DE613484C - Elektrischer Lichtbogenbrenner zum Schmelzen, Schweissen, Schneiden o. dgl. mittels zweier oder mehrerer sich im Raume kreuzender Elektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vereinfachtes und verbessertes elektrisches Werkzeug zum Schweißen, Schmelzen, Schneiden o. dgl. mittels zweier oder mehrerer Elektroden. Die Erfindung ist anwendbar sowohl bei Einrichtungen, die ohne Gas arbeiten, als auch bei solchen Einrichtungen, welche Gas verwenden, sei es, daß das Gas als Schutzgas dient, sei es, daß das Gas zwecks Wärmeübertragung im Lichtbogen zur Dissoziation gebracht wird.

Man hat verschiedentlich vornehmlich auf magnetischem Wege versucht, auf den Lichtbogen eine Richtkraft auszuüben, derart, daß

ig der Lichtbogen beruhigt wird und in Richtung auf das Werkstück zu geblasen wird. Die vorgeschlagenen Einrichtungen und Verfahren sind umständlich und teuer.
Es ist bei elektrischen Bogenlampen vorge-

ao schlagen worden, die Elektroden in eine solche Stellung zu bringen, daß sich ihre Achsen im Raum kreuzen. Es hat sich nun gezeigt, daß diese windschiefe Anordnung der Elektroden zueinander beim Schweißen mittels des elekirischen Lichtbogens besondere Vorteile bietet, weil dadurch das Flattern des Lichtbogens verhindert wird und die infolge der ungleichen Materialverteilung sich ergebende Ablenkung des Lichtbogens von der Senkrechten zur Werkstückoberfläche weitgehend vermindert werden kann, so daß sich auch trotz der ungleichmäßig verteilten Magnetfelder in den Werkstücken ein völlig gleichmäßig und ruhig brennender Lichtbogen ergibt.

Die Erfindung schlägt eine besonders zweckmäßige Einrichtung für das Arbeiten mit solchen sich im Raum kreuzenden Elektroden beim Lichtbogenschweißen vor, die darin besteht, daß die Elektroden bzw. deren Halte- oder Zuführungseinrichtungen je in einem ortsfesten Lager axial verschiebbar und seitlich beweglich gelagert sind und außerdem an Führungsstellen in der Nähe des Bogens auf einer Kurvenbahn, vorzugsweise einer Kreisbahn, bewegbar sind. Es ist mit dieser Vorrichtung möglich, den Grad der Schiefstellung der Elektroden zueinander mit einem einzigen Handgriff den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend zu "versteifen und damit auch die Intensität der dadurch bedingten Richtwirkung den Schweißverhältnissen anzupassen.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es stellen dar

Abb. ι eine Perspektive Ansicht einer erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung,

Abb. 2 eine Ansicht von hinten auf die Einrichtung gemäß Abb. ι in verkleinertem Maßstab,

Abb. 3 die Anordnung der unteren ver-

5 schiebbaren Führungsstellen der Elektroden in der Schutzhaube sowie Zuleitungen für das Gas und das Kühlmittel zur Schutzhaube zum Teil im Schnitt,

Abb. 4 einen Schnitt gemäß der Linie A-B ίο in Abb. 3,

Abb. 5 eine andere Ausführungsform der Schutzhaube mit den verschiebbaren Führungsstellen der Elektroden im Schnitt,

Abb. 6 die durch die windschiefe Elektrodenanordnung bedingte Lichtbogenausbildung.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Abb. 1 und 2 wird der Lichtbogen zwischen beispielsweise zwei Elektroden 1 und 2 gebildet, welche derart zueinander angeordnet ' sind, daß sie sich kreuzen. Das sowohl zur Dissoziation als auch zum Schutz für die Schweißstelle und die Elektrode dienende Gas wird durch ein Rohrsystem 3 zugeführt. Die Elektroden sind in den Anschlußteilen 4 und 5 gehalten, denen der elektrische Strom durch die biegsamen Leiter 6 und 7 zugeführt wird. Diese Leiter sind mit Stromschienen 8 und 9 verbunden, denen der Strom über die Anschlußklemmen 10 (Abb. 2) - zugeführt wird. Die Stromschienen 8 und 9 sind an dem Gehäuse 11 mittels der aus Isoliermaterial bestehenden Träger 12 und 13 befestigt, die mit Hilfe der Schrauben 14 und 15 an die Füße 16 des Gehäuses geschraubt sind. · Zwischen den Füßen 16 und den Trägern 12 und 13 ist eine wärmeisolierende Platte 17 angeordnet. Zur Erhöhung der Wärmeisolierung kann der untere Teil des Gehäuses 11 wassergekühlt sein. Das Gehäuse 11 sowie der zugehörige Gehäusedeckel 18 schließen den Motor 19 für die Elektrodenzuführung sowie das den Vorschub bewirkende Getriebe vollkommen ein. Der Motor 19 überträgt seine Drehbewegung mittels dieses Getriebes auf Zahnräder 20 und 21 und durch diese auf die Zahnstangen 22 und 23, welche den Elektrodenvorschub besorgen. Die Zahnstangen 22 und 23 werden von den isoliert angeordneten Stangen 22' und 23' gehalten, die mit den Stromanschlußteilen 4 und 5 verbunden sind; auf diese Weise sind die Elektroden also gegeneinander sowie gegenüber dem Rahmen des Schweißkopfes isoliert.

Die automatische Elektrodenzuführung ist aus der Abb. 1 zu ersehen. Der Motor 19 verstellt die Elektrode 1 über Schnecke 24, Schneckenrad 25, Kegelräder 26, 27, Schnecke 28, Schneckenrad 29, Zahnrad 20 und Zahnstange 22; die Elektrode 2 dagegen wird verstellt vom Motor 19 über Schnecke 24, Schneckenrad 25, Kegelräder 26, 30, Schnecke 31, Schneckenrad 32, Zahnrad 21 und Zahnstange 23.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels der die Elektrode 2 unabhängig von der Vorschubbewegung der Elektrode 1 bei ungleichem Abbrand der Elektroden von Hand "nachgestellt werden kann. Normalerweise stehen die Kegelräder 26 und 30 in Eingriff durch die Kraft einer Feder 33, wobei die Feder 33 gegen einen Stellring drückt, der gemeinsam mit dem Kegelrad 30 auf der Achse 35 befestigt ist. Mit Hilfe des außerhalb des Gehäuses 11 angebrachten Knopfes 34 können die Achse 35 und damit das Kegelrad 30 und der Stellring unter Überwindung der Kraft der Feder 33' zurückgezogen und danach durch Drehen des Knopfes 34 die Elektrode 2 unabhängig von der. durch den Motor 19 erteilten Vorschubbewegung verstellt werden. Nach erfolgter Einstellung der Elektrode 2 bringt die Feder 33 das Kegelrad 30 wieder mit dem Kegelrad 26 in Eingriff, so daß beide S5 Elektroden wieder mit gleicher Geschwindigkeit automatisch bewegt werden.

Wie aus Abb. 1 und 2 ersichtlich, ragen die Elektroden 1 und 2 an den Stellen 47 und 48 durch die Schutzhaube 49 hindurch, welche mit dem Rohrsystem 3 starr verbunden ist. Das Rohrsystem 3 ist in dem Bock 50 derart gelagert, daß es eine gewisse Drehbewegung ausführen kann, die ihm durch die Schnecke 51 und das: Schneckenradsegment 52 erteilt wird. Das Segment 52 ist fest mit dem Rohrsystem 3 verbunden, während die Schnecke 51 auf einer Achse sitzt, die durch den Fuß 16 des Gehäuses hindurchragt und an seinem Ende einen Knopf 53 trägt, durch dessen Drehung die Schnecke 51 und damit das Schnekkenradsegment 52 sowie das Rohrsystem mit der Schutzhaube gedreht wird. Die Elektroden sind mit ihren Führungseinrichtungen an den Antriebsstellen der Zahnräder 20 und 21 schwenkbar gelagert. Auf diese Weise können die Elektroden durch Drehung der Schutzhaube 49 windschief zueinander eingestellt werden, indem sie mit den Führungsstellen 47 und 48 (Abb. 1) auf einer Kreis- bahn gedreht werden, während die Führungsstellen an den Zahnrädern 20 und 21 eine Schwenkbewegung ausführen.

Es hat sich gezeigt, daß man mit Elektroden, deren Achsen sich im Räume kreuzen, einen wesentlich stabileren Lichtbogen erhält als mit solchen Elektroden, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und sich schneiden. Dieser Erfolg ist auf die Riehtwirkung der die Elektroden und den Lichtbogen umgebenden Magnetfelder zurückzuführen. Bei windschief zueinander angeordneten Elektroden

geht der frisch gezündete Lichtbogen geradlinig zwischen den beiden Elektroden über; infolge der windschiefen Stellung der Elektroden zueinander und infolge des dadurch bewirkten stärkeren Zusammendrängens der Kraftlinien auf der einen Seite des Lichtbogens relativ zu der Kraftliniendichte auf der anderen Seite wird der Lichtbogen jedoch sofort umgelenkt und erhält etwa die ίο aus Abb. 6 ersichtliche Gestalt. Die Elektrodenstellung hat auch eine Verdichtung der Kraftlinien oberhalb des Lichtbogens zur Folge, so daß dem Lichtbogen eine Richtkraft nach unten erteilt wird, wie ebenfalls in Abb. 6 schematisch dargestellt. Auch die den Lichtbogen umgebenden Kraftlinien haben einen ruhigeren Lichtbogen zur Folge, als sie sich bei der bisher allgemein angewendeten Elektrodenstellung ergibt. Die Größe der seitlichen Verschiebung, die den Elektrodenenden gegeneinander erteilt werden muß, um ein günstiges Arbeiten des Lichtbogens zu erhalten, hängt von den Schweißbedingungen, insbesondere von den elektrischen Werten des Lichtbogens und der Größe des Elektrodendurchmessers ab. Bei einem Durchmesser der Elektroden von 4 bis 5 mm und einem Strom von 40 bis 100 Amp. haben sich die günstigsten Bedingungen ergeben, wenn die Elektrodenenden aus der gemeinsamen Ebene der Elektroden um zusammen etwa 3 mm herausgeschwenkt werden.

Die Gas- und Kühlmittelzuführung zur Schutzhaube ist bei dem Ausführungsbeispiel aus Abb. 3 und 4 ersichtlich. Zur Gaszuführung dienen die beiden ineinander angeordneten Röhren 65 und 66. Das innere Rohr 65 ist an seinem einen Ende an der Stelle 67' in dem Gewindeansatz der Kappe 6y, welche gleichzeitig das eine Ende der Röhre 66 abschließt, und an seinem anderen Ende an der Stelle 68' in dem Gasverteiler 68 gelagert, der an dem Ausströmende der Röhre 66 vorgesehen ist. Der Verteiler 68 hat einen rnittleren Kanal 70, der mit der inneren Röhre 65 in Verbindung steht und durch den ein Gasstrahl quer durch den zwischen den Elektroden ι und 2 gebildeten Lichtbogen geblasen wird, wobei ein Teil dieses Gases zur Dissoziation gelangt und seine Dissoziationswärme auf das zu bearbeitende Werkstückteil überträgt. Das Gas wird der inneren Röhre 65 durch die Leitung 74 und die Anschlußkappe 67 zugeführt. Das Gas, welches als Schutzgas dient, wird dagegen über ein Rohr 71 und den Anschlußstutzen 72 dem äußeren Gasrohr 66 zugeführt. Der Verteiler 68 ist an seinem unteren· Ende mit einem Teller 75 versehen, so daß das durch die Kanäle 73 von dem 6σ äußeren Rohr 66 zugeführte Gas seitlich abgelenkt wird und die Elektroden sowie die Schweißstelle vollkommen mit.Schutzgas umspült. Der Verteiler 68, die innere Röhre 65 und die Kappe 67 sind in ihrer Achsenrichtung relativ zur äußeren Röhre 66 verschiebbar angeordnet, so daß die Größe des Spaltes 69, durch welchen das Schutzgas austritt, veränderlich einstellbar ist, beispielsweise dadurch, daß der Verteiler und die Kappe im Innengewinde der äußeren Röhre 66 verschraubbar angeordnet sind. Auf diese Weise kann die in die Schutzhaube eintretende Schutzgasmenge geregelt werden.

Die Haube 49 ist doppelwandig ausgebildet. Durch den Hohlraum der Schutzhaube wird ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, hindurchgeleitet, das durch ein die Gasröhren 65 und 66 umgebendes Rohr yy zu- bzw. abgeleitet wird. Der Raum zwischen den Rohren 66 und yy ist in seiner Längsrichtung durch am Rohr 66 angebrachte Trennwände 82 (Abb. 4) in zwei Teile zerlegt. Das Kühlmittel wird der einen Ringraumhälfte durch das Rohr 79 über den Anschlußstutzen 81 zugeführt und nach dem Durchgang durch den Hohlraum der Schutzhaube durch die andere Ringraumhälfte und den Anschlußstutzen 80 sowie das Rohr 78 fortgeleitet.

Die Elektroden 1 und 2 ragen- durch die Führungsbuchsen 83 (Abb. 3) hindurch, welche mit der inneren und äußeren Wand der Schutzhaube verschweißt sind. Die Elektroden sind gegenüber der Schutzhaube und den Buchsen 83 mittels der aus Isoliermaterial bestehenden Hülsen 47 und 48 isoliert angeordnet. Die Hülsen 47 und 48 sind mit Gewinde versehen und dienen gleichzeitig dazu, das Dichtungsmaterial 84, das beispielsweise aus Asbest besteht, zusammenzupressen, so daß eine gute Abdichtung nach der Innenwandung der Buchse 83 sowie nach den Elektroden hin gegeben ist. Die Dichtungen sollen verhindern, daß Luft von außen längs der Elektroden durch die Buchsen 83 in den Schutzraum gelangt. Die Dichtungen 84 dienen ferner dazu, die Elektroden in ihren unteren Führungsstellen festzuhalten.

In Abb. S ist eine andere Ausführungsform der Schutzhaube dargestellt. Die Wandungen 49 der Schutzhaube sind an ihrem unteren Ende 85 nach einwärts gebogen, so daß im Verein mit der konischen Ausbildung 86 des Verteilers das Schutzgas noch besser auf die Schweißstelle konzentriert wird und die Elektroden ι und 2 gegen Verbrennung noch vollkommener geschützt werden. Die Führungsbuchsen 88 sind insofern anders ausgebildet als die bei der Ausführungsform nach Abb. 3, als sie über die äußere Wand der Schutzhaube hinausragen und die Anpressung des Dichtungsmaterials durch eine Überwurfmutter 89 erfolgt, während zur Isolation der Elektroden

gegenüber der Schutzhaube und den Führungsbuchsen glatte zylindrische Hülsen 87 dienen. Der Gegenstand der Erfindung läßt sich auch bei solchen Schweißgeräten anwenden, bei denen das Gas nicht quer durch den Lichtbogen und gegebenenfalls der Schweißstelle noch gesondert als Schutzgas zugeführt wird, sondern auch bei solchen Ausführungsformen, bei denen das Gas längs der Elektroden durch den Lichtbogen und um die Schweißstelle herum geblasen wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrischer Lichtbogenbrenner zum Schmelzen, Schweißen, Schneiden o. dglmittels zweier oder mehrerer sich im Räume kreuzender Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden bzw. deren Halte- oder Zuführungseinrichtungen je in einem ortsfesten Lager axial verschiebbar und seitlich beweglich gelagert sind und außerdem an Führungsstellen in der Nähe des Bogens auf einer Kurvenbahn, vorzugsweise einer Kreisbahn, bewegbar sind.
2. 2. Elektrischer Lichtbogenbrenner nach Anspruch 1 mit Schutzgaszuführung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Kreisbahn verschiebbar angeordneten Führungsstellen der Elektrode an einer Haube (49) für das Schutzgas angebracht sind.
3. 3. Elektrischer Lichtbogenbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube (49) doppelwandig ausgebildet ist und daß durch den Hohlraum ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, geleitet wird.
4. 4. Elektrischer Lichtbogenbrenner nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsrohre für das Gas (65, 66) und das Kühlmittel (77) ineinander angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen