WO2023099394A1 - Elektrodenanordnung und schweisszangenanordnung - Google Patents

Elektrodenanordnung und schweisszangenanordnung Download PDF

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WO2023099394A1
WO2023099394A1 PCT/EP2022/083454 EP2022083454W WO2023099394A1 WO 2023099394 A1 WO2023099394 A1 WO 2023099394A1 EP 2022083454 W EP2022083454 W EP 2022083454W WO 2023099394 A1 WO2023099394 A1 WO 2023099394A1
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WO
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contact
electrode
rod
opening
pivot
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/083454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sébastien ENDERLIN
Richard GNODTKE
Original Assignee
Stäubli Electrical Connectors Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Stäubli Electrical Connectors Ag filed Critical Stäubli Electrical Connectors Ag
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Classifications

    • 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
    • B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/314—Spot welding guns, e.g. mounted on robots

Definitions

  • the present invention relates to an electrode arrangement for a welding tongs arrangement according to claim 1 and a welding tongs arrangement according to claim 15.
  • EP 2 758 207 discloses a welding gun with shunts as
  • US 4,260,868 discloses a sliding contact for powering the electrode.
  • the sliding contact acts directly on the electrode.
  • the contact fingers of the sliding contact are pressed directly onto the cylinder of the electrode.
  • a disadvantage of US Pat. No. 4,260,868 is the compact arrangement of the electrode, which makes replacing the electrode in the event of a defect very complex.
  • the object of the invention is to specify an electrode arrangement for a welding tongs arrangement which is designed in such a way that the elements provided for the power supply of the electrode can be easily replaced in the event of a defect.
  • the power supply unit has a contact bridge and a contact rod, which extends along a rod axis, and has a contact surface.
  • the contact bridge preferably includes a contact opening in which the contact rod is mounted so that it can move axially in the direction of the rod axis and is electrically conductive.
  • the contact bridge also has a contact area which is mechanically fixed and electrically conductively connected to the first electrode.
  • the arrangement of the contact bridge creates an offset between the contact rod and the first electrode.
  • the advantage of the offset is that more space is created between the electrode and the contact rod, which improves accessibility for maintenance work.
  • the contact point via which the axial displaceability is made possible, is axially offset from the electrode, as a result of which this contact point is more easily accessible.
  • the electrode the contact bridge the electrode is relieved in the welding process. This is an advantage in particular over the electrode arrangements in which a contact unit is slidably arranged on the surface of the electrode shaft.
  • the electrode axis of the electrode shaft is spatially offset from the rod axis. This means that the electrode axis is not collinear with the rod axis.
  • the electrode shaft can be connected to the contact bridge directly or indirectly via the holding element.
  • the electrode tip is arranged at the free end of the electrode and can be brought into contact with the weld metal.
  • the electrode tip is preferably mounted on the electrode shaft in an exchangeable manner.
  • the first electrode In the initial position, the first electrode is at a distance from the second electrode. In the welding position, the first electrode comes into contact with the material to be welded, which lies between the two electrodes, the second electrode also being in contact with the material to be welded, so that resistance welding can be provided.
  • the first electrode and the contact rod are parallel and offset from one another in such a way that the rod axis is offset parallel to the electrode axis lies, the first electrode and the contact rod being displaceable relative to one another in the direction of the respective axis.
  • Electrode is particularly preferably movable in the first direction of the electrode axis from an initial position to a welding position, the contact rod being offset from the first electrode so that the rod axis is offset parallel to the electrode axis.
  • the electrode axis runs offset parallel to the rod axis. This means that the electrode axis runs at a distance from the rod axis.
  • the electrode axis and the rod axis are not collinear with each other.
  • the electrode or the contact rod is moved along a linear longitudinal movement.
  • the first electrode is moved in the direction of the second electrode, which is fixed or also movable.
  • the second electrode can also be moved towards the first electrode.
  • the contact surface of the contact rod is preferably a cylindrical surface with a circular-cylindrical or a rectangular cross-section.
  • the member axis is defined as the central axis of the cylindrical surface.
  • An electrical contact can be established between the contact rod and the contact bridge in the contact opening.
  • the electrical contact is maintained over the entire axial movement.
  • the contact opening is preferably part of a contact ring, which can be inserted into a bearing opening on the contact bridge.
  • This embodiment has the advantage that the contact ring can be replaced comparatively easily in the event of a defect or if the contact elements are excessively worn.
  • the contact ring is preferably pressed into the bearing opening or is connected to the bearing opening via a threaded connection.
  • the contact ring preferably has a shoulder that protrudes radially from an outside side and provides a stop for the contact ring on the contact bridge.
  • the contact opening is formed integrally in the contact bridge.
  • the contact area is preferably designed as an opening and the first electrode protrudes into the opening with the electrode shaft. Electrical contact is made between the aperture and the electrode. More preferably, the electrode has a threaded portion and the opening is a threaded opening.
  • the power supply unit further includes a contact tab.
  • the contact rod has a contact section to which the contact lug is connected in an electrically contacting manner.
  • the contact portion is provided by an end face oriented perpendicular to the rod axis.
  • a threaded opening also extends from the end face into the contact rod.
  • the contact lug is attached to the contact rod by a screw that can be screwed into the threaded opening.
  • a spring washer is preferably arranged as a screw locking element.
  • Other screw locking elements are also conceivable.
  • the contact lug is preferably designed as a rigid conductor with a rigid cross-section.
  • the contact tab preferably has a rectangular cross section.
  • the contact lug preferably has a further contact area, with which the contact lug can be connected to a power supply element, such as a transformer.
  • the contact tab preferably extends along a tab axis, which tab axis is oriented at right angles to the rod axis.
  • the contact rod and/or the first electrode has at least two key surfaces lying opposite one another with respect to the rod axis or the electrode axis, which are designed to work together with a fork wrench.
  • the contact rod preferably has a sliding area with a cylindrical cross section, the contact bridge being movable along the sliding movement from one end of the sliding area to the other end of the sliding area.
  • the contact bridge moves, the electrode moves from the initial position to the welding position and from the welding position to moves the starting position.
  • the sliding area preferably only extends over part of the length of the contact rod.
  • the wrench flats are preferably arranged outside the sliding area.
  • the welding tongs arrangement preferably also includes a longitudinal guide, over which the electrode and/or the contact bridge is guided.
  • the contact bridge is designed in two parts with a first contact bridge part and a second contact bridge part, the first contact bridge part having said contact opening and the second contact bridge part having said contact area, the two contact bridge parts being pivotable about a pivot axis via a pivot connection and being electrically conductive are connected to each other, such that the two contact bridge parts are pivotable relative to each other.
  • the second embodiment can be used advantageously in electrode arrangements in which the electrodes perform a swivel movement.
  • the pivot connection preferably has a pivot pin and a pivot opening, the pivot pin being pivotably arranged in the pivot opening and an electrical contact element and/or a plain bearing being arranged between the pivot pin and the pivot opening.
  • the electrode is preferably in direct contact with the second contact bridge part.
  • the electrode is indirectly connected to the second contact bridge part via an electrode arm.
  • the electrode arm is preferably mounted on a pivot bearing so that it can pivot about a pivot axis, said pivot axis running parallel to the pivot axis of the pivot connection.
  • the power supply unit according to the second embodiment further comprises a contact lug and the contact rod has a contact section at the end to which the contact lug is connected in an electrically contacting manner the contact section is in electrical contact with the contact lug, preferably via a pivot connection, which pivot connection has a pivot pin and a pivot opening, the pivot pin being pivotably arranged in the pivot opening and an electrical contact element and/or a slide bearing being arranged between the pivot pin and pivot opening.
  • the contact rod preferably has a coolant channel with a coolant inlet and a coolant outlet, it being possible for coolant to be guided from the coolant inlet through the coolant channel to the coolant outlet. This allows the electrode to be cooled.
  • the coolant channel particularly preferably extends essentially over the entire length of the contact rod or at least over the length over which the contact bridge is displaced relative to the contact rod.
  • the coolant channel is provided by a bore in the contact rod and a sleeve inserted in the bore.
  • a first section of the coolant channel is provided inside the sleeve and a second section of the coolant channel is provided outside the sleeve.
  • the sleeve has at least one opening which connects the first section and the second section to one another.
  • At least one contact element is preferably arranged in the contact opening, which contact element has a multiplicity of spring-loaded contact parts.
  • the resilient contact parts are resiliently pressed against the contact surface in such a way that electrical contact is established between the contact surface and the inside of the contact opening via the contact parts.
  • two or more contact elements are offset from one another with respect to the rod axis.
  • the resilient contact parts have the advantage that good sliding properties and a good, in particular a determinate, electrical contact can be created.
  • the first electrode with the contact bridge is preferably displaced relative to the stationary contact rod.
  • the contact bar is preferable arranged stationary and the contact bridge is arranged with the electrode movable to the contact rod.
  • a slide bearing is preferably arranged in the contact opening, which provides a slide bearing for the contact rod.
  • the slide bearing is preferably a slide ring which is arranged in a groove in the contact opening.
  • a welding tongs arrangement comprises an electrode arrangement as described above and a second electrode, the second electrode being arranged fixed or movable with respect to the first electrode and the first electrode being movable in the direction of the second electrode when moving from the initial position into the welding position.
  • FIG. 1 shows a side view of a welding gun arrangement according to a first embodiment of the present invention, with a first electrode being in a starting position;
  • FIG. 2 shows the side view according to FIG. 1, the first electrode being between the starting position and a welding position;
  • FIG. 3 shows the side view according to FIG. 1, the first electrode being in the welding position
  • FIGS. 1 to 3 shows a perspective view of an electrode arrangement for a welding tong arrangement, in particular for the welding tong arrangement according to FIGS. 1 to 3;
  • FIG. 5 shows a sectional illustration of the electrode arrangement according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a sectional illustration of a further embodiment of the electrode arrangement according to one of FIGS. 4 and 5 with a cooling channel;
  • Fig. 7 shows a side view of a welding gun arrangement according to a second embodiment of the present invention, with a first electrode in a starting position;
  • FIG. 8 shows the side view according to FIG. 7, the first electrode being between the starting position and a welding position
  • FIG. 9 shows the side view according to FIG. 7, the first electrode being in the welding position
  • FIG. 10 shows a front view of the welding tongs arrangement according to FIG. 9;
  • FIG. 11 shows a perspective view of an electrode arrangement for a welding tongs arrangement, in particular for the welding tongs arrangement according to FIGS. 7 to 10;
  • FIG. 12 shows a sectional illustration of the electrode arrangement according to FIG. 10.
  • FIG. 13 shows a sectional view of partial areas of the first and the second embodiment.
  • FIGS. 1 to 6 A first embodiment of a welding tongs arrangement or an electrode arrangement is shown in FIGS. 1 to 6, and a second embodiment of a welding tongs arrangement or an electrode arrangement is shown in FIGS.
  • the welding tongs arrangement comprises an electrode arrangement S for supplying the welding tongs arrangement with electrical energy, a first electrode 1 and a second electrode 2.
  • the electrode arrangement S is arranged in such a way that the first electrode 1 is supplied with electrical energy. This means that the electrode arrangement S is electrically conductively connected to the first electrode 1 .
  • the first electrode 1 can be moved from an initial position, as shown in FIG. 1, into a welding position, as shown in FIG. FIG. 2 shows an intermediate layer between the starting layer and the welding layer. In the welding position, the first electrode 1 is in electrically conductive contact with the second electrode 2 via a weld metal, not shown in the figures, and the weld metal can be welded accordingly. After welding has taken place, the first electrode 1 moves from the welding position back into the starting position or back into an intermediate position between the welding position and the starting position.
  • the second electrode 2 is relative to the first electrode 1 fixed.
  • the second electrode 2 can also be arranged such that it can move relative to the first electrode 1 .
  • the first electrode 1 can be moved along an electrode axis E in the direction of the second electrode 2 . Accordingly, the first electrode 1 is moved along a longitudinal direction.
  • the electrodes 1, 2 are moved along a longitudinal axis or a longitudinal direction depending on their own mobility.
  • the two electrodes 1, 2 have electrode tips designed according to the requirements of the welding to be achieved.
  • the electrode arrangement S is shown in more detail in FIG.
  • the electrode arrangement S for the welding tongs arrangement described above comprises the first electrode 1 and a power supply unit 3.
  • the first electrode 1 can be moved in the direction of an electrode axis E from an initial position into a welding position.
  • the power supply unit 3 comprises a contact bridge 4 and a contact rod 5 extending along a rod axis K.
  • the contact rod 5 has a contact surface 6 .
  • the contact bridge 4 includes a contact opening 7, in which the contact rod 5 is mounted so that it can move axially and is electrically conductive. The axial movement takes place in the direction of the rod axis K.
  • the contact bridge 4 can be supplied with electrical energy via the electrically conductive connection between the contact rod 5 and the contact bridge 4 .
  • the contact bridge 4 also has a contact area 8 .
  • the first electrode 1 is mechanically fixed and electrically conductively connected to the contact bridge 4 via this contact area. Accordingly, the first electrode 1 is supplied with electrical energy via the contact bridge 4 .
  • the contact rod 5 is offset from the first electrode 1 .
  • the rod axis K is offset parallel to the electrode axis E. Accordingly, the connection point between the contact rod 5 and the contact bridge 4 and the connection point between the first electrode 1 and the contact bridge 4 are spatially spaced from one another. Due to this spatial distance, the two connection points are more easily accessible, which is an advantage for maintenance work. Accessibility to the connection points is improved overall, which makes maintenance work easier.
  • the contact opening 7 is part of a contact ring 12, which can be inserted into a bearing opening 13 on the contact bridge 4.
  • the contact ring 12 and the bearing opening 13 have thread structures 38 so that the contact ring 12 can be screwed into the bearing opening 13 .
  • the contact opening 7 is also conceivable for the contact opening 7 to be formed directly on the contact bridge 4 .
  • At least one contact element 9 is preferably arranged in the contact opening 7 .
  • the contact element 9 preferably comprises a plurality of spring-loaded contact parts 10 which are resiliently pressed against the contact surface 6 such that the said electrical contact can be established via the contact parts 10 .
  • two contact elements 9 are arranged at a distance from one another in the direction of the rod axis K.
  • At least one sliding bearing 40 is preferably also arranged in the contact opening 9 . At least two sliding bearings 40 are particularly preferably arranged.
  • the sliding bearings 40 are sliding rings, for example, which are mounted in a groove in the contact opening 9 .
  • the contact ring 12 has a shoulder 31 which bears against a corresponding surface on the contact bridge 4 . Furthermore, the contact ring 12 has two wrench flats 32 . The contact ring 12 can be actuated with a tool, such as an open-end wrench, during assembly or disassembly via these wrench flats 32 .
  • the contact rod 5 has a sliding area 37 .
  • the area 37 has a circular-cylindrical cross-section.
  • the contact bridge 4 can be moved in the direction of the rod axis K from one end of the sliding area 37 to the other end of the sliding area 37 .
  • the length of the sliding area 37 essentially corresponds to the length of the movement of the first electrode 1 from the starting position into the welding position.
  • the contact area 8, via which the first electrode 1 is connected to the contact bridge 4 in Connection is formed in the embodiment shown from opening.
  • the electrode protrudes into this opening.
  • the opening like the electrode 1, has thread structures 29 in the embodiment shown, so that the electrode 1 can be screwed into the opening.
  • the first electrode 1 has key faces 28 which are arranged opposite one another with respect to the electron axis E. The first electrode 1 can be actuated via these wrench flats 28 with a tool, such as an open-end wrench, during assembly or disassembly.
  • the first electrode 1 it is also conceivable for the first electrode 1 to be pressed into the opening.
  • the first electrode 1 is, as mentioned, electrically conductive and mechanically fixed to the contact bridge 4 .
  • the first electrode 1 is thus shifted with the contact bridge 4 relative to the stationary contact rod 5 .
  • the contact bridge 4 is mounted on a longitudinal guide 30 so that it can be displaced in a longitudinal direction.
  • the longitudinal guide 30 has a guide axis F, which is oriented parallel to the electrode axis E and to the rod axis K.
  • the contact bridge 4 has a guide receptacle 33 into which the longitudinal guide 30 engages accordingly.
  • the guide receptacle 33 and/or the longitudinal guide 30 is preferably designed to be electrically insulating, so that the contact bridge 4 is electrically insulated from the elements on which the longitudinal guide 30 is arranged.
  • the longitudinal guide 30 can also be fastened to an electrically insulated element.
  • the guide axis F, the rod axis K and the electrode axis E are preferably located at the corner points of a triangle in cross-section transverse to the respective axes. This means that the axes mentioned do not lie in a common plane. This achieves a compact design.
  • the power supply unit 3 also includes a contact lug 14 .
  • the contact lug 14 can be connected, for example, to a power supply element 35 that provides electrical energy.
  • the contact bottle 14 is electrically conductive with the contact rod 5 in Connection and supplies them with electrical energy.
  • the contact rod 5 has a contact section 15 at the end, via which the contact lug 14 is connected to the contact rod 5 in an electrically contacting manner.
  • the contact section 15 is provided by an end face 16 which is oriented at right angles to the axis K of the rod.
  • a threaded opening 17 extends from the end face 16 into the contact rod 5 .
  • the contact lug 14 is fastened to the contact rod 5 by a screw 18 which can be screwed into the threaded opening 17 .
  • the contact tab 14 has an opening 34 through which the screw 18 can be passed.
  • a spring washer 19 for mechanically securing the screw 18 is also arranged.
  • the contact tab 14 is preferably designed as a rigid conductor with a rigid cross-section.
  • the contact lug 14 can also be referred to as a busbar.
  • the contact tab 14 has a rectangular cross section.
  • the contact lug 14 has a further contact area 36 with which the contact lug 14 is electrically conductively connected to a power supply element 35 .
  • the contact tab 14 extends along a tab axis L which is oriented transversely to the rod axis K, i.e. at right angles.
  • FIG. 1 A further embodiment of the contact rod 5 is shown in FIG.
  • This further embodiment has an optional coolant channel 20 .
  • the coolant channel 20 has a coolant inlet 21 and a coolant outlet 22 .
  • the coolant channel 20 can be supplied with a coolant via the coolant inlet 21 so that the electrode can be cooled.
  • the coolant then flows through the coolant channel 20 and leaves it via the coolant outlet 22.
  • the coolant channel 20 is provided by a bore 23 in the contact rod 5 and a sleeve 24 inserted into the bore 23 .
  • a first section 25 of the coolant channel is provided within the sleeve 24 .
  • a second section 26 of the coolant channel 20 is provided outside the sleeve 24 .
  • the sleeve 24 has at least one opening 27 which connects the first section 25 of the coolant channel 20 to the second section 26 of the coolant channel 20 .
  • the coolant channel 20 preferably extends at least over the length of the contact rod 5 over which the contact bridge 4 is moved. In other words, the coolant channel 20 extends at least over the length of the sliding area 37.
  • the contact rod 5 can also be designed without a coolant channel.
  • a second embodiment of the present invention is shown in Figs. Identical parts are provided with the same reference symbols.
  • the electrodes 1, 2 or one of the electrodes 1, 2 are pivoted from the initial position into the welding position by a pivoting movement.
  • the contact bridge 4 is designed in two parts with a first contact bridge part 50 and a second contact bridge part 51 .
  • the first contact bridge part 50 has said contact opening 7 and the second contact bridge part 51 has said contact area 8 .
  • FIG. 11 shows that the two contact bridge parts 50, 51 are electrically conductively connected to one another via a pivot connection 52 about a pivot axis S52, such that the two contact bridge parts 50, 51 can be pivoted relative to one another.
  • the electrode is indirectly connected to the second contact bridge part 51 via an electrode arm 57 .
  • the second contact bridge part 51 is electrically conductively connected to the electrode arm 57 here.
  • the second contact link part 51 is electrically conductively connected to the electrode arm 57 with screws 64 .
  • the first electrode 1 with the electrode shaft 41 and the electrode tip 42 is arranged at the end of the electrode arm.
  • the electrode arm 57 is mounted on a pivot bearing 58 so that it can pivot about a pivot axis S58 , said pivot axis S58 running parallel to the pivot axis S52 of the pivot connection 52 .
  • the first contact bridge part 50 has the contact opening 7 in which the contact rod 5 can be displaced in the longitudinal direction.
  • the contact rod 5 also pivots together with the contact opening 7 and the second contact bridge part 51, with one of the contact rod 5 and the contact opening 7 being displaced relative to one another at the same time.
  • the pivot connection 52 has a pivot pin 53 and a pivot opening 54 .
  • the pivot pin 53 projects into the pivot opening 54 in a pivotable manner.
  • an electrical Contact element 55 and / or a sliding bearing 56 is arranged between pivot pin 53 and pivot opening 54 .
  • the electrical contact element 55 is preferably designed like the electrical contact element 9 described above between the contact opening 7 and the contact rod 5.
  • the power supply unit 3 preferably also comprises a contact lug 14, and the contact rod 5 has a contact section 15 at the end to which the contact lug 14 is electrically connected, with the contact section 15 preferably having a pivot connection 59 with the contact lug 14 in electrical contact contact is established.
  • the pivot connection has a pivot pin 60 and a pivot opening 61 , the pivot pin 60 being pivotably arranged in the pivot opening 61 and an electrical contact element 62 and/or a sliding bearing 63 being arranged between the pivot pin 60 and the pivot opening 61 .
  • the contact rod 5 preferably also has a coolant channel, which is designed essentially in the same way as the coolant channel described above.
  • the sectional view according to Figure 13 shows an advantageous arrangement of the at least one contact element 9 between the contact rod 5 and the contact opening 7 or the at least one contact element 55 between the pivot pin 53 and the pivot opening 54 or the at least one contact element 62 between the pivot pin 60 and the Swivel opening 61.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Abstract

Eine Elektrodenanordnung (S) für eine Schweisszangenanordnung umfasst eine erste Elektrode (1) mit einem sich entlang einer Elektrodenachse (E) erstreckenden Elektrodenschaft (41) und einer Elektrodenspitze (42), und eine Stromversorgungseinheit (3), wobei die Stromversorgungseinheit (3) eine Kontaktbrücke (4) und einen sich entlang einer Stabachse (K) erstreckenden Kontaktstab (5) mit einer Kontaktfläche (6) aufweist, wobei die Kontaktbrücke (4) eine Kontaktöffnung (7) umfasst, in welcher der Kontaktstab (5) in Richtung seiner Stabachse (K) axial bewegbar und elektrisch leitend gelagert ist, und wobei die Kontaktbrücke (4) weiter einen Kontaktbereich (8) aufweist, welcher mechanisch fest und elektrisch leitend mit der ersten Elektrode (1) in Verbindung steht.

Description

TITEL
ELEKTRODENANORDNUNG UND SCHWEISSZANGENANORDNUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für eine Schweisszangenanordnung nach Anspruch 1 und eine Schweisszangenanordnung nach Anspruch 15.
STAND DER TECHNIK
Die EP 2 758 207 offenbart eine Schweisszange mit Shunts als
Stromversorgungselemente. Aufgrund der mechanischen Bewegung der Schweisszange müssen derartige Shunts flexibel ausgebildet sein. Die mechanischen Belastungen dieser Shunts sind sehr hoch und demnach müssen die Shunts auch regelmässig ausgetauscht werden. Gerade in Produktionsstrassen muss der Ersatz möglichst schnell erfolgen, so dass der Produktionsausfall möglichst klein ist.
Die US 4,260,868 offenbart einen Gleitkontakt zur Stromversorgung der Elektrode. Der Gleitkontakt wirkt dabei direkt auf die Elektrode. Die Kontaktfinger des Gleitkontaktes werden direkt auf den Zylinder der Elektrode gedrückt. Nachteilig an der US 4,260,868 ist die kompakte Anordnung der Elektrode, was ein Ersatz der Elektrode im Falle eines Defektes sehr aufwändig gestaltet.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung eine Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung für eine Schweisszangenanordnung anzugeben, welche derart ausgebildet ist, dass die für die Stromversorgung der Elektrode vorgesehenen Elemente im Falle eines Defektes einfach austauschbar sind.
Diese Aufgabe löst der Gegenstand von Anspruch 1. Demgemäss umfasst eine Elektrodenanordnung eine erste Elektrode mit einem sich entlang einer Elektrodenachse erstreckenden Elektrodenschaft und einer Elektrodenspitze sowie eine Stromversorgungseinheit. Die Stromversorgungseinheit weist eine Kontaktbrücke und einen sich entlang einer Stabachse erstreckenden Kontaktstab mit einer Kontaktfläche auf. Vorzugsweise umfasst die Kontaktbrücke eine Kontaktöffnung, in welcher der Kontaktstab axial in Richtung der Stabachse bewegbar und elektrisch leitend gelagert ist. Die Kontaktbrücke weist weiter einen Kontaktbereich auf, welcher mechanisch fest und elektrisch leitend mit der ersten Elektrode in Verbindung steht.
Durch die Anordnung der Kontaktbrücke entsteht ein Versatz zwischen dem Kontaktstab und der ersten Elektrode. Durch den Versatz ergeht der Vorteil, dass mehr Raum zwischen Elektrode und Kontaktstab geschaffen wird, wodurch die Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten verbessert wird. Insbesondere liegt die Kontaktstelle, über welche die axiale Verschiebbarkeit ermöglicht wird, axial versetzt zur Elektrode, wodurch diese Kontaktstelle einfacher zugänglich ist.
Ferner wird die Elektrode die Kontaktbrücke die Elektrode im Schweissprozess entlastet. Dies ist insbesondere gegenüber den Elektrodenanordnungen, bei welchen eine Kontakteinheit gleitend auf der Oberfläche des Elektrodenschafts angeordnet ist ein Vorteil.
Die Elektrodenachse des Elektrodenschafts ist räumlich zur Stabachse versetzt angeordnet. Das heisst, die Elektrodenachse ist nicht kollinear zur Stabachse.
Der Elektrodenschaft kann direkt oder indirekt über Halterungselement mit der Kontaktbrücke in Verbindung stehen. Die Elektrodenspitze ist am freien Ende der Elektrode angeordnet und ist mit dem Schweissgut in Kontakt bringbar. Vorzugsweise ist die Elektrodenspitze austauschbar am Elektrodenschaft gelagert.
In der Ausgangslage liegt die erste Elektrode beabstandet zur zweiten Elektrode. In der Schweisslage kommt die erste Elektrode mit dem Schweissgut, welches zwischen den beiden Elektroden liegt, in Kontakt, wobei die zweite Elektrode ebenfalls mit dem Schweissgut in Kontakt ist, so dass eine Widerstandsschweissung bereitgestellt werden kann.
In einer ersten Ausführungsform liegen die erste Elektrode und der Kontaktstab parallel und versetzt zueinander, derart, dass die Stabachse parallel versetzt zur Elektrodenachse liegt, wobei die erste Elektrode und der Kontaktstab in Richtung der jeweiligen Achse relativ zueinander verschiebbar sind.
Besonders bevorzugt ist Elektrode in die erste in Richtung der Elektrodenachse von einer Ausgangslage in eine Schweisslage bewegbar, wobei der Kontaktstab versetzt zur ersten Elektrode angeordnet ist, so dass die Stabachse parallel versetzt zur Elektrodenachse liegt.
Die Elektrodenachse verläuft parallel versetzt zur Stabachse. Das heisst, dass die Elektrodenachse in einem Abstand zur Stabachse verläuft. Die Elektrodenachse und die Stabachse verlaufen nicht kollinear zueinander.
Bei der Bewegung der Elektrode bzw. des Kontaktstabes in Richtung der jeweiligen Achse wird die Elektrode bzw. der Kontaktstab entlang einer geradlinigen Längsbewegung bewegt. Vorzugsweise wird die erste Elektrode in Richtung der zweiten Elektrode, die feststehend oder ebenfalls bewegbar angeordnet ist, bewegt. Alternativ kann auch die zweite Elektrode zur ersten Elektrode hin bewegt werden.
Die Kontaktfläche des Kontaktstabes ist vorzugsweise eine zylindrische Fläche mit kreiszylindrischem oder einem rechteckigen Querschnitt. Die Stabachse wird dabei als Mittelachse der zylindrischen Fläche definiert.
In der Kontaktöffnung ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstab und der Kontaktbrücke vermittelbar. Der elektrische Kontakt wird dabei über die gesamte axiale Bewegung aufrechterhalten.
In einer ersten Variante ist die Kontaktöffnung vorzugsweise Teil eines Kontaktrings, welcher in eine Lageröffnung an der Kontaktbrücke einsetzbar ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Kontaktring im Falle eines Defektes oder bei zu grossem Verschleiss der Kontaktelemente vergleichsweise einfach ausgetauscht werden kann.
Vorzugsweise wird der Kontaktring in die Lageröffnung eingepresst oder steht über eine Gewindeverbindung mit der Lageröffnung in Verbindung. Vorzugsweise weist der Kontaktring eine radial von einer Aussenseite abstehende Schulter auf, welche einen Anschlag für den Kontaktring an der Kontaktbrücke bereitstellt.
In einer Variante ist die Kontaktöffnung integral in die Kontaktbrücke eingeformt. Vorzugsweise ist der Kontaktbereich als Öffnung ausgebildet und die erste Elektrode ragt mit dem Elektrodenschaft in die Öffnung ein. Zwischen der Öffnung und der Elektrode wird ein elektrischer Kontakt hergestellt. Besonders bevorzugt weist die Elektrode einen Gewindeabschnitt auf und die Öffnung ist eine Gewindeöffnung.
Vorzugsweise umfasst die Stromversorgungseinheit weiterhin eine Kontaktlasche. Der Kontaktstab weist endseitig einen Kontaktabschnitt auf, an welchem die Kontaktlasche elektrisch kontaktierend angeschlossen ist.
Vorzugsweise wird der Kontaktabschnitt durch eine Stirnfläche, welche rechtwinklig zur Stabachse orientiert ist, bereitgestellt. Ferner erstreckt sich eine Gewindeöffnung von der Stirnfläche in den Kontaktstab hinein. Die Kontaktlasche wird durch eine in die Gewindeöffnung einschraubbare Schraube zum Kontaktstab befestigt.
Vorzugsweise wird zusätzlich zur Schraube eine Federscheibe als Schraubensicherungselement angeordnet. Andere Schraubensicherungselemente sind ebenfalls denkbar.
Vorzugsweise ist die Kontaktlasche als starrer Leiter mit einem starren Querschnitt ausgebildet. Vorzugsweise weist die Kontaktlasche einen rechteckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise weist die Kontaktlasche einen weiteren Kontaktbereich auf, mit welchem die Kontaktlasche mit einem Stromversorgungselement, wie mit einem Transformator, verbindbar ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktlasche entlang einer Laschenachse, welche Laschenachse rechtwinklig zur Stabachse orientiert ist.
Vorzugsweise weist der Kontaktstab und/oder die erste Elektrode mindestens zwei bezüglich der Stabachse bzw. der Elektrodenachse gegenübereinander liegende Schlüsselflächen auf, welche zur Zusammenarbeit mit einem Gabelschlüssel ausgebildet sind.
Vorzugsweise weist der Kontaktstab einen Gleitbereich mit einem zylindrischen Querschnitt auf, wobei die Kontaktbrücke entlang der Gleitbewegung von einem Ende des Gleitbereichs zum anderen Ende des Gleitbereichs bewegbar ist. Bei der Bewegung der Kontaktbrücke wird die Elektrode von der Ausgangslage in die Schweisslage und von der Schweisslage in die Ausgangslage bewegt.
Der Gleitbereich erstreckt sich vorzugsweise nur über eine Teillänge des Kontaktstabes. Vorzugsweise sind die Schlüsselflächen ausserhalb des Gleitbereichs angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die Schweisszangenanordnung weiterhin eine Längsführung, über welche die Elektrode und/oder die Kontaktbrücke geführt ist.
In einer zweiten Ausführungsform ist die Kontaktbrücke mit einem ersten Kontaktbrückenteil und einem zweiten Kontaktbrückenteil zweiteilig ausgebildet, wobei das erste Kontaktbrückenteil die besagte Kontaktöffnung aufweist und wobei das zweite Kontaktbrückenteil den besagten Kontaktbereich aufweist, wobei die beiden Kontaktbrückenteile über eine Schwenkverbindung um eine Schwenkachse schwenkbar und elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, derart, dass die beiden Kontaktbrückenteil relativ zueinander verschwenkbar sind.
Durch die Anordnung der Schwenkverbindung kann die zweite Ausführungsform vorteilhaft bei Elektrodenanordnungen, bei welchen die Elektroden eine Schwenkbewegung ausführen eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist die Schwenkverbindung einen Schwenkzapfen und eine Schwenköffnung auf, wobei der Schwenkzapfen schwenkbar in der Schwenköffnung angeordnet ist und wobei zwischen Schwenkzapfen und Schwenköffnung ein elektrisches Kontaktelement und/oder ein Gleitlager angeordnet ist.
Vorzugsweise steht die Elektrode direkt mit dem zweiten Kontaktbrückenteil in Verbindung. Alternativerweise steht die Elektrode indirekt über einen Elektrodenarm mit dem zweiten Kontaktbrückenteil in Verbindung.
Vorzugsweise ist der Elektrodenarm an einem Schwenklager um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei die besagte Schwenkachse parallel zur Schwenkachse der Schwenkverbindung verläuft.
Vorzugsweise umfasst die Stromversorgungseinheit gemäss der zweiten Ausführungsform weiterhin eine Kontaktlasche und der Kontaktstab weist endseitig einen Kontaktabschnitt aufweist, an welchem die Kontaktlasche elektrisch kontaktierend angeschlossen ist, wobei der Kontaktabschnitt vorzugsweise über eine Schwenkverbindung mit der Kontaktlasche in elektrischem Kontakt steht, welche Schwenkverbindung einen Schwenkzapfen und eine Schwenköffnung aufweist, wobei der Schwenkzapfen schwenkbar in der Schwenköffnung angeordnet ist und wobei zwischen Schwenkzapfen und Schwenköffnung ein elektrisches Kontaktelement und/oder ein Gleitlager angeordnet ist.
In der Folge werden besonders bevorzugte Elemente, die in allen Ausführungsformen eingesetzt werden können, beschrieben:
Vorzugsweise weist der Kontaktstab einen Kühlmittelkanal mit einem Kühlmitteleintritt und einem Kühlmittelaustritt auf, wobei Kühlmittel vom Kühlmitteleintritt durch den Kühlmittelkanal zum Kühlmittelaustritt geführt werden kann. Hierdurch kann die Elektrode gekühlt werden. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Kühlmittelkanal im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kontaktstabes oder mindestens über die Länge, über welche die Kontaktbrücke relativ zum Kontaktstab verschoben wird.
Vorzugsweise wird der Kühlmittelkanal durch eine Bohrung im Kontaktstab und eine in der Bohrung eingesetzte Hülse bereitgestellt. Innerhalb der Hülse wird ein erster Abschnitt des Kühlmittelkanals bereitgestellt und ausserhalb der Hülse wird ein zweiter Abschnitt des Kühlmittelkanals bereitgestellt. Die Hülse weist mindestens einen Durchbruch auf, welcher den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt miteinander verbinden.
Vorzugsweise ist in der Kontaktöffnung mindestens ein Kontaktelement angeordnet, welches Kontaktelement eine Vielzahl von gefederten Kontakteilen aufweist. Die federnden Kontaktteile werden federnd gegen die Kontaktfläche gedrückt, derart, dass über die Kontaktteile ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfläche und der Innenseite der Kontaktöffnung hergestellt wird.
Vorzugsweise sind zwei oder mehrere Kontaktelemente bezüglich der Stabachse versetzt zueinander angeordnet.
Die federnden Kontaktteile weisen den Vorteil auf, dass gute Gleiteigenschaften und ein guter, insbesondere ein determinierter, elektrischer Kontakt geschaffen werden kann.
Vorzugsweise wird die erste Elektrode mit der Kontaktbrücke relativ zum feststehenden Kontaktstab verschoben. Mit anderen Worten gesagt ist der Kontaktstab vorzugsweise ortsfest angeordnet und die Kontaktbrücke ist mit der Elektrode bewegbar zum Kontaktstab angeordnet.
Vorzugsweise ist in der Kontaktöffnung ein Gleitlager angeordnet, welches für den Kontaktstab ein Gleitlagerung bereitstellt. Vorzugsweise ist das Gleitlager ein Gleitring, der in einer Nute in der Kontaktöffnung angeordnet ist.
Eine Schweisszangenanordnung umfasst eine Elektrodenanordnung nach obiger Beschreibung und eine zweite Elektrode, wobei die zweite Elektrode bezüglich der ersten Elektrode feststehend oder bewegbar angeordnet ist und wobei die erste Elektrode bei der Bewegung von der Ausgangslage in die Schweisslage in Richtung der zweiten Elektrode bewegbar ist.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schweisszangenanordnung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste Elektrode in einer Ausgangslage ist;
Fig. 2 die Seitenansicht nach Figur 1 , wobei die erste Elektrode zwischen der Ausgangslage und einer Schweisslage ist;
Fig. 3 die Seitenansicht nach Figur 1 , wobei die erste Elektrode in der Schweisslage ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenanordnung für eine Schweisszangenanordnung, insbesondere für die Schweisszangenanordnung nach den Figuren 1 bis 3;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung nach Figur 4;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausbildung der Elektrodenanordnung nach einer der Figuren 4 und 5 mit einem Kühlkanal;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Schweisszangenanordnung nach einer zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste Elektrode in einer Ausgangslage ist;
Fig. 8 die Seitenansicht nach Figur 7, wobei die erste Elektrode zwischen der Ausgangslage und einer Schweisslage ist;
Fig. 9 die Seitenansicht nach Figur 7, wobei die erste Elektrode in der Schweisslage ist;
Fig. 10 eine Frontansicht der Schweisszangenanordnung nach Figur 9;
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenanordnung für eine Schweisszangenanordnung, insbesondere für die Schweisszangenanordnung nach den Figuren 7 bis 10;
Fig. 12 eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung nach Figur 10; und
Fig. 13 eine Schnittdarstellung von Teilbereichen der ersten und der zweiten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Figuren 1 bis 6 wird eine erste Ausführungsform einer Schweisszangenanordnung bzw. einer Elektrodenanordnung gezeigt und in den Figuren 7 bis 12 wird eine zweite Ausführungsform einer Schweisszangenanordnung bzw. einer Elektrodenanordnung gezeigt.
In den Figuren 1 bis 3 wird eine Schweisszangenanordnung gezeigt. Die Schweisszangenanordnung umfasst eine Elektrodenanordnung S zur Versorgung der Schweisszangenanordnung mit elektrischer Energie, eine erste Elektrode 1 und eine zweite Elektrode 2. Die Elektrodenanordnung S ist dabei derart angeordnet, dass die erste Elektrode 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das heisst, die Elektrodenanordnung S steht elektrisch leitende mit der ersten Elektrode 1 in Verbindung. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Elektrode 1 ausgehend von einer Ausgangslage, so wie in der Figur 1 gezeigt, in eine Schweisslage, so wie in der Figur 3 gezeigt, bewegbar. Die Figur 2 zeigt eine Zwischenlage zwischen der Ausgangslage und der Schweisslage. In der Schweisslage steht die erste Elektrode 1 über ein in den Figuren nicht gezeigtes Schweissgut mit der zweiten Elektrode 2 in elektrisch leitenden Kontakt und das Schweissgut kann entsprechend geschweisst werden. Nach erfolgter Schweissung bewegt sich die erste Elektrode 1 von der Schweisslage zurück in die Ausgangslage oder zurück in eine Zwischenlage zwischen der Schweisslage und der Ausgangslage.
Die zweite Elektrode 2 ist in der gezeigten Ausführungsform bezüglich der ersten Elektrode 1 fest angeordnet. Die zweite Elektrode 2 kann aber auch bezüglich der ersten Elektrode 1 bewegbar angeordnet sein. Die erste Elektrode 1 entlang einer Elektrodenachse E in Richtung der zweiten Elektrode 2 bewegbar. Demnach wird die erste Elektrode 1 entlang einer Längsrichtung bewegt. Mit anderen Worten gesagt werden die Elektroden 1 , 2 gemäss der ersten Ausführungsform in Abhängigkeit der eigenen Bewegbarkeit entlang einer Längsachse bzw. einer Längsrichtung bewegt.
Die beiden Elektroden 1 , 2 weisen entsprechend den Anforderungen der zu erzielenden Schweissung ausgebildete Elektrodenspitzen auf.
In der Figur 4 wird die Elektrodenanordnung S genauer gezeigt. Die Elektrodenanordnung S für die oben beschriebene Schweisszangenanordnung umfasst die erste Elektrode 1 und eine Stromversorgungseinheit 3. Die erste Elektrode 1 ist, wie erwähnt, in Richtung einer Elektrodenachse E von einer Ausgangslage in eine Schweisslage bewegbar.
Die Stromversorgungseinheit 3 umfasst eine Kontaktbrücke 4 und einen sich entlang einer Stabachse K erstreckenden Kontaktstab 5. Der Kontaktstab 5 weist eine Kontaktfläche 6 auf. Die Kontaktbrücke 4 umfasst eine Kontaktöffnung 7, in welche der Kontaktstab 5 axial bewegbar und elektrisch leitend gelagert ist. Die axiale Bewegung erfolgt in Richtung der Stabachse K. Über die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstab 5 und der Kontaktbrücke 4 kann die Kontaktbrücke 4 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die Kontaktbrücke 4 weist weiter einen Kontaktbereich 8 auf. Über diesen Kontaktbereich ist die erste Elektrode 1 mechanisch fest und elektrisch leitend mit der Kontaktbrücke 4 in Verbindung. Demnach wird die erste Elektrode 1 über die Kontaktbrücke 4 mit elektrischer Energie versorgt.
Der Kontaktstab 5 ist versetzt zur ersten Elektrode 1 angeordnet. Die Stabachse K liegt dabei parallel versetzt zur Elektrodenachse E. Demnach liegen die Verbindungsstelle zwischen dem Kontaktstab 5 sowie der Kontaktbrücke 4 und die Verbindungsstelle zwischen der ersten Elektrode 1 sowie der Kontaktbrücke 4 räumlich beabstandet zueinander. Aufgrund dieses räumlichen Abstandes sind die beiden Verbindungsstellen einfacher zugänglich, was bei Wartungsarbeiten von Vorteil ist. Die Zugänglichkeit zu den Verbindungsstellen wird insgesamt verbessert, was die Wartungsarbeiten einfacher macht.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Kontaktöffnung 7 Teil eines Kontaktrings 12, welcher in eine Lageröffnung 13 an der Kontaktbrücke 4 einsetzbar ist. Der Kontaktring 12 und die Lageröffnung 13 weisen dabei Gewindestrukturen 38 auf, so dass der Kontaktring 12 in die Lageröffnung 13 eingeschraubt werden kann. In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform ist es auch denkbar, dass der Kontaktring 12 in die Lageröffnung 13 eingepresst wird.
In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform ist es auch denkbar, dass die Kontaktöffnung 7 direkt an der Kontaktbrücke 4 eingeformt ist.
Vorzugsweise ist in der Kontaktöffnung 7 mindestens ein Kontaktelement 9 angeordnet. Mit dem Kontaktelement 9 wird zwischen der Kontaktfläche 6 des Kontaktstabs 5 und der Innenseite 11 der Kontaktöffnung 7 ein elektrischer Kontakt vermittelt. Das Kontaktelement 9 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von gefederten Kontaktteilen 10, welche federnd gegen die Kontaktfläche 6 gedrückt werden, derart dass über die Kontaktteile 10 der besagte elektrische Kontakt hergestellt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Kontaktelemente 9 in Richtung der Stabachse K beabstandet zueinander angeordnet.
Vorzugsweise ist in der Kontaktöffnung 9 weiterhin mindestens ein Gleitlager 40 angeordnet. Besonders bevorzugt sind mindestens zwei Gleitlager 40 angeordnet. Die Gleitlager 40 sind beispielsweise Gleitringe, welche in einer Nute in der Kontaktöffnung 9 gelagert sind.
Der Kontaktring 12 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Schulter 31 auf, welche an einer korrespondierenden Oberfläche an der Kontaktbrücke 4 anliegt. Ferner weist der Kontaktring 12 zwei Schlüsselflächen 32 auf. Über diese Schlüsselflächen 32 kann der Kontaktring 12 mit einem Werkzeug, wie einem Gabelschlüssel, bei der Montage bzw. der Demontage betätigt werden.
Der Kontaktstab 5 weist einen Gleitbereich 37 auf. Der Bereich 37 weist einen kreiszylindrischen Querschnitt auf. Die Kontaktbrücke 4 ist dabei in Richtung der Stabachse K von einem Ende des Gleitbereichs 37 zum anderen Ende des Gleitbereichs 37 bewegbar. Die Länge des Gleitbereichs 37 entspricht im Wesentlichen der Länge der Bewegung der ersten Elektrode 1 von der Ausgangslage in die Schweisslage.
Der Kontaktbereich 8, über welchen die erste Elektrode 1 mit der Kontaktbrücke 4 in Verbindung steht, ist in der gezeigten Ausführungsform aus Öffnung ausgebildet. Die Elektrode ragt in diese Öffnung ein. Die Öffnung, wie auch die Elektrode 1 , weisen in der gezeigten Ausführungsform Gewindestrukturen 29 auf, so dass die Elektrode 1 in die Öffnung eingeschraubt werden kann. Die erste Elektrode 1 weist in der gezeigten Ausführungsform Schlüsselflächen 28 auf, welche bezüglich der Elektronenachse E gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Über diese Schlüsselflächen 28 kann die erste Elektrode 1 mit einem Werkzeug, wie einem Gabelschlüssel, bei der Montage bzw. der Demontage betätigt werden.
In anderen Ausführungsformen ist es aber auch denkbar, dass die erste Elektrode 1 in die Öffnung eingepresst wird.
In der gezeigten Ausführungsform steht die erste Elektrode 1 , wie erwähnt, mit der Kontaktbrücke 4 in elektrisch leitender und mechanisch fester Verbindung. Die erste Elektrode 1 wird somit mit der Kontaktbrücke 4 relativ zum feststehenden Kontaktstab 5 verschoben.
Von der Figur 4 ist weiter ersichtlich, dass die Kontaktbrücke 4 an einer Längsführung 30 in eine Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Längsführung 30 weist dabei eine Führungsachse F auf, welche parallel zu der Elektrodenachse E sowie zu der Stabachse K orientiert ist. Die Kontaktbrücke 4 weist eine Führungsaufnahme 33 auf, in welche die Längsführung 30 entsprechend eingreift. Vorzugsweise ist die Führungsaufnahme 33 und/oder die Längsführung 30 elektrisch isolierend ausgebildet, so dass die Kontaktbrücke 4 von den Elementen, an welcher die Längsführung 30 angeordnet ist, elektrisch isoliert ist. Alternativ kann auch die Längsführung 30 an einem elektrisch isoliert ausgebildeten Element befestigt sein.
Vorzugsweise liegen die Führungsachse F, die Stabachse K und die Elektrodenachse E im Querschnitt quer zu den jeweiligen Achsen gesehen an Eckpunkten eines Dreiecks. D.h. die genannten Achsen liegen nicht in einer gemeinsamen Ebene. Hierdurch wird eine kompakte Bauform erreicht.
Von den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 6 wird weiter ersichtlich, dass die Stromversorgungseinheit 3 weiterhin eine Kontaktlasche 14 umfasst. Die Kontaktlasche 14 ist beispielsweise mit einem die elektrische Energie bereitstellen Stromversorgungselement 35 verbindbar. Die Kontaktflasche 14 steht elektrisch leitend mit dem Kontaktstab 5 in Verbindung und versorgt diese mit elektrischer Energie. Der Kontaktstab 5 weist endseitig einen Kontaktabschnitt 15 auf, über weichen die Kontaktlasche 14 elektrisch kontaktierend am Kontaktstab 5 angeschlossen ist.
In der gezeigten Ausführungsform wird der Kontaktabschnitt 15 durch eine Stirnfläche 16, welche rechtwinklig zur Stabachse K orientiert ist, bereitgestellt. Eine Gewindeöffnung 17 erstreckt sich von der Stirnfläche 16 in den Kontaktstab 5 hinein. Die Kontaktlasche 14 wird durch eine in die Gewindeöffnung 17 einschraubbare Schraube 18 zum Kontaktstab 5 befestigt. Die Kontaktlasche 14 weist eine Öffnung 34 auf, durch welche die Schraube 18 hindurchführbar ist. In der gezeigten Ausführungsform ist weiter eine Federscheibe 19 zur mechanischen Sicherung der Schraube 18 angeordnet.
Die Kontaktlasche 14 ist vorzugsweise als starrer Leiter mit einem starren Querschnitt ausgebildet. Die Kontaktlasche 14 kann auch als Stromschiene bezeichnet werden. In der gezeigten Ausführungsform weist die Kontaktlasche 14 einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Kontaktlasche 14 weist einen weiteren Kontaktbereich 36 auf, mit welchem die Kontaktlasche 14 mit einem Stromversorgungselement 35, elektrisch leitend verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Kontaktlasche 14 entlang einer Laschenachse L, welche quer, d.h. rechtwinklig, zur Stabachse K orientiert ist.
In der Figur 6 wird eine weitere Ausführung des Kontaktstabs 5 gezeigt. Diese weitere Ausführung weist einen optionalen Kühlmittelkanal 20 auf. Der Kühlmittelkanal 20 weist einen Kühlmitteleintritt 21 und einen Kühlmittelaustritt 22 auf. Über den Kühlmitteleintritt 21 ist der Kühlmittelkanal 20 mit einem Kühlmittel versorgbar, so dass die Elektrode gekühlt werden kann. Das Kühlmittel durchfliesst dann den Kühlmittelkanal 20 und verlässt diesen über den Kühlmittelaustritt 22.
Der Kühlmittelkanal 20 wird durch eine Bohrung 23 im Kontaktstab 5 und eine in die Bohrung 23 eingesetzte Hülse 24 bereitgestellt. Innerhalb der Hülse 24 wird ein erster Abschnitt 25 des Kühlmittelkanals bereitgestellt. Ausserhalb der Hülse 24 wird ein zweiter Abschnitt 26 des Kühlmittelkanals 20 bereitgestellt. Weiter weist die Hülse 24 mindestens einen Durchbruch 27 auf, weicher den ersten Abschnitt 25 des Kühlmittelkanals 20 mit dem zweiten Abschnitt 26 des Kühlmittelkanals 20 verbindet. Der Kühlmittelkanal 20 erstreckt sich vorzugsweise mindestens über die Länge des Kontaktstabes 5, über welche die Kontaktbrücke 4 bewegt wird. Mit anderen Worten gesagt erstreckt sich der Kühlmittelkanal 20 mindestens über die Länge des Gleitbereichs 37. Wie erwähnt kann der Kontaktstab 5 auch ohne Kühlmittelkanal ausgebildet sein.
In den Figuren 7 bis 12 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Elektroden 1 , 2 oder eine der Elektroden 1 , 2 über eine Schwenkbewegung von der Ausgangslage in die Schweisslage verschwenkt.
Gemäss der zweiten Ausführungsform ist die Kontaktbrücke 4 mit einem ersten Kontaktbrückenteil 50 und einem zweiten Kontaktbrückenteil 51 zweiteilig ausgebildet. Das erste Kontaktbrückenteil 50 weist die besagte Kontaktöffnung 7 auf und das zweite Kontaktbrückenteil 51 weist den besagten Kontaktbereich 8 auf. In der Figur 11 wird gezeigt, dass die beiden Kontaktbrückenteile 50, 51 über eine Schwenkverbindung 52 um eine Schwenkachse S52 schwenkbar und elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, derart, dass die beiden Kontaktbrückenteile 50, 51 relativ zueinander verschwenkbar sind.
In der gezeigten Ausführungsform steht die Elektrode indirekt über einen Elektrodenarm 57 mit dem zweiten Kontaktbrückenteil 51 in Verbindung. Das zweite Kontaktbrückenteil 51 steht hier elektrisch leitend mit dem Elektrodenarm 57 in Verbindung. In der gezeigten Ausführungsform wird das zweite Kontaktbrückenteil 51 mit Schrauben 64 mit dem Elektrodenarm 57 elektrisch leitend verbunden. Endseitig am Elektrodenarm ist die erste Elektrode 1 mit dem Elektrodenschaft 41 und der Elektrodenspitze 42 angeordnet. Der Elektrodenarm 57 ist an einem Schwenklager 58 um eine Schwenkachse S58 schwenkbar gelagert, wobei die besagte Schwenkachse S58 parallel zur Schwenkachse S52 der Schwenkverbindung 52 verläuft.
Das erste Kontaktbrückenteil 50 weist, wie erwähnt die Kontaktöffnung 7 auf, in welcher der Kontaktstab 5 in Längsrichtung verschiebbar ist. Bei der Schwenkbewegung des Elektrodenarms verschwenkt sich auch der Kontaktstab 5 gemeinsam mit der Kontaktöffnung 7 und des zweiten Kontaktbrückenteils 51 , wobei gleichzeitig eine der Kontaktstab 5 und die Kontaktöffnung 7 relativ zueinander verschoben werden.
Die Schwenkverbindung 52 weist einen Schwenkzapfen 53 und eine Schwenköffnung 54 auf. Der Schwenkzapfen 53 ragt schwenkbar in die Schwenköffnung 54 ein. Vorzugsweise ist zwischen dem Schwenkzapfen 53 und der Schwenköffnung 54 ein elektrisches Kontaktelement 55 und/oder ein Gleitlager 56 angeordnet. Das elektrische Kontaktelement 55 ist vorzugsweise so ausgebildet wie das oben beschriebene elektrische Kontaktelement 9 zwischen der Kontaktöffnung 7 und dem Kontaktstab 5.
Vorzugsweise umfasst die Stromversorgungseinheit 3 nach der zweiten Ausführungsform weiterhin eine Kontaktlasche 14, und der Kontaktstab 5 weist endseitig einen Kontaktabschnitt 15 aufweist, an welchem die Kontaktlasche 14 elektrisch kontaktierend angeschlossen ist, wobei der Kontaktabschnitt 15 vorzugsweise über eine Schwenkverbindung 59 mit der Kontaktlasche 14 in elektrischem Kontakt steht. Die Schwenkverbindung weist einen Schwenkzapfen 60 und eine Schwenköffnung 61 auf, wobei der Schwenkzapfen 60 schwenkbar in der Schwenköffnung 61 angeordnet ist und wobei zwischen Schwenkzapfen 60 und Schwenköffnung 61 ein elektrisches Kontaktelement 62 und/oder ein Gleitlager 63 angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Kontaktstab 5 gemäss der zweiten Ausführungsform ebenfalls einen Kühlmittelkanal auf, welcher im Wesentlichen gleichartig zum oben beschriebenen Kühlmittelkanal ausgebildet ist.
Die Schnittdarstellung nach der Figur 13 zeigt eine vorteilhafte Anordnung des mindestens einen Kontaktelements 9 zwischen dem Kontaktstab 5 und der Kontaktöffnung 7 bzw. des mindestens einen Kontaktelements 55 zwischen dem Schwenkzapfen 53 und der Schwenköffnung 54 bzw. des mindestens einen Kontaktelements 62 dem Schwenkzapfen 60 und der Schwenköffnung 61.
BEZUGSZEICHENLISTE erste Elektrode 34 Öffnung zweite Elektrode 35 Stromversorgungselement Stromversorgungseinheit 36 weiterer Kontaktbereich Kontaktbrücke 37 Gleitbereich Kontaktstab 38 Gewindestruktur Kontaktfläche 40 Gleitlager Kontaktöffnung 41 Elektrodenschaft Kontaktbereich 42 Elektrodenspitze Kontaktelement 50 erstes Kontaktbrückenteil Kontaktteile 51 zweites Kontaktbrückenteil Innenseite 52 Schwenkverbindung Kontaktring 53 Schwenkzapfen Lageröffnung 54 Schwenköffnung Kontaktlasche 55 elektrisches Kontaktelement Kontaktabschnitt 56 Gleitlager Stirnfläche 57 Elektrodenarm Gewindeöffnung 58 Schwenklager Schraube 59 Schwenkverbindung Federscheibe 60 Schwenkzapfen Kühlmittelkanal 61 Schwenköffnung Kühlmitteleintritt 62 elektrisches Kontaktelement Kühlmittelaustritt 63 Gleitlager Bohrung 64 Schrauben Hülse E Elektrodenachse erster Abschnitt F Führungsachse zweiter Abschnitt K Stabachse Durchbruch L Laschenachse Schlüsselflächen S Elektrodenanordnung Gewindestruktur S52 Schwenkachse Längsführung 558 Schwenkachse Schulter 559 Schwenkachse Schlüsselflächen. Führungsaufnahme

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Elektrodenanordnung (S) für eine Schweisszangenanordnung umfassend eine erste Elektrode (1) mit einem sich entlang einer Elektrodenachse (E) erstreckenden Elektrodenschaft (41) und einer Elektrodenspitze (42), und eine Stromversorgungseinheit (3), wobei die Stromversorgungseinheit (3) eine Kontaktbrücke (4) und einen sich entlang einer Stabachse (K) erstreckenden Kontaktstab (5) mit einer Kontaktfläche (6) aufweist, wobei die Kontaktbrücke (4) eine Kontaktöffnung (7) umfasst, in welcher der Kontaktstab (5) in Richtung seiner Stabachse (K) axial bewegbar und elektrisch leitend gelagert ist, und wobei die Kontaktbrücke (4) weiter einen Kontaktbereich (8) aufweist, welcher mechanisch fest und elektrisch leitend mit der ersten Elektrode (1) in Verbindung steht.
2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenachse (E) des Elektrodenschafts (41) räumlich zur Stabachse (K) versetzt ist.
3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1) und der Kontaktstab (5) parallel und versetzt zueinander liegen, derart, dass die Stabachse (K) parallel versetzt zur Elektrodenachse (E) liegt, wobei die erste Elektrode (1) und der Kontaktstab (5) in Richtung der jeweiligen Achse relativ zueinander verschiebbar sind.
4. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktöffnung (7) Teil eines Kontaktrings (12) ist, welcher in eine Lageröffnung (13) an der Kontaktbrücke (4) einsetzbar ist.
5. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktöffnung (7) integral in die Kontaktbrücke (4) eingeformt ist.
6. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (8) als Öffnung ausgebildet ist, wobei die erste Elektrode mit dem Elektrodenschaft in die Öffnung einragt.
7. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (3) weiterhin eine Kontaktlasche (14) umfasst, und dass der Kontaktstab (5) endseitig einen Kontaktabschnitt
(15) aufweist, an welchem die Kontaktlasche (14) elektrisch kontaktierend angeschlossen ist.
8. Elektrodenanordnung (S) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (15) durch eine Stirnfläche (16), welche rechtwinklig zur Stabachse (K) orientiert ist, bereitgestellt wird, wobei sich eine Gewindeöffnung (17) von der Stirnfläche
(16) in den Kontaktstab (5) hineinerstreckt und wobei die Kontaktlasche (14) durch eine in die Gewindeöffnung (17) einschraubbare Schraube (18) zum Kontaktstab (5) befestigt wird.
9. Elektrodenanordnung (S) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlasche (14) als starrer Leiter mit einem starren Querschnitt ausgebildet ist; und/oder dass die Kontaktlasche (14) einen rechteckigen Querschnitt aufweist; und/oder dass die Kontaktlasche (14) einen weiteren Kontaktbereich (36) aufweist, mit welchem die Kontaktlasche (14) mit einem Stromversorgungselement (35) verbindbar ist; und/oder dass sich die Kontaktlasche (14) entlang einer Laschenachse (L) erstreckt, welche Laschenachse (L) rechtwinklig zur Stabachse (K) orientiert ist.
10. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstab (5) und/oder die erste Elektrode (1) mindestens zwei bezüglich der Stabachse (K) bzw. der Elektrodenachse (E) gegenübereinander liegende Schlüsselflächen (28) aufweist, welche zur Zusammenarbeit mit einem Gabelschlüssel ausgebildet sind.
11. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweisszangenanordnung (S) weiterhin eine Längsführung (30) umfasst, über welche die Elektrode und/oder die Kontaktbrücke (4) geführt ist.
12. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4) mit einem ersten Kontaktbrückenteil (50) und einem zweiten Kontaktbrückenteil (51) zweiteilig ausgebildet ist, wobei das erste Kontaktbrückenteil (50) die besagte Kontaktöffnung (7) aufweist und wobei das zweite Kontaktbrückenteil (51) den besagten Kontaktbereich (8) aufweist, wobei die beiden Kontaktbrückenteile (50, 51) über eine Schwenkverbindung (52) um eine Schwenkachse (S52) schwenkbar und elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, derart, dass die beiden Kontaktbrückenteile (50, 51) relativ zueinander verschwenkbar sind.
13. Elektrodenanordnung (S) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkverbindung (52) einen Schwenkzapfen (53) und eine Schwenköffnung (54) aufweist, wobei der Schwenkzapfen (53) schwenkbar in der Schwenköffnung (54) angeordnet ist und wobei zwischen Schwenkzapfen (53) und Schwenköffnung (54) ein elektrisches Kontaktelement (55) und/oder ein Gleitlager (56) angeordnet ist.
14. Elektrodenanordnung (S) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode direkt mit dem zweiten Kontaktbrückenteil (51) in Verbindung steht; oder dass die Elektrode indirekt über einen Elektrodenarm (57) mit dem zweiten Kontaktbrückenteil in Verbindung steht.
15. Elektrodenanordnung (S) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenarm (57) an einem Schwenklager (58) um eine Schwenkachse (S58) schwenkbar gelagert ist, wobei die besagte Schwenkachse (S58) parallel zur Schwenkachse (S52) der Schwenkverbindung (52) verläuft.
16. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (3) weiterhin eine Kontaktlasche (14) umfasst, und dass der Kontaktstab (5) endseitig einen Kontaktabschnitt (15) aufweist, an welchem die Kontaktlasche (14) elektrisch kontaktierend angeschlossen ist, wobei der Kontaktabschnitt (15) vorzugsweise über eine Schwenkverbindung (59) mit der Kontaktlasche (14) in elektrischem Kontakt steht, welche Schwenkverbindung einen Schwenkzapfen (60) und eine Schwenköffnung (61) aufweist, wobei der Schwenkzapfen (60) schwenkbar in der Schwenköffnung (61) angeordnet ist und wobei zwischen Schwenkzapfen (60) und Schwenköffnung (61) ein elektrisches Kontaktelement (62) und/oder ein Gleitlager (63) angeordnet ist.
17. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstab (5) einen Kühlmittelkanal (20) mit einem Kühlmitteleintritt (21) und einem Kühlmittelaustritt (22) aufweist, wobei Kühlmittel vom Kühlmitteleintritt (21) durch den Kühlmittelkanal (20) zum Kühlmittelaustritt (22) geführt werden kann.
18. Schweisszangenanordnung (S) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (20) durch eine Bohrung (23) im Kontaktstab und eine in der Bohrung (23) eingesetzte Hülse (24) bereitgestellt wird, wobei innerhalb der Hülse (24) ein erster Abschnitt (25) des Kühlmittelkanals (20) bereitgestellt wird, wobei ausserhalb der Hülse (24) ein zweiter Abschnitt (26) des Kühlmittelkanals (20) bereitgestellt wird und wobei die Hülse (24) mindestens einen Durchbruch (27) aufweist, welcher den ersten Abschnitt (25) und den zweiten Abschnitt (26) miteinander verbinden.
19. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktöffnung (7) mindestens ein Kontaktelement (9) zur Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Kontaktstab (5) und der Kontaktbrücke (4) angeordnet ist.
20. Elektrodenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (9) eine Vielzahl von gefederten Kontakteilen (10) aufweist, welche federnd gegen die Kontaktfläche (6) gedrückt werden, derart, dass über die Kontaktteile (10) ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfläche (6) und der Innenseite (11) der Kontaktöffnung (7) hergestellt wird; oder dass das Kontaktelement Feder ausgebildet ist, welche innerhalb der Kontaktöffnung (7) angeordnet ist.
21. Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktöffnung (7) ein Gleitlager angeordnet ist, welches für den Kontaktstab ein Gleitlagerung bereitstellt; und/oder dass der Kontaktstab (5) einen Gleitbereich (37) einen zylindrischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Kontaktbrücke (4) entlang der Stabachse (K) von einem Ende des Gleitbereichs (37) zum anderen Ende des Gleitbereichs (37) bewegbar ist.
22. Schweisszangenanordnung umfassend eine Elektrodenanordnung (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine zweite Elektrode (2), wobei die zweite Elektrode (2) bezüglich der ersten Elektrode (1) feststehend oder bewegbar angeordnet ist, wobei die erste Elektrode (1) bei der Bewegung von der Ausgangslage in die Schweisslage 20 in Richtung der zweiten Elektrode (2) bewegbar ist.
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