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Elektrisches Schweissgerät mit Schutzgaszufuhr
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schweissgerät mit Schutzgaszufuhr, welches infolge seiner besonderen Bauweise eine Reihe der den bisher bekannten Schweissgeräten der angegebenen Art anhaftenden Nachteile vermeidet.
Es sind bereits verschiedene Geräte, welche nach dem halbautomatischen MIG-Schweiss - Verfahren arbeiten, bekannt. Bei diesen Geräten wird der auf einer Trommel aufgespult Schweissdraht durch einen Schlauch mittels zweier oder mehrerer Vorschubrollen der Schweisspistole zugeführt. Der Schweiss-
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Weiters wird das Schutzgas üblicherweise durch einen andern Schlauch der Pistole zugeführt. Diese Schläuche und das Kabel werden häufig nebeneinander in einem Schutzschlauchgeführtoderan mehre- ren Stellen zusammengebunden ; sie können aber auch separat angeordnet sein. Diese bekannten Ausführungen haben den Nachteil, dass durch das hohe Gewicht der Zufuhrstränge die erforderliche Beweglichkeit stark behindert wird.
Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, den Schweissdraht im Inneren eines ihn unmittelbar umgebenden, den Schweissstrom leitenden flexiblen Kabels zu führen, welches von einem das Schutzgas führenden gasdichten Schlauch umgeben ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, welche einAusführungsbeispiel darstellen. Hiebei zeigen Fig. l n vereinfachter Darstellungsweise die eigentliche Schweisspistole im Schnitt, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Schutzgas-Zufuhrschlauch mit Hohlkabel und Schweissdraht, Fig. 3 zeigt schematisch das zwischen Vorschubrichtung und Antriebsmotor vorgesehene Planetengetriebe mit nachgeschalteten stirnverzahnten Wechselrädern und Fig. 4 zeigt das Schaltschema des Steuergerätes.
In Fig. l bezeichnet --1-- das Kontaktrohr, durch welches der Schweissdraht --2-- zur Schweiss- siellehingefuhrtwM.'-S-istdersogenannte Siromubertrager, welcherdieleitendeVerbindung zwi- schen dem Kontaktrohr --1-- und der Stromzuführung herstellt und von einem Rohrstück gebildet ist. Mittels einer Hülse --4-- aus isolierendem Material ist der Stromübertrager --3-- von dem Gehäuse der mit --5-- bezeichneten Schweisspistole elektrisch getrennt. Am vorderen Ende des Gehäuses ist die gekrümmte Gasdüse --6-- befestigt, welche von einer wasserdurchflossenen Kühlschlange--7-- umge- ben sein kann.
Diese Kühlschlange wird insbesondere beim Schweissen mit hohen Stromstärken vorgesehen, wird mit geringeren Stromstärken geschweisst, so kann auf sie verzichtet werden bzw. kann die Gasdüse mit nach innen und/oder aussen ragenden Kühlrippen versehen sein. Konzentrisch zu der Gasdüse ist das Kontaktrohr --1-- verlegt, welches dementsprechend gekrümmt verlÅauft. Durch diese Mass- nahme wird der den bisher üblichen Schweisspistole anhaftende Nachteil behoben, welcher darin bestand, dass das Kontaktrohr, welches bei den bekannten Pistolen in deren Öffnung z. B. eingeschraubt war und gerade verlief, zum Einziehen des Schweissdrahtes abgenommen und nach Hindurchführen des
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Drahtes wieder in die Pistole bzw. die Düse eingeschraubt oder eingesetzt und festgelegt werden musste.
Bei dem erfindungsgemäss ausgebildeten Schweissgerät genügt es, den Schweissdraht von hinten in die
Pistole einzuführen, bis er aus dem gekrümmten Kontaktrohr an dessen schweissstellenseitigen Ende aus- tritt. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine wesentlich bessere Stromübertragung auf den Schweissdraht, welcher an der Innenseite des gekrümmten Kontaktrohres infolge seiner Elastizität an mehreren Stellen satt anliegt. Die hiebei auftretende Vergrösserung der Reibung ist jedoch ohne jede Bedeutung. Auch die
Führung des Schweissdrahtes an dessen Austrittsstelle aus dem Kontaktrohr wird wesentlich verbessert, nachdem-ebenfalls durch die Eigenelastizität des Schweissdrahtes - dieser immer an der selben Stelle des Kontaktrohres austritt.
An dem rückwärtigen Ende des Gehäuses der Schweisspistole--5--ist der der Zufuhr des Schutz- gases dienende ScMauch-8-angeschlossen. Innerhalb dièses Schiauches befindetsich dashohi aus- gebildete Kabel --9--, über welches der Schweissstrom zugeführt wird. Dieses Kabel ist an den Strom- übertrager-3-, der seinerseits mit dem Kontaktrohr --1-- in Verbindung steht, angeschlossen. Durch das hohle Kabel --9-- ist der Schweiss draht --2-- geführt, zu dessen Vorschub die beiden Klemmwal- zen --10, 11-- dienen, welche über ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Getriebe von einem ebenfalls nicht dar- gestellten Motor in Drehung versetzt werden.
In Fig. 2 ist klar ersichtlich, dass das hohle Kabel --9-- innerhalb des Schutzgas-Schlauches -- 8 -- liegt und den Schweissdraht --2-- führt.
Das Hohlkabel kann z. B. als Schlauch aus entsprechendem Kunststoff od. dgl. ausgebildet sein, wel- cher mit einer leitenden Umspinnung versehen ist oder welcher in seiner Wandung elektrische Leiter in
Form von Drähten, Litzen, eines Hohlgeflechtes usw. aufweist. Gegebenenfalls kann das Hohlkabel auch nur aus einem Hohlgeflecht aus Kupferdrähten gebildet sein.
An Stelle dieser Ausbildungsart sind auch andere Möglichkeiten gegeben. So kann innerhalb des
Schlauches ein volles, isoliertes Kabel verlegt sein, wobei der Schweissdraht ebenfalls innerhalb des
Schutzgasschlauches geführt ist. Hiebei kann an Stelle des isolierten Schweissstromkabels auch eine nicht isolierte Litze vorgesehen sein. Weiters ist es möglich, den Schutzgasschlauch mit einer elektrisch lei- tenden Hülle, beispielsweise einer Umspinnung aus Kupferdrähten od. dgl., zu versehen und über diese
Umhüllung den Schweissstrom zuzuführen. In diesem Falle wird die äussere Umhüllung mit einer Iso- lierung versehen sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
Zum Antrieb der Einrichtung zum Vorschieben des Schweissdrahtes, welche beim gezeigten Aus- führungsbeispiel von zwei mittels einer Feder --12-- gegeneinander gepressten Walzen --10 und 11-- gebildet ist, dient der Motor --13--, hoher Drehzahlkonstanz, der über ein Planetengetriebe-14- und diesem nachgeschaltete stirnverzahnte Wechselräder --15, 16-- die Walze --10-- antreibt, welche mit einer umlaufenden Nut -10'-- versehen ist, um den Schweissdraht genau zu führen und sicher zu erfassen. Die andere, glatte Walze kann von einem gewöhnlichen Kugellager entsprechender Grösse gebildet sein.
Auf der Welle des Motors sitzt das Rites-17-, welches mit dem Planetenträger --18-- kämmt. Auf einem exzentrisch auf dem Planetenträger --18-- befestigten Bolzen --19-- ist ein Dop- pelplanetenrad --20-- gelagert. Die eine Verzahnung dieses Rades steht mit dem Zahnrad --21-- in
Verbindung, welches mit dem Gehäuse des Getriebes --14-- fest verbunden ist und demnach stillsteht, während die andere Verzahnung des Planetenrades mit einem Zahnrad --22-- kämmt, dessen Welle --23-- durch die hohle Nabe des Zahnrades --21-- hindurchgeführt ist und mit einer nicht weiter dargestellten
Einrichtung zum leichten Auswechseln des einen Wechselrades --15-- versehen ist.
Dieses Wechselrad - treibt das andere wechselrad --16-- an, welches ebenfalls leicht auswechselbar auf der mit - bezeichneten Welle sitzt, die die angetriebene Walze --10-- trägt.
Bei den bisher bekannten Schweissgeräten wurde der Schweissdraht mittels einer stufenlos regelba- ren Antriebseinrichtung vorgeschoben. Dièse Einrichtungen besaSen ûblicherweise Stirnrader, Schneckenund Kegelradgetriebe. Die sonst üblichen stufenlos regelbaren Drahtvorschubeinrichtungenwurden elektrisch, mechanisch oder auch pneumatisch angetrieben. Allen derartigen stufenlos regelbaren Antrie- ben war jedoch das grosse Gewicht gemeinsam und überdies erlaubten sie keine präzise Konstanthaltung der Drahtvorschubgeschwindigkeit.
Durch die erfindungsgemässe Bauart werden diese Nachteile behoben ; das erfindungsgemässe Getriebe hat ein wesentlich geringeres Gewicht als die bisher üblichen Getriebe gleicher Leistung und gleicher Untersetzung und erlaubt in Verbindung mit dem drehzahlsteifen Motor, der ansonsten üblicher Bauart ist, eine seht gute Konstanthaltung des Drahtvorschubes. Die genaue Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit an die jeweils vorherrschenden Umstände (Drahtdurchmesser, Art der zu verschweissenden Werkstücke, gewählte Stromstärke usw. ) kann in sehr einfacher Weise durch
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Auswahl der Wechselräder vorgenommen werden.
Die elektrische Einrichtung des Schweissgerätes umfasst als wesentliche Teile den Hauptschütz - -25--, die aus Schweisstransformator und Schweissgleichrichter bestehendeSchweissstromquelle--26-- und das Steuergerät --27--, Die Verbindungen zwischen den einzelnen, soeben aufgezählten Teilen werden mit Hilfe von Steckern und Kabeln hergestellt ; hiebei sind weiters Verbindungen vom Steuergerät zur Schweisspistole --5-- und zur Gasvorwärmung --28--, die an der Gasflasche --29-- vorgesehen sein kann, sowie vom Hauptschütz zum Vorschubmotor --13-- herzustellen.
Im Steuergerät ist ein Abwärtstransformator --30-- vorgesehen, von dessen Sekundärseite die Spule eines Relais --31-- über den an der Pistole --5-- angebrachten Druckschalter --32-- gespeist werden kann. Die Verbindung zur Pistole erfolgt über ein Kabel--33-- mit Stecker --33'--, Mit einem der Kontakte des Relais --31-- steht ein Gleichrichter --34-- in Verbindung, der seinerseits über einen Widerstand mit der Spule eines Relais --36-- verbunden ist. Parallel zur Spule dieses Relais liegt ein Kondensator --37--.
Der Kontakt-36"-des Relais-36--'steht mit der Spule des Elektroventils-98 in Verbindung, welches Ventil den Zufluss des Schutzgases von der Flasche --29-- zur Pistole -- 5 -- freigeben kann ; überdies steht die Spule des Ventils --38-- in Verbindung mit dem Kontakt-31"- des Relais --31--. Die Kontakte --31'und 36'-- der Relais --31 bzw. 36-- sind in Serie geschaltet und stehen weiters mit der Spule des Hauptschützes --25-- in Verbindung. Die zum Motor --13 -- des Drahtvorschubes führende Steckerverbindung ist nach dem Hauptschütz --25--, so wie auch die Steckverbindung zur Schweissstromquelle, angeschlossen.
Vom Drahtvorschub sind nur die Walzen-10 und 11-- gezeichnet : der Draht selbst trägt die Benennung-2-. Mit-9-- ist das Kabel zur Zuführung des Schweissstromes bezeichnet, während der Schlauch für die Zufuhr des Schutzgases die Bezeichnung --8-- trägt.
Die Steuereinrichtung, welche eine selbsttätige Vorausströmung und Nachausströmung des Schutzgases veranlasst, arbeitet in der folgenden Weise :
Durch Betätigen des Druckschalters --32-- am Gehäuse der Schweisspistole --5--wird der Stromkreis von der Sekundärseite des Abwärtstransformators --30-- über die Spule des Relais --31--geschlossen ; dieses zieht an und schliesst die Kontakte --31'und 31"--, Durch das Schliessen des Kontaktes wird die Spule des Elektroventils --38-- unter Spannung gesetzt, das Ventil--38-- öffnet und
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den Gleichrichter --34-- an Spannung; das Relais --36-- kann aber erst anziehen, wenn der Kondensator --37-- über den Widerstand --35-- hinreichend weit aufgeladen ist.
Nach dieser dadurch bedingten Verzögerung zieht auch das Relais --36-- an und schliesst damit die Kontakte --36'und 36" --. Durch das Schliessen des Kontaktes --36'-- erhält die Spule des Hauptschützes --25-- Strom und schliesst damit die Kontakte des Hauptschützes, wodurch sowohl die Schweissstromquelle -- 26 -- als auch der Motor --13-- in Betrieb gesetzt werden.
Dieser Zustand dauert so lange an, als der Druckschalter --32-- geschlossen gehalten wird. Durch das Öffnen dieses Schalters fällt das Relais --31-- sofort ab, wodurch die Schweissstromquelle --26-und der Motor --13-- stromlos werden. Das Relais --36-- bleibt jedoch noch eine Zeitspanne, deren Länge von der Wahl der Grössen des Widerstandes --35-- und des Kondensators --37-- abhängt.geschlossen, da sich der aufgeladene Kondensator über die Spule des Relais --36-- entlädt. Während dieser Zeit bleibt der Kontakt --36"-- dieses Relais noch geschlossen und hält damit das Elektroventil--38--offen.
Erst nach Ablauf der Verzögerungszeit fällt auch das Relais --36-- ab, wodurch das Elektroventil--38-schliesst und die Gaszufuhr aufhört.
Durch diese Ausbildung der Steuereinrichtung wird erreicht, dass vor dem Beginn des Schweissvor- ganges Schutzgas aus der Schweisspistole austritt, wodurch die in der Zuleitung immer enthaltene Luft verdrängt und bei dem darauf folgenden Einsetzen des Schweissvorganges mit Sicherheit nur mehr Schutzgas an der Schweissstelle vorhanden ist. Weiters bewirkt diese Steuereinrichtung das Nachströmen von Schutzgas nach dem Aufhören des Schweissvorganges. Damit wird der Zutritt von Luft (des Luftsauerstoffes) zu der noch heissen Schweissnaht sicher vermieden. Beide Massnahmen helfen entscheidend mit, ein ungewolltes Verspröden der Schweissstellen und ein Poröswerden derselben sicher zu verhindern.
Die Vorausströmzeit und die Nachausströmzeit für das Schutzgas werden durch entsprechende Wahl der Grössen des Kondensators und des Widerstandes vorteilhafterweise auf 2 bis etwa 10 sec eingestellt.
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