DE412977C - Elektrische Lichtbogen-Schweissmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Apparate
zum Hervorbringen eines elektrischen Lichtbogens zum Schweißen. Zweck derselben ist, ! einen Bogen von praktisch gleicher Länge auf- ; rechtzuerhalten, indem man selbsttätig die
Bewegung der Elektrode vergrößert oder ver- ; kleinert, je nachdem die Länge des Bogens \ das Bestreben hat, zuzunehmen oder abzu- ! nehmen. Ferner soll die Bewegung so ge- ;

ίο regelt werden, daß eine Rückwärtsbewegung

der Elektrode erfolgt, wenn der Lichtbogen ;

für die zu vollführende Arbeit mit dem vor- !

handenen Strom zu klein wird. \

Der Apparat besitzt einen mechanischen

Teil, welcher die Elektrode faßt und bewegt,
und zwei elektrische Motoren, deren relative j Geschwindigkeit die Bewegung der Elektrode _: entweder nach dem Werkstück hin oder von i dem Werkstück fort veranlaßt, wobei der ■ Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem ,

Werkstück entsteht. ;

Das wesentliche Merkmal der Erfindung j

besteht in der Verwendung von zwei elektri- · .-chen Motoren in Verbindung mit einem i Differentialrädergetriebe, welches die Vorschubrollen betätigt, wobei die beiden Hauptteile des Differentialgetriebes durch die Anker
der Motoren in entgegengesetzter Richtung
umgetrieben werden.

Der mechanische Teil zusammen mit den
Motoren kann eine Einheit bilden, welche auf

Rädern aufruht und von den Motoren mittels einer Übersetzung vorgetrieben werden kann, wobei die Motoren in diesem Fall auf oder in dem Gehäuse angeordnet sein können. Der mechanische Teil kann auch getrennt von den Motoren angeordnet sein, und es kann eine Verbindung mittels biegsamer Wellen o. dgl. und elektrischer Kabel geschaffen sein. Im letzten Fall hat der mechanische Teil mehr die Natur eines Werkzeuges und ist mit einer passenden isolierten Handhabe für den Gebrauch versehen.

Wenn die Motoren und der mechanische Teil zu einem Stück vereinigt sind, so ist der Apparat für bloße Handhabung durch die Hand zu schwer, und in diesem Fall wird die Elektrode, indem der Apparat stationär ausgeführt wird, von den Vorschubwalzen durch eine biegsame Röhre geführt, die in einer mit einem isolierten Handgriff versehenen Düse endet.

Abb. ι ist eine schaubildliche Ansicht des ein einziges Stück bildenden vollständigen Apparats.

Abb. 2 ist ein teilweiser Horizontalschnitt durch denselben.

Abb. 3 ist ein Querschnitt durch .Abb. 2 und

Abb. 4 eine größere Darstellung des Differentialgetriebes.

Abb. 5 ist eine Einzeldarstellung der Spannvorrichtung und

Lagerexeinplai

Abb. (5 eine Einzeldarstellung im Schnitt des biegsamen Rohres und des die Elektrode tragenden Mundstückes.

Abb. 7 ist eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform des Apparates, bei welcher die (nicht gezeichneten) Motoren von dem Differentialgetriebe getrennt und mit demselben durch biegsame VVellen verbunden sind.

ίο Abb. 8 ist ein wagerechter Schnitt durch die Konstruktion der Abb. 7 und Abb. 9 ein senkrechter Schnitt. Abb. 10 zeigt als Diagramm die elektrischen Verbindungen und die Anlage. Gemäß den Abb. 1 bis 6 besitzt die Maschine ein Gehäuse 12, an welchem isoliert ein Ständer 13 angeordnet ist, der zwei elektrische Motoren 14 und 15 trägt, deren Ankerwellen 16 und 17 parallel liegen und mit den Wellen 18 und 19 gekuppelt, aber von ihnen isoliert sind. Die Wellen 18 und 19 ruhen in Lagern 20 des Gehäuses 12 und tragen Schnecken 21 und 22, die in die Schneckenräder 23 und 24 eingreifen. Diese Schneckenräder 23 und 24 sind fest an den Naben der konischen Räder 25 und 26 angeordnet, welche lose auf der drehbaren Welle 27 sitzen. Fest auf der Welle 27, und zwar zwischen den konischen Rädern 25 und 26, ist ein Arm 28 angeordnet, auf welchem die Planetenritzel 29 drehbar sitzen. Die Welle 27 ruht in Lagern 30 im Gehäuse 12 und trägt ein Rad 31, das , in ein Rad 32 eingreift. Dies ist an einer i drehbaren, zur Welle 27 parallelen Welle 33 angeordnet und sitzt auf schwingbaren Lagern 33', die mit auf einer Welle 35 sitzenden Hülsen 34 aus einem Stück bestehen.

Auf den äußeren Enden der Wellen 27 und . 33 ist ein Paar gezähnter und mit einer Auskehlung versehener Vorschubrollen 36 und 37 , vorgesehen, zwischen denen die Elektrode gefaßt wird.

Um das Fassen der Vorschubrollen an der Elektrode zu regeln, ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, durch deren Bewegung die Welle 33 in einem Bogen um die Achse der festen Welle 35 zur Welle 27 hin oder von ihr fort geschwungen werden kann. Die erforderliche Bewegung ist sehr gering und ändert go sich, ohne daß die Tiefe des Eingriffes der Räder 31 und 32 dadurch beeinflußt wird.

Die Spannvorrichtung besteht aus einem ■ Hebel 39, der drehbar an einem Ansatz 40 des : Gehäuses 12 angeordnet ist; der Hebel ruht ^; auf einer Feder 42, welche an einem Ansatz 43 angeordnet ist. Dieser ist mit der äußeren Hülse 34 verbunden. Der Druck des Hebels 39 auf die Feder 42 wird durch eine Flügel- ' mutter 41 geregelt.

Nachdem die Elektrode 38 zwischen den ^! Vorschubrollen 36 und 37 hindurchgegangen _y ist, tritt sie in ein biegsames metallisches, mit seinem einen Ende an dem Ansatz 45 angeordnetes Rohr und aus einem am anderen Ende des Rohres 44 angeordneten Mundstück heraus. Das Rohr 44 und das Mundstück 46 sind isoliert, so daß der Arbeiter sie sicher handhaben kann. Das Gehäuse 12 besitzt ein Paar Füße 47 mit isolierten Unterlagen 48.

In elektrischer Verbindung mit dem Mund- y_o stück 46 steht ein Ansatz 46' für den Anschluß einer Hauptleitung JJ.

Das von der Vorschubrolle 36 entferntere Ende der Welle 27 tritt durch das Gehäuse 12, und darauf drückt eine federnde Kontakt· bürste 85', an welche eine elektrische Leitung 85 angeschlossen ist. Diese Vorschubrolle 30 steht in elektrischer Verbindung mit der Leitung 85 durch die Welle 27 und die Feder 85'.

Unter der Annahme, daß jede der Kombinationen von Schnecke, Schneckenrad und Zahnrädern identisch ist, ist ersichtlich, daß, wenn die Motoren 14 und 15 mit gleichen Geschwindigkeiten und in entgegengesetzter Richtung laufen, der Welle 27 und den Vorschubrollen 36 und 37 keine Bewegung mitgeteilt wird, da die Planetenräder 29 nur frei auf den Armen 28 rotieren. Wenn ein Motor mit höherer Geschwindigkeit läuft als der andere und in entgegengesetzter Richtung, so g₀ wird dem Arm durch das Differentialgetriebe eine bewegung erteilt und folglich auch den Vveilen 27 und 33, den Vorschubrollen 36 und 37, und die Drehrichtung der Welle 27 entspricht der des schneller angetriebenen bchneckenrades, und Zah.irades. Bei normaler Arbeitsweise haben sich die Motoren 14 und 15 in entgegengesetzten Richtungen und mit solchen Geschwindigkeiten zu drehen, daß diese dem Betrag des Vorschubs entsprechen, welcher für den Elektrodendraht 38 durch die Vorschubrollen 36 und 37 nötig ist.

Die Motorgeschwindigkeiten können aber verschieden wenden. Das Differentialgetriebe bewirkt, wenn der gewöhnlich schneller laufende Motor aus irgendeinem Grunde der langsamer laufende wird, daß die Welle 27 ihre Drehrichtung ändert, und infolgedessen wird der durch die Rollen 36 und 37 gehende Elektrodendraht zurückgezogen. no

Die Motoren sind so in dem elektrischen Stromkreis angeordnet, wie später beschrieben wird, daß solche Richtungsänderungen aus den später beschriebenen Gründen erzielt werden können.

Bei den Abb. 7, 8 und 9 sind die Motoren nicht gezeichnet, da angenommen ist, daß sie entfernt aufgestellt sind und daß ihre Ankerwellen in zweckmäßiger Weise mit den Wellenverlängerungen 18 und 19 des Differentialgetriebes durch biegsame Wellen 49 verbunden sind; anderseits sind das Differential-

getriebe, die \^rorschubwalzen und die Spannvorrichtung identisch, wie vorher beschrieben (wenn auch in etwas verschiedener Größe angeordnet), und tragen dieselben Bezugsbuchstäben.

Auf dem Gehäuse 12 sitzt ein von diesem Gehäuse isolierter Handgriff 49', und die Vorschubrollen 36 und 37 befinden sich in dem Gehäuse. Die Elektrode 38 tritt in das Gehäuse durch die Öffnung 50, geht zwischen den Vorschubrollen 36 und 37 nach unten hindurch und dann in ein im Mundstück 46 angeordnetes Rohr 51. Die Elektrode ist in strammer Reibungsberührung mit dem Rohr, und das Mundstück ist starr an dem Gehäuse 12 befestigt. Am Mundstück 46 ist eine von dem Gehäuse isolierte Fußstütze 52 vorgesehen.

Die Wellen 18 und 19 sind im vorliegenden Fall mit den biegsamen Wellen 49 verkuppelt, welche von den Ankerwellen der Motoren herkommen, aber davon isoliert sind. Die Wirkungsweise dieser Konstruktion des Apparates ist gleich der vorher beschriebenen.

In Abb. 10 enthält die in punktierten Linien angedeutete Schalttafel 53 den Messerschalter 54, den regelbaren Widerstand 55 und zwei Relais 56 und 57.

Der Anker 58 des Motors 15 und das Feld 59 des Motors 14 sind in Parallelschaltung verbunden und ebenso der Anker 60 des Motors 14 und das Feld 61 des Motors 15. Die Verbindungen sind auch solche, daß der Anker 60 des Motors 14 mit einem geeigneten Teil des Hauptwiderstandes 55 verbunden ist, während sein Feld 59 mit dem Lichtbogen verbunden ist; der Anker 58 des Motors 15 ist mit dem Lichtbogen verbunden, während sein Feld 61 mit einem geeigneten Teil des Hauptwiderstandes 55 für das Schweißen in Verbindung steht. Der Motor 15 ändert also seine Geschwindigkeit, wenn irgendeine Änderung in der Länge des Bogens und demnach der Spannung erfolgt, weil die Spannung des Bogens auf seinen Anker 58 einwirkt. Die Geschwindigkeit dieses Motors ändert sich auch, da sein Feld 61 mit dem Hauptwiderstand 55 verbunden ist, wie vorher erwähnt wurde, wobei die Spannung durch diesen sich umgekehrt zur Bogenspannung verändert. -

Die vereinigte Wirkung der Spannungen, welche auf das Feld und den Anker einwirken, ist derart, daß dieser Motor 15 schneller oder langsamer mit einer größeren oder geringeren Bogenspannung läuft, da die Ankerspannung vergrößert wird, wenn das Feld geschwächt wird oder umgekehrt. Der Motor 14 ändert seine Geschwindigkeit, weil sein Anker mit dem Hauptschweißwiderstand verbunden ist, dessen Spannung sich umgekehrt wie die Bogenspannung ändert. Wiederum wird die Geschwindigkeit dieses Motors 14 geändert, weil sein Feld 59 mit dem Bogen verbunden \ ist, und dies Feld ändert seine Kraft mit der ι Bogenspannung.

Die kombinierte Wirkung dieser Spannungen veranlaßt den Motor 14, seinen Lauf _; bei einer größeren Bogenspannung zu verlangsamen und ihn zu vergrößern, wenn der Bogen kleiner wird.

\ Die Motoren 14 und 15 bewegen sich in ent-I gegengesetzten Richtungen, sind mit dem vor-I her beschriebenen Differentialgetriebe verbunden und drehen sich mit solchem Geschwindig-I keitsunterschied, daß sie dem Schmelzdraht ' (Elektrode) in den Rollen 36 und 37 den nor-1 malen Vorschub mitteilen; der Motor 15 ist normal der schnellere.

Wird der Bogen länger, so entsteht an diesem Punkt eine höhere Spannung, während eine geringere Spannung im Widerstand entsteht, weil eine erhöhte Bogenspannung einen ! geringeren Schweißstrom bedeutet und infolgedessen eine geringere Spannung am Widerstand auftritt. Das Ergebnis dieser ^: Änderung der Spannungen ist derart, daß der : Motor 15 seine Geschwindigkeit erhöht und Motor 14 sie verringert, so daß die Tendenz entsteht, die Bogenlänge wieder auf die nor-, male zurückzuführen.

Sollte der Bogen kürzer werden und demnach die Spannung an diesem Punkte sich ver-1 mindern, so tritt das Gegenteil des obigen ' Vorganges ein, und die Geschwindigkeit des j Motors 15 wird geringer, während die des ! Motors 14 größer wird, so daß wiederum die ^! Bogenlänge zu normaler Größe strebt. Aus obigem ist ersichtlich, daß die Motoren selbsttätig ihre Relativgeschwindigkeiten regeln, ¹ so daß der richtige Vorschub erfolgt.

: Wenn aus irgendeinem anderen Grunde als i dem Vorschub des Drahtes die Bogenlänge kurzer wird, so regeln die Motoren ihre Gei schwindigkeit, um die normale Bogenlänge ! aufrechtzuerhalten, und unter Umständen ι geschieht dies als Rückwärtsbewegung der i Elektrode.

' Die Wirkungsweise des Apparates ist foll gende:

Der Hauptschalter 54 wird geschlossen, die Elektrode 38 in Berührung mit dem Werkstück gebracht, hierauf wird der kleine Schalter 62 geschlossen, und folgender Stromkreis bildet sich aus: Vom negativen Pol 63 (zwi- ; sehen diesem und dem positiven Pol herrscht praktisch ein konstantes Potential) durch den Schalter 54, Draht 64, Spule des magnetischen : Hauptrelais 57, Draht 65, Schalter 62, Draht I 66 zur Klemme 67, Draht 68 zum Werkstück 69 und zur positiven Leitung 70. Das Relais 57 wird erregt und stellt den Hauptstromkreis folgendermaßen her: Von der ne-

gativen Leitung 63 durch Schalter 54, Draht 64, Hauptwiderstand 55, Draht 71, Anker 72 und Kontakt 73, Draht 74, Spule des Serienrelais 56, Draht 75, Klemme 76, Draht 77 zum Mundstück 46, Elektrodendraht 38 zum" Werkstück 69 und zur positiven Leitung 70. Das Relais 56 wird erregt, und hierbei beginnt der Motor 14 sich zu drehen, weil der Spannungsabfall über den Hauptwiderstand auf seinen Anker 60 einwirkt, wobei dieser Stromkreis folgender ist: Vom Gleitkontakt 78 durch Draht 79 zur Klemme 80, Draht 81, zur einen Klemme 82 des Ankers 60, durch diesen Anker und den Schmelzeinsatz 84, Draht 85 zur Rolle 36, Elektrodendraht 38, Mundstück 46, Draht 77, Relaisspule 56, Draht 74, Kontakt 73, Anker 72, Draht 71 zum Widerstand 55.

Das Feld 59 des Motors 14 wird leicht magnetisiert infolge des Spannungsabfalles am Berührungspunkt der Elektrode 38 mit dem Werkstück 69. Stromkreis: Von der Elektrode 38, Rolle 36, Leitung 85, Feld 59, Draht 87, Klemme 88, Draht 89, Anker 90, Kontakt 91, Drähte 92 und 66, Klemme 67, Draht 68 zum Werkstück 69 und zur positiven Leitung 70.

Der Motor 15 hat ein geringes Bestreben, sich zu drehen, da sein Anker 58 die geringe Spannung hat, welche auf ihn infolge der Berührung der Elektrode 38 mit dem Werkstück 69 ausgeübt wird. Stromkreis: Elektrode 38, Rolle 36, Draht 85, Schmelzeinsatz 93, Anker 58, Draht 87, Klemme 88, Draht 89, Anker 90, Kontakt 91, Drähte 92, 66 und 68 zum Werkstück 69 und zur positiven Leitung 70. Das Feld dieses Motors wird voll magnetisiert, weil der Spannungsabfall des Hauptwiderstandes 55 darauf einwirkt, und dieser Feldstromkreis wird folgendermaßen hergestellt: Gleitkontakt 78, Drähte 79 und 81, : Feld 61, Drähte 94 und 85 zur Rolle 36, Elektrode 38, Mundstück 46, Hauptdraht 77, Re- _; laisspule 56, Draht 74, Kontakt 73, Anker 72 i und Draht 71 zum Ende des Widerstandes 55. Unter den oben angegebenen Bedingungen wird der Motor 14 die größere Zugkraft geben und so rotieren, daß die Elektrode vom Werkstück abgezogen und auf diese Weise ein Bogen gebildet wird. Sobald dies geschieht, erhöht der Motor 15 seine Zugkraft, während der Bogen größer wird, und er dreht sich mit solcher Geschwindigkeit und in solcher Richtung, daß der Elektrode der erforderliche Vorwärts- und entgegengesetzt wirkende Vorschub gegeben wird.

Von nun an wirken die Motoren so, daß der Bogen in praktisch konstanter Länge gehalten wird.

Der Gleitschieber 95 hat die Größe des 6i> Widerstandes zu ändern, damit verschiedene Stärken des Schweißstromes gegeben werden. Der Schieber 78 hat den Zweck, die Größe, der Spannung zu ändern, welche dem Anker und dem Feld 61 gegeben wird, und auch zuzulassen, daß verschiedene Ergänzungsspannungen verwendet werden können.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrische Lichtbogen-Schweißmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zwischen Vorschubrollen (36, 37) geführt ist, deren Bewegungsvorrichtung aus Elektromotoren (14, 15) mit Differentialräderwerk besteht, welche die Vorschubrollen entsprechend der Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten der Motoren bewegen.

2. Elektrische Schweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld des einen und der Anker des andern Motors parallel zum Lichtbogen geschaltet und der Anker des ersten sowie das Feld des zweiten ebenfalls parallel geschaltet sind, bei einer Spannung, welche sich mit jeder Änderung des Wertes des Schweiß stromes ändert, ferner gekennzeichnet durch Regelungsvorrichtungen für diese Spannung und durch ein Differentialgetriebe für die Vorschubrollen der Elektrode, dessen Hauptglieder von ihren Elektromotoren in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden.

3. Elektrische Schweißmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die eine Vorschubrolle tragende Welle (27) zwei frei drehbare Zahnräder (25, 26) trägt und fest einen zwischen den Zahnrädern liegenden Arm (28) mit einem Ritzel, das in beide Zahnräder eingreift, wobei die beiden Motoren die Zahnräder in entgegengesetzter Richtung antreiben.

4. Elektrische Schweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorschubrollen auf parallelen, miteinander durch Zahnräder verbundenen

■ Wellen angeordnet sind, von denen die eine in festen Lagern ruht und die andere zur ersten hin- oder von der ersten fortbewegt werden kann, wobei eine Nachstell- in Vorrichtung die bewegliche Welle gegen die andere drückt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.