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Hand-Schweißpistole für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender
Drahtelektrode Die Erfindung bezieht sich auf eine Hand-Schweißpistole für das Schutzgas-Lichtbogenschweißen
mit abschmelzender Drahtelektrode, bei welcher die Drahtelektrode von einem in der
Pistole angeordneten Motor vorgeschoben wird.
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Bekannte Hand-Schweißpistolen dieser Art sind mit einem elektrischen
Vorschub ausgerüstet. Bei einer bekannten Ausführung (deutsche Patentschrift
1032 448) hat die Schweißpistole die Form einer Trommel und eines daran befestigten
- Handgriffs, wobei der Elektromotor für den Vorschub im hinteren Teil angebracht
ist und mit einer hohlen Rotorachse zum Durchlassen der Drahtelektrode zu den von
ihm über ein übersetzungsgetriebe angetriebenen Zuführungsrollen versehen ist. Bei
einer anderen Ausführung (USA.-Patentschrift 2 606 267) ist der Elektromotor für
den Vorschub in den vom Pistolenkörper seitlich abstehenden Griffteil eingebaut.
Das Gewicht und die Abmessungen eines Elektromotors, dessen Leistung dazu ausreicht,
den Schweißdraht mit der erforderlichen hohen und gleichmäßigen Geschwindigkeit
vorzuschieben, sind aber so groß, daß die Schweißpistole schwer und unhandlich wird.
Diese Pistolen haben sich deshalb praktisch nicht durchzusetzen vermocht.
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Beim Lichtbogenschweißen mit verhältnismäßig dünnem Draht muß die
Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes entsprechend hoch sein, damit man eine ausreichende
Menge an niedergelegtem Schweißmetall je Zeiteinheit bekommt; es ist für die Güte
der Schweiße wichtig, daß die Drahtgeschwindigkeit möglichst gleichmäßig ist. Dies
bedeutet bei Anwendung eines elektromotorischen Vorschubs in der Schweißpistole
einen Elektromotor mit hohem Drehmoment, der jedoch verhältnismäßig schwer ist und
Abmessungen aufweist, die die Schweißpistole unhandlich machen. Es ist außerdem
auch erwünscht, daß das Vorschubwerk einschließlich des Motors eine verhältnismäßig
kleine Trägheit aufweist, so daß der Vorschub praktisch augenblicklich gestartet
oder stillgesetzt werden kann. Diese Forderung läßt sich bei Anwendung eines elektromotorischen
Antriebs nur durch besondere zusätzliche und aufwendige Mittel erfüllen. Das gleiche
gilt auch für die weiter beim automatischen Lichtbogenschweißen bestehende Forderung,
mit einem verlangsamten Startvorschub zu beginnen und die normale Vorschubgeschwindigkeit
erst nach der Zündung des Bogens herzustellen.
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Es ist auch eine Vorrichtung zum Steuern eines allerdings von der
Schweißpistole getrennt angeordneten Vorschubmotors bekannt (USA.-Patentschrift
2 806 127), welche so arbeitet, daß der Motor nach Betätigung eines Startschalters
anfänglich mit einer niedrigen voreingestellten Drehzahl läuft und nach der Zündung
des Lichtbogens mit einer höheren, ebenfalls voreingestellten Drehzahl läuft. Beim
Ende des Schweißvorganges wird der Ankerstromkreis des Motors von der Stromquelle
abgeschaltet und statt dessen an einen Bremswiderstand angeschlossen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hand-Schweißpistole
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten Forderungen
in baulich besonders einfacher, ein geringes Gewicht der Schweißpistole und günstige
Abmessungen in bezug auf ihre Handlichkeit ermöglichender Weise verwirklicht sind.
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Zu diesem Zweck zeichnet sich die Hand-Schweißpistole nach der Erfindung
dadurch aus, daß als Antriebsmittel Druckluft verwendet wird und daß der Vorschubmotor
als Drehkolbenmotor ausgebildet ist, dessen Drehbewegung mittels eines übersetzungsgetriebes
auf eine den Vorschub der Drahtelektrode bewirkende Rolle übertragen wird, und daß
zum Einstellen des Druckmittelstroms und damit auch der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes ein einstellbares Reduzierventil in der Druckluftzuleitung und ein Steuerventil
an der Schweißpistole vorgesehen ist, welch letzteres ein von der die Pistole haltenden
Hand betätigbares Einstellglied aufweist. Vorteilhaft sind hierbei der Drehkolbenmotor
und das Übersetzungsgetriebe in ein gemeinsames, gleichzeitig
als
Griffteil der Pistole dienendes Gehäuse eingebaut.
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Die erfindungsgemäße Hand-Schweißpistole weist gegenüber den vorbekannten
Schweißpistolen mit elektromotorischem Vorschub im wesentlichen folgende Vorteile
auf: a) Der Druckluft-Drehkolbenmotor ist wesentlich kleiner und leichter als ein
elektrischer Motor gleicher Leistung. Die erfindungsgemäße Schweißpistole ist somit
leichter und handlicher als eine mit einem elektrischen Vorschubmotor ausgerüstete
Schweißpistole.
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b) Der Druckluft-Drehkolbenmotor bewirkt im Gegensatz zu einem elektrischen
Motor keine zusätzliche Erwärmung der Pistole. Im Gegenteil erfährt die Schweißpistole
eine Kühlwirkung durch die Druckduft. Wenn gemäß der bevorzugten Ausbildung der
Druckluft-Drehkolbenmotor in den Griffteil der Pistole eingebaut ist, kann der Griffteil
nicht mehr unangenehm heiß werden.
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c) Der Druckluft-Drehkolbemnotor hat ein im Verhältnis zu seinem Drehmoment
sehr kleines Trägheitsmoment. Er spricht auf Änderungen der Druckluftzufuhr sofort
an. Es erübrigt sich somit die bei Verwendung eines elektromotorischen Vorschubs
meistens erforderliche Bremsvorrichtung, die nach Abschalten des Stroms eingesetzt
wird; um ein genügend schnelles Anhalten des Vorschubs zu gewährleisten.
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d) Der mit dem Druckreduzierventil reihengeschaltete Druckluft-Drehkolbenmotor
hat eine sehr steife Drehzahlkennlinie, d. h., er weist eine bei veränderlichem
Belastungsmoment sehr gute Konstanz der Drehzahl auf. Die Konstanz der Drehzahl
entspricht dabei den höchsten Ansprüchen der neuzeitlichen Schweißverfahren. Die
unvermeidlichen- -Schwankungen der durch die Reibung zwischen dem Schweißdraht und
dem biegsamen Drahtleiter usw. bedingten Vorschubkraft haben auf die Vorschubgeschwindigkeit
fast keine Einwirkung.
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e) Der Schweißer hat es in der Hand, durch entsprechende Betätigung
des in oder an der Schweißpistole vorgesehenen Ventils die Vorschubgeschwindigkeit
bei der Zündung des Schweißlichtbogens genügend niedrig zu wählen, um das bei einer
sofortigen Einschaltung der vollen Vorschubgeschwindigkeit häufig eintretende Versagen
der Zündung oder sonstige Störungen zu vermeiden. Bei der Verwendung eines elektrischen
Vorschubmotors kann dies nur mittels zusätzlicher Schaltungsvorrichtungen erreicht
werden, indem der Motorstromkreis anfänglich an eine niedrige Spannung gelegt und
beim Schließen des Schweißstroms selbsttätig an die volle Arbeitsspannung gelegt
wird.
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Bei stationären oder fahrbaren Schweißanlagen und -geräten, also bei
Einrichtungen, die statt einer Hand-Schweißpistole einen festen Schweißkopf aufweisen,
war es bereits bekannt; für den Elektrodenvorschub einen Druckluftmotor anzuwenden.
So war es bei einem fahrbaren Schweißautomaten bekannt (USA.-Patentschrift 2 423
190), einen sowohl den Vorschub des ganzen Geräts als auch den Elektrodenvorschub
bewirkenden Druckluftmotor vorzusehen. Die Druckluftzufuhr wird hierbei durch die
Lichtbogenspannung mittels eines elektropneumatischen Reglers gesteuert. Diese Veröffentlichung
enthält keinen Hinweis auf die Verwendung eines Druckluftmotors in einer. Schweißpistole;
schon gar nicht ist ihr zu entnehmen, daß die Verwendung eines Druckluftmotors allein
für den Drahtvorschub auch im Fall einer konstant zu haltenden, also nicht in Abhängigkeit
von der Lichtbogenspannung gesteuerten Vorschubgeschwindigkeit von Vorteil sein
kann. - Ferner ist ein Brennschneidgerät bekannt (deutsche Patentschrift 684 199),
bei dem für den Antrieb der Laufräder des Schneidbrennerwagens ein Druckgasmotor
mit hin- und hergehendem Kolben verwendet wird, als dessen Antriebsmittel der Schneidsauerstoff
dient. Abgesehen davon, daß dieser Druckgasmotor infolge seiner Schaltung eine ausgesprochen
weiche Drehzahlcharakteristik aufweist, die seiner Verwendung für einen Elektrodenvorschub
entgegensteht, ist dieser bekannte Druckgasmotor mit den zugehörigen Umsteuerventilen
und übersetzungsvorrichtungen wegen seiner Sperrigkeit und seiner großen Anzahl
von störungsempfindlichen Einzelteilen wenig geeignet; vor allem wirken sich die
durch den hin- und hergehenden Kolben des Druckgasmotors bedingten Stöße bzw. Schwingungen
ungünstig in bezug auf eine ruhige Handhabung einer mit einem solchen Druckgasmotor
versehenen Schweißpistole aus.
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Gegenstand eines älteren Rechts (deutsches Patent 1076 849)
ist schließlich der Vorschlag, bei einer. Schweißpistole der in Rede stehenden Art
als Vorschubmotor einen mit hin- und hergehendem Kolben betätigten Druckluftmotor
vorzusehen, dessen Hin-und Herbewegung auf eine den Vorschub der Schweißelektrode
bewirkende Rolle übertragen wird. Demgegenüber kommt jedoch bei der Erfindung ein
Druckluft-Drehkolbenmotor zur Anwendung, der sich durch einen wesentlich gedrängteren
Aufbau und eine größere Betriebssicherheit auszeichnet und der die bereits vorstehend
erwähnten weiteren Nachteile eines Druckluftmotors mit hin- und hergehendem Kolben
bei Verwendung zum Elektrodenvorschub in einer Schweißpistole vermeidet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und nachstehend näher beschrieben; in dieser zeigt F i g.1
eine Seitenansicht der Schweißpistole, teilweise geschnitten, F i g. 2 eine Stirnansicht
zu F i g. 1 bei entferntem Deckel des Vorschubwerks.
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Die Schweißpistole weist einen Laufteil 1. und einen Griffteil 2,
auf. Der Griffteil besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, in welchem ein pneumatischer
Drehkolbenmotor mit dem zugehörigen Übersetzungsgetriebe eingebaut ist. Auf der
Ausgangswelle des Gbersetzungsgetriebes ist in bekannter Weise mittels einer elektrisch
isolierenden Büchse eine Antriebsrolle 3 befestigt, gegen welche der Daht durch
eine Druckrolle 4 gepreßt wird. Die Antriebsrolle und die Druckrolle sind in einem
Gehäuse 11 eingeschlossen, welches den Griffteil mit dem Laufteil verbindet. Der
Laufteil hat ein zylindrisches Außenrohr-5, das vorn mit einer Düse 6 und hinten
mit einem Rohrstutzen 7 versehen ist, welch letzterer durch den Schlauch 8 mit dem
nicht gezeigten Schutzgasbehälter; z. B. Kohlensäurebehälter, in Verbindung steht.
Innerhalb des Außenrohres 5 sind ein mit dem ,Außenrohr konzentrisches Führungsrohr
9 für den Draht und ein in der Verlängerung des Führungsrohres angeordnetes Kontaktrohr
10 vorgesehen. Das Gehäuse 11 ist mit seiner dem Laufteil gegenüberliegenden Wand
an einen als Drahtleiter dienenden Schlauch 12
angeschlossen, dessen
anderes Ende in nicht gezeigter Weise neben einem Drahtvorrat befestigt ist und
den daraus laufenden abgezogenen Draht aufnimmt.
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Das innere Ende des Führungsrohres 9 ist an das eine Ende eines Stromzufuhrbleches
13 angeschlossen, dessen anderes Ende am hinteren Ende des Griffteiles befestigt
und mit dem Stromzufuhrkabel 14 der Pistole elektrisch leitend verbunden ist. Das
Stromzufuhrblech ist derart ausgeformt, daß es gleichzeitig als Handschutz dient.
Das Stromzufuhrkabe114 ist innerhalb des Luftschlauches 15 verlegt, durch welchen
der Motor mit Preßluft versorgt wird und der aus elektrisch isolierendem Werkstoff,
z. B. Nylon, bestehen oder mit einem Futter aus elektrisch isolierendem Werkstoff
versehen sein kann. Das Kabel 14 an sich ist nicht isoliert und wird deshalb durch
den umgebenden Luftstrom wirksam gekühlt.
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Zum Starten und Stoppen des Motors ist im hinteren Teil des Griffs
zwischen dem Preßlufteinlaß und dem Motor ein mittels eines Hebels 16 betätigtes
Ventil vorgesehen.
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Bei ganz eingedrücktem Hebel wird die Motorgeschwindigkeit durch die
Höhe des Drucks bestimmt, mit welchem die Preßluft von der Druckmittelquelle geliefert
wird. Dieser Druck ist in bekannter Weise mittels eines Reduzierventils einstellbar
und wird vor Beginn des Schweißens auf denjenigen Wert eingestellt, welcher die
gewünschte Vorschubgeschwindigkeit ergibt. Der Schweißer hat es aber in der Hand,
die Vorschubgeschwindigkeit vorübergehend, z. B. beim Starten, niedriger zu halten,
indem er den Hebel 16 nicht bzw. nicht sofort ganz eindrückt. Der Hebel 16 betätigt
auch einen elektrischen Kontakt, der an einer Steuerleitung 17 angeschlossen ist,
welche in bekannter Weise ein Schaltrelais für den Schweißstrom und/oder ein Magnetventil
für das Schutzgas steuert.
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Das Führungsrohr 9 des Laufteiles kann gegebenenfalls in bekannter
Weise mit einem isolierenden Futter versehen sein, um zu gewährleisten, daß der
Stromüberzug zum Draht nur im Kontaktrohr 10 erfolgt.
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Die Antriebsrolle ist zweckmäßig mit einer glatten Rille versehen,
deren Form dem Drahtquerschnitt angepaßt ist, so daß der Draht im Vorschubwerk keine
Formänderungen oder Beschädigungen erfährt, welche für die Kontaktbildung des Drahtes
mit dem Kontaktrohr ungünstig sind. Das Kontaktrohr kann gegebenenfalls geschlitzt
oder in nachstellbaren Sektoren aufgeteilt sein, so daß die allmählich eintretende
Abnutzung der Kontaktflächen ausgeglichen werden kann.
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Patentschutz wird nur für die Vereinigung der Merkmale im Anspruch
1 bzw. in den Ansprüchen 1 und 2 begehrt.