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Einrichtung zum elektrischen Lichtboge-nschweißen Beim elektrischen
Lichtbogenschweißen, insbesondere beim Schweißen breiter Nähte, wird nach bekannten
Vorschlägen der Vorschubbewegung der Elektrode noch eine schwingende Bewegung mit
senkrecht zur Vorschubbewegung stehender Schwingungsebene überlagert. Die Elektrode
führt dann sogenannte Schwänzelbewegungen aus, d. h. sie beschreibt einen Weg, der
sich entweder als Zickzacklinie, als Sinuskurve od. dgl. darstellt.
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Die bisher bekannten Einrichtungen zur selbsttätigen Durchführung
des Verfahrens arbeiten so, daß der Weg der Schwänzelbewegung nicht mit gleichbleibender
Geschwindigkeit, sondern mit veränderlicher Geschwindigkeit durchlaufen wird, und
zwar wird die größte Geschwindigkeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrpunkten
beim Durchgang durch die Schwingungsmittellinie erreicht, während sie an den Umkehrpunkten
den Wert Null hat. Da nun jedoch beim Durchlaufen des Elektrodenweges die in der
Zeiteinheit niedergeschmolzene Menge des Schweißmaterials gleichbleibt (in den weitaus
meisten Fällen wird j a mit konstanter Schweißstromstärke gearbeitet), ergeben sich
bei den .bekannten Schweißeinrichtungen sehr ungleichmäßige Schweißnähte, die die
größte Auftragstärke an den Rändern und die kleinste Auftragstärke in der Mitte
der Naht aufweisen.
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Um diese Mängel zu beseitigen, hat man mit der die Schwänzelbewegung
hervorrufenden Vorrichtung ein Getriebe bzw. ein Getriebeteil zusammengebaut, das
Weg und Geschwindigkeit der Schwänzelbewegung so aufeinander abstimmt, daß die Auftragstärke
des Schweißmaterials pro Flächenelement etwa gleich oder in der Mittelzone der Schweißnaht
etwas stärker als an den Rändern
ist. Diese gleichmäßige Auftragstärke
des Schweißmaterials kann aber nur erreicht werden, wenn auch die Naht gleichmäßige
Breite besitzt. Wenn Nähte ungleichmäßiger Breite zu schweißen sind, wird sich,
da ja die Amplitude der Schwänzelbewegung und auch die Lage der Mittellinie gleichbleibt,
eine ungleichmäßige Auftragstärke pro Flächenelement ergeben.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß erhält
die die Schwänzelbewegung erteilende Vorrichtung noch eine zusätzliche Regeleinrichtung,
mittels der die Schwänzelbewegung auch während des Schweißvorganges in ihrer Breite
und/oder Lage verändert werden kann.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in Fig. i die
Auf tragstärke A in Abhängigkeit vom Elektrodenweg s schaubildlich dargestellt.
Es sei angenommen, die Elektrode beschreibe den etwa sinusförmigen Weg s. Wird dieser
Weg wie bei den bekannten Schweißeinrichtungen mit einer Geschwindigkeit durchlaufen,
die an den Scheiteln der Sinuskurve und damit an den Rändern r der Schweißnaht ihren
kleinsten, beim Durchgang durch die Schwingungsmittellinie m dagegen, d. h. in der
Mitte der Schweißnaht, ihren größten Wert hat, dann ergeben sich für die Auftragstärke
A längs des Weges s der Geschwindigkeit umgekehrt proportionale Werte. Die Auftragstärke
erscheint also über dem Weg als eine sinus.förmdge Raumkurve, die an den Scheiteln
der Wegkurve s ihre höchsten und über der Schwingungsmittellinie ihre tiefsten Punkte
erreicht.
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Die Einsattlung der Schweißnaht kann auf folgende Weise ausgeglichen
.werden: Man kann z. B. in das Schwinggetriebe, das die Elektrode mit dem Antrieb
der Schweißnaht verbindet, ein, Getriebeglied einfügen, welches dafür sorgt, daß
der Weg s mit gleichbleibender Geschwindigkeit durchlaufen wird. Ein solches Getriebeglied
ist beispielsweise eine Herzscheibe oder Kulisse; welche zur Umformung der Drehbewegung
des Antriebsmotors in eine schwingende Bewegung dient und deren Führungsmittellinie
aus zwei gleichen Bögen zweier symmetrischer archimedischer Spiralen zusammengesetzt
ist. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit stellt sich dann die Auftragstärke über
der Wegkurve s, wie gestrichelt angedeutet, als eine zur Kurve s parallele
Sinuskurve A' dar.
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Eine andere Möglichkeit, die Einsattlung der Schweißnaht zu verhüten,
besteht darin, daß man die Elektrode unter Benutzung entsprechend ausgebildeter
Getriebe, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, eine Schwingbewegung ausführen läßt, bei
der die Elektrode den mittleren Teil der Naht dichter bestreicht als die Ränder.
Durch die Auswahl der Geschwindigkeit, mit der diese Kurven durchlaufen werden,
kann man gleichzeitig erreichen, daß sich an allen Stellen der Naht ein gleichmäßiger
Auftrag oder in der Mitte der Naht eine Verstärkung des Auftrages ergibt. In diesem
Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß auch bei der Wegkurve nach Fig. i eine
Verstärkung des Auftrags in der Mitte der Naht erreicht werden kann, wenn man ,
die Elektrode im Bereich der Kurvenscheitel sich mit größerer Geschwindigkeit als
im Bereich der Schwingungsmittellinie bewegen läßt. Unter Umständen kann man auch
die Elektrode die in Fig. 4 dargestellte Rechteckkurve beschreiben lassen. Diese
Wegform läßt sich in einfacher Weise erreichen, wenn man die Elektrode nur in den
Umkehrpunkten der Schwänzelbewegung eine Vorschubbewegung in Richtung der Schweißnaht
ausführen läßt.
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In den. Fig. 5 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Sie zeigt eine Regeleinrichtung, mittels der die Schwänzelbewegung der Elektrode
auch während des Schweißvorganges in ihrer Breite und/oder Lage verändert werden
kann.
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Mit i ist die die Schweißelektrode aufnehmende Schweißkopfdüse bezeichnet,
die an dem beweglich gelagerten Schneckenrad 2 sitzt. In das Schneckenrad 2 greift
eine auf der Spindel 3 sitzende Schnecke 30 ein. Die Spindel trägt außerdem
ein Zahnrad 4, welches mit dem Zahnsegments eines Schwinghebels 6 im Eingriff steht.
Der Schwinghebel 6 ist mit einer Kulisse 7 ausgestattet, in welche die Rolle 8 eines
weiteren Schwinghebels 9 eingreift. An dem Schwinghebel 9 sitzt eine zweite Rolle
io, die in der herzförmigen Kulissennut einer Scheibe i i liegt. Diese Scheibe wird
von dem Motor 12 über ein Übersetzungsgetriebe angetrieben. Die Mittellinie der
Kulissennut der Scheibe i i ist aus zwei gleichen Bögen zweier symmetrischer archimedischer
Spiralen zusammengesetzt, so daß sich die Rolle 8 und damit der Schwinghebel 6 stets
mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt. Die Kulisse 7 ist mittels einer an dem
einen Ende mit einer Nut und an dem anderen Ende mit einem Handrädchen 15 versehenen
Gewindespindel 13 versteldbar, so diaß der Pendelwinkel des Hebels 6 und
damit die Amplitude der Schwänzelbewegung der Schweißdüse i betriebsmäßig verändert
werden kann.
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Da neben der betriebsmäßigen Regelung der Amplitude der Schwänzelbewegung
auch meist eine Verschiebbarkeitder Schwingungsmittellinie gegen die Schweißnaht
verlangt wird, ist es empfehlenswert, die Elektrode über ein in diesem Sinne betriebsmäßig
verstellbares Getriebeglied zu kuppeln. Im Ausführungsbeispiel ist diese Verstellmöglichkeit
durch eine Art Rutschkupplung zwischen ,der Schweißkopfdüse und dem Schwinggetriebe
gegeben. Die Schneckenspindel 3 ist an der Sitzstelle des Zahnrades 4 als Konus
ausgebildet, gegen den das Zahnrad .durch die Druckfeder 16 gedrückt wird. Der pulsierenden
Drehbewegung der Gewindespindel 3 im Sinne einer Rechts- und Linksdrehung, die ihr
über das Schwinggetriebe erteilt wird, kann demnach mittels des Handrades
17 eine Drehbewegung zur Verstellung der Düse quer zur Naht überlagert werden.
Selbstverständlich ist auch die Benutzung anderer Zwischengetriebe bzw. Zwischengetriebeteile
möglich. Beispielsweise könnte auch ein Differentialgetriebe an der angegebenen
Stelle in das Getriebe eingefügt sein.
Schließlich sitzt auf der
Welle des Motors i2 eine Kontaktscheibe 18, welche, wie bereits erwähnt, der Schweißdüse
eine Schwänzelbewegung im Sinne einer Rechte.ckkurve nach Fig. q. zu geben gestattet.
Über diese Kontaktscheibe ist der Motor angeschlossen, der den Schweißkopf längs
der Schweißnaht fortbewegt. Die Kontaktanordnung ist auf der Scheibe so getroffen,
daß der Motor nur in den Umkehrpunkten, der Schwänzelbewegung kurz eingeschaltet
ist. Durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit, der Geschwindigkeit und der
Amplitude der Schwänzelbewegung kann die Form der Wegkurve beliebig eingestellt
werden. Für die Schweißung in Form einer Zickzack- oder Sinuslinie kann die Kontaktscheibe
mit Hilfe eines in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Schalters
überbrückt werden.
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Einzelheiten. der beschriebenen Anordnung können selbstverständlich
abgeändert werden. So ist es beispielsweise möglich, durch eine geeignete Regeleinrichtung
die Schwänzel.bewegung nach Geschwindigkeit und/oder Wegform von einem Zustand,
bei dem die Auftragstärke des Schweißmaterials pro Flächenelement gleich ist, stetig
in einen Zustand überzuführen, bei dem die Auftragstärke in der Mittelzone der Schweißnaht
etwas stärker als an den Rändern ist.
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Ferner kann man an Stelle der Kurvenscheibe oder Kulisse zum Einstellen
der Schwänzelbewegung nach Geschwindigkeit und/oder Wegform eine relativ zu einem
Steuerhebel g od. dgl. verschiebbare Walze iio (Fig. 8) benutzen, deren einzelne
Querschnittsformen den jeweils gewünschten Geschwindigkeiten und/oder Wegformen
der Schwänzelbewegung entsprechen und stetig ineinander übergehen.