Kontaktführungsdüse für Drähte und Verwendung derselben Die Erfindung betrifft eine Kontaktführungsdüse für Drähte sowie eine Verwendung derselben.
Lichtbogenschweissungen, insbesondere maschinel le Präzisionsschweissungen mit modernen Schweissauto- maten nach dem Metall-Intergas-Schweissverfahren, er fordern einen sehr massgenauen Austritt des Schweiss- drahtes aus der Schweissdüse. Bei den bisher bekannten Schweissdüsen wird die Düsenbohrung durch die Draht reibung ausgeschliffen, insbesondere bei durchbogenen Drähten einseitig ausgeschliffen, so dass der Drahtaus tritt nicht mehr in der Düsenachse erfolgt, was zu Fehl- schweissungen führt.
Es sind bereits Kontaktdüsen für Schweissdrähte bekannt, bei denen in einem Abstand hintereinander Kontaktelemente in Querbohrungen am Düsenkörper angebracht sind, von denen ein Teil verstellbar ist, so dass bei vorgegebener Düsenlängsbohrung Schweiss- drähte verschiedener Drahtstärken verschweisst werden können. Der Düsenkörper ist mit zusätzlichen Quer bohrungen versehen, die als Austrittsöffnungen für Ab riebprodukte dienen, die in Form von Überzügen an der Schweissdrahtoberfläche haften (US-Patentschrift 1959194).
Ferner sind Einrichtungen zur Stromzuführung beim Lichtbogenschweissen mit abschmelzenden Elek troden bekannt, bei denen als Kontaktierungsmittel eine den Schweissdraht koaxial umfassende Drahtwendel oder übereinander angeordnete Ringe aus Stromleitermate rial (deutsches Gebrauchsmuster 1765847). Ausserdem ist auch bei anderen Schweissvorrichtungen der Schweiss- draht koaxial von einer Drahtwendel umgeben, die die Aufgabe erfüllt, den Schweissdraht von anhaftenden Metallspänen oder dgl., zu reinigen (US-Patentschrift 2819384).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontaktführungsdüse von Drähten zu schaffen, die einen massgenauen Drahtaustritt aus der Düse auch nach län gerer Betriebsdauer gewährleistet. Ferner soll trotz der genauen Führung des Schweissdrahtes ein betriebssiche- rer Einsatz der Kontaktführungsdüse ermöglicht wer den.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass die Längsbohrung des Düsenkörpers stufen artig abgesetzt ist und als Aufnahme für abriebfeste, innerhalb der Längsbohrung auf Abstand gehaltene Füh rungselemente dient, wobei den Führungselementen min destens je eine radiale Bohrung in dem Düsenkörper derart zugeordnet ist, dass der Drahtabrieb an minde stens einer der Stirnseiten der Führungselemente aus dem Düsenkörper austreten kann. Durch den zweck- mässig streng koaxialen Aufbau des Grundkörpers ohne radial vorspringende Teile, wie Schrauben, Muttern, Kontaktfedern oder dgl., erhält man eine glatte Düsen wandung, was die Anbringung einer koaxialen Schutz gasdüse mit kleinen Abmessungen ermöglicht.
Mit Vor teil sind die Führungselemente durch in der Längs bohrung angebrachte Abstandshalter gehalten. Diese Abstandshalter sind günstigerweise rohrförmig ausge bildet. Die Führungselemente können jedoch auch da durch auf Abstand gehalten werden, dass die stufen artigen Absätze der Längsbohrung des Grundkörpers als Abstandshalter dienen. Ferner ist es vorteilhaft, dass als Führungselemente Ringscheiben dienen, deren Boh rung kleiner als die Bohrung der Abstandshalter ist. Zur Erleichterung des Drahteintrittes und zur Verringe rung des Drahtabriebes ist der Bohrungsrand der Füh rungselemente günstigerweise an der dem Drahteintritt zugewandten Stirnseite mit einer Abschrägung versehen.
Um ein Ausschleifen an beliebiger Stelle des Grundkör pers zu verhindern und zur Erzielung einer Draht- richtwirkung, sind mit Vorteil mindestens drei Führungs elemente in Achsrichtung des Grundkörpers vorgesehen. Um den Reibungswiderstand in der Schweissdrahtzu- führung zu vermindern, ist es vorteilhaft, dass die Höhe der Abstandshalter ein Mehrfaches der Höhe der Füh rungselemente beträgt. Ferner ist es von Vorteil, dass zur Erleichterung des Austritts der Drahtabriebprodukte aus der Drahtzuführung die Abstandshalter an den Stirnseiten mit putenartigen Ausnehmungen versehen sind.
Eine besonders günstige Anordnung der Drahtzu führung erhält man dann, wenn die Führungselemente und die Abstandshalter zu einer Säule mit abwechseln den Führungselementen und Abstandshaltern zusam mengesetzt sind. Mit Vorteil entspricht der Durchmes ser der Bohrung am Ende des Grundkörpers etwa der Bohrung der Führungselemente. Zur besseren Drahtein führung ist es günstig, dass an der Drahteintrittsseite des Grundkörpers ein trichterförmiges Führungsstück vorgesehen ist. Um die Gefahr einer Drahtverklemmung bereits im ersten Teilstück der Drahtzuführung auszu schalten, ist das Führungsstück drahtaustrittsseitig zweckmässig mit einer putenförmigen Ausnehmung ver sehen.
Mit Vorteil ist der Durchmesser der radialen Bohrungen grösser als die Höhe der Führungselemente. Ferner ist es vorteilhaft, dass jedem Führungselement mehrere radiale Bohrungen zugeordnet sind. Dadurch wird der Austritt der Drahtabriebprodukte wesentlich erleichtert. Ausserdem ist es von Vorteil, dass die Füh rungselemente symmetrisch zur Längsachse der radialen Bohrungen angeordnet sind. Dadurch können die Draht abriebprodukte beiderseits der Stirnseiten der Führungs elemente zu den radialen Bohrungen gelangen und nach aussen treten.
Mit besonderem Vorteil dient zur be schleunigten Fortführung des an den Führungselemen- ten abgelagerten Drahtabriebes ein durch die Längs bohrung des Grundkörpers geleitetes gasförmiges Me dium.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens sei auf die Anwendung der bisher und in den Ausführungsbei spielen noch näher zu beschreibenden Vorrichtung zum Ausrichten von Drähten oder anderen langgestreckten Körpern hingewiesen. Für den Ausrichtvorgang beson ders vorteilhaft ist, dass die Führungselemente in der Längsbohrung der Kontaktführungsdüse quer zu deren Längsachse angeordnet sind. Mit Vorteil sind hierfür die Abmessungen der Führungselemente kleiner als die Längsbohrung des Grundkörpers gehalten und sind die Führungselemente durch Stellschrauben versetzbar.
Es sind zwar bereits bei Schweissapparaten ausser- halb der Schweissdüse, vorzugsweise im Schweisskopf, angebrachte Schweissdrahtrichtvorrichtungen bekannt (deutsche Patentschrift 449929, US-Patentschrift 1676985).
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt; sie werden anhand dieser Zeich nung im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kontakt führungsdüse gemäss der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Ansicht der um 90 gedrehten Vor richtung nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt zwei um 90 versetzte Schnitte, sowie eine Draufsicht auf die Abstandshalter; Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das Einführungs stück; Fig. 5 zeigt einen Schnitt und eine Ansicht der Füh rungselemente; Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Er findung ohne in die Längsbohrung eingesetzte Abstands halter; Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung im Schnitt; Fig. 8 und 9 zeigen weitere Einzelheiten. In Fig. 1 ist mit 1 der Grundkörper einer Vor richtung, vorzugsweise einer Schweissdüse bezeichnet.
Der Grundkörper 1, im weiteren mit Düsenkörper be zeichnet, besteht aus relativ weichem, gut stromleiten- dem Material, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kup ferverbindung. Mit 2 ist ein Einsatz bezeichnet, der sich aus Führungselementen 3 und Abstandshaltern 4 zu- sammensetzt. Die Führungselemente 3 sind scheiben förmig ausgebildet und mit einer Führung 8 versehen, die dem Durchmesser des zu führenden Drahtes ent spricht, vorzugsweise ist sie um 0,1 mm grösser als der Drahtdurchmesser.
Zur Verringerung des Drahtabriebes und zur Erleichterung der Drahteinführung sind die Führungselemente 3 an der dem Drahteintritt zugewand ten Seite mit einer Abschrägung versehen, wie insbe sondere aus Fig. 5 zu ersehen ist. Für einen störungs freien Beheb der Vorrichtung von Bedeutung ist, dass die Führungselemente 3 aus Hartwerkstoffen, wie Ko baltlegierungen, Werkzeugstählen, keramischen Stoffen oder aus Materialien bestehen, wie sie auch für Zieh düsen verwendet werden.
Um auch ein Ausschleifen des Düsenkörpers 1 bei durchgebogenen Drähten zu verhindern und gleichzeitig eine Richtwirkung herbei- zuführen, sind mindestens drei Führungselemente 3 vor gesehen, so dass der Draht weder am Eintritt noch in der Mitte noch am Austritt aus dem Düsenkörper 1 die Düsenbohrung 9, 10 ausschleifen kann. Falls auf die Richtwirkung verzichtet werden kann, können auch we niger als drei Führungselemente angebracht und aus reichend sein.
Die Abstandshalter 4 sind rohr- oder hülsenförmig ausgebildet und an den Stirnseiten mit putenförmigen Ausnehmungen 7 (vgl. insbesondere Fig. 3) versehen. Ihre Hauptaufgabe ist, wie bereits der Na me sagt, die Führungselemente 3 auf einen vorbestimm ten Abstand zu halten.
Da die Abstandshalter 4 aus Stromleitermaterial, beispielsweise Kupfer, bestehen, vergrössern sie auch den elektrisch wirksamen Düsen querschnitt und können mit zur Stromkontaktierung des zeichnerisch nicht dargestellten Schweissdrahtes benutzt werden. Wie Versuche ergeben haben, ist es von ent scheidender Bedeutung, dass der Bohrungsdurchmesser 5 der Distanzkörper 4 etwas grösser gehalten ist als der Bohrungsdurchmesser 8 der Führungselemente 3. Eine Vergrösserung des Bohrungsdurchmessers 5 von etwa 0,2 mm gegenüber dem Bohrungsdurchmesser 8 ist bei den üblichen Schweissdrahtquerschnitten ausreichend.
Mit dem vergrösserten Bohrungsdurchmesser 5 wird eine Verklemmung oder gar Pressung des Schweiss- drahtes an den Abstandshaltern 4, infolge des längeren Reibweges, mit Sicherheit ausgeschaltet. Ferner wird er reicht, dass ein Materialabrieb nur an den Führungs elementen 3 stattfindet und dem Durchtransport des Abriebes durch die Abstandshalter 4 kein Widerstand entgegengesetzt wird. Mit Rücksicht auf einen geringen Abrieb ist es ferner günstig, dass die Höhe H4 der Ab standshalter 4 ein Mehrfaches der Höhe Ha der Füh rungselemente 3 beträgt.
Die Tiefe t4 der Schlitze 7 an den Stirnseiten der Abstandshalter 4 beträgt etwa einige Millimeter und ihre Breite entspricht etwa der Bohrung 5 zusätzlich der Dicke einer Rohrwandstärke D4. Der Einsatz 2 ist günstigerweise so aufgebaut, dass jeweils ein Führungselement 3 von zwei Abstandshaltern 4 ge halten wird.
Der Einsatz 2 kann als ganzes in die Boh rung 9 des Düsenkörpers 1 eingebracht, vorzugsweise eingepresst werden. Als Anschlag kann die stufenartige Verjüngung der Düsenbohrung bei 10 verwendet wer den. Der Bohrungsdurchmesser 10 entspricht etwa dem Bohrungsdurchmesser 8 der Führungselemente, vorzugs weise kann er aus Gründen eines besseren Stromüber ganges um 0,05 mm kleiner sein. Zur leichteren Draht einführung ist auf der Drahteintrittsseite des Düsenkörp- pers 1 ein trichterförmig abgerundetes Einführungsstück 11 vorgesehen. Das Einführungsstück 11 ist, wie in Fig. 4 angedeutet, drahtaustrittsseitig ebenfalls mit einer nu- tenförmigen Ausnehmung 12 versehen.
In Höhe der Führungselemente 3 sind radiale Bohrungen 6 vorge sehen, die zur Längsachse A des Düsenkörpers 1 etwa senkrecht gerichtet sind. Der Durchmesser der Bohrun gen 6 ist so gehalten, dass er mindestens der Höhe H3 der Führungselemente 3 zusätzlich der zweifachen Nut tiefe t.4 entspricht. Dadurch wird erreicht, dass die Ab riebprodukte von den Führungselementen 3 zu den Nutenschlitzen 7, 12 gelangen und durch die Bohrungen 6 nach aussen gelangen und somit die Düsenbohrung 10 nicht mehr verstopfen können.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung kann in verschiedenster Weise abgewandelt werden, ohne dass damit von dem Erfindungsgedanken Abstand genommen wird.
So ist beispielsweise in Fig. 6 ein Ausführungsbei spiel dargestellt, das auf die oben näher beschriebenen, in die Längsbohrung 9 eingesetzten Abstandshalter 4 verzichtet. Zur Fixierung der Führungselemente 3 ist die Längsbohrung 9 des Düsenkörpers 1 mehrfach trep penartig abgesetzt. Die Abmessungen der Führungs elemente 3 werden so gewählt, dass sie im Presssitz un verrückbar auf den treppenförmigen Absätzen auf Ab stand gehalten werden. Die radialen Bohrungen 6 sind, wie oben beschrieben, ausgeführt.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass das bei Licht- bogenschweissungen üblicherweise verwendete Schutz gas zur beschleunigten Fortbewegung des an den Füh rungselementen 3 abgelagerten Materialabriebes verwen det werden kann. Hierzu kann beispielsweise der Strö mungswiderstand durch die in der Regel oberhalb des Einsatzes 2 (Fig. 1 und 2) am Düsenkörper 1 ange brachten und zeichnerisch nicht dargestellten Gasaus trittsöffnungen durch düsenartige Verjüngung vergrös- sert werden, so dass ein spürbarer Teil des Schutzgases durch das Drahtspiel zwischen Schweissdraht 13 und den Führungselementen 3 zu den Austrittsöffnungen 6 geführt wird.
Andererseits könnte natürlich auch die Förderwirkung des Schutzgases durch Vergrösserung des Spieles zwischen Schweissdraht 13 und den Führungs elementen 3 erhöht werden.
Eine weitere Abänderung bezüglich des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Düsenkörpers kann bei der Verwen dung von abriebarmen Schweissdrähten zur Anwendung gelangen. Ein Beispiel hierfür ist in der Fig. 7 darge stellt.
In Fig. 7 ist mit 1 der Düsenkörper, mit 2 der Ein satz, bestehend aus Führungselementen 3 und Abstands haltern 4, bezeichnet. Die Führungselemente 3 und Ab standshalter 4 sind, wie oben beschrieben, aufgebaut. Unter Umständen kann bei sehr abriebarmen Schweiss- drähten 13 auf eine Vergrösserung der Abstandshalter- Bohrungen 5 verzichtet werden, was zu einem besseren Stromübergang zwischen Düsenkörper 1 und Schweiss- draht 13 führt.
Als Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Kon taktführungsdüse kommen sämtliche drahtführenden Schweissbrenner, insbesondere maschinelle Präzisions- schweisseinrichtungen, in Betracht. Als Beispiel sei die automatische Kühltascheneinschweissung in Transfor matorenkesseln erwähnt.
In Fig. 8 und 9 ist gezeigt, wie die beschriebene Vorrichtung auch zum Ausrichten von Drähten oder anderen langgestreckten Körpern verwendet werden kann. Das Führungselement 3a ist in der Längsbohrung der Kontaktführungsdüse quer zu deren Längsachse ver setzbar angeordnet. Hierfür können in Höhe des Füh rungselementes 3a, beispielsweise gegenüber den Boh rungen 6a um 90 versetzt, Stellschrauben 15 und 16 angebracht sein, die das Führungselement 3a in zur Längsachsrichtung senkrechte Richtung zu verstellen vermögen. Durch die Bohrungen 6a wird erreicht, dass eventuelle Abriebprodukte von dem Führungselement 3a zu den Nutschlitzen 7 gelangen und durch die Boh rungen 6a nach aussen gelangen und somit die Düsen bohrung 10 nicht verstopfen können.
Eine derartige Drahtrichtvorrichtung ist viel raumsparender ausführbar als die bisher üblichen Rollenrichtvorrichtungen.