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Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Lichtbogenschweißung mit
ummantelten Elektroden Die Vorrichtungen für völlig automatische Lichtbogenschweiß-ung
mit ummantelten Elektroden verwenden entweder lange, biegsame, z. B. von Rollen
abgespulte ummantelte Elektroden oder ummantelte Elektrodenstäbe, die im Schweißkopf,
z. B. durch Aneinanderschrauben oder -schweißen, zu einer kontinuierlichenElektrodeverbundenwerden.
Beide Elektrodenarten haben den Nachteil, daß ihre Umhüllung, um einei dem Lichtbogen
verhältnismäßig nahe Stromzufuhr zu gestatten, an bestimmten Stellen selbsttätig
entfernt werden muß, wodurch die Vorrichtung komplizierter, die Güte der Schweißnaht
aber auch herabgesetzt wird. Zur Beseitigung dieses Nachteils wurden die Elektroden
erst unterhalbder Stromzuführungsstelle umhüllt. Solche Ausführungsarten bringen
die Ummantelungsmasse im plastischen oder pulverförmigen Zustand auf. Dieses Verfahren
befriedigt nicht, weil diei hierfür benötigte sperrige Einrichtung im Schweißkopf
schwierig angeordnet werden kann und auch weil die üblichen Umhüllungsmassen nicht
sehr lange gleichförmig plastisch bleiben. Andere Ausführungsarten führen von Rollen
weg endlose streifenförmig gestaltete, gegebenenfalls von Tragbändern gestützte
Umhüllungsmassen von solchen Ouerschnitt und so zu, -daß zwei oder mehrere die
blanke
Elektrode vollständig umschließen. Dieses Verfahren benötigt jedoch Umhüllungsmassen
von einem bisher nicht erreichten Elastizitätsgrad.
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Weitere Ausführungsformen führen von Rollen weg teilweise ummantelte
Elektrodenteile zu, welche zusammengefügt die vollständige ummantelte Elektrode
ergeben und an deren blanken Stellen vor dem Zusammenfügen die Stromzuführung erfolgt.
Diese VL-rfahren benötigen ebenfalls Umhüllungsmassen von großer Biegsamkeit und
überdies einem Haftvermögen am Metallteil, welche in der Praxis nicht zuvorlässig
erreicht werden können. Auch bietet die Herstellung von derartig genau geformten,
nur auf ,der runden Außenseite sorgfältig mit Urahüllungsmasse bedeckten Elektrodenteilen
Schwierigkeiten.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die bisher beim automatischen
Lichtbogenschweißen mit ummantelten Elektroden bestandenen Nachteile durch ein Verfahren,
bei welchem der Mantel während des Schweißvorganges aus geformten Stücken bestimmter
Länge zusammengesetzt wird. Diese Stücke können mamnigfache Gestalt besitzen, weisen
aber vorzugsweise einen solchen Querschnitt auf, daß beim Zusammenfügen von zwei
oder mehreren Stückender volle Ouerschnitt des Mantels erhalten wird.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsart werden lange
oder endl - ose Stäbe des Elektrodenmantels vorn gewünschten Querschnitt
durch Gießen, Pressen oder ähnlich erzeugt und dann durch Schneiden, Sägen oder
Brechen in Stücke von bestimmter Länge geteilt. Diese Stücke können jedoch
auch direkt in gewünschter Länge, z. B. durch Stanzen, Gießen, Pressen, hergestellt
weirden.
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Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken können die, wenn gewünscht,
in einer von der Schweißmaschine vollständig getrennten Vorrichtung erzeugten geformten
Stücke des Elektrodenmantels in einem oder mehreren auf der Schweißmaschine befindlichen
Magazinen angeordnet und aus diesen in bestimmteir Ordnung der blanken Elektrode
unterhalb der Stromzuleitungsstelle zugeführt werden. Wenn die geformten Stücke
in entsprechend kleinen Längen gefertigt werden, kann. man den Schweißstrom der
Elektrode in großer -Nähe des Lichtbogens zuführen.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken werden die geformten Stücke
auf einer Schnur oder einem Band oder Draht oder ähnlichem Träger keittenartig zusammengefaßt.
Das Band kann aus unverbrennbarem Gewebe, z. B. Asbest oder Glasseide, bestehen,
und die Stücke können am Band oder anderen Träger durch Kleben, z. B. mit Wasserglas,
oder auf andere Weise, z. B. mittels den Träger durchdringenden und in die Stücke
eindringenden Drahtklammern, befestigt werden.
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Wenn die Umhüllungsmasse vorerst zu einem endlosen Stabe gewünschten
0 i- uerschnitts geformt wird, kann der Stab gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken
bereits bei seiner Herstellung, z. B. beim Gießen oder Pressen, mit dem Band oder
anderen gemeinsamen Träger zu einer Einheit vereint werden. Der am Band oder sonstigem
Träger haftende Stab wird dann in gleichlange StÜcke geteilt, um eine Kette zu erhalten.
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Eine andere erfindungsgemäße Maßnahme bringt die kettenaxtige Verbindung
zwischen den aneinanderliegenden geformten Stücken durch- einen gemeinsamen Träger
aus biegsamem Material zustande, welcher in die Stücke in ihreir Längsrichtung vollstä,n#dig
eingebettet ist. Der Träger wird dabei vorzugsweise nahe der Außenseite der Stücke
in Scheitelnähe angeordnet; es kann ein Strejifen oder Band oder einzelner Draht
oder ein ebenes System von z. B. zwei oder mehr Drähten sein und aus Eisen, Stahl,
anderen Metallen oder anderem, vorzugsweise unverbrennbaremMaterial bestehen. DieReihe
der Formstücke, mit eingebettetem Träger wird vorerst beim Gießen oder Pressen als
endloser Stab mit innerhalb angeordnetem Träger erzeugt, worauf der Stab ähnlich
wie bei Herstellung von mittels Außenband getragenen Formstücken in Stücke gewünschter
Länge geteilt wird.
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Die Formstücke können in der Schweißmaschine an der blankenElektrode,
z. B. durchAnkleben oder Verklammern, befestigt wer-den. Gemäß einer bevorzugten
Erfindungsmaßnahrne, insbesondere -,venn die Stücke auf Trägern zu kettenartigen
Reihen zusa,mmen,gefaßt sind, können diese Mantelketten zu einer geschlossenen Umhüllung
mittels Klebestoff oder Klebestreifen oder durch Federdruck zum Ge,-samtmantel vereint
werden. Die hierfür verwendeten Federn können z. B. Stahlfedern, vorzugsweise von
flachem, z. B. rechteckigem Querschnitt sein und werden vorzugsweise schräg zur
Elektrodenachse in der Ebenedieser Achse am Schweißkopf eingesetzt. Die Federn können
fest eingestellt und gemäß dem im Lichtbogen erfolgenden Abbrand ihres unteren Endes
nachgeschoben werden. Der Nachschub kann durch Hand oder automatisch z. B. von Rollen
,veg erfolgen, wobei die Abbrandgeschwindigkeit nur einen Bruchteil jener der Umhüllung
und Elektrolde beträgt.
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Gemäß einer weiteren Verkörperung der Erfindung kann der Querschnitt
der Formstücke in Gestalt und Größe soder z. B. kreisförmigen Querschnittsfläche
der blanken Elektrode angepaßt sein, daß der Gesamtmantel auf ihr voll aufliegt
und die für die benötigte Schlackenmenge erforderliche Dicke aufweist.
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Gemäß einer anderen Vervollkommnung des Erfindungsgedankens können
vielfach große Vorteile erzielt werden, wenn,der Mantel dem Lichtbogen mit einer
vom Vorschub dejr blanken Elektrode verschiedenen, vorzugsweise unabhängigen, diesem
gegenüber kleineren oder sogar größeren Geschwindigkeit z-tigeführt wird. Die Menge
der Umhüllungsmasse und damit der erzeugten Schlacke hängt daher auch von der für
den Mantel eingestellten Geschwindigkeit ab, so daß dieser dicker oder dünner als
sonst sein kann. Die Mantelgeschwindigkeit kann sogar während des Sch-,veißvorganges
willkürlich durch Anordnung eines gesonderten regulierbaren Vortriebes geändert
wer-den.
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Die Erfindung gestattet somit, bei der gleichen Art von Formstücken
blanke Elektroden verschiedener
Typen und Durchmesser durch verhältnismäßig
geänderte Vorschubgeschwindigkeiten der blanken Elektrode und des Mantels zu verwenden,
wobei erstere in letzterem gleitbar oder frei beweglich untergebracht wird. Die
Mantelgeschwindigkeit kann vom Lichtbogen abhängig oder unabhängig eingestellt werden.
Im allgemeinen wird das Verhältnis des Mantelvorschubes zum Vorschub der blanken
Elektrode zunehmen, wenn blanke Elektroden größeren Durchmessers verwendet werden
oder größere Schlackenmengen benötigt werden.
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Eine weitere V#irbesserung der Erfindung wird durch die Biegsamkeit
oder Nachgiebigkeitder die blanke Elektrode bedeckenden Mantelketten ermöglicht.
Sie gestattet eis, -diese von ihrem längs der blanken Elektrode erfolgenden Vorschub
vorübergehend abzulenken und nachher dorthin wieder zurückzuleiten, um die Elektrode
auf eine gewisse Länge für die Stromzuführung freizubekommen. Die Stromzuführung
kann vorteilhaft mittels Backen erfolgen, längs welchen die blanke Elektrode gleitet
und deren jede so. geformt ist, daß -die Kante ihres oberen keilförmigen
Teils auf eine Berührungsfläche der nebeneinanderliegenden Mantelketten stößt und
die Kette in ihrer Vorwärtsbewegung längs den Backenaußenseiten gleiten läßt, worauf
dann wieder der Zusammenschluß der Ketten zum Mantel stattfindet. Auf diese Weise
kann die Stromzuführung sehr nahe -dem Lichtbogen erfolgen, so daß Stromstärke und
Schweißggeschwindigkeit zusätzlich erhöhbar sind. Das Ablenken der Ketten, die Schweißstromzuführung
und das Wiedervereinen der Ketten findet vorteilhaft geschützt innerhalb der SchweißdÜse
statt.
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Der Vbrschub der Ketten kann an verschiedenen Stellen erfolgen. In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform findet er durch Rollenpaare oder Transportbänder
statt, welche beiderseitig der Elektrodenachse jedei der die blanke Elektrode bereits
umschließenden Mantelketten gleich schnell antreibt.
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Gemäß einem besonders vorteilhaften Erfindungsgedanken können die
bei-den Mantelketten getrennt durch je ein angetriebenes Rollenpaar vorgeschoben
werden, wobei die Stromzuführungsbacken-unmittelbar oberhalb der Schweißdüse zu
liegen kommen. Die getrennt arbeitenden Antriebsrollenpaare, welche aus Metall
oder aus elastischem Werkstoff, wie Gummi, Leder usw., hergestellt sein können,
gewährleisten einen absolut sicheren und gleichmäßigen Vorschub der Mantelketten,
was auf die Güte der Schweißung von bedeutendem Einfluß ist. Außerdem gestatten
die kurz oberhalb der Schweißstelle liegenden Stromzuführungsbacken eine höhere
Strombelastungder Elektrode, wodurch die Schweißleistung und damit die Wirtschaftlichkeit
dieses Schweißverfahrens gesteigert wird.
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An Stelle der Vorschubrollen können wahlweise auch angetriebene Transportbänder,
welche an die Mantelkette federnd angepreßt werden, Verwendung finden. Diese Transportbänder
können aus verschiedenen elastischein Werkstoffen, wie z. B. Leider, Gummi, oder
auch aus Metall, z. B. als eine Art Laschenkette, ausgeführt sein. Zweckmäßigerweise
sin#d,die Profile der Transportbänder dem Profil der Mantelkette angepaßt.
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Bei dieser Antriebsart ist der für den Vorschub notwendige Reibungsdruck
an der Kette relativ klein, so daß eine Beschädigung der Mante-lkette praktisch
ausgeschlossen wird. Es eignet sich deshalb diese Ausführungsart besonders für Apparate
zum Schweißen mit Mantelketten aus empfindlichen (brüchigem) Werkstoff.
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Fig. i bis 4 zeigen verschiedene Arten von geformten Manteilteilstücken;
Fig. 5 ist ein Aufriß einer völlig umhüllten Elektr-ode und Fig.
6 ihr Querschnitt längs A-B in Fig. 5;
Fig. 7 stellt schematisch
eine Ausführungsform der Schweißmaschine dar, Fig. 8 eine andere Bauart derselben
mit automatischer Zuführung der Anpreßfedern,; Fig. 9 und io zeigen im Längsschnitt
bzw. seitlichen Schnitt eine Stromzuführung durch Gleitbacken in der Schweißdüse;
Fig. i i ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von auf einem Trägerband aufgepreßten
Formstückreihen; Fig. 12 stellt eine Vorrichtung zur Herstellung von durch zwei
eingepreßte Drähte verbundenen Formstückreihen dar; Fig. 13 ist ein Querschnitt
durch ein gemäß Fig. 12 erzeugtes Formstück; Fig. 14 zeigt eine Bauart des Schweißkopfes
mit getrennt durch je ein Rollenpaar angetriebenen Mantelketten; Fig. 15
stellt eine ähnliche Bauart wie Fig. 14 dar, jedoch mit Antrieb der Mantelketten
durch Transportbän#der; Fig. 16 zeigt eine Einrichtung, bei welcher die Anpreßfedern
mittels Hand nachgestellt werden. Die Fig. i bis 4 zeigen beispielsweise, daß die
Formstücke so gestaltet sein können, daß. sie sich zu Mänteln quadratischen, achteckigen
oder kreisförmigen Querschnittes vereinigen lassen. Fig. 4 ist ein Forrnstück von
kleinerem Ouerschnitt als der Hälfte des Mantelquerschnittes.
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In Fig. 5 und 6 sind i und :2 die an den Tragbändern
4 und 5 befestigten Formstücke, die uni die blanke Elektrode3 einen Raum
6 belassen und durch Klebestreifen 7 und 8 zusammengehalten werden.
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Gemäß Fig. 7 wird die blanke Elektrode 3 von einer Trommel
weg durch Rollen 9 und i o an den Schweißstromzuführungsstellen ii und 12
vorbei, welche als Gleitbacken, Rollkontakte oder sonstwie ausgebildet sein können,
vorgeschoben. Zwei z. B. von Trommeln zugeführte Reihen 13 und 14,derauf Tragbändern
15 bzw. 16 befestigten Forrnstücke werden durch diei Rollen 17 und 18 mit einer
gegebenenfalls von der Geschwindigkeit der blanken Elektrode 3 unabhängigen
Geschwindigkeit vorwärts bewegt, wobeidie Mantelketten 13, 15 bzw. 14, 16 unterhalb
der S tromzuführung i i, 12 zum die blanke Elektrode 3 umschließenden
Mantel ig vereinigt werden. DerMantel ig kann durchKlebemittel oder Klebestreifen
(7 und 8 der Fig. 6) zusammengehalten
werden
und wird dann mit der blanken Elektrode 3
durch die Schweißdüse 2o dem LichtbOgen
21 ZU-geführt.
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Fig. 8, welche einen durch Federdruck gehaltenen Mantel darstellt,
zeigt außer bereits in Fig. 7 erwähnteil Teilen zwei Stahlfedern 22 -und
25 von flachem Querschnitt, welche von Rollen 23, 2,4 bzw.
2,6, 27 durch die Schweißdüsenkanäle:28 bzw. 2,9 schräg zur Elektrode
3 mit der ihnen eigenen Abbrandgeschwindigkeit vorgetrieben werden.
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Gemäß Fig. 9 und i o tritt diej von den Rollen 9
und
io angetriebene Elektrode 3, nachdem die von Rollen 17 und 18 zugeführten
Mantelketten sie umhüllt haben, in die Schweißdüse 2o ein, wo die keilartigen Backen
11, 12 mit ihren oberen Kanten 45, 46 die beiden Mantelketten längs ihren Berührungsflächen
trennen. Die Backen werden durch Federn 47 und 48 gegen die blanke Elektrode
3
gepreßt und führen ihr den Schweißstrom von den Leitern 49 und 5o zu. Das
Ablenken und Wiedervereinigen der Mantelketten geschieht längs einer so wenig gekrümmten
Bahn, daß weder Brechen noch Abbröckelnder Formstücke möglich ist.
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Die Düse 20 kann so ausgebildet sein, daß die Mantelketten
13 und 14 nicht nur von der Einlaßöffnung 51 und der Auslaßöffnung
5:2, sondern auch an anderen Stellen der Düse gelenkt werden, insbesondere
dort, wo die Mantelketten wieder der Elektrode zustreben. Die Backen können, z.
D. durch Wasser, gekühlt werden.
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Fig. i i zeigt die Herstellung der kettenaxtig angeordneten Formstücke:
Kolben 3o des Gefäßes 3 1 drückt die plastische UmhüllungsmassO 3:2 durch
den profilierten Preßdüsenkanal 33 mit der gleichen Geschwindigkeit, mit
welcher ein von Spule 34 zugeführtes, durch Feder 35 vorgestrecktes Band
36
durch Seitenöffnung 37 in den Preßdüsenkanal 33
eintritt und
in ihm längs jener Seite geführt wird, wo die Formstücke an dem Band 36 haften
müssen.
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Durch den im Düsenkanal 3 3 vorhandenen Anpreßdruck, mit der
plastischen Masse 32 zur Einheit 38
vereint, wird das Band
36 über die, Zugtrommel 39
und die Trockentrommel 43 gefördert und
auf die Rolle 44 gewunden. 40 ist ein Rad mit Schneideblättern 41, welche die gleiche
Umfangsgeschwindigkeit wie die Trommeln 39 und 43 und die Rolle 44 haben
und die in die plastische Masse bis zu vorbestimmter Tiefe und in mit der gewünschten
Formstücklänge übereinstimmenden AbständenEinschnitte oder Nuten 42 machen. Nach
Verlassen der Trockentrommel 43 ist die am Band 36 haftende Umhüllungsmasse
nicht länger bildsam, so daß beim Aufwickelndes Bandes, mit der Umhüllungsmasse
auswärts, auf einer Rolle 44 von verhäItnismäßig kleinem Durchmesser die Einschnitte,
bis zum Bandrücken durchbrechen und so den endlosen Stab Umhüllungsmasse in geformte
Umhüllungsstücke gewünscht-er Länge trennen, welche nur am Bande haften.
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Fig. 12, zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Mantelketten, deren
Formstücke durch zwei in diese eingebettete, die Kette in Längs richtung durchsetzende
Drähte miteinander verbunden sin#d, Statt eines Bandes werden hier zwei Drähte 54
und 55
im Preßdüsenkanal 33 mit der Geschwindigkeit der durch den Kanal
gepreßten plastischen Masse 32 so geführt, daß sie innerhalb der Masse nahe
dem künftigen Scheitel der Formstücke zu liegen kommen. Die übrigen Teile der Vorrichtung
entspreichen jener nach Fig. i i.
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Fig. 13 zeigt die Lage der Drähte 54 und 55 im Formstück.
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Die Vorrichtungen gemäß Fig. i i und 1:2 können mit zwei oder mehr
Preßdüsen versehen sein, um gleichzeitig zwei oder mehrere Mantelkeitten zu erzeugen.
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Fig- 14 zeigt eine Bauartdes Schweißkopfes mit durch je ein
Rollenpaar angetriebenen Mantelketten. Die blanke Elektrode 3 wird mittels,des
Vorschubrollenpaares 9 und io gegen die Schweißstelle bewegt. Die Mantelkette
13 wird durch -das Rollenpaar 56 und 57, die. Mantelkette 14 -durch
das Rollenpaar 58 und 59 vorgeschoben, wobei in der Schweißdüse 2o
der Zusammenschluß mit der blanken Elektrode 3 erfolgt. Durch die Anordnung
der Führungshülsen,6o und 61 wird ein Ausknicken der Mantelketten 13 und
14 beim Vorschub vermieden. Mit i i und 12 sind die Stromzuführungsbacken bezeichnet,
welche in dieser erfindungsgemäßenBauart .dem Lichtbogen 2 1 am nächsten liegen.
:22 und 25
sind die Flachdrahtfedern, -welche durch-die Antriebsrollen
23, 2,4 bzw. 2,6, 27 den Mantel gegen die Elektrodenachse zu
pressen und festhalten.
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Gemäß Fig. 15 werden statt der Vorschubrollenpaare 56, 57 bzw.
58, 59 der Fig. 14 als Laschenketten ausgebildete Transportbän-der
6.2, 63 bzw. 6-1, 6-5 verwendet.
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Fig. 16 zeigt die Flachdrahtfedern 2:2 und 25
mittels Hand einstellbar
und nachschiebbar.