DE1006987B - Lichtbogenschweisseinrichtung zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von Schweissungen unter Verwendung von Hilfslichtbogen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogenschweißeinrichtung zur gleichzeitigen Herstellung von Schweißungen an verschiedenen Stellen auf einem einzigen Werkstück oder auf verschiedenen Werkstücken.

Bei der üblichen Ausführung gleichzeitiger Lichtbogenschweißungen, z. B. an verschiedenen Stellen eines Werkstücks, wie einer Tür, ist es erwünscht, daß alle Schweißungen im selben Augenblick beginnen und daß nach Schließen des Schweißkreises alle Schweißlichtbogen ohne Ausnahme sofort gezündet werden.

Lange Zeit wurden Zeiteinstellvorrichtungen zur Betätigung eines Relais zum Schließen eines Schweißkreises im erforderlichen Augenblick verwendet, und zwar insbesondere bei der Serienproduktion von Schweißungen. Das Zünden des Schweißlichtbogens unter diesen Umständen wird für gewöhnlich durch einen Hochfrequenzfunken zwischen der Elektrode und dem Werkstück bewirkt, welcher die Luft in dem dazwischen befindlichen Raum ionisiert und damit einen leitenden Pfad für den Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom, der zur Schweißung verwendet wird, schafft. Da sich aber bei der Verwendung von Hochfrequenzströmen Schwierigkeiten für die Isolierung ergeben und diese Ströme dazu neigen, den Radioempfang in der Nachbarschaft zu stören, wurde vorgeschlagen, den Schweißlichtbogen durch Errichtung eines niederfrequenten Hilfslichtbogens zwischen der Schweißelektrode und einer benachbarten Hilfselektrode zu zünden.

Bei bestimmten Lichtbogenschweißverfahren, insbesondere beim gasgeschützten Lichtbogenschweißen, gewährleistet ein mit Wechselstrom gespeister Hilfslichtbogen nicht zuverlässig das augenblickliche Zünden, so daß es daher, wo äußerst genaue Zündungsbedingungen zu erfüllen sind, wie z. B. beim gleich- zeitigen Zünden mehrerer Lichtbogen, üblich gewesen ist, trotz der auftretenden Nachteile das Hochfrequenzverfahren anzuwenden.

Ein weiteres Problem, das beim gleichzeitigen Herstellen von Vielfachschweißungen besteht, ist, daß die Schweißanordnung es ermöglichen muß, daß jedem einzelnen Schweißlichtbogen der Strom zugeführt wird, der für die an dieser Stelle herzustellende Schweißung erforderlich ist. So kann beispielsweise das Werkstück ungleichmäßige Dicke besitzen, wodurch an einer Stelle ein niedriger Schweißstrom und an einer anderen Stelle ein höherer Schweißstrom erforderlich ist. Wenn ferner das Werkstück aus Stahl- und Aluminiumteilen zusammengesetzt ist, werden die Stahlteile vorzugsweise mit Wechselstrom geschweißt, während für die Aluminiumteile des Werkstücks eine Verbindung mit positiv gepolter Elektrode erforderlich sein kann.

Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung Lichtbogenschweißeinrichtung

zur gleichzeitigen Herstellung

einer Vielzahl von Schweißungen

unter Verwendung von Hilfslichtbogen

Anmelder:

Union Carbide and Carbon Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Mai 1955

Howard Raymond Miller, Clark, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

einer Vorrichtung zur Herstellung von Vielfachschweißungen, die in zufriedenstellender Weise die obenerwähnten Zündungs- und Strombedingungen erfüllt.

Insbesondere ist die Erfindung auf eine elektrische Lichtbogenschweißeinrichtung zur gleichzeitigen Herstellung von Schweißungen an einer Vielzahl von Schweißstellen an verschiedenen Punkten auf dem gleichen Werkstück oder auf verschiedenen Werkstücken gerichtet, wobei an jeder Schweißstelle ein Lichtbogenschweißbrenner mit einer Schweißelektrode vorgesehen ist, die in einen das Werkstück, eine Schweißstromquelle und eine von einem Zeitregler abhängige Kontakteinrichtung aufweisenden Kreis eingeschaltet ist sowie Lichtbogenzündungsmittel mit einer Hilfselektrode, die zur Erzeugung eines Hilfslichtbogens zwischen der Hilfselektrode und der Schweißelektrode in einen die Schweißelektrode und eine Stromquelle für den Hilfslichtbogen aufweisenden Kreis eingeschaltet ist, wobei der Hilfslichtbogen befähigt ist, den Schweißlichtbogen nach Schließen der Kontakteinrichtung zu zünden. Nach der Erfindung ist der Kreis des Hilfslichtbogens an eine Gleichstromquelle und jeder Schweißstromkreis an eine die Schweißbedingungen an der betreffenden Schweißstelle erfüllende Stromquelle angeschlossen, wobei die einzelnen Kontakteinrichtungen so angeordnet sind, daß sie von dem Zeitregler gleichzeitig geschlossen werden, während die Hilfslichtbogen wirksam sind.

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Die Schweißlichtbogen werden mit Strom gespeist, bis der Zeitregler die Verbindung des Werkstücks zu den entsprechenden Schweißstromquellen unterbricht, wodurch diese Lichtbogen automatisch gelöscht werden, nicht jedoch die Hilfslichtbogen, die weiter von den entsprechenden Stromquellen für die Hilfslichtbogen gespeist werden. Die Hilfslichtbogen können demnach während aufeinanderfolgender Arbeitsgänge der Schweißlichtbogen kontinuierlich sein.

1. Die Elektrodenspitze wird zu allen Zeiten heiß gehalten;

2. um die Elektrode herum wird eine kontinuier-

zuverlässiges Zünden gewährleistet;

4. der Strom des Hauptlichtbogens kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom sein.

Die Gleichstrom-Hilfslichtbogen 44 werden alle gemeinsam betrieben. Das Werkstück 12 ist mit einer Seite der offenen Kontakteinrichtung 22 über Leiter 46 verbunden, und der Schalter 38 ist geöffnet. Durch 5 Schließen des Schalters 38 wird der Zeitregler 42 eingeschaltet und die Kontakteinrichtung 40 geschlossen; das Relais 32 wird eingeschaltet und schließt alle Kontakteinrichtungen 22. Jede der Primärelektroden 14 und das Werkstück 12 sind demnach über die

Falls erwünscht, kann eine Anzahl von mit inertem io Gleichstromquelle 18 jedes Brenners verbunden, und Gas geschützten Lichtbogenschweißbrennern zum ge- die Schweißlichtbogen werden automatisch gleichzeitig meinsamen Vielfachpunktschweißen jedes Werkstücks zwischen dem Werkstück und jeder dieser Primäreiner Folge von Werkstücken verwendet werden, die elektroden 14 im gleichen Augenblick gezündet. Wenn eins nach dem anderen mit der Vorrichtung verbunden der Zeitregler 42 seinen Arbeitsablauf beendet, wird sind. Die Hilfslichtbogen, die alle mit Gleichstrom 15 die Kontakteinrichtung 40 geöffnet, das Schweißrelais gespeist werden, dienen dem augenblicklichen Zünden 32 ausgeschaltet, und die Kontakteinrichtungen 22 und stabilen Betrieb jedes und aller Hauptlichtbogen öffnen sich automatisch zur gleichen Zeit, während gemeinsam ohne Versagen, wenn jedes Werkstück die Gleichstrom-Hilfslichtbogen weiter bestehen, vorhanden ist. Übliche kupferne Umhüllungen für das Gas und

Die Vorteile, die mit einem Gleichstromhilfslicht- 20 normale Schweißlichtbogenabstände zwischen einem bogen erzielt werden, sind: Minimum von 1,6 mm und einem Maximum von

12,7 mm haben sich als zufriedenstellend erwiesen. Der Gasfluß durch die Düse schwankte zwischen 0,14 m³ Argon pro Stunde und mehr als 1,70 m³ pro liehe Atmosphäre ionisierten Gases aufrechterhalten; 25 Stunde, während der Abstand zwischen Umhüllung 3. sogar beim Lichtbogen-Punktschweißen ist ein und Werkstück zwischen 0,25 und 12,7 mm lag.

Es hat sich herausgestellt, daß die Betriebstemperatur einer Düse von 12,7 mm innerem Durchmesser zu gering ist, um einen Gleichstrom-Hilfslichtbogen Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungs- 30 aufrechtzuerhalten. Eine solche niedrige Temperatur möglichkeiten sind aus den Darstellungen von Aus- ist wahrscheinlich die Folge des Kühlwassers, das an führungsbeispielen sowie aus der Beschreibung zu den unteren Enden der Düse für das Gas eingeführt entnehmen. Es zeigt wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, wurde zur Aufrecht-

Fig. 1 ein Schaltbild einer Vielfachlichtbogenein- erhaltung eines stabilen Hilfslichtbogens eine richtung, welches die Erfindung veranschaulicht, und 35 Wolfram-Hilfselektrode 48 an den Rand 50 der Düse Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht, teilweise im 52 in einer in dieser vorgesehenen Nut angebracht Seitenaufriß und teilweise im Schnitt, eines Brenners, (mit Silber gelötet). Bei Verwendung einer solchen der eine Abwandlung der Erfindung darstellt. Anordnung mit einem Hilfslichtbogen von 10 Ampere

Gemäß Fig. 1 ist eine Anzahl von mit inertem Gas und einem Gasfluß von 0,14 m³ Argon wurden geschützten Lichtbogenschweißbrennern 10 zum Punkt- 40 Tausende von aufeinanderfolgenden Punktschweißunschweißen eines Werkstücks 12 an im Abstand von- gen ohne einen Versager ausgeführt, einander befindlichen Schweißstellen angeordnet. Wie Die übliche kupferne Gasdüse kann als Hilfselek-

im Zusammenhang mit der ersten Schweißstelle ge- trode dienen, außer in den Fällen, wo die Kühlung zeigt, ist jede Elektrode 14 eines solchen Brenners übermäßig stark ist oder wo der Abstand zwischen über eine Leitung 16 an den negativen Pol ihrer ent- 45 der Elektrode und der Gasumhüllung zu groß ist, um sprechenden Gleichstromquelle 18 angeschlossen, deren einen solchen Lichtbogen aufrechtzuerhalten. In positiver Pol über eine Leitung 20 und eine üblicher- diesen Fällen kann der Abstand mittels einer zweiten weise offene Kontakteinrichtung 22 mit dem Werk- Elektrode, wie z. B. einer Wolframelektrode, die in stück 12 verbunden ist. Die Metalldüse 24 jedes oben beschriebener Weise in oder auf der Hülle an-Brenners ist mit der Leitung 20 über eine einen ent- 50 gebracht ist, verringert werden.

sprechenden Widerstand 30 aufweisende Leitung 26 Bei einer praktischen Ausführung wurde der Hilfs-

verbunden. Während vorzugsweise jeder Brenner mit lichtbogenstrom durch Anordnung von zwei 1000-einer einzelnen Stromquelle entsprechend den Er- Watt-Lampen in Reihe mit diesem Hilfslichtbogen fordernissen an der Schweißstelle verbunden ist, eingeregelt. Die Anwendung dieser Anordnung bekönnen auch alle Brenner in Parallelschaltung mit der 55 grenzte den Strom auf ungefähr 10 Ampere. Es kann gleichen Stromquelle verbunden sein, falls die Er- auch ein Widerstand oder eine andere den Strom befordernisse an allen Schweißstellen gleich sind. Die grenzende Vorrichtung an Stelle dieser Lampen ver-Kontakteinrichtungen 22 werden gemeinsam durch ein wendet werden, ohne die Arbeitsweise gemäß der Ereinziges Relais 32 betätigt, das mittels Leitungen 34 findung zu beeinflussen. Der Hilfslichtbogenstrom und 36 an eine geeignete Spannungsquelle über einen 60 braucht nicht unbedingt auf 10 Ampere begrenzt zu Hauptschalter 38 und die üblicherweise offene Kon- sein, doch führt die Verwendung von niedrigeren takteinrichtung 40 eines Zeitreglerrelais 42 ange- Strömen leicht dazu, daß der Hilfslichtbogen weniger schlossen ist. stabil ist, während eine Erhöhung des Stromes über-

Im Betrieb speist jede Gleichstromquelle 18 einen mäßige Hitze in der Hilfselektrode hervorruft und Hilfslichtbogen 44 zwischen jeder Primärelektrode 14 65 außerdem eine Verkürzung der Lebensdauer dieser und der entsprechenden Umhüllung 24 eines jeden Elektrode.

Brenners 10, die auf diese Weise als Sekundärelek- Nach Errichten des Gleichstrom-Hilfslichtbogens

trode dient. Solche Hilfslichtbogen können in jeder kann der Hauptschweiß lichtbogen gezündet oder gebekannten Weise gezündet werden, z. B. durch Hoch- löscht werden, indem lediglich die Kontaktvorrichfrequenz-, Kurzschluß- oder Kondensatorentladung. 70 tung im Arbeitsstromkreis geschlossen oder geöffnet

wird. Bei Verwendung der Gleichstrom-Hilfslichtbogenzündung gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, zum Zünden des Hauptlichtbogens die Elektrode mit dem Werkstück in Berührung zu bringen. Ein erfolgreiches Zünden wurde dadurch erreicht, daß der Hilfslichtbogenstrom beim Schweißen verringert und bei Unterbrechen des Hauptlichtbogens erhöht wurde. Wahrscheinlich wird durch den relativen Wert des Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück und Elektrode und Hilfselektrode bestimmt, welcher Wert des Hilfslichtbogenstromes während der Schweißung aufrechterhalten wird.

Die Erfindung ist nicht auf das Punktschweißen beschränkt, sondern eignet sich auch für lineare Schweißungen sowie für andere mit dem Lichtbogen auszuführende Arbeiten, wie Schneiden, Trennen, Bohren u. dgl. Im Falle von Wechselstrom-Hauptlichtbogen werden die Gleichstrom-Hilfslichtbogen von einer gesonderten Stromquelle gespeist.

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Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Lichtbogenschweißeinrichtung zur gleichzeitigen Herstellung von Schweißungen an einer Vielzahl von Schweißstellen an verschiedenen Punkten auf dem gleichen Werkstück oder auf verschiedenen Werkstücken, wobei an jeder Schweißstelle ein Lichtbogenschweißbrenner mit einer Schweißelektrode vorgesehen ist, die in einen das Werkstück, eine Schweißstromquelle und eine von einem Zeitregler abhängige Kontakteinrichtung aufweisenden Kreis eingeschaltet ist, sowie Lichtbogenzündungsmittel mit einer Hilfselektrode, die zur Erzeugung eines Hilfslichtbogens zwischen der Hilfselektrode und der Schweißelektrode in einen die Schweißelektrode und eine Stromquelle für den Hilfslichtbogen aufweisenden Kreis eingeschaltet ist, wobei der Hilfslichtbogen befähigt ist, den Schweißlichtbogen nach Schließen der Kontakteinrichtung zu zünden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis des Hilfslichtbogens an eine Gleichstromquelle und jeder Schweißstromkreis an eine die Schweißbedingungen an der betreffenden Schweißstelle erfüllende Stromquelle angeschlossen ist, wobei die einzelnen Kontakteinrichtungen so angeordnet sind, daß sie von dem Zeitregler gleichzeitig geschlossen werden, während die Hilfslichtbogen wirksam sind.

2. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die einzelnen Schweißkreise mit Gleichstrom gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Kontakteinrichtung in die zum Werkstück führende Leitung eingeschaltet ist und daß jede einzelne Hilfselektrode mit der Kontakteinrichtung und der Stromquelle, falls erwünscht, über einen strombegrenzenden Widerstand verbunden ist.

3. Lichtbogenschweißeinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2 mit einem oder mehreren von inertem Gas geschützten Lichtbogenschweißbrennern mit einer nicht abschmelzenden Elektrode in einer elektrisch leitenden Düse für das Gas und elektrisch isoliert von dieser, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse für das Gas elektrisch mit der an das Werkstück angeschlossenen Seite der Stromquelle verbunden ist und eine an ihr angebrachte Hilfselektrode aufweist, die sich bis innerhalb des Lichtbogenabstandes von der Spitze der Schweißelektrode erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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