ausgebildet die auf ihn wirkenden Kräfte und Momente zu übertragen und die Elektrode (2) zu führen. Der Befestigungsabschnitt (110) ist bevorzugt an einem gegenüberliegenden Ende des Leichtbauführungskörpers (100) gegenüber dem Krafteinleitungsabschnitt (130) angeordnet. Bevorzugt erstreckt sich der Grundkörper (100) des Leichtbauführungskörpers in einer länglichen Form entlang der Führungsachse (L). Die Führungsachse (L) beschreibt die Führungsbewegung (S) des Leichtbauführungskörpers und verläuft parallel zu dieser. Die Führungsachse (L) ist eine gedachte Linie parallel zur Führungsbewegung (S) durch den ein Grundkörper (100) verläuft. Bevorzugt liegt die Führungsachse (L) mittig im Grundkörper (100). Die Führungsachse (L) bildet bevorzugt eine zentrale Längsachse des Grundkörpers (100).
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Der Krafteinleitungsabschnitt (130) und der Befestigungsabschnitt (110) sind vorteilhafter Weise an gegenüberliegenden Seiten der Führungsachse (L) am Grundkörper (100) angeordnet.
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Der Grundkörper (100) ist dazu ausgebildet einen möglichst direkten Kraftfluss zwischen dem Krafteinleitungsabschnitt (130) und dem Befestigungsabschnitt (110) zu erzeugen. Durch die Querkräfte und Momente kann der Befestigungsabschnitt (110) stärker belastet sein als der Krafteinleitungsabschnitt (130).
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Der Befestigungsabschnitt (110) kann insbesondere Materialverstärkungen, z.B. an den Aufnahmen für Befestigungsmittel, umfassen. Der Grundkörper (100) kann im Bereich des Befestigungsabschnitts (110) massiver ausgebildet sein als im Bereich des Krafteinleitungsabschnitts (130).
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Der Leichtbauführungskörper ist an einem Führungsabschnitt (120) geführt. Der Führungsabschnitt (120) ist am Grundkörper (100) gebildet. Der Führungsabschnitt (120) ist beispielsweise an einer Linearführung (200) befestigbar. Der Führungsabschnitt (120) kann insbesondere eine integrierte Schiene für eine Linearführung (200) umfassen. Die Linearführung (200) ist bevorzugt am Tragkörper (7) des Schweißwerkzeugs (1) angeordnet. Die Linearführung (200) ist dazu ausgebildet den Leichtbauführungskörper (100) zu lagern.
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Die Linearführung (200) kann in verschiedenen Formen als Linearlager ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Linearführung (200) als lineares Wälzlager mit zwangsgeführtem Lagerkäfig ausgebildet. Die Linearführung (200), insbesondere mit einem zwangsgeführten Lagerkäfig, stellt einen eigenständigen erfinderischen Aspekt dieser Offenbarung dar.
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Durch die Linearführung des Leichtbauführungskörpers entstehen am Führungsabschnitt (120) Reaktionskräfte gegenüber dem Tragkörper (7) des Schweißwerkzeugs (1). Der Führungsabschnitt (120) ist bevorzugt tangential zur Führungsachse (L) am Grundkörper (100) angeordnet. Der Führungsabschnitt (120) ist bevorzugt an der Längsseite, d.h. radial zur Führungsachse (L) am Grundkörper (100) gebildet. Der Führungsabschnitt (120) ist dazu ausgebildet Lagerkräfte (FS) zu übertragen. Die Lagerkräfte (FS) können insbesondere Reaktionsmomente und Querkraftanteile der Elektrodenkräfte (FE) umfassen. Der Grundkörper (100) ist bevorzugt dazu ausgebildet eine möglichst direkte Kraftleitung zwischen dem Befestigungsabschnitt (110) und dem Führungsabschnitt (120) zu erzeugen.
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Der Führungsabschnitt (120) kann einen oder mehrere Befestigungsstellen zur Befestigung an einer Linearführung umfassen. Der Führungsabschnitt (120) erstreckt sich bevorzugt über einen länglichen Abschnitt parallel zur Führungsachse (L). Die Anordnung und/oder Form des Führungsabschnitts (120) ist insbesondere daraufhin optimiert, Momentenbelastungen durch den Versatz der Elektrodenkräfte (FE) zu übertragen und abzustützen. Bevorzugt erstreckt sich der Führungsabschnitt (120) über mind. 30%, bevorzugt mind. 50%, 60% oder 70%, der Längsausdehnung des Grundkörpers (100) in Richtung der Führungsachse (L). Die Längserstreckung des Führungsabschnitts (120) ist bevorzugt länger ausgebildet als der Versatz (D) zwischen der Führungsachse (L) und der Elektrodenachse (E).
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In der gezeigten Ausführungsform des Schweißwerkzeugs (1) sind der Aktuator (4) und die Linearführung (200) getrennt ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Linearführung des Leichtbauführungskörpers mit einem Antrieb kombiniert sein. Insbesondere können der Krafteinleitungsabschnitt (130) und der Führungsabschnitt (120) in einer gemeinsamen Struktur integriert sein. Statt der reinen Linearführung (200) kann insbesondere in Linearmotor eingesetzt werden. Insbesondere können die Aktuatorkräfte (FA) auch an der Längsseite in den Grundkörper (100) des Leichtbauführungskörpers eingeleitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Aktuatorkräfte (FA) axial an einer Stirnseite des Grundkörpers (100) zur Führungsachse (L) in den Leichtbauführungskörper eingeleitet.
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3 zeigt schematisch verschiedene Leichtbauelemente, mit denen der Leichtbauführungskörper optimiert werden kann.
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Der Grundkörper (100) des Leichtbauführungskörpers ist bevorzugt additiv gefertigt. Der Leichtbauführungskörper umfasst insbesondere ein oder mehrere Hinterschneidungen. Mit spanenden Fertigungsverfahren oder klassischen Gussverfahren können viele hinterschneidende Geometrien nicht gefertigt werden. Insbesondere der längliche tiefe Hohlraum des Grundkörpers (100) kann mit Bohrungen oder durch Ausdrehen wegen der großen Tiefe im Verhältnis zum Durchmesser nur schlecht oder gar nicht gefertigt werden.
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Mittels neuer Fertigungsverfahren lässt sich ein Leichtbauführungskörper fertigen, der nur 25% des Gewichts bekannter Führungskörper aufweist und denselben Belastungen standhalten kann.
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Der Grundkörper (100) des Leichtbauführungskörpers ist bevorzugt als Hohlstruktur ausgebildet. Der Grundkörper (100) umfasst bevorzugt eine hohle Mantelstruktur (140). Die Mantelstruktur (140) kann insbesondere als ein Hohlzylinder ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Mantelstruktur (140) eine Aststruktur umfassen. Die Aststruktur bildet bevorzugt eine zylindrische Form.
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Die Mantelstruktur (140) ist bevorzugt möglichst dünnwandig ausgebildet. Der Hohlraum im Inneren der Mantelstruktur (140) nimmt bevorzugt einen möglichst großen Teil des Gesamtvolumens des Grundkörpers (100) ein.
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Der Grundkörper (100) bildet an den axialen Enden zur Führungsachse (L) jeweils eine Stirnseite (141). Radial zur Führungsachse (L) bildet der Grundkörper (100) eine außen liegende Hüllfläche (142). Die Hüllfläche (142) kann insbesondere zylindrisch ausgebildet sein. Dabei kann die Hüllfläche (142) eine gedankliche Hülle um eine nicht vollständig geschlossene Mantelstruktur (140) bilden. Die Mantelstruktur (140) kann insbesondere eine im Wesentlichen zylindrische oder anderweitig längliche Hohlstruktur umfassen. Die Mantelstruktur (140) kann insbesondere durch umlaufende Äste, ähnlich einem medizinischen Stent, gebildet sein.
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Der Grundkörper (100), insbesondere die Mantelstruktur (140), wird durch den Befestigungsabschnitt (110), den Führungsabschnitt (120) und den Krafteinleitungsabschnitt (130) begrenzt. Der Grundkörper (100) bildet eine Kraftleitungsstruktur zur Kraftübertragung zwischen den Abschnitten. Die Struktur des Grundkörpers (100) ist darauf optimiert, bei möglichst wenig Gewicht den Belastungen standzuhalten, d.h. nicht zu brechen und sich bevorzugt nicht plastisch zu verformen. Zur Gewichtsoptimierung weist der Grundkörper (100) an Stellen hoher Kraftflussdichte mehr Stützmaterial auf als an Stellen mit geringer Kraftflussdichte. Die Strukturen des Grundkörpers (100) folgen dabei möglichst dem Kraftfluss zwischen den jeweiligen Abschnitten, an denen die Kräfte angreifen.
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Der Grundkörper (100) umfasst bevorzugt mind. eine Stützstruktur (150). Die Stützstruktur (150) ist bevorzugt im Hohlraum der Mantelstruktur (140) angeordnet. Die Stützstruktur (150) kann insbesondere den Hohlraum der Mantelstruktur (140) durchgreifen.
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Die Mantelstruktur (140) ist bevorzugt an den Stirnseiten (141) zumindest teilweise geschlossen. In den Stirnseiten (141) können insbesondere eine oder mehrere Öffnungen für Befestigungsmittel verbleiben. Die Mantelstruktur (140) bildet an den Stirnseiten (141) bevorzugt einen nach innen ragenden Überstand. Insbesondere durch diese Überstände und/oder die Stützstrukturen (150) entstehen hinterschneidende Geometrien. Die Mantelstruktur (140) kann außerdem eine oder mehrere Aussparungen (145) an der Innenfläche (143) und/oder der äußeren Hüllfläche (142) der Mantelstruktur (140) aufweisen. Durch geeignete Auswahl und Anordnung dieser Strukturen kann das Gewicht des Grundkörpers (100) erheblich reduziert werden. Die dadurch entstehenden Hinterschneidungen können jedoch nur mittels additiver Fertigungsverfahren wirtschaftlich gefertigt werden.
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Die offenbarten Strukturen des Grundkörpers (100) können einzeln oder in Kombination in unterschiedlichen Ausführungsformen des Leichtbauführungskörpers verwendet werden. Aufgrund der Vielzahl an sinnvollen Kombinationen werden die Strukturen im Sinne einer vereinfachten Darstellung in Kombination offenbart. Die Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf die dargestellten Kombinationen. Insbesondere können einzelne Strukturen, z.B. Stützstrukturen (150), mehrfach im Grundkörper (100) angeordnet sein.
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Die Mantelstruktur (140) ist vorteilhafterweise dazu ausgebildet, eine möglichst direkte Kraftleitung zwischen dem Krafteinleitungsabschnitt (130) und dem Befestigungsabschnitt (110) herzustellen. Die hohle Mantelstruktur (140) weist vorteilhafterweise ein geringes Gewicht bei verhältnismäßig hoher Stabilität, insbesondere Knick-Steifigkeit, auf. Vorzugsweise umfasst der Grundkörper (100) zur Verstärkung zusätzliche Stützelemente (150) auf. Die Stützelemente (150) verbessern insbesondere die Belastbarkeit des Leichtbauführungskörpers gegenüber Querkraftanteilen und Momentanteilen der Lagerkräfte (FS) und Elektrodenkräfte (FE). Durch geeignete Stützstrukturen (150) kann insbesondere die Druckbelastbarkeit, insbesondere Knick-Stabilität, gegenüber axialen Druckkräften in Richtung der Führungsachse (L) verbessert werden.
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Der Leichtbauführungskörper ist bevorzugt an einem Stück gefertigt. Die einstückige Fertigung ist besonders vorteilhaft, um zusätzliches Gewicht durch Verbindungsmittel, z.B. Schrauben oder Schweißmaterial, zu vermeiden.
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Die Stützstrukturen (150) können insbesondere eine Verjüngungsstelle (VQ) des Hohlraumquerschnitts (Q) im Hohlraum der Mantelstruktur (140) bilden. Eine Verjüngung des Hohlraumquerschnitts der Mantelstruktur (140) ermöglicht eine optimierte Kraftleitung durch den Grundkörper (100). Stellen mit hoher Materialbeanspruchung können durch eine Verjüngung des Hohlraumquerschnitts verstärkt werden. Ein grundsätzlich großer Hohlraumquerschnitt (Q) ermöglicht wiederum ein geringes Gewicht des Grundkörpers (100).
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Die Stützstrukturen (150) können insbesondere als Stützteller (152) ausgebildet sein. Ein Stützteller (152) durchgreift den Hohlraum der Mantelstruktur (140) im Wesentlichen in radialer Richtung zur Führungsachse (L). Eine oder mehrere Stützstrukturen (150) können auch diagonal zur Führungsachse (L) im Hohlraum der Mantelstruktur (140) angeordnet sein. Vorzugsweise folgt die Ausrichtung der Stützstruktur dem Kraftfluss zwischen dem Befestigungsabschnitt (110) und dem Führungsabschnitt (120). Insbesondere Querkräfte und Reaktionsmomente müssen diagonal zur Führungsachse (L) zwischen den Abschnitten übertragen werden.
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Eine oder mehrere Stützstrukturen (150), insbesondere Stützteller (152), können derart angeordnet sein, dass der Hohlraum der Mantelstruktur (140) axial in mehrere Segmente aufgeteilt wird. Bevorzugt umfasst der Grundkörper (100), insbesondere die Mantelstruktur (140) und/oder die Stützstruktur (150), einen oder mehrere Kanäle (155). Die Kanäle (155) können sowohl zur Gewichtseinsparung als auch zum Abfluss von ungebundenem Material während der Fertigung aus den Hohlräumen dienen.
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Die Mantelstruktur (140) kann insbesondere eine Wabenstruktur umfassen. Es zeigt sich, dass eine Wabenstruktur die Belastbarkeit des Grundkörpers verbessert und so noch weiteres Gewicht eingespart werden kann. Die Wabenstruktur kann insbesondere durch Aussparungen (145) in der Hüllfläche (142) und/oder der Innenfläche (143) der Mantelstruktur (140) gebildet sein. Die Aussparungen (145) können in der Oberfläche des Materials gebildet sein. Die Aussparungen (145) können einen Durchbruch durch Innen- und Außenfläche bilden.
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Die Mantelstruktur (140) bildet eine zumindest abschnittsweise umlaufend geschlossene Hüllfläche (142). Die Hüllfläche (142) kann insbesondere eine gedankliche Hüllfläche bilden, die abschnittsweise an der Mantelstruktur (140) außen anliegt. Ähnlich einem Schrumpfschlauch kann die Hüllfläche (142) im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein, wobei die Mantelstruktur (140) aus einer Vielzahl von Ästen und/oder Waben gebildet ist. Die Mantelstruktur (140) bildet in einem oder mehreren axialen Segmenten eine in Umfangsrichtung geschlossene Struktur.
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Der Querschnitt des Grundkörpers (100) zur Führungsachse (L) kann insbesondere die Form eines Kreises, einer Ellipse oder eines Vielecks aufweisen.
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Eine oder mehrere Stützstrukturen (150) können als Stützstege (151) ausgebildet sein. Ein Stützsteg verbindet insbesondere zwei gegenüber liegende Abschnitte der Innenfläche (143) der Mantelstruktur (140) miteinander. Die Stützstege (151) können insbesondere ein Fachwerk bilden.
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Ein Stützsteg (151) liegt in Umfangsrichtung nur teilweise an der Innenfläche der Mantelstruktur (141) an, wobei ein Stützteller (152) im gesamten Umfang an der Mantelstruktur (140) anliegt.
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4 zeigt eine mögliche Ausbildungsform eines Leichtbauführungskörpers mit einem zylindrischen Querschnitt. Der Führungsabschnitt (120) ist mehrteilig ausgebildet. Der Führungsabschnitt (120) bildet Materialverstärkungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Beispielsweise können Gewindebohrungen in den Materialverstärkungen gesetzt werden.
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5 zeigt einen Stufenschnitt einer möglichen Ausführungsform des Leichtbauführungskörpers.
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Der Grundkörper umfasst eine zylindrische Mantelstruktur (140). Die Wandstärke der Mantelstruktur beträgt vorzugsweise zwischen 10% und 25% des Außenradius. Alternativ oder zusätzlich kann die Mantelstruktur (140) zumindest abschnittsweise auch eine andere, insbesondere eckige, Querschnittskontur aufweisen.
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Der Grundkörper (100) kann eine Längsstruktur (160) umfassen. Die Längsstruktur (160) ist bevorzugt im Inneren des Hohlraums der Mantelstruktur (140) angeordnet. Die Längsstruktur (160) kann insbesondere konzentrisch zur Mantelstruktur angeordnet sein. Der Grundkörper (100) kann insbesondere als Doppelrohr ausgebildet sein.
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Die Längsstruktur (160) ist bevorzugt um die Führungsachse des Grundkörpers gebildet. Die Längsstruktur verbindet bevorzugt den Krafteinleitungsabschnitt (130) mit dem Befestigungsabschnitt (110). Die Längsstruktur (160) ist bevorzugt mit einer oder mehreren Stützstrukturen (150), insbesondere Stützstegen (151) oder Stütztellern (152), mit der Mantelstruktur (140) verbunden.
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6 zeigt einen möglichen Querschnitt eines Leichtbauführungskörpers.
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Ein Stützsteg (151) kann auch einen Teil der Mantelstruktur (140) mit einer anderen Stützstruktur, insbesondere einer Längsstruktur (160), verbinden. Der Stützsteg (151) kann sich über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers in Richtung der Führungsachse (L) oder nur einen axialen Abschnitt erstrecken.
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Ein Stützteller (152) kann insbesondere als Stützring oder auch als Stützringsegment ausgebildet sein.
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7 zeigt weitere mögliche Ausführungsformen der Mantelstruktur (140) und verschiedener Stützstrukturen.
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Die Mantelstruktur (140) kann insbesondere einen oder mehrere Wandungskanäle (146) umfassen. Die Wandungskanäle (146) können insbesondere regelmäßig über den gesamten oder einen Teil des Umfangs der Mantelstruktur verteilt sein. Bevorzugt sind die Wandungskanäle (146) in Bereichen geringerer Kraftflussdichte angeordnet.
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7 zeigt außerdem eine integrierte Schiene (125). Der Leichtbauführungskörper umfasst bevorzugt eine integrierte Schiene (125) für eine Linearführung (200).
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Die Integration eines Teils der Linearführung (200), insbesondere der Schiene (125), stellt einen eigenständigen erfinderischen Aspekt dieser Offenbarung dar. Durch die Integration eines Teils der Linearführung (200) in den Leichtbauführungskörper kann zusätzlich Gewicht gespart werden. Die Integration ist besonders vorteilhaft, da weitere Befestigungsmittel eingespart werden können.
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8 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform des Grundkörpers (100) mit einer integrierten Schiene (125). Die Schiene (125) umfasst mind. eine Lauffläche (126) für Führungsmittel der Linearführung (200). Die Schiene ist bevorzugt dazu ausgebildet, in eine Linearführung (200) eingeführt zu werden. Die Schiene (200) kann auch als Schlitten für eine Linearführung dienen. Besonders vorteilhaft ist die Integration eines Zwangsführungsmittels, insbesondere einer Zahnschiene, für einen zwangsgeführten Lagerkäfig einer Linearführung (200). Die Schiene (200) kann ein Zwangsführungsmittel für ein Lagermittel der Linearführung (200) umfassen.
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Der Leichtbauführungskörper kann außerdem eine Messreferenz (127) für einen Sensor umfassen. Die Messreferenz (127) kann insbesondere durch Rillen oder Streifen gebildet sein. An der Messreferenz lässt sich der axiale Weg der Führungsbewegung (S) des Leichtbauführungskörpers gegenüber dem Schweißwerkzeug erfassen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Linearführung mit einem integrierten Wegsensor.
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Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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| 1 |
Schweißwerkzeug |
Welding tool |
| 2 |
Elektrode |
Electrode |
| 3 |
Gehäuse |
Housing |
| 4 |
Aktuator |
Actuator |
| 5 |
Werkzeughalterung |
Tool mount |
| 6 |
Elektrodenhalter |
Electrode mount |
| 7 |
Tragkörper |
Base |
| 8 |
Elektrodentriebstrang |
Electrode drive train |
| 100 |
Grundkörper |
Guiding body |
| 110 |
Befestigungsabschnitt |
Mounting segment |
| 120 |
Führungsabschnitt |
Guiding segment |
| 125 |
Schiene |
Rail |
| 126 |
Lauffläche |
Rolling surface |
| 127 |
Messreferenz |
Measurement reference |
| 130 |
Krafteinleitungsabschnitt |
Force application segment |
| 140 |
Mantelstruktur |
Mantle structure |
| 141 |
Stirnseite |
Face side |
| 142 |
Hüllfläche |
Shell surface |
| 143 |
Innenfläche |
Inner surface |
| 145 |
Aussparung |
Recess |
| 146 |
Wandungskanal |
Shell duct |
| 147 |
Überstand |
Protrusion |
| 150 |
Stützstruktur |
Support structure |
| 151 |
Stützsteg |
Support bridge |
| 152 |
Stützteller |
Support plate |
| 155 |
Kanal |
Duct |
| 160 |
Längsstruktur |
Lengthwise structure |
| 200 |
Linearführung |
Linear track |
| 401 |
Spindelmutter |
Spindle nut |
| L |
Führungsachse |
Guiding axis |
| E |
Elektrodenachse |
Electrode axis |
| D |
Versatz |
Offset |
| Q |
Hohlraumquerschnitt |
Cavity cross section |
| VQ |
Verjüngungsstelle |
Tapering section |
| S |
Führungsbewegung |
Guiding motion |
| FE |
Elektrodenkräfte |
Electrode forces |
| FA |
Aktuatorkräfte |
Actuator forces |
| FS |
Lagerkräfte |
Bearing forces |
