DE2802884A1

DE2802884A1 - Robot resistance welding machine - has wear resistant coaxial lead with annular cavity and bore forming respective cooling channels

Info

Publication number: DE2802884A1
Application number: DE19782802884
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing Grad Zimmer
Original assignee: Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1978-01-24
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1979-07-26

Abstract

The lead consists of two concentric pipes forming a supply lead and a return path for the current. The annular cavity between the bore of the outer tube and the outise dia. of the inner tube form one coolant channel. The bore of the inner tube forms a second coolant channel. The two channels for the supply and return paths for a circulating coolant. Used the resistance welding employing e.g. 10,000 amps at below 10 volts, where the invention provides a simple and wear-resistant lead.

Description

Koaxialleitung für hohe Ströme Coaxial line for high currents

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Koaxialleitung für hohe Ströme bei niedrigen Spannungen.The present invention relates to a coaxial line for high currents at low voltages.

Derartige Leitungen finden insbesondere bei Schweißrobotern Anwendung, mit denen auf der Grundlage des Widerstandsschweißens sehr unterschiedlich gestaltete Teile weitgehend automatisiert verschweißt werden. Die Basis des Widerstandsschweißens ist der Stromübergang zwischen den miteinander zu verschweißenden Teilen und daraus resultierender partieller Erwärmung. Die notwendigen Ströme liegen in der Größenordnung von 10.000 Arflpere bei Spannungen von weniger als 10 Volt.Such cables are used in particular in welding robots, with which designed very differently on the basis of resistance welding Parts are welded largely automatically. The basis of resistance welding is the current transition between those to be welded together Dividing and resulting partial heating. The necessary currents lie on the order of 10,000 arflpere at voltages less than 10 volts.

Zur übertragung dieser hohen Schweißströme im Zusammenhang mit Schweißrobotern sind bereits aus Einzeldrähten bestehende Zweileiterkabel bekannt, deren leitende Teile koaxial zueinander angeordnet und gegeneinander isoliert sind. Diese koaxiale Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß der induktive Widerstand gering ist. Die bekannten Koaxialleitungen sind, um wegen der )oule'schen Wärmeverluste mit geringen Leitungsquerschnitten auszukommen, wassergekühlt. Das Kühlmittel fließt hierbei nur in einer Richtung durch das Koaxialkabel, wird am Greiferglied selbst dem Kühlkreislauf für die Schweißzange zu- und von hier über eine parallel zum Koaxialkabel liegende Schlauchleitung zurückgeführt.For the transmission of these high welding currents in connection with welding robots two-core cables are already known from single wires, their conductive Parts are arranged coaxially to one another and isolated from one another. This coaxial Arrangement has the particular advantage that the inductive resistance is low. The known coaxial lines are in order because of the) Oule'schen heat losses with get by with small cable cross-sections, water-cooled. The coolant flows in this case only in one direction through the coaxial cable, on the gripper element itself to the cooling circuit for the welding gun and from here via a parallel to the coaxial cable lying hose line returned.

Die bekannte Konzeption basiert mithin auf verschleißanfälligen Einzeldrähten für das Koaxialkabel und darauf, daß der Kühlmittelrücklauf über eine externe Schlauchleitung geschlossen ist.The well-known concept is therefore based on individual wires that are susceptible to wear for the coaxial cable and that the coolant return is via an external hose line closed is.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Koaxialleitung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfacher und verschleißfester im Aufbau ist und funktionell im Vor- und Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs integrierbar ist.The object of the present invention is to provide a Specify coaxial line of the type mentioned, which is simpler and more wear-resistant in structure and functionally can be integrated in the supply and return of the coolant circuit is.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei konzentrisch ineinander gesteckte Rohre vorgesehen sind, die einerseits Hin- und Rückleiter für den Strom sind und andererseits hinsichtlich des Innendurchmessers des kleineren Rohrs und des Zwischenraumes zwischen den Rohren im Vor- und Rücklauf eines Kühlmittelkreislaufs integriert sind.This object is achieved in that two are concentric with one another Plugged tubes are provided, the one hand forward and return conductors for the current and on the other hand with regard to the inner diameter of the smaller pipe and the space between the pipes in the flow and return of a coolant circuit are integrated.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Dargestellt ist eine Koaxialleitung, die bezogen auf den bevorzugten Anwendungsfall, als elektrischer Stromübertrager zwischen dem Zentralkörper eines Schweißroboters und dem Greiferglied einschließlich Schweißzange dienen soll.Shown is a coaxial line based on the preferred Application, as an electrical current transmitter between the central body of a Welding robot and the gripper member including welding tongs is intended to serve.

Erfindungsgemäß besteht diese Koaxialleitung aus zwei konzentrisch ineinander gesteckten Rohren 1,2, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen und an den Enden gegeneinander isoliert und so vorbereitet sind, daß sie im Kühlmittelkreislauf integriert werden können. Das Kühlmittel selbst fließt dabei einmal im kreisringförmigen Freiraum 3 zwischen den beiden Rohren und zum anderen im Innenraum 4 des Rohres 2 mit dem kleineren Durchmesser.According to the invention, this coaxial line consists of two concentric lines nested tubes 1,2, which are preferably made of copper and attached to the Ends are isolated from each other and prepared so that they are in the coolant circuit can be integrated. The coolant itself flows once in a circular ring Free space 3 between the two tubes and on the other hand in the interior 4 of the tube 2 with the smaller diameter.

Die elektrische Isolation zwischen den beiden Rohren 1,2 gewährleistet ein Isolationsring 5 an den Enden der beiden Rohre. Die Abdichtung des Kühlmittelkreislaufs gegenüber außen sichern zwei Dichtringe 6, die in Ringnuten des Isolationsrings 5 eingelegt sind und die Dichtheit zwischen dem Freiraum 3 und dem äußeren Rohr 1 sowie zwischen diesem Freiraum und dem inneren Rohr 2 herstellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Isolationsring 5 also gleichzeitig den Endabschluß des Freiraums 3 zwischen den Rohren.The electrical insulation between the two tubes 1,2 is guaranteed an insulation ring 5 at the ends of the two tubes. The sealing of the coolant circuit on the outside secure two sealing rings 6, which are in the annular grooves of the isolation ring 5 are inserted and the tightness between the free space 3 and the outer tube 1 and between this space and the inner tube 2. In the illustrated Embodiment, the isolation ring 5 thus forms the end closure at the same time of the space 3 between the tubes.

Im folgenden werden die Anschlußelemente zur Realisierung des elektrischen Stromkreis laufs erläutert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der elektrische Strom dem inneren (kleineren) Rohr 2 über eine Anschlußfahne 9 zugeführt, die beispielsweise - im Hinblick auf den bevorzugten Anwendungsfall - als den Strom von einer rotierenden Welle abnehmender Polschuh ausgebildet sein kann. Am Ende dieses inneren Rohrs wird der elektrische Strom über eine zweite Anschlußfahne 12 abgegeben bzw. einem weiteren Systemglied z.B.In the following the connection elements for the realization of the electrical Circuit explained. According to the embodiment, the electric current the inner (smaller) tube 2 via a terminal lug 9, which for example - in terms of the preferred application - as the current of a rotating Wave decreasing pole piece can be formed. At the end of this inner tube will be the electrical current is output via a second terminal lug 12 or another System member e.g.

einem Verbraucher zugeführt. Der Stromkreis ist am Greiferglied bzw. an der Schweißzange geschlossen - im Arbeitszustand. Die Rückführung zur Spannungsquelle erfolgt über mit dem äußeren Rohr 1 verbundene Anschlußfahnen 10, 11, die insbesondere ebenfalls als Polschuhe ausgebildet sein können. Der geschlossene Stromkreis ist am oberen Teil der gezeichneten Koaxialleitung strichpunktiert durch die Schleife 14 angedeutet. Am unteren Teil der Koaxialleitung sind die elektrischen Anschlüsse mit den Bezugszahlen 17 und 18 belegt, wobei der Anschluß 17 auf positivem und der Anschluß 18 auf negativem Potential liegen.fed to a consumer. The circuit is on the gripper link or closed on the welding gun - in working condition. The return to the voltage source takes place via connecting lugs 10, 11 connected to the outer tube 1, in particular can also be designed as pole shoes. The closed circuit is on the upper part of the drawn coaxial line, dash-dotted line through the loop 14 indicated. The electrical connections are on the lower part of the coaxial line with the reference numerals 17 and 18, the terminal 17 on positive and the Terminal 18 are at negative potential.

Der geschlossene Kühlmittelkreislauf ist derart realisiert, daß in die Anschlußfahne 10 für das äußere Rohr 1 ein Rohrstück gesteckt ist, das über eine in seiner Verlängerung liegende Bohrung durch die Wandung des Rohrs 1 und einen in den Isolationsring 5 eingearbeiteten Ringkanal 7 Verdindung mit dem Freiraum 3 zwischen den Rohren 1,2 hat.The closed coolant circuit is implemented in such a way that in the connecting lug 10 for the outer tube 1 is a piece of pipe inserted over a bore lying in its extension through the wall of the tube 1 and one in the insulation ring 5 incorporated annular channel 7 connection with the free space 3 between the tubes 1,2.

Aus strömungstechnischen Gründen ist die Verbindung zwischen dem genannten Ringkanal 7 und dem Freiraum 3 so ausgebildet, daß der Ringkanal nutenförmig im Isolationsring 5 eingearbeitet ist und am überstehenden Kranz zum Freiraum 3 hin zwei sich gegenüberliegende Aussparungen 8 vorgesehen sind. (Dies ist insbesondere der Schnittzeichnung A-A zu entnehmen). Am anderen Ende dieses dickeren Rohrs ist die gleiche Ausgestaltung des Isolationsrings vorgesehen und ein analoges Rohrstück durch die Anschlußfahne 11 gesteckt.For fluidic reasons, the connection between the said Ring channel 7 and the free space 3 designed so that the ring channel is groove-shaped in the Isolation ring 5 is incorporated and on the protruding rim to the free space 3 two opposing recesses 8 are provided. (This is particular see sectional drawing A-A). At the other end of this thicker pipe is the same design of the isolation ring is provided and an analog pipe section inserted through the terminal lug 11.

Der Kühlmittelrücklauf - der bisher beschriebene Teil des Kühlmittelkreislaufs soll dem Vorlauf dienen - wird über auf das innere Rohr 2 aufgesetzte Anschlußstopfen realisiert, wobei das Kühlmittel am oberen Ende durch das in der Anschlußfahne 11 fixierte Rohrstück austritt, zu dem zu kühlenden Teil (z.B. zur Schweißzange) geleitet wird und von hier zum oberen Anschlußstopfen des inneren Rohr 2 fließt.The coolant return - the part of the coolant circuit described so far is to serve the flow - is connected to the inner tube 2 via a connecting plug realized, the coolant at the upper end by the in the terminal lug 11 Fixed pipe section escapes to the part to be cooled (e.g. to the welding gun) and flows from here to the upper connection plug of the inner tube 2.

An dessen unterem Anschlußstopfen tritt das Kühlmittel wieder aus. Der geschlossene - beispielsweise über die Schweißzange eines Schweißroboters führende - Kühlmittelkreislauf ist im oberen Teil der Koaxialleitung durch die strichpunktierte Verbindungslinie 13 dargestellt. Der Zu- und Abfluß des Kühlmittels zur Koaxialleitung als Ganzes ist durch die Bezugszahlen 15 und 16 angegeben.The coolant exits again at the lower connection plug. The closed one - for example, leading over the welding tongs of a welding robot - The coolant circuit is in the upper part of the coaxial line through the dash-dotted line Connection line 13 is shown. The inflow and outflow of the coolant to the coaxial line as a whole is indicated by reference numerals 15 and 16.

An dieser Stelle soll explizit darauf hingewiesen werden, daß als Kühlmittel Wasser benutzt werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil auf Grund der benutzten Arbeitsspannungen die Potentialdifferenz zwischen den beiden Rohren zu klein ist nun einen nennenswerten Stromfluß zwischen den Rohren, die ja zudem aus gleichem Material bestehen, zu ermöglichen.At this point it should be explicitly pointed out that as Coolant water can be used. This is possible because of the reason of the working voltages used, the potential difference between the two pipes A significant flow of current between the pipes is too small, and that too consist of the same material to enable.

Zusammenfassend lassen sich im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Erfindung folgende vorteilhafte Details erkennen: a) Die erfindungsgemäße Koaxialleitung läßt sich in einfacher Weise aus massiven Rohrstücken aufbauen und demzufolge je nach Erfordernis mit einfachsten Mitteln dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend anpassen.In summary, with regard to the above-described Invention recognize the following advantageous details: a) The coaxial line according to the invention can be built up in a simple manner from solid pieces of pipe and therefore depending as required with the simplest means according to the respective application adjust.

b) Die beschriebene Koaxialleitung ist extrem verschleißarm.b) The coaxial line described is extremely low-wear.

c) Die erfindungsgemäße Konzeption des Kühlmittelkreislaufs erbringt einen hohen Wirkungsgrad, so daß ggf. Leitermaterial eingespart werden kann.c) The inventive conception of the coolant circuit provides a high degree of efficiency, so that conductor material can be saved if necessary.

d) Durch das erfindungsgemäße Kühlkonzept wird in jedem Falle eine gesonderte Kühlmittelrückleitung überflüssig.d) The inventive cooling concept is a separate coolant return line superfluous.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claim coaxial cable for high currents at low voltages, in particular for use as a power supply for the gripper element of a welding robot, characterized in that two concentrically nested tubes are provided are on the one hand forward and return conductors for the current and on the other hand with regard to the inside diameter of the smaller pipe and the space between the pipes are integrated in the flow and return of a coolant circuit.