DE69204331T2

DE69204331T2 - Pistole zum Schneiden von Blechplättchen.

Info

Publication number: DE69204331T2
Application number: DE69204331T
Authority: DE
Inventors: Andre Borne
Original assignee: La Soudure Autogene Francaise
Current assignee: Lincoln Electric Company France SA
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-03-21
Also published as: US5278387A; EP0505285A1; FR2674161A1; FR2674161B1; CA2063693A1; EP0505285B1; DE69204331D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pistole zum Schneiden von Blech, mit einem Gehäuse, das eine Achse hat und an einem Ende einen Schneidkopf koaxial trägt, der eine Elektrodenträgereinheit aufweist, die sich in eine Düse mit einem Auslaß für Plasmidgas erstreckt, um Blech kreisförmig zu schneiden, insbesondere zur Bildung kleiner Schnitte um Schweißpunkte zweier Blechstücke für deren Zerlegung. Dieser Vorgang, den man üblicherweise als "Aufknöpfen" punktgeschweißter Bleche bezeichnet, wird derzeit mechanisch durchgeführt:
- mit Hammer und Meisel;
- mit einer Schleifscheibe;
- mit Hilfe einer auf einer Bohrmaschine montierten speziellen Fräse.
Keines dieser Mittel gestattet es, diese Art von Vorgängen sauber und schnell durchzuführen, vor allem, wenn es sich um die Reparatur von Automobilen handelt, bei denen der Zugang zu den Schweißstellen schwierig ist.
In dem ersten Fall ist das Ausschneiden von Hand ein mühseliges und ungenaues Verfahren, welches Verformungen des Teiles verursacht, das man erneut verwenden möchte. Das Arbeiten mit der Schleifscheibe ist, obwohl es sauber ist, ein langer und schwieriger Vorgang, weil das notwendige Werkzeug umfangreich ist. Das Fräsen erfordert eine kostspielige, schwer zu bedienende Werkzeugausrüstung, die darüber hinaus Verformungen des Trägerblechs verursachen.
Plasmabrenner für Schneidvorgänge sind zum Beispiel aus der EP-A-0 369 349 bekannt.
Die Erfindung wurde durch die Beobachtung eingeleitet, daß das Plasma-Schneideverfahren mittels Druckluft oder eines anderen Gases seit mehreren Jahren seine Vorteile auf dem Gebiet des Schneidens dünner oder mitteldicker Bleche bewiesen hat; die Erfindung bezieht sich somit auf die Bereitstellung eines Gerätes zur Anwendung eines Plasmaverfahrens, das es ermöglicht, das obere Blech einer Punktverbindung ohne merkliche Beschädigung des Trägerblechs auszuschneiden, wobei das obere Blech nackt (ohne Schutzschicht) oder lackiert sein kann, wie es bei Automobilblechen der Fall ist, und ihre Aufgabe besteht darin, ein leichtes und handliches, leicht zu bedienendes tragbares Werkzeug bereitzustellen, das als Energiequelle lediglich diejenigen verwendet, welche in kleinen Werkstätten zur Verfügung stehen (pneumatische oder elektrische), und das aus einfachen und kostengünstigen Verschleißteilen besteht.
Hierfür umfaßt die erfindungsgemäße Pistole in ihrem Gehäuse eine Einrichtung zum Drehantrieb des Schneidkopfes um die Achse, wobei der Auslaß bezüglich der Achse exzentrisch ist.
Unter Verwendung einer Plasma-Schneidanlage, die aus einem im allgemeinen regelbaren Stromerzeuger, in welchem sich der Steuerkasten für das Plasmaschneiden befindet, und einem Versorgungsstrang, der die zum Betrieb notwendigen Fluide, wie Druckluft oder ein anderes Gas sowie den elektrischen Strom liefert, besteht, wird somit ein Werkzeug verwirklicht, das zusätzlich aus einem Brennergehäuse und in Form einer Kartusche zusammengebauten Verschleißteilen besteht.
Somit werden der Generator und der Versorgungsstrang vollständig weiterverwendet, wobei die Innovation der Erfindung in dem Schneidwerkzeug liegt.
Erfindungsgemäß paßt man ein Brennergehäuse einem Organ an, das es gestattet, den Schneidkopf in einer gleichförmigen Drehbewegung zu bewegen, deren Geschwindigkeit je nach der Dicke des zu schneidenden Blechs einstellbar sein kann; dabei ermöglicht ein unter dem Griffangeordneter Drücker, den Zeitpunkt des Beginns und des Endes der Drehbewegung zu wählen.
In einer automatischen Ausführung des Werkzeugs werden der Beginn und das Ende des Schneidzyklus und somit der Drehbewegung über die Erfassung der Zündung und des Erlöschens des Lichtbogens gesteuert.
Die Versorgung des Organs, mit dem man den Schneidkopf in einer gleichförmigen Drehbewegung bewegen kann, kann auf pneumatischem, hydraulischem oder elektrischem Wege geschehen.
Die Düse, welche die Elektrodenträgerkartusche überdeckt, wurde dahingehend entwickelt, daß der Lichtbogen zum Plasmaschneiden entlang einer Winkelrichtung in bezug auf die Achse des Drehpunkts austritt, damit die Düse den Lichtbogen eine kegelförmige geometrische Form beschreiben läßt, welche den zu schneidenden Durchmesser bestimmt, der gemäß dem Winkel der Leitung für Plasmidgas in bezug auf den Drehpunkt veränderlich ist.
Das Ende der Düse ist deshalb mit einem elektrisch leitfähigen Element hoher Härte versehen, das als Zentrierdrehpunkt dient und den Durchtritt des elektrischen Stroms bei der Zündung ermöglicht.
Da die Schneidintensität veränderlich ist, entspricht jedem Intensitätsbereich ein daran angepaßter Düsendurchmesser.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Pistole einen Elektrodenträger in Form einer Kartusche, die mit dem Ende einer Drehwelle mittels eines rohrförmigen Verriegelungsdrehzapfens verbunden ist, der stromaufseitig mit einer Plasmidgas- Zuführleitung kommuniziert, die eine axiale Wellenbohrung und eine radiale Wellenbohrung aufweist, und stromabseitig mit einer Leitung kommuniziert, die sich axial bis in die Nähe des Elektrodenhalters erstreckt, und die Düse ist, ebenfalls vorzugsweise, axial verschiebbar zur Kupplung/Entkupplung in einer mit der Führungswelle verbundenen Hülse montiert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden beispielhaften Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung, wobei:
- Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pistole zum kreisförmigen Schneiden ist; und
- Fig.2 eine vergroßerte Schnittansicht der Elektrodenträgereinheit ist.
In der beigefügten Zeichnung umfaßt eine Pistole zum kreisförmigen Schneiden von Blech eine in einem Pistolengehäuse 1 mit einem Handgriff 2 untergebrachte koaxiale bewegliche Vorrichtung 3, die von einer Ausgangswelle 4 eines in dem Gehäuse 1 angeordneten Elektromotors 5 gedreht wird.
Die bewegliche Vorrichtung 3, die in einer rohrförmigen Umhüllung montiert ist, umfaßt im wesentlichen eine Drehwelle 7, die in zwei Lagern 8 und 9 sitzt, die über eine mit der Welle 7 verbundene Abstandshülse 10 getrennt sind.
Diese Welle 7 ist über einen Kupplungskopf 11 mit der Motorwelle 4 im Eingriff, und ihr anderes dickeres Ende 12 ist mit einem rohrförmigen Drehverriegelungszapfen 13 einer Elektrodenträgerkartusche 14 gekoppelt, die in einer Hülse 15 sitzt, welche auf einen auf dem Ende 12 der Welle 7 fest angebrachten, mit Gewinde versehenen kreisringförmigen Einsatz 16 geschraubt ist. Dieser kreisringförmige Einsatz 16 ist gegenüber dem Ende 12 elektrisch isoliert.
Das freie Ende 17 der Hülse 15 hat einen kleineren Durchmesser, der eine Schulter 18 zum axialen Halt einer rohrförmigen Düse 19 aus Metall bildet, die frei gleitend gelagert ist, wobei sie die besondere Eigenschaft hat, daß, wenn sich die Düse 19 von dem Elektrodenträger 14 axial entfernt, ein Düsenkragen 20 mit der Schulter 18 unter der Einwirkung des Gasdruckes (zum Beispiel etwa 6 10&sup5; Pascal) in Eingriff kommt, und zwar so gut, daß die Düse dann mit der Hülse 17 drehfest verriegelt ist. Eine Feststellmutter 21 sichert den Zusammenhalt der Schneidkopfeinheit.
Die Düse 19 trägt einen äußeren axialen Drehpunkt 22 mit spitzem Ende und eine exzentrische Leitung 23, deren stromaufseitiges Ende eine axiale Aussparung 24 bildet und deren stromabseitiger Auslaß 25 bezüglich des axialen Drehpunkts 22 exzentrisch ist.
Die axiale Aussparung 24 befindet sich gegenüber einer axialen Elektrode 26 des Elektrodenträgers 14. Dieser Elektrodenträger 14 besteht aus einem Elektrodenträgerkopf 27, in dem die Elektrode 26 eingefügt ist, wobei der Elektrodenträgerkopf 27 auf ein Gehäuse einer rohrförmigen Kartusche 28 geschraubt ist, die einen rohrförmigen Einsatz 29 enthält, der eine tragende Auflage 30 zu seiner Befestigung in einem Kartuschengehäuse 28 hat, so daß eine innere Leitung 31 gebildet wird, die an einem aufgeweiteten stromabseitigen Ende 32 gegenüber von und in geringem Abstand zu einer radial wirkenden massiven Ablenkvorrichtung 33 des Elektrodenkopfs 27 mündet, wobei sich die Leitung zu einer äußeren kreisringförmigen Leitung 34 zwischen dem Elektrodenträger 27 und dem Kartuschengehäuse 28 einerseits und dem rohrförmigen Einsatz 29 andererseits verlängert, um über eine kreisringförmig angeordnete Vielzahl radialer Löcher 35 von der Kartusche 14 nach außen zu münden, die in dem Zwischenraum 36 zwischen der Elektrodenträgerkartusche 14 einerseits und dem aufgeweiteten Ende 12 der Welle 7, der Hülse 15 und der Düse 19 andererseits enden, um schließlich in die exzentrische Leitung 23 zu gelangen.
An ihrem stromautseitigen Ende mündet die innere Leitung 31 des rohrformigen Einsatzes 29 in den rohrförmigen Verriegelungszapfen 13, der eine Verlängerung einer axialen Bohrung 37 der Welle 7 darstellt, die ihrerseits über eine radiale Bohrung 38 durch die Welle 7 und die Abstandshülse 10 mit einer kreisringförmigen Kammer 39 in Verbindung steht, die über einen radialen Durchtritt 40 mit einem Verbindungsstück für einen Plasmidgas-Zuführstutzen 42 in Verbindung steht, der vorteilhaft in dem Griff 2 angeordnet ist, der auch einen Draht 43 zur Zuführ elektrischen Stroms für die Bildung des Plasmas beinhaltet, während der Elektromotor 5 hier über ein äußeres Kabel 44 versorgt wird.
Im Betrieb wird die mit der Hand am Griff 2 gehaltene Schneidpistole an der Stelle einer Punktschweißung zwischen zwei Blechstücken mittels ihres spitzen Drehpunkts 22 normal angedrückt. Dieses Andrücken verursacht den Durchtritt von Strom zwischen Elektrode 26, Düse 19 und mit der Masse verbundener Bleche, während der Motor 5 die Drehung der beweglichen Vorrichtung 14-19 um den axialen Drehpunkt 22 erzeugt. Nach einer kurzen Zeitdauer, die ein Ausströmen des Gases ermöglicht, verringert die Bedienungsperson den axialen Druck geringfügig, was dazu führt, daß sich die Elektrodenträgerkartusche 14 von der Düse 19 um einen geringfügigen Abstand axial trennt und somit ein Lichtbogen zwischen der Elektrode 26 und der Düse 19 erzeugt wird, wodurch ein Lichtbogenplasma gebildet wird, das über die exzentrische Leitung 23 auströmt, wobei die sich drehende Düse 19 über ihre Schulter 20 gegen die sich drehende Hülse 17 angedrückt wird, was zu einer Durchtrennung des Blechs während der Drehung um den Drehpunkt 22 führt.
In den Ausführungsbeispielen kann die Energie zur Versorung des Elements, das die Kartuscheneinheit in Drehbewegung versetzt, entweder die eine oder die andere der beiden folgenden Arten sein:

Elektrische Energie:

Die verwendete elektrische Energie kann aus dem Netz stammen oder aber eine autonome Energie aus Batterien oder wiederaufladbaren Akkumulatoren sein, die in der Schneidpistole untergebracht sind.
Das Element kann somit ein Getriebemotor mit regelbarer Geschwindigkeit sein, dessen Versorgung entweder unabhängig ist (Anschluß an das elektrische Stromversorgungsnetz der Werkstatt oder direkter Anschluß an die Primärwicklung des Transformators des Schweißgenerators), oder es wird über die Spannung des Schneidlichtbogens versorgt (in diesem Fall beginnt die Drehung der Kartusche erst nach der Zündung des Lichtbogens).

Pneumatische Energie:

Das Motorelement kann hierbei eine pneumatische Turbine oder eine mechanische Vorrichtung sein, die eine, zum Beispiel von einem Zylinder erzeugte, lineare Bewegung in eine Drehbewegung umwandelt (schraubenförmige Rampe). Die Versorgung kann entweder unabhängig über einen Anschluß an das Druckluftnetz der Werkstatt oder über einen Anschluß in dem Generator stromauf oder stromab von dem Gas-Magnetventil durchgeführt werden.
Die mechanische Einheit, welche die Drehung der Elektrodenträgerkartusche und der Düse ermöglicht, kann auf zwei unterschiedliche Arten verwirldicht sein, und zwar kann die Einheit von zwei Kugellagern gehalten werden oder aber mittels selbstschmierender Lager geführt werden.
Der Anwendungsbereich des beschriebenen Werkzeugs liegt zu einem Großteil in der Reparatur von Blechteilen, zum Beispiel die Reparatur von Automobilkarosserien, bei denen es darum geht, die Bleche der zu ersetzenden Karosserien "aufzuknöpfen", d.h. die Verbindungen zwischen ihnen zu lösen, und allgemeineiner sämtliche Industrien, die dünne oder mitteldicke Bleche mit Hilfe des Punktschweißverfahrens zusammenfügen.
Dieses Werkzeug kann auch auf dem Gebiet der Herstellung verwendet werden, da es möglich ist, kreisförmige Gebilde unterschiedlichen Durchmessers aus dem Blech auszuschneiden. Die Kartusche sowie die Parameter "Drehgeschwindigkeit" und "Schneidintensität" werden an die Dicke, die es auszuschneiden gilt, angepaßt. Diese Verwendung betriffit alle Industrien des Kesselbaus oder der Metallschlosserei.

Claims

1. Plasmapistole zum Schneiden von Blech zur Erzeugung kleiner kreisförmiger Schnitte, mit einem Gehäuse (1), das eine Achse hat und an einem Ende einen Schneidkopf koaxial trägt, der eine Elektrodenträgereinheit (14) umfaßt, die sich in eine Düse (19) erstreckt, die einen bezüglich der Achse exzentrischen Auslaß (25) für Plasmidgas aufweist, wobei die Pistole in dem Körper (1) eine Einrichtung zum Drehantrieb des Schneidkopfes um die Achse aufweist.

2. Pistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf an einem Ende einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle (7) montiert ist.

3. Pistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (19) bezüglich der Elektrodenträgereinheit (14) axial gleitend gelagert ist.

4. Pistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (19) an ihrem freien Ende einen zu der Achse koaxialen äußeren Andruckdrehpunkt (22) aufweist.

5. Pistole nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) eine axiale Bohrung (37) aufweist, die über mindestens eine radiale Bohrung (38) mit einer in dem Gehäuse (1) gebildeten kreisringförmigen Kammer (39) in Verbindung steht, in die eine Versorgungsleitung (42) für Plasmidgas mündet (41).

6. Pistole nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (42) sich in einem Griff (2) zur Handhabung der Pistole erstreckt.

7. Pistole nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (19) in einer Hülse (17) gleitend gelagert ist, die mit der Welle (7) verbunden ist und eine Leitung für Plasmidgas bildet.

8. Pistole nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (19) einen Endkra gen (20) aufweist, der mit einer inneren Schulter (18) der Hülse (17) zusammenwirkt.

9. Pistole nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß die Antriebseinrichtung einen Elektromotor (5) aufweist.