DE19852376A1

DE19852376A1 - Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner

Info

Publication number: DE19852376A1
Application number: DE1998152376
Authority: DE
Inventors: Ulrich Danzer; Alois Lang
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-18

Abstract

Um beim Impuls-Lichtbogenschweißen mit einer Magnetspule zum Beeinflussen des Lichtbogens auch zwei- und dreidimensionale Nähte problemlos schweißen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Magnetspule mit dem Polschuhen drehbar auf dem Schweißbrennergehäuse zu lagern. Damit können die Polschuhe in einfacher Weise dem Nahtverlauf entsprechend ausgerichtet werden, ohne daß hierzu eine zusätzlich freie Roboterachse benötigt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An spruchs angegebenen Art.

Aus der DE 17 65 935 A ist ein Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweißen bekannt, bei dem mit Hilfe eines Magnetfeldes der Lichtbogen abgelenkt werden kann. Dadurch kann er in Nahtbreite oder Nahtlängsrichtung pendeln, so daß auch unterschiedlich starke Werkstücke miteinander problemlos verbunden werden kön nen, da der Lichtbogen an der stärkeren Werkstückkante länger verweilen kann als an der des dünneren Werkstückes. Eine bauliche Ausgestaltung eines Schweiß brenners mit der Magnetspule ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Aus der DE 16 15 495 A ist ein lichtbogenerzeugender Schweißbrenner mit ab schmelzender Elektrode unter Schutzgas bekannt, wobei das Brennergehäuse von einer Spule umschlossen ist, um den Lichtbogen abzulenken. Die Spule bzw. die Polschuhe sind fest mit dem Brennergehäuse verbunden.

Verwendet man diesen bekannten Schweißbrenner an einem Schweißroboter zur Herstellung von zwei- oder dreidimensionalen Schweißnähten, so kann bei Kurven verläufen nicht sichergestellt werden, daß der Lichtbogen entsprechend den Vor gaben parallel zur Schweißnaht oder quer zur Schweißnaht pendelt, da bei einem Nachfahren einer zwei- oder dreidimensionalen Naht zwangsläufig ein Drehen des Schweißbrenners erforderlich ist. Hierbei drehen sich dann auch die Polschuhe mit, die den Lichtbogen auslenken. Das Verhindern der Auslenkung bereitet selbst bei einem sechsachsigen Industrieroboter große Schwierigkeiten und bedeutet einen erhöhten Steuerungsaufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und einen licht bogenerzeugenden Schweißbrenner vorzuschlagen, mit dem auf einfache Art und Weise ein zwei- oder dreidimensionaler Nahtverlauf erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, daß die Spule mit den Polschuhen über einen separaten Antrieb drehbar gelagert ist an dem Schweißbrenner. Damit können die Polschuhe entsprechend dem Nahtverlauf gedreht werden, so daß der Lichtbogen immer optimal pendeln kann. Darüber hinaus hat diese Anordnung den Vorteil, daß eine Roboterachse - wenn der Schweißbrenner von einem Roboter ge führt wird - frei wird, mit der andere Aufgaben gelöst werden können bzw. daß der Bewegungsablauf des Roboters vereinfacht wird. Ein mechanisches Pendeln des Roboters entfällt. Auch kann mit der Erfindung die Schweißgeschwindigkeit erheb lich gesteigert werden.

Die Unteransprüche 2 bis 8 beschreiben vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen der Lösung.

Die Unteransprüche 9 und 10 beschreiben eine einfache und vorteilhafte Antriebs möglichkeit für das Ritzel, wobei gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 10 kein zusätzlicher separater Steuerungsaufwand getrieben werden muß, wenn der An triebsmotor von der Robotersteuerung mit angesteuert wird. Dadurch muß der Bahnverlauf nur einmal in die Steuerung eingegeben werden.

Im folgenden wir die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines lichtbogenerzeu genden Schweißbrenners;

Fig. 2 eine Explosionszeichnung der erfindungsgemäßen Teile.

In Fig. 1 ist schematisiert ein lichtbogenerzeugender Schweißbrenner 1 dargestellt, in dessen Brennergehäuse 2 - wie allgemein üblich - zum einen eine nicht näher dargestellte abschmelzende Elektrode zugeführt wird und zum anderen ein Schutz gas. Das Brennergehäuse 2 hat bei 3 einen schematisiert dargestellten Anschluß für die freie Achse eines nicht näher dargestellten Industrieroboters.

Um den Lichtbogen abzulenken, ist eine Spule 4 vorgesehen, die zwischen zwei Polschuhen 5 und 6 gelagert ist. Die Polschuhe 5 und 6 selbst sind an einen Halte ring 7 über Schrauben 7.1 befestigt, der auf einer Buchse 8 drehbar gelagert ist. Die Buchse 8 ist in Fig. 1 mit dem Schweißbrennergehäuse 2 fest verbunden.

Der Haltering 7 wird gedreht über ein Ritzel 9, das in einer Hülse 10 gelagert ist. In Fig. 2 sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Einzelteile näher dargestellt. Insbesondere ist hieraus sichtbar, daß das Ritzel 9 mit einem Zahnkranz 11 zu sammenwirkt, das mit der Halterung 7 drehfest verbunden ist. Selbstverständlich kann der Zahnkranz 11 auch ein integraler Bestandteil der Halterung 7 sein.

Die Hülse 10 ist wegen der besseren Montierbarkeit geteilt ausgeführt.

Nicht dargestellt ist der Antrieb des Ritzels 9. Er besteht aus einer Welle, die mit einem Elektromotor verbunden ist. Der Elektromotor wird über die Robotersteuerung gesteuert.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Lichtbogen quer oder längs zur Schweißnahtachse pendeln, ohne daß der Schweißbrenner durch den Roboter ge dreht werden muß. Allein durch Drehen der Polschuhe mit der Spule über das Ritzel 9 kann dies erreicht werden. Selbstverständlich können auch alle Zwischen stellungen eingestellt werden. Dies hat dann einen großen Vorteil, wenn der Naht verlauf kurvenförmig ist. Dann kann über die Robotersteuerung des Ritzel 9 so an gesteuert werden, daß die gewünschte Pendelrichtung des Lichtbogens erhalten bleibt trotz des Kurvenverlaufes.

Bei der Auswahl der Spule und der Polschuhe sind die üblichen Kriterien zu be achten, beispielsweise daß die Induktivität der Spule der Länge der Polschuhe an geglichen wird. Ebenfalls sollten die Polschuhe nicht über den unteren Rand des Brennergehäuses 2 hinausragen, weil dies den Schutzgasstrom stören kann. Beide Pole sind in gleichem Abstand von der Kontaktspitze, sprich der Elektrodenspitze, entfernt.

Die Polschuhe selbst sollten aus magnetisch weichem Material mit möglichst hoher Permiabilität gefertigt sein. Hierzu eignen sich Polschuhe aus Eisen oder Nickel, technisch reinem Eisen oder Eisen-/Nickel-Legierungen. Je höher die Permiabilität der Polschuhe ist, desto kleiner kann der Querschnitt der Pole ausfallen. Dies wirkt sich positiv auf die Zugänglichkeit des Schweißbrenners aus. Er kann damit auch an engen Stellen eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft beim Impuls- Lichtbogenschweißen oder Sprühlichtbogenschweißen von Aluminium und Magne siumblechen oder Bleche aus Aluminiumlegierungen bzw. Magnesiumlegierungen einsetzen. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß unterschiedliche Blechstärken in der Schweißnaht im Bereich bis 1 : 50 problemlos geschweißt werden können.

Versuche haben gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine deutliche Qualitätssteigerung der Schweißnaht erzielt werden kann bei deutlich gesteigerter Schweißgeschwindigkeit.

Claims

1. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner mit abschmelzender Elektrode un ter Schutzgas und einer ein Magnetfeld erzeugender Spule zum Beeinflus sen des Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) mit ihren Polschuhen (5 und 6) drehbar antreibbar an dem Schweißbrenner (1) gelagert ist.

2. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebseinrichtung ein Ritzel (9) vor gesehen ist, das mit einem innenverzahnten Zahnkranz (11) zusammenwirkt.

3. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (11) Teil eines Halteringes (7) ist, der die beiden Polschuhe (5 und 6) trägt.

4. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (11) auf dem Haltering (7) be festigt ist.

5. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (5 und 6) die Spule (4) tragen.

6. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (5 und 6) aus Flacheisen be stehen und bis zum unteren Rand des Schweißbrennergehäuses (2) ragen.

7. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (7) auf einer Buchse (8), die an dem Schweißbrennergehäuse (2) festgelegt ist, drehbar gelagert ist.

8. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (9) in einer gehäusefesten Hülse (10) gelagert ist.

9. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (9) über einen Elektromotor ange trieben wird.

10. Lichtbogenerzeugender Schweißbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtbogenerzeugende Schweißbrenner (1) an einem Industrieroboter angeflanscht ist und daß der Elektromotor von der Steuerung des Industrieroboters angesteuert ist.