DE1150160B

DE1150160B - Inert gas arc welding torch for non-consumable electrodes

Info

Publication number: DE1150160B
Application number: DEU7616A
Authority: DE
Inventors: Peter Robert Schaefer; John Stanley Kane
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1959-12-03
Filing date: 1960-11-29
Publication date: 1963-06-12

Description

Schutzgas-Lichtbogen-Schweißbrenner für nichtabschmelzende Elektroden Die Erfindung betrifft einen Schutzgas-Lichtbogen-Schweißbrenner für nichtabschmelzende Elektroden mit einer Elektrodenspannzange, die durch axialen Gewindevorschub gegen einen Kegelsitz betätig bar ist.Shielding gas arc welding torch for non-consumable electrodes The invention relates to a protective gas arc welding torch for non-consumable Electrodes with an electrode collet, which is counteracted by axial thread feed a cone seat is actuable bar.

Wird eine nichtabschmelzende Elektrode eine Zeit lang gebraucht, so vermindert sich infolge des Elektrodenabbrandes die Elektrodenlänge. Es wird dann notwendig, die Elektrodenspannmittel im Brenner zu lösen, um die Elektrode neu einstellen zu können, so daß ein gleichbleibender Abstand zwischen Elektrode und Werkstück aufrechterhalten bleibt.If a non-consumable electrode is used for a while, so the electrode length decreases as a result of the electrode wear. It will then necessary to loosen the electrode tensioning means in the torch in order to readjust the electrode to be able to, so that a constant distance between electrode and workpiece is maintained.

Bei üblichen, mechanisierten Schweißbrennern für nichtabschmelzende Elektroden müssen die Elektrodenspannmittel entweder von dem vorderen oder rückwärtigen Ende des Brenners her gelöst werden. Eine Neueinstellung der Elektrode ist bei üblichen mechanisierten Brennern beschwerlich und zeitraubend. Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Schweißbrenner für nichtabschmelzende Elektroden mit besonderer Eignung für Maschinenbetrieb, der eine Elektrodenlöseeinrichtung aufweist, die sich von Hand betätigen läßt, bequem zugänglich ist für das Nachstellen der Elektrode, keinen Auseinanderbau des Brenners oder seiner Stützmittel erfordert und nur Axialkräfte auf die Spannmittel ausübt.With conventional, mechanized welding torches for non-consumable Electrodes must have the electrode chucks from either the front or rear At the end of the burner. A readjustment of the electrode is common mechanized burners cumbersome and time consuming. Object of the present invention is a welding torch for non-consumable electrodes with particular suitability for machine operation that has an electrode release device that extends from Can be operated by hand, is easily accessible for readjusting the electrode, none Disassembly of the torch or its support means requires and only axial forces exerts on the clamping device.

Es sind bereits Schutzgas-Lichtbogen-Schweißbrenner für nichtabschmelzende Elektroden bekannt, bei denen eine Spannzange durch eine zentrale Schraube am rückwärtigen Ende des Brenners betätigt wird. In diesem Falle müssen jedoch die Versorgungsleitungen seitlich aus dem Brenner herausgeführt werden, was für den Maschinenbetrieb oft unzweckmäßig ist. Bei einem anderen bekannten Brenner ist der Brennerrumpf zwar von seitlichen Anschlüssen frei, jedoch maß die Spannzange statt von Hand durch einen besonderen Druckluftantrieb betätigt werden. Schwierig ist es in allen Fällen, die Elektrode vorzuschieben, wenn sie z. B. durch Verkrümmung in ihrer Führung hängenbleibt.There are already shielding gas arc welding torches for non-consumable ones Known electrodes, in which a collet by a central screw on the rear At the end of the burner. In this case, however, the supply lines laterally out of the burner, which is often necessary for machine operation is inexpedient. In another known burner, the burner body is free of lateral connections, but measured the collet instead of by hand a special compressed air drive can be operated. It is difficult in all cases to advance the electrode when it is z. B. gets stuck by curvature in their leadership.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die neuen Merkmale b) und c) und durch das bekannte Merkmal a): a) Der Brenner als Ganzes ist im wesentlichen ein zylindrisches Bauteil mit vorwiegend koaxialen Einzelteilen; b) in dem rückwärtigen Teil der Spannzange ist zwischen dessen Boden und dem Elektrodenende ein Massekolben in der Elektrodenlängsachse frei beweglich; c3 das rückwärtige Ende der mit einer Drehsicherung versehenen Spannzange trägt einen Handgriff, der radial aus dem Schweißbrennerkörper durch eine ihm eine teilweise Schwenkung um die Spannzangenlängsachse ermöglichende Öffnung herausragt, und der die Spannzange drehformschlüssig umfaßt.The invention is characterized by the new features b) and c) and by the known feature a): a) The burner as a whole is essentially a cylindrical component with predominantly coaxial individual parts; b) in the rear Part of the collet is a ground piston between its bottom and the end of the electrode freely movable in the longitudinal axis of the electrodes; c3 the back end of the with a The collet, which is provided with a rotation lock, carries a handle that protrudes radially from the welding torch body by allowing him to partially pivot around the longitudinal axis of the collet Opening protrudes, and which includes the collet in a rotationally form-fitting manner.

Eine zweckmäßige Weiterbildung besteht darin, daß die Versorgungsleitungen in das zylindrische Bauteil in an sich bekannter Weise durch die rückwärtige Stirnfläche eingeführt sind.An expedient further development is that the supply lines into the cylindrical component in a manner known per se through the rear face are introduced.

Erfindungsgemäß ist die Spannzange in ihrem rückwärtigen Teil als Zylinder ausgebildet. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Handgriff auf dem drehformschlüssigen Sitz gegen eine Druckfeder zum Nachfassen aushebbar ist und daß die Versorgungsleitungen für Schutzgas und Kühlmittel in an sich bekannter Weise zugleich als elektrische Stromleiter dienen.According to the collet chuck in its rear part as Cylinder formed. It is also proposed that the handle on the rotationally form-fitting Seat can be lifted against a compression spring for follow-up and that the supply lines for protective gas and coolant in a known manner at the same time as electrical Serve current conductors.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.Further advantages and possible applications of the invention result from the representations of exemplary embodiments and from the following description.

Die einzige Zeichnung ist ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Brenners gemäß der Erfindung.The only drawing is a longitudinal section through a preferred embodiment of the burner according to the invention.

Eine Elektrode 1 wird von Spannbacken B gehalten. Diese werden in den Innenkegel einer Spannzangenhülse 18 hinein durch ein Gewinde an dem Spannzangenschaft 4 gedrückt, das in den hinteren Körper 17 eingreift. Die Spannzange 2, 3, 4 gleitet in der Spannzangenhülse 18 nur in axialer Richtung, eine Drehung wird mit Hilfe eines Buchsringes 3 und eines Zapfens 6 verhindert,. der im hinteren Körper 17 so angeordnet ist, daß ein- Ende in- eine in den Buchsring 3 eingearbeitete Nut eingreift. Auf diese Weise wird kein Drehmoment auf die Spannzange 2, 3, 4 übertragen, wenn der Spannzangenschaft 4 in den hinteren Körper 17 eingeschraubt ist, um die Spannbacken 2 zu belasten, damit sie die Elektrode 1 festklemmen.An electrode 1 is held by jaws B. These are in the inner cone of a collet sleeve 18 into it through a thread on the Collet shank 4, which engages the rear body 17. The collet 2, 3, 4 slides in the collet sleeve 18 only in the axial direction, a rotation is made with the help a bushing ring 3 and a pin 6 prevents. the one in the rear body 17 so it is arranged that one end engages in a groove machined into the bushing ring 3. In this way, no torque is transmitted to the collet 2, 3, 4 when the collet shank 4 is screwed into the rear body 17 around the jaws 2 so that they clamp the electrode 1.

Der Spannzangenschaft 4 wird durch einen Hebelarm 5 betätigt, der in einen Kragen 8 eingeschraubt ist, der mit dem sechseckigen Teil 10 des Spannzangenschaftes 4 gleitend zusammengebaut ist. Der Kragen 8 wird in seiner gleitenden Stellung am sechseckigen Teil 10 des Spannzangenschaftes 4 durch eine Feder 9 gehalten, die zwischen dem Kragen 8 und einer Mutter 12 angeordnet ist, die auf das hintere Ende 11 des Spannzangenschaftes aufgeschraubt ist.The collet shank 4 is actuated by a lever arm 5 which is screwed into a collar 8, which is connected to the hexagonal part 10 of the collet shaft 4 is slidably assembled. The collar 8 is in its sliding position on hexagonal part 10 of the collet shaft 4 held by a spring 9, the is arranged between the collar 8 and a nut 12, which is on the rear end 11 of the collet shaft is screwed on.

Der Hebelarm 5 erstreckt sich vom Kragen 8 durch eine Seitenöffnung 30 im Brennerholter 31 hindurch nach außen. Demgemäß ist der Hebelarm 5 bequem zugänglich, um die Elektrode 1 zu lösen oder zu spannen. Ein Bewegen des Hebelarmes 5 im Uhrzeigerdrehsinn mit Bezug auf die Längsachse des Brenners belastet die Spannbacken in der Spannzangenhülse 18 derart, daß die Elektrode 1 festgeklemmt und ein elektrischer Kontakt zwischen den Spannbacken 2 und der Elektrode 1 hergestellt wird. Ein Bewegen in der entgegengesetzten Richtung löst die Elektrode 1. Die Erstreckung der Öffnung 30 sowie das Ausmaß der Drehung des Hebelarmes 5 sind auf annähernd 90° beschränkt.The lever arm 5 extends from the collar 8 through a side opening 30 in the burner holter 31 through to the outside. Accordingly, the lever arm 5 is easily accessible, to loosen or tighten the electrode 1. Moving the lever arm 5 clockwise with respect to the longitudinal axis of the torch loads the jaws in the collet sleeve 18 such that the electrode 1 is clamped and an electrical contact between the jaws 2 and the electrode 1 is made. A move in the opposite Direction releases the electrode 1. The extent of the opening 30 as well as the extent of the Rotation of the lever arm 5 are limited to approximately 90 °.

Für gewöhnlich sollte dieses Ausmaß der Drehung eine genügende Vorwärtsbewegung der Spannbacken 2 bewirken, damit die Elektrode fest gespannt wird. Indessen kann z. B. durch Abnutzung an den Spannteilen ein größeres Ausmaß der Vorwärtsbewegung der Spannbacken 2 erforderlich sein, als sich mit einer 90°-Drehung des Hebelarmes 5 verwirklichen läßt. In diesem Fall wird der Hebelarm 5 mit dem Kragen 8 von Hand im Uhrzeigerdrehsinn um die bei ihrem Zusammenbau zur Verfügung stehenden 90° gedreht, dann wird der Kragen 8 von dem sechseckigen Teil 10 gegen die Feder 9 abgehoben und im Uhrzeigergegendrehsinn auf dem zylindrischen Teil des Spannzangenschaftes 4 so gedreht, daß eine weitere 90°-Drehung zur Verfügung steht. Dies läßt sich wiederholen, bis eine ausreichende Vorwärtsbewegung der Spannbacken 2 erreicht ist, um die Elektrode 1 fest zu spannen.Usually this amount of rotation should be sufficient forward movement the clamping jaws 2 so that the electrode is firmly clamped. Meanwhile, can z. B. by wear on the clamping parts a greater amount of forward movement the clamping jaws 2 may be required than with a 90 ° rotation of the lever arm 5 can be realized. In this case, the lever arm 5 with the collar 8 is done by hand rotated clockwise by the 90 ° available during assembly, then the collar 8 is lifted off the hexagonal part 10 against the spring 9 and counterclockwise on the cylindrical part of the collet shaft 4 rotated so that a further 90 ° rotation is available. This can be repeated until a sufficient forward movement of the clamping jaws 2 is achieved around the electrode 1 to be clamped tightly.

Ein Gewicht 7, das in der zylindrischen Bohrung des Spannzangenschaftes 4 gleitet, dient als Hammer oder Bär, um das Lockern einer Langelektrode zu gewährleisten, wenn die Spannbacken 2 gelöst sindungeachtet irgendeines Verkrümmens einer langen Elektrode, das dazu führen kann, daß die Elektrode innerhalb des Brenners hängenbleibt.A weight 7 in the cylindrical bore of the collet shaft 4 slides, serves as a hammer or bear to ensure that a long electrode is loosened, when the jaws 2 are released regardless of any warping of a long one Electrode that can cause the electrode to stick inside the torch.

Der Strom tritt in den Brenner aus dem Kabel ein, das an dem Wasserauslaßrohr 13 angebracht ist. Der Strom gelangt zum Verbindungsblock 14 und wird von dort an die Ausläufer der Wasserauslaßröhre 13 bzw. Schutzgasröhre 15 bzw. Wassereinlaßröhre 16 an der stromabwärtigen Seite des Verbindungsblockes 14 verteilt. Durch diese Verteilung des Stromes auf drei Röhren wird der Widerstandsheizeffekt auf jede einzelne Röhre um zwei Drittel vermindert. Von den Röhren 13, 15 und 16 gelangt der Strom durch den hinteren Körperteil 17 zur Spannzangenhülse 18, die Spannbacken 2 und von dort zur Elektrode 1.The stream enters the burner from the cable attached to the water outlet pipe 13. The flow arrives at the connection block 14 and from there is distributed to the extensions of the water outlet pipe 13 or protective gas pipe 15 or water inlet pipe 16 on the downstream side of the connection block 14. By distributing the current over three tubes, the resistance heating effect on each individual tube is reduced by two thirds. From the tubes 13, 15 and 16, the current passes through the rear body part 17 to the collet sleeve 18, the clamping jaws 2 and from there to the electrode 1.

Am vorderen Brennerende dienen die Isolierhülse 23 und der Isolierkörper 24 der Trennung der stromführenden Brennerteile vom vorderen Brennerkörper 25 und der Düse 32. Der vordere Körper 25 ist mit Hilfe von drei in gleichem Abstand rundum angeordneten Schrauben 33 nebst Scheiben 34 zur Abdichtung eines Wasserauslaßkanals 35 und eines Wassereinlaßkanals 38 mit der Isolierhülse 23 und dem Isolierkörper 24 zusammengebaut. In gleicher Weise ist der Isolierkörper 24 mit Hilfe von drei in gleichem Abstand rundum angeordneten Schrauben 36 nebst Scheiben 37 zur Abdichtung der Wasserkanäle 35 und 38 mit der hinteren Körpergruppe 17 zusammengebaut. Die obige vierteilige Gruppe wird in der Brennerhalterhülse 27 mit Hilfe von drei in gleichem Abstand rundum angeordneten radialen Schrauben 39 gehalten. Die Brennerhalterhülse 27 und die mit ihr zusammengebauten Teile sind mit einer überwurfmutter 28 am Brennerholter 31 angebracht. Die Brennerhalterhülse 27 ist mit Hilfe von Einstellnuten 40 mit dem Brennerholter 31 so verkeilt, daß die Röhren 13, 15 und 16 ihre richtige Stellung gegenüber der Öffnung 30 im Brennerholter 31 bekommen, damit diese Röhren die Bewegung des Hebelarmes 5 nicht stören.The insulating sleeve 23 and the insulating body serve at the front end of the burner 24 the separation of the current-carrying burner parts from the front burner body 25 and the nozzle 32. The front body 25 is equidistant all around by means of three arranged screws 33 together with washers 34 for sealing a water outlet channel 35 and a water inlet channel 38 with the insulating sleeve 23 and the insulating body 24 assembled. In the same way, the insulating body 24 is by means of three Equally spaced bolts 36 and washers 37 for sealing of the water channels 35 and 38 assembled with the rear body group 17. the The above four-part group is secured in the torch holder sleeve 27 by means of three in The same distance all around arranged radial screws 39 held. The torch holder sleeve 27 and the parts assembled with it are attached to the burner holder with a union nut 28 31 attached. The torch holder sleeve 27 is provided with the aid of adjusting grooves 40 the burner holter 31 wedged so that the tubes 13, 15 and 16 are in their correct position opposite the opening 30 in the burner holder 31 so that these tubes get the movement of the lever arm 5 do not interfere.

Das Schutzgas aus der Röhre 15 tritt in die ringförmige Kammer 19 im hinteren Körper 17 ein und gelangt durch radiale Löcher 20 im Buchsring 3 zu dem zwischen der Elektrode und dem Buchsring 3 und den Spannbacken 2 gebildeten Ringraum 21. Aus dem Ringraum 21 gelangt das Schutzgas durch die Schlitze in den Spannbacken 2 hindurch und aus radialen Löchern 22 in der Spannzangenhülse 18 hindurch zur Düse 32.The protective gas from the tube 15 enters the annular chamber 19 in the rear body 17 and passes through radial holes 20 in the bushing ring 3 the one formed between the electrode and the sleeve ring 3 and the clamping jaws 2 Annular space 21. From the annular space 21, the protective gas passes through the slots into the Clamping jaws 2 through and through radial holes 22 in the collet sleeve 18 to nozzle 32.

Kühlwasser fließt aus der Wassereinlaßröhre 16 durch den Kanal 38 hindurch zur ringförmigen Kühlkammer 41 im vorderen Körper 25. Bei seinem Rücklauf fließt das Wasser aus der Kammer 41 durch den Kanal 35 hindurch zu der kanalförmigen ringförmigen Wasserkammer 42 in der hinteren Körpergruppe 17. Aus der Kammer 42 gelangt das Wasser zur Auslaßröhre 13. Da die Spannzangenhülse 18 in das hintere Körperteil 17 dicht an der ringförmigen Wasserkammer 42 eingeschraubt ist, ergibt sich eine sehr wirksame Wasserkühlung der Spannbacken und der Spannzangenhülse.Cooling water flows from the water inlet tube 16 through the channel 38 to the annular cooling chamber 41 in the front body 25. On its return, the water flows from the chamber 41 through the channel 35 to the channel-shaped annular water chamber 42 in the rear body group 17. Out of the chamber 42 the water reaches the outlet pipe 13. Since the collet sleeve 18 is screwed into the rear body part 17 close to the annular water chamber 42, there is a very effective water cooling of the clamping jaws and the collet sleeve.

Der Brenner nach der vorliegenden Erfindung eignet sich sowohl für Hilfslichtbogen- als auch für Hochfrequenzzündung. Eine an den stirnseitigen Körper 25 angeschlossene Hilfslichtbogenlitze bildet das Mittel, um den Hilfslichtbogenkreis zwischen der Elektrode 1 und der Brennerdüse 32 zu schließen.The burner according to the present invention is suitable for both Auxiliary arc and high frequency ignition. One on the frontal body 25 connected auxiliary arc wire forms the means to set up the auxiliary arc circuit between the electrode 1 and the torch nozzle 32 to close.

Bei Hochfrequenzzündung wird die Hilfslichtbogenlitze abgetrennt. Die Anwendung von Hochfrequenz wird ermöglicht, indem die erforderliche Isolation in Form von Isolatoren und/oder Luftspalten im Brenneraufbau vorgesehen wird, um Hochfrequenzentladungen von der Elektrode zu metallischen Brennerteilen, die sich nicht im Schweißkreis befinden, zu verhindern. Die Isolierhülse 23 verhindert einen Hochfrequenzbogen zwischen der Spannzangenhülse 18 und der Brennerdüse 32. Riefen oder Schraubengänge 50 auf der inneren zylindrischen Oberfläche der Isolierhülse 45 vermindern ferner das Bestreben des ionisierten Schutzgases, einen Hochfrequenzpfad von der Spannzangenhülse 18 zur vorderen inneren Oberfläche der Düse zu bilden.In the event of high-frequency ignition, the auxiliary arc braid is cut off. The application of high frequency is made possible by providing the required isolation in the form of insulators and / or air gaps in the burner structure is provided in order to High frequency discharges from the electrode to metallic torch parts that are are not in the welding circuit. The insulating sleeve 23 prevents one High frequency arc between the collet sleeve 18 and the torch nozzle 32. Scoring or threads 50 on the inner cylindrical surface the insulating sleeve 45 also reduce the tendency of the ionized protective gas, a radio frequency path from collet sleeve 18 to the front inner surface to form the nozzle.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Inert gas arc welding torch for non-consumable electrodes with an electrode collet, which can be actuated by axial thread feed against a conical seat, characterized by the new features b) and c) and by the known feature a): a) The torch as a whole is essentially a cylindrical component with predominantly coaxial individual parts; b) in the rear part of the collet (2, 3, 4) a mass piston (7) is freely movable in the longitudinal axis of the electrode between its bottom and the electrode end; c) the rear end (10) of the collet (2, 3, 4) provided with a rotation lock (3, 6) carries a handle (5, 8) which radially extends out of the welding torch body by allowing it to partially pivot around the longitudinal axis of the collet Opening (30) protrudes, and which surrounds the collet in a rotationally form-fitting manner.

2. Inert gas arc welding torch according to claim 1, characterized in that the supply lines (13, 15, 16) into the cylindrical component in a manner known per se through the rear face are introduced.

3. Inert gas arc welding torch according to claims 1 and 2, characterized in that the collet in its rear part as a cylinder is trained.

4. Inert gas arc welding torch according to claims 1 to 3, characterized in that the handle (5, 8) on the rotationally positive Seat (10) can be lifted out against a compression spring (9) for follow-up.

5. Inert gas arc welding torch according to claims 1 to 4, characterized in that the supply lines for protective gas (15) and coolant (13, 16) in a manner known per se at the same time as electrical conductors are used. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1047 963, 1071250; U.S. Patent Nos. 2,806,125, 2,922,868.