DD223959A1 - Brenner fuer das automatische lichtbogenschweissen mittels kohleelektroden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere zum automatischen Auftragsschweissen von Verschleissteilen, beispielsweise zum Aufschweissen einer hochlegierten Verschleissschicht auf Brikettformzeuge. Ziel ist es, Verlustzeiten zu senken, die Qualitaet der Schweissflaechen zu erhoehen und die Arbeitsbedingungen fuer das Schweisspersonal zu verbessern. Aufgabe ist es, einen Brenner zu entwickeln, bei dem das Wechseln und Zuenden der Elektroden vollautomatisch durchfuehrbar ist, der axiale Elektrodenvorschub in beiden Richtungen erfolgt und die Zufuehrung von Schweisszusatzwerkstoff moeglich ist. Erfindungsgemaess weist ein Arbeitszylinder kolbenstangenseitig ein, mit einem Schlitz und einer Druckplatte versehenes, Traegerrohr auf, in dem ein an der Kolbenstange angeordnetes Elektrodenspannfutter axial bewegbar ist. Ein im Schlitz gefuehrtes und aus diesem ragendes Fuehrungsstueck traegt ein Betaetigungselement, dem Geber zugeordnet sind. Das Elektrodenspannfutter weist eine Sackbohrung, einen in diese ragenden federbelasteten Bolzen und Spannklinken auf, die mit am Brenner gelenkig angeordneten Spannbacken zusammenwirken. Fig. 1

Description

Brenner für das automatische lichtbogenschweißen mittels Kohleelektroden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Brenner für das automatische. Lichtbogenschweißen mittels Kohleelektroden, insbesondere zum-automatischen Auftragsschweißen von Verschleißteilen, beispielsweise zum Aufschweißen einer hochlegierten Verschleißschicht auf Brikettformzeuge bei Schweißstromstärken bis 1000 A. Der Brenner ist aber auch für andere Anwendungsgebiete geeignet, beispielsweise für das Lichtbogenschmelzschneiden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist aus den verschiedensten Anwendungsgebieten bekannt, zum Einspannen von Kohleelektroden manuell oder maschinell geführte Elektrodenhalter zu verwenden. So ist aus der DD-PS 203 839 ein Elektrodenhalter für das Lichtbogenschmelzschneiden von Beton und anderen Werkstoffen und aus der DD-PS 203 841 eine Vorrichtung zur Führung zweier Elektrodenhalter für das Lichtbogenschmelzschneiden bekannt.

Bekannt sind auch Lösungen für Elektrodenhalter zur Beeinflussung des Elektrodenvorschubes.

Aus der ED-PS 73 832" ist eine Vorrichtung zum automatischen Regeln des Vorschubes der Kohleelektrode "beim Einschmelzen von Schweißpaste bekannt, bei der die Lichtbogenspannung als Regelgröße dient. Die sich mit dem Abbrand der Kohleelektrode ändernde Lichtbogenspannung wird dabei über den Hebenwiderstand eines Meßwerkes gemessen und entsprechend korrigiert. Das Uachstellsystem zum Transport der Kohleelektrode be- ' steht aus einem Zugmagneten und einem, mit diesem gekoppelten, mechanischen Antrieb, der immer dann betätigt wird, wenn die Lichtbogenspannung die eingestellte Sollwert spannung übersteigt. Bei der Impulsbewegung des Zugmagneten wird über einen Seilzug ein Hebel um seinen Drehpunkt geschwenkt, wodurch zwei Mitnehmer soweit um ihren Drehpunkt*gedreht werden, bis sie mit ihrer aufgerauhten Anlagefläche an der Kohleelektrode anliegen und diese gegen die innenwand einer Führungshülse drücken, um diese mit der Kohleelektrode und den Mitnehmern nach unten bewegen. Dabei wird der Anlagedruck zwischen der Kohlelektrode und den sie haltenden Klemmbacken überwunden. Ein mit einer Feder versehener Klemmhebel, der an einer feststehenden Führung oberhalb von den beiden Mitnehmern angeordnet ist, drückt ständig gegen die Kohleelektrode und verhindert, daß dieselbe beim Zurückgehen der Führungshülse mit in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird.

Aus der DD-PS 76....366 ist ein Schweißkopf zum Aufschmelzen von Auftragsschweißpasten mittels Kohleelektroden bekannt, wobei zur Erreichung des Vorschubes der Kohleelektrode ein elektromagnetischer Fernregler mit einem Ritzel in eine in einem Rohrzylinder durch Führungsrollen geführte Zahnstange eingreift,; die zentrisch auf die von zwei wassergekühlten Gleitbacken durch Federdruck gehaltene Kohleelektrode drückt, so daß ein Nachspannen entfällt·

Weiterhin ist aus der Praxis bekannt, zur Kompensation des Elektrodenabbrandes und damit zur Einhaltung einer gewählten Lichtbogenlänge, die Elektrode mittels Hydraulikarbeits-

Zylinder nachzuschieben. Als Regelgröße wird hierbei die Lichtbogenspannung verwendet.

Alle bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß der Elektrodenwechsel nur manuell vorgenommen werden kann. Weiterhin ist es nicht möglich, die Elektrode zurückzuziehen, was aber für einen automatischen Zündvorgang und Elektrodenwechsel sowie beim Schweißen ansteigender '^erkstückoberf lachen, zur Konstant haltung der Lichtbogenlänge; unbedingt erforderlich ist.

Ziel der S

Ziel der Erfindung ist es, die bisherige manuelle Tätigkeit für das Wechseln der Kohleelektroden zu vermeiden und die Verlustzeiten zu senken, die Qualität der Schweißflächen zu erhöhen und die Arbeitsbedingungen für das Schweißpersonal zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner für das Lichtbogenschweißen mittels Kohleelektroden zu entwickeln, wobei das Zünden und Wechseln der Elektroden vollautomatisch durchführbar ist, womit der axiale Elektrodenvorschub in beiden Richtungen erfolgen kann und bei dem eine Zuführung von Schweißzusatzwerkstoff möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem bekannten doppeltwirkenden Arbeitszylinder kolbenstangenseitig ein mit einer Eruckplatte und einem Führungsschlitz versehenes Trägerrohr so angeordnet ist, daß die Kolbenstange des Arbeitszylinders und ein an dieser befestigtes Slektrodenspannfutter darin axial bewegbar sind. Dazu sind zwischen Kolbenstange und Elektrodenspannfutter ein Isolier- und ein Führungsstück angeordnet. Das bei Arbeitszylindern mögliche Verdrehen der Kolbenstange wird dadurch verhindert, daß das Führungsstück, im Führungsschlitz des Trägerrohres geführt wird. Das Führungsstück weist einen aus dem Führungsschlitz

herausragenden Teil auf. Dieser dient zur Aufnahme eines Betätigungselementes für ein Meß syst em oder für Geber zur Auslösung von Schalthandlungen. Im unteren Bereich dea Trägerrohres sind an diesem die Kühlwasser- und Sehweißstromzu- führungen angeordnet. Unterhalb des Trägerrohres sind an den ' KühlwasserZuführungen die kühlbaren Spannbacken auswechselbar befestigt. An einer der KühlWässerzuführungen ist die Düse für die Zuführung von Schweißzusatzwerkstoff auswechselbar angeordnet. ^!»

Gemäß dieser .Erfindung ist im Zentrum des zylindrischen Elektrodenspannfutters eine dem Elektrodenquerschnitt angepaßte Sackbohrung eingebracht, in die ein federbelasteter Bolzen hineinragt, welcher ein Auswerfen der Restelektrode unterstützt/ Unterhalb des federbelasteten Bolzens im Bereich der Sackb.ohrung ist das Elektrodenspannfutter, zur Aufnahme von mindestens zwei 'Spannklinken mit Federn, geschlitzt. Diese Spannklinken sind durch die Federn vorgespannt und um einen Bolzen drehbar. Zu ihrer Betätigung weisen sie einen Zapfen auf. An seinem Boden ist das Elektrodenspannfutter mit Durchbrächen für die Zapfen der Spännklinken und für die Elektrode., versehen. Zum öffnen der Spannbacken sind am Elektrodenspannfutter zwischen den Spannklinken Schrägen und an den Kühlwasserzuführungen verstellbare Zapfenschrauben vorgesehen.

Zur automatischen Elektrodenaufnahme wird die Kolbenstange mit dem Elektrodenspannfutter soweit nach unten ausgefahren, daß die Spannklinken desselben und die Spannbacken des Brenners geöffnet sind. Durch Absenken des Brenners gelangt die Elektrode durch.die geöffneten Spannbacken bis in die Sackbohrung und drückt dabei den federbelasteten Bolzen aus der Sackbohrung. Danach wird die Kolbenstange in den Arbeitszylinder eingefahren. Hit Beginn dieser Bewegung drücken sich die federbelasteten Spannklinken an die Elektrode und unmittelbar danach schließen sich die Spannbacken mittels

/ '.'

Federkraft. ·

Die Spannflächen der Spannklinken sind zum Drehpunkt so.gearbeitet, daß in der Belastungsrichtung eine Selbsthemmung erreicht wird. Dadurch ist auch bei Elektroden mit glatter Oberfläche und großer Durchmessertolieranz ein sicheres H alten der Elektrode im Spannfutter bei der Elektrodenaufnahme und beim Zurückziehen der Elektrode trotz anliegender Spannbacken gewährleistet. Zum automatischen Auswerfen der Restelektrode wird die Kolbenstange ausgefahren bis das Elektrodenspannfutter die unterste Lage erreicht hat. Dabei werden die Spannbacken über die am Elektrodenspannfutter angearbeiteten Schrägen und die darauf gleitenden Zapfenschrauben geöffnet und die Spannklinken werden zwangsweise von der Elektrode abgehoben.

Die Elektrode ist damit freigegeben und fällt durch ihr Eigengewicht aus dem Brenner, wobei der federbelastete Bolzen im Elektrodenspannfutter diesen Torgang unterstützt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig· 1 den Aufbau des Brenners in der Vorderansicht, Fig. 2 den Aufbau des Brenners in der Seitenansicht, Pig. 3 den Brennerkopf im Schnitt nach Pig. 2 mit

geöffneten Spannklinken, Pig. 4 den Brennerkopf im Schnitt nach Pig. 2 mit geschlossenen Spannklinken.

Der Brenner besteht aus dem Trägerrohr 1, welches kolbenstangenseitig am Arbeitszylinder 2 angeflanscht ist und das die gelenkig angeordneten Schweißstrom- und Kühlwasserzuf'dhrungen 3 mit den an diesen angeschraubten Spannbacken 4 und die Düse 5 für die Zuführung des Schweißzusatzwerkstoffes trägt. Am Gewindezapfen der Kolbenstange 6 ist das Elektrodenspannfutter

über das Isolierstück 8 und das Führungsstück 9 befestigt, welches im Trägerrohr 1 axial bewegbar ist. Das Elektrodenspannfutter T weist in seinem Zentrum die Sackbohrung 10 zur Aufnahme der Elektrode 11 auf, in die der federbelastete Bolzen 12 hineinragt.

Die um den Bolzen 13 bewegbaren Spannklinken.14 und die Federn 15 sind in Führungsschlitze eingelassen und mit U-förmig gebogenen Blechen 15 abgedeckt. Zum Abheben der Spannklinken 14 von der Elektrode 11 sind an den Spannklinken 14 die Zapfen 17 angearbeitet, .die durch die Durchbrüche des Bodens 18 im Elektrodenspannfutter 7 ragen und die in der untersten Stellung desselben auf die Druckplatte ,19 gedrückt werden.

Zum Öffnen der Spannbacken 4 sind am_: Elektrodenspannfutter 7 jeweils zwischen den Spannklinken 14 die Schrägen 20 angearbeitet und in den KühlwasserZuführungen 3 die Zapfenschrauben 21 angeordnet.

Im Trägerrohr 1 ist ^der Schlitz 22 eingearbeitet in' dem das durch den Mantel des Trägerrohres 1 ragende 'Führungsstück 9 geführt ist* In diesem ist der Meßstab 23 angeordnet, der über die Initiatoren 24 entsprechende Stellimpulse zum Elektrodenwechsel auslöst.

Die Funktionsweise des Brenners ist folgende: Während des Schweißprpzesses befindet sich die Elektrode 11 -in der Sackbohrung 10 des Elektrodenspannfutters 7 und wird von den Spannklinken 14 und den über die Federn 25 angepreßten Spannbacken.4 gehalten. Über die Schweißstrom- und Kühlwasserzuführungen 3 wird der Schweißstrom zur Elektrode 11 und das Kühlwasser in die Kühlkammern der Spannbacken 4 und die Düse geleitet. Tritt während des Schweißens ein Abbrand der Elektrode 11 ein, so daß der Lichtbogen zwischen der Elektrode und der Werkstückoberfläche langer wird und die Schweißspannung ansteigt, wird die Kolbenstange 6 ausgefahren und damit die Elektrode 11 durch die geschlossenen Spannbacken 4 ge-

schoben, bia die Sollspannung und damit die gewünschte Lichtbogenlänge wieder erreicht ist. Ist dagegen die Lichtbogenlänge, z. B. durch eine ansteigende Werkstückoberfläche, kürzer als die Sollänge, wird die Kolbenstange 6 und das an ihr befestigte Elektrodenspannfutter 7 eingefahren und die Elektrode 11 durch die geschlossenen Spannbacken 4 gezogen. Bei dieser Bewegungsrichtung wird die Elektrode 11 durch die selbsthemmenden Spannklinken 14 audh bei glatter unbeschichteter Elektrodenoberfläche und anliegenden Spannbacken 4 sehr fest im Elektrodenspannfutter 7 gehalten. ^;

Zum automatischen Elektrodenwechsel wird duröh den Meßstab 23 über die Initiatoren 24 <3er Schweißstrom beim Erreichen der Elektrodenmindestlänge abgeschaltet und der Brenner, in eine Position gefahren, in der der Rest der Elektrode 11 ausgeworfen wird. Das geschieht, indem die Kolbenstange β weiter ausgefahren ,wird und dabei die Spannbacken 4 über die Zapfenschrauben 21 mit 'den am EIektrodenspannfutter 7 angearbeiteten Schrägen 20 geöffnet und die Zapfen 17 <3er Spannklinken 14 gegen die Druckplatte 19 gedrückt und dadurch die Spannklinken 14 "von der Elektrode 11 abgehoben werden. Der federbelastete Bolzen 12 unterstützt das freie Herausfallen der Elektrode 11 aus dem Brenner. Zur Aufnahme einer neuen Elektrode 11 wird der Brenner über diese gefahren und nach unten abgesenkt, bis die neue Elektrode 11 durch die geöffneten Spannbacken 4 in die Sackbohrung 10 eingeführt ist und den Bolzen 12'aus der Sackbohrung 10 gedrückt hat. Sobald die Kolbenstange β eingefahren wird, lösen sich die Spannklinken 14 von der Druckplatte 19 und die Federn 15 drücken die Spannklinken 14 gegen die Elektrode 11. Gleichzeitig werden die Spannbacken 4 durch die Federn 25 geschlossen, weil die Zapfenschrauben .21 von den Schrägen 20 des Elektrodenspannfutters 7 abgleiten.

Claims (3)

- Erfindungsanspruch.:

1. Brenner für das automatische Lichtbogenschweißen mittels Kohleelektrode, mit einem Arbeitszylinder, kühlbaren Elektroden-Halt ebacken, Kühlwasser- und Schweißstromzuführüngen und

,' einer' Düse für Schweiß zusatzwerkst off, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitszylinder (2) kolbenstangenseitig ein mit einer Druckplatte (19) und einem Schlitz (22) versehenes Trä- " gerr.ohr (1) aufweist, in dem ein an der Kolbenstange (6) angeordnetes Elektrodenspannfutter (7) axial bewegbar ist, daß zwischen diesen und der Kolbenstange (6) ein im Schlitz (22) geführtes und aus diesem ragendes Führungsstück (9) angeordnet ist, welches ein Betätigungselement (23) aufweist, dem am Arbeitszylinder (2) befestigte Geber (24)- , zugeordnet sind und daß die Spannbacken (4) und die Düse' (5) für Schweißzusatzwerkstoff auswechselbar angeordnet sind. "" ·...'' ' · '·

2. Brenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Zentrum des zylindrischen Elektrodenspannfutters (7) eine dem Elektrodenquerschnitt entsprechende Sackbohxung (10) eingebracht ist, in die ein federbelasteter Bolzen (12) hineinragt, daß unterhalb desselben das Elektrodenspannfutter (7) mindestens zwei mit einem Zapfen (17) versehene drehbar angeordnete Spannklinken (14) aufweist, denen eine Feder (15) zugeordnet ist, daß der Boden (18) des Elektrodenspannfutters (7) für die Zapfen (17) der Spannklinken (14) und für die Elektrode (11) mit Durchbrüchen versehen ist und daß zum Öffnen der Spannbacken (4) zwischen den Spannklinken (14) am Elektrodenspannfutter (7) Schrägen (20) und an den Kühlwasserzuführungen (3) verstellbare Zapfanschrauben (21) vorhanden sind.

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3 Seiten Zeichnungen -