DE2802915C2 - Stromversorgungsanordnung für einen mit einer rotierenden Welle fest verbundenen Stromverbraucher - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Stromversorgung eines mit einer rotierenden, nur radial zugänglichen Welle fest verbundenen Stromverbrauchers. Eine Anordnung der genannten Art findet insbesondere bei der Stromzuführung für die Schweißzange eines Schweißroboters Verwendung und hier wiederum vorzugsweise bei einem Schweißroboter, der auf der Grundlage des Widerstandsschweißens arbeitet. Die Basis dieses Widerstandsschweißens ist der Stromübergang zwischen den miteinander zu verschweißenden Teilen und die daraus resultierende partielle Erwärmung. Die notwendigen Ströme liegen in der Größenordnung von 10 000 Ampere bei Spannungen von weniger als 10 Volt.

Die Problematik bei einem so komplizierten Gebilde wie einem Schweißroboter liegt darin, die mit dem Auslegerarm (Greiferarm) des Roboters fest verbundene Schweißzange sicher und gut mit dem notwendigen Strom zu versorgen. Problematisch ist dies einmal deswegen, weil dieser Auslegerarm sich axial um den vollen Raumwinkel von 360° drehen kann, die Stromzuführung selbst jedoch von feststehenden Teilen ausgeht.

Aus der CH-PS 2 26 094 und der DE-AS 11 32 613 ist es bekannt, zur Übertragung von hohen Strömen Pclringe drehschlüssig und isoliert auf einer Welle zu befestigen und diesen den Strom von einer externen Spannungsquelle über ortsfeste Schleifkontaktelemente zuzuführen.

Diese Anordnung ist bei Robotern jedoch nicht brauchbar. Aufgrund der komplizierten Bewegungsmimik des Roboters besteht dessen Auslegerarm im wesentlichen aus einer kompliziert gelagerten Welle mit einem angelenkten Handachseniräger, so daß die Welle von beiden Enden her nicht zugänglich ist Für die Montage und Demontage der Stromversorgungsanordnung, z. B. beim Austausch von Verschleißteilen, mußte demnach erst der Handachsenträger abgenommen werden, ίο Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromversorgungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie radial an der Welle montierbar ist

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches gelöst

Die Polringe sind geteilt, wodurch Ringsegmente entstehen, die sich in Radielrichtung von der Welle abnehmen und anbringen lassen. Um ein Auseinanderfallen der Ringsegmente zu verhindern, sind Klammerringe vorgesehen, die ebenfalls unterteilt und aus Ringsegmenten zusammengesetzt sind.

Die erfindungsgemäße Stromversorgungsanordnung

hat den Vorteil, daß ihre Einzelteile oder die gesamte Anordnung sehr schnell und einfach ausgetauscht werden können. Dazu sind lediglich die Spannschrauben zu lösen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schem&dsch dargestellt Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Stromversorgungsan-Ordnung von oben,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Stromversorgungsanordnung gemäß Linie A-A aus F i g. 1,

F i g. 3 einen weiteren Längsschnitt durch eine Stromversorgungsanordnung gemäß Linie B-B aus F i g. 1,
F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Stromversorgungsanordnung gemäß F i g. 1 bis 3 von unten,

Fig.5 eine Draufsicht von oben auf die Pol- und Klammerringe gemäß F i g. 1 bis 3 im demontierten Zustand und

F i g. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der demontierten Ringe gemäß F i g. 5.

Ausgehend von F i g. 2 ist als zentraler Teil eine Welle 1 gezeichnet, die zwei Ringnuten 2, 3 aufweist. Diese beiden Ringnuten dienen der Halterung und Fixierung von Klammerringen 4,5 für mit der Welle 1 zu verspannende Polringe 6,7.

Im einzelnen ist der Zusammenbau und die Gestaltung der genannten Details wie folgt:

Die Polringe 6, 7 bestehen jeweils aus zwei Ringsegmenten, die radial, sich gegenüberliegend auf die Welle aufgesetzt werden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Schnittstellen 8 der beiden Polringe 6 bzw. 7 um 90° gedreht gegeneinander. Dies ist insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich, wobei explizit darauf hingewiesen wird, daß F i g. 2 eine Schnittzeichnung längs der Linie A-A der oberen Darstellung ist.

Die Verspannung der beiden Polringe 6, 7 mit der Welle 1 wird über die bereits erwähnten Klammerringe 4,5 vollzogen, die ebenfalls als Ringsegmente ausgebildet sind. Am Außendurchmesser weisen diese Ringsegmente einen Kragen 9 auf, so daß die Klammerringe im zusammengesetzten Zustand letztlich das Aussehen eines zentral aufgebohrten Topfes haben.

Als Pendant zum Kragen der Klammerringe sind die die Polringe 6,7 bildenden Ringsegmente mit konzentrischen Ringnuten 10 versehen, in die schließlich die Klammerringe mit ihrem Kragen 9 einrasten. Die Lage der Polring-Ringsegmente im Verhältnis zu den Klam-

merring-Ringsegmenten ist wiederum so, daß die jewei- !^;gen Schnittstellen 11 um 90° zueinander verdreht sind. Dies ist insbesondere aus der unteren Darstellung zu ersehen.

Entsprechend den im vorherigen beschriebenen Details und Zuordnungen werden nun die einzelnen — insgesamt acht — Ringsegmente zusammengesteckt und unter Zwischenfügung von Isoliermaterial miteinander verschraubt. Eine diesbezügliche Detaildarstellung zeigt Fig.3 gemäß der in Fig. 1 angegebenen Schnittlinie B-B.

Dieser Darstellung nach Schnitt B-B ist insbesondere zu entnehmen, daß jeweils zwischen den Polringen, zwischen den Klammerriiigen und der Welle und am Schraubenschaft eine Isolation 12 vorgesehen ist, so daß die beiden Polringe weder unmittelbar noch mittelbar Kontakt miteinander haben.

Hinsichtlich der aus Ringsegmenten zusammengesetzten Polringe ist noch zu bemerken, daß r.jndestens eine der jeweiligen Schnittstellen 8 mittels eines Polschuhs 13,14 überbrückt ist. Diese Polschuhe stellen den Kontakt zwischen den Ringsegtnenten her und ragen — wie dargestellt — durch entsprechende Ausnehmungen in dem einen — im Beispiel unteren — Polring und dem einen — im Beispiel ebenfalls unteren — Klammerring in Achsrichtung der Welle. Über diese beiden Polschuhe wird schließlich der Stromkreis zum Stromverbraucher (z. B. Schweißzange) geschlossen, was durch die Polaritätsangaben +/— angedeutet ist.

Die Zuführung bzw. Ableitung des Stromes zu den mit der Welle 1 rotierenden Polringen erfolgt über am Rand dieser Polringe schleifende Schleifkontakte 15,16. Die zwischen diesen Schleifkontakten und der Welle einschließlich Stromversorgungsanordnung verlaufende gestrichelte Linie soll andeuten, daß es sich bei den erstgenannten Teilen um feststehende und bei den zweitgenannten Teilen um rotierende Teile handelt.

Der Aufbau der Stromversorgungsanordnung sei noch einmal anhand der Fig.5 und 6 erläutert. Beide Figuren zeigen die Klammerringe und Polringe in der Reihenfolge von oben nach unten, wie sie übereinander zusammengebaut werden. F i g. 5 zeigt die Ringe in Draufsicht, während F i g. 6 deren geschnittene oder ungeschnittene Seitenansicht gemäß den Markierungen in F i g. 5 wiedergibt.

Jeder Klammerring 4,5 und jeder Polring 6, 7 ist aus zwei Ringsegmenten zusammengesetzt, so daß sich in der Summe acht Ruigsegmente ergeben. Aus F i g. A ist ersichtlich, daß die Schnittstellen 8, 11, an denen die beiden Ringsegmente jedes Klammerringes 4,5 und jedes Polringes 6, 7 zusammengesetzt sind, von Ring zu Ring um 90" versetzt sind. Die Breite der Schnittstellen 8,11 ist dabei nicht von tragender Bedeutung, S12 ist zur Verdeutlichung in den Zeichnungen nur relativ groß bemessen. In der Praxis werden zur Herstellung der Segmente einstückige Ringe zersägt, und die Dicke des Sägeblattes bestimmt die Breite der Schnittstellen.

Das abwechselnde Versetzen der Schnittstellen 8,11 hat nun folgenden Sinn. Die Klammerringe 4, 5 weisen vorstehende, ringförmige Kragen 9 auf, die in entspre- to chende Ringnuten 10 der Polringe 6, 7 greifen. Im zusammengebauten Zustand überbrücken die beiden Ringsegmente des Klammerringes 4 die Schnittstellen 8 zwischen den beiden Segmenten des Polringes 6 und verhindern durch die formschlüssige Verbindung zwi- b5 sehen Kragen 9 und Ringnut 10 ein Auseinanderbewegen der Polringsegmente an den Schnittstellen 8. Gleiches gilt umgekehrt, da die Polringsegmente die Schnittstellen 11 zwischen den Segmenten des Klammerringes

4 überbrücken. Die gleiche Zuordnung besteht zwischen dem Klammerring 5 und dem Polring 7.

Die beiden Polschuhe 13, 14 besitzen keine Haltefunktion, sondern sollen nur die beiden Ringsegmente jedes Folringes 6, 7 elektrisch leitend miteinander verbinden. Dabei genügt jeweils ein Polschuh, da es nur darauf ankommt, den von den Schleifkontpktelementen 15,16 zugeführten Strom von jeder Stelle der Polringe aus dem Polschuh zuzuführen und von dort an den Stromverbraucher weiterzuleiten.

Bei der Montage der Stromversorgungsanordnung werden zuerst die beiden Segmente des Halteringes 4 in die Ringnut 2 der Welle 1 gesteckt und zum Ring zusammengesetzt. An den Kiammerring 4 wird dann der Polring 6 formschlüssig und mit verdrehten Schnittstellen angesetzt. Auf den Polring 6 folgt eine Isolierung und der Polring 7, der wiederum formschlüssig mit seinem Haltering 5 verbunden ist. Dieses Paket von Ringen wird durch Schrauben (siehe F i g. 3) zusammengehalten und axial verspannt, wobei gleichzeitig die Halteringe 4,

5 gegen den Wellenbund zwischen den beiden Ringnuten 2,3 gepreßt werden.

Die im Ring angeordneten Schrauben spannen das Ringpaket nicht nur axial zusammen, sondern führen auch die Klammerringe 4,5 und die Polringe 6,7 gegenseitig in Radial- und Umfangsrichtung. Damit ist die formschlüssige Verbindung zwischen den Klammerringen 4, 5 und den zugehörigen Polringen 6, 7 über die Kragen 9 und die Ringnuten 10 nicht unbedingt notwendig. Die formschlüssige Verbindung bietet allerdings eine paßgenauere und fertigungstechnisch günstigere Zentrierung in Radialrichtung als die Schraubenanordnung, vor allem im Hinblick darauf, daß die Polringe 6,7 von der Welie 1 zur Isolierung radial distanziert sind.

Zusammenfassend betrachtet läßt sich feststellen, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Stromversorgung ein Nachrüsten der Schleifkontakteinrichtung und ein Austausch etwa verschlissener Teile möglich ist, ohne daß andere, nicht zur Kontakteinrichtung selbst gehörende Maschinenelemente demontiert werden müssen. Dies ist, wie bereits erwähnt, insbesondere bei von den Enden her nicht zugänglichen rotierenden Maschinenteilen ein wesentliches Kriterium.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Stromversorgung eines mit einer rotierenden, nur radial zugänglichen Welle fest verbundenen Stromverbrauchers, insbesondere einer Schweißzange eines Schweißroboters, wobei auf der Welle drehschlüssig und elektrisch isoliert Polringe befestigt sind, die mit dem Stromverbraucher über Leitungen und mit einer externen Spannungswelle über ortsfeste Schleifkontaktelemente elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (6,7) über zwei Klammerringe (4, 5) gegenseitig und mit der Welle (1) isoliert verspannt sind, wobei die Polringe (6,7) und die Klammerringe (4, 5) aus halbkreisförmigen Ringsegmenten zusammengesetzt find, deren Schnittstellen (8, 11) von Ring zu Ring jeweils um 90° versetzt sind und daß die Ringsegmente der Polringe (6, 7) über mindestens einen Polschuh (13,14) an den Schnittstellen (8) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (6, 7) über eine Ringnut (10) an einem vorstehenden Kragen (9) des jeweils zugehörigen Klammerrings (4, 5) formschlüssig geführt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Klammerringe (4,5) in Ringnuten (2,3) an der Welle (1) geführt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerringe (4, 5) mit den Polringen (6, 7) durch Schrauben in Axialrichtung derart verspannt sind, daß gleichzeitig die Klammerringe (4,5) auch gegen Wellenbunde der Ringnuten (2,3) gepreßt sind.