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"Vorrichtung für die Verbindung von stromleitenden Teilen an vorzugsweise
Vielpunktschweißanlagen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die
Verbindung von stromleitenden Teilen an vorzugsweise Vielpunkt schweißanlagen.
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Fertigungsstraßen, insbesondere Fertigungsstraßen für den Automobilbau,
sind mit zahlreichen Vielpunktschweißanlagen versehen, die metallene Bauteile durch
Bunktschweißung unlösbar miteinander verbinden.
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Schweißzangen und die im Durchmesser sehr großen Sekundärschweißkabel
sind gegenüber der stationaren Stromquelle, einem Transformator, ständigen Lageveränderungen
ausgesetzt.
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Durch die immer wiederkehrenden Verschiebungen der Scliweißzangen
treten an Sekundärschweißkabeln fliegespannungen auf, die zum vorzeitigen Verschleiß
der Kabel führen, insbesondere an Stellen, wo die Kabel mit den Sekundäranschlüssen
des Transformators fest verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zwischen
den beweglichen Schweißkabe ln und den unbeweglichen Sekundäranschlüssen zu schaffen,
die die Diegebeanspruchungen der Kabel auf ein Mindestmaß reduziert und demzufolge
die Lebensdauer der Kabel, die in der Anschaffung sehr kostspielig sind, wesentlich
erhöht. Die Schweißkabel für Vielpunkt schweißanlagen sind in den meisten Fällen
ca. 30 mm dick.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung
als Gelenk ausgebildet ist, das mit einem pneumatischen Antrieb zur herstellung
des elektrischen Stromschlusses zwischen den Gelenkteilen versehen ist, In vorteilhafter
Ausgestaltung gemäß der Erfindung kann eines der Gelenkteile aus einem drehbaren
und axial versclliebbaren Kolben bestehen, der mit seiner Kontaktfläche bei Druckbeaufschlagung
die Kontaktfläcjie des anderen Gelenkteiles berührt.
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Ferner kann erfindungsgemäß ein Gelenkteil als Kontaktgehäuse ausgebildet
sein, in dem der mit einem Kolbenschaft versehene Kolben gelagert ist.
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Als weiteres Flsrkmal gemäß der Erfindung kann das Kontaktgehause
mit einem Stromschuh verseiieii sein, der mit dem einen der beiden stromleitenden
Teile, z.fl. mit einem Sekundäranschluß der Vielpunktschweißanlage,verbunden ist,
während an dem Schaftende des Kolbens das andere stromleitende Teil, z.B. ein Sekundärschweißkabel,
aiigeschlossen ist.
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In bevorzugter Ausführungsform kann im Kontaktgehäuse eine mit dem
Kolben verbundene, vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildete Feder angeordnet sein,
durch die der einen Kontaktring aufweisende Kolben bei Druckentlastung selbsttätig
von den Kontaktflüchen des Kontaktgehäuses weg axial verschoben wird und den zuvor
geschlossenen Stromkontakt unterbricht.
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Das Kontaktgei#ause kann mit einem Deckel versehen sein, der mindestens
einen für die Druckluftzufuhr vorgesehenen, zu einer auf dem Kolbenboden aufliegenden
und zur Abdichtung dienenden Gummimembrane führenden Kanal aufweist.
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Die aus wenigen Bauteilen bestehende einfache Vorrichtung
hat
den Vorteil, daß sie in sich zwei Funktionen vereinigt, nämlich die Funktion eines
Gelenkes und gleichzeitig die Fuiiktion zur Unterbrechung bzw. ilerstellung des
elektrischen Stromschlusses zwischen den das Gelenk bildenden Gelenkteilen.
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Um die im Kontaktgehäuse auftretende Wärme während der ständig im
Einsatz befindlichen Vielpunktschweißanlage weitgehend abführen zu können, wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Kontaktgehäuse mit Kanälen zur Aufnahme
von Kühlmittel versehen ist.
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Zur Erhöhung des Kontaktdruckes kann das Sabelgelenk erfindungsgemäß
mit einem weiteren Kolben, einem Tandeinkolben, ausgestattet sein, der in einem
zwischen Deckel und Sontaktgehäuse liegenden Zwischenkörper axial bewegbar gelagert
ist und mit dem ersten Kolben über eine Gujnmimembrane zusammenwirkt.
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Um beide Kolben mit Druckluft au beauS,sclllagene ist gemäß den Erfindung
vorgesehen, im Zwischenkörper eine an den ersten Kolben angrenzende Druckkammer
anzuordnen, die über eine im Zwischenkörper angeordnete Verbindungsleitung mit dem
Kanal im Deckel verbunden ist.
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Die Ausführungsform des Nabelgelenks mit dem Tandemkolben ist nur
dann vorgesehen, wenn die Lberleitung des Schweißstromes von den Kontaktflächen
des Kontaktgehäuses zum Kontaktring des Kolbens bei der Anwendung nur eines Kolbens
im Gelenk nicht mehr ausreicht, d.h. wenn der Übergangswiderstand durch den geringen
Kontaktdruck zu groß ist.
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Um auch die Wärme dieses mit zwei kolben ausgestatteten Gelenkes schnell
abführen zu kölmen) ist erfindungsgemäß das Kontaktgehäuse von Kühlkanälen im Bereich
des Kolben schaftes durchbrochen.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 ein aus zwei Gelenkteilen bestehendes Gelenk im Schnitt
nach der Linie 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf dieses Gelenk und Fig.
3 eine erweiterte Ausführungsform des Gelenkes mit einem Tandemkolben im Schnitt.
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Ein zwischen einem Sekundäranschluß 1 eines Transformators 2 und einem
Sekwidärschweißkabel 3 angeordnetes, über einen pneumatischen Antrieb den elektrischen
Stromschluß herstellendes Gelenk 4 für vorzugsweise Vielpunktschweißanlagen besteht
gemäß Fig. i und 2 im wesentlichen aus einem Kontaktgehäuse 5, das mit einem Stromschuh
6 zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist, und einem in dem Kontaktgehause 5 drehbar
und axial bewegbar gelagerten Kolben 7 . Das ontatgehause 5 und der Kolben 7 bilden
jeweils ein Gelenkteil.
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Das otaktgehäuse 5 ist mit einem Deckel 8 versehen, der einen Kanal
9 für Druckluft (Fig.1) aufweist. Dieser Kanal 9 ist mit dem Druckluftsystem der
Vielpunktschweißanlage verbunden. Im Kontaktgehäuse 5 sind Kanäle 10, 11 und 12
zur Aufnahme von Kühlmittel angeordnet, die an Zu- und Abflußleitungen des Kühlmittelkreislaufsystems
angeschlossen sind (auf der Zeichnung nicht dargestellt). Ein Sperrstück 13 im Kanal
11 erzwingt den Umlauf des Kühlmittels.
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Das Kontaktgehäuse 5 ist mit einer kreisringförmigen Ausnehmung 14
und einem Jiohizylinder 15 versehen, in denen der Kolben 7 mit seinem Kolben schaft
16 bewegbar angeordnet ist. Am untersten
Ende des Kolbenschaftes
16 ist das Sekundärsdiweißkabel 3 mittels einer Sechskantschraube 17 befestigt.
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In ruhender Stellung der Schweißzallgenarme ist der Kolben 7 mit seinem
an der Unterseite angeordneten Kontaktring 18 vom Ziontaktgeliäuae 5 abgehoben.
Diese Stellung des Kolbens wird von einer als Tellerfeder ausgebildeten Feder 19
erzielt, die zwischen Kontaktgehäuse 5 und Kolbenschaft 16 angeordnet ist. Die Tellerfeder
19 liegt mit ihrem Innendurchmesser an einem in dem Kolbenschaft 16 eingelassenen
Sprengring 20 an, während ihr Außefldurchmesser sich an einer den unteren Abschluß
des Kontaktgehäuses 5 bildenden, mit einer Durchbrechung für den Kolbenschaft 16
versehenen Scheibe 21, z.B. Kunststoffscheibe, abstützt. Die Feder 19 berührt weder
im entlasteten noch im belasteten Zustand das stromleitende Kontaktgehäuse 5.
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Unwsttelbar über dem Sprengring 20 ist eine nicht stromleitende Lagerbuchse
22 in das Kontaktgeiiäuse 5 bzw. in seinen Hohlzylinder 15 eingesetzt. In dieser
Lagerbuchse 22 läßt sich der Kolben 7 mit seinem Kolbenschaft 16 sowohl axial in
dem zum Stro-scIIluß bzw. -abriß erforderlichen Naß verschieben als auch in Jede
Richtung schwenken.
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Zur Druckausübung ist zwischen dem Deckel 3 und dem Kontaktgehäuse
5 eine sich über die ganze Gehäusebreite erstreckende, den Kanal 9 von der Ausnehmung
14 abdichtende Gummimembrane 23 angeordnet. Um den Kolbenboden gegenüber der Gummimembrane
23 ruts falliger zu machen, kann als Zwischenlage zwischen dem Kolbenboden und der
Gummimembrane 23 eine reibungsarme Kunststoffscheibe 24 vorgesehen sein.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Die Schweißzangen
werden für einen Arbeitsvorgang von ihrer Auag.ngsstellung automatisch zur Schweißstelle
gebracht.
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Die Sekundärschweißkabel 3 verändern dadurch ihre Lage und schwenken
mit hilfe des drehbaren Kolbens in die entsprechende flichtuilg. Biegespannungen
treten dabei nicht auf. Die erst daun unter Strom stehenden beiden Schweißzangenarme
treffen durch Druckluft an der zu schweiflenden Stelle aufeinander.
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Bevor die Stromzufuhr erfolgt, wird aus dem Druckluftsystem der Vielpunktschweißanlage
Druckluft in den Kanal 9 geleitet.
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Die dadurch beaufschlagte Gummimembrane 23 bewirkt, daß der Kolben
7 mit seinem Kontaktring 18 entgegen der Kraft der Tellerfeder 19 die Kontaktfläche
des Kontaktgehäuses 5 berührt.
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Der Stromschluß ist hergestellt, d.h., daß der Strom vom Sekundäranschluß
1 des Transformators 2 über den Stromschuh 6, das Kontaktgehäuse 5, den Kolben 7
und über das Sekundärscllweißkabel 3 bis zu den Schweißzangenarmen fließt.
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Nach beendigung der Arbeitsstellung der Schweißzangonarme hebt der
zuvor federbelastete Kolben vom Sontaktgehäuse ab und der Stromschluß ist wieder
unterbrochen.
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Eine weitere Ausführungsform eines Gelenks ist in Fig. 3 gezeigt.
Dieses, ebenfalls mit 4 bezeichnete Kabelgelenk enthalt neben dem ersten Kolben
7 einen weiteren Kolben, einen Tandemkolben 25, der oberhalb des ersten Kolbens
7 in einem Zwischenkörper 26 axial bewegbar gelagert ist und über die Gummimembrane
23 mit dem Kolben 7 zusaounenwirkt. Auch zwischen dem Deckel 8 und dem Zwischenkörper
26 ist eine Gummimembraiie 27 angeordnet.
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Der Tandemkolberi 25 liegt mit seinem unteren Flachkolbenteil 28 auf
der Gummimembrane 23 auf. Ein den Flachkolbenteil 28 umgebender Raum 29 ist als
Druckkammer ausgebildet, die mit dem Kanal 9 über eine Leitung 30 in Verbindung
steht.
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Die Kühlkanäle zur Aufnahme von Kühlmittel sind ebenfalls in dem Koritaktgehäuse
angeordnet. Sie setzen sicli aus einem Einlaßkanal
31, einem Ringkallal
32 und einem auf der Zeichnung nicht dargestellten Auslaßkanal zusammen. Der Teil
des Ringkanals 32, der zwischen dem Einlaßkanal 31 und dem Auslaßkanal liegt, ist
aufgrund eines einwandfreien Umlaufes des Kühlmittels geschlossen.
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Befinden sich die Schweißzrnigenarme in Arbeitsstellung, so wird Druckluft
in den Kanal 9 und ferner über die Leitung 30 in die Druckkammer 29 geleitet. Die
Kolben 25 und 7 werden über die jeweilige Gummimembrane 27 und 23 druckluftbeaufschlagt.
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Durch die zusätzliche Druckausübung des Tandenikolbens 25 auf den
Kolben 7 erhtht sich der Kontaktdruck von bisher ca. 30 atü bei der Einkolbenausführung
auf ca. 50 atü, der somit einen geringeren i;bergangswiderstand gewährleistet.
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Das Gelenk wurde so konstruiert, daß vier von diesen Gelenken an einen
üblichen Transformator mit 4 Anschlüssen angeschlossen werde können