WO2000066313A1 - Schweissrollenkopf - Google Patents

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WO2000066313A1
WO2000066313A1 PCT/IB2000/000560 IB0000560W WO0066313A1 WO 2000066313 A1 WO2000066313 A1 WO 2000066313A1 IB 0000560 W IB0000560 W IB 0000560W WO 0066313 A1 WO0066313 A1 WO 0066313A1
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WO
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welding
roller head
roller
rotor
stator
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PCT/IB2000/000560
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English (en)
French (fr)
Inventor
Angel Sanz
Original Assignee
Kilian, Hanspeter
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/3036—Roller electrodes
    • B23K11/3045—Cooled roller electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36—Auxiliary equipment
    • B23K11/362—Contact means for supplying welding current to the electrodes
    • B23K11/366—Sliding contacts

Definitions

  • the invention relates to a welding roller head, in particular for an inser-seam welding machine with a contact device for current transmission between a stator and a rotor rotatably mounted to the stator, and a coolant control system for cooling the
  • welding roller head wherein the contact device either consists of at least one roller element which is rotatably mounted between the rotor and the stator or consists of at least one membrane element which extends radially between the rotor and the stator, is attached to the outer circumference of the rotor and on his for
  • Axis of rotation of the rotor directed inner circumference is pressed by at least one spring element on the stator.
  • a variety of electrical devices which have a rotating element which needs to be supplied with power, namely motors, generators, radar installations, etc.
  • the supply of power to the rotating element is normally disconnected using contact devices.
  • a disadvantage of this solution is both the friction between the sliding elements, which leads to wear, and the heat, which is caused by the cleaning of the sliding elements.
  • Such an electrically conductive roller bearing is known from US 358 1267, the roller elements being cylindrical and elastic, so that the roller elements move radially outward due to the action of a spring element attached to one end of the roller element.
  • This quasi-elastic expansion in the radial direction ensures that the roller elements are always in contact with the inner and outer races.
  • a disadvantage of this known roller bearing is that the expansion of the roller elements in the radial direction does not take place uniformly over the length of the roller element, so that only part of the length of the roller element is in contact with the contact surfaces of the inner and outer races.
  • Another electrically conductive roller bearing is known from US 585 3294, which is characterized by a subdivision of the outer race into several segments and the use of several radially directed spring elements. This configuration serves to ensure that a functional contact surface for power transmission is guaranteed even when the roller elements are worn or out of round.
  • the segments of the outer race are divided so that a maximum of two roller elements are in contact with a segment at the same time.
  • These segments are connected with radially directed spring elements, the opposite ends of which are attached to a stationary support ring, so that each pair of roller elements is pressed against the inner race with almost the same spring force.
  • a cage is attached to hold and align the roller elements between the inner and outer races.
  • a disadvantage of this electrically conductive roller bearing is the high number of components, some of which can be produced using complex manufacturing processes. Sufficient external dimensions are necessary to implement this embodiment, since access to the many axially directed spring elements must be ensured.
  • Welding roller heads of the above type are used, for example, for welding can bodies, the welding roller head immersing the interior of the can body to produce the weld seam. Because of this, the outer dimensions of the welding roller head are specified or restricted.
  • To generate the necessary temperature, which is necessary to produce a weld seam current is transmitted via the stator to the rotor, which is then fed to the welding nant.
  • cooling In order to avoid damage to the welding roll, cooling must be provided within the welding roll. At the same time, the cooling also serves to lubricate the rollers.
  • Such a welding roller head is known from DE 40 20 182, the circular and essentially flat membrane elements being provided with slots in order to ensure the mobility of the membrane elements between their inner circumference and their outer circumference.
  • These hair-fine slits which can have different shapes, have to be produced using a complex process, for example laser material processing.
  • a disadvantage of this known welding roller head is, among other things, that contact surfaces between the membrane elements and the stator are wetted by coolant, so that even when using very pure coolant, it can happen that solids are deposited between the contact surfaces and can accelerate the wear of these contact surfaces.
  • this wear leads to the formation of an insulating copper oxide layer on the contact flakes, which leads to a significant reduction in the current transfer of the welding roller head and thus to an insufficient weld seam.
  • this known device it is necessary to constantly lubricate the contact surfaces between the membrane elements and the stator.
  • a food-grade emulsion is used as the coolant, which consists, for example, of 82% water, 15% rapeseed oil and 3% emulsifier.
  • the use of such coolants has the disadvantage that a corresponding processing system for this coolant must be provided on the welding machine, which leads to an increase in the price of the welding machine.
  • the known welding roller head has small contact surfaces, since the ring-shaped contact surfaces may only be located in the area of the inner circumference of the branch elements. Enlargement of these contact areas by increasing the outside diameter of the ring-shaped contact areas is only possible to a limited extent, since the slots, which are provided on the one hand for the mobility and on the other hand for the permeability of the coolant, require a certain size for their functionality to ensure.
  • a similarly designed welding roller head is known from JP 10029074, the circular membrane elements not being flat, but having an annular curvature between their inner and outer circumference, and the membrane element consisting of several individual layers which are placed one on top of the other.
  • the stated designs are intended to ensure that the membrane element can easily accommodate a thermally induced expansion of the rotor.
  • contact devices in the form of roller elements are used, which are designed to taper to one side, or contact devices are used, which are membrane-shaped as disk elements and the stator consists of a shaft and one at the center of the shaft attached radially directed disc element, which is closely surrounded by the rotor, and the disc element has two flat end walls which are designed as contact surfaces.
  • the solution according to the invention enables a higher current transmission by the contact device creating a large contact area in relation to the body mass of the welding roller head between the rotor and the stator.
  • This contact surface extends over almost the entire distance between the outer circumference of the shaft and the inner circumference of the rotor.
  • the contact device consists of a plurality of flat, flexible segments which are almost trapezoidal in that they each have a narrow end on the inner circumference and a wide end on the outer circumference of the contact device which is designed as a membrane element.
  • Each segment is provided with a spring element at its narrow end and attached to an end ring at its wide end.
  • the flexibility and mobility of the individual segments is determined by the thickness and width of the segment and the stiffness of a metal from which it is made. The higher the number of segments, the narrower, more flexible and adaptable.
  • the segment and the spring element are formed in one piece. It is provided here that the narrow end of the segment is designed such that a spring element is created.
  • the spring element can be produced inexpensively by bending, preferably in a work process with the rest of the manufacture of the contact device. Alternatively, it can be provided that the spring element can also be produced as a separate part, which is then welded or soldered at the narrow end of the segment.
  • the spring element is bent from a thin rectangular sheet with resilient properties in such a way that a structure with a U-shaped cross section is formed, which comprises two almost parallel, flat-shaped legs which are connected to one another by a half-cylinder. One leg is attached to the narrow end of the segment. The other leg is braced by the end wall of the rotor.
  • the leg which comes into contact with the front inner wall of the rotor, is provided with further bends or different sheet thicknesses in order to achieve an optimal transmission of the spring force from the rotor to the segment.
  • the design of the coolant control system according to the invention has the advantages that the contact surfaces between the stator and the rotor are not wetted by the coolant. This is essentially achieved in that the coolant flows through channels and cavities in the shaft and within the contact device and thus dissipates the heat that is generated by the friction of the contact surfaces against one another from the contact device. The result of this is that an emulsion, which is used in conventional welding roller heads for cooling and at the same time lubricating the contact surfaces, is not required.
  • the end walls of the disk element are of a conical shape such that the thickness of the disk element increases with increasing radial distance from the outer circumference of the shaft.
  • the segments of the membrane element are axially geogenous in such a way that they touch the conical end walls and come into contact with the end walls through the spring elements.
  • a single spring element is provided for all segments of a membrane element instead of a spring element for each segment.
  • the spring element consists, for example, of a wave-shaped spring washer and a shim washer mounted between the spring washer and the segments of the membrane element, the spring washer and the shim being rotatably arranged next to one another on the stator shaft.
  • the wave-shaped fire disk and the shim washer are clamped between the front inner wall of the rotor and the inner circumference of the segments.
  • the fitting washer distributes the concentrated spring force of the wave-shaped spring washer almost evenly over the inner circumference of the membrane element, so that each segment is pressed on with almost the same spring force.
  • an elevation is provided on each segment at the narrow end, which comes into contact with the shim washer, so that the spring force from the spring washer is always introduced at the same point on the segment.
  • the advantage of this embodiment is the low manufacturing effort, since only one spring element is provided for all segments and it does not have to be attached to the individual segments.
  • the minor Installation depth of the wave-shaped spring washer with a comparatively large spring travel is also an advantage
  • the U-profile consists of two adjacent L-profiles, which are connected to one another in such a way that the connection is fluid-tight, the L-profile and its associated membrane element being formed in one piece.
  • the L-profile and the associated segments of the membrane element can be turned or manufactured from solid material, which will lead to a reduction in the manufacturing costs. Avoiding solder or welding connections between the segments and the L-profile increases the conductivity of the contact device.
  • the contact device according to the invention can also be used in so-called pendulum roller heads for resistance welding seam machines, in which case the coolant guide system must be adapted in order to do justice to the different arrangement of the shaft and the rotor.
  • the contact device is preferably in the form of a plurality of roller elements.
  • the cage is designed as a separate part.
  • the cage and the inner race are formed in one piece, which leads to a reduction in the number of components.
  • the cage is made of a non-conductive plastic which has a low coefficient of friction compared to the roller element.
  • roller elements are provided with non-continuous axial holes which open at the wide end of the conical roller element.
  • the bore serves to receive the spring element, the outside diameter of the axially acting spring being dimensioned such that the fire element can easily be accommodated with a small axial play in the bore.
  • a ball arranged at the free end of the spring element is rotatably supported and only partially protrudes from the bore, the spring element and the ball being braced between the roller element and the front inner wall of a web fastened to the outer race, so that the roller element is opposed "the contact surfaces of the inner and outer races are pressed.
  • two rows of roller elements can be attached side by side between the outer race and the inner race.
  • lip seals or comparable seals can be fitted between the outer race and the inner race or shaft.
  • a welding roller head with an integrated electrically conductive roller bearing consists of a stator and a rotor rotatably mounted on the stator, which is designed as an electrode roller, and a coolant guide system for cooling the welding roller head, the outer race of the electrically conductive roller bearing being a part of the rotor and inner race of the electrically conductive roller bearing forms part of the essentially wave-shaped stator.
  • the coolant guide system is designed in such a way that coolant is guided through channels and bores in the stator, flows through a reversing chamber between the rotor and stator, where the heat is extracted and conducted away from the roller elements and the inner wall of the rotor.
  • the lip seals arranged on the shaft of the welding roller head are intended to prevent the coolant from escaping from the welding roller head.
  • Welding roller heads of the above type are already known in v ⁇ elfa_t ⁇ gen versions. They generally have contact devices of any shape, roller elements being provided in addition to disk-like configurations. These roller elements are generally cylindrical and are accordingly arranged between the inner and the outer race. These role elements are parallel aligned for axial direction of the welding roller head. In many exemplary embodiments, several roller elements are provided as contact devices in a welding roller head.
  • the advantageous embodiment of the invention consists in the roller elements not being cylindrical, but tapering to one side h n. It can be provided that on the one hand the roller elements are conical, but on the other hand it can also be provided that the outer running surface of the roller elements is asymmetrical.
  • the roller elements, of which several are preferably arranged in a welding roller head, are arranged parallel to the axis of the welding roller head.
  • the aim of the roller elements tapering to one side h is that the respectively opposite contact surfaces of the outer or inner race are designed in accordance with the outer configuration of the roller elements.
  • An exemplary embodiment of the invention is designed such that the roller element by means of a pressure element, for example in the
  • bearing element is arranged on one of the two end faces of the roller element, it is also conceivable that corresponding bearing elements are provided on both end faces of the roller element.
  • a further advantageous embodiment of the mounting of the roller element according to the invention provides that the roller element has a through hole in the direction of its longitudinal extension.
  • This through hole is intended to receive a bearing element in the form of a bolt which is dimensioned in its length in such a way that it protrudes on both sides beyond the longitudinal extension of the roller element.
  • the diameter of the through bend is dimensioned such that the bolt has sufficient play in the through hole.
  • the rotor has corresponding recesses into which the ends of the bolt are inserted are pluggable.
  • the recesses are designed in such a way that sufficient clearance is also available for the bolt.
  • a free end of the bolt is provided with a spring element.
  • the spring element designed as a pressure element, can be inserted over the free end of the bolt, in which case it must also be provided that a recess in which the spring element is arranged is adapted to the outer diameter of the spring.
  • the spring element is preferably arranged on the side of the roller element, the end face of which has a larger outside diameter. It is thereby achieved that the spring element, which is designed as a pressure element, the roller element within the wedge-shaped configuration between the inner race and the outer race is constantly positioned such that it is without interruption both with the inner race and with the outer race is in electrical contact. It also ensures that there is still sufficient space between the end faces of the roller element and the rotor for the flow of a corresponding fluid.
  • a coolant guide system which consists of several coolant channels.
  • the coolant channels are arranged in such a way that they lead from the stator (inner race) from m to the area of the outer race, the contact surfaces also being rewound with coolant liquid.
  • the coolant channels are guided between the roller elements, so that the contact surfaces are not wetted with coolant liquid.
  • the roller elements are lubricated with a special lubricating fluid that is not or only slightly removed by the continuous coolant fluid.
  • the main advantage of the fourth exemplary embodiment is that the cooling circuit is completely separate from the lubricant circuit.
  • roller elements should not be aligned parallel to the axis of the welding roller head, but preferably perpendicular to it.
  • the roller element itself is also preferably conical to an end face hm and has the same advantages as have already been mentioned for the second and third exemplary embodiments.
  • roller elements functionally and lubricate them permanently in a very confined space, and at the same time to realize a large contact area so that sufficient current can be transmitted. It is also possible to ensure sufficient cooling even for small welding rolls.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a welding roller head
  • FIG. 2 shows an embodiment of the contact device which is arranged within the welding roller head according to FIG. 1; 3 shows a perspective view of the contact device according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a simplified embodiment of the welding roller head according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the contact device, which is arranged within the welding roller head according to FIG. 8
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of a welding roller head
  • FIG. 7 shows a preferred embodiment of a welding roller head according to FIG. 6;
  • FIG. 8 shows a further preferred embodiment of the welding roll according to FIG. 6;
  • FIGS. 6 to 8 shows an exemplary embodiment of a roller element according to FIGS. 6 to 8.
  • FIG. 10 shows a third exemplary embodiment of a welding roller head
  • FIG. 11 shows a fourth exemplary embodiment of a welding roller head
  • FIG. 12 shows a first embodiment of the welding roller head according to FIG. 11;
  • FIG. 13 shows a further embodiment of the welding roller head according to FIG. 11;
  • FIG. 1 shows a sectional view of a preferred embodiment of a welding roller head 10 for a resistance welding machine, not shown.
  • the welding roller head 10 consists of a rotor 40 which is rotatably mounted on the stator 30 by means of ball bearings 44a, 44b, a contact device 20 consisting of two circular membrane elements 21a, 21b being provided between the stator 30 and the rotor 40, the outside circumference each membrane element 21a, 21b is clamped to the rotor and the inner circumference of each membrane element 21a, 21b comes into contact with the conical end wall 33a, 33b of a disk element 32 by means of a spring element 24a, 24b.
  • Each membrane element 21a, 21b consists of a plurality of flat, flexible segments 23a, 23b, which are almost trapezoidal in shape, by having a narrow end 27 on the inner circumference and a wide end 28 on the outer circumference of the membrane element 21a, 21b.
  • Each segment is provided with a spring element 24a, 24b at its narrow end 27 and fastened to an end ring at its wide end 28.
  • the end ring 25a, 25b of the membrane element 21a, 21b is clamped between the front inner wall of the rotor 40 and a U-profile ring 26 arranged in the rotor 40, so that the current transmission between the membrane element 21a, 21b and the rotor is achieved by this detachable connection 40 is guaranteed.
  • the flexible segments 23a, 23b have a contact surface 22a, 22b on one side, which is coated with certain materials that are both conductive and abrasion-resistant.
  • the end walls 33a, 33b of the disk element 32 are coated with the same or similar materials, so that the contact surface between the stator 30 and the rotor 40 ensures both high current transmission and long service life even without lubrication.
  • the rotor 40 shown in FIG. 1 consists of a rotor housing 41, a rotor end wall 42 which can be attached to the rotor housing 41 and which can be removed from the rotor housing 1 for the maintenance of the contact device 20, and an O-Rmg seal which protects the rotor housing 41 from the Rotor end wall 42 seals.
  • the rotor 40 is mounted on ball bearings 44a, 44b, which are insulated from the rotor 40 by an insulation 45a, 45b.
  • lip seals 46a, 46b are mounted in the rotor such that they slide on slip rings 37a, 37b attached to the shaft 31.
  • an O-ring seal 36a, 36b is attached to the shaft 31.
  • adjusting rings 38a, 38b are mounted on the shaft 31, which are in contact with the ball bearings 44a, ⁇ D.
  • a coolant guide system 50 is provided which guides a coolant through the shaft 31 and the disk element 32.
  • the coolant guide system 50 consists of a coolant outlet 51 arranged on the shaft 31, a coolant channel 52a arranged in the shaft, two cavities 53a, 53b in the disk element 32, two rows of openings 55a, 55b which are distributed around the outer circumference of the disk element 32 and through a partition wall 35 arranged in the disk element 32 are separated from one another, an annular reversal chamber 56, a further coolant channel 52b, and a coolant outlet 57 arranged on the shaft 31.
  • the annular reversal chamber 56 is located between the outer circumference of the disk element 32 and the inner circumference of the im Rotor 40 arranged U-profile rmgs 26, wherein two annular radially directed webs 34a, 34b, which are attached to the disc element 32 and are surrounded by the U-profile ring 26, form the end faces of the reversing chamber 56.
  • Two O-Rmg seals inserted in the webs 34a, 34b are pressed against the U-profile Rmg in such a way that the reversing chamber 56 is fluid-tight.
  • FIG. 2 shows the contact device 20 required for the preferred embodiment according to FIG. 1, the membrane elements 21a, 21b being conical.
  • the arrangement of the contact device 20 in the welding roller head 10 is shown by the schematic dash-dotted outline of the welding roller head 10.
  • FIG. 3 shows the membrane element 21a required for the preferred embodiment according to FIG. 1, the membrane element 21a consisting of a plurality of curved flexible segments 23a, 23b which are almost trapezoidal in shape, in that they each have a narrow end 27 on the inner circumference and em have a short end 28 on the outer circumference of the membrane element 21a, 21b.
  • Each segment is provided with a spring element 24a, 24b at its narrow end 27 and is fastened at its wide end 28 to the AD connection so that the contact surfaces (not shown here) are on the opposite side of the segment 23a on the spring element 24a , form a conical surface.
  • the segment 23a and the spring element 24a are formed in one piece.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a further embodiment of a welding roller head 10 for a resistance seam welding machine, not shown, where the end walls 33a, 33D of the disk element 32 are flat and parallel to one another.
  • the membrane elements 21a, 21b are also flat and are arranged parallel to the end walls 33a, 33b in such a way that the membrane elements 21a, 21b touch the end walls 33a, 33b.
  • the contact elements 22a, 22b of the flexible segments 23a, 23b come into contact with the end walls 33a, 33b designed as contact areas due to the fire elements 24a attached to the inner circumference of the membrane element 21a, 21b.
  • FIG. 5 shows the contact device 20 required for the further embodiment according to FIG. 4, the membrane elements 21a, 21b being flat.
  • the arrangement of the contact device 20 in the welding roller head 10 is shown by the schematic dash-dotted outline of the welding roller head 10.
  • the end rings 25a, 25b are in contact with legs of the U-profile 26.
  • the segments 23a, 23b of the membrane element 21a, 21b are fastened to the end ring 25a, 25b and are formed in one piece with the spring element on the inner circumference of the membrane element 21a, 21b.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the contact device 20, the spring element 24a, 24b, which praises the inner circumference of the membrane element 21a, 21b against a stator 30 (not shown), consisting of a wave-shaped spring washer 224a, 224b together with one between the spring washer 224a, 224b and oem membrane element 21a, 21b attached shim 29a, 29b.
  • Pass-Scheioe 29a, 29b distributes the concentrated spring raft of the fire disc
  • the U-profile 26 shown in FIG. 6 consists of two adjacent L-profiles 26a, 26b, which are connected to one another in such a way that the connection is fluid-tight.
  • the L-profile 26a, 26b and its belonging- of the membrane element 21a, 21b are formed in one piece in this embodiment.
  • FIG. 7 shows an L profile 26a and a flat membrane element 21a according to the contact device of FIG. 6, the L profile 26a and the associated segments 23a being formed in one piece.
  • the radially directed leg of the L-profile replaces the separate end ring 25a, which is shown in FIGS. 1-5.
  • an elevation 227a is provided on each segment 23a, which comes into contact with the shim 29a n, not shown.
  • FIG. 6 shows a welding roller head 510 according to the invention, which has two roller elements 521 which are arranged next to one another and have a conical shape, the narrow ends 523a, 523b of the roller elements 521a, 521b being directed towards one another.
  • the conical roller elements 521a, 521b are arranged between an outer race 541 and two inner races 532 arranged next to one another in such a way that they simultaneously come into contact both with contact surfaces 542a, 542b of the outer race 541 and with contact surfaces 533a, 533b of the inner race 532a, 532b stand.
  • the roller elements 521a, 521b are held in annular cages 527a, 527b in such a way that they can be rotated about their own axis and are distributed almost uniformly about the axis of rotation 538 of the welding roller head 510.
  • the roller elements 521a, 521b each have an axial bore 524a, 524b, which ends at the wide end 522a, 522b of the roller element 521a, 521b, and serves to receive a spring element 525a, 525b.
  • a bearing element 528a, 528b is attached, which is designed as a ball 526a, 26b, which is rotatably supported at the free end of the spring element 525a, 525b.
  • the Fe ⁇ erelement 525a, 525b and the ball 526a, 526b are clamped between the roller element 521a, 521b and the front inner wall of an annular web 541a, 543b attached to the outer race 541, so that the roller elements 521a, 521b against the contact surfaces of the male Ren and outer races 542a, 542b and 533a, 533b pressed ⁇ .
  • both the contact surfaces of the conical roller elements 521a, 521b and the contact surfaces 533a, 533b of the inner races 532a, 532b and the contact surfaces 542a, 542b of the outer surface 541 are provided with a corresponding coating which has a high conductivity and Hard shows.
  • Welding roller head 510 are derived. This embodiment is always used in connection with conventional roller bearings (not shown) for absorbing external axial and radial forces which are attached to the common shaft 531 on opposite sides of the welding roller head 510.
  • the cages 527a, 527b of the embodiment of the invention according to FIG. 6 are made of a material which have a low coefficient of friction.
  • the material from which the cages 527a, 527p are made is preferably not electrically conductive.
  • ⁇ ⁇ e cages 527a, 527b and the associated inner races 532d, 532p are individual, independent components.
  • the Kafiq 527a, 527p and the inner race 532a , 532b formed in one piece. It would also be conceivable that the outer race 541 and the cage 527a, 527b are formed emte__ ⁇ g, the inner race 532a, 532b being formed as a separate component.
  • annular webs are fastened to the inner races 532a, 532p, so that no bond between the annular webs 543a, 543P and the outer race 541.
  • FIG. 7 shows a welding roller head 510 which, in addition to the embodiment according to FIG. 6, also has axial and radial forces between the shaft 531 and a rotating element, not shown, which fastens to the outer circumference of the outer race 541a, 541b is.
  • the arrangement of the roller elements 521 corresponds to that as shown in FIG. 6. Insulation is attached between the roller bearing 545a, 545b and the inner circumference of the annular web, which is provided so that there is no current transmission between the annular web 543a, 543b and the roller bearing 545a, 545n.
  • a lip seal 547a, 547b is also attached to the inner circumference of the annular web 543a, 543b, which rubs on a slip ring 536b, which is also attached to the shaft 531.
  • an O-Rmg of the shaft is used and pressed against the inner circumference of the slip ring 536a, 536b.
  • FIGS. 6 and 7 shows a modification of the welding roller head 510 shown in FIGS. 6 and 7.
  • a coolant guide system 551 to 557 being additionally arranged for removing the heat from the welding roller head.
  • the outer race 541 and the annular web 543a are formed in one piece, the outer race 541 being detachably connected to the other annular web 543a.
  • an O-Rmg 544 is provided which prevents the coolant from escaping at the point of formation between the outer race 541 and the annular web 543b.
  • a coolant not shown in the drawings flows through the coolant outlet 551, which is radially drilled at one end of the white 531, and communicates with the axially directed coolant anal 542a.
  • the coolant flows through the coolant channel 542a, and through radially directed bores 555p at the end of the coolant channel 552a n an annular reversal chamber 553, which is located between the outer race 541 and the inner race 532, the two annular webs 543a, 543b forming the end faces of the reversal chamber 553.
  • the coolant flows out of the reversing chamber 543 through further radially directed bores 555a m, a further axially directed coolant channel 552a, the two coolant channels 542a, 542b being separated by a fluid-tight separating plate 554, which also separates the radial bores 555a, 555b.
  • the coolant finally flows out of the coolant outlet 557, which is at the end of the shaft
  • roller element 521 according to the invention shown in FIG. 9 comprises an axially aligned to the longitudinal extension of the roller element 521
  • Sleeve 526c with an inwardly directed collar 526d.
  • the collar 526d takes over the function of holding the Kuge_ 526 within the sleeve.
  • Ball 526 is within the P-. freely movable.
  • a spring element 625 is provided at least on one free end of the bearing bolt. This type of storage compensates for machining tolerances as well as wear on the rotor, stator and roller and always ensures optimal contact between these three elements.
  • a coolant guide system 650 which consists of several coolant channels 652.
  • the coolant channels 652 are arranged in such a way that they lead from the stator 630 (inner race 632) into the area of the outer race 641 (rotor (640)), the contact surfaces also being rewound with coolant liquid.
  • lip seals 747 are provided, which shield the entire roller element 721 together with its bearing from the coolant guide system 750 with its coolant channels 752, so that no coolant liquid reaches the contact surfaces and the bearing.
  • the stator 730 is designed such that perpendicular z. the longitudinal extension of which a inner running contact 733 stretches away.
  • An additional holding device 761 covers this running contact surface 733 parallel to the longitudinal extension of the stator 730 and thus offers a bearing point for the roller element.
  • the further bearing device for the roller element 721 is arranged in the stator.
  • spring support of the roller element 721 can also be provided here.
  • the welding roller head designs according to the invention make it possible to transmit high currents between correspondingly large contact surfaces between a stator and a rotor.
  • Both the membrane elements or disk elements according to the invention and the roller elements tapering to one side are provided as contact devices, which are arranged either inside a coolant control system arranged in the welding roller head or outside of this coolant control system.

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Abstract

Erfindungsgemäss wird ein Schweissrollenkopf (710) vorgeschlagen, insbesondere für eine Widerstandsnahtschweissmaschine mit einer Kontaktvorrichtung (720) zur Stromübertragung zwischen einem Stator (730) und einem an dem Stator (730) drehbar gelagerten Rotor (740), und einem Kühlmittelleitsystem (750) zur Kühlung des Schweissrollenkopfes (710), wobei die Kontaktvorrichtung (720) aus mindestens einem Rollelement (721) besteht, das zwischen dem Rotor (740) und dem Stator (730) drehbar gelagert ist, wobei das Rollenelement (721) zu einer Seite hin verjüngend ausgebildet ist, oder wobei Kontaktvorrichtungen verwendet werden, die als Scheibenelemente membranartig gestaltet sind und der Stator aus einer Welle und einem an der Mitte der Welle befestigten radial gerichteten Scheibenelement besteht, das vom Rotor eng umfasst wird, und das Scheibenelement zwei flache Stirnwände aufweist, die als Kontaktflächen ausgebildet sind. Dadurch wird eine grössere Kontaktfläche der Kontaktvorrichtung erzeugt.

Description

Schweissrollenkopf
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Schweissrollenkopf, insbesondere für eine iderstandsnahtschweissmaschme mit einer Kontaktvorrichtung zur Stromubertragung zwischen einem Stator und einem zu dem Stator drehbar gelagerten Rotor, sowie einem Kuhl ittelleitsystem zur K hlung des
Schweissrollenkopfs, wobei die Kontaktvorrichtung entweder aus mindestens einem Rollenelement besteht, das zwischen dem Rotor und dem Stator drehbar gelagert ist oder aus mindestens einem Membranelement besteht, das sich zwischen dem Rotor und dem Stator radial erstreckt, an seinem Aussenumfang an dem Rotor befestigt ist und an seinem zur
Drehachse des Rotors gerichteten Innenumfang durch mindestens ein Federelement an den Stator angepresst ist.
Es sind eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen bekannt, die ein rotierendes Element aαfweisen, das mit Strom versorgt werden muss, nämlich Motoren, Generatoren, Radarinstallationen usw. Die Versorgung des rotierenden Elements mit Strom wird normalerweise mit Kontaktvorrichtungen gelost. Nachteilig bei dieser Losung ist sowohl die Reibung zwischen den gleitenden Elementen, die zum Verschleiss fuhrt, als auch die Warme, die durch die Reioung der Gleite-emente verursacht wird.
Es besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung, die fähig ist, Strom von einem stationären Element auf ein rotierendes Element zu leiten, ohne die Nachteile der herkömmlichen Gleitvorrichtungen. Elektrisch leitende Rollenlager bieten hier eine Losung.
Ein solches elektrisch leitendes Rollenlager ist aus der US 358 1267 bekannt, wobei die Rollenelemente zylindrisch und elastisch ausgebildet sind, so dass durch die Einwirkung eines am einem Ende des Rollenelements angebrachten Federelements die Rollenelemente sich radial nach aussen bewegen. Diese quasielastische Dehnung in die radiale Richtung sorgt dafür, dass die Rollenelemente immer in Kontakt mit den inneren und ausseren Laufringen stehen. Nachteilig bei diesem bekannten Rollenlager ist, dass die Ausdehnung der Rollenelemente in der radialen Richtung nicht gleichmassig über die Lange des Rollenelements stattfindet, so dass nur ein Teil der Lange des Rollenelements mit den Kontaktflachen der inneren und ausseren Laufringen m Kontakt steht.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Rollenlagers ist, dass ein erheblicher Rollwiderstand entsteht, da die Rollenelemente nicht absolut rund laufen, sondern einen elliptischen Querschnitt beim Rollen annehmen, die wiederum eine bremsende Wirkung auf das Rollenlager hat. Zu- dem bestehen die Rollenelemente aus vielen Teilen, die zum Te l sehr aufwendig herzustellen sind und dementsprechend einen hohen Montageaufwand bedürfen.
Ein weiteres elektrisch leitendes Rollenlager ist aus US 585 3294 be- kannt, das durch eine Unterteilung des ausseren Laufrings in mehrere Segmente und die Anwendung von mehreren radial gerichteten Federelementen gekennzeichnet ist. Diese Ausgestaltung dient dazu, dass auch beim Verschleiss der Rollenelemente oder unrundem Lauf eine funktionsgerechte Kontaktflache zur Stromubertragung gewährleistet wird. Die Segmente des ausseren Laufrings sind derart unterteilt, so dass maximal zwe Rollenelemente gleichzeitig mit einem Segment m Kontakt stehen. Diese Segmente sind mit radial gerichteten Federelementen verbunden, deren entgegengesetzte Enden an einem stationären Tragring befestigt sind, so dass edes Paar Rollenelemente mit nahezu der gleicnen Federkraft gegen den inneren Laufring gepresst ist. Somit bleiben die Rollenelemente und die inneren und ausseren Laufringe immer m Kontakt. Wie bei herkömmlichen Rollenlagern ist ein Käfig zur Halterung und Ausrichtung der Rollenelemente zwischen den inneren und den ausseren Laufring angebracht . Nachteilig bei diesem elektrisch leitenden Rollenlager ist die hohe Anzahl an Bauteilen, die zum Teil mit aufwendigen Herstellungsverfahren herzustellen sind. Zur Realisierung dieser Ausfuhrungsform sind ausreichende Aussenabmessungen notwendig, da Zugang zu den vielen axial gerichteten Federelementen gewahrt werαen muss.
Schweissrollenkopfe der vorstehenden Art werden beispielsweise zum Schweissen von Dosenkorpern eingesetzt, wobei der Schweissrollenkopf zum Herstellen der Schweissnaht m das Innere des Dosenkorpers eintaucht. Aufgrund dessen sind die ausseren Abmessungen des des Schweissrollenkopfs vorgegeben bzw. einschrankt. Zur Erzeugung der notwendigen Temperatur, die notzwendig ist, um eine Schweissnaht herzustellen, wird Strom über den Stator auf den Rotor übertragen, der dann zur Schweissnant gefuhrt wird. Um eine Beschädigung der Schweiss- rolle zu vermeiden, ist innerhalb der Schweissrolle eine Kühlung vorzusehen. Gleichzeitig dient die Kühlung auch zur Schmierung der Rollen.
Ein solcher Schweissrollenkopf ist aus der DE 40 20 182 bekannt, wobei die kreisförmigen und im wesentlichen flach ausgebildeten Membranelemente mit Schlitzen versehen sind, um die Bewegbarkeit der Membranelemente zwischen ihrem Innenumfang und ihrem Aussenumfang zu gewährleisten. Diese haarfeinen ausgebildeten Schlitze, die verschiedene Formen aufweisen können, müssen mit einem aufwendigen Verfahren beispielsweise eine Lasermaterialbearbeitung hergestellt werden.
Nachteilig be__ diesem bekannten Schweissrollenkopf ist unter anderem, dass Kontaktflachen zwischen den Membranelementen und dem Stator von Kuhlmittel benetzt werden, so dass auch bei Verwendung von sehr reinem Kuhlmittel es vorkommen kann, dass Feststoffe sich zwischen den Kontaktflachen ablagern und den Verschleiss dieser Kontaktflachen beschleunigen können. Bei Membranelementen aus beschichteten Kupferle- gierungen fuhrt dieser Verschleiss zur Bildung e-ner isolierenden KUD- feroxidschicht auf den Kontaktflacnen, was zu einer deutlichen Verringerung der Stromubertragung des Schweissrollenkopfs und damit zu einer ungenügenden Schweissnaht fuhrt. Zudem ist es bei dieser bekannten Vorrichtung notwendig, die Kontaktflachen zwischen den Membranelementen und dem Stator standig zu schmieren. Zu diesem Zweck wird eine lebensmitteltaugliche Emulsion als Kuhlmittel verwendet, die beispielsweise aus 82% Wasser, 15% Raps- ol und 3% Emulgator besteht. Die Verwendung solcher Kuhlmittel hat den Nachteil, dass eine entsprechende Aufbereitungsanlage für dieses Kuhlmittel an der Schweissmaschme vorgesehen werden muss, was zu einer Verteuerung der Schweissmaschme fuhrt.
Schliesslich weist der bekannte Schweissrollenkopf klein ausgebildete Kontaktflachen auf, da sich die ringförmigen Kontaktflachen nur im Bereich des Innenumfangs der Me branelemente befinden dürfen. Eine Ver- grosserung dieser Kontaktflachen durch eine Vergrosserung des Aussen- durchmessers der ringförmigen Kontaktflachen ist nur begrenzt möglich, da die Schlitze, die zum einen für die Beweglichkeit und zum anderen für die Durchlässigkeit des Kuhlmittels vorgesehen sind, eine bestimmte Grosse benotigen, um deren Funktionalitat zu gewährleisten.
Ein ähnlich ausgebildeter Schweissrollenkopf ist aus der JP 10029074 bekannt, wobei die kreisförmigen Membranelemente nicht flach ausgebildet sind, sondern eine ringförmige Wölbung zwischen ihrem Innen- und Aussenumfang aufweisen, und das Membranelement aus mehreren einzelnen Schichten besteht, die aufeinander gelegt sind. Die genannten Ausbildungen sollen dazu dienen, dass das Membranelement problemlos eine thermisch bedingte Ausweitung des Rotors aufnehmen kann.
Wie bei dem bekannten Schweissrollenkopf aus DE 40 20 182 ist auch hier von Nachteil, dass die Kontaktflachen klein sirα und von Kuhlmittel benetzt sind.
Aufgabe der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Schweissrollenkopf der genannten Art so zu verbessern, dass die Kontaktflachen nicht vom Kuhl- ittel benetzt sind, und eine höhere Stromubertragunσ von dem Stator auf dem Rotor für Schweissrollenkopfe mit vergleichbaren Einbaumassen erzielt wird. Losung der Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelost, dass entweder Kontaktvorrichtungen in Form von Rollenelementen verwendet werden, die zu einer Seite hin verjungend auszubildet sind oder Konktaktvorrichtungen verwendet werden, die als Scheibenelemente membranartig gestaltet sind und der Stator aus einer Welle und einem an der Mitte der Welle befestigten radial gerichteten Scheibenelement besteht, das vom Rotor eng umfasst wird, und das Scheibenelement zwei flache Stirnwände aufweist, die als Kontaktflachen ausgebildet sind.
Vorteile der Erfindung
Die erfmdungsgemasse Losung ermöglicht eine höhere Stromubertragung, indem die Kontaktvorrichtung eine grosse Kontaktflache bezogen auf die Embaumasse des Schweissrollenkopfs zwischen dem Rotor und dem Stator geschaffen wird. Diese Kontaktflache erstreckt sich über nahezu αie gesamte Strecke zwischen dem Aussenumfang der Welle und dem Innenumfang des Rotors.
Erstes Ausfuhrungsbeispiel
Bei einer Ausfuhrung der Erfindung besteht die Kontaktvorrichtung aus mehreren flach ausgebildeten flexiblen Segmenten, die nahezu trapezförmig sind, in dem sie jeweils ein schmales Ende am Innenumfang und ein breites Ende am Aussenumfang der als Membranelement ausgebildeten Kontaktvorrichtung aufweisen. Jedes Segment ist an seinem schmalen Ende mit einem Federelement versehen und an seinem breiten Ende an einem Abschlussring befestigt. Dies hat zur Folge, dass die Stromubertragung zwischen dem Stator und dem Rotor auch bei ausseren mechanischen Einflüssen, die zur Exzentrizität des Scheibenelements und zu Vibrationen fuhren können, nicht beeinträchtigt wirα, da die flexiblen Segmente axial ausweichen können aber immer noch kcntaktieren.
Die Flexibilität und Bewegbarkeit der einzelnen Segmente wird αurch die Dicke und Breite des Segments und die Steιfιgke_t eines Metalls, aus dem es hergestellt ist, Gestimmt. Je honer der Anzahl der Segmente desto schmaler, flexibler und anpassungsfanig sind.
Es ist bei einer weiteren Ausfuhrung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Segment und das Federelement einteilig ausgebildet sind. Hier ist vorgesehen, dass das schmale Ende des Segments derart gestaltet ist, dass ein Federelement entsteht. Ein derartiges Segment mit lnte- griertem Federelement lasst sich kostengünstig durch Biegen vorzugsweise n einem Arbeitsprozess mit der übrigen Herstellung der Kontaxt- vorπchtung herstellen. Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, dass Federelement auch als separates Teil hergestellt werden kann, das an- schliessend am schmalen Ende des Segments verschweisst oder verlotet wird.
Das Federelement wird m seiner einfachsten Ausfuhrung aus einem dünnen rechteckigen Blech mit federnden Eigenschaften derart gebogen, dass ein im Querschnitt U-formiges Gebilde entsteht, das zwei nahezu parallelen flach ausgebildeten Schenkeln umfasst, die durch einen Halbzylmder miteinander verbunden sind. Ein Schenkel ist am schmalen Ende des Segments befestigt. Das andere Schenkel wird durch die stirn- seitige Innenwandung des Rotors verspannt. Bei anderen hier nicht na- her dargestellten Ausfuhrungen des Federelements ist der Schenkel, der mit der stirnseitigen Innenwandung des Rotors n Kontakt tritt, mit weiteren Biegungen oder verschiedenen Blechdicken versehen, um eine optimale Übertragung der Federkraft von dem Rotor auf das Segment zu erreichen.
Die Ausgestaltung des erfmdungsgemassen Kuhlmittelleitsystems bringt die Vorteile mit sich, dass die Kontaktflachen zwischen dem Stator und dem Rotor nicht vom Kuhlmittel benetzt sind. Dies wird im wesentlichen dadurch realisiert, dass das Kuhlmittel durch Kanäle und Hohlräume in der Welle und innerhalb der Kontaktvorrichtung durchfliesst und so die Warme, die durch die Reibung der Kontaktflachen gegeneinander entsteht, von der Kontaktvorrichtung ableitet. Dies hat zur Folge, dass eine Emulsion, die bei herkömmlichen Schweissrollenkopfen zur Kühlung und gleichzeitigen Schmierung der Kontaktflachen verwendet wird, nicht benotigt wird.
Dadurch entfallt αie Notwendigkeit, kostenintensive Anlagen zur Aufbereitung der Emulsion zu installieren und zu warten. Die Vereinfachung solcher Schwe ssmaschmen als auch Senkung der Betriebskosten ist dann die Folge hiervon.
Zur Kühlung des Rotors wird das Kuhlmittel aus einer hohlen als Scheibenelement ausgeführten Kontaktvorrichtung gefuhrt und n eine ringförmige Umkehrkammer geleitet, die von einem in dem Rotor angeordneten U-Profll-Rmg umfasst ist, wobei zwei ringförmige radial gerichtete Stege, die an dem Scheibenelement angebracht sind und auch vom U- Profil-Rmg umschlossen sind, die Stirnseiten der ringförmigen Umkehrkammer bilden. Der Innenumfang der ringförmigen Umkehrkammer bildet den Aussenumfang des Scheibenelements . Zwei in den Stegen eingesetzte O-Rmg-Dichtungen sind derart gegen den U-Profll-Rmg gepresst, dass die Umkehrkammer dicht ist, so dass auch hier Kuhlmittel nicht zwischen den Kontaktflachen gelangen kann.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung sind die Stirnwände des Scheibenelements derart konusformig ausgebildet, dass die Dicke des Scheibenelements mit zunehmender radialer Entfernung vom Aussenumfang der Welle zunimmt. In diesem Fall sind die Segmente des Membranelements derart axial geoogen, dass s e die konusformigen Stirnwände be- rühren und durch die Federelemente m Kontakt mit den Stirnwanden treten. Diese Ausfuhrung hat gegenüber der Ausfuhrung der Erfindung mit flach ausgebildeten Membranelementen den Vorteil, dass eine noch gro- ssere Kontaktflache bezogen auf die Einbaumassen erzeugt werden kann.
Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Kontaktvorrichtung, ist ein einziges Federelement für alle Segmenten eines Membranelements anstelle eines Federelement für jedes Segment vorgesehen. Bei dieser Ausfuhrung besteht das Federelement beispielsweise aus einer wellenförmigen Federscheibe und einer zwischen der Federscheibe und den Segmenten des Membranelements angebrachten Pass-Scheibe, wobei die Federscheibe und die Pass-Scheibe drehbar nebeneinander auf oer Welle des Stators angeordnet sind. Die wellenförmigen Feoerscheibe und die Pass-Scheibe sind zwischen αer stirnseitigen Innenwandung des Rotors und den Innenumfang der Segmente verspannt. Die Pass-Scheibe verteilt die konzentriert an- fallende Federkraft der wellenförmigen Federscheibe nahezu gleichmassig über den Innenumfang des Membranelements, so αass jedes Segment mit nahezu der gleichen Federkraft angepresst wird. Hierzu ist auf jedem Segment am schmalen Ende eine Erhebung vorgesehen, die mit der Pass-Scheibe m Kontakt tritt, so dass die Federkraft aus der Feder- scheibe immer auf der gleichen Stelle am Segment eingeleitet wird.
Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist der geringe herstellungsaufwand, da lediglich ein Federelement für alle Segmente vorgesehen ist und es nicht an den einzelnen Segmenten befestigt werden muss. Die geringe Einbautiefe der wellenförmigen Federscheibe bei einem vergleichsweise grossen Federweg ist auch vom Vorteil
Bei einer weiteren Ausfuhrung der Kontaktvorrichtung besteht das U- Profil aus zwei nebeneinander stehenden L-Profilen, die so miteinander verbunden sind, dass die Verbindung Fluiddichte ist, wobei das L- Profil und sein dazugehörendes Membranelement einteilig ausgebildet sind. Dies fuhrt zu einer Verringerung der Anzahl der Bauteile, da der radial gerichtete Schenkel des L-Profils den separaten Abschlussring ersetzt. Zudem können das L-Profil und die dazugehörenden Segmenten des Membranelements aus vollem Material gedreht bzw. hergestellt werden, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten fuhren wird. Das Vermeiden von Lot- oder Schweissverbmdungen zwischen den Segmenten und den L-Profil erhöht die Leitfähigkeit der Kontaktvorrichtung.
Die erfmdungsgemassen Kontaktvorrichtung kann auch n sogenannten Pendelrollenkopfen für Widerstandsschweissnahtmaschmen angewendet werden, wobei eine Anpassung des Kuhlmittelleitsystems stattfinden rnuss, um der andersartigen Anordnung der Welle zum Rotor gerecht zu se n.
Zweites Ausfuhrungsbeispiel
Die weitere erfmdungsgemasse Losung der Aufgabe verfolgt den Weg, dass die Kontaktvorrichtung in Form von vorzugsweise einer Mehrzahl von Rollenelementen ausgebildet ist.
Dies ermöglicht ebenfalls eine hohe Stromubertragung, indem die Rollenelemente einzeln gegen die Kontaktflachen der inneren und ausseren Laufringe gepresst werden, so dass auch bei kleinen fertigungstech- nisch bedingten Toleranzen, beispielsweise n bezug auf Durchmesser und Form, eine optimale Kontaktflache für jedes Rollenelement erreicht wird. Gerade die sich zu einer Seite h n verjungende Form bringt den entscheidenden Vorteil mit sich, dass zum einen eine im Vergleich zur herkömmlichen zylindrischen Forπ grossere Kontaktflache entsteht Zum anderen zeigt sich, dass aufgrund dieser ausseren Form der Rollenelemente stets m Kontakt mit den entsprechenden Kontaktflachen stehen, da dieser immer wieder insbesondere durch Stellelemente, wie beispielsweise Druckfedern n die Kontaktposition gedruckt werden. Die konische Form/Kegelform der Rollenelemente ermöglicht eine axiale Anordnung der Federelemente im Rollenlager, was zu einer kompakten Bauweise fuhrt, die die Abmessungen eines herkömmlichen Rollenlagers zur Lagerung von rotierenden Elementen nahezu entsprechen.
Die wenigen und einfachen Bauteile der erfmdungsgemassen Losung lassen sich kostengünstig herstellen und montieren. Es ist auch denkbar, dass handelsübliche Teile für die Rollenelemente, Federelemente und Kugeln eingesetzt werden können, was die Herstellungskosten weiter verringern wird.
Für Anwendungen, die eine sehr hohe Stromubertragung erfordern, werden mehrere elektrisch leitende Rollenlager nebeneinander auf einer Welle angebracht, um eine Steigerung der Stromubertragungsleistung zu ermog- liehen. Bei solchen Anwendungen ist die kompakte Bauweise der erfm- dungsgemassen Losung von grossem Vorteil.
Bei der erfmdungsgemassen Losung sind zwei Ausgestaltungen eines Käfigs zur Aufnahme dieser erfmdungsgemassen Rollenelemente denkbar. Bei der ersten Ausgestaltung ist der Kafig als getrenntes Teil ausgebildet. Bei einer zweiten Ausgestaltung sind der Kafig und der innere Laufring einteilig ausgebildet, was zu einer Verringerung der Anzahl der Bauteile fuhrt. Der Kafig wird bei einer bevorzugten Ausfuhrung aus einem nicht leitenden Kunststoff, der einen niedrigen Reibungs- koefflzienten gegenüber dem Rollenelement aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrung der erf dungsgemassen Rollenelemente sind diese mit nicht durchgehenden axialen Bonrungen versehen, die am breiten Ende des kegelförmigen Rollenelements munden. Die Bohrung dient zur Aufnahme des Federelements, wobei der Aussendurchmesser der axial wirkenden Feder derart bemessen ist, dass das Feoerelement leicht mit einem geringen axialen Spiel der Bohrung Platz findet. Eine am freien Ende des Federelements angeordnete Kugel ist drehbar gelagert und ragt nur zum Te__l aus der Bonrung hervor, wobei das Fe- derelement und die Kugel zwischen dem Rollenelement und der stirnseitigen Innenwandung einem an ausseren Laufring befestigten Steg verspannt sind, so dass das Rollenelement gege" die Kontaktflachen der inneren und ausseren Laufringe gepresst ist. Zur Erhöhung der Stromubertragungsleistung des Schweissrollenkopfes können zwei Reihen von Rollenelementen nebeneinander zwischen dem ausseren Laufring und dem inneren Laufr ng angebracht werden. Hierzu ist eine Teilung des ausseren Laufrings in zwei Teile an einer radial ge- richteten Ebene zwischen den zwei Reihen von Rollenelementen zweckmassig, um eine eventuelle Wartung der stromleitenden Rollenelementen vornehmen zu können.
Um Staub und Schmutz von den Kontaktflachen fernzuhalten, können L p- pendichtungen oder vergleichbare Dichtungen zwischen dem ausseren Laufr ng und dem inneren Laufr ng bzw -welle angebracht werden.
Eine wichtige Anwendung für einen Schweissrollenkopf ist die Anwendung in Widerstandsnahtschweissmaschmen, bei denen sehr kompakte Schweiss- rollenkopfe mit hohen Stromubertragungsleistungen zum Schweissen von
Metalldosen benotigt werden. Bei solchen Anwendungen wird in der Regel ein zusätzliches Kuhlmittelleitsystem benotigt, um die Warme aus dem Schweissrollenkopf wegzuleiten. Ein Schweissrollenkopf mit integriertem elektrisch leitenden Rollenlager besteht aus einem Stator und ei- nem an dem Stator drehbar gelagerten Rotor, der als Elektrodenrolle ausgebildet ist, und einem Kuhlmittelleitsystem zur Kühlung des Schweissrollenkopfes, wobei der aussere Laufring des elektrisch leitenden Rollenlagers ein Teil des Rotors und der innere Laufring des elektrisch leitenden Rollenlagers ein Teil des im wesentlichen wellen- formigen Stators bildet. Das Kuhlmittelleitsystem ist derart gestaltet, dass Kuhlmittel durch Kanäle und Bohrungen im Stator gefuhrt wird, durch eine Umkehrkammer zwischen Rotor und Stator durchfliesst , wo die Warme von den Rollenelementen und der Innenwandung des Rotors entzogen und weggeleitet wird. Die an der Welle des Schweissrollenkop- fes angeordneten Lippendichtungen s nd dafür vorgesehen, ein Austreten des Kuhlmittels aus dem Schweissrollenkopf zu vermeiden.
Drittes Ausfuhrungsbeispiel
Schweisrollenkopfe der vorstehenden Art sind bereits in vιelfa_tιgen Ausfuhrungen bekannt. Sie weisen n der Regel Kontaktvorrichtungen be- lieoiger Gestalt auf, wobei neben scheibenartigen Ausbildungen auch Rollenelemente vorgesehen sind. Diese Rollenelemente sind in der Regel zylindrisch ausgebildet und zwischen dem inneren und dem ausseren Laufring entsprechend angeordnet. Diese Rollenelemente sind parallel zur Axialricntung des Schweissrollenkopfes ausgerichtet. Bei vielen Ausfuhrungsrjeispielen sind mehrere Rollenelemente als Kontaktvorrichtungen in einem Schweissrollenkopf vorgesehen.
Die vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, die Rollenelemente nicht zylindrisch, sondern sich zu einer Seite h n verjungend auszubilden. Dabei kann vorgesehen sein, dass zum einen die Rollenelemente kegelartig gestaltet sind, zum anderen kann aber auch vorgesehen werden, dass die aussere Laufflache der Rollenelemente asymme- trisch ausgebildet ist. Dabei sind die Rollenelemente, von denen vorzugsweise mehrere m einem Schweissrollenkopf angeordnet sind, parallel zur Achse des Schweissrollenkopfes angeordnet.
Ziel der sicn zu einer Seite h verjungenden Ausbildung der Rol- lenelemente ist es, dass auch die jeweils gegenüberliegenden Kontaktflachen des ausseren beziehungsweise inneren Laufrings entsprechend der ausseren Gestaltung der Rollenelemente ausgebildet sind.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist derart gestaltet, dass das Rollenelement mittels einem Druckelement, das beispielsweise in der
Form einer mit einer Feder belasteten Kugel, die in dem Rollenelement gelagert ist, ausgebildet ist, gelagert ist.
Dabei ist es denkbar, dass das Lagerungselement auf einer der beiden Stirnseiten des Rollenelements angeordnet ist, ebenso ist es denkbar, dass entsprechende Lagerelemente auf beiden Stirnseiten des Rolleneie- ments vorgesehen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Lagerung des erf dungsgema- ssen Rollenelements sieht vor, dass das Rollenelement Richtung seiner Langserstreckung eine Durchgangsbohrung aufweist. Diese Durcn- gangsoohrung ist dafür vorgesehen, e n Lagerelement m Form eines Bolzens aufzunehmen, der m seiner Lange derart bemessen ist, dass er auf beiden Seiter über die Langserstreckung des Rollenelements hinausragt. Der Durchmesser der Durchgangsbogen ist derart bemessen, dass der Bolzen ausreichend Spiel in der Durchgangsbohrung hat.
Zur Lagerung des Bolzens ist vorgesehen, dass dem Rotor entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind, in die die Enden des Bolzens steckbar sind. Die Ausnehmungen sind derart gestaltet, dass auch dem Bolzen ausreichend Spiel zur Verfugung steht.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist vorgesehen, dass e n freies Ende des Bolzens mit einem Federelement versehen ist. Das Federelement, ausgestaltet als Druckelement, ist über das freie Ende des Bolzen steckbar, wobei dann zusätzlich vorgesehen sein muss, dass eine Ausnehmung, in der das Federelement angeordnet ist, entsprechend dem ausseren Durchmesser der Feder angepasst ist.
Bevorzugt ist das Federelement auf der Seite des Rollenelements angeordnet, dessen Stirnseite einen grosseren Aussendurchmesser aufweist. Dadurch wird erreicht, dass durch das Federelement, das als Druckelement ausgebildet ist, das Rollenelement innerhalb der keilförmigen Ausbildung zwischen dem inneren Laufring und dem ausseren Laufring standig derart positioniert ist, dass es ohne Unterbrechung sowohl mit dem inneren Laufring, als auch mit dem ausseren Laufring im elektrischen Kontakt steht. Zudem ist gewährleistet, dass zwischen den Stirnseiten des Rollenelements und dem Rotor noch ausreichend Freiraum für den Durchfluss eines entsprechenden Fluids zur Verfugung steht.
Zur Kühlung des Schweissrollenkopfes ist ein Kuhlmittelleitsystem vorgesehen, das aus mehreren Kuhlmittelkanalen besteht. Dabei sind die Kuhlmittelkanale derart angeordnet, dass diese von dem Stator (inneren Laufring) aus m den Bereich des ausseren Laufrings fuhren, wobei die Kontaktflachen ebenfalls mit Kuhlmittelflussigkeit umspult werden. Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, dass die Kuhlmittelkanale zwischen den Rollenelementen gefuhrt werden, so dass die Kontaktflachen nicht mit Kuhlmittelflussigkeit benetzt werden. Die Schmierung der Rollenelemente erfolgt mit einer speziellen Schmier lussigkeit, die gar nicht oder nur gering von der durchlaufenden Kuhlmittelflussigkeit abgetragen wird. Viertes Ausfuhrungsbeispiel
Der wesentliche Vorteil des vierten Ausfuhrungsbeispiels besteht darin, dass der Kuhlkreislauf von dem Schmiermittelkreislauf vollständig getrennt ist.
Durch die bisherige Zusammenanordnung der beiden Kreisläufe war es notwendig, dass ein spezielles Schmiermittel verwendet werden musste, das nicht unmittelbar durch die Kuhlflussigkeit wegtransportiert wird. Trotzdem war bisher eine regelmassige Schmierung der Lagerlemente, insbesondere die der Rollenelemente notwendig. Um die Trennung des Kuhlmittelkreislaufes von dem Schmiermittelkreislauf zu realisieren, wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, d e Rollenelemente nicht parallel zur Achse des Schweissrollenkopfes, sondern vorzugsweise senkrecht dazu auszurichten. Das Rollenelement selbst ist ebenfalls vorzugsweise konisch zu einer Stirnseite hm ausgebildet und weist diesselben Vorteile auf, wie sie bereits für das zweite und dritte Ausfuhrungsbeispiel genannt worden sind.
Dadurch ist es möglich, auf sehr engem Raum zum einen die Rollenelemente funktionsgerecht zu lagern und dauerhaft zu schmieren und gleichzeitig eine grosse Kontaktflache zu realisieren, damit ausreichend Strom übertragen werden kann. Zudem ist es möglich, eine auch für kleine Schweissrollen ausreichende K hlung zu gewährleisten.
Als Weiterbildung des vierten Ausfuhrungsbeispiels ist vorteilhafter- weise vorgesehen, die Rollenelemente mittels Federelementen, wie es in dem dritten Ausfuhrungsbeispiel bereits aufgezeigt worden ist, zu kombinieren .
Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen αer Erfindung gehen aus den
Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Schweissrollenkopfes;
Fig. 2 eine Ausfuhrungsform der Kontaktvorrichtung, die innerhalb oes Schweissrollenkopfes gemass Fig. 1 angeordnet ist; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf die Kontaktvorrichtung gemass Fig. 2 ;
Fig. 4 eine vereinfachte Ausfuhrungsform des Schweissrollenkopfes gemass Fig. 1;
Fig. 5 eine weitere Ausfuhrungsform der Kontaktvorrichtung, die innerhalb des Schweissrollenkopfes gemass Fig. 8 angeordnet
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Fig. 6 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Schweissrollenkopfs;
Fig. 7 eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Schweissrollenkopfes gemass Fig. 6;
Fig. 8 eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform der Schweissrolle gemass Fig. 6;
Fig. 9 ein Ausfuhrungsbeispiel eines Rollenelements gemass den Figuren 6 bis 8;
Fig. 10 ein drittes Ausfuhrungsbeispiel eines Schweissrollenkopfes;
Fig. 11 ein viertes Ausfuhrungsbeispiel eines Schweissrollenkopfes;
Fig. 12 eine erste Aus fuhrungsform des Schweissrollenkopfes gemass Fig. 11;
Fig. 13 eine weitere Ausfuhrungsform des Schweissrollenkopfes ge- mass Fig. 11;
Beschreibung der einzelnen Ausfuhrungsbeispiele
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform eines Schweissrollenkopfes 10 für eine nicht dargestellte Widerstanα- nantschweissmaschme . Der Schweissrollenkopf 10 besteht aus einem Rotor 40, der mittels Kugellager 44a, 44b auf dem Stator 30 drehbar gelagert ist, wobei zur Stromubertragung zwischen dem Stator 30 und dem Rotor 40 eine Kontaktvorrichtung 20 vorgesehen ist, die aus zwei kreisförmigen Membanelementen 21a, 21b besteht, wobei der Aussenumfang jedes Membranelements 21a, 21b am Rotor geklemmt ist und der Innenumfang jedes Membranelements 21a, 21b durch e Federelement 24a, 24b mit der konusformigen Stirnwand 33a, 33b eines Scheibenelements 32 Kontakt tritt.
Jedes Membranelement 21a, 21b besteht aus mehreren flach ausgebildeten flexiblen Segmenten 23a, 23b, die nahezu trapezförmig sind, m dem sie jeweils e schmales Ende 27 am Innenumfang und em breites Ende 28 am Aussenumfang des Membranelements 21a, 21b aufweisen. Jedes Segment ist an seinem schmalen Ende 27 mit einem Federelement 24a, 24b versehen und an seinem breiten Ende 28 an einem Abschlussring befestigt.
Der Abschlussring 25a, 25b des Membranelements 21a, 21b ist zwischen der stirnseitigen Innenwandung des Rotors 40 und emem im Rotor 40 an- geordneten U-Profll-R ng 26 geklemmt, so dass durch diese losbare Verbindung die Stromubertragung zwischen Membranelement 21a, 21b und Rotor 40 gewährleistet ist. Die flexiblen Segmente 23a, 23b weisen auf eine Seite eine Kontaktflache 22a, 22b auf, die mit bestimmten Werkstoffen beschichtet ist, die sowohl stromleitend als auch abriebfest sind. Die Stirnwände 33a, 33b des Scheibenelements 32 sind mit den gleichen oder ähnlichen Werkstoffen beschichtet, damit die Kontaktflache zwischen dem Stator 30 und dem Rotor 40 auch ohne Schmierung sowohl hohe Stromubertragung als auch lange Standzeiten gewährleistet.
Der n Fig. 1 dargestellte Rotor 40 besteht aus emem Rotorgehause 41, einer an dem Rotorgehause 41 anbringbaren Rotorstirnwand 42, die sich zwecks Wartung der Kontaktvorrichtung 20 vom Rotorgehause 1 entferner lasst, und einer O-Rmg-Dichtung, die das Rotorgehause 41 gegenüber der Rotorstirnwand 42 dichtet. Wie bei herkömmlichen Schweissrollen- köpfen ist der Rotor 40 auf Kugellagern 44a, 44b gelagert, die vom Rotor 40 durch eine Isolierung 45a, 45b isoliert sind. Um Staub und andere Verunreinigungen von der Kontaktvorrichtung 20 fernzuhalten, sind Lippendichtungen 46a, 46b im Rotor derart angebracht, dass s e auf an der Welle 31 angebrachten Schleifringen 37a, 37b gleiten.
Zur Abdichtung des Innenumfangs des Schleifrings 37a, 37b ist eine O- Ring-Dichtung 36a, 36b an der Welle 31 angebracht. Zur Befestigung des Rotors 40 auf der Welle 31 sind Stellringe 38a, 38b auf der Welle 31 angebracht, die sich m Kontakt mit den Kugellagern 44a, ^D befinden. Zur Kühlung des Schweissrollenkopfes 10 ist em Kuhlmittelleitsystem 50 vorgesehen, das em Kuhlmittel durch die Welle 31 und das Scheibenelement 32 leitet. Das Kuhlmittelleitsystem 50 besteht aus einem an der Welle 31 angeordneten Kuhlmittelemlass 51, einem in der Welle angeordneten Kuhlmittelkanal 52a, zwei Hohlräumen 53a, 53b im Scheibenelement 32, zwei Reihen von Offnungen 55a, 55b, die um den Aussenumfang des Scheibenelements 32 verteilt sind und durch eine im Scheibenelement 32 angeordnete Trennwand 35 voneinander getrennt sind, ei- ner ringförmigen Umkehrkammer 56, einem weiteren Kuhlmittelkanal 52b, und einem an der Welle 31 angeordneten Kuhlmittelauslass 57. Die ringförmige Umkehrkammer 56 befindet sich zwischen dem Aussenumfang des Scheibenelements 32 und dem Innenumfang des im Rotor 40 angeordneten U-Profll-Rmgs 26, wobei zwei ringförmige radial gerichtete Stege 34a, 34b, die am Scheibenelement 32 angebracht sind und von dem U-Profil- Ring 26 umschlossen sind, die Stirnseiten der Umkehrkammer 56 bilden. Zwei m den Stegen 34a, 34b eingesetzte O-Rmg-Dichtungen sind derart gegen den U-Profll-Rmg angepresst, dass der Umkehrkammer 56 fluid- dicht ist.
Fig. 2 zeigt die für die bevorzugte Ausfuhrungsform gemass Fig.l erforderliche Kontaktvorrichtung 20, wobei die Membranelemente 21a, 21b konusformig ausgebildet sind. Die Anordnung der Kontaktvorrichtung 20 im Schweissrollenkopf 10 ist durch die schematischen strichpunktierten Umrisse des Schweissrollenkopfes 10 dargestellt.
Fig. 3 zeigt das für die bevorzugte Ausfuhrungsform gemass Fig. 1 erforderliche Membranelement 21a, wobei das Membranelement 21a aus mehreren gebogenen flexiblen Segmenten 23a, 23b besteht, die nahezu tra- pezformig sind, n dem sie jeweils ein schmales Ende 27 am Innenumfang und em preites Ende 28 am Aussenumfang des Membranelements 21a, 21b aufweisen. Jedes Segment ist an seinem schmalen Ende 27 mit einem Federelement 24a, 24b versehen und an seinem breiten Ende 28 an dem AD- schlussπng so befestigt sind, dass die hier nicht dargestellten Kon- taktflachen, die auf dem Federelement 24a entgegengesetzte Seite des Segments 23a liegen, eine konusformige Flache bilden. Bei dieser Ausfuhrungsform ist das Segment 23a und das Federelemert 24a einteilig ausgebildet . Fig. 4 zeigt eine Scnnittansicnt einer weiteren Ausfuhrungsform eines Schweissrollenkopfes 10 für eine nicht dargestellte Widerstandnaht- schweissmaschme, wooei die Stirnwände 33a, 33D des Scheibenelements 32 flach und parallel zueinander ausgebildet sind. Zudem sind die Membra- nelemente 21a, 21b ebenfalls flach ausgebildet und derart parallel zu den Stirnwanden 33a, 33b angeordnet, dass die Membranelemente 21a, 21b die Stirnwanden 33a, 33b berühren. Durch die am Innenumfang des Membranelements 21a, 21b angebrachten Feoerelementen 24a treten die Kontaktflachen 22a, 22b der flexiblen Segments 23a, 23b mit den als Kontaktfla- chen ausgebildeten Stirnwanden 33a, 33b in Kontakt.
Fig. 5 zeigt die für die weitere Ausfuhrungsform gemass Fig. 4 erforderliche Kontaktvorrichtung 20, wobei die Membranelemente 21a, 21b flach ausgebildet sind. Die Anordnung der Kontaktvorrichtung 20 im Schweissrollenkopf 10 ist durch die schematischen strichpunktierten Umrisse des Schweissrollenkopfes 10 dargestellt. Die Abschlussringe 25a, 25b sind mit Schenkeln des U-Profllr gs 26 im Kontakt. Die Segmente 23a, 23b des Membranelements 21a, 21b sind an dem Abschlussring 25a, 25b befestigt und sind mit dem Federelement am Innenumfang des Membranelements 21a, 21b einteilig ausgebildet. Die Kontaktflachen
22a, 22b, die auf die Segmente 23a, 23b angebracht sind, sind parallel und gegeneinander gerichtet.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Kontaktvorrichtung 20, wobei das Federelement 24a, 24b, das den Innenumfang des Membranelements 21a, 21b gegen αen nicht dargestellten Stator 30 anpreist, aus einer wellenförmigen Federscheibe 224a, 224b zusammen mit einer zwischen der Federscheibe 224a, 224b und oem Membranelement 21a, 21b angebrachten Pass-Scheibe 29a, 29b besteht. Die Pass-Scheioe 29a, 29b ver- teilt die konzentriert anfallende Feder raft der Feoerscheibe
224a, 224b nahezu gleichmassig über den Innenumfang des Memoranelements 21a, 21b, so dass jedes Segment 23a, 23b mit nahezu der gleichen Federkraft gegen den Stator angepresst w rα. Nicht dargestellt m Fig. 6 sind Erhebungen 227a, 227b, die auf eαem Segment am schmalen Ende aπ- gebracht sind und mit der Pass-Scheibe 29a, 29b Kontakt treten. Das m Fig. 6 dargestellte U-Profil 26 besteht aus zwei nebeneinander stehenden L-Profilen 26a, 26b, die so miteinander verbanden sind, dass die Verbindung Fluiddichte ist. Das L-Profil 26a, 26b und sein dazugehoren- des Membranelement 21a, 21b sind bei dieser Ausfuhrung einteilig ausgebildet.
Fig. 7 zeigt em L-Profil 26a und em flach ausgebildetes Membranele- ment 21a gemass der Kontaktvorrichtung der Fig. 6, wobei der das L- Profil 26a und die dazu dazugehörenden Segmente 23a einteilig ausgebildet sind. Bei dieser Ausfuhrung ersetzt der radial gerichteten Schenkel des L-Profils den separaten Abschlussring 25a, der m den Figuren 1- 5 gezeigt ist. Zudem ist auf jedem Segment 23a eine Erhebung 227a vorgesehen, die mit der nicht dargestellten Pass-Scheibe 29a n Kontakt tritt.
Fig. 6 zeigt einen Schweissrollenkopf 510 gemass der Erfindung, das zwei nebeneinander angeordnete und kegelförmig ausgebildet Rollenele- mente 521 aufweist, wobei die schmalen Enden 523a, 523b der Rollenelemente 521a, 521b aufeinander gerichtet sind. Die kegelförmigen Rollenelemente 521a, 521b sind zwischen einem ausseren Laufring 541 und zwei nebeneinander angeordneten inneren Laufringen 532 derart angeordnet, dass die gleichzeitig sowohl mit Kontaktflachen 542a, 542b des ausseren Laufrings 541 als auch mit Kontaktflachen 533a, 533b des inneren Laufrings 532a, 532b in Kontakt stehen. Die Rollenelemente 521a, 521b sind in ringförmigen Käfigen 527a, 527b derart gehalten, dass die um ihre eigene Achse drehbar sind und nahezu gleichmassig um die Drehachse 538 des Schweissrollenkopfes 510 verteilt sind. Die Rollenele- mente 521a, 521b weisen jeweils eine axiale Bohrung 524a, 524b auf, die am breiten Ende 522a, 522b des Rollenelements 521a, 521b mundet, und zur Aufnahme eines Federelements 525a, 525b dient. Am freien Ende des Federelements 525a, 525b ist ein Lagerelement 528a, 528b angebracht, die als eine Kugel 526a, 26b ausgebildet ist, die am freien Ende des Federelements 525a, 525b drehoar gelagert ist. Das Feαerele- ment 525a, 525b und die Kugel 526a, 526b sind zwischen dem Rollenelement 521a, 521b und der stirnseitigen Innenwanoung einem an ausseren Laufring 541 befestigten ringförmigen Steg 543a, 543b verspannt, so dass die Rollenelemente 521a, 521b gegen die Kontaktflachen der mne- ren und ausseren Laufringe 542a, 542b und 533a, 533b gepresst sinα. Dadurch wird gewährleistet, dass die kegelformigen Rollenelemente 521a, 521b immer mit den Kontaktflachen der inneren und ausseren Laufringe 542a, 542b und 533a, 533b m Kontakt stehen. Eine Stromubertragung zwischen den inneren Laufringen 532a, 532b über die kegelförmigen Rollenelemente 521a, 521b auf den ausseren Laufring 541 wird dadurch gewährleistet, indem diese drei Elemente, innere Laufringe 532a, 532b, kegelförmige Rollenelemente 521a, 521b und au- sserer Laufring 541 aus einem entsprechenden stromleitenden Werkstoff hergestellt sind
Es ist auch denkbar, dass sowohl die Kontaktflachen der kegelförmigen Rollenelemente 521a, 521b als auch die Kontaktflachen 533a, 533b der inneren Laufringe 532a, 532b und die Kontaktflachen 542a, 542b des ausseren Laurnngs 541 mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sind, die eine hohe Leitfähigkeit und Harte aufweist.
Die Ausfuhrung der Erfindung gemass Fig. 6 wird bei Anwendungen einge- setzt, bei denen grosse Axial- und Radialkrafte nicht über den
Schweissrollenkopf 510 abgeleitet werden. Diese Ausfuhrung wird stets in Zusammenhang mit nicht dargestellten herkömmlichen Rollenlagern zur Aufnahme von ausseren axialen und radialen Kräften, die auf der gemeinsamen Welle 531 auf gegenüberliegenden Seiten des Schweissrollen- kopfs 510 angebracht sind.
Zur Mmimierung der Reibungskräfte zwischen den kegelförmigen Rollenelementen 521a, 521b sind die Käfige 527a, 527b der Ausfuhrung der Erfindung gemass Fig. 6 aus einem Werkstoff hergestellt, die einen niedrigen Reibungskoeffizient aufweisen. Der Werκstoff, aus dem die Käfige 527a, 527p hergestellt sind, ist bevorzugt nicht elektrisch leitend.
Bei der Ausfuhrung der Erfindung gemass Fig. 6 sind α±e Käfige 527a, 527b und die dazu gehörenden inneren Laufringe 532d, 532p einzelne voneinander unabhängige Bauteile Bei einer weitere- nicht dargestellten Ausfuhrung der Erfindung ist der Kafiq 527a, 527p und der innere Laufring 532a, 532b einteilig ausgebildet. Denkbar wäre auch, dass der aussere Laufring 541 und der Kafig 527a, 527b emte__ιg ausgebildet sind, wobei der innere Laufring 532a, 532b als separates Baute_l ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausfuhrung der Erfindung sind die ringförmigen Stege an den innerer Laufringen 532a, 532p befestigt, so dass keine Ver- b ndung zwischen den ringförmigen Stegen 543a, 543P und dem ausseren Laufring 541 besteht.
Die Ausfuhrung der Erfindung gemass Fig. 7 zeigt einene schweissrol- lenkopf 510, das in Ergänzung zur Ausfuhrung gemass Fig. 6 auch axiale und radiale Kräfte zwischen der Welle 531 und einem nicht dargestellten rotierenden Element, das am Aussenumfang des ausseren Laufrings 541a, 541b befestigt ist. Die Anordnung der Rollenelemente 521 entspricht denen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Zwischen dem Rol- lenlager 545a, 545b und dem Innenumfang des ringförmigen Steges ist eine Isolierung angebracht, die dafür vorgesehen ist, dass keine Stromubertragung zwischen dem ringförmigen Steg 543a, 543b und dem Rollenlager 545a, 545n stattfindet. Zur Abdichtung der jeweiligen Kontaktflachen gegen Schmutz und Staub ist eine Lippendichtung 547a, 547b ebenfalls am Innenumfang des ringförmigen Steges 543a, 543b angebracht, die auf einem ebenfalls auf der Welle 531 angebrachten Schleifring 536b reibt. Zur Abdichtung des Schleifrings 536a, 536b gegenüber der Welle 531 ist ein O-Rmg der Welle eingesetzt und gegen den Innenumfang des Schleifrings 536a, 536b gepresst. Zur Fixierung des Schweissrollenkopfes 510 auf der Welle 531 sind Stellringe 537a,
537b an den einander gegenüberliegenden Enden des Schweissrollenkopfes 510 auf der Welle 531 fixiert.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des m den Fig. 6 und 7 dargestellten Schweissrollenkopfes 510. Bei dieser Ausfuhrung der Erfindung ist lediglich eine Reihe von kegelförmigen Rollenelementen 21 vorgesehen, wobei e Kuhlmittelleitsystem 551 b s 557 zur Ableitung der Warme aus dem Schweissrollenkopf zusätzlich angeordnet st. Der aussere Laufring 541 und der ringförmige Steg 543a sind einteilig ausgeoildet, wobei der aussere Laufring 541 mit dem anderen ringförmigen Steg 543a losbar verbunden ist. An dieser losbaren Verbindung ist em O-Rmg 544 vorgesehen, die em Austreten des Kuhlmittels an der Veromdungsstelle zwischen dem ausseren Laufring 541 und dem ringförmiger Steg 543b vermeidet.
Em nicht m den Zeichnungen dargestelltes Kuhlmιtte_ fliesst durch den Kuhlmittelemlass 551, der an einem Ende der Weι_e 531 radial gebohrt ist, und mit dem axial gerichteten Kuhlmιtte_- anal 542a kommuniziert. Das Kuhlmittel fliesst durch den Kuhlmιttelκanal 542a, und wei- ter durch radial gerichtete Bohrungen 555p am Ende des Kuhlmittelkanals 552a n eine ringförmige Umkehrkammer 553, die sich zwischen dem ausseren Laufring 541 und dem inneren Laufrmg 532 befindet, wobei die zwei ringförmigen Stege 543a, 543b die Stirnseiten der Umkehrkammer 553 bilden. Das Kuhlmittel fliesst aus der Umkehrkammer 543 durch weitere radial gerichtete Bohrungen 555a m einen weiteren axial gerichteten Kuhlmittelkanal 552a, wobei die beiden Kuhlmittelkanale 542a, 542b durcn eine fluiddichte Trennplatte 554 getrennt sind, die auch die radialen Bohrungen 555a, 555b voneinander trennt. Das Kuhlmittel fliesst zuletzt aus dem Kuhlmittelauslass 557, der am Ende der Welle
531 angeordnet ist. Die Rollenelemente 521 und der dazugehörende Kafig 527 sind in der Umkehrkammer 553 angeordnet, so dass das Kuhlmittel die Kontaktflachen der Rollenelemente 521, die Kontaktflachen des ausseren Umlaufrings 542 und die Kontaktflachen des inneren Laufrings 533 benetzt.
Bei der Ausfuhrung der Erfindung gemass Fig. 8 sind der innere Laufrmg 532 und die Welle 531 einteilig ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausfuhrung der Erfindung des Schweissrollenkopfs 510 ist die Welle derart zweiteilig ausgebildet, dass die zueinander gerichteten Enden der Wellenteile zusammenschraubbar sind.
Das n Fig. 9 gezeigte erfmdungsgemasse Rollenelement 521 umfasst ei- ne axial zur Langserstreckung des Rollenelements 521 ausgerichtete
Hülse 526c mit emem nach innen gerichteten Kragen 526d auf. Der Kragen 526d übernimmt die Funktion, die Kuge_ 526 innerhalb der Hülse zu halten. Die Kugel 526 ist innerhalb der P-. se frei beweglich.
Fig. 10 zeigt einen entsprechend erfinderisch ausgestaltete Schweissrollenkopf 610, wobe__ sich dieser Schweissrollenkopf 610 von dem σe- mass dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass das Rollenelement621 eine Durchgansbohrung 629 aufweist. Diese Durchganqs- bohrung 629 ist derart bemessen, dass em Lagerbolzen 630 diese' Durchgangbohrung aufgenommen werden kan Der Lagerbolzen 630 selbst ist derart m seiner Langserstreckung besessen, dass dieser in eingebautem Zustand, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, über die beiden Stirnseiten des Rollenelements 621 h_nausragt. Die überstehenden Teile dieses Lagerbolzens 630 werden in oem ausseren Laufrmg 642 in Ausnehmungen 660 gelagert.
Um eine optimierte Anlage der Kontaktflachen der Rollenelemente 621 zwischen Stator und Rotor zu gewährleisten, ist zumindest an einem freien Ende des Lagerbolzens em Federlement 625 vorgesehen. Durch diese Art der Lagerung werden Bearbeitungstoleranzen aber auch Abnutzungen an Rotor, Stator und Rolle ausgeglichen und es ist stets em optimierter Kontakt zwischen diesen drei Elementen gewahrleistet.
Zur Kühlung des Schweissrollenkopfes 610 ist em Kuhlmittelleitsystem 650 vorgesehen, das aus mehreren Kuhlm ttelkanalen 652 besteht. Dabei sind die Kuhlmittelkanale 652 derart angeordnet, dass diese von dem Stator 630 (inneren Laufrmg 632) aus in den Bereich des ausseren Laufrings 641 (Rotor (640)) fuhren, wobei die Kontaktflachen ebenfalls mit Kuhlmittelflussigkeit umspult werden.
Bei dem in den Fig. 11 bis 13 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel eines Schweissrollenkopfes 710 sind die Rollenelemente 721 entsprechend der Darstellung des dritten Ausfuhrungsbeispiels (Fig. 10) gelagert. Allerdings unterscheidet sich hiervon die Lagerrichtung, da hier bei dem in den Fig. 10-13 dargestellten vierten Ausfurhungsbeispiel die Lagerrichtung der Rollenelemente 721 senkrecht zur Achsrichtung des Schweissrollenkopfes 710 ausgerichtet ist. Dies bringt unter anderem auch den Vorteil mit sich, dass die Kontaktflachen weiter vergrossert werden können. Zudem gestaltet sich der Einbau der hier dargestellten Rollenelemente 721, die auf dem Umkreis des Schweissrollenkopfes 710 verteilt angeordnet sind, einfach.
Zusätzlich sind Lippendichtungen 747 vorgesehen, die das gesamte Rollenelement 721 zusammen mit dessen Lagerung von dem Kuhlmittelleitsystem 750 mit seinen Kuhlmittelkanalen 752 abschirmen, so dass keine Kuhlmittelflussigkeit an die Kontaktflachen uno an d_e Lagerung ge- langt.
Für die besonders erfinderische Aufnahme bzw. Lagerung des Rollenelements zwischen dem Rotor 740 und de . Stator 730 ist der Stator 730 derart ausgebildet, dass senkrecht z-. dessen Langserstreckung sich ei- ne innere Laufrιngκontaktflacne 733 wegerstreckt. Eine zusätzliche Halteeinrichtung 761 überdeckt diese Laufrmgkontaktflache 733 parallel zur Langserstreckung des Stators 730 und bietet so eine Lagerstelle für das Rollenelement. Die weitere Lageremrichung für das Rol- leneiement 721 ist n dem Stator angeordnet. Ergänzend kann hier auch eine federne Lagerung des Rollenelements 721 vorgesehen sein.
Fig. 12 und 13 sind Ausfuhrungsformen alternativer Art des m Fig. 11 dargestellten Schweissrollenkopfes (710) und unterscheiden sich im Be- reich der Rollenelemente nicht.
Durch die erfmdungsgemassen Schweissrollenkopf-Ausfuhrungen ist es möglich, hohe Stome über entsprechend grosse Kontaktflachen wischen einem Stator und einem Rotor zu übertragen. Dabei sind als Kontaktvor- richtungen sowohl die erfmdungsgemass-m Membran- bzw. Scheibelemente als auch die sich zu einer Seite hm verjungenden Rollenelemente vorgesehen, die entweder innerhalb eines in dem Schweissrollenkopf angeordneten Kuhlmittelleitsystem oder ausserhalb dieses Kuhlmittelleitsy- stems angeordnet sind.

Claims

AN S P R U C H E
1. Schweissrollenkopf (510; 610; 710), insbesondere für eine Wider- standsnahtschweissmaschme mit einer Kontaktvorrichtung (520; 620; 720) zur Stromubertragung zwischen einem Stator (530; 630; 730) und einem an dem Stator (530; 630; 730) drehbar gelagerten Rotor (540; 640; 740), und einem Kuhlmittelleitsystem (550; 650; 750; 750) zur Kühlung des Schweissrollenkopfs (510; 610; 710) , wobei die Kontakt- Vorrichtung (520; 620; 720) aus mindestens einem Rollenelement
(521, 621, 721) besteht, das zwischen dem Rotor (540; 640; 740) und dem Stator (30; 530; 630; 730) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (521; 621; 721) zu einer Seite hm verjungend ausgebildet ist.
2. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (521; 621; 721) n Axialrichtung des Schweissrol- lenkopfs (510; 610; 710) gelagert ist.
3. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (521; 621; 721) senkrecht zur Axialrichtung des Schweissrollenkopfs (510; 610; 710) gelagert ist.
4. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (521; 621; 721) mindestens auf einer seiner beiden Stirnseiten gelagert ist.
5. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (521; 621; 721) mittels mindestens eines Federelements (525; 625) in seine Kontaktposition gedruckt wird.
6. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass e±n von der Lagerung des Rollenelements (521; 62_; 721) getrennt und nicht mit diesem Bereich fluidmassig m Verbindung stehendes Kuhlmittelleitsystem (550; 560; 570) vorgesehen _st.
7. Schweissrollenkopf (10), insbesondere für eine Wiαerstandsnaht- scnweissmaschme mit einer Kontaktvorrichtung (2C zur Stromubertragung zwischen einem Stator (30) uno einem relativ zum Stator
(30) drehbar gelagerten Rotor (40), sowie einem K--hlm ttelleιtsy- stem (50) zur Kühlung des Schweissrollenkopfs (1C wobei die Kon- taktvorπchtung (20) aus mindestens einem Membranelement (21a, 21b) besteht, das sich zwischen dem Rotor (40) und dem Stator (30) radial erstreckt, an seinem Aussenumfang an dem Rotor (40) befestigt ist und an seinem zur Drehachse des Rotors (40) gerichteten Innenumfang durch mindestens ein Federelement (24a, 24b) an den Stator angepresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Stator (30) aus einer Welle (31a, 31b) und einem an der Mitte der Welle befestigten radial gerichteten Scheibenelement (32) besteht, das vom Rotor (40) eng umfasst wird, und - das Scheibenelement (32) zwei flache Stirnwände (33a, 33b) aufweist, die als Kontaktflachen ausgebildet sind.
8. Schweissrollenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (21a, 21b) derart im Schweissrollenkopf (10) angeordnet ist, dass eine Membran-Kontaktflache (22a, 22b) des Membra- nelements (21a, 21b) mindestens einer der Stirnwände (33a, 33b) des Scheibenelements (32) kontaktiert und durch die an dem Innenumfang des Membranelements (21a, 21b) angebrachte Federelement (24a, 24b) angepresst ist.
9. Schweissrollenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (21a, 21b) aus mehreren flexiblen Segmenten
(23a, 23b) besteht, die jeweils an ihren Innenumfang mit einem Federelement (24a, 24b) versehen sind und an ihren Aussenumfang an einem Abschlussring (25a, 25b) befestigt sind.
10. Schweissrollenkopf nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeich- net, dass die Kontaktflachen (22a, 22p; 522; 622; 722), die sicn zwischen der Kontaktvorrichtung und dem inneren bzw. ausseren Laufringflachen bilden mit Zirkon-Niob-Nitriden oeschichtet sind.
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