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Elektrodenhalter zum Lichtbogenschweißen mit drehbarem Spannkopf Die
Erfindung betrifft Elektrodenhalter mit drehbarem Elektrodenspannkopf zum Lichtbogenschweißen.
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Es sind bereits Elektrodenhalter mit drehbarem Elektrodenspannkopf
vorgeschlagen worden, um bei verbrauchten Elektroden oder auftretenden Störungen
die dadurch unterbrochen Schweißarbeit schnell fortsetzen zu können. Diese Elektrodenhalterweisen
u. a. einen Spannkopf auf, durch dessen Drehung zwei oder mehrere darin eingespannte
Elektroden nacheinander an dieSchweißstelle geschwenkt werden können. Es gibt auch
Elektrodenhalter mit drehbaren Köpfen, welche durch Schwenken um einen Drehpunkt
die Neigung der eingespannten Schweißelektrode zum Halter veränderlich gestalten.
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Demgegenüber ist der erfindungsgemäße Spannkopf um seine Längsachse
bzw. um die der eingespannten Elektrode drehbar. Hierdurch wird erreicht, daß bei
»Pfeifenbildung« der Umhüllung der Bogen nicht zu verlöschen braucht und der Schweißvorgang
nach einer im Bruchteil einer Sekunde erfolgten Axialdrehung der Elektrode so gut
wie ohne Aufenthalt weitergehen kann. Im allgemeinen ist der Halter so ausgebildet,
daß der Spannkopf selbsttätig um 18o° drehbar ist. Die Drehbarkeit des Spannkopfes
wird zweckmäßig durch Entriegeln - eines Sperranschlages einer gespannten
Torsionsfeder
ausgelöst. Die unter der Bezeichnung »Pfeifenbildung« bekannte Erscheinung besteht
darin, daß die Umhüllung der Elektrode schräg abschmilzt.
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Die Erfahrung hat gezeigt, da.ß die »Pfeifen-Bildung« im allgemeinen
durch folgende Umstände bedingt ist: i. Durch eine exzentrische Lage des Kernes
in der Umhüllung entsteht an einer Seite eine Verdickung der Schichtstärke. Dieser
Fehler ist durch das für die Umhüllung der Schweißstäbe verwen--dete Herstellungsverfahren
bedingt, das im allgemeinen ein Tauch- oder ein Strangpreßverfahren ist; .
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2. durch Feuchtigkeitsaufnahme der Umhüllung beim Lagern entstehen
darin Stellen, die verzögert abschmelzen; 3. die für die Umhüllung verwendete pastenförmige
Masse ist nicht überall homogen; so da, manche Stellen schneller oder langsamer
abschmelzen als die übrige Umhüllung.
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Die drei vorangehend aufgezählten Ursachen können bei der Benutzung
des Schweißstabes die »Pfeifenbildung« zur Folge haben. Wenn eine solche Pfeifenbildung
eintritt, wird die Lichtbogenführung erschwert öder unmöglich gemacht. Oft kann
sich der Schweißer dadurch helfen, daß er seine Arbeit unterbricht und den Schweißstab
um etwa i 8ö° gegenüber der benutzten Zange verdreht: Während der Zeit, die zur
Drehung des Schweißstabes benötigt wird, sind das Schmelzbad und die dieses bedeckenden
Schlacken erstarrt, so daß der Schweißer gezwungen ist,. wie bei einem normalen
Elektrodenwechsel unter Umständen die Schlacke abzuschlagen, bevor er wieder, die
Schweißarbeit aufnimmt. Dies bedeutet also eine Störung des Arbeitsfortschrittes.
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Die Erfindung beseitigt diese Nachteile durch Schaffung einer für
das Lichtbogenschweißen bestimmten Zange mit begrenzter Drehbewegung des Spannkopfes
um die Elektrodenachse.
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Die Zange gemäß der Erfindung hat die Form einer Pistole, wobei das
Ende des den Schweißstab tragenden Mundstücks durch eine Zwinge gebildet wird, die
sich um einen bestimmten Winkel gegenüber dem Körper der Zange verdreht, wenn eine
Torsionsfeder durch Entriegeln eines Sperranschlags freigegeben wird. Dieser Sperranschlag
ist fest mit der drehbaren Zwinge verbunden und, wirkt mit dem Drehmechanismus zusammen;
wenn dieser über einen Hebel durch Fingerdruck bedient wird. Der Handgriff kann
gegenüber der drehbaren Zwinge in einem beliebigen Winkel verstellbar li sein. -I
Bei »Pfeifenbildung« des Umhüllungskraters wird der Lichtbogen abgelenkt oder er.
erlischt sogar, wenn die Ablenkung zu stark ist. Wenn dann in diesem Augenblick
der Schweißstab mit Hilfe des erfindungsgemäßen Elektroden-Spannkopfes um i8o° gedreht
werden kann und dies im Bruchteil einer Sekunde geschieht, kann der Lichtbogen oft
aufrechterhalten bzw. so rasch wieder gezündet werden, daß das Schmelzbad nicht
zur Erstarrung kommt; in der neuen Stellung der Elektrode schmilzt nunmehr das überstehende
Ende ab, ohne dem Lichtbogen mehr im Wege zu stehen.
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Es wurde festgestellt, daß eine einzige Drehung um i8o° für die Benutzung
des Schweißstabes ausreichend ist. Wenn die »Pfeifenbildung« durch die Exzentrizität
der Umhüllung bedingt ist, erstreckt sich diese'Exzentrizität meistens über die
gesamte Stablänge, so daß eine einzige Drehung um i8o° zur Verschweißung des ganzen
Stabes ausreicht. Bei feucht gewordenen Schweißstäben entstehen meistens feuchte
Umhüllungszonen entlang von Mantellinien der zylindrischen Umhüllung.
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Bei der dritten oben aufgeführten Ursache, nämlich bei einer anomalen
Zusammensetzung des Umhüllungswerkstoffes an einer Stelle, kann dem Nachteil der
»Pfeifenbildung« ebenfalls durch eine Drehung um i8o° abgeholfen werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden,
ins einzelne gehenden Be-- schreibung und den Zeichnungen einiger Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. i zeigt eine Seitenansicht einer Griffzange gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i ; Fig. 3 zeigt eine der
Fig. i entsprechende Ansicht im Schnitt; Fig. q. zeigt einen Schnitt nach der Linie
IV-IV der Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. a in vergrößertem
Maßstab; Fig. 6 und 7 zeigen eine Anwendungsfomm der Griffzange gemäß der Erfindung;
Fig. 8 zeigt einen Aufriß, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausführungsform der
Griffzange gemäß der Erfindung; -Fig: 9 ist ein Teilschnitt nach der Linie IX-IX
der Fig. 8; Fig. io ist ein Teilschnitt nach der Linie X-X der Fig. B.
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Der in Fig. i gezeigte Elektrodenhalter hat im wesentlichen die Form
einer Pistole mit einem Handgriff i, an dem ein Hebel :2 :sowie eine Hülse 3 angeordnet
ist. Diese ist mit einem Mundstück q. verbunden, in dessen Ende eine Elektrode 5
gehalten wird.
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Der Schweißstab 5 besteht wie üblich und wie in Fig. 6 und 7 gezeigt,
aus einem Kern 6 aus einem elektrisch leitenden Metall, das von einer isolierenden
Umhüllung 7 umgeben ist, die in geeigneter Weise auf den Metallstab, z. B. im Tauchverfahren
oder durch Strangpressen, aufgebracht worden ist.
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Das nicht von der isolierenden Umhüllung 7 umgebene Ende des Schweißstabs
5 (Fig. 2 und- 3) befindet sich in einer Bohrung 8 des vorderen Teils 4" des Mundstücks
q..
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Im unteren Teil der Bohrung 8 des Endes ¢a des Mundstücks q. ist eine
V-förmige Nut 9 ausgebildet, welche der Schweißstab 5" in den Kanten 9a, 9b (Fig.
5) berührt, die durch die Schnittlinien der Nutflächen 9 und der Bohrung 8 gebildet
werden.
Der Schweißstab 5 wird im Inneren der Bohrung 8 durch einen
Dorn io (Fig. 2 bis 5) gehalten, der in einen Schlitz 9" eingreift, der mit der
Bohrung 8 in Verbindung steht. Der Dorn io weist an seinem Ende zwei scharfe Kanten
ioa und fob auf, so daß der Schweißstab 5 bei der Drehung des Mundstücks 4 mitgenommen
wird.
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Der Dorn fo bildet das Ende eines gekrümmten Hebels i i. Dieser Hebel
ist durch eine Achse 12 (Fig. 2), einen Flansch 13 und durch einen Gewindebolzen
14 mit dem Innengewinde 15 (Fig. 2 und 3) des Mundstücks 4 verbunden.
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17 bezeichnet einen mit dem Hebel ii fest verbundenen Ansatz.
Dieser Ansatz ist zur Führung einer Druckfeder 1ß bestimmt, welche den Dorn io gegen
den Elektrodenstab 5, drückt.
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Das Teil f" des Griffes i weist eine Bohrung 2o auf, in die das abgesetzte
zylindrische Ende 21 des Mundstücks 4 eingesetzt ist. Die Hülse 3 ist auf dem Ende
2i angeordnet- und mit diesem durch einen Stift 22 drehsteif verbunden.
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Um einen Teil von. kleinerem Durchmesser 2 1" des Endes 21 ist eine
auf Verdrehung beanspruchte Schraubenfeder 23 angeordnet, die mit ihren Enden 23a
und 231, in eine Blindbohrung 24 des Mundstücks 4 bzw. in eine Blindbohrung 25 im
Teil i" des Handgriffs i greift.
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Das vordere Ende ib des Teils f" des Handgriffs i bildet einen Führungshals,
der das Ende 4b des Mundstücks 4 umgibt, so daß die Feder 23 völlig im Inneren des
Griffs i eingeschlossen ist.
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26 ist ein Einschnitt am hinteren Ende i, des Teils i" des Handgriffs
i. Dieser Einschnitt dient zur Aufnahme der Hülse 3, die mit dem Ende 2 i des Mundstücks
4 ,durch den Stift 22 verbunden ist, so daß das Mundstück 4 sieh nicht in Längsrichtung
gegenüber dem Handgriff i versch [eben kann.
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Der Umfang der Hülse 3 weist einen Teil 27 mit etwa dem gleichen Durchmesser
wie das Teil fu des Handgriffs i auf und einen Teil 28 von. geringerem Durchmesser
als das Teil 27 (Fig. 4).
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Die Umfangsteile 27 und 28 der Hülse 3 sind einerseits durch eine
radial gerichtete Fläche 29 verbunden und andererseits durch eine Kerbe 30, die
gegenüber der Fläche 29 um i8o° versetzt ist.
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Die Fläche 29 dient als Anschlag für einen Finger 3 i, der am Ende
eines in einer Bohrung 33 des Handgriffs i längs beweglichen Gleitstücks 32 ausgebildet
ist.
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Die Bohrung 33 ist in ihrem unteren Teil 33a mit einem Innengewinde
versehen. In dieses Innengewinde ist eine als Abschlußstück dienende Stiftschraube
34 eingeschraubt, so daß deren Ende als Abstützung für eine auf Druckfeder 35 dient,
deren anderes Ende sich gegen das Ende 32a des Gleitstücks 32 abstützt.
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Das Gleitstück 32 weist etwa in seinem Mittelteil 32b eine Bohrung
36 auf, in welche das Ende 37" eines Hebels 37 eingreift, der um eine Achse 38 schwenkbar
ist. Der Hebel 37 ist mit dem Hebel 2 fest verbunden.
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In der gezeigten. Stellung greift der Finger 31
des Gleitstückes
32 in die in der Hülse vorgesehene Kerbe 30 ein. In dieser Stellung ist die
das Mundstück 4 mit dem Teil i" des Griffes i verbindende Feder 23 völlig gespannt,
das Mundstück 4 kann sich jedoch nicht in Richtung des Pfeils f1 (Fig. 4) drehen,
da das Ende 2 i mit der Hülse 3 durch den. Stift 22 fest verbunden ist.
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Wenn der Schweißer auf den Hebel2 in Richtung des Pfeils f2 (Fig.4)
drückt, so wird: der Hebel 37 um seine Achse 38 verschwenkt und dadurch das Gleitstück
32 in Richtung des Pfeils f3 gegen die Wirkung der Feder 35 nach unten bewegt, so
daß der Finger 3 i aus der Kerbe 3o der Hülse 3 heraustritt. Die hierdurch freigegebene
Hülse 3 dreht sich in Richtung des Pfeiles f1 so lange, bis die als Anschlag dienende
Fläche 29 auf den Finger 31 auftrifft.
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Die Drehung der Hülse beträgt i8o°, da die Fläche 29 um i8o° gegenüber
der Kerbe 30 versetzt ist.
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Das nicht dargestellte elektrische Stromzuführungskabel wird in der
Bohrung 39 des Griffs i durch Schrauben 40 im Griff gehalten.
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In Fig. 6 bezeichnet 42 eine »Pfeife«, also einen einseitig überstehenden
Teil der Umhüllung. 43 bezeichnet die Schweißraupe und 45 die Schlacken. Durch die
»Pfeife« 42 wird der Lichtbogen so stark nach links oben abgelenkt, daß kein Einbrand
mehr erzielt werden kann und der Bogen zu erlöschen droht. In diesem Zeitpunkt drückt
nun der Schweißer den Hebel 2, so daß der Schweißstab um 18o° gedreht wird und nun
die Stellung nach Fig. 7 einnimmt.
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Da die Drehung des Schweißstabes 5 innerhalb eines Bruchteils einer
Sekunde vor sich geht, brennt der vorher störend abgelenkte Lichtbogen[ ohne abzureißen
weiter, da nunmehr der Lichtbogen auf das Schmelzbad hingelenkt wird.
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Nach Beendigung des Schweißvorgangs setzt der Schweißer die Feder
23 wieder unter Spannung, indem er das Mundstück 4 gegenüber dem Griff i mit der
Hand verdreht, so daß der Finger 3 i am Gleitstück 33 wieder in die Einkerbung 3o
der Hülse 3 eintritt. Die Griffzange ist nunmehr wieder gebrauchsfertig, und eine
neue Elektrode kann eingespannt werden.
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Es ist zweckmäßig, den[ im vorangehenden beschriebenen Elektrodenhalter
ganz oder teilweise mit einer Ummantelung aus einem elektrisch isolierenden Stoff
zu versehen.
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Bei der in Fig. 8 bis fo gezeigten Ausführungsform der Erfindung bezeichnet
46 das hintere Ende eines Schweißstabs mit dem Kern 47 und der Umhüllung 48. Das
Ende des Schweißstabes befindet sich in einer Bohrung 49 eines Teils So von kreisrundem
Querschnitt, der auf einer Seite eine Aussparung 5 i aufweist, die mit einer Bohrung
49 in Verbindung steht. In die Aussparung 5 i greift das Ende eines Schwenkhebels
52 ein, der um eine Achse 53 auf dem Teil So drehbar ist. Das Ende 54 des Hebels
52 ist so ausgebildet, daß es den Schweißstab 46 in der Bohrung 49 festklemmt.
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55 bezeichnet eine in der Bohrung 56 des Teils So angeordnete Druckfeder,
die sich einerseits
gegen eine Schulter des Hebels 52 und andererseits
gegen eine in einer mit Innengewinde versehenen Bohrung 56 eingeschraubte Stiftschraube
57 abstützt. .
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Das freie Ende 58 des Hebels 52 bildet einen Handgriff; durch den
der Hebel um seine Achse 53 gegen die Wirkung der Feder 55 geschwenkt werden kann,
um das Herausnehmen des Schweißstabs aus der Bohrung 49 zu ermöglichen.
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Das Teil 5o; das aus einem elektrisch leitenden Metall hergestellt
ist, ist von einer Isolierhülse 59 umgeben und befindet sich mit seinem rückwärtigen
Teil 50a in einer vorderen Bohrung 6o eines rohrförmigen Elements 61, das in Verlängerung
der Hülse 5.9. angeordnet ist.
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Das rohrförmige Element 61 bildet etwa in seinem mittleren Teil ein
Lager 62 für eine Achse 63, die mit einem ihrer Enden mittels eines Stiftes 64 mit
dem Teil 5o fest verbunden ist.
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Das andere Ende der Achse 63 bildet einen drehbaren Anschlag 65 oder
dient zur Befestigung eines solchen auf ihr. In diesem Anschlag ist eine Nut 66
eingearbeitet, die sich etwa über i8o° seines Umfangs erstreckt. Der Anschlag 65
ist für das Zusammenwirken mit einem feststehenden Anschlag 67 bestimmt, der durch
den Fortsatz eines in einem Innengewinde 68 des rohrförmigen Elements 61 eingeschraubten
Gewindestifts gebildet wird. Eine Innenbohrung 69 der Achse 63 und des drehbaren
Anschlags 65 weist einen Teil mit größerem Durchmesser 70 und eine Einkerbung
71 auf, in der sich normalerweise ein Erweiterungsansatz 72 befindet, der durch
einen Teil von größerem Durchmesser 73 eines Gleitstücks 74 gebildet wird. Dieses
Gleitstück hat einen Kopf 75 (Fig. 8 bis io) von etwa rechteckigem Querschnitt,
der in eine Bohrung 76 von entsprechendem Querschnitt in einem am hinteren Teil
des rohrförmigen Elements 61 angeordneten Abschlußstück 77 eingreift, das von einer
Stiftschraube 78 gehalten wird.
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Das dem Kopf 75 entgegengesetzte Ende 79 des Gleitstücks 74 hat einen
kleineren Durchmesser und erstreckt sich in eine Blindbohrung 8o in Verlängerung
der Bohrung 69 der Achse 63.
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Eine in der Bohrung 69 der Achse 63 angeordnete Feder 81 hält normalerweise
den Kopf 75 des Gleitstücks 74 gegen eine am Abschlußstück 77 ausgebildete Schulter
77a in Anlage. 82 bezeichnet eine Torsionsfeder, deren Enden 82, und 82b
sich in Bohrungen erstrecken, die zu diesem Zwecke im zylindrischen Teil
50 und in dem als Lagerung für das rohrförmige Element 61 dienenden Teil
62 vorgesehen ist.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt, ist das rohrförmige Element von einer
Isolierhülse 83 umgeben, deren Länge so bemessen ist, daß sie sich an die Isolierhülse
59 anschließt und etwas über das hintere Ende des rohrförmigen Elements hinausragt.
Dieser hinausragende Teil trägt eine Achse 84, auf weicher das Ende eines Hebels
85 drehbar gelagert ist, der in geeigneter Weise isoliert ist und auf das Ende eines
am Kopf 85 des Gleitstücks 74 ausgebildeten Fortsatzes 86 einwirkt. Wie aus Fig.9
ersichtlich, ist das rohrförmige Element 61 an seinem hinteren Teil zu einer Wange
87 ausgebildet, die zwischen den beiden Armen 88 und 89 einer an einem Teil 9i ausgebildeten
Gabel 9o durch die Schraube 92 gehalten wird. Der beschriebene Mechanismus kann
gegenüber dem Teil 9z verschwenkt werden, an dessen Ende gia ein Stromzuführungskabe195
befestigt werden kann. Das Teil gi, das aus stromleitendem Werkstoff besteht, ist
von einem Handgriff 96 aus Isolierstoff, beispielsweise Gummi, umgeben.
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Die Arbeitsweise der vorangehend beschriebenen Lichtbogenschweißzange
ist wie folgt:: In der in der Zeichnung gezeigten Stellung ist die Torsionsfeder82
gespannt.. Sie kann sich jedoch nicht entspannen, da das. zylindrische, mit der
Achse 63 fest verbundene Teil 5o durch den Erweiterungsansatz 72 des Gleitstücks
74 festgehalten wird, da letzteres an einer Drehung durch den annähernd rechtwinkligen
Querschnitt seines Kopfes, der mit einer Bohrung von entsprechendem Querschnitt
im feststehenden Abschlußstück 77 in Eingriff steht, verhindert wird.
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Der Schweißstrom fließt durch das Kabel95 über das Teil 9i, das. rohrförmige
Element 61 und -den zylindrischen Teil 50 zu dem Elektrodenkern 47.
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Je nach der Zugänglichkeit der Schweißstelle hält der Schweißer den
Handgriff 96 gegenüber dem Körper der Zange mehr oder weniger geneigt, um seine
Arbeit zu erleichtern.
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Wenn die Umhüllung 48 beim Schweißen eine »Pfeifenform« erhält, bewirkt
der Schweißer eine Drehung des Schweißstabs, indem er mit dem Daumen auf den Hebel
85 drückt. Hierdurch wird über den Ansatz 86 das Gleitstück 74 in Richtung des Pfeils
f4 entgegen der Wirkung der Feder 81 verschoben. Sobald der Erweiterungsansatz 72
in die Bohrung mit größerem Durchmesser 7o eintritt, ist der drehbare Anschlag 65
nicht mehr -verriegelt, so daß die auf Torsion beanspruchte Feder 82 das zylindrische
Teil 5o gegenüber dem rohrförmigen Element 61 verdreht. Bei seiner Drehbmvegung
nimmt das Teil 5o die Achse 63 und damit den drehbaren Anschlag 65' mit, bis das
Ende der Nut 66 gegen den seine Drehbewegung zum Stillstand bringenden Ansatz zur
Anlage kommt.
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Die Länge der Nut 66 ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß das Teil
5o und damit der Schweißstab um etwa iSo° gedreht werden.
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Wenn der Schweißvorgang beendet ist, wird die Zange durch den Schweißer
wieder gespannt, indem er das Teil 5o zurückdreht. Durch diese Drehung wird der
drehbare Anschlag in seine ursprüngliche Stellung gebracht, so daß die Feder 81
das Gleitstück 74 wieder zurückschiebt, dessen Erweiterungsansatz 72 wieder in die
Einkerbung 71 eintritt.
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Die das Teil 5o umgebende Hülse 59 sowie der Hebel 58 bestehen
aus Isolierstoff, so da,B es für das Spannen der Zange nicht erforderlich ist, den
Strom abzuschalten.
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Die Erfindung ist nicht auf die im vorangehenden beschriebenen und
in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. Insbesondere
kann die Anlenkung des Handgriffs am Körper der Zange durch ein Kugelgelenk ersetzt
werden, so daß eine Neigung des Zangenkörpers und damit des Schweißstabs in verschiedene
Richtungen und mit verschiedenen Winkeln möglich ist.