DE102016217499A1

DE102016217499A1 - Schweißvorrichtung mit Schutzgasführung

Info

Publication number: DE102016217499A1
Application number: DE102016217499.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Walter Jilg; Thomas Reiter
Original assignee: Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer GmbH
Current assignee: Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer GmbH
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2017-08-24
Also published as: DE202016100923U1

Abstract

Eine Schweißvorrichtung weist einen Halter (1) zum Halten eines Schweißelements (2) auf, eine sich um den Schweißelementhalter (1) herum erstreckende Spule (6) zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zur Bewegung des Lichtbogens, sowie eine Schweißkammer-Anordnung (5) zur Bildung einer Schweißkammer (4). Ferner sind ein Schutzgas-Eintrittsraum (14) sowie eine Schutzgas-Kanalanordnung (7), die den Schutzgas-Eintrittsraum (14) mit der Schweißkammer (4) verbindet, vorgesehen, wobei der Schutzgas-Eintrittsraum (14) und/oder die Schutzgas-Kanalanordnung (7) eine Filteranordnung (9) zur Beeinflussung einer Strömung des Schutzgases aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißelements mit einem Werkstück mit Hilfe eines Hubzündungs-Schweißverfahrens mit einem bewegten Lichtbogen.
Die zunehmende Automation von Fertigungsprozessen in der Metall verarbeitenden Industrie erfordert auch für das Bolzenschweißen die ständige Suche nach neuen und wirtschaftlicheren Fertigungsverfahren und deren technischer Umsetzung. Im Bereich des Bolzenschweißens mit Hubzündung und beweglichem Lichtbogen ("SRM": Studwelding in Radially Symmetrical Magnetic Field) entstanden eine Reihe neuer Schweißpistolen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schweißpistolen wird hierbei eine zusätzliche Magnetspule benötigt, um die Bewegung des Lichtbogens zu steuern. Die Anordnung der Spule und die Auslegung des magnetischen Kreises sind entscheidend für die Stabilität der kreisförmigen Lichtbogenbewegung. Durch die immer höheren Anforderungen an die Qualität und das äußere Erscheinungsbild von Schweißverbindungen werden zunehmend Schutzgase für dieses Schweißverfahren verendet. Hierbei wird der Schweißbereich durch ein von außen zugeführtes Schutzgas abgeschirmt. Die Kombination der Auslegung von Spule und magnetischem Kreis erschwert jedoch die Anordnung der Schutzgaszuführung.
Es ist bekannt, bei einem Schweißvorgang den Schweißbereich mittels einer Schweißglocke gegenüber der Umgebung abzugrenzen, so dass hierdurch eine Schweißkammer gebildet ist. Wenn ein Schutzgas in die Schweißkammer geleitet wird, kommt es in der Praxis jedoch zu einer turbulenten Gasströmung, die zu Wirbelbildungen führt und zu einer intensiven Mischung mit der bereits zuvor in der Schweißkammer befindlichen Luft. Hierdurch ist die Schutzwirkung des Schutzgases grundsätzlich signifikant beeinträchtigt. Auch besteht durch die Wirbelbildung die Gefahr, dass Luft von außen angesaugt wird und auf diese Weise in den Schweißbereich gelangt, was sich ebenfalls nachteilig auf die Schutzwirkung auswirkt. Sauerstoffanteile, die sich in der Schweißkammer befinden, führen in der Regel während der Schweißung zu Oxidation und Schmauchspuren am Bauteil. Hierdurch kommt es zu einem unerwünschten, ungleichmäßigem Aussehen des geschweißten Bolzens, so dass eine entsprechende Nacharbeit erforderlich wird.
Aus der WO 2016/004054 A1 ist eine Schweißvorrichtung zum Verscheißen eines Bolzens mit einem Werkstück bekannt, die einen Bolzenhalter und eine Schweißkammer aufweist. Die Schweißkammer ist seitlich durch ein im Wesentlichen konisches Düsenelement begrenzt, das den Bolzenhalter ringförmig umgibt. Zur Zuführung eines Schutzgases weist die Vorrichtung weiterhin Kanäle auf, die über Maschensiebe mit der Schweißkammer verbunden sind. Bei Zuführung des Schutzgases bildet sich in diesen Kanälen typischerweise eine turbulente Strömung aus. Durch die Maschensiebe lässt sich erzielen, dass das Strömungsverhalten des Schutzgases hinter den Maschensieben laminar ist. Allerdings sind bei dieser bekannten Schweißvorrichtung die Maschensiebe aufgrund ihrer Nähe zur Schweißstelle bzw. zum Lichtbogen einer hohen Belastung durch Strahlungswärme und Schweißspritzer ausgesetzt. Zudem muss zwischen dem Bolzenhalter und den Maschensieben eine Abdichtung erfolgen, um die Wirkung der Maschensiebe nicht abzuschwächen. Dies kann jedoch zu unerwünschter Reibung bei der Abhubbewegung des Bolzenhalters führen und bei zunehmender Verschmutzung zu einem hohen Risiko. Die Maschensiebe werden von ihrer dem Schweißbereich zugewandten Seite her mit Ruß und Schweißspritzern zugesetzt; hierdurch verschlechtert sich der Gasschutz oder kann sogar völlig ausbleiben. Außerdem ist eine hochtemperaturfeste Ausführung erforderlich, um ein Schmelzen der Maschensiebe zu verhindern. Insgesamt erfordert diese Schweißvorrichtung einen vergleichsweise hohen Kosten- und Wartungsaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende verbesserte Schweißvorrichtung anzugeben. Insbesondere soll mit der Schweißvorrichtung eine verbesserte Schutzgaswirkung erzielbar sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit dem in dem unabhängigen Anspruch genannten Gegenstand gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißelements mit einem Werkstück mit Hilfe eines Hubzündungs-Schweißverfahrens mit einem bewegten Lichtbogen vorgesehen, die einen Schweißelementhalter zum Halten des Schweißelements aufweist, wobei durch den Schweißelementhalter eine Längsachse festgelegt ist, sowie eine, sich um den Schweißelementhalter herum erstreckende Spule zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zur Bewegung des Lichtbogens, wobei die Spule mit Bezug auf die Längsachse sich über einen Längsabschnitt erstreckend ausgebildet ist. Außerdem weist die Schweißvorrichtung eine Schweißkammer-Anordnung zur Bildung einer Schweißkammer auf, wobei die Schweißkammer-Anordnung mit Bezug auf die Längsachse auf einer ersten Seite des Längsabschnitts ausgebildet ist. Weiterhin weist die Schweißvorrichtung einen Schutzgas-Eintrittsraum zum Eintritt eines Schutzgases in die Schweißvorrichtung auf, wobei der Schutzgas-Eintrittsraum mit Bezug auf die Längsachse auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Längsabschnitts ausgebildet ist sowie eine Schutzgas-Kanalanordnung, die den Schutzgas-Eintrittsraum mit der Schweißkammer für das Schutzgas leitend verbindet, wobei der Schutzgas-Eintrittsraum und/oder die Schutzgas-Kanalanordnung eine Filteranordnung zur Beeinflussung einer Strömung des Schutzgases aufweist.
Durch die Filteranordnung lässt sich erzielen, dass das Schutzgas im Schweißbereich zumindest im Wesentlichen ein laminares Strömungsverhalten zeigt; dies ist vorteilhaft mit Bezug auf die Schutzwirkung des Schutzgases. Dabei lässt sich dadurch, dass sich der Schutzgas-Eintrittsraum entlang der Längsachse betrachtet mit Bezug auf die Spule der Schweißkammer gegenüberliegend ausgebildet ist, erzielen, dass die Filteranordnung durch eine schweiß-bedingte Hitzeentwicklung allenfalls gering belastet wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft mit Bezug auf die Auswahlmöglichkeit des Materials der Filteranordnung.
Vorzugsweise erstreckt sich die Schutzgas-Kanalanordnung zwischen der Spule und dem Schweißelementhalter. Hierdurch lässt sich insbesondere erzielen, dass die Spule durch das Schutzgas besonders geeignet gekühlt wird. Dabei ist eine nachteilige Wirkung auf die Schweißqualität nicht zu befürchten, denn die Temperatur des Schutzgases hat praktisch keinen Einfluss auf die Schweißqualität.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung weiterhin ein Spulen-Halteelement zum Tragen der Spule auf. Dabei ist das Spulen-Halteelement vorzugsweise auf einer den Schweißelementhalter umgebenden Schweißelementhalter-Führungshülse angeordnet, insbesondere fixiert. Hierdurch lässt sich insbesondere eine besonders geeignete Anordnung der Spule gegenüber dem Schweißelementhalter erzielen. Dabei besteht die Schweißelementhalter-Führungshülse vorzugsweise zumindest überwiegend aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material; weiterhin vorteilhaft kann sie zur Optimierung des magnetischen Flusses wenigstens einen ferromagnetischen Abschnitt aufweisen. Weiterhin lässt sich durch die Schweißelementhalter-Führungshülse besonders vorteilhaft eine Isolation zwischen einem Gehäuse der Schweißvorrichtung und dem Schweißelementhalter erzielen. Außerdem lässt sich durch die Schweißelementhalter-Führungshülse eine Anpassung des Durchmessers des Schweißelementhalters an das Spulen-Halteelement realisieren.
Vorzugsweise ist die Schutzgas-Kanalanordnung im Wesentlichen teilzylindrisch oder zylindrisch ausgebildet ist; alternativ oder ergänzend kann sie mehrere Bohrungen zum Leiten des Schutzgases umfassen, wobei die Bohrungen vorzugsweise in dem Spulen-Halteelement ausgebildet sind. Dies ist vorteilhaft mit Bezug auf die Ausbildung eines laminaren Strömungsverhaltens des Schutzgases im Schweißbereich. Vorzugsweise bilden dabei die Bohrungen mit der Längsachse einen Winkel, der kleiner als 10° ist, besonders bevorzugt kleiner als 5°. Insbesondere können sich die Bohrungen parallel zur Längsachse erstrecken. So lässt sich erzielen, dass bei entsprechender Orientierung der Schweißvorrichtung das Schutzgas nach der Passage der Filteranordnung quasi in die Schweißkammer abfällt.
Herstellungstechnisch vorteilhaft ist die Schutzgas-Kanalanordnung vorzugsweise mittels eines Spritzgussverfahrens gefertigt, insbesondere als ein Spritzgussteil gefertigt.
Vorzugsweise ist die Schutzgas-Kanalanordnung durch das Spulen-Halteelement oder durch das Spulen-Halteelement und die Schweißelementhalter-Führungshülse gebildet. Dies ist insbesondere herstellungstechnisch vorteilhaft. Im letztgenannten Fall weist die Schutzgas-Kanalanordnung weiterhin herstellungstechnisch vorteilhaft vorzugsweise Kanäle zum Leiten des Schutzgases auf, die durch Nuten des Spulen-Halteelements und/oder Nuten der Schweißelementhalter-Führungshülse gebildet sind.
Weiterhin vorzugsweise weist die Schutzgas-Kanalanordnung strömungstechnisch vorteilhaft einen Kanal zum Leiten des Schutzgases auf, der mit Bezug auf die Längsachse spiralförmig verlaufend ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung weiterhin Mittel zum Zuführen eines Fluids zum Kühlen der Spule, beispielsweise in Form von Druckluft in die Schutzgas-Kanalanordnung auf. Auf diese Weise lässt sich besonders geeignet eine Kühlung der Spule bewirken bzw. verstärken.
Vorzugsweise weist die Schutzgas-Kanalanordnung mit Bezug auf die Längsachse eine normale Querschnittfläche auf, die kleiner ist als eine normale Querschnittfläche der Schweißkammer. So lässt sich für die Strömungsführung des Schutzgases eine Querschnitt-Vergrößerung erzielen, die vorteilhaft mit Bezug auf ein laminares Strömungsverhalten im Schweißbereich ist.
Vorzugsweise weitet sich die Schweißkammer von der Schutzgas-Kanalanordnung weg auf; besonders bevorzugt ist die Schweißkammer derart gestaltet, dass sie mit Bezug auf die Längsachse eine normale Querschnittfläche aufweist, die – ausgehend von einer zu der Schutzgas-Kanalanordnung weisenden Seite – über einen weiteren Längsabschnitt gleichbleibt oder sich vergrößert. Auch dies ist vorteilhaft mit Bezug auf ein laminares Strömungsverhalten im Schweißbereich, da eine Querschnittvergrößerung grundsätzlich mit einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit verbunden ist. Vorzugsweise ist dabei die Gestaltung derart, dass sich der weitere Längsabschnitt wenigstens über die Hälfte der Erstreckung der Schweißkammer entlang der Längsachse erstreckt, besonders bevorzugt wenigstens über 80% der Erstreckung der Schweißkammer. Durch die Aufweitung lässt sich insbesondere vermeiden, dass sich Verwirbelungen aufgrund von Kanten oder Hinterschnitten ausbilden.
Vorzugsweise weist die Filteranordnung einen Vliesstoff auf, insbesondere einen technischen Vlieswerkstoff und/oder ein keramisches Teil. Dadurch eignet sich die Filteranordnung besonders zur Abbremsung der Strömung des Schutzgases. Insbesondere lässt sich auf diese Weise die Filteranordnung besonders geeignet aus einem gasdurchlässigen Material fertigen, das einen Druckunterschied zwischen beiden Seiten der Filteranordnung erzeugt. Dabei kann die Filteranordnung mit Bezug auf die Längsachse an unterschiedlichen Positionen der Schweißvorrichtung angeordnet sein.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung weiterhin ein Halteelement zum Halten der Filteranordnung auf, wobei insbesondere das Halteelement zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht. Dies ist vorteilhaft mit Bezug auf die Ausbildung des durch die Spule erzeugten magnetischen Flusses. Das Halteelement kann so zum einen zum Halten der Filteranordnung dienen und zum anderen auch als Teil des magnetischen Kreises fungieren.
Vorzugsweise weist das Halteelement eine Durchgangsöffnung zum Durchströmen des Schutzgases auf, wobei sich die Durchgangsöffnung bevorzugt zur Schutzgas-Kanalanordnung hin verjüngt, insbesondere sprunghaft verjüngt, um eine Auflage für die Filteranordnung zu bilden. Hierdurch ist eine besonders geeignete und dabei konstruktionstechnisch vorteilhafte Anordnung der Filteranordnung ermöglicht.
Vorzugsweise besteht die Schweißkammer-Anordnung zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff. Dies ist vorteilhaft mit Bezug auf die Ausbildung des durch die Spule erzeugten magnetischen Flusses.
Vorzugsweise umfasst die Schweißkammer-Anordnung ein von der restlichen Schweißvorrichtung trennbares Bauteil, insbesondere in Form einer Schutzgasglocke. Das ist vorteilhaft, weil es sich hierbei typischerweise um ein Verschleißteil handelt.
Vorzugsweise weist die Schweißkammer-Anordnung wenigstens eine Austrittsöffnung zum Austritt von Gas aus der Schweißkammer auf. Hierdurch lässt sich ein geeigneter Austritt von Gas, beispielsweise Luft aus der Schweißkammer bewirken.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung weiterhin ein, einen Innenwandbereich der Schweißkammer bildendes Schutzelement zum Schutz vor einem Anhaften von Schweißspritzern auf, wobei das Schutzelement vorzugsweise aus einem temperaturfesten Material, beispielsweise einem Keramik-Material besteht.
Vorzugsweise besteht das Schutzelement aus einem Bauteil; alternativ umfasst es mehrere Bauteile, insbesondere wenigstens zwei Bauteile, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch geformt sind. So lässt sich insbesondere erzielen, dass sich das Schutzelement besonders geeignet handhabungsfreundlich bzw. leicht montierbar in die Schweißkammer-Anordnung einbringen lässt.
Strömungstechnisch vorteilhaft weist das Schutzelement vorzugsweise Gasaustrittsöffnungen auf. Dabei weisen weiterhin vorzugsweise die Gasaustrittsöffnungen insgesamt einen Querschnitt auf, der mindestens so groß ist wie der Querschnitt der wenigstens einen Austrittsöffnung der Schweißkammer-Anordnung, wobei vorzugsweise in einem Bereich zwischen den Gasaustrittsöffnungen des Schutzelements und der wenigstens einen Austrittsöffnung der Schweißkammer-Anordnung ein ringförmiger Sammelkanal für ein durchströmendes Gas gebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnitt-Skizze eines vorderen Endbereichs eines Ausführungsbeispiels einer anmeldungsgemäßen Schweißvorrichtung,
2 eine entsprechende Querschnitt-Skizze zur Illustration des magnetischen Flusses zur Bewegung des Lichtbogens,
3 eine entsprechende Querschnitt-Skizze zur Illustration der Strömung des Schutzgases,
4a eine Querschnitt-Skizze zu einer Variante mit einem, in der Schweißkammer angeordneten Schutzelement zum Schutz vor einem Anhaften von Schweißspritzern,
4b einen Schnitt normal zu der Längsachse längs der in 4a gezeigten Linie A-A,
4c eine Querschnitt-Skizze eines Bauteils des Schutzelements längs der in 4b gezeigten Linie B-B,
4d eine entsprechende Seitenansicht des Bauteils und
4e eine entsprechende Seitenansicht eines einstückigen Schutzelements.
1 zeigt eine Querschnitt-Skizze eines vorderen Endbereichs einer anmeldungsgemäßen Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißelements mit einem Werkstück 3 mit Hilfe eines Hubzündungs-Schweißverfahrens mit einem bewegten Lichtbogen. Mit "vorderer Endbereich" sei damit ein Endbereich der Schweißvorrichtung bezeichnet, der dafür vorgesehen ist, bei einem Schweißvorgang zu dem Werkstück 3 zu weisen.
Bei der Schweißvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Schweißpistole oder um einen Schweißkopf handeln.
Bei dem Schweißelement 2 kann es sich insbesondere um einen Bolzen handeln. Das Schweißelement 2 kann dabei eine durchgehende, insbesondere längliche Öffnung aufweisen oder massiv bzw. ohne eine derartige Öffnung gestaltet sein.
Die Schweißvorrichtung weist einen Schweißelementhalter 1 zum Halten des Schweißelements 2 auf. Bei dem Schweißelementhalter 1 kann es sich insbesondere um einen Bolzenhalter handeln.
Durch den Schweißelementhalter 1 ist eine Längsachse L festgelegt. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, umfasst eine entsprechende Schweißvorrichtung einen Hubmechanismus, durch den der Schweißelementhalter 1 gegenüber einem Gehäuse der Schweißvorrichtung im Sinn einer Hubbewegung entlang einer Achse bewegt werden kann. Im vorliegenden Fall ist diese Achse identisch mit der hier betrachteten Längsachse L.
In 1 ist lediglich der vordere Endbereich der Schweißvorrichtung gezeigt, da die übrigen Komponenten der Schweißvorrichtung als solche gemäß dem bekannten Stand der Technik gebildet sein können.
Weiterhin weist die Schweißvorrichtung eine Spule 6 auf, die sich um den Schweißelementhalter 1 herum erstreckt, insbesondere auch um die Längsachse L herum erstreckt, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen symmetrisch. Die Spule 6 dient zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zur Bewegung des Lichtbogens. Die Spule 6 erstreckt sich dabei mit Bezug auf die Längsachse L über einen Längsabschnitt λ1.
Weiterhin weist die Schweißvorrichtung eine Schweißkammer-Anordnung 5 zur Bildung einer Schweißkammer 4 auf. Beispielsweise kann die Schweißkammer-Anordnung 5 derart gestaltet sein, dass die Schweißkammer 4 mit Bezug auf die Längsachse L zumindest in erster Näherung rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Dabei ist die Schweißkammer-Anordnung 5 mit Bezug auf die Längsachse L auf einer ersten Seite – gemäß der Zeichnung der 1 unterhalb – des Längsabschnitts λ1 ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass zur Durchführung eines Schweißvorgangs vorgesehen ist, dass die Schweißvorrichtung gegenüber der Vertikalen derart orientiert ist, dass die Längsachse L zumindest im Wesentlichen zur Vertikalen parallel ist und sich die Schweißkammer-Anordnung 5 unterhalb der Spule 6 befindet. Dabei kann "im Wesentlichen" beispielsweise bedeuten, dass die Längsachse L mit der Vertikalen einen Winkel einschließt, der kleiner als 10° ist.
Im Folgenden wird der einfacheren Beschreibung halber davon ausgegangen, dass die Schweißvorrichtung derart orientiert ist, dass die Längsachse L zur Vertikalen parallel ist und sich die Schweißkammer-Anordnung 5 unterhalb der Spule 6 befindet.
Die Schweißkammer-Anordnung 5 umfasst vorzugsweise ein von der restlichen Schweißvorrichtung trennbares Bauteil, insbesondere in Form einer Schutzgasglocke. Die Schweißkammer-Anordnung 5 kann durch die Schutzgasglocke gebildet sein. Insbesondere ist die Gestaltung derart, dass sich die Schweißkammer-Anordnung 5 ohne Zerstörung der restlichen Schweißvorrichtung einfach von Letzterer trennen lässt. Dies ist vorteilhaft, weil es sich hierbei typischerweise um ein Verschleißteil handelt.
Wie beim gezeigten Beispiel der Fall, ist die Gestaltung vorzugsweise derart, das sich die Schweißkammer-Anordnung 5 bzw. die Schutzgasglocke vollständig unterhalb der Spule 6 befindet, also bei der hier betrachteten Ausrichtung keinen höhenüberlappenden Bereich mit der Spule 6 aufweist.
Weiterhin umfasst die Schweißvorrichtung einen Schutzgas-Eintrittsraum 14 zum Eintritt eines Schutzgases in die Schweißvorrichtung. Dabei ist der Schutzgas-Eintrittsraum 14 auf einer, der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Längsabschnitts λ1 ausgebildet, hier also oberhalb der Spule 6, insbesondere vollständig oberhalb der Spule 6.
Insbesondere kann der Schutzgas-Eintrittsraum 14 eine Schutzgas-Eintrittsöffnung aufweisen, die zur Zuführung des Schutzgases in den Schutzgas-Eintrittsraum 14 vorgesehen ist und beispielsweise für die Ankopplung eines Schlauchelements zur Zuführung des Schutzgases zu der Schweißvorrichtung ausgestaltet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Schutzgas zur Zuführung zur Schweißvorrichtung durch das Schlauchelement etwa horizontal mit hoher Geschwindigkeit eingeblasen wird.
Im gezeigten Beispiel weist die Schweißvorrichtung eine Trägerplatte 11 zur Bildung des Schutzgas-Eintrittsraums 14 auf. Insbesondere kann die Trägerplatte 11 lagefest mit dem Gehäuse der Schweißvorrichtung verbunden sein bzw. Teil des Gehäuses sein. Vorzugsweise ist diese Trägerplatte 11 auch zur Lagefixierung einer, den Schweißelement-Halter 1 umgebenden Schweißelementhalter-Führungshülse 8 zur Führung des Schweißelementhalters 1 bei dessen Hubbewegung ausgestaltet. Im Folgenden wird die Schweißelementhalter-Führungshülse 8 auch kurz als Führungshülse 8 bezeichnet. Wie im gezeigten Beispiel der Fall, erstreckt sich die Führungshülse 8 vorzugsweise beidseits – hier also nach oben und nach unten – über die Spule 6 bzw. den Längsabschnitt λ1 hinaus.
Vorzugsweise ist der Schutzgas-Eintrittsraum 14 derart gestaltet, dass er sich ringförmig, insbesondere durchgehend ringförmig um die Längsachse L herum erstreckt. Durch diese Gestaltung lässt sich erzielen, dass sich eine beim Zuführen des Schutzgases ausbildende Strömung des Schutzgases im Bereich des Schutzgas-Eintrittsraums 14 verlangsamt, so dass die Tendenz zur Wirbelbildung abnimmt. Beispielsweise kann der Schutzgas-Eintrittsraum 14 derart gestaltet sein, dass er sich in einer, normal zu der Längsachse L orientierten Ebene E erstreckt.
Weiterhin weist die Schweißvorrichtung eine Schutzgas-Kanalanordnung 7 auf, die den Schutzgas-Eintrittsraum 14 mit der Schweißkammer 4 für das Schutzgas leitend verbindet. Konstruktiv vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Schweißvorrichtung ein Spulen-Halteelement 60 zum Tragen bzw. Halten der Spule 6 aufweist, wobei vorzugsweise die Schutzgas-Kanalanordnung 7 durch das Spulen-Halteelement 60 gebildet ist. Dabei kann das Spulen-Halteelement 60 beispielsweise auf der Führungshülse 8 und/oder an der Trägerplatte 11 angeordnet oder fixiert sein.
Die Führungshülse 8 besteht vorzugsweise aus einem nichtleitfähigen Material. So lässt sich eine geeignete Isolation zwischen dem Gehäuse bzw. der Trägerplatte 11 einerseits und dem Schweißelementhalter 1 andererseits realisieren. Außerdem lässt sich durch die Führungshülse 8 eine Anpassung des Durchmessers des Schweißelementhalters 1 an das Spulen-Halteelement 60 erzielen.
Die Schutzgas-Kanalanordnung 7 kann beispielsweise im Wesentlichen teilzylindrisch oder zylindrisch ausgebildet sein, also beispielsweise durch wenigstens eine Zylindersegment-förmige Öffnung in dem Spulen-Halteelement 60 gebildet sein.
Besonders bevorzugt umfasst dabei die Schutzgas-Kanalanordnung 7 mehrere Bohrungen zum Leiten des Schutzgases, wobei die Bohrungen vorzugsweise durch das Spulen-Halteelement 60 gebildet sind. Durch solche Bohrungen lässt sich die Ausbildung einer laminaren Strömung des Schutzgases besonders geeignet unterstützen. Insbesondere kann die Schutzgas-Kanalanordnung 7 aus den Bohrungen bestehen.
Vorzugsweise ist dabei die Gestaltung derart, dass die Bohrungen mit der Längsachse L einen Winkel bilden, der kleiner als 10° ist, besonders bevorzugt kleiner als 5°. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Bohrungen parallel zur Längsachse L. Mit anderen Worten sind die Bohrungen bei der hier betrachteten Orientierung der Schweißvorrichtung zumindest im Wesentlichen vertikal verlaufend ausgebildet. So lässt sich erzielen, dass das Schutzgas durch die Bohrungen quasi geführt nach unten in Richtung der Schweißkammer 4 strömt bzw. gleichsam fällt. Vorzugsweise sind die Bohrungen äquidistant um die Längsachse L herum ausgebildet sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Bohrungen zumindest über den gesamten Längsabschnitt λ1.
Insbesondere ist die Gestaltung derart, dass die Bohrungen die einzige für das Schutzgas leitende Verbindung zwischen dem Schutzgas-Eintrittsraum 14 und der Schweißkammer 4 darstellen.
Alternativ oder auch ergänzend kann die Schutzgas-Kanalanordnung 7 wenigstens einen Kanal zum Leiten des Schutzgases vom Schutzgas-Eintrittsraum 14 in die Schweißkammer 4 aufweisen, der sich spiralförmig um die Längsachse L erstreckend ausgebildet ist. So lässt sich strömungstechnisch vorteilhaft ein vergleichsweise langer Strömungsweg erzielen.
Wie oben erwähnt, kann die Schutzgas-Kanalanordnung 7 durch das Spulen-Halteelement 60 gebildet sein. Alternativ kann beispielsweise die Schutzgas-Kanalanordnung 7 durch ein separates Bauteil gebildet sein, das zwischen dem Spulen-Halteelement 60 einerseits und der Führungshülse 8 andererseits angeordnet ist. Weiterhin alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Schutzgas-Kanalanordnung 7 durch das Spulen-Halteelement 60 und die Führungshülse 8 ausgebildet ist, wobei die Schutzgas-Kanalanordnung 7 vorzugsweise Kanäle zum Leiten des Schutzgases aufweist, die durch Nuten des Spulen-Halteelements 60 und/oder durch Nuten der Führungshülse 8 gebildet sind. Dabei können die Nuten sich parallel zur Längsachse L erstreckend ausgebildet sein.
Der Schutzgas-Eintrittsraum 14 und/oder die Schutzgas-Kanalanordnung 7 weist dabei eine Filteranordnung 9 zur Beeinflussung einer Strömung des Schutzgases auf. Wie im gezeigten Beispiel der Fall, kann besonders bevorzugt die Filteranordnung 9 in dem Schutzgas-Eintrittsraum 14 oder unmittelbar an diesen angrenzend angeordnet sein.
Durch die Filteranordnung 9 lässt sich insbesondere erzielen, dass die Strömung des Schutzgases zwischen der Schutzgas-Eintrittsöffnung in den Schutzgas-Eintrittsraum 14 und der Schweißkammer 4 verlangsamt wird. So lässt sich praktisch sicherstellen, dass das Schutzgas nach der Passage der Filteranordnung 9 laminar strömt. Die Filteranordnung 9 ist dementsprechend insbesondere in einem Strömungsweg des Schutzgases angeordnet, der durch den Schutzgas-Eintrittsraums 14 und die Schutzgas-Kanalanordnung 7 festgelegt bzw. begrenzt ist. Vorzugsweise ist dabei die Gestaltung derart, dass das Schutzgas die Filteranordnung 9 passieren bzw. durchsetzen muss, um in die Schweißkammer 4 zu gelangen.
Wie im gezeigten Beispiel der Fall, kann hierzu die Filteranordnung 9 einen Querschnitt des Strömungswegs vollständig überspannend angeordnet sein, beispielsweise in der oben erwähnten Ebene E oder in einer hierzu parallelen weiteren Ebene. Im gezeigten Beispiel ist die Filteranordnung 9 ringförmig, insbesondere kreisringförmig gestaltet und den gesamten Schutzgas-Eintrittsraum 14 durchsetzend angeordnet.
Durch die Filteranordnung 9 lässt sich also der Schutzgas-Eintrittsraum 14 von der Schweißkammer 4 "trennen". So kann der Schutzgas-Eintrittsraum 14 gleichsam eine "obere Schutzgaskammer" bilden, die zum Ausgleich von Strömungsturbulenzen bei der Schutzgaszuführung durch das Schlauchelement dienen kann.
Die Filteranordnung kann dabei grundsätzlich an unterschiedlichen Positionen entlang der Längsachse L der Schweißvorrichtung angeordnet sein.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung zur Halterung der Filteranordnung 9 ein Filteranordnung-Halteelement 10 auf, im Folgenden auch kurz als Halteelement 10 bezeichnet, das beispielsweise ringförmig ausgebildet ist, wobei die Filteranordnung 9 beispielsweise in einer ringförmigen, insbesondere nach oben weisenden Nut des Halteelements 10 gelagert angeordnet ist. Das Halteelement 10 weist dabei weiterhin vorzugsweise wenigstens eine, besonders bevorzugt mehrere Durchgangsöffnungen 101 zum Durchströmen des Schutzgases auf, beispielsweise derart, dass das Schutzgas nach der Passage der Filteranordnung 9 die wenigstens eine Durchgangsöffnung 101 durchströmen muss, um in die Schutzgas-Kanalanordnung 7 zu gelangen. Vorzugsweise verjüngt sich die Durchgangsöffnung 101 zur Schutzgas-Kanalanordnung 7 hin, insbesondere sprunghaft, um eine Auflage für die Filteranordnung 9 zu bilden, beispielsweise in Form der oben erwähnten Nut.
Die Durchgangsöffnung 101 kann beispielsweise parallel zur Längsachse L verlaufend gestaltet sein; vorzugsweise erstreckt sie sich – wie in 1 gezeigt – unmittelbar ausgehend von der Nut, in der die Filteranordnung 9 gelagert ist.
Beispielsweise kann das Halteelement 10, wie im gezeigten Beispiel der Fall, unmittelbar an der Trägerplatte 11 angeordnet sein, insbesondere zwischen der Trägerplatte 11 einerseits und dem Spulen-Halteelement 60 andererseits.
Vorzugsweise besteht das Halteelement 10 zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff. Dies ist vorteilhaft mit Bezug auf den magnetischen Fluss zur Bewegung des Lichtbogens. In 2 ist dieser magnetische Fluss durch Pfeile angedeutet und mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Das Halteelement 10 kann somit einen Teil des entsprechenden magnetischen Kreises bilden. Das Bezugszeichen 13 in 2 bezeichnet die Spule 6 in einem stromdurchflossenen Zustand.
Ebenfalls vorteilhaft mit Bezug auf den magnetischen Fluss besteht auch die Führungshülse 8 vorzugsweise zumindest überwiegend aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material; sie kann jedoch zur Optimierung des magnetischen Flusses wenigstens einen ferromagnetischen Abschnitt aufweisen, beispielsweise einen ringförmigen ferromagnetischen Abschnitt, der sich um die Längsachse L herum im Wesentlichen auf der Höhe des Halteelements 10 erstreckt. Auf diese Weise lässt sich besonders vorteilhaft der in 2 angedeutete magnetische Flussverlauf 12 erzielen.
Die Filteranordnung 9 weist vorzugsweise einen Vliesstoff auf, insbesondere einen technischen Vlieswerkstoff oder einen Filz-Stoff. Durch die Fasern des Vliesstoffes werden besonders geeignet sehr kleine, unregelmäßig gestaltete Durchtrittswege für das Schutzgas gebildet, bei deren Passage das Schutzgas abgebremst wird, so dass das Schutzgas nach der Passage der Filteranordnung 9 praktisch keine Wirbel mehr bilden kann. Durch die Filteranordnung 9 lässt sich ein Druckabfall im Strömungsweg des Schutzgases bewirken.
Anstelle des Vliesstoffes oder ergänzend hierzu kann die Filteranordnung 9 ein keramisches Teil aufweisen. Grundsätzlich kann die Filteranordnung 9 aus einem gasdurchlässigen Material gefertigt sein, das einen Druckunterschied zwischen beiden Seiten Filteranordnung 9 erzeugt.
Vorzugsweise ist die Filteranordnung 9 derart gestaltet, dass sie eine vergleichsweise große Querschnittfläche aufweist. Das Schutzgas tritt somit mit geringer Geschwindigkeit und auf großer Fläche aus der Filteranordnung 9 aus und bewegt sich anschließend zumindest mit nahezu laminarer Strömung durch die Schutzgas-Kanalanordnung 7.
Vorzugsweise erstreckt sich – wie in den 1 skizziert – die Schutzgas-Kanalanordnung 7 zwischen der Spule 6 und dem Schweißelementhalter 1. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass das Schutzgas zur Kühlung der Spule 6 beiträgt. Die Temperatur des Schutzgases hat praktisch keinen Einfluss auf die beim Schweißvorgang erzielbare Qualität einer Schweißverbindung.
Durch den langen Strömungsweg innerhalb der Schutzgas-Kanalanordnung 7 entlang der Spule 6 lässt sich erzielen, dass es praktisch zu keiner thermischen Rückwirkung der durch den Schweißvorgang gebildeten Wärme des Lichtbogens auf die Filteranordnung 9 kommt. Daher kann für die Filteranordnung 9 ein Material mit vergleichsweise geringem Schmelzpunkt gewählt werden, beispielsweise mit einem Schmelzpunkt unter 120 °C.
Außerdem lässt sich durch den langen Strömungsweg innerhalb der Schutzgas-Kanalanordnung 7 erzielen, dass eine Verschmutzung der Filteranordnung 9 durch Schweißspritzer, die sich beim Schweißvorgang in der Schweißkammer 4 bilden, praktisch ausgeschlossen werden kann.
Wie in der Querschnitt-Skizze der 1 skizziert, ist die Gestaltung weiterhin vorzugsweise derart, dass die Schutzgas-Kanalanordnung 7 mit Bezug auf die Längsachse L eine normale Querschnittfläche aufweist, die kleiner ist als eine normale Querschnittfläche der Schweißkammer 4. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass das Schutzgas quasi vertikal nach unten aus der Schutzgas-Kanalanordnung 7 austritt und in der Schweißkammer 4 eine im Wesentlichen vertikale laminare Strömung mit geringer Geschwindigkeit ausbildet.
Besonders bevorzugt weitet sich die Schweißkammer 4 von der Schutzgas-Kanalanordnung 7 weg auf. Insbesondere kann die Schweißkammer 4 derart gestaltet sein, dass sie mit Bezug auf die Längsachse L eine normale Querschnittfläche aufweist, die – ausgehend von einer zu der Schutzgas-Kanalanordnung 7 weisenden Seite, hier also die Oberseite – über einen weiteren Längsabschnitt λ2 gleichbleibt oder – besonders bevorzugt – sich vergrößert. Dabei erstreckt sich der weitere Längsabschnitt λ2 vorzugsweise wenigstens über die Hälfte der Erstreckung der Schweißkammer 4 entlang der Längsachse L, besonders bevorzugt wenigstens über 80% der Erstreckung der Schweißkammer 4, also beispielsweise über die gesamte Vertikalerstreckung der Schweißkammer 4. Durch die so gebildete "vertikale Querschnittvergrößerung" der Schweißkammer 5 lässt sich eine Wirbelbildung des Schutzgases in diesem Bereich praktisch ausschließen.
Dabei ist die Gestaltung vorzugsweise derart, dass der weitere Längsabschnitt λ2 etwa so groß ist wie der zuerst genannte Längsabschnitt λ1. Beispielsweise kann hierbei vorgesehen sein, dass λ2 > 0,5 λ1, besonders bevorzugt λ2 > 0,8 λ1 gilt.
Mit Bezug auf die Schweißkammer-Anordnung 5 bzw. die Schutzgasglocke als solche kann vorgesehen sein, dass deren Erstreckung entlang der Längsachse L bzw. deren Vertikalerstreckung ähnlich groß ist wie die Vertikalerstreckung λ1 der Spule 6, beispielsweise zwischen 0,7 λ1 und 1,3 λ1 beträgt, besonders bevorzugt zwischen 0,8 λ1 und 1,2 λ1.
Die Schweißkammer-Anordnung 5 bzw. die Schutzglocke besteht vorzugsweise zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff. Auf diese Weise kann auch die Schweißkammer-Anordnung 5 bzw. die Schutzglocke Teil des magnetischen Kreises bilden.
Weiterhin vorzugsweise weist die Schweißkammer-Anordnung 5 wenigstens eine Austrittsöffnung 16 zum Austritt von Gas bzw. Luft aus der Schweißkammer 4 auf. Vorzugsweise sind mehrere entsprechende Austrittsöffnungen 16 ausgebildet, insbesondere gleichmäßig über den Umfang der Schweißkammer-Anordnung 5 verteilt und vorzugsweise innerhalb der unteren Hälfte der Schweißkammer-Anordnung 5. Durch die Austrittsöffnung 16 lässt sich insbesondere erzielen, dass eine sich vor der Schutzgaszufuhr in der Schweißkammer 4 befindliche Luft radial nach außen gespült wird.
In 3 ist die Strömung des Schutzgases mit angedeuteten Strömungslinien skizziert. Man erkennt, dass das Schutzgas nach Eintritt in den Schutzgas-Eintrittsraum 14 die Filteranordnung 9 passiert, anschließend die Durchgangsöffnungen 101 des Halteelements 10 und im Weiteren die Bohrungen der Schutzgas-Kanalanordnung 7. Nach Austritt aus der Schutzgas-Kanalanordnung 7 gelangt das Schutzgas in die Schweißkammer 4. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet hierbei die laminare Strömung des Schutzgases in der Schweißkammer.
Vorzugsweise ist zum Ablauf der Schweißung vorgesehen, dass die Strömung des Schutzgases zur Spülung der Schweißkammer 4 vor dem Zünden des Lichtbogens beginnt und bis nach dem Erlöschen des Lichtbogens bis zur Erkaltung einer durch den Schweißvorgang gebildeten Schweißnaht einer Schweißverbindung andauert.
Weiterhin vorteilhaft kann die Schweißvorrichtung außerdem Mittel zum Zuführen eines Fluids – also eines Gases oder einer Flüssigkeit – zum Kühlen der Spule 6 in die Schutzgas-Kanalanordnung 7 aufweisen. Bei dem Fluid kann es sich gegenüber dem Schutzgas um ein „weiteres“ Gas handeln, beispielsweise um Luft, insbesondere um Druckluft. Hierdurch lässt sich eine besonders wirksame Kühlung der Spule 6 erzielen. Beispielsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass der Schutzgas-Eintrittsraum 14 außer der oben erwähnten Schutzgas-Eintrittsöffnung eine entsprechende Fluid-Eintrittsöffnung aufweist. Insbesondere kann diese Fluid-Eintrittsöffnung in analoger Weise für die Ankopplung eines entsprechenden Schlauchelements zur Zuführung des Fluids ausgestaltet sein. Bei dem Fluid kann es sich also sozusagen um ein „zuschaltbares“ Medium handeln.
Weiterhin vorteilhaft kann die Schweißvorrichtung ein, einen Innenwandbereich der Schweißkammer 4 bildendes Schutzelement zum Schutz vor einem Anhaften von Schweißspritzern aufweisen, wobei das Schutzelement vorzugsweise aus einem temperaturfesten Material, beispielsweise aus einem Keramik-Material besteht. Bei dem Schutzelement kann es sich beispielsweise um eine Beschichtung handeln, durch die eine Schweißkammerbegrenzung gebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass – wie in 4a skizziert – das Schutzelement durch ein separates Element, hier mit dem Bezugszeichen 17 versehen, gebildet ist, das grundsätzlich aus einem Bauteil bestehen kann oder mehrere Bauteile umfasst. Im skizzierten Beispiel besteht das Schutzelement 17 aus zwei Bauteilen, einem ersten Bauteil 171 und einem zweiten Bauteil 172, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch geformt sind. Beispielsweise können die beiden Bauteile 171, 172 jeweils ringförmig gestaltet sein.
4b zeigt einen Schnitt normal zu der Längsachse L längs der in 4a gezeigten Linie A-A, 4c eine Querschnitt-Skizze des ersten Bauteils 171 des Schutzelements 17 längs der in 4b gezeigten Linie B-B, 4d eine entsprechende Seitenansicht des ersten Bauteils 171 und 4e eine entsprechende Seitenansicht einer einstückigen Ausführung des Schutzelements 17.
Dabei weist das Schutzelement 17 vorzugsweise Gasaustrittsöffnungen 18 auf. So lässt sich erzielen, dass ein in der Schweißkammer 4 befindliches Gas, also beispielsweise das Schutzgas durch die Gasaustrittsöffnungen 18 hindurch die Schweißkammer 4 verlassen kann. Vorzugsweise weisen die Gasaustrittsöffnungen 18 strömungstechnisch vorteilhaft insgesamt einen Querschnitt auf, der mindestens so groß ist wie der Querschnitt der wenigstens einen Austrittsöffnung 16 der Schweißkammer-Anordnung 5.
Im gezeigten Beispiel lässt sich das von der restlichen Schweißvorrichtung separierte Schutzelement 17 zur Montage in sehr einfacher Weise von unten in die Schweißkammer-Anordnung 5 einbringen, indem es einfach in Letztere eingesteckt wird. Vorzugsweise weist die Schweißkammer-Anordnung 5 hierzu eine Schulter 51 auf, die als Anschlag für das Schutzelement 17 dient.
Weiterhin vorzugsweise ist in einem Bereich zwischen den Gasaustrittsöffnungen 18 des Schutzelements 17 und der wenigstens einen Austrittsöffnung 16 der Schweißkammer-Anordnung 5 ein ringförmiger Sammelkanal 19 für ein durchströmendes Gas gebildet.
Das Schutzelement 17 ist vorzugsweise als ein austauschbares Element bzw. als eine austauschbare Innenverkleidung der Schweißkammer 4 gestaltet. Dies ist vorteilhaft, weil das Schutzelement 17 so ein austauschbares Verschleißteil bilden kann.
Die anmeldungsgemäße Schweißvorrichtung kombiniert in besonders geeigneter Weise den magnetischen Kreis zur Bewegung des Lichtbogens mit der Schutzgasführung für den Schweißvorgang. Die Schweißvorrichtung kann sowohl für magnetische, als auch für andere Werkstoffe verwendet werden. Die geometrischen Eigenschaften der Schweißvorrichtung lassen sich an unterschiedliche Schweißelemente anpassen. Die Schweißvorrichtung erlaubt bei vergleichsweise einfachem Aufbau einen sehr wartungsarmen Betrieb und eignet sich dabei insbesondere auch für einen Dauerbetrieb. Schweißungen sind damit vergleichsweise einfach durchzuführen, so dass auch "ungelernte Kräfte" mit der Schweißvorrichtung hochwertige Schweißverbindungen erzeugen können.
Mit einer anmeldungsgemäßen Schweißvorrichtung lassen sich insbesondere die folgende Vorzüge realisieren:

• Mehrfachnutzung einzelner Bauteile für unterschiedliche Funktionen
• Schaffung einer oberen Schutzgaskammer zum Ausgleich von Strömungsturbulenzen bei der Gaszuführung durch den Schutzgasschlauch
• Gestaltung einer Oberfläche mit kleinsten einzelnen Querschnitten und größtmöglichem Gesamtströmungsquerschnittes (Vliesstoff, Filz)
• Schaffung eines Druckabfalls in der Gasdurchführung durch einen vliesartigen Faserwerkstoff
• Schaffung einer großen Gasabstrahlungsfläche mit geringer Gasgeschwindigkeit und laminarer vertikaler Gasströmung
• Führung des Gasstromes in einzelnen Gaskanälen parallel zum Bolzenhalter
• Kühlung der Magnetspule durch das zugeführte Schutzgas
• Einleitung des Schutzgases vertikal in die Schweißglocke
• Geometrie der Schweißkammer mit aufweitendem Querschnitt zur Vermeidung von Gasverwirbelungen
• Umlenkung des Gasstromes am Werkstück nach Außen und Gasaustritt durch spezielle Gasaustrittsöffnungen
• Fixierung des Vlieswerkstoffes in einem Trägerelement, das magnetisch leitfähig ist
• Doppelfunktion des Trägerelementes als Teil des magnetischen Kreises und zur Lagefixierung des Vliesgewebes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/004054 A1 [0004]

Claims

Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißelements (2) mit einem Werkstück (3) mit Hilfe eines Hubzündungs-Schweißverfahrens mit einem bewegten Lichtbogen, aufweisend – einen Schweißelementhalter (1) zum Halten des Schweißelements (2), wobei durch den Schweißelementhalter (1) eine Längsachse (L) festgelegt ist, – eine, sich um den Schweißelementhalter (1) herum erstreckende Spule (6) zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zur Bewegung des Lichtbogens, wobei die Spule (6) mit Bezug auf die Längsachse (L) sich über einen Längsabschnitt (λ1) erstreckend ausgebildet ist, – eine Schweißkammer-Anordnung (5) zur Bildung einer Schweißkammer (4), wobei die Schweißkammer-Anordnung (5) mit Bezug auf die Längsachse (L) auf einer ersten Seite des Längsabschnitts (λ1) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch – einen Schutzgas-Eintrittsraum (14) zum Eintritt eines Schutzgases in die Schweißvorrichtung, wobei der Schutzgas-Eintrittsraum (14) mit Bezug auf die Längsachse (L) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Längsabschnitts (λ1) ausgebildet ist und – eine Schutzgas-Kanalanordnung (7), die den Schutzgas-Eintrittsraum (14) mit der Schweißkammer (4) für das Schutzgas leitend verbindet, wobei der Schutzgas-Eintrittsraum (14) und/oder die Schutzgas-Kanalanordnung (7) eine Filteranordnung (9) zur Beeinflussung einer Strömung des Schutzgases aufweist.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) sich zwischen der Spule (6) und dem Schweißelementhalter (1) erstreckt.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißvorrichtung ferner ein Spulen-Halteelement (60) zum Tragen der Spule (6) aufweist.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulen-Halteelement (60) auf einer den Schweißelementhalter (1) umgebenden Schweißelementhalter-Führungshülse (8) angeordnet, insbesondere fixiert ist, wobei die Schweißelementhalter-Führungshülse (8) vorzugsweise zumindest überwiegend aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material besteht oder zur Optimierung des magnetischen Flusses wenigstens einen ferromagnetischen Abschnitt aufweist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) im Wesentlichen teilzylindrisch oder zylindrisch ausgebildet ist und/oder mehrere Bohrungen zum Leiten des Schutzgases umfasst, wobei die Bohrungen vorzugsweise in dem Spulen-Halteelement (60) ausgebildet sind.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen mit der Längsachse (L) einen Winkel bilden, der kleiner als 10° ist, bevorzugt kleiner als 5°, wobei sich die Bohrungen besonders bevorzugt parallel zur Längsachse (L) erstrecken.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) mittels eines Spritzgussverfahrens gefertigt ist, insbesondere als ein Spritzgussteil gefertigt ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den im Anspruch 3 genannten Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) durch das Spulen-Halteelement (60) gebildet ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den im Anspruch 4 genannten Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) durch das Spulen-Halteelement (60) und die Schweißelementhalter-Führungshülse (8) gebildet ist, wobei die Schutzgas-Kanalanordnung (7) vorzugsweise Kanäle zum Leiten des Schutzgases aufweist, die durch Nuten des Spulen-Halteelements (60) und/oder Nuten der Schweißelementhalter-Führungshülse (8) gebildet sind.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) einen Kanal zum Leiten des Schutzgases aufweist, der mit Bezug auf die Längsachse (L) spiralförmig verlaufend ausgebildet ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – Mittel zum Zuführen eines Fluids zum Kühlen der Spule (6), beispielsweise in Form von Druckluft in die Schutzgas-Kanalanordnung (7).
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Kanalanordnung (7) mit Bezug auf die Längsachse (L) eine normale Querschnittfläche aufweist, die kleiner ist als eine normale Querschnittfläche der Schweißkammer (4).
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schweißkammer (4) von der Schutzgas-Kanalanordnung (7) weg aufweitet, vorzugsweise die Schweißkammer (4) derart gestaltet ist, dass sie mit Bezug auf die Längsachse (L) eine normale Querschnittfläche aufweist, die – ausgehend von einer zu der Schutzgas-Kanalanordnung (7) weisenden Seite – über einen weiteren Längsabschnitt (λ2) gleichbleibt oder sich vergrößert, wobei sich der weitere Längsabschnitt (λ2) vorzugsweise wenigstens über die Hälfte der Erstreckung der Schweißkammer (4) entlang der Längsachse (L) erstreckt, besonders bevorzugt wenigstens über 80% der Erstreckung der Schweißkammer (4).
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filteranordnung (9) einen Vliesstoff aufweist, insbesondere einen technischen Vlieswerkstoff und/oder ein keramisches Teil.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – ein Halteelement (10) zum Halten der Filteranordnung (9), wobei vorzugsweise das Halteelement (10) zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (10) eine Durchgangsöffnung (101) zum Durchströmen des Schutzgases aufweist, wobei sich die Durchgangsöffnung (101) bevorzugt zur Schutzgas-Kanalanordnung (7) hin verjüngt, insbesondere sprunghaft verjüngt, um eine Auflage für die Filteranordnung (9) zu bilden.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißkammer-Anordnung (5) zumindest überwiegend aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißkammer-Anordnung (5) ein von der restlichen Schweißvorrichtung trennbares Bauteil umfasst, insbesondere in Form einer Schutzgasglocke.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißkammer-Anordnung (5) wenigstens eine Austrittsöffnung (16) zum Austritt von Gas aus der Schweißkammer (4) aufweist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – ein, einen Innenwandbereich der Schweißkammer (4) bildendes Schutzelement (17) zum Schutz vor einem Anhaften von Schweißspritzern, wobei das Schutzelement (17) vorzugsweise aus einem temperaturfesten Material, beispielsweise aus einem Keramik-Material besteht.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (17) aus einem Bauteil besteht oder mehrere Bauteile umfasst, insbesondere wenigstens zwei Bauteile (171, 172) umfasst, die zumindest im Wesentlichen symmetrisch geformt sind.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (17) Gasaustrittsöffnungen (18) aufweist.
Schweißvorrichtung mit den in den Ansprüchen 19 und 22 genannten Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsöffnungen (18) insgesamt einen Querschnitt aufweisen, der mindestens so groß ist wie der Querschnitt der wenigstens einen Austrittsöffnung (16) der Schweißkammer-Anordnung (5), wobei vorzugsweise in einem Bereich zwischen den Gasaustrittsöffnungen (18) des Schutzelements (17) und der wenigstens einen Austrittsöffnung (16) der Schweißkammer-Anordnung (5) ein ringförmiger Sammelkanal (19) für ein durchströmendes Gas gebildet ist.