DE19626575A1 - Punktschweißpistole - Google Patents

Description

Das Gebiet der Erfindung betrifft Punktschweißpistolen, ins­ besondere in einem Gießverfahren oder spanabhebend herge­ stellte Schweißpistolen mit einem Kupferkern.

Die Methode des Widerstandsschweißens ist seit über hundert Jahren bekannt. Üblicherweise benutzt man Kupfer als Grundma­ terial für die Fertigung der Schweißpistole. Mit diesem Mate­ rial erreicht man einen hinreichend stabilen mechanischen Aufbau und kann gleichzeitig die benötigten elektrischen Ströme zur Herstellung der Schweißverbindung zuführen. Zur Kühlung der Elektrodenspitzen und der gesamten Schweißpistole ist ein System von in die Schweißpistole integrierten Kühl­ wasserkanälen erforderlich. Dies besteht aus röhrenförmigen Gußausnehmungen kleinen Durchmessers in den Armen der Schweißpistole, durch die sowohl das zu- als auch das abflie­ ßende Wasser als Kühlmedium geführt wird.

Dieses bewährte Schweißsystem wird nach dem Stand der Technik eingesetzt. Allerdings hat Kupfer eine vergleichsweise hohe Dichte. Mit dem Aufkommen von Schweißrobotern waren kupferne Schweißpistolen wegen ihres Gewichts nicht mehr vertretbar. Um Abhilfe für dieses Problem zu schaffen, wurde Kupfer durch Aluminium ersetzt, wodurch das Gewicht einer typischen Schweißpistole um mehr als 50% reduziert wurde. Allerdings traten dadurch Probleme auf, wie beispielsweise eine Galvani­ sierung des Aluminiums. Durch die Reaktion von Aluminium und Kupfer unter Einwirkung von Wasser und elektrischem Strom konnte sogar eine Zerstörung des Aluminiumgehäuses durch Gal­ vanisierung auftreten.

Dieses Problem wurde dadurch gelöst, daß das Wasser von den Aluminiumteilen getrennt geführt wurde, wobei das Wasser und der elektrische Strom durch ein aus reinem Kupfer bestehendes System geführt wurden. Das Aluminiumgehäuse diente lediglich der notwendigen mechanischen Unterstützung und Verbindung, wohingegen der Kupferkern zur Kühlung und Stromleitung dien­ te.

Aluminium weist zwar eine geringere Dichte als Kupfer auf, ist aber auch weniger stabil. Deshalb mußten konstruktive In­ tegritätsprobleme, die bei diesen neueren Aluminium­ schweißpistolen auftraten, berücksichtigt werden. Die perma­ nent auf die Aluminium-Schweißpistolen einwirkenden Kräfte führen zu starken Biegebelastungen. Weiterhin führen die wechselnden Orientierungen der Werkstücke zu erheblichen Tor­ sionsbelastungen. Außerdem sind für die Schweißvorgänge ge­ richtete Druckkräfte erforderlich. Diese wiederholten Bela­ stungen führen normalerweise zu einer sehr kurzen Lebensdauer der Schweißpistolen.

Um diese konstruktiven Integritätsprobleme, die durch die Verwendung von Aluminium auftreten, zu lösen, sind eine Reihe von Querschnittsanordnungen für Schweißpistolenarme vorge­ schlagen worden. Einige Beispiele sind in den Fig. 1a-e dar­ gestellt. Die Beispiele umfassen den "I"-Querschnitt (Fig. 1a), den "T"-Querschnitt (Fig. 1b), den balkenartigen ("bar beam") Querschnitt (Fig. 1c), den rechteckig geschweiß­ ten Querschnitt (Fig. 1d) sowie den geschweißten Doppelsteg-Quer­ schnitt (Fig. 1e). Alle vorstehend genannten Quer­ schnitte sind besonders vorteilhaft zur Aufnahme von Lasten in bestimmten Richtungen geeignet. Jedoch bietet keine dieser Gestaltungsformen eine ausreichende Torsionsbelastbarkeit bei gleichzeitiger Eignung für sich ständig wiederholende Bela­ stungen in einer Richtung. Außerdem ermangelt es bei diesen an einer ausreichenden Formflexibilität. Weiterhin sind bei den bekannten Querschnittsformen die Kühlkanäle gegenüberlie­ gend angeordnet, worunter die konstruktive Integrität der Ar­ me leidet.

Die obengenannten Probleme führen in der gesamten Schweißin­ dustrie zu einer sehr kurzen Lebensdauer von Aluminium-Punkt­ schweißpistolen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben darge­ stellten Probleme, die bei Punktschweißpistolen nach dem Stand der Technik auftreten, zu lösen. Dazu weist eine Punktschweißpistole eine konzentrisch angeordnete kupferne Kernrohranordnung auf, die in jedem Arm des Aluminiumkörpers der Schweißpistole befestigt ist. Durch die Aluminiumgußkör­ peranordnung wird die erwünschte Flexibilität für den Schweißvorgang erreicht. Die Anordnung weist entlang jedes Arms der Anordnung einen im wesentlichen omegaförmigig (Ω) ausgebildeten Querschnitt auf. Durch den Omegaquerscnitt wer­ den wesentliche Verbesserungen in der Torsions- und Rich­ tungsbelastbarkeit erzielt. Um sicherzustellen, daß das Kühl­ wasser direkt zu den Elektroden hin und von diesen weg flie­ ßen kann, ohne Kontakt mit dem Aluminiumkörper zu bekommen, sind besondere Anschlußstücke vorgesehen, wodurch die Gefahr einer Korrosion eliminiert wird.

Darüberhinaus ist erfindungsgemäß ein modulares Schweißpisto­ lenkonzept vorgesehen. Dabei wird die Pistole in drei ver­ schiedene Teile unterteilt: (a) ein Elektrodensystem, (b) ein Grundkörper-/Rahmensystem und (c) ein Momentenarmsystem. In diesem modularen Konzept sind jeweils individuelle Schwenk­ einheiten vorgesehen, die jeweils mit verschiedenen Elektro­ den- und Momentenarmsystemen kombiniert werden können. Die Schwenkeinheiten können in besonderer Weise strukturiert aus­ gebildet sein, und zwar basierend auf einer dreieckförmigen Struktur an dem Zentralkörper der Schweißpistole. Diese Maß­ nahme führt zu einer erheblichen Verbesserung der konstrukti­ ven Integrität der Schweißpistole.

Die erfindungsgemäße Schweißpistolenanordnung kann einen im Gießverfahren oder spanabhebend hergestellten Grundkörper mit zwei jeweils schwenkbar gelagerten Armen aufweisen. Ein kup­ fernes Kernrohr ist in jedem Arm befestigt. In den kupfernen Kernrohren sind jeweils kupferne Elektrodenhalter befestigt, mit welchen Kupferelektroden gehalten werden, die zum Punkt schweißen eines Werkstücks dienen. Die Kupferelektrodenhalter sind dahingehend ausgebildet, daß zur Kühlung der Elektroden Wasser zu diesen und von diesen weg geführt werden kann und der elektrische Strom durch die Elektroden fließen kann. Die Arme der Anordnung weisen einen im wesentlichen omegaförmigig (Ω) ausgebildeten Querschnitt auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Schweißpistole mit einem Grundkörper mit zwei jeweils schwenkbar gelagerten Armen vorgesehen sein, in denen jeweils ein kupfernes Kernrohr befestigt ist. Innerhalb der kupfernen Kernrohre sind jeweils kupferne Elektrodenhalter angebracht. Mit den Elektrodenhaltern werden einander gegenüberliegende Kupferelektroden gehalten, die zum Punktschweißen eines Werk­ stücks dienen. Die Kupferelektrodenhalter sind dahingehend ausgebildet, daß zur Kühlung der Elektroden Wasser zu diesen und von diesen weg geführt werden kann und der elektrische Strom durch die Elektroden fließen kann. Ausgehend von den Elektrodenhaltern erstrecken sich kupferne Anschlußstücke aus dem Grundkörper heraus. Durch die Anschlußstücke wird Wasser zu den Elektrodenhaltern hin und von diesen weg geleitet, wo­ durch eine Korrosion des Grundkörpers vermieden wird.

Mit der Erfindung wird eine Punktschweißpistole mit vergrö­ ßerter Torsions- und Richtungsbelastbarkeit geschaffen. Au­ ßerdem sind Wasseranschlußstücke vorgesehen, durch die das Wasser ohne Kontakt mit dem Grundkörper geführt wird, wodurch eine Korrosion des Grundkörpers vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnun­ gen dargestellen bevorzugten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1a-e vertikale Querschnittsdarstellungen von Schweißpi­ stolenarmen nach dem Stand der Technik;

Fig. 1f alternative Dreieckskonfigurationen für einen Schweißpistolenarm gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1 eine modulare Punktschweißpistole gemäß der Erfindung, teilweise in Schnittdarstellung;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schweißpistolenarm mit Kup­ ferkern;

Fig. 2a eine Querschnittsansicht entlang der mit 2a-2a be­ zeichneten Linie in Fig. 2;

Fig. 3 eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine vertikale Querschnittsansicht einer keilförmigen Elektrodenverriegelungseinrichtung,

Fig. 5 eine teilweise Schnittdarstellung einer erfindungsge­ mäßen Schweißspitze;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen An­ schlußstücksystems für eine Punktschweißpistole;

Fig. 7 eine vertikale Querschnittsansicht einer Schweißpisto­ len-Gelenk-Einrichtung und

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Aus­ führungsbeispiels eines Schweißpistolenarms entsprechend der Erfindung.

Ein spezieller Aspekt der erfindungsgemäßen modularen Schweißpistole ist in Fig. 1 dargestellt. Eine wesentliche Komponente der Schweißpistole ist der Schwenkkörper, der zur Halterung der Elektroden dient. Diese Komponente verursacht die weitaus meisten Entwicklungs- und Herstellungskosten. Da­ durch, daß man den Momentenarm und den Schwenkabschnitt als separate Teile ausbildet, wird eine Vielzahl von verschiede­ nen Gestaltungsformen möglich, wobei nur minimale Änderun­ gen an dem Schwenksegment vorgenommen werden müssen, welches somit bezüglich Form und Material standardisiert werden kann. Diese Grundform ist relativ einfach gestaltet, in der Funkti­ onsweise aber relativ komplex. Die Grundform des Schweißpi­ stolenkörpers ist von einem Dreieck mit den Seitenverhältnis­ sen 3-4-5 abgeleitet, welches das klassische Beispiel für den Lehrsatz für rechtwinklige Dreiecke darstellt. Durch diese Dreiecksform erhält man Belastungswinkel, die optimal an die Anforderungen des Schwenkkörpers in Verbindung mit den Elek­ troden und dem Momentenarm angepaßt sind. Auf beiden Seiten des zentralen Schwenkpunktes sind gleichartige Abschnitte an­ geordnet. Eine Abweichung hiervon kann zu einem Bruch der Mo­ mentenarmabschnitte führen.

Ausgehend von dieser Gestaltung besteht das Ziel darin, das optimale Material für die gewünschte Anwendung zu wählen. Als Elektrodenmaterial wird allgemein Kupfer verwendet. Für die Momentenarme und den Grundkörper können jedoch vom Stand der Technik abweichende Materialien Verwendung finden. Insbeson­ dere stellt Stahl unter Gewichts- und Stabilitätsgesichts­ punkten das optimale Material für die Momentenarme dar. Für den vom Momentenarm getrennten Grundkörper der Schweißpistole können andere Materialien, wie beispielsweise Aluminium, Edelstahl, Kunststoff oder Verbundwerkstoffe, Verwendung fin­ den.

Durch das modulare Design läßt sich die Schweißpistole in drei Funktionsbereiche aufteilen, und zwar in (1) die Kupfe­ relektroden und die Schweißspitzen, (2) den Grundkörper des Schwenkkörpers der Schweißpistole und (3) die Momentenarme mit den zugehörigen Zylindereinrichtungen. Durch die Trennung dieser drei Funktionseinheiten steht dem Entwickler eine er­ heblich breitere Basis zur Entwicklung der für die für die in der Vielfalt der möglichen Schweißsituationen jeweils optima­ len Schweißpistole zur Verfügung. Jegliche Standardisierung führt zwangsläufig zu einer Einschränkung, wie z. B. die übli­ che Verwendung von kombinierten Einheiten aus Schwenkkörper und Momentenarm. Durch das modulare Design erhält man dagegen eine bisher unerreichbare Design-Flexibilität.

Bei Schweißpistolengehäusen nach dem Stand der Technik werden allgemein nicht-wassergekühlte Shunts und Überbrückungslei­ tungen eingesetzt. Zur Verwendung von wassergekühlten Über­ brückungsleitungen ist ein völlig neuartiges Designkonzept erforderlich, welches im Ergebnis zu einer Trennung von Schwenkkörper und Grundkörper führt. Daraus ergibt sich durch Nutzung eines variierenden gegenseitigen Schwenk-Grundkörper-Win­ kelverhältnisses die Möglichkeit einer stärkeren Standar­ disierung des schwenkbaren Hauptkörpers. Durch Verwendung von lediglich sechs verschiedenen Schwenkkörpersegmenten - drei männlichen und drei weiblichen - können Elektrodenabstände zwischen 0 und 70,0 cm (24′′) realisiert werden. Dies wird da­ durch möglich, daß der Schwenkkörper relativ zu dem Momenten­ arm und den Elektroden um 7,6 cm (3′′), 15,2 cm (6′′) und 22,9 cm (9′′) verschoben werden kann.

Die Verwendung von Kunststoffen oder anderen nichtleitenden Materialien für die Schwenkkörpersegmente ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft: Kunststoffkörper sind leichter und ver­ fügen über inhärente Isolationseigenschaften. Außerdem erlau­ ben Kunststoffteile eine einfache und präzise Herstellung al­ ler Bereiche und Merkmale, wodurch zusätzliche Kosten bei der Herstellung vermieden werden können. Außerdem können Kosten­ einsparungen dadurch erzielt werden, daß die Kunststoffkörper in einer Massenproduktion erstellt werden und die Form der Kunststoffkörper vereinfacht wird, ohne deren Anwendungsbe­ reich einzuschränken.

Die modulare Schweißpistole besteht aus individuellen Schwenkeinheiten, die verschiedene Elektroden und verschiede­ ne Momentenarmsysteme aufnehmen können. Die Schwenkeinheiten können aus verschiedenen Materialien, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Kunststoff oder Verbundmaterialien herge­ stellt werden. Die Schwenkeinheit ist derart ausgebildet, daß die elektrischen Verbindungen und der Kühlwassertransport je­ weils über das Material erfolgt, das zur Elektrizitätsleitung und zum Kühlwassertransport besonders geeignet ist. Das zu­ grundeliegende Konzept der Konstruktion besteht aus einem Kupferkern, der über Anpaßstücke für Elektroden und Kühlwas­ serverbindungen verfügt. Die Momentenarme sind als separate Teile ausgeführt. Diese können aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen und in jeder jeweils geeigneten Formgestaltung aus­ gebildet werden.

Die Struktur der Schwenkeinheiten beruht auf dreieckig ausge­ bildeten Verbindungen zur Aufnahme der Belastungen, die dazu dienen, die Kräfte der Elektroden mit den Gegenkräften der Momentenarme auszugleichen. Die Dreieckswinkel liegen im Be­ reich von 45°-45°-90° bis 30°-60°-90°. Die bevorzugte Drei­ eckskonfiguration ist die 3-4-5-Dreieckskonfiguration, die innerhalb des obengenannten Bereichs liegt. Verschiedene Dreieckskonfigurationen für Schweißpistolenarme sind in Fig. 1f dargestellt. Eine Dreieckskonfiguration ist in nicht ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. 1 weist eine Schweißpistole 10 einen Montageträger 12 auf, der die Schweißpistole in einer Fertigungsumgebung in einer definierten Position hält. Die Schweißpistole 10 weist weiterhin zwei Arme 14, 16 auf, die schwenkbar an einem Gelenk 18 angelenkt sind. Der untere Schwenkarm ist schwenkbar in die gestrichelt dargestellte Position und von dieser weg be­ weglich ausgebildet, wodurch ein Hinein- und Herausführen ei­ nes Werkstücks 20 ermöglicht wird. Der untere Arm 16 der Schweißpistole 10 wird relativ zu dem oberen Arm 16 durch ei­ nen pneumatischen Zylinder 22 bewegt, der zwischen den jewei­ ligen Enden 24, 26 der Arme 14, 16 angeordnet ist. Der pneuma­ tische Zylinder 22 weist eine Führungsstange 28 auf, die von einer hohlen Zylinderkolbenstange 30 durch eine langgestreck­ te Hülse 32 getrennt ist. Mit der Zylinderkolbenstange 30 ist ein Kolbenkörper 34 verbunden, der innerhalb der Zylinderwän­ de 36 beweglich ausgebildet ist. Die Zylinderkolbenstange 30 bewegt sich durch eine in neuartiger Weise eingesetzte Kol­ benstangendurchführung 30, die den Kolben mit dem Ziel einer Reduktion des Dichtungsverschleißes innen statt außen führt. Druckluft wird wahlweise durch die Öffnungen 44, 46 in die Kammern 40, 42 hinein- bzw. herausgelassen, wodurch die Zylin­ derkolbenstange 30 bewegt wird und somit der untere Arm 16 in Richtung auf den oberen Arm 14 hin verschwenkt wird. Die Schweißpistole weist ferner eine Armzentrierungseinrichtung 49 auf, mittels derer eine adäquate Ausrichtung der Arme 14, 16 sichergestellt wird.

Die Arme 14, 16 weisen jeweils einen Grundkörper 48, 50 in Alu­ miniumguß mit darin angeordneten kupfernen Kernröhren 52, 54 auf. Die kupfernen Kernröhren weisen jeweils einen Elektro­ denhalter 56, 58 zur Aufnahme der jeweiligen Elektrodenspitzen 60, 62 auf. Ein mittig angeordneter Anschlußstückblock 41 und ein an der Endseite angeordneter Block 43 dienen jeweils als Stütze. Die Grundkörper 48, 50 weisen weiterhin jeweils Dreh­ sicherungen 64, 66 zur Vermeidung einer unerwünschten Rotation der Elektrodenhalter 56, 58 bzw. eines Loslösens derselben von dem Grundkörper 48, 50 auf.

Durch die modulare Bauweise ist eine Vielzahl von Gestal­ tungsmöglichkeiten gegeben. So kann die kupferne Kernröhre 52, wie in Fig. 1 dargestellt, nach dem Gießen und Bohren des Grundkörpers in diesen eingefügt werden. In den Arm 14 ist eine zweite Stahlröhre 84 eingesetzt, die durch Dübel 86, 88 gehalten wird. In Fig. 1 sind weiterhin alternative rückwär­ tige Bereiche der Momentenarme 90, 92 dargestellt. Der rück­ wärtige, sich vom Grundkörper 48 aus erstreckende Armbereich 90 besteht aus Stahl. Der rückwärtige Armbereich 92 ähnelt dagegen eher einem gebogenen Rohr, das sich vom Grundkörper 50 aus erstreckt.

In Fig. 2 ist ein weiterer Aspekt der Erfindung dargestellt, nämlich ein Schweißpistolenarm 51 mit einem omegaförmigen (Ω) Querschnitt. Der Arm 51 ist in Richtung auf einen zweiten Arm schwenkbar an einem Zapfen 18 angelenkt. Der Arm weist eine Kupferröhre 53, einen Elektrodenhalter 55 und eine Elektro­ denspitze 57 auf. Der Arm 51 weist weiterhin eine Mehrzahl von Verstrebungen 59 auf, die in einer sehr stabilen Drei­ eckskonfiguration angeordnet sind und den Zapfen 18 tragen. Die Dreieckskonfiguration besteht aus mehreren rechtwinkligen Dreiecken 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75, die derart angeordnet sind, daß sie die durch die Belastungen der Elektrodenspitze wiederholt auf den Arm einwirkenden Kräfte in optimaler Weise aufnehmen können. Ein verbreitetes Problem bei Schweißanord­ nungen nach dem Stand der Technik stellt ein Materialbruch an der dem Zapfen gegenüberliegenden Seite des Arms dar. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Verstrebungen wird die Wi­ derstandsfähigkeit des Arms 51 gegen wiederholte Biegebela­ stungen im Bereich der Zapfens signifikant erhöht und somit die Lebensdauer des Armes verlängert. Durch diese Verstre­ bungsanordnung wird auch die Verwendung von vom Stand der Technik abweichenden Werkstoffen für den Grundkörper des Ar­ mes, wie z. B. Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen, zur Mini­ mierung des Gewichtes und Erhöhung der Stabilität möglich.

In Fig. 3 ist ein omegaförmiger (Ω) Querschnitt des Armes 16 entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 dargestellt. Der Grundkörper 50 weist einen unteren Flansch 68, der den unteren Abschnitt des Ω-Querschnittes bildet, auf. Das Kupferrohr 54 ist inner­ halb des Grundkörpers 50 angeordnet. Innerhalb der kupfernen Kernröhre ist ein isolierender Einsatz 70 angeordnet, der zur Aufnahme eines Wasserzuführungsrohrs 72 dient. Der Einsatz 70 besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Werkstoff, bei­ spielsweise aus Schaumstoff. Der isolierende Einsatz 70 trennt den Wasserzuführungskanal 74 von Wasserrücklaufkanälen 76, 78, 80, 82. Dadurch können die Elektrodenspitzen 60, 62 mit Wasser niedriger Temperatur gekühlt werden.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, das zu einer verbesserten strukturellen Integrität der Anordnung führt, ist die sog. "Mittellinien"-Anordnung, die durch eine konzentrische Anordnung des Wasserzuführungsrohrs 72, der kupfernen Kernröhre 54 und des Grundkörpers 50 um eine ge­ meinsame Achse herum gekennzeichnet ist. Diese Anordnung wird durch den unteren Flansch 68 zu dem omegaförmigen (Ω) Quer­ schnitt ergänzt, wodurch die Torsions- und Biegesteifigkeit der Anordnung verbessert wird.

Diese omegaförmige (Ω) Anordnung kann selbstverständlich auch bei anderen Schweißpistolentypen Verwendung finden, so z. B. bei "C"- und "Winkelhebel"-Schweißpistolen. Die Verwendung bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Schweißpistole vom "Quetschungs"- oder "pinch"-Typ dient lediglich der Illu­ stration.

Die Kombination von Kupferröhre und Grundkörper führt zu ei­ ner erheblich verbesserten Festigkeit der Schweißpistole, da Kupfer wesentlich fester ist als die leichteren Materialien, aus denen der Grundkörper besteht (z. B. Aluminium).

Zur Fixierung der Elektrodenhalter 56, 58 sind Drehsicherungen 64, 66 vorgesehen. In Fig. 4 ist der Querschnitt der Drehsi­ cherung 64 dargestellt. Die Drehsicherung 64 weist zwei Hohl­ stifte 94, 96 auf. Die Hohlstifte 94, 96 weisen jeweils eine angeschrägte Oberfläche 98, 100 auf, die mit entsprechenden angeschrägten Oberflächen 102, 104 an dem Elektrodenhalter 56 korrespondieren. Die einander gegenüberliegenden Hohlstifte 94, 96 verhindern in Verbindung mit den angeschrägten Oberflä­ chen 98, 100, 102, 104 eine Rotation der kupfernen Kernröhre 52 und des Elektrodenhalters 56. Außerdem wird dadurch ein Lösen der kupfernen Kernröhre 52 und des Elektrodenhalters 56 von dem Grundkörper 48 verhindert. Die Hohlstifte 94, 96 können weiterhin als Positionieroberflächen für den Elektrodenhalter 56 dienen. Zur Erreichung der erforderlichen Fixierung des Elektrodenhalters 56 können die Hohldübel 94, 96 angezogen werden.

In Fig. 5 ist eine Elektrodenspitze 62 mit einem Adapter 106 teilweise in Schnittdarstellung gezeigt, wobei ein Werkstück 20 gestrichelt dargestellt ist. Das Wasserzuführungsrohr 72 leitet Kühlwasser direkt der Elektrodenspitze 62 zu, um diese zu kühlen. Das Wasser verläßt den Bereich der Elektrodenspit­ ze entlang der äußeren Begrenzungsfläche des Wasserzufüh­ rungsrohrs 72. Das Wasserzuführungsrohr 72 weist vier Zacken auf (lediglich Zacken 77 und 79 sind dargestellt), die zusam­ men eine Krone bilden, durch die das Kühlwasser gleichmäßig über den Dom 81 der Elektrodenspitze verteilt wird. Im Unter­ schied zu Anordnungen nach dem Stand der Technik ragen die Zacken nicht über den Adapter 106 hinaus, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Wasserzuführungsrohrs 72 bei Abnahme der Elektrodenspitze 62 vermieden wird.

Die Elektrodenspitze zeichnet sich durch eine neuartige "Fingerhut"-Gestaltung aus, die eine relativ kleine Schweiß­ oberfläche an einem Ende und eine relativ große Montage- und Wasserzuführungsfläche an dem anderen Ende aufweist. Die Elektrodenspitze weist an der Oberfläche 87 einen Winkel von 3° gegenüber der Vertikalen auf, im Gegensatz zu den üblichen 6° nach dem Stand der Technik. Der Adapter 106 weist einen Verzug von 1° an seiner Montageseite auf, was zu einer stabi­ len Preßpassung führt, wodurch ein unbeabsichtigtes Abziehen des Adapters während des Schweißzyklus vermieden wird. Das gegenüberliegende Ende des Adapters weist eine um 3° geneigte Oberfläche, die der um ebenfalls 3° geneigten Oberfläche der angrenzenden Elektrodenspitze 62 entspricht, auf. Die Ober­ fläche des Adapters 106 weist weiterhin Kerbverzahnungen 108 auf, die zu einer optimalen Fixierung des Adapters 106 im Elektrodenhalter beitragen. Die Elektrodenspitze weist des­ halb eine weibliche Gestaltung auf, weil Schweißspitzen in männlicher Gestaltung allgemein eine Aufweitung der diese aufnehmenden Öffnung in der Elektrode zur Folge haben. Durch die weibliche Gestaltung erfolgt eine Aufweitung der Öffnung an der Elektrodenspitze, was eher vertretbar ist, da die Elektrodenspitze als auswechselbares Teil konzipiert ist, wo­ hingegen die Elektrode selbst für einen dauerhaften Einsatz konzipiert ist.

In Fig. 6 ist ein Anschlußstücksystem einer Schweißpistole dargestellt. Das erfindungsgemäße Anschlußstücksystem dient sowohl zur Stromzuführung als auch zur Kühlmittelzuführung für die jeweiligen Elektrodenspitzen 60, 62. In Anordnungen nach dem Stand der Technik treten durch den Kontakt des Kühl­ wassers mit den Kupfer- und Aluminiumteilen durch die Einwir­ kung des elektrischen Stroms Galvanisierungs- und Korrosi­ onserscheinungen auf. Solche Galvanisierungserscheinungen können zu einem vorzeitigen Versagen der Schweißpistolenein­ richtung führen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Anschlußstücksystem aus Kupfer ausgeführt ist, durch das das Kühlwasser direkt der kupfernen Kernröhre zugeführt wird, ohne daß das Kühlwasser mit dem Grundkörper 48 in Berührung kommt, wodurch Galvanisierungserscheinungen vermieden werden. Das Anschlußstücksystem weist ein Eingangs­ anschlußstück 110 auf, durch das dem Wasserzuführungsrohr 72 Wasser zugeführt wird. Das Eingangsanschlußstück 110 und das Wasserzuführungsrohr 72 werden durch ein Endanschlußstück 112 gehalten. Das Kühlwasser wird durch den Wasserzuführungskanal 72 den Elektrodenspitzen zugeführt und fließt entlang der Au­ ßenseite des Wasserzuführungsrohres 72 in Kanälen zwischen dem isolierenden Einsatz 70 und der inneren Wandung der kup­ fernen Kernröhre zurück. Das zurückgeführte Wasser wird in einem Anschlußstückblock 114 gesammelt und über ein L-Anschlußstück 116 einem Ausgangsanschlußstück zugeführt. Eine Übergangsleitung 118 ist mittels einer Verbindungsmutter 120 mit Innengewinde mit dem L-Anschlußstück 116 verbunden. Durch dieses kupferne Anschlußstücksystem wird Wasser den Elektro­ denspitzen zu und von diesen weggeführt, ohne daß das Kühl­ wasser in Kontakt mit dem Grundkörper kommt. Selbstverständ­ lich wären auch eine Vielzahl anderer mehrteiliger oder ein­ teiliger Anschlußstückkonfigurationen zur Verwirklichung die­ ses Ziels denkbar.

Die gesamte Anschlußstückanordnung wird außerdem zur Zufuhr von elektrischem Strom zu den Elektroden verwendet. Die neu­ artige kombinierte Transportfunktion der Anschlußstücke er­ möglicht die Einsparung von elektrischen Verbindungskabeln zur Stromversorgung der Elektroden. Die üblichen Kupferrohr­ größen mit einem Durchmesser von 0,6 cm (¼ Zoll) bis 6,4 cm (2½ Zoll) sind zu diesem Zweck geeignet.

Da beide Arme der Schweißpistole als Elektrode zur Zuführung eines ausreichenden Stromes zur jeweiligen Schweißspitze ver­ wendet werden, müssen die Grundkörper der jeweiligen Arme am Gelenk 18 voneinander isoliert werden, wie in Fig. 7 darge­ stellt. Das isolierte Gelenk weist einen Lastösenbolzen 122 auf, der an beiden Enden mit einem Außengewinde versehen ist, auf das jeweils Kronenmuttern 124, 126 geschraubt sind. Der Gabelkopf 128 des Grundkörpers 48 ist von dem Grundkörper 50 mittels mehrerer Isoliersegmente getrennt. An den Seitenflä­ chen von Gabelkopfarmen 138, 140 sind zur Isolation Isolier­ scheiben 130, 132, 134, 138, 140 vorgesehen. Konzentrisch um den Lastösenbolzen 122 herum sind zwei isolierende Muffen 142, 144 angeordnet. Zur Verschleißminderung zwischen dem jeweiligen Gabelkopfarm 138, 140 und der jeweiligen Muffe 142, 144 sind zwischen diesen Edelstahlhülsen 146, 148 angeordnet. Konisch ausgebildete Federringe mit Schutzmantel 152, 154 unter den Muttern 124, 126 gewährleisten einen unabhängig von Ver­ schleißerscheinungen konstanten Druck der aufeinanderliegen­ den Teile des Gelenks. Die Muttern 124, 126 werden weiterhin durch Spannstifte, die sich durch Öffnungen 123, 125 erstrecken, gesichert.

In Fig. 8 ist eine alternative Ausführungsform des omegaför­ migen (Ω) Querschnitts dargestellt. Diese alternative Ausfüh­ rungsform weist einen Zentralkörper 146 auf, von dem aus sich zwei gegenüberliegende Flansche 148, 150 erstrecken. Diese Ausführungsform weist eine gegenüber den anderen (Ω)-Querschnitten verbesserte Biegesteifigkeit auf.

Claims (18)

1. Punktschweißpistole, mit
einem Grundkörper mit zwei relativ zueinander verschwenk­ baren Armen (14, 16),
kupfernen Kernröhren (52, 54), welche innerhalb des jewei­ ligen Armes (14, 16) entlang einer ersten und einer zwei­ ten Achse angeordnet sind,
kupfernen Elektrodenhaltern (56, 58), die innerhalb der jeweiligen kupfernen Kernröhre (52, 54) angeordnet sind,
an den jeweiligen Elektrodenhaltern (56, 58) zum Punkt­ schweißen eines Werkstückes angeordneten kupfernen Elek­ trodenspitzen (60, 62),
dahingehend ausgebildeten kupfernen Elektrodenhaltern (56, 58), daß durch diese Wasser zur Kühlung der Elektro­ denspitzen (60, 62) zu diesen hin und von diesen weg ge­ führt wird, wobei die Elektrodenhalter zur Zufuhr eines elektrischen Stroms zu den Elektrodenspitzen ausgebildet sind, und mit
einem im wesentlichen omegaförmigen (Ω) Querschnitt min­ destens einer der Arme (14, 16) der Punktschweißpistole quer zur ersten bzw. zweiten Achse gesehen.

2. Punktschweißpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb der kupfernen Elektrodenhalter eine röhrenförmige Leiteinrichtung (72) vorgesehen ist, durch die Wasser zu der jeweiligen Elektrodenspitze führbar ist, und daß in Zusammenwirken mit der kupfernen Kernröh­ re Kanäle ausgebildet sind, durch die Wasser von der je­ weiligen Elektrodenspitze weg geführt wird.

3. Punktschweißpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese mehrere sich aus der röhrenförmi­ gen Leiteinrichtung bzw. aus den Kanälen aus dem Grund­ körper erstreckende, kupferne Anschlußstücke zum Trans­ port von Wasser aufweist, derart, daß ein Kontakt des Wassers mit dem Grundkörper zur Verhinderung von Korrosi­ on vermieden wird.

4. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die röhrenförmige Leiteinrich­ tung gegenüber der jeweiligen Elektrodenspitze jeweils vier Zacken (77, 79) aufweist, um eine gleichmäßige Ver­ teilung des Wasserflusses zu erreichen.

5. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper ganz oder teilweise aus Aluminium besteht.

6. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter wenigstens eine Abflachung (98, 100) auf seiner Oberfläche und eine sich in den Grundkörper erstreckende Drehsicherungsanord­ nung (94, 96) aufweist, wobei die Drehsicherungsanordnung wenigstens eine keilförmige Oberfläche (102, 104) besitzt, derart, daß diese mit der jeweiligen abgeflachten Oberflä­ che des Elektrodenhalters derart zusammenwirkt, daß eine Rotation des Elektrodenhalters relativ zu dem Grundkörper verhindert werden kann.

7. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitze auf ihrer Innenseite eine im wesentlichen domförmige Gestalt (81) besitzt.

8. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß diese einen im wesentlichen mittig innerhalb der kupfernen Kernröhre angeordneten Anschlußstückblock (41) aufweist.

9. Punktschweißpistole, mit
einem Grundkörper mit zwei relativ zueinander verschwenk­ baren Armen (14, 16),
kupfernen Kernröhren (52, 54), welche innerhalb des jewei­ ligen Armes (14, 16) entlang einer ersten und einer zwei­ ten Achse angeordnet sind,
kupfernen Elektrodenhaltern (56, 58), die innerhalb der jeweiligen kupfernen Kernröhren (52, 54) angeordnet sind,
zwei an den jeweiligen Elektrodenhaltern (56, 58) angeord­ neten einander gegenüberliegenden kupfernen Elektroden­ spitzen (60, 62) zum Punktschweißen eines Werkstückes,
dahingehend ausgebildeten kupfernen Elektrodenhaltern (56, 58), daß durch diese Wasser zu diesen hin und von diesen weg geführt wird, wobei die Elektrodenhalter zur Zufuhr eines elektrischen Stroms zu den Elektrodenspitzen (60, 62) ausgebildet sind, und mit
einer Mehrzahl von kupfernen Anschlußstücken zum Trans­ port von Wasser direkt zu den Elektrodenhaltern (56, 58) und von diesen weg, derart, daß ein Kontakt des Wassers mit dem Grundkörper zur Verhinderung von Korrosion des Grundkörpers vermieden wird.

10. Punktschweißpistole nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb der kupfernen Elektrodenhalter eine röhrenförmige Leiteinrichtung (72) vorgesehen ist, durch die Wasser zu der jeweiligen Elektrodenspitze geführt wird, und daß in Zusammenwirken mit der kupfernen Kern­ röhre Kanäle ausgebildet sind, durch die Wasser von der jeweiligen Elektrodenspitze weg geführt wird.

11. Punktschweißpistole nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die röhrenförmige Leiteinrichtung (72) gegenüber der jeweiligen Elektrodenspitze jeweils vier Zacken (77, 79) aufweist, um eine gleichmäßige Verteilung des Wasserflusses zu erreichen.

12. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper ganz oder teilweise aus Aluminium besteht.

13. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter wenig­ stens eine Abflachung (98, 100) in seiner Oberfläche und eine sich in den Grundkörper erstreckende Drehsicherungs­ anordnung (94, 96) aufweist, wobei die Drehsicherungsan­ ordnung wenigstens eine keilförmige Oberfläche (102, 104) besitzt, derart, daß diese mit der jeweiligen abgeflach­ ten Oberfläche des Elektrodenhalters derart zusammenwirkt, daß eine Rotation des Elektrodenhalters relativ zu dem Grundkörper verhindert werden kann.

14. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitze auf ih­ rer Innenseite eine im wesentlichen domförmige Gestalt (81) besitzt.

15. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen im wesentlichen mittig innerhalb der kupfernen Kernröhre angeordneten Anschlußstückblock (41) aufweist.

16. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Arme (14, 16) der Punktschweißpistole quer zur ersten bzw. zweiten Achse einen im wesentlichen omegaförmigen (Ω) Querschnitt aufweist.

17. Punktschweißpistole, mit
einem modularen Grundkörper mit einer ersten und einer zweiten Schwenkeinheit, die um eine gemeinsame Schwenk­ achse (18) drehbar verbunden sind,
einem ersten und einen zweiten, von dem Grundkörper unab­ hängig ausgebildeten Momentenarm (30, 92), der jeweils zum Verschwenken der Schwenkeinheiten mit der ersten bzw. zweiten Schwenkeinheit verbindbar ausgebildet ist und
einer modularen Elektrodenanordnung, die mit den Schwenk­ einheiten verbindbar und zum Transport des für den Schweißvorgang benötigten Kühlwassers und elektrischen Stroms ausgebildet ist.

18. Punktschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schwenkeinheiten aus Gußmaterial bestehen.