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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schlauchverbindungssystem für ein Schlauchpaket eines Werkstück-Bearbeitungsgeräts sowie ein Werkstück-Bearbeitungsgerät, insbesondere für eine klebefreie Herstellung der Anschlusskomponenten für die Verbindung des Schlauchpakets mit einer Handhabungseinheit und/oder mit einer Basiseinheit, z. B. mit einem Schweißbrenner und/oder mit einer Schweißstromquelle.
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Technischer Hintergrund
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Für viele Werkstück-Bearbeitungsgeräte werden Schlauchpakete verwendet, die eine Basiseinheit mit einer Handhabungseinheit verbinden. Zu solchen Werkstück-Bearbeitungsgeräten gehören beispielsweise Lötgeräte, Plasmageräte, Oberflächenbehandlungsgeräte, und Schweißgeräte. Beispielsweise entspricht bei einem Schweißgerät die Basiseinheit der Schweißstromquelle oder dem Drahtvorschub; die Handhabungseinheit entspricht dem Schweißbrenner.
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Zur vereinfachten Handhabung sind beispielsweise Schweißbrenner von Schweißgeräten üblicherweise über ein Schlauchpaket mit einer Schweißstromquelle oder einem Drahtvorschub des Schweißgeräts verbunden. Über das Schlauchpaket wird der Schweißbrenner beispielsweise mit elektrischer Energie, einem Kühlmedium, einer abschmelzenden Drahtelektrode, einem Schutzgas und dergleichen versorgt. Das Schlauchpaket umfasst üblicherweise einen Außenschlauch, in dessen Inneren verschiedene Leitungen verlegt sind.
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Aufgrund der vielfältigen Beanspruchung kann es nach langer Benutzung manchmal dazu kommen, dass an den Stellen, an denen das Schlauchpaket mit dem Schweißbrenner oder mit der Schweißstromquelle verbunden ist, Materialermüdung auftritt, insbesondere wenn das Schlauchpaket häufig abgeknickt wird. Hierfür werden teilweise externe Knickschutze, z. B. in Form von Metallspiralen, eingesetzt. Ein Knicken des Schlauchpakets kann außerdem das Fördern von Drahtelektrode oder Kühlmedium negativ beeinflussen.
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Es gibt verschiedene Lösungen, um Anschlusskomponenten für die Verbindung des Schlauchpakets mit weiteren Komponenten zu herzustellen. Häufig umfasst die Herstellung ein Kleben zumindest des Außenschlauchs. Kleben ist nicht ohne Weiteres reversibel und erfordert beträchtlichen Aufwand bei der Montage. Darüber hinaus eignen sich manche Materialien, die für die Verbindungsteile des Schlauchpakets benötigt werden, nicht gut zum Kleben. Dies wiederum erfordert eine zusätzliche chemische Vorbehandlung, welche weiteren Aufwand darstellt. Zudem können im Servicefall solche Klebeverbindungen nur mit Mühe wieder getrennt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schlauchverbindungssystem bereitzustellen, welches möglichst einfach und langlebig hergestellt werden kann. Außerdem soll ein Werkstück-Bearbeitungsgerät mit einem solchen Schlauchverbindungssystem bereitgestellt werden.
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Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Dementsprechend wird ein Schlauchverbindungssystem für ein Werkstück-Bearbeitungsgerät bereitgestellt, umfassend:
- einen Außenschlauch, welcher an einem ersten Endabschnitt eine Vielzahl von radialen Öffnungen aufweist;
- ein erstes Innenelement, welches dazu ausgebildet ist, koaxial in den ersten Endabschnitt des Außenschlauchs eingeführt zu werden und welches eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen aufweist, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, gleichzeitig durch eine entsprechende Anzahl der Vielzahl der radialen Öffnungen des Außenschlauchs hindurchführbar zu sein; wobei das erste Innenelement außerdem zumindest abschnittsweise ein in Umfangsrichtung verlaufende radiale Klemmstruktur aufweist;
- ein erstes Außenelement, welches dazu ausgebildet ist, den ersten Endabschnitt mit dem darin eingeführten ersten Innenelement koaxial zu umfassen;
- wobei das erste Außenelement an seiner Innenseite eine mit der Klemmstruktur des ersten Innenelements dahingehend korrespondierende Schulterstruktur aufweist, dass ein Teil des Außenschlauchs zwischen der Klemmstruktur und der Schulterstruktur einklemmbar ist, wenn das erste Innenelement in den Außenschlauch eingeführt ist und die radialen Vorsprünge des ersten Innenelements durch die radialen Öffnungen des Außenschlauchs hindurchgeführt sind.
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Außerdem wird ein Werkstück-Bearbeitungsgerät bereitgestellt, umfassend ein erfindungsgemäßes Schlauchverbindungssystem. Bei dem Werkstück-Bearbeitungsgerät kann es sich beispielsweise um ein Lötgerät, ein Plasmagerät, ein Oberflächenbehandlungsgerät, ein Schweißgerät, oder ein beliebiges anderes Gerät handeln, welches ein Schlauchpaket aufweist. Konkret kann ein Schweißgerät als Werkstück-Bearbeitungsgerät außerdem einen Schweißbrenner, eine Schweißstromquelle, ein Schlauchpaket, einen Drahtvorschub und/oder dergleichen mehr umfassen. Das Schlauchpaket wiederum kann eine Kühlmedium- oder Gasleitung, eine abschmelzende Drahtelektrode, eine Schutzgasleitung oder dergleichen umfassen.
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Die Schulterstruktur ist nach ihrer technischen Funktion auch als ein „Würgenippel“ bezeichenbar. Innenelement, Außenelement, und Außenschlauch können generell zylindrisch oder rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Anhand dieser generellen Form insbesondere des Außenschlauchs sind somit eine axiale Richtung (entlang der Länge des ausgestreckten Außenschlauchs), radiale Richtungen (senkrecht zur axialen Richtung von der Längsachse des Außenschlauchs nach außen weisend) sowie eine Umfangsrichtung (bzw. tangentiale Richtung) definierbar. Dementsprechend kann auch von einem koaxialen Einführen von Elementen ineinander gesprochen werden.
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Eine der grundlegenden Ideen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Außenschlauch jeweils in zweierlei Weise mit dem innen liegenden Innenelement als auch mit dem außenliegenden Außenelement verbunden und fixiert wird:
- Eine erste Fixierung erfolgt durch die radialen Vorsprünge des ersten Innenelements, welche die radialen Öffnungen in dem Außenschlauch durchqueren. Die Vorsprünge und die Öffnungen haben vorteilhafter Weise im Wesentlichen oder exakt dieselben Durchmesser. Eine zweite Fixierung erfolgt dadurch, dass ein Teil des Außenschlauchs zwischen der Klemmstruktur des ersten Innenelements und der Schulterstruktur des ersten Außenelements eingeklemmt wird. Dadurch wird die Zugbelastung auf die Ränder der Öffnungen in dem Außenschlauch verringert und es erfolgt eine stabilere und dauerhaftere Fixierung.
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Vorteilhafterweise sind die Vorsprünge in einer Drehsymmetrie entsprechend ihrer Anzahl angeordnet, damit die Kräfteverteilung möglichst gleichmäßig erfolgt. Bei nur 2 Vorsprüngen können somit zwischen je 2 Vorsprüngen 180° liegen, bei 3 Vorsprüngen 120°, bei 4 Vorsprüngen 90° und so weiter.
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Bevorzugt erfolgt die Montage der verschiedenen Elemente und Strukturen klebefrei, d.h. ohne Verwendung eines Klebstoffs, und ist daher bevorzugt reversibel.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen umfasst das Schlauchverbindungssystem außerdem ein zweites Innenelement, welches dazu ausgebildet ist, koaxial in einen zweiten Endabschnitt des Außenschlauchs eingeführt zu werden. Das zweite Außenelement weist eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen auf, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, gleichzeitig durch eine entsprechende Anzahl einer Vielzahl von radialen Öffnungen in dem zweiten Endabschnitt des Außenschlauchs hindurchführbar zu sein. Die Anzahl der Vorsprünge des zweiten Außenelements kann größer, gleich, oder kleiner der Anzahl von Vorsprüngen des ersten Innenelements gewählt sein. Auch die Vorsprünge des zweiten Innenelements sind vorteilhafterweise in einer Drehsymmetrie entsprechend ihrer Anzahl angeordnet.
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Das zweite Innenelement weist vorteilhaft eine zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung verlaufende radiale Klemmstruktur auf. Hierunter ist zu verstehen, dass die Klemmstruktur beispielsweise entweder undurchbrochen einen geschlossenen Ring entlang des Umfangs des jeweiligen Innenelements bildet, oder aber dass aus diesem Ring einzelne Segmente fehlen können, was Vorteile bei der Montage bringen kann. Wie bei allen geometrischen Beschreibungen hierin versteht es sich, dass diese nicht zwangsläufig im mathematisch exakten Sinn verstanden werden müssen, sondern auch die grobe, wesentliche Struktur angeben können, unbeschadet einzelner Abweichungen (z.B. Abrundungen, Vertiefungen, Schraublöcher, Schraubgewinde und dergleichen).
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Vorteilhaft weist das Schlauchverbindungssystem außerdem ein zweites Außenelement auf, welches dazu ausgebildet ist, den zweiten Endabschnitt mit dem darin eingeführten zweiten Innenelement koaxial zu umfassen. Das zweite Außenelement weist an seiner Innenseite eine mit der Klemmstruktur des zweiten Innenelements dahingehend korrespondierende Schulterstruktur auf, dass ein Teil des Außenschlauchs zwischen der Klemmstruktur und der Schulterstruktur einklemmbar oder eingeklemmt ist, wenn das zweite Innenelement in den Außenschlauch eingeführt ist und die radialen Vorsprünge des zweiten Innenelements durch die radialen Öffnungen des Außenschlauchs hindurchgeführt sind.
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Wenn der erste Endabschnitt des Außenschlauchs an einem ersten axialen Ende des Außenschlauchs bzw. Schlauchpakets etwa mit einer Handhabungseinheit eines Werkstück-Bearbeitungsgerät zu verbinden ist, kann auf diese Weise der zweite Endabschnitt des Außenschlauchs an dem gegenüberliegenden, zweiten axialen Ende des Außenschlauchs bzw. Schlauchpakets beispielsweise mit einer Basiseinheit des Werkstück-Bearbeitungsgeräts verbindbar oder verbunden sein, beispielsweise mit einer Stromquelle.
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Wenn der erste Endabschnitt des Außenschlauchs an einem ersten axialen Ende des Außenschlauchs bzw. Schlauchpakets etwa mit dem Schweißbrenner eines Schweißgeräts zu verbinden ist, kann auf diese Weise der zweite Endabschnitt des Außenschlauchs an dem gegenüberliegenden, zweiten axialen Ende des Außenschlauchs bzw. Schlauchpakets beispielsweise mit der Schweißstromquelle oder einem Drahtvorschub verbindbar oder verbunden sein. Die jeweils korrespondierenden Elemente an den beiden axialen Enden können gleich ausgebildet sein (d.h. das erste Innenelement gleich dem zweiten Innenelement etc.) oder verschieden ausgebildet sein.
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Vorteilhaft sind der erste und/oder der zweite Endabschnitt des Außenschlauchs jeweils mit einem Knickschutz versehen, welcher wiederum bei dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gleich oder unterschiedlich ausfallen kann.
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Sämtliche Merkmale, die hierin für Elemente an dem ersten axialen Ende des Außenschlauchs (erstes Innenelement, erstes Außenelement, erster Endabschnitt des Außenschlauchs etc.) erwähnt oder beschrieben werden, können entsprechend auch an den Elementen des zweiten axialen Endes angeordnet bzw. ausgebildet werden (zweites Innenelement, zweites Außenelement, zweiter Endabschnitt des Außenschlauchs etc.) und umgekehrt. Ebenso können beide axiale Enden gleich ausgebildet sein, oder unterschiedlich. Die Bezeichnung als „erstes“ oder „zweites“ Element dient hier jeweils der besseren Unterscheidung und soll nicht zwangsläufig implizieren, dass beide Elemente vorhanden sein müssen, oder dass sie unterschiedlich sein müssen, auch wenn dies in einigen Varianten der Fall ist. Somit können beide Enden ausgebildet sein wie hierin mit Bezug auf einen ersten Endabschnitt beschrieben, oder beide wie mit Bezug auf einen zweiten Endabschnitt beschrieben, oder ein Ende auf die eine, und ein anderes Ende auf die andere Weise.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen sind das erste Außenelement und/oder das zweite Außenelement starr mit dem Werkstück-Bearbeitungsgerät verbindbar oder verbunden.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen umfasst das Schlauchverbindungssystem außerdem ein Zwischenelement, welches dazu ausgelegt ist, koaxial in den ersten Endabschnitt des Außenschlauchs eingeführt zu werden und das erste Innenelement aufzunehmen. In dem Zwischenelement ist eine Vielzahl von radialen Öffnungen angeordnet, derart, dass die radialen Vorsprünge des ersten Innenelements durch die Vielzahl der radialen Öffnungen des Zwischenelements sowie durch die Vielzahl der radialen Öffnungen des Außenschlauchs hindurchführbar sind. Mit anderen Worten sind die radialen Öffnungen des Zwischenelements mit den radialen Öffnungen des Außenschlauchs sowie mit den radialen Vorsprüngen des ersten Innenelements radial fluchtend ausgebildet bzw. derart ausgebildet, dass sie durch Drehen entlang der Längsachse zum Fluchten ausgerichtet werden können.
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Das Zwischenelement ist vorzugsweise aus einem elastischen Material (beispielsweise einem Gummi) gefertigt und kann somit als ein interner Knickschutz für den entsprechenden Endabschnitt des Außenschlauchs dienen. Ein solcher interner Knickschutz hat einige Vorteile gegenüber bekannten außenliegenden Knickschutzen aus dem Stand der Technik: er behindert den Nutzer (z. B. Schweißer) weniger bei Arbeiten in kleinen Bauräumen und kann mit geringerem Aufwand montiert werden. Insbesondere kann die Montage des Knickschutzes wiederum klebefrei erfolgen.
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Das Zwischenelement ist bevorzugt so dimensioniert, dass seine Außenkante an der Klemmstruktur des ersten Innenelements anliegt, aber nicht auf der Klemmstruktur zu liegen kommt. Die Klemmstruktur wiederum ist so dimensioniert (d. h. springt so hoch aus dem ersten Innenelement hervor), dass sie den Außenschlauch an der Schulterstruktur des ersten Außenelements einklemmt, auch wenn zwischen erstem Innenelement und Außenschlauch das Zwischenelement angeordnet ist. Auf diese Weise behindert das weniger elastische Zwischenelement nicht das Einklemmen des Außenschlauchs zwischen Klemmstruktur und Schulterstruktur.
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Das Zwischenelement dient zur Füllgraderhöhung, d. h. zur Verringerung des freien Volumens in dem ersten Endabschnitt des Außenschlauchs, was wiederum die Neigung zum Knicken verringert.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen weist das Innenelement einen glasfaserverstärkten Kunststoff auf oder besteht aus einem solchen. Solche Materialien weisen die notwendige Härte und Beständigkeit auf. Bei dem glasfaserverstärkten Kunststoff kann es sich insbesondere um ein glasfaserverstärktes Polyamid handeln.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen ist das erste Außenelement mehrteilig ausgebildet. Bevorzugt ist das erste Außenelement um den Außenschlauch montierbar, während zumindest das Innenelement in den Außenschlauch eingeführt ist, vorzugsweise wenn das Innenelement in ein Zwischenelement und das Zwischenelement in den Außenschlauch eingeführt ist. Das erste Außenelement kann beispielsweise aus zwei Halbschalen bestehen. Es ist bevorzugt, dass das erste Außenelement lösbar ausgebildet ist, d. h. dass es aus dem montierten Zustand zerstörungsfrei wieder in seine Einzelteile zerlegbar ist. Beispielsweise kann das erste Außenelement durch ein Steck- oder Schraubsystem verbindbar sein.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen weist das erste Außenelement eine zumindest abschnittsweise im Wesentlichen (oder vollständig) kugelschalenförmige Außenfläche auf. Das Schlauchverbindungssystem weist bevorzugt ein Verbindungselement mit einer zumindest abschnittsweise im Wesentlichen kugelschalenförmigen Innenfläche auf. Das Verbindungselement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das Verbindungselement mit seiner Innenfläche im gleitenden Kontakt mit der Außenfläche des ersten Außenelements derart montierbar oder montiert ist, dass das erste Außenelement und damit auch der erste Endabschnitt des Außenschlauchs um mindestens eine Drehachse gegenüber dem Verbindungselement rotierbar ist, und bevorzugt rotier- und schwenkbar ist.
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Das Verbindungselement und/oder das Außenelement sind hierfür bevorzugt, zumindest an ihrer jeweiligen Gleitfläche, aus oder mit gleitfähigem Kunststoff ausgebildet, um bei der Gleitbewegung die Reibung zu vermindern.
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Das Verbindungselement ist bevorzugt starr mit einem Bestandteil des Werkstück-Bearbeitungsgeräts verbunden, im Falle eines Schweißgeräts beispielsweise mit der Schweißstromquelle (z. B. über einen so genannten Zentralanschluss) oder bevorzugt mit dem Schweißbrenner. Die rotierbare und/oder schwenkbare Gleitverbindung am Schweißbrenner erlaubt es einem Schweißer, den Schweißbrenner in vielfältiger Weise zu bedienen, ohne dass starke Kräfte aufgrund des Schlauchpakets wirken.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen sind Ausnehmungen in der Klemmstruktur des ersten (bzw. zweiten) Innenelements angeordnet, welche in axialer Richtung mit den radialen Vorsprüngen des ersten (bzw. zweiten) Innenelements fluchten. Dies ermöglicht die einfache Herstellung des jeweiligen Innenelements mittels Spritzgussverfahren.
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Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen von Ausführungsformen ist ein jeweiliger, mit einer der Ausnehmungen korrespondierender Abschnitt der Schulterstruktur über die jeweilige Ausnehmung hinweg in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet. Im Allgemeinen kann die Schulterstruktur ebenso wie die Klemmstruktur durchgängig oder nicht-durchgängig ausgebildet sein. Bevorzugt ist die durchgängige Ausführung der Schulterstruktur, um eine möglichst isotrope und gleichmäßige Klemmwirkung zu erzielen.
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Sind jedoch die Schulterstruktur und die Klemmstruktur jeweils nur abschnittsweise ausgebildet, ist bevorzugt, dass entsprechende Ausnehmungen nicht aneinander anliegen, sondern an jeder Ausnehmung in einer der beiden Strukturen ein durchgängiger Abschnitt der jeweils anderen Strukturen anliegt. Auf diese Weise ergibt sich eine zusätzliche Klemmrichtung in tangentialer bzw. Umfangsrichtung an jeder der Ausnehmungen. Darüber hinaus können die Ausnehmungen Toleranzen für die Materialmenge des Außenschlauchs bereitstellen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen, Varianten und Weiterbildungen von Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüche sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Die teilweise schematisierte Darstellung zeigen hierbei:
- 1 eine schematische Explosionsdarstellung eines Schlauchverbindungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht des Schlauchverbindungssystems aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des Schlauchverbindungssystems aus 1 und 2;
- 4 eine schematische Explosionsdarstellung eines Schlauchverbindungssystems entweder ebenfalls gemäß 1 bis 3 oder gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine schematische Querschnittsansicht des Schlauchverbindungssystems aus 4; und
- 6 eine schematische Darstellung eines Werkstück-Bearbeitungsgeräts am Beispiel eines Schweißgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In sämtlichen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nicht anders angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Detaillierte Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Schlauchverbindungssystem 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieselbe Ausführungsform ist auch in 2 und 3 dargestellt und wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 erläutert werden.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Schlauchverbindungssystems 1000 aus 1, und 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des Schlauchverbindungssystems 1000.
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1 zeigt zunächst ein erstes axiales Ende E1 des Schlauchverbindungssystems 1000. In diesem Beispiel ist dieses erste axiale Ende E1 dazu vorgesehen, mit einem Schweißbrenner eines Schweißgerätes gekoppelt zu werden. Denkbar ist aber auch die Kopplung an eine Schweißstromquelle, oder eine andere Basiseinheit oder Handhabungseinheit eines anderen Werkstück-Bearbeitungsgeräts, beispielsweise einen Drahtvorschub oder eine Stromquelle eines Lötgeräts, eines Plasmageräts, eines Oberflächenbehandlungsgeräts oder dergleichen. Obwohl die Erfindung vorliegend hauptsächlich am Beispiel von Schweißgeräten beschrieben wird, versteht es sich, dass das Beschriebene ebenso, oder analog, auch auf andere Werkstück-Bearbeitungsgeräte angewendet oder angepasst werden kann.
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Das Schlauchverbindungssystem 1000 ist mehrteilig aufgebaut und umfasst mehrere koaxial anzuordnende Teile. Zunächst umfasst es einen Außenschlauch 110, welcher beispielsweise aus Gummi, aus einem Textil (aus Natur- oder Kunstfasern) oder aus Leder sein kann. Innerhalb dieses Außenschlauchs 110 können weitere Bestandteile des Schlauchpakets eines Schweißgeräts verlegt werden, also beispielsweise eine Kühlmedium- oder Gasleitung, eine abschmelzende Drahtelektrode, eine Schutzgasleitung oder dergleichen. Für die Verwendung in bzw. mit einem Mig/Mag-Schweißgerät bietet sich ein Gewebeschlauch als Außenschlauch 110 an, für ein Wig-Schweißen ein Gummischlauch.
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Der Außenschlauch 110 kann aus einer Gummidecke mit glatter Innengummierung und einer Gewebeeinlage, z. B. aus Polyestergewebe, ausgebildet sein.
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Das in 1-3 gezeigte Schlauchverbindungssystem 1000 wird als an einem ersten Endabschnitt 111 des Außenschlauchs 110 am ersten axialen Ende E1 des Schlauchpakets angebracht gezeigt. Es versteht sich, dass ein gleich ausgebildetes (aber auch ein anders gestaltetes, siehe auch 4-5 im Folgenden) Schlauchverbindungssystem 1000 auch an dem zweiten axialen Ende des Schlauchpakets an einem zweiten Endabschnitt des Außenschlauchs 110 angeordnet werden bzw. sein kann.
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Das Schlauchverbindungssystem 1000 umfasst weiterhin ein optionales Zwischenelement 120 aus einem bevorzugt elastischen Material, beispielsweise aus einem Gummischlauch. Dieses Zwischenelement 120 dient zur Füllgraderhöhung innerhalb des Außenschlauchs 110 und insbesondere als ein interner, klebefrei verbundener Knickschutz für den ersten Endabschnitt 111 des Außenschlauchs 110. Die axiale Gesamtlänge des Zwischenelements 120 beträgt vorteilhaft zwischen 10 cm und 20 cm, besonders bevorzugt zwischen 11 cm und 15 cm, beispielsweise 12 cm. Es hat sich herausgestellt, dass diese Dimensionierung eine gute Balance zwischen gutem Knickschutz und geringer Behinderung darstellt.
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Radial sowohl in dem ersten Endabschnitt 111 des Außenschlauchs 110 als auch in dem Zwischenelement 120 ist jeweils eine Vielzahl von radialen Öffnungen 117-1, 117-2 (im Außenschlauch 110; im Folgenden teilweise zusammenfassend als 117-i bezeichnet) bzw. 127-1, 127-2 (im Zwischenelement 120; im Folgenden teilweise zusammenfassend als 127-i bezeichnet) angeordnet. Die Öffnungen 117-i und 127-i sind miteinander radial fluchtend angeordnet, und zwar bevorzugt entsprechend einer Drehsymmetrie um eine gemeinsame Längsachse von Zwischenelement 120 und Außenschlauch 110. In 1-3 ist beispielsweise der Fall gezeigt, dass jeweils zwei Öffnungen 117-1, 117-2 bzw. 127-1, 127-2 vorhanden sind, welche gemäß einer C2-Drehsymmetrie, d. h. einer 180°-Drehsymmetrie angeordnet sind.
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Der Durchmesser des abgesehen von den Öffnungen 127-i vorzugsweise vollständigen rotationssymmetrischen Zwischenelements 120 kann sich in Richtung der nach außen weisenden Kante des Zwischenelements 120 verbreitern, wobei insbesondere die Öffnungen 127-i innerhalb eines Abschnitts des Zwischenelements 120 mit verbreitertem Durchmesser angeordnet sein können. Zudem ist die Länge zwischen den Öffnungen 127-i und der Außenkante des Zwischenelements 120 so bemessen, dass der Außenschlauch 110 über die Außenkante des Zwischenelements 120 hinausragt.
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Das Schlauchverbindungssystem 1000 weist außerdem ein erstes Innenelement 130 auf, welches wiederum dazu ausgelegt ist, in das Zwischenelement 120 eingeführt zu werden. Eine Ausführung ohne Zwischenelement 120 ist auch möglich. Das erste Innenelement 130 ist ebenfalls im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet, optional bis auf die hierin implizit oder explizit beschriebenen oder abgebildeten Abweichungen.
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Das erste Innenelement 130 weist eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen 137-1, 137-2 (im Folgenden teilweise zusammenfassend als 137-i bezeichnet) auf, welche auch als Noppen bezeichenbar sind. Diese Vorsprünge 137-i sind in derselben (oder einer geringeren) Anzahl vorhanden wie die Öffnungen 117-i, 127-i in Außenschlauch 110 und Zwischenelement 120 und sind auch so angeordnet, dass je ein Vorsprung 137-i jeweils ein Paar von deckungsgleich liegenden Öffnungen 117-i, 127-i in Außenschlauch 110 und Zwischenelement 120 durchqueren kann.
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In dem inelastischen Material des Zwischenelements 120 können die Vorsprünge 137-i somit einrasten. Um dies zu erleichtern, können die Vorsprünge 137-i in Richtung zum Inneren des Außenschlauchs 110 hin abgeschrägt ausgebildet sein, damit sie leicht in das Zwischenelement 120 eingeführt werden können, wobei das erste Innenelement 130 leicht zusammengedrückt wird, nach dem Einrasten aber, aufgrund einer steileren (z. B. genau radial ausgerichteten) Flanke der Vorsprünge 137-i in Richtung nach außen, zum ersten axialen Ende des Außenschlauchs 110, nicht mehr axial beweglich sind. Zum Lösen des ersten Innenelements 130 aus dem Zwischenelement 120 können die Vorsprünge 137-i gleichzeitig radial nach innen gedrückt werden, während axialer Zug auf das erste Innenelement 130 ausgeübt wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an einer äußeren axialen Kante des ersten Innenelements 130 eine Klemmstruktur 134 angeordnet. Diese ist vorliegend als ein teilweise durch Ausnehmungen 135-1, 135-2, 135-3 (im Folgenden teilweise zusammenfassend als 135-i bezeichnet) durchbrochener, erhobener Ring entlang des Umfangs des Innenelements 130 ausgebildet.
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Wie in 1 besonders gut ersichtlich ist, fluchten einige der Ausnehmungen 135-i bevorzugt genau mit den Vorsprüngen 137-i. Dies ermöglicht die einfache Herstellung des geometrisch komplexen ersten Innenelements 130 mittels Spritzgussverfahrens aus einem Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktes Polyamid. Über die Anzahl der Vorsprünge 137-i hinaus können zusätzliche Ausnehmungen 135-i angeordnet sein, um eine tangentiale Klemmwirkung zu bewirken, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird.
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Das Schlauchverbindungssystem 1000 weist außerdem ein erstes Außenelement 140 auf. Das erste Außenelement 140 dient einerseits, mit seiner Innenseite 143, als Gegenstück zum erstes Innenelement 130 zum Ausüben einer Klemmwirkung auf den Außenschlauch 110. Andererseits dient das erste Außenelement 140 mit seiner Außenseite 145 zur Ankopplung an ein Verbindungselement 240 (z. B. eines Schweißbrenners oder einer Schweißstromquelle) mit mehreren Freiheitsgraden.
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An seiner Innenseite 143 (d.h. der nach Montage Richtung Außenschlauch 110, Zwischenelement 120 und erstem Innenelement 130 weisenden Seite) weist das erste Außenelement 140 eine Schulterstruktur 144 auf, welche hier als durchgehend ringförmige Stufe ausgebildet ist.
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Wie besonders gut in 2 ersichtlich ist, sind die axialen Abmessungen von Außenschlauch 110, Zwischenelement 120 und erste Innenelement 130 so gewählt, dass der Außenschlauch 110 im montierten Zustand wie in 2 gezeigt (d. h. wenn die Vorsprünge 137-i durch die Öffnungen 117-i, 127-i hindurchgeführt bzw. „eingerastet“ sind) auch die Klemmstruktur 134 umhüllt. Das erste Außenelement 140 ist so ausgebildet, dass im montierten Zustand die Klemmstruktur 134 und die Schulterstruktur 144 so interagieren, dass der Außenschlauch 110 durch die Klemmstruktur 134 nach außen gegen die Schulterstruktur 144 gedrückt und zwischen Klemmstruktur 134 und Schulterstruktur 144 eingeklemmt wird.
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Hierdurch wird der Außenschlauch 110 besonders fest - und dennoch klebefrei - insbesondere mit dem ersten Außenelement 140 verbunden. Darüber hinaus bietet das Zwischenelement 120, welches im montierten Zustand ebenfalls durch den eingeklemmten Außenschlauch 110 sowie durch die Vorsprünge 137-i/Öffnungen 127-i eingeklemmt ist, einen internen Knickschutz.
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An seiner Innenseite kann das erste Außenelement 140 Vertiefungen 146 aufweisen, um die Vorsprünge 137-i aufzunehmen, sodass hierdurch nochmals eine zusätzliche axiale Sicherung erfolgt. Dementsprechend können die Vorsprünge 137-i so hoch ausgebildet werden, dass sie im montierten Zustand nicht nur die Öffnungen 117-i, 127-i durchqueren, sondern außerdem noch in die Vertiefungen 146 eindringen. Die Vertiefungen 146 können wiederum in Anzahl und Anordnung genau an die Vorsprünge 137-i angepasst sein; zur leichteren Montage wird es jedoch bevorzugt, dass eine einzelne, durchgehende Vertiefung 146 in der Innenseite 143 des ersten Außenelements 140 angeordnet ist. Auf diese Weise spielt es keine Rolle, in welchem Drehzustand das erste Außenelement 140 gegenüber den weiter innen liegenden Elementen montiert wird.
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Das erste Außenelement 140 ist zur vereinfachten Montage weiterhin mehrteilig ausgebildet, etwa 2-teilig, wie in 1 gezeigt, wobei die Fixierung der beiden Teile aneinander bevorzugt reversibel, d. h. zerstörungsfrei montier- und demontierbar erfolgt, zum Beispiel mit Schrauben. Hierbei kann eines der beiden Teile des ersten Außenelements 140 als Mutter- und das andere als Gewindeteil fungieren. In 1 sind beispielhaft Schraublöcher 142 dargestellt.
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Die Innenseite 143 des ersten Außenelements 140 kann außerdem zusätzliche Klemmelemente 141 aufweisen, welche den Außenschlauch 110 zusätzlich gegen das Zwischenelement 120 pressen.
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Die Außenseite 145 des ersten Außenelements 140 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen (oder vollständig) kugelschalenförmig ausgebildet.
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Das Schlauchverbindungssystem weist außerdem bevorzugt ein Verbindungselement 240 mit einer zumindest abschnittsweise im Wesentlichen kugelschalenförmigen Innenfläche 243 auf. In 2 ist gezeigt, wie das Ensemble aus erstem Innenelement 130, Zwischenelement 120, erstem Endabschnitt 111 des Außenschlauchs 110 und erstem Außenelement 140 als Ganzes wiederum in dem Verbindungselement 240 montiert bzw. von diesem umfangen ist. Das Verbindungselement 240 kann beispielsweise als Teil der Griffschale des Schweißbrenners ausgebildet sein. Auf diese Weise ist das montierte Ensemble - und damit das brennerseitige Ende des Schlauchpakets - beweglich (vorzugsweise nicht translatorisch, jedoch rotierbar und/oder schwenkbar) mit dem Schweißbrenner gekoppelt.
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Das Verbindungselement 240 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das Verbindungselement 240 mit seiner Innenfläche 243 im gleitenden Kontakt mit der Außenseite 145 (oder: Außenfläche) des ersten Außenelements 140 derart montierbar oder montiert ist, dass das erste Außenelement 140 und damit auch der erste Endabschnitt 111 des Außenschlauchs 110 um mindestens eine Drehachse gegenüber dem Verbindungselement 240 rotier- und schwenkbar ist. Wie in 2 ersichtlich ist, kann das Ensemble sowohl axial rotiert (gerollt) werden als auch um eine senkrecht durch die Zeichnungsebene verlaufende Drehachse genickt werden. Darüber hinaus kann das Ensemble sogar senkrecht zur Zeichnungsebene gegiert werden.
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Das Verbindungselement 240 und/oder das Außenelement 140 sind hierfür bevorzugt, zumindest an ihrer jeweiligen Gleitfläche 145, 243, aus oder mit gleitfähigem Kunststoff ausgebildet, um bei der Gleitbewegung die Reibung zu vermindern.
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Wie bereits erwähnt wurde, weist die Klemmstruktur 134, wie insbesondere in 1 zu sehen ist, entlang ihres Umfangs mehrere Ausnehmungen 135-i auf, und zwar optional mehr, als das erste Innenelement 130 Vorsprünge 137-i aufweist. Die zusätzlichen Ausnehmungen 135-i können gleich dimensioniert sein, oder, wie im Beispiel von 1, kleiner sein. Diese zusätzlichen Ausnehmungen 135-i nehmen den Außenschlauch 110 auf. Zusammen mit der undurchbrochenen ringförmigen Schulterstruktur 144 wird der Außenschlauch 110 somit an jeder Ausnehmung 135-i an beiden Enden der Ausnehmungen 135-i in tangentialer (d. h. entlang des Umfangs verlaufender) Richtung zusätzlich fixiert.
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3 zeigt in schematischer Weise, wie der Verlauf 160 des Außenschlauchs 110 von innen (in 3 rechts) hin zu seiner Außenkante am ersten axialen Ende E1 des Schlauchpakets verformt wird. Jede Verformung weist dabei auf eine Press- oder Zugwirkung hin und damit auf eine zusätzliche Fixierung des Außenschlauchs 110. Die stärkste Verformung ist an der Schnittstelle zwischen Klemmstruktur 134 und Schulterstruktur 144 ersichtlich, welche für den Außenschlauchs 110 gleichsam ein „Labyrinth“ bilden und somit eine hohe axiale Zugwirkung auf diesen ausüben.
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4 zeigt eine Variante des Schlauchverbindungssystems 1000, welches ohne ein Zwischenelement 120 ausgeführt ist. Diese Variante kann entweder ebenfalls zur brennerseitigen Kopplung des Schlauchpakets verwendet werden, oder zur Kopplung mit einer Schweißstromquelle. 4 zeigt diese Variante in einer Explosionsdarstellung und 5 dieselbe Variante in einer Querschnittsdarstellung im montierten Zustand.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das Schlauchverbindungssystem 1000 an einem ersten axialen Ende E1 des Schlauchpakets, insbesondere an dem brennerseitigen Ende, eine Variante mit Zwischenelement 120 aufweist und an dem anderen, zweiten axialen Ende E2, insbesondere an dem Schweißstromquellen-seitigen Ende, eine Variante ohne Zwischenelement 120 aufweist. Diese Variante wird anhand von 4 beschrieben werden. Demnach wird das Innenelement in 4 im Folgenden als „zweites Innenelement“ bezeichnet. Es versteht sich aber, dass bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Schlauchverbindungssystem auch nur ein einziges Innenelement aufweisen kann und dennoch eine Variante ohne Zwischenelement 120 verwendet wird.
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Die Variante gemäß 4 ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die Variante gemäß 1-3, nur, dass die Dimensionen von zweitem Außenelement 340 und zweitem Innenelement 150 so angepasst sind, dass die beschriebenen Halte- und Fixierungsfunktionen auch ohne das Zwischenelement 120 gewährleistet sind. Insbesondere wird bei gleichen Dimensionen des Außenschlauchs 110 das zweite Innenelement 150 einen größeren Durchmesser aufweisen als das erste Innenelement 130, um das weggefallene Volumen des Zwischenelements 120 zu kompensieren. Zur besseren Ansicht ist in 4 nur eine Halbschale des Außenelements 340 dargestellt.
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Das zweite Innenelement 150 in 4 ist mit Vorsprüngen 157-1, 157-2 (im Folgenden zusammenfassend auch als 157-i bezeichnet) beispielsweise gemäß einer C4-Drehsymmetrie, d.h. einer 90°-Drehsymmetrie ausgebildet. Dementsprechend weist auch der Außenschlauch 110 an seinem zweiten Endabschnitt 112 vier Öffnungen 117-3, 117-4 auf.
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Die Klemmstruktur 154 des zweiten Innenelements 150 weist vier Ausnehmungen 155-1, 155-2, 155-3 auf, welche wiederum mit den Vorsprüngen 157-i fluchten und so eine einfachere Spritzgussherstellung aus Kunststoff ermöglichen. Bei dieser Variante sind darüber hinaus keine weiteren Ausnehmungen vorgesehen.
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Ein zweites Außenelement 340, welches wiederum das Gegenstück zu dem zweiten Innenelement 150 zum Fixieren des Außenschlauchs 110 bildet, ist in 5 besonders gut zu erkennen. Vorteilhaft kann dieses zweite Außenelement 340 starr mit einer Schweißstromquelle verbunden sein, beispielsweise als Teil eines Zentralanschlusses oder in Verbindung mit einem Zentralanschluss der Schweißstromquelle. Ein Knickschutz ist hier extern ausgebildet, und zwar in Form einer Metallspirale, die mit dem zweiten Außenelement 340 verbunden ist und über das erste Innenelement 130 hinaus ein Stück weit den Außenschlauch 110 umfasst. Es versteht sich, dass auch bei der Ausführungsform gemäß 1-3 auch ein zusätzlicher externer Knickschutz angebracht werden könnte.
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Die übrigen Mechanismen bei der Variante von 4 und 5 sind dieselben wie zuvor beschrieben: die Vorsprünge 157-i durchqueren die Öffnungen 117-i in dem Außenschlauch 110 und werden von Vertiefungen in dem zweiten Außenelement 340 aufgenommen. Zusätzliche Klemmelemente 341 des zweiten Außenelements 340 verstärken die Klemmwirkung. Die vorrangige Klemmwirkung geht wiederum auf die Interaktion zwischen Klemmstruktur 154 und Schulterstruktur 344 des zweiten Außenelements 340 zurück.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkstück-Bearbeitungsgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar exemplarisch wiederum am Beispiel eines Schweißgeräts 2000. Das Schweißgerät 2000 umfasst einen Schweißbrenner 200 sowie eine Schweißstromquelle 300. Das Schweißgerät 2000 umfasst außerdem ein Schlauchverbindungssystem 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem am ersten axialen Ende E1 des Schlauchpakets eine Variante mit Zwischenelement 120 (d. h. internem Knickschutz), z.B. wie anhand von 1 bis 3 beschrieben wurde, vorliegt, und bei welchem am zweiten axialen Ende E2 des Schlauchpakets eine Variante ohne Zwischenelement vorliegt, wie sie beispielsweise anhand von 4 und 5 beschrieben wurde. Das Schweißgerät 2000 ist bevorzugt ein System mit einem Kühlmedium, besonders bevorzugt einer Kühlflüssigkeit, ganz besonders bevorzugt ein wassergekühltes Schweißgerät.
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Ein Verbindungselement 240, etwa wie anhand von 1-3 bereits beschrieben wurde, kann starr mit dem Schweißbrenner 200 verbunden oder Teil der Griffschale des Schweißbrenners sein. Eine Beweglichkeit des Außenschlauchs 110 bzw. des Schlauchpakets gegenüber dem Schweißbrenner 200 wird durch die im Vorangehenden beschriebene gleitende Verbindung zwischen Innenfläche 243 (oder: Innenseite) des Verbindungselements 240 und Außenseite 145 des ersten Außenelements 140 bewirkt. Es ist ein interner Knickschutz durch das Zwischenelement 120 vorgesehen.
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An der Seite der Schweißstromquelle 300 ist das zweite Außenelement 340 starr mit der Schweißstromquelle 300 verbunden. Ein Knickschutz wird durch ein externes Knickschutzelement bereitgestellt, beispielsweise durch eine außenliegende Metallspirale.
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Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. Es versteht sich weiterhin, dass als separate beschriebene Einheiten teilweise ineinander integriert sein können. Obwohl einige Details und Beispiele auf ein Schweißgerät bezogen beschrieben sind, versteht es sich, dass die entsprechenden Merkmale auch ohne weiteres auf eine Vielzahl von anderen Werkstück-Bearbeitungsgeräten angewendet und angepasst werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 110
- Außenschlauch
- 111
- Endabschnitt des Außenschlauchs
- 112
- Endabschnitt des Außenschlauchs
- 117-i
- Öffnungen in dem Außenschlauch
- 120
- Zwischenelement
- 127-i
- Öffnungen in dem Zwischenelement
- 130
- Innenelement
- 134
- Klemmstruktur
- 135-i
- Ausnehmungen
- 137-i
- Vorsprünge
- 140
- Außenelement
- 141
- Klemmelemente
- 142
- Schraublöcher
- 143
- Innenseite
- 144
- Schulterstruktur
- 145
- Außenseite
- 146
- Vertiefung(en)
- 150
- Innenelement
- 154
- Klemmstruktur
- 155-i
- Ausnehmungen
- 157-i
- Vorsprünge
- 160
- Verlauf des Außenschlauchs
- 200
- Schweißbrenner
- 240
- Verbindungselement
- 243
- Innenfläche
- 300
- Schweißstromquelle
- 340
- Außenelemente
- 341
- Klemmelemente
- 344
- Schulterstruktur
- 1000
- Schlauchverbindungssystem
- 2000
- Werkstück-Bearbeitungsgerät (z. B. Schweißgerät)
