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Vorrichtung und Verfahren zum elektrischen Schweißen mittels offenen
oder unter einer Schweißpulverschicht verdeckten Lichtbogens Selbsttätige Anlagen
für elektrische Lic'htbogenschweißung mit mechanischer Förderung des Schweißgerätes
in .der Richtung der Schweißnaht und des Schweißdrahtes zur Schweißstelle sind in
vielfachen Ausführungsformen bekannt. Hierbei handelt es sich in der Hauptsache
um verhältnismäßig schwere und teureApparaturen, die für lange und möglichst ununterbrochene
Schweißarbeiten verwendet werden.
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Gegenstände der Erfindung sind eine Vorrichtung zum elektrischen Schweißen
mittels offenen oder unter einer Schweißpulverschicht verdeckten Lichtbogens, die
direkt auf dem Werkstück fährt und im wesentlichen von Hand geführt wird, und das
Verfahren zur Steuerung der erfinidungsgemäßen Vorrichtung. Aufgabe der Erfindung
ist es, die Steuerung des Schweißdrahtvorschubes und des Vorschubes des Schweißgerätes
zu vereinfachen. Die Erfindung besteht darin, daß der Vorschub des Schweißkopfes
in der Längsrichtung der Schweißnaht und der Schweißdra'htvorschub zur Schweißstelle
mechanisch miteinander gekuppelt sind. Wenn ein solches Gerät beim Schweißen entlang
der Schweißnaht von Hand oder motorischvorgeschoben wird, dann wird beispielsweise
die Drehung eines der Laufräder durch ein Getriebe auf die Vorschubvorrichtung des
Schweißdrahtes übertragen. Die Fördergeschwindigkeit des Schweißdrahtes hängt also
davon ab, mit welcher Geschwindigkeit das Schweißgerät verschoben wird. Je schneller
das
Gerät vorgeschoben wird, um so schneller ist auch. die Fördergeschwindigkeit des
Schweißdrahtes und umgekehrt. Andererseits muß zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen
Lichtbogens die Fördergeschwindigkeit des Schweißidrahtes genau so groß sein wie
sein Abbrand. Die richtige Länge des Lichtbogens läßt sich wiederum an der Lichtboäenspannung
überwachen. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht demnach darin, daß die Arbeitsgeschwindigkeit
der gekuppelten Antriebe in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung in an sich bekannter
Weise geregelt wird. Wesentlich hierbei ist der völlige Fortfall einer .direkten
Geschwindigkeitskontrolle des Schweißgerätes in der Schweißrichtung, wozu bisher
die Verwendung eines Geschwindigkeitsanzeigers üblich war.
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Die Bedienung des erfindungsgemäßen Schweißgerätes vollzieht sich
hbeispielsweise folgendermaßen: An einem an dem Gerät befindlichen Voltmeter wird
die Lichtbogenspannung während des Schweißens beobachtet. Die Geschwindigkeit des
Schweißwagens wird so gehalten, daß diese Spannung der in der Schweißtechnik für
die betreffenden Arbeitsverhältnisse bekannten, erforderlichen Spannung entspricht
und möglichst konstant bleibt. Steigt die abgelesene Spannung, so bedeutet dies,
daß der Lichtbogen länger wird. Der Abbrand erfolgt mithin schneller als der Schweißdraht
gefördert wird. In diesem Falle muß das Schweißgerät schneller vorgeschoben werden.
Sinkt die Spannung, so bedeutet das, daß der Lichtbogen kürzer wird. Der Ahbrand
erfolgt mithin langsamer als der Schweißdraht .gefördert wird. In diesem Falle muß
das Schweißgerät langsamer vorgeschoben werden. In wenigen Augenblicken läßt sich
so die richtige Vorschubgeschwindi.gkeit für das Schweißgerät finden, bei der der
Lichtbogen konstant bleibt und eine gleichmäßige Schweißraupe erzeugt wird. Geringe
Schwankungen der am Voltmeter abgelesenen Lichtbogenspannung lassen, sich dann äußerst
leicht durch entsprechende Korrekturen der Vorschubgeschwindigkeit ausgleichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird hierbei dadurch angewendet, daß die Arbeitsgeschwindigkeit
der gekuppelten Antriebe nach einem die Lichtbogenspannung anzeigenden Instrument
von Hand geregelt wird.
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Statt durch direkten Handvorschub kann der Antrieb des Schweißgerätes
auch durch eine Handkurbel oder einen Motor unter Zwischenschaltung eines Getriebes
erfolgen, der wiederum von Hand unter Beobachtung der Lichtbogenspannung am Voltmeter
geregelt wird. Die Übertragung des gemeinsamen Antriebes auf den Längsvorschub des
Schweißkopfes und auf den, Vorschub des Schweißdrahtes zur Schweißstelle erfolgt
hierbei nach bekannten betriebstechnischen Grundsätzen.
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Schließlich kann man in Fällen besonders hoher Beanspruchung .des
Schweißgerätes auch dazu übergehen, die Arbeitsgeschwindigkeit der gekuppelten Antriebe
in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung mit an sich bekannten Mitteln, z. B.
durch eine elektrische Röihrensteuerung, selbsttätig zu regeln. Der große Vorteil
der Erfindung macht sich auch hierbei geltend, weil durch eine einzige Steuervorrichtung
sowohl der Fahr- wie der Schweißdrahtantrieb gesteuert wird.
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In allen diesen: Fällen kann das Schweißgerät der Schweißnut folgend
entweder von Hand oder selbsttätig in bekannter Weise mittels einer Führungsvorrichtung
geführt werden. Der Handgriff des Schweißgerätes erhält zweckmäßig einen Druckknopf
zum Ein- und Ausschalten .des Schweißstromes.
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Da je nach den Arbeitsbedingungen mit Schweißdrähten verschiedener
Dicke und verschiedener Legierungen, also verschiedener Schmelzeigenschaften geschweißt
werden muß und verschiedenartige Schweißnähte ausgeführt werden müssen, besteht
das Erfordernis, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahtes zur Schweißstelle
bei den verschiedenen Arbeiten verschieden groß sein soll, ohne daß die Vorschubgeschwindi,gkeit
des Schweißgerätes wesentlich geändert zu werden braucht. Es ist deshalb zweckmäßig,
daß das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Längsvorschub des Schweißkopfes und
dem Schweißdrahtvorschub einstellbar veränderlich ist. Hierdurch wird es ermöglicht,
daß das Schweißgerät tatsächlich den verschiedenartigsten Arbeitsbedingungen angepaßt
werden kann, daß z. B. sowohl dicke wie dünne Schweißraupen hergestellt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem Längsvorschub und dem Schweißdrahtvorschub mittels einer einstellbaren
Reibungskupplung erfolgt, die z. B. an einem Laufrad des Schweißgerätes angreifen
kann, wie dies an Hand der Abbildungen noch näher erläutert werden wird. Hierdurch
wird in einfacher Weise eine stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses
ermöglicht. Bei motorischem Antrieb kann die möglichst stufenlos einstellbare, veränderliche
Übersetzung auch an geeigneter Stelle im Getriebe angeordnet werden. Außerdem ist
die Verbindung einer Ausrückvorrichtung für den Schweißdrahtvorschub mit der Kupplung
zweckmäßig, um das Schweißgerät gegebenenfalls vorwärts oder rückwärts verschieben
zu können, auch wenn keine Schweißung erfolgt. Bei ganz leichten Geräten kann allerdings
auf eine solche ausrückbare Kupplung verzichtet werden, da diese Geräte von Hand
von einer Schweißstelle zur anderen versetzt werden können.
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Erfindungsgemäße Schweißvorrichtungen eignen sich besonders für die
Anwendung des neuen. hochleistungsfähigen Schweißverfahrens, bei .dem die Lichtbogenschweißung
unter einer Schweißpulverschicht erfolgt, so daß von dem Lichtbogen nichts zu sehen
ist. Bei diesem Schweißverfahren wird mit ungewöhnlich hohen Stromstärken .gearbeitet,
so daß mit einer einzigen. Schweißnaht ein Vielfaches an Schweißmaterial verarbeitet
werden kann im Versgleich zu dem Schweißverfahren mit offenem Lichtbogen. Da bei
dem neuen Schweißverfahren keine Licht- und Hitzeabstrahlung von der Schweißstelle
und auch kein Spritzen erfolgt, so kann auch ein kleines und leichtes Gerät trotz
der 'hohen
Schweißleistung ohne Gefahr verwendet werden. Ein leicht
zu handhabendes Gerät entsprechend der Erfindung eignet sich auch besonders gut
für kurze Schweißnähte, für Heftschweißungen, für Arbeiten auf Baustellen und ähnliches.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand,der
Abb. i bis 3 beschrieben. Die Werkstücke 1,:2 (Abt. i) sollen durch die Stabelektrode
3 (Schweißdraht), der durch die Kontaktbacken 4 der Schweißstrom zugeführt wird,
mittels V-Nahtschweißung miteinander verbunden werden. Das Schweißgerät ruht auf
den beiden Rädern 5a, 5b, welche auf den Werkstücken i, 2 laufen, so daß
es entlang der Schweißnaht leicht verschoben werden kann, sei es direkt mit der
Hand, sei es unter Zwischenschaltung einer Handkurbel, sei es mit motorischem Antrieb.
Die Drehung des Rades 5b oder, bei maschinellem Antrieb, eines Getrieberades wird
durch Reibung auf das Rad 6 übertragen, welches mittels eines Getriebes 7 die Rolle
8 mit Gegenrolle 9 antreibt, durch welche der Schweißdraht zur Schweißstelle bewegt
wird. Die Achse io, welche das Reibrad 6 mit dem Getriebe 7 verbindet, ist in dem
fest gelagerten Getriebe 7 verschiebbar, so daß das Reibrad 6 nach oben oder unten
verschoben werden und je nach seiner Höhenlage verschiedene Antriebsigeschwindigkeiten
des Schweißdrahtes bei jeder beliebigen Fahrtgeschwindigkeit bewirken kann. Hierdurch
wird die im vorhergehenden Teil ider Beschreibung aufgestellte Forderung nach einer
stufenlosen Veränderung .des Übersetzungsverhältnisses zwischen Schweißgerätvorschub
und Schweißdrahtvorschub in einfacher Weise erfüllt. Die genaue Einstellung des
Übersetzungsverhältnisses erfolgt beispielsweise durch die Rändelmutter i i.
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Der Schweißdraht 3 wird zwischen den zwei koaxialen Laufrädern 5a,
5b senkrecht nach unten zur Schweißstelle geführt, so daß die Achse der Laufräder
5a, 5b und der Schweißdraht 3 sich kreuzen, wozu die Laufradachse an der Kreuzungsstelle
unterbrochen ist. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu erblicken, daß bei geringer
Neigung des Gerätes nach vorn oder hinten, was bei einer Handführung unvermeidbar
ist, der Abstand des Elektro.denendes. von der Schweißstelle und somit die Länge
.des Lichtbogens nicht geändert wird.
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Geführt wird das Schweißgerät mittels des Handgriffes 12 (Abb. 3),
dessen ArmJ3 mittels der Brücke 114 an dem Gestell 15 befestigt ist. (Die Brücke
14 ist in den Abb. i und 2 abgebrochen dargestellt.) Der Handgriff 12 trägt den
elektrischen Druckknopfschalter 16, der zum Ein- und Ausschalten des Schweißstromes
dient, was in bekannter Weise unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten
Schaltschützes geschieht. Bei der Führung des Gerätes entlang der Sc'hweißna'ht
wird das Voltmeter 17 beobachtet, welches die Lichtbogenspannun,g anzeigt, und es
wird dabei, wie eingangs erläutert, auf gleichbleibende Spannung gefahren, deren
richtiger Wert in der Schweißtechnik für die betreffenden Schweißverhältnisse bekannt
ist. Eine Änderung der Dicke der Schweißnaht kann durch Verstellung der Übersetzung
mittels der Rändelmutter ri erzielt werden.
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In dem Behälter (i8 befindet sich das Schweißpulver. Es wird durch
das Rohr i9 der Schweißstelle zugeführt. Ein Mundstück 2o bewirkt die gleichmäßige
Anhäufung des Schweißpulvers dicht vor der Sch`veißstelle.
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Abb. 2 zeigt die Durchführung einer seitlich des Schweißgerätes verlaufenden
Kehlnaht, durch die ,der Steg 211 auf ein Grundblech 22 aufgeschweißt wird. Die
Elektrod-c 3 mit den Kontaktbacken und den För:d-errollen 8 und 9 ist beispielsweise
um eine Achse des Getriebes 7 nei,gbar angeordnet. Das Schweißpulverrohr i9 kann
in gleicher Weise durch Neigung herausgeschwen'kt werden. Zu diesem Zweck ist in
das Rohr .das biegsame Verbindungsstück 23 eingeschaltet. Durch diese Maßnahmen
können die Elektrode 3 und das Rohr i9 mit Mundstück 20 genau auf die Verbindungsstelle
zwischen den Blechen 21 und 22 gerichtet werden, um dort die Kehlnahtschweißung
zu ermöglichen. Damit das Rad 5a der Elektrode 3 beim Herausschwenken nicht im Wege
ist, kann dieses Rad bei KAInahtschweißungen um .die Achse 24, mit der es im Gestell
15 angebracht ist, zurückgeschlagen werden. Das Rad 511 kann also zwei Stellungen
einnehmen: entweder koaxial mit dem Rad 5b (bei, Schweißungen zwischen den Rädern
5a und 5b) oder zurückgeschlagen entsprechend Abb. 3 (bei Schweißungen außerhalb
.des Rades 5a).