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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanlage für eine Schweißklemme,
und insbesondere aber nicht ausschließlich Schweißklemmen,
die zur Bestückung
von Schweißrobotern
an Bord oder am Boden befestigt bestimmt sind.
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Die
Schweißklemmen
umfassen einen Körper
und Arme, die mobil schwenkend einer bezüglich des anderen auf dem Körper montiert
sind, wobei die Arme an ihrem Ende jeweils eine Elektrode aufweisen,
die in einem Elektrodenhalter montiert sind. Des Weiteren ist der
Klemmenkörper
im Allgemeinen mit einem Elektromotor versehen, um die relative
Verschiebung der Arme zu steuern und diese Elektroden gegeneinander
anzutreiben.
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Diese
Elektroden, die mit elektrischem Strom mit starker Leistung versorgt
werden, umschließen mindestens
zwei Abschnitte von Teilen, die zusammengeschweißt werden sollen, um das Teilverschmelzen
der beiden Teile zu erzeugen und somit ein Schweißen zu erreichen.
Dieser Vorgang bringt die Ansammlung von Wärmeenergie in den Elektroden
mit sich, sodass es nötig
ist, diese auszukühlen, um
zu verhindern, dass sie sich zu schnell abnutzen.
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Dazu
sind die Elektrodenhalter der zwei Klemmenarme jeweils mit einer
Kühlleitung
versehen, die eine Öffnung
aufweist, die am Befestigungspunkt der Elektroden befindlich ist,
wobei die Öffnung ganz
ausgefüllt
wird, wenn die Elektrode auf dem Elektrodenhalter montiert wird.
Ein Kühlfluid
zirkuliert in der Kühlleitung
und fließt
gegen den Elektrodenabschnitt, der die Öffnung ganz ausfüllt, ab,
sodass die Wärmeenergie,
die sich in der Elektrode während
der Schweißphasen
ansammelt, abgeleitet wird.
DE
38 11 169 beschreibt einen Kühlkreislauf.
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Dennoch
müssen
diese Elektroden notwendigerweise periodisch hinausgezogen werden,
um zum Beispiel ausgearbeitet oder ausgewechselt zu werden, und
wenn sie hinausgezogen werden, fließt, obgleich die Zuleitungen
und Ableitungen an Kühlfluid
unterbrochen wurden, Kühlfluid
nach außen
durch die Öffnung
der Kühlleitung.
Infolgedessen verursacht dieser Vorgang nicht nur Verluste an Kühlfluid sondern
fördert
außerdem
das Ausspritzen von Fluid, was Beschädigungen an den umgebenden
Materialien durch Oxidierung verursacht.
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Ein
Problem, das sich somit ergibt und das die vorliegende Erfindung
zu lösen
sucht, besteht im Bereitstellen einer Anlage, die das Verhindern
von Kühlfluidlecks
und infolgedessen Fluidausspritzungen erlaubt.
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Mit
diesem Ziel schlägt
die vorliegende Erfindung eine Kühlanlage
für eine
Schweißklemme
vor, wobei die Schweißklemme
Klemmenarme umfasst, die mit einem Elektrodenhalter enden, wobei
eine Kühlleitung
in dem Elektrodenhalter vorgesehen ist, wobei die Kühlleitung
eine Öffnung
aufweist, wobei der Elektrodenhalter dazu vorgesehen ist, eine abnehmbare
Elektrode aufzunehmen, die die Öffnung dicht
abdeckt, wobei ein Kühlfluid
dazu bestimmt ist, in der Kühlleitung
zu zirkulieren, um gegen einen Wandabschnitt der Elektrode abzufließen und
in der Elektrode angesammelte Wärmeenergie
abzuleiten, wobei die Kühlleitung
einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang an eine
Zuleitung für
Kühlfluid
und der Ausgang an eine Ableitung für Kühlfluid angeschlossen sind;
nach der Erfindung umfasst die Anlage Ansaugmittel, die dazu bestimmt sind,
die in der Kühlleitung
enthaltene Kühlflüssigkeit anzusaugen,
wenn die Elektrode aus dem Elektrodenhalter gezogen wird.
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Somit
beruht ein Merkmal der Erfindung auf dem Zusammenspiel der Ansaugmittel
und der Klemmenkühlleitung,
die das Extrahieren von mindestens einem Teil des Kühlfluids,
das in dieser Kühlleitung enthalten
ist, erlaubt, sobald die Elektrode hinausgezogen werden soll. Somit
ergibt sich, wenn die Elektrode aus dem Elektrodenhalter gezogen
wird, wobei die Kühlleitung
kein Kühlfluid
mehr enthält,
kein Abfließen
dieses Fluids. Infolgedessen erscheint während des Auswechselns von
Elektroden kein Kühlfluidleck
mehr und desgleichen ist es nicht mehr notwendig, Zeit für die Reinigungsvorgänge aufzuwenden,
was das Erhöhen
der Arbeitszeit der Schweißklemme
erlaubt.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen
diese Ansaugmittel einen Zylinder und einen Ansaugkolben, der gleitend
im Zylinder montiert ist, wobei der Zylinder ein Ende aufweist,
das an die Kühlleitung
angeschlossen ist, und dass der Ansaugkolben dazu bestimmt ist,
in eine zum Ende entgegengesetzte Richtung angetrieben zu werden,
um das in der Kühlleitung
enthaltene Kühlfluid
anzusaugen. Somit erlaubt der Ansaugkolben, der zum Gleiten in dem
Zylinder angepasst ist, das Erzeugen eines Unterdrucks in der Kühlleitung, wobei
der Unterdruck das Antreiben des Kühlfluids zum Zylinder hin hervorruft
und somit, wenn die Elektrode aus dem Elektrodenhalter gezogen wird,
fließt kein
oder wenig Kühlfluid
durch die Öffnung
nach dem Klemmentyp ab.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Ansaugmittel einen Betätigungszylinder, wobei der
Betätigungszylinder
eine Stange umfasst, die mit dem Ansaugkolben verbunden ist, um
den Ansaugkolben anzutreiben und somit den vorher erwähnten Unterdruck in
der Kühlleitung
hervorzurufen. Des Weiteren und nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, umfassen der Betätigungszylinder
und der Zylinder einen einzigen und selben Zylinder mit zwei durch
eine dichte Trennwand getrennten Kammern, wobei eine der Kammern,
die mit der Kühlleitung
verbunden ist, den Ansaugkolben aufweist, und die andere Kammer
einen Betätigungskolben
aufweist, wobei die mit dem Betätigungskolben
verbundene Stange durch die dichte Trennwand dicht hindurchgeht und
mit dem Ansaugkolben verbunden ist.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Ansaugmittel zwei in der Verlängerung zueinander und aneinander
befestigte Zylinder.
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Somit
erlaubt dieser Zylinder mit Doppelkammern, die jeweils gegeneinander
abgedichtet sind, trotz der Stange, die gleitend durch die Trennwand
hindurchgeht, das Konzentrieren der Ansaugmittel und des Zylinders
in einem einzigen Körper und
gleichzeitig. Infolgedessen wird durch das Einspritzen von Fluid
in den Teil der Kammer, der zwischen der dichten Trennwand und dem
Ansaugkolben liegt, Letztgenannter in Translation angetrieben und
treibt selbst die Stange an, die mit dem Ansaugkolben verbunden
ist, vergrößert das
Volumen eines Abschnitts der Kammer zwischen dem Ansaugkolben und
der Kühlleitung,
was also einen Unterdruck in dieser Kühlleitung erzeugt.
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Vorzugsweise
ist der Zylinder ein Druckluftzylinder und infolgedessen ist das
eingespritzte Fluid natürlich
Druckluft, die leicht umzusetzen ist.
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Außerdem umfassen
diese Zuleitungen und Ableitungen an Kühlfluid nach einer bestimmten
Ausführungsform
der Erfindung jeweils Halteventile, und die Halteventile werden
betätigt,
bevor die Elektrode herausgezogen wird, um die Zirkulation des Kühlfluids
in der Kühlleitung
zu stoppen. Somit ist der Druck an Kühlfluid in der Kühlleitung
zwischen zwei Halteventilen relativ gering, sodass der Unterdruck,
der durch das Verschieben des Ansaugkolbens hervorgerufen wurde,
noch stärker
ist, und dass jegliches Kühlfluid,
das anfänglich
in der Kühlleitung
in der Nähe
der Elektrode und der Öffnung,
welche es ganz ausfüllt,
befindlich ist, zu den Ansaugmitteln hin angetrieben wird.
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Außerdem und
vorzugsweise werden diese Halteventile jeweils durch Druckluftmittel
betätigt.
Somit ist es möglich,
die Anordnung des Druckluftzylinders und der Halteventile durch
ein gemeinsames Druckluftversorgungsnetz miteinander zu verbinden, sodass
die Halteventile hintereinander vor der Betätigung des Druckluftzylinders
betätigt
werden, um zuerst die Zuleitung und dann die Ableitung zu unterbrechen.
Wenn zuerst die Zuleitung von Kühlfluid
unterbrochen wird, ist somit der Druckabfall in der Leitung und
infolgedessen in der Kühlleitung
dann durch das anschließende
Unterbrechen der Ableitung die Kühlleitung
vollständig
isoliert und bleibt auf einem benachbarten Druck zum Druck der Ableitung,
und zwar zum Beispiel zwischen zwei und drei Bar. Durch das Betätigen des
Druckluftzylinders wird also der durch den Ansaugkolben erzeugte
Unterdruck umso wirksamer.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung
einer bestimmten Ausführungsform der
Erfindung, die als Anhaltspunkt aber nicht einschränkend gegeben
wird, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen hervor, wobei:
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einzige Figur ein Blockdiagramm der unterschiedlichen Elemente der
Erfindung und ihrer Art der Zusammenarbeit ist.
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Die
einzige Figur stellt schematisch eine Schweißklemme 10 dar, wobei
die Klemme eine Gelenkwelle 12, einen Elektromotor 14 und
einen Wandler 16 aufweist. Des Weiteren umfasst die Schweißklemme 10 zwei
nicht dargestellte Arme, die mit Elektrodenhaltern 18, 20 enden.
Die Elektrodenhalter 18, 20 weisen Kühlleitungen 22, 24 auf,
die die Arme der Schweißklemme 10 unterbringen
und die jeweils einen vorgelagerten Eingangsteil 26, der
mit einer Kühlfluidzuleitung 28 verbunden
ist, und einen nachgelagerten Ausgangsteil 30, der mit
einer Ableitung 32 verbunden ist, die zur Ableitung des
Kühlfluids
bestimmt ist, umfassen. Das Kühlfluid
ist eine wässrige Mischung,
die insbesondere Mittel gegen Korrosion enthält.
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Diese
Elektrodenhalter 18, 20 sind derart angepasst,
um nicht dargestellte Elektroden aufzunehmen. Nach einer bestimmten
Ausführungsform
bedecken die hohlen Elektroden die ausgestreckten, überstehenden
Elektrodenhalter. Diese Elektrodenhalter weisen somit eine Öffnung auf,
die aus zwei Löchern gebildet
ist, die in das Innere der Elektroden einmünden, um die Zirkulation des
Kühlfluids
gegen einen Abschnitt der inneren Wand der Elektroden zu erlauben.
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Es
ist offensichtlich, dass die Elektroden die Öffnungen dicht aneinanderfügen, sodass
das Kühlfluid
nicht auslaufen kann, und sie die Kühlleitungen nicht behindern.
Somit leiten die Elektroden, die während der Schweißphasen
Wärmeenergie
ansammeln können,
was sie beschädigen
könnte,
diese Wärmeenergie
dank der Zirkulation des Kühlfluids
in den Kühlleitungen 22, 24 ab.
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Wenn
die Elektroden aus ihren Elektrodenhaltern 18 oder 20 herausgezogen
werden, münden die Öffnungen
somit dennoch in das Innere ein und das Kühlfluid entweicht durch diese Öffnungen.
Eine wichtige Charakteristik der Erfindung, die nachfolgend erwähnt wird,
besteht also im Säubern
der Kühlleitungen 22, 24,
bevor die Elektroden herausgezogen werden.
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Dazu
weist die Kühlfluid-Zuleitung 28 eine Abzweigung 34 auf,
die mit einem Zylinder mit Doppelkammer 36 verbunden ist.
Der Zylinder mit Doppelkammer 36 weist einen Zylinder 37 auf,
der eine erste Ansaugkammer 38 und eine zweite Betätigungskammer 40 definiert.
Außerdem
umfasst er einen mobilen Ansaugkolben 42 in Translation
in der Ansaugkammer 38 und einen mobilen Betäti gungskolben 44 in
Translation in der Betätigungskammer 40.
Des Weiteren weist der Zylinder 37 eine dichte Wand 46 auf,
welche die zwei Kammern 38, 40 trennt, wobei durch
die dichte Wand 46 eine Stange 48 hindurchgeht,
die die beiden Kolben 42 und 44 verbindet. Offensichtlich
ist die Stange 48 mobil in Translation durch die Wand 46 ohne
Dichtungsverlust zwischen den beiden Kammern 38, 40.
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Die
Betätigungskammer 40 ist
dazu angepasst, um dank einem Druckluftverteiler 50 zwischen der
dichten Wand 46 und dem Betätigungskolben 44 mit
Druckluft versorgt zu werden. Der Druckluftverteiler 50 wird über ein
Netz 52 mit einem Druck zwischen beispielsweise sieben
und zwölf
Bar mit Druckluft versorgt und ist mit dem Kolben 36 durch zwei
Rohransätze 54, 56 verbunden.
Ferner kann der Druckluftverteiler 50 über den Umweg einer Druckluftausrüstung 57,
die mit dem Netz 52 verbunden ist, und mittels eines Treiberverteilers 58 gesteuert
werden, welcher selbst dazu angepasst ist, manuell oder elektrisch
mittels eines Elektromagneten gesteuert zu werden.
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Dagegen
ist der Treiberverteiler 58 mit dem Druckluftverteiler 50 mittels
einer Versorgungsleitung 60 verbunden, die hintereinander
zwei Rückschlagventile
mit einstellbarer Drosselung oder Reduzierstücke 62, 64,
deren Funktion nachfolgend in der Beschreibung erläutert wird,
aufweist.
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Überdies
weist die Kühlfluid-Zuleitung 28 ein erstes
Druckluft-Absperrventil 66 auf, das vor der Abzweigung 34 befindlich
ist und das direkt zur Steuerung mit dem Treiberverteiler 58 mittels
eines Verbindungsstücks 68 verbunden
ist. Ferner weist die Ableitung 32 ein zweites Druckluft-Absperrventil 70 auf, das
zur Steuerung mit der Versorgungsleitung 60 zwischen den
beiden Rückschlagventilen 62, 64 verbunden
ist.
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Da
die strukturellen Elemente der Kühlanlage
nach der Erfindung nun beschrieben sind, wird nun die Funktion dieser
Anlage beschrieben.
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Bevor
der Schweißklemme 10 eine
Ordnung gegeben wird, mindestens eine ihrer Elektroden zu ersetzen
und dies durch beispielsweise einen Sequenzer, wird der Treiberverteiler 58 aktiviert.
Somit wird die Druckluftausrüstung 57 auf
den Druck des Netzes 52 gesetzt und die Druckluft-Absperrventile 66, 70 und
der Zylinder mit Doppelkammer 36 werden hintereinander
wie nachfolgend beschrieben aktiviert.
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Vor
der Aktivierung des Treiberverteilers 58 läuft das
Kühlfluid
in die Zuleitung 28 ab, geht dann durch die Kühlleitungen 22, 24 hindurch
und wird durch die Ableitung 32 abgeleitet.
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Sobald
der Treiberverteiler 58 aktiviert wird, wird das erste
Druckluft-Absperrventil 66 vor dem zweiten Druckluft-Absperrventil 70 betätigt, da
das erste Druckluft erhält,
die direkt vom Treiberverteiler stammt, und das ohne Druckverlust,
wohingegen das zweite Druckluft nach dem zweiten Reduzierer 64 erhält, und
dies mit Druckverlust. So wird die Ableitung 32 mit Verzögerung hinsichtlich
der Zuleitung 28 unterbrochen, was es ermöglicht,
den Kühlfluiddruck
in den Kühlleitungen 22, 24 um
einen Druck zwischen vier und sechs Bar bei einem Nachbardruck von
zwei Bar, bedeutend abfallen zu lassen, bevor sie zwischen den beiden
Druckluft-Absperrventilen 66, 70 isoliert werden.
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Danach
und immer noch mit Verzögerung hinsichtlich
des zweiten Druckluft-Absperrventils 70, und dank des ersten
Reduzierers 62, wird der Druckluftverteiler 50 gesteuert.
Somit wird die Betätigungskammer 40 unter
Druckluft des Netzes 52 gesetzt und der Betätigungskolben 44 wird
in einer Richtung F entgegen der dichten Wand 46 angetrieben,
und desgleichen der Ansaugkolben 42 in dieselbe Richtung.
Dies erzeugt also einen Unterdruck in der ersten Ansaugkammer 38 und
ausgehend von der Zuleitung 28, vor dem Druckluft-Absperrventil 66,
und infolgedessen wirkt sich in den Kühlleitungen 22, 24 aus
und treibt somit das Kühlfluid,
das sie enthalten, zur ersten Ansaugkammer 38 an.
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Somit
kann also der vorher erwähnte
Sequenzer mit dem Herausnehmen einer Elektrode ohne Gefahr eines
Lecks durch die Öffnungen
der Kühlleitungen 22, 24 beginnen,
da das Kühlfluid,
das sie enthalten, abgeleitet wurde und zur ersten Ansaugkammer 38 getrieben
wurde. Somit wird das Kühlfluid
nicht nach außen
verteilt.
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Anschließend, nachdem
die Elektroden wieder auf den Elektrodenhaltern 18, 20 montiert
wurden, werden die beiden Druckluft-Absperrventile 66, 70 dazu
angepasst, beim Öffnen
gesteuert zu werden, und dies dank dem Treiberverteiler 58,
um erneut die Zirkulation von Kühlfluid
durch die Kühlleitungen 22, 24 zu
autorisieren, und parallel dazu wird der Betätigungskolben 44 zur
dichten Wand 46 des Zylinders mit Doppelkammer 36 angetrieben,
um einerseits das Kühlfluid
zurückzuhalten,
das gegebenenfalls in der ersten Ansaugkammer 38 enthalten ist,
und um andererseits den Ansaugkolben 42 zurückzustellen,
um einen neuen Unterdruck zu erzeugen.