DE2102989B2 - Schweißpistole mit einem den zu schweißenden Stab umfassenden Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißpistole mit einem den zu schweißenden Stab umfassenden Spannfutter, das arbeitsmäßig mit Magneten verbunden ist, um das Spannfutter mit dem darin gehaltenen Stab zurückzuziehen.

Beim elektrischen Schweißen von Stäben, Bolzen oder ähnlichen Teilen wird zunächst ein Stab in die Fassung der Schweißpistole eingefügt und unmittelbar gegen die Oberfläche des Werkstückes gestoßen, um das Ende des Stabes und damit die Schweißpistole mit der Werkstücksoberfiäche in Kontakt zu bringen. Danach ist es üblich, den Stab von der Werkstücksoberfläche, auf die er aufgeschweißt werden soll, wieder abzuheben und dabei mehr oder weniger den Lichtbogen zu ziehen. Dies bewirkt das Schmelzen des Metalls an dem Stabende, das der aufzuschweißenden Oberfläche zugewandt ist und das geschmolzene Ende kann dann in das Material der Befestigungsfläche gedrückt werden. Die verbundene Form kann abkühlen.

Im folgenden wird kurz aufgezeigt, daß bei diesem Vorgang eine große Zahl von Faktoren eine Rolle spielen und gleichzeitig auftreten. Jeder für sich oder alle zusammen von diesen Faktoren können für die Herstellung einer dauerhaften Schweißung von hoher Qualität kritisch sein. Ein ständig auftretender und lästiger Faktor ist es, einen gleichgroßen und vorherbestimmten Abstand zwischen dem Ende des Stabes und der Oberfläche, auf der er befestigt werden soll, durch das Zurückziehen während des Schweißens zu erhalten. Dieses besonders kritische Problem ist sehr wesentlich, weil man sonst zwar Stäbe von gleichem Durchmesser, aber unterschiedlicher Länge auf dem Werkstück aufgeschweißt hat.

ίο Dies im vorhergehenden geschilderte Problem, nämlich die effektiven Längen der geschweißten Stäbe zu normalisieren, erfordert nach dem bisherigen Stand der Technik Kupplungsmittel in Verbindung mit einem Mechanismus zum Zurückziehen für

die in die Schweißpistole jeweils eingelegten Stäbe. Aber die mit diesen bekannten Einrichtungen erreichten Ergebnisse waren nicht erfolgreich genug. In einer bekannten Anordnung zum Beispiel ist vorgesehen, den Stab selbst durch verstellbare, in ihrer Oberfläche gezahnte Backen festzuhalten, wobei die Backen auf einem zurückziehbaren Ring angeordnet sind. Eine andere Anordnung enthält eine aus Gleitkonussen und Kugeln bestehende Kupplung.

Diese und andere bekannte Arten für die Stablängen-Normalisie-ung bemühen sich gemeinsam vergeblich um eine Lösung, da die den Stab fassenden Mittel zwar in axialer Richtung an dem Stab entlang gleiten, aber um einen unbestimmten Betrag vor und während der Stabzurückziehung von der Oberfläche, auf der er befestigt werden soll, entfernt sind.

Das Ergebnis der Zurücknahme der Stäbe in eine nicht vorherbestimmte Lage sind verschieden lange Schweißbögen, irreguläre Ausbrenneffekte, verschieden große Kräfte für das Einsetzen der geschmolzenen Stäbe beim Eindrücken in die Oberfläche des Werkstücks und das grundsätzliche Fehlen einer Kontrolle, durch welche die Schweißverbindung in gleichbleibender Güte und Qualität erstellt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde.

eine Schweißpistole zu schaffen, die es ermöglicht, auch bei verschieden langen Stäben immer mit einem gleich großen Abstand zu arbeiten und dabei stets gleich lange Schweißbögen zu haben. Zur Lösung dieser Aufgabe benutzt die Erfindung eine Kupplung, die jeweils in dem gewünschten Abstand durch Einkuppeln eine feste Verbindung herstellt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kupplung einen radial ausdehnbaren und mit den inneren Wänden eines röhrenförmigen Kupplungsteiles in Eingriff kommenden Ring umfaßt, der Ring jeweils zwischen die konischen Oberflächen eines axial ausgerichteten Blockes und eines in seiner Oberfläche komplementär ausgebildeten Kolbens angeordnet ist und sowohl der Block als auch der KoI-ben unter der Einwirkung eines Magneten gegeneinander verschiebbar sind und dabei der Block durch eine Feder im Sinne eines Auseinanderdrückens gegenüber dem Kolben eine Vorspannung erhält.

Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung erreichbar, die unterschiedlichen Längen der einzelnen Stäbe auszugleichen, da die Kupplung erst dann einkuppelt, wenn das Stabende, das mit dem Werkstück verschweißt werden soll, das Werkstück gerade berührt. Außerdem werden alle Stäbe unabhängig von ihrer Länge durch die Vorspannung mit gleicher Kraft oder gleichem Druck in das jeweilige Werkstück eingesetzt.

Wenn auch wie z. B. aus der USA,-Patentschrift

3 445 619 Schweißpistolen mit einem den zu schweißenden Stab umfassenden Spannfutter bekannt sind und bei diesen bekannten Schweißpistolen auch das Spannfutter mit einem Kraftmagneten verbunden ist, um das Spannfutter mit dem darin gehaltenen Stab zurückzuführen, so besitzen diese bekannten Vorrichtungen alle keinen Stablängenausgleich in Form einer solchen Kupplung wie der Gegenstand dieser Erfindung.

Um nun die in der Schweißpistole eingeführten Stäbe jeweils in einen gleich großen Abstand zu dem Werkstück zu bringen, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein weiterer Magnet zum Zurückziehen des Stabes einschließlich seines Spannfutters und der Kupplung in einen bestimmten Abstand zu dem Werkstück vorgesehen sein. Dadurch wird für jeden Stab, unabhängig von seiner ursprünglichen Länge, praktisch ein gleich großer Lichtbogen hergestellt und damit ein gleich großer Schmelzprozeß, sowohl auf dem Werkstück als auch am Stabende, erreicht.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schweißpistole in ihrem inaktiven Zustand im Schnitt in axialer Richtung, in der ein einzuschweißender Stab in die Greifbacken des Spannfutters eingeführt ist,

Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, aber sie zeigt die Schweißpistole in einem späteren Zustand, wenn der Magnet den Stab zu der dargestellten Schweißposition zurückgezogen hat.

Ein Stab 10, der geschweißt werden soll, ist in die Greifbacken eines Spannfutters 12 eingefügt, bis das Ende des Stabes eine Elektrode 14 berührt. Der Stab selbst kann dabei in seiner Länge von anderen Stäben, die denselben Durchmesser haben, differieren und er kann auch ursprünglich aus einem Schutzring herausragen, in dem das Spannfutter 12 teleskopartig montiert und um einen gewissen Betrag verschiebbar ist. Das innere Ende des Spannfutters 12 ist verschiebbar mit dem Stabhalter- und Zurückziehmechanismus gekuppelt, der ein Glied 18 umfaßt, das einen inneren Kupplungsteil 20 und einen Halteflansch 22 hat.

Das Glied 18 ist normalerweise durch eine zusammengedrückte Spiralfeder 26 nach vorn gedrückt, die zwischen dem Flansch 22 und einer Schulter der Muffe 28 eingelegt ist. Die letztere wird durch einen Sprengring 30 daran gehindert, nach rückwärts verschoben zu werden. Der Sprengring 30 ist in einer inneren Nut der Schweißpistole eingebettet. Ein Führungskranz 32 der Schweißpistole besitzt eine Bohrung und führt das gleitende Glied 18 und dient gleichzeitig als Halt für den Flansch 22. Wenn der Stab 10 gegen eine Werkstücksoberfläche W gedruckt wird, an die der Stab 10 angeschweißt werden soll, so werden das Spannfutter 12 und das Glied 18 in bezug auf den Schutzring 16 nach rückwärts gedruckt und in bezug auf die Schweißpistole drücken sie dabei die Spiralfeder 26 bis der Schutzring 33 und sein Halter 34 die Werkstücksoberfläche W berühren. Die Schutzringanordnung 16 ist mit einem Montagekragen 36 versehen und über den Stab 40 mit der Schweißpistole verbunden.

Beim anfänglichen Stoßen der Schweißpistole gegen die Werkstücksoberfläche W, um das Schweißen vorzubereiten, wird der röhrenförmige Kupplungsteil 20, der in der Pistole axial gleiten kann, des Gliedes 18 zum Teil über den zylindrischen Führungsblock SO (F i g. 1 und 2) geschoben und befestigt sich selbst auf der Vorderseite des Kupplungsmagneten 52. Das Teil 20 nimmt auch ein sich radial ausdehnendes Kupplungsband 54 mit, das vorzugsweise einen V-förmigen Querschnitt besitzt und aus einem elastischen Material, wie z. B. Polyurethan, ist.

Das Band 54 ist zwischen eine konische Oberfläche 56, gebildet auf dem Block 50, und einer zwecks der Zusammenarbeit komplementär ausgebildeten Oberfläche 58 eines Kolbens 60 eingelegt, der ia der Wand des Blocks 50 durch einen Anker 62 des Magneten 52 in axialer Richtung verschiebbar ist.

Wenn letzterer entregt ist, ist der Durchmesser des Bandes sehr viel weniger als der von der inneren Wandung des Teiles 20, aber wenn der Magnet 52 erregt ist und somit der Kolben 60 zurückgezogen wird, dann wird das Band 54 zwischen die Oberflächen 56 und 58 gedrückt, dabei wird das Band radial ausgedehnt und erfaßt fest den Kupplungsteil 20. Auf diese Weise wird der eingefügte Stab fest mit einem in axialer Richtung arbeitenden Zurückziehmechanismus verbunden. Der Ring 30 dient zu dieser Zeit dazu, um die Vorwärtsbewegung des Magneten 52 in der Pistole durch die Schulter 64 des Feststellers 66 zu begrenzen, der durch Schrauben 68 auf dem hinteren Teil des Magneten 52 angeschraubt ist. Um die radiale Ausdehnung des Kupplungsbandes 54 und ein besseres Greifen am Umfang zu erleichtern, sind in die Oberfläche diagonale Schlitze 70 eingelassen (F i g. 1 und 2). Der Kupplungsteil 20 kann auf seiner inneren Wandung mit einer Zahnung versehen sein, um ein Abrutschen, wenn er mit Teilen des Bandes 54 in Eingriff kommt, zu vermeiden. Mit dem Kupplungsmechanismus 20, 54 ist in gesperrtem Zustand ein nur teilweise dargestellter Steuer-Stromkreis verbunden, der automatisch die Spule eines großen Magneten 72 erregt, die in dem rückwärtigen Teil der Pistole regelbar angeordnet ist und durch die schließlich die Stabzurückziehung bewirkt und so, wie gewünscht, durchgeführt wird, dadurch wird die Stablänge wirklich normalisiert.
Der Magnet 72 hat seinen axial verschiebbaren Anker 74 mit dem Übergangsstück 66 des kleineren Magneten 52 zusammengekuppelt. Es wird im Zusammenhang mit den Fi g. 1 und 2 bemerkt, daß der rückwärtige Teil des kleineren Kupplungsmagneten 52 von der Vorderseite des großen Stabzurückziehmagneten 72 zwar getrennt ist, daß aber dieser Zwischenraum 76 in der F i g. 2 auf Grund der Erregung der Spule 72 geschlossen ist und ein Maß für den vorherbestimmbaren, gewählten und normalisierten Lichtbogenabstand ist, z. in Fig.2 den Lichtbogen zwischen Werkstück und Stab. Durch die Erregung des Magneten 72 wird nicht nur der Magnet 52 zurückgezogen, sondern auch das Kupplungsband 54 zur Wirkung gebracht. Der Kupplungsteil 20 versperrt sich daraufhin auch mit dem Spannfutter 12

und dem Stab 10. Der Magnet 72 ist in der Pistole durch einen axialen Stab 78 beweglich gelagert (F i g. 1 und 2), der am Ende des Magneten angebracht ist und in den Umfang einer Aushöhlung 80 eingedreht und durch eine Sperrnut 82 gesperrt ist.

Eine Platte 84 schließt das rückwärtige Ende der Pistole ab, das mit einem radialen Schlitz versehen ist, um es der Platte zu ermöglichen, in die ausgehöhlte Nut 80 eingefügt zu werden. Die Platte ist dann an

einem Ende der Pistole durch die Schrauben 88 gesichert, wenn die Nuten 80 und 82 in der richtigen axialen Beziehung zu dem Stab 78 stehen. Ein Endverschluß 90 ist auf die Platte 84 durch die Schrauben 92 aufgebracht.

Für den Schweißvorgang wird die erforderliche elektrische Energie über die Elektrode 14 und ein elektrisches Kabel 94 herangeführt. Dieses ist durch einen nicht geteilten Halter 96 an dem Spannfutter 12 gehalten und an dem hohlen Griff 98 abgestützt. Ein Schaltknopf 100 ist mit dem Steuerstromkreis über Drähte verbunden, die sich durch das Kabel 102 erstrecken. Das Drücken des Knopfes 100 bewirkt, daß an den eingeführten Stab 10 eine Schweißspannung angelegt wird, während seine Spitze noch in Kontakt mit der Werkstücksoberfläche W ist; dann wird der Magnet 52 erregt, um den Stab teilweise zurückzuziehen , und danach wird der teilweise zurückgezogene Stab mit dem Schweißstrom versorgt sowie der große Magnet 72 erregt, um den Stab vollends ao für eine bestimmte Zeit zurückzuziehen, während der auch der Schweißbogen gezogen wird. Nachdem der Schweißstrom eine bestimmte Zeit vorgeherrscht hat, wird der Magnet 52 entregt und das geschmolzene Ende des Stabes 10 kann jetzt durch das Nachlassen der Feder 26 gegen die hoch erhitzte Werkstückoberfläche gedrückt werden.

Aus Gründen der aufeinander abgestimmten Arbeitsweise der zwei Magnete und dadurch, daß der Stab ursprünglich so eingelegt wird, daß er mit seinem zu verschweißenden Ende in Kontakt mit der Werkstücksoberfläche W gebracht wird, und dann die endgültige Zurückziehung zu der gewählten und vorherbestimmten Lage bewirkt wird, in der dann der gewünschte Schweißbogen geschaffen wird, ist die Schweißpistole in der Lage, wiederholt dauerhafte und gute Schweißverbindungen ohne Rücksicht auf die verschiedenen Stablängen zu schaffen.

Schutz wird nur für eine Schweißpistole im Rahmen der Patentansprüche begehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schweißpistole mit einem den zu schweißenden Stab umfassenden Spannfutter, das arbeitsmäßig mit einem Kraftmagneten verbunden ist, um das Spannfutter mit dem darin gehaltenen Stab zurückzuziehen und eine Kupplung zwischen dem Spannfutter und dem Kraftmagneten besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20, 52, 54, 56, 58) einen radial ausdehnbaren und mit den inneren Wänden eines röhrenförmigen Kupplungsteiles (20) in Eingriff kommenden Ring (54) umfaßt, der Ring jeweils zwischen die konischen Oberflächen (56, 58) eines axial ausgerichteten Blockes (50) und eines in seiner Oberfläche komplementär ausgebildeten Kolbens (60) angeordnet ist und sowohl der Block (50) als auch der Kolben (60) unter der Einwirkung eines Magneten (52) gegeneinander verschiebbar sind und dabei der Block (50) durch eine Feder (26) im Sinne eines Auseinanderdrükkens gegenüber dem Kolben (60) eine Vorspannung erhält.

2. Schweißpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (54) aus einem Polyrethanband mit V-förmigem Querschnitt gebildet ist.

3. Schweißpistole nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für das Erregen sowohl des Magneten (52) als auch des Magneten (72) ein elektrischer Stromkreis vorgesehen ist, der infolge der Tätigkeit des Schalters (100) steuerbar ist und auch zur Entregung des Magneten (52) dient.

4. Schweißpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Magnet (72) zum Zurückziehen des Stabes (10) einschließlich seines Spannfutters (12) und der Kupplung (20. 52, 54, 56, 58) in einem bestimmten Abstand zu dem Werkstück vorgesehen ist.