-
Winkelverstellbarer Schutzgasschweißbrenner Die Erfindung betrifft
einen winkelverstellbaren Schutzgas schweißbrenner, vorzugsweise für automatische
Schweißverfahren, der sich durch kurze Baulänge und vielfache Verwendungsmöglichkeiten
auszeichnet.
-
Bei automatisierten Schweißverfahren wird vielfach eine universelle
Anwendbarkeit des Schweißgerätes für verschiedene Schweißnahtarten und Werkstückformen
gefordert.
-
Dazu ist es u.a. auch notwendig, den Winkel des Schweißbrenners in
bezug auf die Werkstückebene zu verändern, damit z.B. sowohl Stumpftähte als auch
Kehinähte ohne Zeitverlust geschweißt werden können.
-
Bekannte automatische Schweißgeräte bestehen aus einem fahrbaren Schweißwagen,
an dem der Schutzmasschweißbrenner befestigt ist. Die Einstellunp verschiedener
Winkel des Brenners zur Schweißebene wird in der Regel mit Hilfe einer zwischen
Brenner und Schweißwagen angeordneten Schwenkplatte ermöglicht.
-
Der Nachteil dieser Brenneranordnung ist, daß auch die Drahtvorschubeinheit
verändert, bzw. schwenkbar gemacht werden muß und die übrigen Zuleitungen für Gas
und Schweißstrom den besonderen Anforderungen entsprechen müssen.
-
Weiterhin ist der für das Anordnen der Schwenkplatten erforderliche
Platz nicht immer vorhanden.
-
Zur Vermeidung der genannten Nachteile wurde bereits vorgeschlagen,
den Schweißbrenner fest an der Fu~hrungseinrichtung anzuordnen und nur den unteren
Teil des Brenners schwenkbar zu gestalten, der mit dem feststehenden oberen Teil
durch einen flexiblen Metallschlauch für die Drahtzuführung verbunden ist. Der untere
Teil des Brenners ist mittels einer kreisbogenförmigen Kulißsenführung
um
einen Punkt auf der Werkstückoberfläche schwenkbar.
-
Weiterhin wurde ein geteilter Brenner vorgeschlagen, bei dem beide
Teile durch ein Gelenk außerhalb der Brennerachse verbunden sind. Auch hier erfolgt
die Führung des Einsatzdrahtes von den F~uhrungsrollen im oberen Teil zur Brennerspitze
über einen flexiblen Metallschlauch. Die Bauweise dieses Brenners ist jedoch sehr
kompliziert und erfordert viel Raum für den Einbau. Die offene Bauweise führt zu
einer schnellen Verschmutzung der Funktionsteile und damit zu einer großen Störanfälligkeit
des Brenners.
-
Es wurde auch ein abgewinkelter Hand schweißbrenner für das WIG-Schweißen
vorgeschlagen, der zwischen Handgriff und Brennerkopf eine einstellbare Kugelgelenkverb
indung aufweist. Durch den Kugelkopf sind flexible Leitungen für Gas, Kühlflfi'ssigkeit
und Schweißstrom hindurchgeführt.
-
Jedoch ist damit die Zuführung eines Zusatzdrahtes durch den Kugelkopf
nicht zu verwirklichen, da eine zu starke Krünung des Drahtes damit verbunden wäre.
-
Der beschriebene Brenner ist deshalb nur für das WIG-Verfahren geeignet.
-
Weiterhin wurde ein winkelverstellbarer Schutzgasschweiß brenner mit
ab schmelzender Elektrode vorgeschlagen, dessen beide, durch Gelenke verbundenen
Teile einen durchgehenden Hohlraum aufweisen, in dem ein biegsamer Metallschlauch
für die Führung des Zusatzdrahtes angeordnet ist.
-
Die beiden Gelenke sind beiderseits des Hohlraumes angeordnet und
lassen das Schwenken zu, wobei eine Seite feststellbar ausgebildet ist. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß bei der Anwendung des Schweißbrenners für die Schutzgasschweißung
Draht, Schweißstrom und Gas gleichzeitig der Schweißstelle zugeführt werden müssen,
besitzt der Brenner jedoch mehrere Nachteile Die Zuführung des Schweißdrahtes durch
eine gekrümmte Spirale, welche durch einen größeren Hohlraum führt, ist nicht vorteilhaft,
da bei einem Zündversagen des Drahtes, insbesondere bei einem Drahtdurchmesser #
1,6 mm, der
in Bewegung befindliche Schweißdraht innerhalb der Spirale
sofort ausknickt und den federnden Hohlraum ausfüllt. Es kommt zu einem Aufreißen
der Spirale durch den aufgestauten Draht, wobei die Spirale beschädigt bzw. zerstört
wird und der Schweißdraht aus der Fhhrungsspirale austritt.
-
Eine störungsfreie Abwicklung des Schweißprozesses mit einem kontinuierlichen
Drahtvorschub ist deshalb mit dieser Einrichtung nicht zu verwirklichen.
-
Bin weiterer Nachteil ist, daß keine Gaszuführung innerhalb des Gelenkes
gegeben ist. Das in der beschriebenen Form ausgeführte Gelenk gestattet keine Abdichtung
der FuhrunF*sbohrung gegenüber der umgebenden Luft0 Bekanntlich wird beim Schutzgasschweißen
auf die Verwendung von schlackebildenden Mitteln zur Abdeckung des Schmeldbades
gegen die schädlichen Einflüsse der Luft verzichtet. Wegen des verwendeten C02-Schutzgases
ist beim C02-SchweiBen der Draht mit desoxidierenden Mitteln legiert. Jede Beimengung
von Luft zum Schutzgas führt zu Unbrauchbarkeit der Schweißung. Das in den Kaxiälen
mit relativ hoher Geschwindigkeits strömende Gas neigt zur Injektorwirkung und saugt
durch kleine Öffnungen Luft an, wodurch es zu schädlichen Nebenwirkungen beim Schweißen
kommen kann.
-
Eine Beurteilung dieses Schutzgasschweißbrenners nach den Jetzt vorhandenen
Erfahrungen ergibt, daß mit der beschriebenen Lösung keine regelmäßigen Drahtvorschübe
erreicht werden, und daß die gleichzeitige Führung von Draht, Schweißstrom und Gas
auf diese Weise nicht möglich ist.
-
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, die Nachteile bekannter winkelverstellbarer
Schutzgasschweißbrenner, wie z.
-
zu große Abmessungen, unzweckmäßige Drehpunkt anordnung, ungunstime
Führung der Versorgungsleitungen, sowie eine zu große Störanfälligkeit zu vermeiden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen winkelverstellbaren
Schutzgasschweißbrenner zu schaffen, der verinmen Platzbedarf mit sicherer Funktionsweise
vereiniet.
-
Erfindungsgemäß wird bei einem aus einem Brennerschaft und einem schwenkbaren
Brennerkopf bestehenden Scbutzgasschweißbrenner der Drehpunkt für die Verstellung
des Brennerkopfes bezüglich der Schweißebene durch eine zylindrische Kontaktscheibe
gebildet, die mit dem Brennerkopf starr verbunden ist und innerhalb einer schlitzförmigen
Ausnehmung des Brennerschaftes bewegbar ist.
-
Die Kontaktscheibe weist zwei sich gegenüberliegende, konzentrisch
angeordnete kreisbogenförmige Schlitze auf, in die zwei im Brennerschaft verankerte
Führungsbolzen eingreifen. Dadurch wird ein Drehen der Scheibe um ihren Mittelpunkt
innerhalb eines vorgegebenen Winkelausschlages von etwa 50° relativ zum Brennerschaft
ermöglicht.
-
Die Kontaktscheibe weist in radialer Richtung eine durchgehende Bohrung
auf, durch die die Schweißdraht- und Schutzgaszuführung zum Brennerkopf erfolgt.
Diese durchgehende Bohrung besteht aus zwei Bohrungen unterschiedlicher Richtung,
die sich in der Mitte der Kontaktscheibe treffen, so daß der Schweißdraht beim Durchlaufen
der Xontaktscheibe eine leichte Krümmung erfährt.
-
Die starre Verbindung zwischen Kontaktscheibe und Brennerkopf dient
gleichzeitig zur Aufnahme der Anschlüsse für Schutzgas und Schweißstrom. Auf der
dem Brennerschaft zugekehrten Seite der Kontaktscheibe befindet sich der Anschluß
für die flexible Schutzgas- und Schweißdrahtzuführung, die innerhalb des Brennerschaftes
eine gewisse Bewegungamöglichkeit hat. Die Schutz gas- und Schweißdrahtzuführung
besteht aus einer innenliegenden Drahtzuführun#sspirale, einem flexiblen Metallschlauch
zur Aufnahme der Kräfte und einem außenliegenden Abdichtungsschlauch. Der flexible
Metallschlauch ist an der Kontaktscheibe befestigt und in dem Hohlkabelanschlußstück
im oberen Teil des Brennerschaftes verschiebbar geführt. Das Schutz gas wird durch
den Hohlraum zwischen der Drahtzufiilirungsspirale und dem flexiblen Metallschlauch
geleitet.
-
Die Anschlüsse für die flexiblen Schutz gas- und Schweißdrahtzuführungen
sind auf dem Zylindermantel der Kontaktscheibe nicht in Achsrichtung des Brennerkopfes
angeordnet,
sondern weichen von dieser Richtung um einen Winkel
ab, der etwa dem halben Winkel des Schwenkbereiches des Brennerkopfes entspricht.
Dadurch wird erreicht, daß beim Schwenken des Brennerkopfes der Krümmungsradius
der Zuleitungen innerhalb des Brennerschaftes nur geringfügig verändert wird. Die
Reibungsverhältnisse bleiben gleich, was besonders vorteilhaft beim Schweißen von
Zusatzwerkstoffen mit einer geringen Knicksteifigkeit, z.B. Aluminium, ist.
-
Die Zuführung des Schweißstromes, vom oberen Anschlußstück Bur Kontaktscheibe,
erfolgt mittels einer oder zweier Metallschienen, die im Inneren des isolierenden
Brennerschaftes eingebettet sind und die an einer oder an beiden ebenen Seitenflächen
der Kontaktscheibe anliegen.
-
Die Kontaktscheibe ist nach außen isolierend abgedeckt.
-
Zwei Durchgangsschrauben, welche die beiden Brennerschafthälften zusammenhalten,
zehen ~leichzeitig durch die schlitzförmigen Aussparungen der Kontaktscheibe, arretieren
damit den Schwenkbereich der Schweißköpfe, und pressen beim Anziehen die Stromschienen
an die Kontaktscheibe. Dadurch wird eine gute leitende Verbindung hergestellt. Zur
Zentrierung der Kontaktscheibe auf den Stromschienen, erhält die Kontaktscheibe
auf den abgeflachten Seiten Aussparungen, in welche auf den Stromschienen befestigte
Zentrierscheiben eingreifen.
-
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzgas-Schweißbrenners
betrifft die Anordnung einer austauschb aren Einsteckdüse für verschiedene Schutzgas-Schweißveriahren
am Brennerkopf, vorzugsweise für das C0 MIG und WIG-Schweißverfahren.
-
Zu diesem Zweck besteht der schwenkbare Brennerkopf aus einem mit
der Kontaktscheibe unlösbar verbundenen Anschlußstück, in das ein Zwischenstück
eingeschraubt ist, das entsprechend den Erfordernissen als Kühlmantel unterschiedlicher
Länge für Luft- oder Wasserkühlung ausgebildet ist.
-
Am unteren Ende des Zwischenstückes dient eine Schnellkupplung zur
Aufnahme der verschiedenen auswechselbaren Einste c kdüsen.
-
Die Einsteckdüse für das C02- und MIG-Schweißen besteht aus dem Düsenstock,
durch den die Spirale für den Schweißdraht und das Schutzgas geführt ist. die Spitze
des Düsenstockes wird von der Kontaktdüse gebildet, während die Gaskappe sowohl
den Düsenstock als auch die Kontaktdüse umgibt. In seinem oberen Teil ist der Düsenstock
als Schnellkupplung entsprechend den bekannten Schnellkupplungen für Schweißstromkabel
ausgebildet. Zusätzlich zum Schweißstrom wird aber noch das Schutzgas und der Schweißdraht
durch die Schnellkupplung geführt. Die Einsteckdüse für das W1G-Schweißen weist
statt des Drahtführungskanals eine bekannte Spanneinrichtung für die Wolframelektrode
auf.
-
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Möglichkeit, teure
Schweißautomaten bei extrem kurzen Umrüstzeiten für verschiedene Schweißnahtformen
und für verschiedene Schweiß-1 verfahren einzusetzen. Das bedeutet, daß am gleichen
Werkstück schweißnähte in unterschiedlicher Position und mit verschiedenen Verfahren,
geschweißt werden können und dafür nur ein einmaliges Aufspannen bzw. Positionieren
auf der Schweißmaschine erforderlich ist. So besteht z. 3. die Möglichkeit, Stumpf-
und Kehinähte zeitlich unmittelbar nacheinander zu schweißen, indem der Ausstellwinkel
des Brennerkopfes zur Werkstückebene verändert wird.
-
Durch das Auswechseln der Einsteckdüse mit Hilfe der Schnellkupplung
ist es weiterhin möglich, durch verfahrensbedingte Reinigungszeiten hervorgerufene
Stillstandszeiten des Schweißautomaten fast völlig zu vermeiden.
-
Verspritzte oder beschädigte Köpfe werden in technologisch bedingten
Schweißpausen ausgewechselt. Es treten keine verfahrensbedingten Leerlaufzeiten
mehr auf. Damit ergeben sich neue Aspekte bezüglich der Verkettung von Schweißautomaten
mit anderen Fertigungsverfahren. Durch diese Lösung ist es s.B. möglich, daß der
Automatenschweißer eine Anzahl seinem Schweißverfahren entsprechende Einsteckdüsen
erhält und bei Schichtschluß z. T. gebraucht oder nicht, wieder abgibt. Die Reparatur
bzw. das Säubern der gebrauchten Einsteckdüsen wird in einer Instandhaltungswerkstatt
vorgenommen. Die Bereitstellung der Einsteckdüsen kann dabei in übersichtlichen
Magazinen erfolgen, die in regelmäßigen Abständen komplettiert
bzw.
ausgetauscht werden.
-
Der erfindungsgemäße Schweißbrenner kann außerdem ohne Hohlkabel direkt
an das Drahtvorschubgetriebe oder mit Hohikabel an eine etwas weiter entfernt liegende
Haltevorrichtung angeschlossen werden. Durch den Zusammenbau des Schweißbrenners
aus Bauelementen, können verschieden lange Zwischenstücke entsprechend den Erfordernissen
eingesetzt werden, wobei durch die gleichzeitige Veränderung der Kühlrippenanzahl
die Kühlung beeinflußt werden kann.
-
Die Abmessungen und die Auslegung der Anschlußteile des Schweißbrenners
gestatten seinen Einsatz innerhalb eines vorhandenen Baukastensystems und seinen
Anschluß an vorhandene Schweißstromquellen.
-
Schließlich kann der Schweißbrenner auch für die Handschweißung eingesetzt
werden, wobei der Brennerschaft als Handgriff dient und durch die Schwenkbarkeit
des Brennerkopfes eine häufig aufgestellte Forderung für das Handschweißen erfüllt
ist.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführun#sbeispiel näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 : den erfindunFszemäßen
Schutzeasschvreißbrenner im Schnitt Fig. 2 : eine Seitenansicht des Schutzgasschweißbrenners
gemäß Fig. 1 Der Schutzgasschweißbrenner besteht aus einem Brennerschaft A und einem
schwenkbaren Brennerkopf B , der in Fig. 1 in seinen beiden extremen Stellungen
dargestellt ist und einer Einsteckdüse C. Innerhalb des Brennerschaftes A ist eine
zylindrische Kontaktscheibe 1 angeordnet, die mit dem Anschlußstück 2 des Brennerkopfes
B unlösbar verbunden ist. Die Kontaktscheibe 1 weist zwei konzentrische, kreisbogenförmige
Führungsschlitze 3 auf, die im Zusammenwirken mit zwei im Brennerschaft A verankerten
Führun#sbolzen 4 ein Drehen der Kontakt scheibe 1
um ihren Mittelpunkt
ermöglichen. Auf ihrer dem Brennerschaft A zugekehrten Seite weist die Kontaktscbeibe
1 einen Anschluß für einen flexiblen Metallschlauch 5 auf, der mit dem Hohlkabelanschluß
6 in Verbindung steht. Der flexible Metallschlauch 5 ist von einem Abdichtungsschlauch
7 umgeben und weist in seinem Inneren eine auswechselbare Drahtzuführungsspirale
8 auf. Zwischen Drahtzufährungsspirale 8 und dem Metallschlauch 5 besteht ein Hohlraum
9, durch den das Schutzgas von dem Gaszuführungsrohr 10 zum Brennerkopf B geleitet
wird.
-
Innerhalb der Kontaktscheibe 1 befindet sich eine gekrümmte Bohrung,
durch die die Drahtzuführungsspirale 8 verläuft und die ebenfalls einen Hohlraum
9 für die Schutzgaszuführung aufweist.
-
Die Zuführung des Schweißstromes zur Kontaktscheibe 1 erfolgt über
eine innerhalb des isolierenden Brennerschaftes A verlaufende Metallscbiene 11,
die an einer ebenen Seitenfläche der Xontaktscheibe 1 kontaktbildend anliegt. Die
Kontaktscheibe 1 ist mit dem Anschlußstück 2 des schwenkbaren Brennerkopfes B fest
verbunden und bewirkt damit die Vbertragung des Schweißstromes auf den Schweißdraht
12. Der Brennerkopf B besteht neben dem Anschlußstück 2 aus einem in das Anschlußstück
2 eingeschraubten Zwischenstück 13, wobei an der Verbinduntsstelle eine Zentrierhülse
14 eingesetzt ist, die das Ende der Drahtzuführungsspirale 8 von der Seite des Brennerschaftes
A und das Ende der zur Einsteckdüse C gehörenden, unteren Drahtzuführungsspirale
15 von der anderen Seite her zueinander zentariert. Die Zentrierhülse 14 dient gleichzeitig
der Wärmedämmung gegenüber dem Brennerschaft A.
-
An dem Zwischenstück 13, das Kühlrippen für die Luftkählung aufweist,
ist mit Hilfe einer Schnellkupplung 16 die auswechselbare Einsteckdüse C, die in
diesem Fall für das C02- und MIG-Schweißen ausgebildet ist, befestigt. Die Einsteckdüse
C besteht aus dem Düsenstock 17, dem Arretierungsstift 18, der Kontermutter 19,
der Kontaktdüse 20 und der Gasdüse 21.