DE102016225860B4

DE102016225860B4 - Punktgasdüse für einen Schweißbrenner

Info

Publication number: DE102016225860B4
Application number: DE102016225860.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ehm
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: DE102016225860A1

Abstract

Punktgasdüse für einen Schweißbrenner, wobei die Punktgasdüse (40, 50, 90) einen Adapterring (51, 67) zur Verbindung mit einem Schweißbrenner umfasst, und wobei an dem Adapterring (51, 67) eine Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) angeordnet sind, wobei jeweilige Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) der Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) in jeweiligen an dem Adapterring (51, 67) angeordneten Aufnahmen im Wesentlichen entlang einer Rotationsachse (97) des Adapterrings (51, 67) beweglich gelagert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Punktgasdüse für einen Schweißbrenner.
Verfahren zum Schutzgas-Punktschweißen werden in der Regel im Reparaturbereich eingesetzt, um bspw. zwei Bauteile mittels einzeln gesetzter Schweißpunkte zu fixieren. Um einen möglichst einfachen und sicheren Prozessablauf beim Schutzgas-Punktschweißen mit bspw. einem vorgegebenen Schweißbrennerabstand und einer vorgegebenen Ruhelage zu ermöglichen, werden spezielle Punktgasdüsen verwendet, die mit einem Schweißbrenner verbunden und beim Schweißen auf einer Bauteiloberfläche aufgesetzt werden. Dabei umfasst eine Punktgasdüse an dem Ende, mit dem die Punktgasdüse auf der Bauteiloberfläche aufgesetzt wird, zwei überstehende Stege, mittels derer der Abstand und die Ruhelage des Schweißbrenners relativ zu der Bauteiloberfläche vorgegeben wird.
Weiterhin werden jeweilige zu verbindende Bauteile durch einen Kontakt mit an einer Punktgasdüse angeordneten Stegen in ihrer Position fixiert, so dass ein Abgleiten der Bauteile während eines Schweißvorgangs weitestgehend vermieden werden kann.
In der Regel sind Punktgasdüsen einteilig und solide geformt, so dass diese sich vornehmlich für Schweißvorgänge eignen, bei denen ein Schweißbrenner senkrecht auf eine plane Bauteiloberfläche einwirkt. Ohne einen Wechsel zwischen verschiedenen Punktgasdüsen steht demnach bei einem festen Abstand zwischen einem Kontaktrohr des Schweißbrenners und der Bauteiloberfläche lediglich ein sehr eingeschränkter Kehlwinkelbereich, um den der Schweißbrenner zu neigen ist, zur Verfügung.
In der Druckschrift WO 2013 008 235 A2 wird eine Schweißhilfe zum Bogenschweißen offenbart, die einem Nutzer mittels Sensoren ermittelte Informationen über einen aktuell ausgeführten Schweißvorgang auf einer Anzeigeeinheit darstellt.
Eine Positionshilfe für einen Schweißbrenner mit einem oder mehreren Stützbeinen, die einen Abstand des Schweißbrenners zu einer Bauteiloberfläche bestimmen, ist in der US-amerikanischen Druckschrift US 2009/0230107 A1 offenbart.
Die US-amerikanische Druckschrift US 2016/0158899 A1 offenbart eine Positionshilfe für einen Schweißbrenner zum Einstellen eines Kehlwinkels, mit mehreren Stützbeinen unterschiedlicher Länge.
Die EP 1 862 248 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Verhindern von Verunreinigen auf einer Bauteiloberfläche benachbart zu einer Schweißnaht durch beim MSG-Schweißen erzeigte Schweißspritzer.
Die EP 1 854 574 A1 offenbart eine Gasdüse für Lichtbogenschweißen, wobei ein Endbereich zumindest auf einer Gasaustrittsseite der Gasdüse ein Material aufweist, das aufgrund von an dem Material anhaftenden Schweißspritzern verkohlen kann, wobei das verkohlte Material zusammen mit den Spritzern abfallen kann.
Die US 2 827 550 A offenbart eine Gasdüse, wobei die Gasdüse den Aufbau von Schweißspritzern an der Gasdüse verhindert.
Die DE 10 42 157 A offenbart ein Verfahren zur Lichtbogenpunktschweißung unter Schutzgas mit abschmelzender Elektrode und mit einem flüssigkeitsgekühlten Schweißbrenner, wobei der Lichtbogen beim Auftreffen auf der Elektrode auf das Werkstück gezündet wird und am Ende der Schweißung der Elektrode zur Vermeidung des Festklebens um eine vorbestimmte Länge zurückbrennt, unter Anwendung einer Reinigung der Schweißstelle mit Schutzgas und Kühlung des Brenners auch vor und nach dem Schweißen.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, eine Schweißhilfe bereitzustellen, die kostengünstig in der Herstellung und dazu geeignet ist, bei nicht planen Bauteiloberflächen eingesetzt zu werden, und die einen Schweißvorgang mit einem großen und einem kleinen Kehlwinkel ohne Austausch der Schweißhilfe ermöglicht.
Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird eine Punktgasdüse für einen Schweißbrenner vorgestellt, wobei die Punktgasdüse einen Adapterring zur Verbindung mit einem Schweißbrenner umfasst, und wobei an dem Adapterring eine Vielzahl von Düsenbacken angeordnet sind, wobei jeweilige Düsenbacken der Vielzahl Düsenbacken in jeweiligen an dem Adapterring angeordneten Aufnahmen im Wesentlichen entlang einer Rotationsachse des Adapterrings beweglich gelagert sind.
Ausgestaltungen der vorgestellten Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen. Die vorgestellte Punktgasdüse dient insbesondere zur Qualitätssicherung eines Schweißvorgangs mit einem Schutzgasschweißbrenner. Dazu ist vorgesehen, dass die Punktgasdüse an dem Schutzgasschweißbrenner angeordnet, d. h. bspw. auf den Schutzgasschweißbrenner gesteckt, geschraubt oder mittels jedes weiteren technisch geeigneten Verfahrens verbunden wird. Entsprechend wird ein von dem Schutzgasschweißbrenner erzeugter Lichtbogen durch die Punktgasdüse auf mindestens eine unter der Punktgasdüse anzuordnende Bauteiloberfläche geleitet. Dabei wird durch eine Länge der Punktgasdüse ein Abstand zwischen einem Kontaktrohr des Schutzgasschweißbrenners und der mindestens einen Bauteiloberfläche vorgegeben. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die vorgestellte Punktgasdüse eine Vielzahl von Düsenbacken aufweist, die beweglich an einem Adapterring angeordnet sind. Dies bedeutet, dass durch eine Bewegung der Düsenbacken eine Länge der Punktgasdüse und, dadurch bedingt, ein Abstand zwischen einem Kontaktrohr des Schutzgasschweißbrenners und der mindestens einen Bauteiloberfläche eingestellt werden kann.
Weiterhin ist es aufgrund der erfindungsgemäß beweglich an dem Adapterring angeordneten Düsenbacken möglich, einen Kehlwinkel, mit dem der Schutzgasschweißbrenner auf die mindestens eine Bauteiloberfläche zeigt, frei einzustellen, indem einzelne Düsenbacken derart bewegt werden, dass jeweilige Enden der Düsenbacken, die ein Ende der Punktgasdüse bilden, in einer schiefen Ebene liegen, so dass der Schutzgasschweißbrenner in einem durch die schiefe Ebene vorgegebenen Kehlwinkel zu der mindestens einen Bauteiloberfläche ausgerichtet wird.
Ferner ermöglichen die erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenbacken, die unabhängig voneinander beweglich gelagert sind, eine dynamische Adaption der Punktgasdüse auf ggf. an einer jeweiligen Bauteiloberfläche vorhandene Unebenheiten, die bspw. durch verschieden hohe Bauteile entstehen. Um einen Schutzgasschweißbrenner auch dann in einem vorgegebenen Kehlwinkel relativ zu einer Bauteiloberfläche auszurichten, wenn die Bauteiloberfläche uneben ist, können einzelne Düsenbacken, die bspw. auf einer Erhebung angeordnet werden, besonders weit in Richtung des Schutzgasschweißbrenners und jeweilige Düsenbacken, die bspw. auf einer Vertiefung angeordnet werden, besonders gering in Richtung des Schutzgasschweißbrenners bewegt werden, so dass die Unebenheiten der Bauteiloberfläche durch die unterschiedlichen Bewegungen der Düsenbacken ausgeglichen werden und die Punktgasdüse in einem vorgegebenen Kehlwinkel zu der Bauteiloberfläche ausgerichtet wird.
Durch die beweglich angeordneten Düsenbacken der vorgestellten Punktgasdüse kann ein Kehlwinkel, mit dem ein mit der Punktgasdüse verbundener Schutzgasschweißbrenner auf eine mit der Punktgasdüse in Kontakt stehende Bauteiloberfläche zeigt, ebenso wie ein Abstand zwischen einem Kontaktrohr bzw. einem freien Drahtende des Schutzgasschweißbrenners und der Bauteiloberfläche, d. h. ein sogenannter „Stick out“ innerhalb eines Bewegungsraums der Düsenbacken frei eingestellt werden.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse ist vorgesehen, dass die jeweiligen Aufnahmen mindestens eine Ausnehmung aufweisen, in die eine jeweilige Düsenbacke beweglich eingreift.
Um die erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenbacken entlang einer Rotationsachse des Adapterrings der vorgestellten Punktgasdüse zu bewegen, ist vorgesehen, dass die Düsenbacken in jeweilige an dem Adapterring vorgesehene Aufnahmen eingreifen bzw. eingeschient werden und in den Aufnahmen bzw. an den Aufnahmen entlang bewegt werden. Dies bedeutet, dass ein Bewegungsraum, der zur Bewegung einer jeweiligen Düsenbacke zur Verfügung steht, durch eine entsprechende Aufnahme, insbesondere eine Länge der Aufnahme vorgegeben ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse ist vorgesehen, dass die jeweiligen Düsenbacken der Vielzahl Düsenbacken eine den jeweiligen Aufnahmen entsprechende Negativkontur aufweisen.
Um einen möglichst formschlüssigen Übergang zwischen dem Adapterring und jeweiligen Düsenbacken und, dadurch bedingt, eine möglichst gasdichte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Düsenbacken möglichst exakt in die an dem Adapterring vorgesehenen Aufnahmen eingreifen und zumindest bereichsweise den Aufnahmen entsprechend geformt sind. Dabei können die Aufnahmen und die Düsenbacken als Positiv- und Negativform ausgestaltet sein, die eine möglichst gasdichte Gesamtform ergeben, wenn diese zusammengefügt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Düsenbacken Schienen aufweisen, die in Ausnehmungen der Aufnahmen einzubringen sind, so dass die Schienen die Düsenbacken entlang einem vorgegebenen Bewegungspfad führen, wenn die Schienen in den Aufnahmen bewegt werden. Dabei können die Schienen jeweilige durch die Aufnahmen gebildete Führungselemente räumlich zumindest teilweise umfassen, wie es bspw. mittels einer H-förmigen oder einer T-förmigen Schiene möglich ist. Selbstverständlich ist auch eine Schiene in Form eines Stegs denkbar, der in eine zwischen zwei Stege eingebrachte Ausnehmung einer Aufnahme eingreift.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem Adapterring mindestens ein Federelement angeordnet ist, wobei mittels des mindestens einen Federelements jeweiligen Düsenbacken der Vielzahl Düsenbacken, bei einer Bewegung auf den Adapterring zu, eine Federkraft entgegenzubringen ist, die die jeweiligen Düsenbacken in eine Ausgangsposition drückt.
Durch eine Anzahl Federelemente, die die Düsenbacken in eine Ausgangsposition drücken, kann einer Bewegung der Punktgasdüse sowohl zum Verkürzen eines Abstands zwischen einer Bauteiloberfläche und einem Kontaktrohr des Schutzgasschweißbrenners als auch zum Ändern eines Kehlwinkels, mit dem der Schutzgasschweißbrenner zu der Bauteiloberfläche ausgerichtet wird, eine Federkraft entgegen gebracht werden. Diese Federkraft wirkt stabilisierend für eine Ausrichtung der Punktgasdüse, da zufällige Bewegungen erschwert bzw. vermieden werden. Das mindestens eine Federelement zum Bereitstellen der Federkraft kann bspw. eine Ringfeder oder jede weitere zum Bereitstellen einer Federkraft technisch geeignete Vorrichtung sein.
Insbesondere beim Einstellen eines Kehlwinkels wirken Federelemente, mittels derer jeweilige Düsenbacken einer jeweiligen Bauteiloberfläche entgegen gepresst werden, stabilisierend auf eine Ausrichtung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse, da die Düsenbacken unabhängig von einem aktuell eingestellten Kehlwinkel stets in Kontakt mit der Bauteiloberfläche gehalten werden. Dabei können durch die Federelemente Unebenheiten auf der Bauteiloberfläche ausgeglichen werden, indem eine jeweilige Düsenbacke mittels eines jeweiligen Federelements genau soweit bewegt wird, bis die Düsenbacke mit der Bauteiloberfläche in Kontakt kommt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse ist vorgesehen, dass das mindestens eine Federelement in einer jeweiligen Aufnahme angeordnet ist.
Jeweilige Federelemente, die auf jeweilige Düsenbacken einwirken, können bspw. in Aufnahmen der Düsenbacken eingesetzt werden, um einer Bewegung der Düsenbacken in den Aufnahmen, insbesondere in Richtung des Adapterrings, entgegenzuwirken. Weiterhin ist denkbar, dass jeweilige Federelemente zwischen dem erfindungsgemäß vorgesehenen Adapterring und mindestens einer Düsenbacke angeordnet sind. Dazu können die jeweiligen Federelemente bei einer Herstellung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse bspw. auf den Adapterring aufgesetzt werden noch bevor die Düsenbacken an dem Adapterring angeordnet werden.
Mittels an der erfindungsgemäßen Punktgasdüse angeordneter Federelemente kann ein Druck eingestellt werden, mit dem die Punktgasdüse beaufschlagt werden muss, um diese in bspw. einem vorgegebenen Abstand zu einer Bauteiloberfläche einzustellen. Durch diesen Druck, der auf die Punktgasdüse aufzubringen ist, wird die Punktgasdüse auf die Bauteiloberfläche gedrückt und mit der Bauteiloberfläche „verspannt“ bzw. derart verbunden, dass die Punktgasdüse gegen ein Abgleiten von der Bauteiloberfläche gesichert ist. Aufgrund der mehrteiligen Bauweise der vorgestellten Punktgasdüse mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Vielzahl von Düsenbacken stellt sich die vorgestellte Punktgasdüse selbsttätig auf unterschiedliche Bauteilgeometrien bzw. Schweißpositionen ein, so dass insbesondere bei einer Karosserie-Serienfertigung mit vielen unterschiedlichen Schweißpositionen ein entsprechend häufiger Werkzeugwechsel entfällt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass jeweilige Düsenbacken mittels eines Arretierungsstifts in einer Position entlang einer jeweiligen Aufnahme zu fixieren sind.
Um die erfindungsgemäße Punktgasdüse auf bspw. einen vorgegebenen Kehlwinkel einzustellen, und entsprechend eine mittels eines Federelements bereitgestellte Federkraft, die dem Kehlwinkel entgegenwirkt, daran zu hindern, die Punktgasdüse von dem Kehlwinkel weg in bspw. eine ebene bzw. flache Grundstellung zu bewegen, ist denkbar, dass die Düsenbacken in einer aktuellen Position an dem Adapterring reversibel fixiert werden. Zum Fixieren der Düsenbacken an dem Adapterring kann bspw. ein Arretierungsstift, verwendet werden, der an dem Adapterring, bspw. in einer Aufnahme einer Düsenbacke verklemmt wird. Dazu kann der Arretierungsstift insbesondere in einer konischen Form, einer Dreiecksform oder jeder weiteren technisch geeigneten Form zum Arretieren in einer Aufnahme einer Düsenbacke ausgebildet sein.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse ist vorgesehen, dass die Punktgasdüse eine Hülse umfasst, die zumindest den Adapterring gasdicht umschließt.
Um ein Entweichen von Gas, das von einem jeweiligen Schutzgasschweißbrenner in bzw. durch die erfindungsgemäße Punktgasdüse geleitet wird, zu verhindern, kann eine Hülse an der Punktgasdüse angeordnet werden, die die Punktgasdüse zumindest bereichsweise gasdicht umschließt. Dazu kann die Hülse bspw. in Form eines Zylinders über dem Adapterring oder dem Adapterring und Bereichen der Düsenbacken angeordnet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hülse, die bspw. mehrteilig ausgestaltet sein kann, mit dem Adapterring fest verbunden wird, indem die Hülse bspw. mit dem Adapterring verschweißt oder an diesen angelötet wird. Dabei kann die Hülse eine Dichtung umfassen, um einen Übergang zwischen der Hülse und den Düsenbacken gegenüber einem Gasaustritt abzudichten und dennoch eine Bewegung der Düsenbacken entlang der Hülse bzw. entlang der Dichtung zu ermöglichen. Es ist denkbar, dass die Hülse sowohl den Adapterring als auch zumindest einen Bereich der Düsenbacken gasdicht umschließt. Dazu kann die Hülse einer Kontur des Adapterrings und der Düsenbacken nachgebildet sein und einen formschlüssigen Übergang zu dem Adapterring bzw. den Düsenbacken ausbilden. Ferner kann die Hülse einen ersten Teil, der der Kontur des Adapterringes nachgebildet ist, d. h. der eine dem Adapterring entsprechende Negativform aufweist, und einen zweiten Teil, der der Kontur der Düsenbacken bzw. einer Kontur einer Gesamtheit der Düsenbacken nachgebildet ist, umfassen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse ist vorgesehen, dass die Hülse aus einem Werkstoff der folgenden Liste an Werkstoffen oder einer Kombination daraus besteht: einem Metall, einem Kunststoff oder einer hitzebeständigen Membran.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hülse an der erfindungsgemäßen Punktgasdüse in einem Prozess angeordnet wird, bei dem die Hülse sich in einem Schrumpfprozess um die Punktgasdüse legt. Dazu kann die Hülse bspw. in einem erwärmten Zustand um die Punktgasdüse gelegt und anschließend abgekühlt werden. Weiterhin ist denkbar, dass die Hülse aus einem Material besteht, das sich bei Einwirkung hoher Temperaturen zusammenzieht, so dass die Hülse insbesondere beim Betrieb an einem Schutzgasschweißbrenner die Punktgasdüse eng und, dadurch bedingt, gasdicht umgibt.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Punktgasdüse 3 oder 4 Düsenbacken umfasst. Dabei können jeweilige Abschlüsse bzw. Kanten der Düsenbacken, mit denen die Punktgasdüse auf einer jeweiligen Materialoberfläche aufgesetzt wird, wellenförmig, stegförmig oder in jeder weiteren technisch geeigneten Form ausgestaltet sein. Bei einer Herstellung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse wird der erfindungsgemäß vorgesehene Adapterring in einem 3D-Sinterdruckgussverfahren hergestellt.
Die erfindungsgemäße Punktgasdüse kann insbesondere in einem Verfahren hergestellt werden, bei dem ein Adapterring der Punktgasdüse in einem Druckgussprozess, wie bspw. einem 3D-Sinterdruckgussprozess hergestellt wird. Von der Punktgasdüse umfasste Düsenbacken können ebenfalls in einem Druckgussprozess oder in einem Schmiedeverfahren hergestellt werden. Für den Fall, dass die Punktgasdüse mit einer Hülse umgeben wird, kann die Hülse bspw. als Drehteil gefertigt oder als elastische Membran ausgestaltet werden, die über den Adapterring geführt wird. Zur Herstellung der Punktgasdüse, d. h. insbesondere des Adapterrings und der Düsenbacken verwendete Materialien können insbesondere Metalle auf Kupferbasis, wie bspw. Kupferlegierungen sein.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.

1 zeigt eine Anordnung einer Punktgasdüse gemäß dem Stand der Technik für verschiedene Kehlwinkel.
2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse.
3a und 3b zeigen eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgesehenen Adapterrings mit einer möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenbacke vor und an einem Positionsanschlag.
4a und 4b zeigen eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgesehenen Federelements in einem entspannten und einem gespannten Zustand.
5 zeigt einen Querschnitt durch eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgesehenen Adapterrings.
6a und 6b zeigen eine mögliche Ausgestaltung der vorgestellten Punktgasdüse in verschiedenen Ausrichtungspositionen gegenüber einer Bauteiloberfläche.
7a und 7b zeigen jeweils einen Vergleich einer Punktgasdüse gemäß dem Stand der Technik mit einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse beim Anordnen an einer Bauteiloberfläche in einem vorgegebenen Kehlwinkel.

In 1 ist eine Punktgasdüse 1 dargestellt. Die Punktgasdüse 1 umfasst einen Grundkörper 3, an dem Stege 5 und 7 angeordnet sind, mittels derer ein Abstand zwischen einer Bauteiloberfläche 9 und einem Kontaktrohr 11 eines Schutzgasschweißbrenners eingestellt wird, wie durch Pfeil 13 angedeutet. Mittels einem aus dem Kontaktrohr 11 ausgeleiteten Lichtbogen kann ein Schweißpunkt 15 auf der Bauteiloberfläche 9 erzeugt werden.
Da die Stege 5 und 7 fest mit dem Grundkörper 3 verbunden sind bzw. einstückig mit dem Grundkörper 3 gebildet sind, kann der Abstand, wie er durch Pfeil 13 angedeutet ist, nicht verändert werden.
Um bspw. einen Schweißpunkt 17 an einer Kante zu erzeugen, muss die Punktgasdüse 1 in einem Kehlwinkel β zwischen einer senkrecht auf einer jeweiligen Bauteiloberfläche stehenden Achse 19 und einer Rotationsachse 21 der Punktgasdüse 1 ausgerichtet werden. Aufgrund einer fest vorgegebenen Länge der Stege 5 und 7 kann die Punktgasdüse 1 lediglich in einem bestimmten Kehlwinkel β₁ zu einer Bauteiloberfläche 23 ausgerichtet werden, bei dem der Steg 5 auf einer Bauteiloberfläche 23 aufliegt, wie durch einen Bereich 25 angedeutet.
Wird bspw. ein Kehlwinkel β₂ gewählt, der kleiner als der Kehlwinkel β₁ ist, müsste der Steg 5 in ein die Bauteiloberfläche 23 aufweisendes Bauteil 27 eingreifen, wie durch einen Bereich 29 angedeutet. Da ein solches Eingreifen in der Regel nicht möglich ist, kann der Kehlwinkel β₂ in der Regel unter Verwendung der Punktgasdüse 1 nicht eingestellt werden.
Wird bspw. ein Kehlwinkel β₃ gewählt, der größer ist als der Kehlwinkel β₁, kann der Steg 5 die Bauteiloberfläche 23 nicht kontaktieren und schwebt frei im Raum, wie durch einen Bereich 31 angedeutet. Entsprechend steht die Punktgasdüse 1 sehr unsicher und wird sich bei einem Schweißvorgang bewegen, wodurch eine ungleichmäßige Schweißnaht 17 entsteht.
In 2 sind eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse 40 mit einer Hülse 41, die einen nicht zu erkennenden Adapterring umgibt, und drei Düsenbacken 43, 45 und 47 dargestellt.
In 3a ist eine Schnittzeichnung einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Punktgasdüse 50 mit einem Adapterring 51 und einer Düsenbacke 53 dargestellt. Die Düsenbacke ist in einer von dem Adapterring 51 umfassten Aufnahme beweglich angeordnet. Die Düsenbacke 53 greift mit von der Düsenbacke 53 ausgebildeten Stegen 55, 57 und 59 in Ausnehmungen der Aufnahme des Adapterrings ein und ist entlang der Ausnehmungen beweglich zwischen der in 3a dargestellten Position und einer in der 3b dargestellten Position, bei der die Düsenbacke 53 an dem Adapterring 51 bzw. an entsprechenden Führungselementen anschlägt, angeordnet.
In 4a ist eine Detailansicht einer Aufnahme dargestellt, in der die Düsenbacke 53 mit den Stegen 55, 57 und 59 beweglich gelagert ist. An der Aufnahme sind Federelemente 63 und 65 angeordnet, die sich zwischen einem die Aufnahme bildenden Adapterring 67 und der Düsenbacke 53 aufspannen.
Wenn die Düsenbacke 53 sich in einem ausgefahrenen Zustand befindet, wie es in 4a dargestellt ist, sind die Federelemente 63 und 65 entspannt und beaufschlagen die Düsenbacke 53 lediglich mit einer geringen Federkraft.
In 4b ist die Düsenbacke 53 aus 4a in einem eingefahrenen Zustand, d. h. in einem Zustand, in dem die Düsenbacke 53 möglichst eng an dem Adapterring 67 anliegt, dargestellt. Hier sind die Federelemente 63 und 65 gespannt und wirken entsprechend mit einer großen Federkraft auf die Düsenbacke 53 ein, so dass die Düsenbacke 53, wenn keine entsprechend große Gegenkraft auf die Düsenbacke 53 einwirkt, zumindest teilweise in eine ausgefahrene Position bewegt wird.
In 5 ist ein Schnitt durch den Adapterring 67 aus den 4a und 4b dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Düsenbacke 53 sich hier in einem ausgefahrenen Zustand befindet. Um eine Ausfahrbewegung der Düsenbacke 53 zu begrenzen und ein Ausgleiten der Düsenbacke 53 aus der durch den Adapterring 67 gebildeten Aufnahme zu vermeiden, ist in einem Bereich 69 an dem Adapterring 67 ein Anschlag vorgesehen, in den die Düsenbacke 53 eingreift, wenn diese in eine maximale Ausfahrposition bewegt wird. Der Anschlag ist hier als keilförmiger Vorsprung ausgestaltet, wobei selbstverständlich auch jede weitere technisch geeignete Form zum Begrenzen einer Ausfahrbewegung der Düsenbacke 53 denkbar ist.
In 6a ist eine Punktgasdüse 70 in einer ersten Position relativ zu einer Bauteiloberfläche 71 dargestellt, bei der ein in der Punktgasdüse 70 geführtes Kontaktrohr eines an der Punktgasdüse angeschlossenen Schutzgasschweißbrenners in einem ersten großen Abstand, wie durch einen Pfeil 73 angedeutet, zu der Bauteiloberfläche 71 angeordnet ist, so dass der Schutzgasschweißbrenner einen Lichtbogen erzeugt, mittels dessen auf der Bauteiloberfläche 71 ein erster kleiner Schweißpunkt 75 erzeugt wird.
In 6b ist die Punktgasdüse 70 in einer zweiten Position relativ zu der Bauteiloberfläche 71 dargestellt, bei der das in der Punktgasdüse 70 geführte Kontaktrohr in einem zweiten kleinen Abstand, d. h. einem bzgl. 6a kleineren Stick-Out, wie durch einen Pfeil 77 angedeutet, zu der Bauteiloberfläche 71 angeordnet ist, so dass der Schutzgasschweißbrenner einen Lichtbogen erzeugt, der mit einer großen Menge an Energie auf die Bauteiloberfläche 71 einwirkt, die einen entsprechend großen Schweißpunkt 79 entstehen lässt.
In 7a ist eine Punktgasdüse 80 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, mit einem Grundkörper 81 und daran fest angeordneten Beinen 83 und 85. Um die Punktgasdüse 80 in einem Kehlwinkel β₂ bezüglich einer Bauteiloberfläche 87 eines Bauteils 89 auszurichten, wäre es erforderlich, dass das Bein 83 der Punktgasdüse 80 in das Bauteil 89 eingreift, wie durch einen Bereich 91 angedeutet.
Im Gegensatz zur Punktgasdüse 80 umfasst eine erfindungsgemäße Punktgasdüse 90 bewegliche Düsenbacken 93 und 95, so dass die Punktgasdüse 90 in dem Kehlwinkel β₂ bezüglich der Bauteiloberfläche 87 des Bauteils 89 ausgerichtet werden kann, ohne dass die Düsenbacke 93 in das Bauteil 89 eingreift. Vielmehr wird die Düsenbacke 93 beim Ausrichten der Punktgasdüse 90 an der Bauteiloberfläche 87 entlang einer Rotationsachse 97 der Punktgasdüse 90 bewegt und ermöglicht, dadurch bedingt, eine Ausrichtung der Punktgasdüse 90 in dem Kehlwinkel β₂ . Beim Ausrichten der Punktgasdüse 90 an der Bauteiloberfläche 87 wird die Punktgasdüse 90 mit einem Druck beaufschlagt, wodurch die Punktgasdüse 90 auf die Bauteiloberfläche 87 gedrückt und dort gesichert wird. Entsprechend steht die Punktgasdüse 90 sicher auf der Bauteiloberfläche 87, so dass ein Schweißpunkt an einem exakt vorgegebenen Ort in einem exakt vorgegebenen Kehlwinkel β₂ mit einer sehr hohen Genauigkeit gesetzt werden kann.
In 7b ist die Punktgasdüse 80 in einem Kehlwinkel β₃ dargestellt. Um den Kehlwinkel β₃ einzustellen, muss das Bein 83 frei im Raum schweben, wie durch einen Bereich 99 angedeutet. Entsprechend steht die Punktgasdüse 80 sehr unsicher und bewegt sich bei einem Schweißvorgang, so dass ein Schweißpunkt 101 nicht präzise gesetzt werden kann.
Im Gegensatz zu dem Bein 83 der Punktgasdüse 80 wird die Düsenbacke 93 der Punktgasdüse 90 aufgrund einer durch ein Federelement erzeugten Federkraft ausgefahren und gleichzeitig die Düsenbacke 95 aufgrund eines auf die Düsenbacke einwirkenden Drucks eingefahren, so dass sich der Kehlwinkel β₃ einstellt.

Claims

Punktgasdüse für einen Schweißbrenner, wobei die Punktgasdüse (40, 50, 90) einen Adapterring (51, 67) zur Verbindung mit einem Schweißbrenner umfasst, und wobei an dem Adapterring (51, 67) eine Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) angeordnet sind, wobei jeweilige Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) der Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) in jeweiligen an dem Adapterring (51, 67) angeordneten Aufnahmen im Wesentlichen entlang einer Rotationsachse (97) des Adapterrings (51, 67) beweglich gelagert sind.
Punktgasdüse nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Aufnahmen mindestens eine Ausnehmung aufweisen, in die eine jeweilige Düsenbacke (43, 45, 47, 53, 55) beweglich eingreift.
Punktgasdüse nach Anspruch 2, wobei die jeweiligen Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) der Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) eine den jeweiligen Aufnahmen entsprechende Negativkontur aufweisen.
Punktgasdüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei an dem Adapterring (51, 67) mindestens ein Federelement (63, 65) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Federelement (63, 65) dazu konfiguriert ist, jeweiligen Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) der Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55), bei einer Bewegung auf den Adapterring (51, 67) zu, eine Federkraft entgegenzubringen, die die jeweiligen Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) in eine Ausgangsposition drückt.
Punktgasdüse nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine Federelement (63, 65) eine Ringfeder ist.
Punktgasdüse nach Anspruch 4 oder 5, wobei das mindestens eine Federelement (63, 65) in einer Aufnahme an dem Adapterring (51, 67) angeordnet ist.
Punktgasdüse nach Anspruch 4 oder 5, wobei das mindestens eine Federelement (63, 65) zwischen dem Adapterring (51, 67) und mindestens einer Düsenbacke (43, 45, 47, 53, 55) angeordnet ist.
Punktgasdüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jeweilige Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) mittels eines Arretierungsstifts in einer Position entlang einer jeweiligen Aufnahme zu fixieren sind.
Punktgasdüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Punktgasdüse (40, 50, 90) eine Hülse (41) umfasst, die zumindest den Adapterring (51, 67) gasdicht umschließt.
Punktgasdüse nach Anspruch 9, wobei die Hülse (41) die Vielzahl Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) zumindest teilweise gasdicht umschließt.
Punktgasdüse nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Hülse (41) aus einem Werkstoff der folgenden Liste an Werkstoffen oder einer Kombination daraus besteht: einem Metall, einem Kunststoff oder einer hitzebeständigen Membran.
Punktgasdüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Punktgasdüse (40, 50, 90) drei Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) umfasst.
Punktgasdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Punktgasdüse vier Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) umfasst.
Punktgasdüse nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Düsenbacken (43, 45, 47, 53, 55) unabhängig voneinander beweglich gelagert sind.