DE439743C - Elektrische Lichtbogen-Schweissvorrichtung - Google Patents

Description

Das bisherige Verfahren, mit dem Lichtbogen zu schweißen, ist ein handwerksmäßiges. Die Güte der Schweißnaht, ihre Festigkeit und Dehnung hängt ganz ab von der Zuverlässigkeit und dem Grade der Ausbildung der Schweißer. Ebenso ist die Leistung eines Schweißers beim Schweißen von stumpf oder überlappt gestoßenen Blechen (m/Stunde) ganz abhängig von seiner

ίο Geschicklichkeit und seinem physischen Zustand. Weiterhin beeinträchtigt die Atmosphäre, namentlich die bei der hohen Temperatur des Flammenbogens sich bildenden Oxyde und Nitrite, die mechanischen Eigenschäften der Schweißnaht sehr; während die Zerreißfestigkeit stumpf geschweißter Bleche (ohne Wulst) bis auf 95 Prozent der Blechfestigkeit steigen kann, ist die Biege- und Stoßfestigkeit ziemlich gering.

Aus allen diesen Gründen war es bisher nicht möglich, leicht oxydierende Metalle, wie Kupfer, Aluminium us\vT*sö*wie ihre Legierungen, mit den entsprechenden Drähten im Lichtbogen erfolgreich zu schweißen.

Diese Mängel beseitigt die Erfindung dadurch, daß die Schweißung· jrn Vakuum- .nrW in einer neutralen Atmosphäre und vollkommen selbsttätig erfolgt. Zu diesem Zweck werden die Werkstücke auf einem Träger befestigt, der in einem nach Einbringung der Werkstücke _v luftdicht _abaügxhü&Se»4ea~-: Behälter sich befindet und dem die nötige Ver-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Albert Kirste in Riesa a. E.

Schiebung vpa„außen_Jigr., und zwar selbsttätig, erüeilt wird. Indiesem Behälter befindet sich _auch der Schweißdraht, dessen

So spielt sich der gesamte Schweißvorgang, nachdem er einmal eingeleitet worden ist, in dem luftdicht_I<j^ge^c^lQSsene^_>=BfihJlter ab und wird vollkommen selbsttätig geregelt.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung, die man als LichtliogeitJÄaiauiiEEb. SclrsreiBautpmft bezeichnen könnte, in einem Ausführungsbeispiel erläutert. Abb. ι zeigt einen Querschnitt, Abb. 2 einen Längsschnitt nach der Linie A-B der Abb. 1. Die linke Hälfte der Abb. 1 zeigt eine Aufsicht in Richtung E Abb. 2, der mittlere Teil einen Schnitt nach der Linie G-H Abb. 2, der rechts gelegene einen Schnitt nach der Linie C-D Abb. 2.

ao Der Träger 1, auf dem das Werkstück befestigt ist, befindet sich in einem durch die Tür 2 luftdicht abgeschlossenen Behälter 3 mit einem luftdicht eingesetzten Einsatz 4 und einem ebenfalls luftdicht aufgesetzten zylindrischen Fortsatz 5. Der Behälter 3, in dem sich, wie schon bemerkt, der Träger 1 für die Werkstücke befindet, enthält weiter die Vorrichtungen zur Verschiebung dieses Trägers, und in dem Einsatz 4 und dem Zylinder 5 sind der Schweißdraht und die selbsttätigen Vorschubvorrichtungen für ihn untergebracht.

In dem zylindrischen Aufsatz 5 sind zwei fest miteinander verbundene Zylinder 6 und 7 vorgesehen, die auf Kugellagern 8 im Gehäuse 3 oder dem Einsatz 4 um eine senkrechte Achse drehbar gelagert sind. Im Zylinder 6 befindet sich eine Rolle 9 mit dem Schweißdraht 10, der durch Führungsrollen 11 in den Zylinder 7 und weiter zwischen Stromzuführungsrollen 12 hindurch in den Behälter 3 gefördert wird, wo er sich auf das Werkstück auf dem Träger 1 aufsetzt. Die, wie bemerkt, miteinander fest verbundenen Zylinder 6 und 7 können von einer Schneckenwelle 13 aus, die in ein Schneckenrad 14 am unteren Ende des Zylinders 7 eingreift, zusammen mit der Drahtrolle und den sonst nGch in ihnen angeordneten Teilen um die senkrechte Achse gedreht werden. Dadurch erfolgt der Vorschub und nötigenfalls der Rückschub des Schweißdrahtes 10 in folgender Weise:

Auf einem Kopf 15 des Einsatzes 4 ist leicht drehbar eine Trommel 16 aufgesetzt, auf deren Oberfläche eine schwalbenschwanzförmige Schlittenführung 17 vorgesehen ist. In dieser verschiebt sich der Fuß 18 eines Ständers 19, in dem zwei entgegengesetzt schief gestellte Schneidezähne 20 und 21 eingebracht sind. Gegen diese wird der Schweiß-ί draht durch zwei Rollen 23 und 24 gedrückt, die auf einem Hebel 25 gelagert sind. Dieser ist bei 26 am Ständer 19 drehbar und steht am einen Ende unter der Wirkung einer Feder 27, die dieses Ende des Hebels 25 vom Ständer 19 zu entfernen sucht, und am anderen Ende unter Wirkung eines Elektromagneten 28, der, wenn er erregt wird, der Feder 27 entgegenwirkt. Ist der Magnet nicht erregt, so drückt daher die Rolle 24 den Schweißdraht 10 gegen den unteren Schneidezahn 20, und wird der Magnet erregt, so wird statt dessen durch die Rolle 23 der Schweißdraht gegen den Schneidezahn 21 gedrückt. Die Schiefstellung der Schneidezähne aber ist so gewählt, daß bei der Drehung, die dem Ständer 19 zusammen mit den Zylindern 6 und 7 und allem Zubehör von der Schneckenwelle 13 aus erteilt wird, der untere Schneidezahn 20 den Draht vorzuschieben (nach unten zu bewegen) sucht, während der obere Schneidezahn 21 den Schweißdraht zurückschiebt (ihn nach oben bewegt). Der Schweißdraht wird also, wie aus Vorstehendem hervorgeht, auf das Werkstück zubewegt und auf dieses aufgedrückt, solange der Magnet unerregt ist und deshalb der Transport von dem unteren Schneidezahn 20 bewirkt wird, aber vom Werkstück entfernt, wenn der Magnet erregt wird und daher der Schneidezahn 21 in Wirkung tritt.

Der Fuß 18 des Ständers 19 ist an der Schwalbenschwanzführung 17 durch eine (nicht mit dargestellte) Stellschraube einstellbar.

Dem Ständer 19 wird die erforderliche Drehung dadurch erteilt, daß in dem Zylinder 7 zwei senkrecht stehende Wellen 29 und 30 gelagert sind, die durch ein an ihrem oberen Ende angebrachtes Zahnradgetriebe 31, 32 und 33 miteinander gekuppelt sind. In dem feststehenden Einsatz 4 aber ist ein Zahnkranz 34 vorgesehen, mit dessen Verzahnung ein Zahnrad 35 auf dem unteren Ende der Welle 29 in Eingriff kommt, während ein Zahnrad 36 auf dem unteren Ende der Welle 30 in eine Verzahnung 37 auf dem Umfang der Trommel 16 eingreift. Wird daher der Zylinder 7 von der Schneckenwelle 13 aus in Umdrehung versetzt, so rollt das Zahnrad 35 in dem Zahnkranz 34 sich ab, und die Welle 29 treibt über die Zahnradkupplung 31, 32, 33 die Welle 30 an, die ihrerseits durch die Zahnradkupplung 36, 37 die Trommel 16 in Drehung versetzt. Hierdurch wird, wie erläutert, auch der Ständer 19 in Drehung versetzt und damit der Schweißdraht 10 vor- oder zurückgeschoben, je nachdem der Schneidezahn 20 oder der Schneidezahn 21 auf ihn zur Wirkung gebracht wird. Die an der Unterfläche des Ein-

satzes 4 angebrachten Rollen 12 dienen, wie schon oben bemerkt, als Stromzuführungsrollen für den Schweißdraht. Sie sind isoliert gelagert und mit dem negativen Pol der Schweißstromquelle verbunden, deren positiver Pol an den Träger ι für das Werkstück angeschlossen ist. Die Schweißstromquelle und ihre Zuführungsleitungen sind in der Zeichnung nicht mit dargestellt.

ίο Es soll nunmehr der Antrieb der Schneckenwelle 13 und des Trägers 1 und die Steuerung des Schweißdraht-Vorschub- und -Rückschubhebels 25 durch den Elektromagneten 28 beschrieben werden: Der Antrieb erfolgt von einer Welle 38 aus, die mit irgendeiner Kraftquelle, z. B. einem Druckluftmotor 39, gekuppelt und auf dem Deckel des Gehäuses 3 gelagert ist. Diese Welle steht durch Zahnräder 40 auf ihren beiden Enden mit Zahnrädern 41 auf den beiden Enden der Schneckenwelle 13 in Eingriff, so daß diese an der Drehung der Welle 38 stets teilnimmt und demnach der Zylinder 7 und der Ständer 19 sich stets in Drehung befinden, wenn die Maschine in Gang ist. Weiter trägt die Welle 38 ein Zahnrad 42, das mit einem Zahnrad 43 auf einer Welle 44 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad 43 bildet die Ankerscheibe einer elektromagnetischen Kupplung, deren Magnetkörper 45 auf einer Welle 46 sitzt. Diese Welle steht durch ein Kegelräderpaar 47, 48 mit einer Welle 49 in Verbindung, die senk- , recht im luftdicht abgeschlossenen Gehäuse 3 gelagert ist. Die Ankerscheibe 43 nimmt, wie ; ersichtlich, ständig an der Drehung der Antriebswelle 38 teil. W^Tird der Magnetkörper j 45 der elektromagnetischen Kupplung erregt, so wird auch die Welle 46 gedreht und damit die Welle 49. Diese aber treibt durch ein Schneckenrad 50 eine im Gehäuse 3 wagerecht gelagerte Leitspindel 51 an, auf der eine mit dem Werkstückträger 1 verbundene Mutter 52 läuft. Der Werkstückträger 1 wird also verschoben, jedesmal wenn durch Erregung der elektromagnetischen Kupplung die Welle 49 an das Getriebe angeschlossen wird.

Die elektromagnetische Kupplung wird nun, ebenso wie der auf den Vorschub des Schweißdrahtes 10 wirkende Elektromagnet 28, vcn einem Strommesser 53 aus selbsttätig _; gesteuert. Der Zeiger 54 dieses Strom- ; niessers trägt einen Kontakt 55, der mit zwei durch ein Isolierstück 56 voneinander ge- | trennten Stromschienen 57 und 58 in leitende ; Verbindung treten kann. Der eine Pol 59 i einer Stromquelle 60 ist an den Zeiger 54 des j Strommessers 53 und damit auch an den j Kontakt 55 angeschlossen. Der zweite Pol 61 i der Stromquelle liegt an einer Klemme der elektromagnetischen Kupplung 45, deren zweite Klemme mit der Kontaktschiene 57 verbunden ist. Ferner ist der Pol 61 der : Stromquelle durch eine Leitung 62 mit einer j Kontaktbürste 63 verbunden, die durch einen ' (nicht besonders gezeichneten) Kontaktring ! auf der Trommel 16 in ständiger Verbindung : mit einer Kontaktbürste 64 steht. Die zweite ; Kontaktschiene 58 des Strommessers 53 aber ist durch eine Leitung 65 an die Kontaktbürste 66 angeschlossen, die wiederum durch einen Kontaktring auf der Trommel 16 mit einer Kontaktbürste 67 in Verbindung steht. Die Klemmen des Elektromagneten 28 liegen an den Kontaktbürsten 64 und 67, der also auch während der Drehung der Trommel 16 in ständiger leitender Verbindung mit den Kontaktbürsten 63 und 66 steht und demgemäß zwischen dem Pol 59 der Stromquelle 60 und der Kontaktschiene 58 des Strommessers 53 liegt. Der Elektromagnet wird also erregt, wenn der bewegliche Kontakt 55 des Strommessers auf der Kontaktschiene 58 steht, während die elektromagnetische Kupplung erregt wird, wenn der bewegliche Kontakt 55 mit der Stromschiene 57 des Strommessers in Berührung ist. Es ist also ersichtlich, daß je nach der Stellung des Zeigers 54 des Strommessers, also je nach der Stromstärke," ι die ihn durchfließt, entweder die elektro- _: magnetische Kupplung eingeschaltet und daj mit der Werkstückträger 1 mit der Antriebs- ! welle 38 gekuppelt ist, oder aber der Elektro- ' magnet erregt und damit der Vorschub des Schweißdrahtes 10 unterbrochen und statt ! dessen der Rückschub des Schweißdrahtes — durch Erregung des Elektromagneten j 28 -■—· eingeleitet ist.

Hiernach ist die Wirkungsweise die folgende: Bei Inbetriebsetzung der Antriebsvorrichtung für die Welle 38, in diesem Falle also des Druckluftmotors 39, wird der Zylinder 7 mit Zubehör in Umdrehung versetzt und durch den Schneidezahn 20 der Schweißdraht vorgeschoben. Der Schweißstrom ist aber noch nicht geschlossen, demnach der Strommesser 53 unerregt, und der Kontakt 55 steht auf einem (nicht dargestellten) Isolierstück, nicht aber auf der Schiene 57. Demgemäß ist die elektromagnetische Kupplung nicht eingeschaltet, und das Werkstück steht still. Nun nähert sich der vorgeschobene Schweißdraht dem Werkstück, und sobald er es berührt, wird Kurzschluß hergestellt. Dann wird der Strommesser von einem starken Strom durchflossen, und der Kontakt 55 springt aus seiner Nullstellung auf die Kontaktschiene 58. Dadurch wird der Elektromagnet 28 erregt, und der Schweißdraht wird wieder zurückgezogen, so daß sich der Lichtbogen bildet und der Schweißvorgang sich vollzieht. Vorher ist durch eine mit dem Kontakt verbundene, aber nicht mit darge-

stellte Luftpumpe die Luft auf dem Behälter 3 abgesaugt worden. Wird der Schweißdraht so weit zurückgezogen, daß der Stromkreis unterbrochen wird, so geht der Kontakt 55 wieder in seine Nullstellung, so daß der Elektromagnet 28 ausgeschaltet und _: der Schweißdraht wieder vorgeschoben wird. , Dieses Spiel dauert nur wenige Minuten, bis ι der Betrieb des Druckluftmotors richtig geregelt und damit ein gleichbleibender Lichtbogen gesichert ist. Hierbei herrscht eine j Stromstärke, bei der der Kontakt 55 auf der Schiene 57 steht, so daß die elektromagnet!- ι sehe Kupplung eingeschaltet ist und . der Werkstückvorschub stattfindet, während gleichzeitig' der Schweißdraht ständig vorgeschoben wird. Dann erfolgt die Schweißung vollkommen selbsttätig.

Der Vakuum-Schweißautomat eignet sich in erster Linie zur Schweißung gerader Nähte von Rohrleitungen, von Kesseln, Schiffsblechen usw., kann aber durch entsprechende Anordnung des Vorschubes auch zur Schweißung von Randnähten, bei denen es auf Biegungs- und Stoßfestigkeit ankommt, verwendet werden. Die Zeitersparnis 'beträgt mindestens 30 Prozent gegen die Handschweißung, und die Schweißung fällt wegen der Herstellung im Vakuum stets tadellos aus. Ein ungelernter Arbeiter kann bequem zwei Schweißautomaten bedienen. Da der Schweißvorgang sich im Vakuum vollzieht, so können auch leicht oxydierende Metalle,, wie Aluminium, Kupfer und Legierungen, mit dem entsprechenden Schweißdraht im Lichtbogen geschweißt werden, namentlich wenn, was ohne weiteres möglich ist, der Werkstückträger elektrisch beheizt wird.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Lichtbogen-Schweiß vorrichtung, gekennzeichnet durch eine luftdicht abschließbare Kammer (3, 4, 5), in der Werkstück und Schweißdraht selbsttätig entsprechend dem Fortschreiten des Schweißvorganges durch Vorrichtungen vorgeschoben werden, die von außen her gesteuert werden.
2. 2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Werktisch (1) und Schweißdraht-Vorschubvorrichtung (19) nach luftdichtem Abschließen der sie beide enthaltenden Kammer (3, 4, 5) elektrisch durch eine Schaltvorrichtung (53) gesteuert werden, deren Einstellung vom Schweißstrom abhängig ist.
3. 3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, „ dadurch gekennzeichnet, daß die den Werktisch und die Schweißdraht-Vorschubvorrichtung steuernde Schaltvorrichtung als Strommesser (53) ausgebildet ist, der je nach der' Stärke des sie durchfließenden Schweiß stromes entweder den Werktisch (1) mit der Hauptantriebswelle (38) kuppelt, während die Vorschubvorrichtung (19) für den Schweißdraht (10) gleichmäßig arbeitet, oder aber den Werktisch zum Stillstand bringt und statt dessen die Schweißdraht-Vorschubvorrichtung auf Rückgang umschaltet.
4. 4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommesser (53) eine elektromagnetische Kupplung (45) steuert, durch die die Antriebswelle (51) des Werktisches (1) mit der Hauptantriebswelle (38) in Verbindung steht.
5. 5. Schweißvorrichtung nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißdraht-Vorschubvorrichtung (19) mit zwei Förderschneiden (20, 21) ausgerüstet ist, deren eine (20) auf Vorschub und deren andere (21) auf Rückschub wirkt und die je nach Stellung des Strommessers zur Wirkung auf den Schweißdraht gebracht werden.
6. 6. Schweißvorrichtung nach Anspruch S,

   . dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubschneide (20) durch das bloße Anlassen der Schweiß vorrichtung, die Rückschubschneide (21) aber durch den Strommesser (53) zur Wirkung auf den Schweißdraht (10) gebracht wird.
7. 7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht (10) an die eine oder die andere der Förder schnei den (20, 21) durch einen Hebel (25) angedrückt (und damit von ihnen beeinflußt) wird, der von einem auf den Strommesser (53) geschalteten Relais (28) gesteuert wird.
8. 8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Vorschub und Rückschub des Schweißdrahtes (10) mittels der Förderschneiden (20, 21) dadurch veranlaßt werden, daß der Träger (19) der Schneiden (20, 21) von einer mit der Hauptantriebswelle (38) no ständig gekuppelten Antriebsvorrichtung (13, 14) aus gedreht wird.
9. 9. Schweißvorrichtung nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werktisch (1) elektrisch beheizt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.