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Schweißkopf für automatische Lichtbogenschweißrnaschine Die Erfindung
betrifft einen Schweißkopf für Lichtbogenschweißmaschinen.
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Bei allen bisher bekannten Schweißköpfen für Lichtbogenschweißmaschinen,
welche Vorrichtungen für den Vorschub, den elektrischen Kontakt und die Führung
einer fortlaufenden Elektrode aufweisen, die von einem Haspel abgerollt und eine
leitende Oberfläche hat, erfolgt die Einführung des Schweißdrahtes oder der Elektrode
durch eine röhrenförmige Führung oder Kanal und durchläuft zuerst die Organe oder
Rollen für den Vorschub und anschließend die Teile für den elektrischen Kontakt
und die Führung. Diese Anordnung ist unvorteilhaft, weil das äußere Ende der Elektrode,
das normalerweise durch das vorherige Aufgerolltsein auf der Haspelrolle gebogen
ist, zuerst geradegerichtet und außerdem sauber geschnitten werden muß. Bei der
Verwendung von umhülltenElektroden des genannten Typs, die leitende Metallwindungen
oder ein leitendes metallisches Maschengeflecht haben, sind die Drähte, die am abgeschnittenen
Ende der Elektrode vorspringende Teile aufweisen können, für die Einführung der
Elektrode in den Schweißkopf sehr hinderlich. In diesem Falle
können
die vorspringenden Drahtenden gegen die Innenwand des Röhrenkanals anstoßen oder
sieh dort festhaken und das Maschengeflecht aufreißen bzw. entflechten, wodurch
es unmöglich wird, die Elektrode noch weiter in den Schweißkopf einzuführen. Die
Elektrode muß dann wieder herausgezogen werden, das äußere, beschädigte Ende muß
abgeschnitten und die gesäuberte Elektrode ein zweites Mal eingeführt werden. Diese
Schwierigkeiten bestehen in jedem Falle, ob die Elektrode nun mit der Hand eingeführt
wird oder mit Hilfe von durch den Motor der Schweißmaschine angetriebenen Vorschubrollen.
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Außerdem war es bei der Mehrzahl der bekannten Schweißmaschinen notwendig,
die fortlaufende Elektrode in die Vorschuborgane unter der Wirkung des Vorschubmotors
der Maschine einzuführen, wodurch eine höhere Zeit für den Wechsel der Elektrode
erforderlich wurde, und das letzte Stück der Elektrodenrolle mußte ebenfalls unter
der Wirkung des Motors herausgezogen werden, wodurch infolge der geringen Umfangsgeschwindigkeit
der Rollen viel Zeit verlorenging.
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Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen besteht auch noch darin,
daß unter Umständen während der Einführung der Elektrode die Maschine bzw. der Schweißkopf
unter Strom gehalten werden muß, wodurch Unfälle verursacht werden können.
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Diese übelstände werden durch die Erfindung vermieden.
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Die Erfindung beruht auf- dem grundlegend neuen Gedanken, den Schweißkopf
so auszubilden, daß die Elektrode auf der ganzen in dem Schweißkopf befindlichen
Länge von der Vorderseite in diesen einführbar und herausnehmbar ist.
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Zur Ausführung dieses Erfindungsgedankens sind nach der Erfindung
in bekannter Weise eine oder mehrere unter Federwirkung stehende Druckrollen für
den Vorschub der Elektrode auch in abgehobener Stellung feststellbar, und. außerdem
können die elektrischen Kontaktorgane ebenfalls durch eine Stellvorrichtung an die
Elektrode gepreßt oder von dieser abgehoben werden, und diese Vorrichtungen befinden
sich in einem Support, an dessen unterem Teil das Drahtende der Elektrode zunächst
in einem abnehmbaren Führungsteil befestigt und die Elektrode in die freien Räume
zwischen den Vorschubrollen und den Kontaktorganen, die nach der Vorderseite des
Schweißkopfes hin frei liegen, auf der ganzen in dem Schweißkopf befindlichen Länge
von der Seite her in diesen eingelegt bzw. aus ihm herausgenommen werden kann.
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Es ist ersichtlich, dali durch die genannte Anordnung und Arbeitsweise
nach der Erfindung die obengenannten Nachteile der Schweißköpfe, bei welchen der
Draht von oben nach unten durch den Schweißkopf, und zwar durch geschlossene Führungen,
Rollen und Kontaktstücke, hindurchgezogen wird, vermieden werden.
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Außerdem ist die Einführung der Elektrode in den Schweißkopf nach
der Erfindung wesentlich einfacher und auch weniger zeitraubend. Insbesondere kann
während der Stillstandszeiten für das Einziehen der Elektrode die Schweißmaschine
stromlos gehalten werden, wodurch Unfälle vermieden werden.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf folgende weitere besondere vorteilhafte
Ausbildungen und Anordnungen des Schweißkopfes bzw. von Teilen desselben: So ist
die Andrückrolle in einem mit Bezug auf den Rahmen der Vorschubrolle schwenkbaren
Support gelagert, wobei die Andrückrolle in der angedrückten und in der abgehobenen
Stellung durch die Betätigung einer in dem Schwenksupport drehbar gelagerten Spindel
gehalten wird, die mit einer Nase gegen einen festen Anschlag am genannten Rahmen
anliegt.
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Ferner kann der unter Vermittlung der Andrückrolle auf die fortlaufende
Elektrode ausgeübte Federdruck durch Drehen einer Schraubspindel mit Handrad geregelt
werden, die in dem Schwenksupport gelagert ist und auf das eine Ende eines Hebels
wirkt, auf welchem die Andrückrolle gelagert und dessen anderes Ende um die Drehachse
des Schwenksupportes drehbar ist.
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Weiter weisen die elektrischen Kontaktorgane Kontaktbacken auf; die
auf den Haltearmen von Winkelhebeln angebracht sind, welche zur Elektrode symmetrisch
angeordnet sind und deren Druckarme zur Klemmung der Elektrode zwischen den Backen
auseinanderbewegt und zur Auslösung der Elektrode aus den Kontaktbacken durch eine
Rückzugsfeder einander genähert werden durch die Wirkung eines Antriebes, welcher
unter Zwischenschaltung von regelbaren Druckfedern arbeitet.
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Der Schweißkopf weist außerdem eine einseitige Führung der Elektrode
durch Rollen auf, welche zwischen dem Austritt aus den Vorschuborganen und dem Eintritt
in die elektrischen Kontaktorgane liegen und gegen welche die sich abrollende gebogene
Elektrode elastisch anlegt.
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Ein weiteres- Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei einer Kontaktbacke
innerhalb der von der Elektrode beschriebenen Kurvenbahn und zwei übereinander angeordneten
Kontaktbacken auf der Außenseite dieser Kurvenbahn die an der Außenseite der Kurvenbahn
liegenden Kontaktbacken derart gelenkig gelagert und miteinander verbunden sind,
daß sie sich den Biegungsänderungen der Kurvenbahn der Elektrode anpassen können.
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Ferner ist das abnehmbare Führungsorgan am Ausgang der elektrischen
Kontaktorgane, in welche die Elektrodenspitze beim Einsetzen in den Schweißkopf
eingeführt wird, dort in Richtung von unten nach oben vor der Befestigung einsetzbar.
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Da der Bogen der von dem Haspel abgerollten fortlaufenden Elektrode
entsprechend dem Durchmesser der Elektrode ändert, sieht die Erfindung vor, daß
der Support für die elektrischen Kontaktorgane mit dem die Vorschuborgane für die
Elektrode tragenden Rahmen durch einstellbare Mittel
verbunden ist,
deren Einstellung die in dem Schweißkopf befindliche Elektrodenlänge und dadurch
die elastische Reaktion der Elektrode bestimmt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine Vorderansicht des Schweißkopfes,
in dem eine fortlaufende Schweißelektrode eingesetzt ist, Fig. 2 eine Seitenansicht
mit teilweisem Schnitt nach Linie II-II der Abb. i und weiteren Teilschnitten, Fig.
3 in schematischer Darstellung die Anordnung des Schweißkopfes nach der Erfindung
bei einer Schweißmaschine mit elektrischem Lichtbogen, Fig.4 eine Einzelansicht
der Anordnung einer Kontaktbacke in der Vorrichtung der elektrischen Kontaktorgane,
Fig. 5 eine ähnliche Vorderansicht, wie in Abb. i gezeigt, welche die fortlaufende
Elektrode bereit zur Herausnahme aus dem Schweißkopf zeigt, Fig. 6 einen Schnitt
nach Linie VI-VI der Abb. 2, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Abb. 6.
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In den verschiedenen Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet. Wie in den Fig. i und 2 gezeigt, weist der Schweißkopf
einen Rahmen i auf, in welchem die Vorschuborgane gelagert sind, und einen Support
2 für die elektrischen Kontaktorgane einer fortlaufenden Elektrode 3. Diese Elektrode
kann z. B. eine Umhüllung aufweisen, welche zwischen den Windungen eines äußeren
Metalldrahtes 3' eines Metallgeflechtes eingebracht ist, das aus einer Anzahl von
schraubenförmig um den metallischen Elektrodenkern gewickelten Drahtlagen besteht.
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In dem Rahmen i befindet sich, auf einer Motorwelle oder Antriebswelle
4 aufgesetzt, eine Vorschubrolle.5 für die Elektrode 3, die auf der anderen Seite
in Kontakt mit einer Rolle 6 ist. Die Elektrode ist infolgedessen zwischen die Rollen
5 und 6 geklemmt. Die .letztere Rolle ist bei 7 in einem Winkelhebel 8 gelagert,
dessen eines Ende 9 auf einem am Rahmen i befestigten Drehzapfen io gelagert ist.
In dem anderen Ende des Hebels 8, welches mit i i bezeichnet ist, dreht sich frei
eine Spindel 12. Ein Gewindeteil 13 dieser Spindel greift in eine Stütze 14 einer
Platte ein, die eine Lagerbüchse 15 aufweist und einen um den Zapfen io schwenkbaren
Support 16 bildet. Zusammengepreßt zwischen Teil i i des Hebels 8 und dem Anschlag,
der durch den Gewindeteil 13 der Spindel 12 gebildet wird, befindet sich eine Schraubenfeder
17. Auf dem freien Ende der Spindel befindet sich auf der Außenseite der Stütze
14 des Schwenksupportes 16 ein Stellrad 18.
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Eine Spindel i9, die einerseits in der Stütze 14 und andererseits
in einem ebenfalls fest an dem schwenkbaren Support i6 befestigten Lager 2o lagert,
ist an einem Ende, und zwar außen an dem schwenkbaren Support, mit einem Handgriff
21 versehen und an ihrem anderen inneren Ende mit einer Nase 22, die gegen die eine
oder andere Fläche eines am Rahmen i befestigten Anschlages 23 anstoßen kann.
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Die Organe für den elektrischen Kontakt, die auf den Support 2 des
Schweißkopfes gelagert sind, haben leitende Kontaktbacken 24, 24' und 24", an denen
die biegsamen Leiter 25, 25' und 25" für die elektrische Stromzufuhr angeschlossen
sind. Die Anordnung dieser Kontaktbacken wird weiter unten eingehender beschrieben
unter Angabe der besonderen Funktionen, welchen sie dient.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt und wie insbesondere die schematische
Darstellung der Anordnung des Schweißkopfes nach der Erfindung in einer Schweißmaschine
mit elektrischem Lichtbogen nach Fig. 3 zeigt, sind die Vorschuborgane und die Organe
für den elektrischen Kontakt, für die von einem Haspel 2,6 abrollende fortlaufende
Elektrode 3, der von einer Stütze 27 der Schweißmaschine getragen wird, mit ihren
Rahmen i und 2 auf einem Bogen angeordnet, wie ihn die abgezogene Elektrode 3 gewöhnlich
beschreibt. Die Gesamtanordnung ist so getroffen, daß sich der elektrische Lichtbogen
29 auf einer gedachten Linie befindet, welche zu der von der Elektrode 3 beschriebenen
Kurve an deren unterem Ende als Tangente verläuft.
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Außerdem ist, wie ebenfalls in den Fig. i und 2 dargestellt, die Elektrode
3. am Ausgang der -Vorschuborgane einseitig in der Rille einer losen Rolle
30 geführt, die auf dem Rahmen i gelagert ist, und vor ihrem Eintritt in
die Organe des elektrischen Kontaktes in der Rille einer losen Rolle 3z, die auf
dem Support 2 gelagert ist. Diese einseitige Führung ist möglich und wirksam durch
den elastischen Druck, welchen die fortlaufende Elektrode in den Rollen 30, 3 i
zufolge der Bogenlinie, auf welcher sie in der Schweißmaschine nach Abrollen von
dem Haspel 26 verläuft, ausübt.
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Wie aus den Fig. i, und 2 ersichtlich, dient eine Welle 32; die mittels
eines Lagers 33 in dem Support 2 gelagert ist, allein zum Festklemmen und Lösen
der Elektrode 3 in den Organen des elektrischen Kontaktes. An ihrem hinteren Ende
weist die Welle 32 einten Vierkant 34 auf, auf welchen der Handhebel 36 mit
einer entsprechend geformten Büchse aufgesetzt ist, während an ihrem vorderen Ende
ein elliptischer Daumen 37 befestigt ist: Andererseits sind zwei Winkelhebel, die
symmetrisch, mit Bezug auf die Elektrode 3 angeordnet sind, in ihren Stützpunkten
38, 38' auf dem Support 2 gelagert. Die Kraftarme 39,.39' dieser Winkelhebel
sind an ihren Enden mit Gewindebüchsen 40, 40' versehen. In diese Büchsen sind mit
Außengewinde versehene Büchsen 41 und 41' eingesetzt, die an ihren äußeren Enden
Stellköpfe 43, 43' und an ihren inneren Enden Anschläge 45, 45' aufweisen. In diesen
Gewindebüchsen 41 und 41' sind verschiebbar Druckspindeln 42, 42' untergebracht,
die
an ihren Enden verdickte Köpfe 44, 44' aufweisen. Zwischen diesen und den Anschlägen
45, 45' sind Schraubenfedern 46, 46' angeordnet, deren Spannung durch Verstellung
der Gewindebüchsen 41,41 ' mit Hilfe der Einstellköpfe 43, 43' einstellbar ist und
die das Bestreben haben, die Enden 4o, 4o' der--Hebel 39, 39' auseinanderzubewegen.
Dieses Auseinanderbewegen erfolgt gegen die Wirkung der Rückzugfeder 47, welche
in den Punkten 48, 48' angreift, um die Kraftarme 39, 39' der Winkelhebel gegeneinanderzuziehen.
Diese Winkelhebel bzw. ihre Kraftarme 39, 39' haben nach Fig. i den größten Abstand
voneinander,, wenn der größte Durchmesser des elliptischen Daumens 37 in Bezührtmg
mit den Köpfen 44, 4.4:' ist und seine längste Achse- in der Achse der Druckspindeln
42, 42' liegt.
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An den anderen Enden der Winkelhebel, d. h. an den Enden der Haltearme
49, 49' dieser Hebels sind elektrische Kontaktbacken 24,:24" und 24" an der Innen-
bzw. Außenseite des von der Elektrode 3 beschriebenen Bogens angeordnet. Die Backe
24 (Fig. 4) ist auf dem Arm 49 abnehmbar angelenkt, und zwar mittels einer Büchse
5o und einer Scheibe5i, die auf einem Stift mit Flügelmutter 52 sitzen, der mit
einem Gewindeteil 53 in das Ende des Armes 49 eingeschraubt ist. Die Backen 24',
24" (Fig. 1,.2 und 5) sind zwischen zwei parallelen Flanschen 54, 54@ mittelbar
an dem Ende des Haltearmes 49 angelenkt, und zwar an den Enden der Dreieckflansche
bei 55_ und 56, während sich an dem Scheitelpunkt der Dreieckflansche die Gelenkverbindung
zwischen den Flanschen und dem Hebelarm q:9' befindet. Diese Flansche sind an dem
Ende des Haltearmes 49' z. B. abnehmbar durch eine Büchse-50" und eine Vorlegscheibe
51', die auf .einem Zapfen .mit Flügelmutter 52' sitzen, der mit seinem Gewindeteil
53' in das Gewindeende des Armes 49' eingreift, angelenkt.
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Auf diese Weise sind die Kontaktbacken 24',:24!' wie die Glieder einer
Kette vereinigt, und in Zusammenarbeit mit der Backe 24 können sie sich unter der
indirekten Wirkung, welche durch die einstellbaren Federn 46, 46' auf die Haltearme
49, 49 der Winkelhebel ausgeübt wird, den Änderungen im Verlauf der von der Elektrode
beschriebenen Kurve anpassen.
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Von den leitenden Backen 24, 24' -und 2q." aus durchläuft die Elektrode
3 ein letztes, abnehmbares Führungsorgan oder -mundstück 66, von welchem nur ein
konischer Unterteil 67 den Aussprühungen des Schweißlichtbogens ausgesetzt ist..
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Dieses Führungsmundstück kann von unten nach oben in den Support :2
eingeführt und durch einfaches Drehen. um seine Achse in diesem befestigt werden.
Zu diesem Zwecke (Fig. i, 2 und 3) hat ein Teil 68 de's Supportes 2 eine zylindrische
Aussparung 68' zur Aufnahme eines zylindrischen Oberteils 69 des Mundstückes 66.
Der zylindrische Teil 68' weist z: B. einen Sperrzapfen 7o auf, der in einer Kreisrille
7o' des zylindrischen Teiles 69 des Mundstückes eingreift. Die Einführung der fortlaufenden
Elektrode in dem Schweißkopf nach der Erfindung erfolgt, ohne daß es notwendig ist,
die Schweißmaschine unter Strom zu setzen oder sonstwie Strom zuzuführen.
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Vor der Einführung der Elektrode in den Schweißkopf wird der Schwenksupport
16, falls dieser in der in Fig. i gezeigten Stellung verriegelt ist, entriegelt,
indem man die Spindel i9 durch den Handgriff 21 dreht. Nach Entriegelung wird der
Schwenksupport 16 dadurch in seiner Offenstellung gehalten, daß man den Handhebel
21 der Spindel x9 im entgegengesetzten Sinne dreht, so daß der Ansatz a2 auf die
andere Seite des Anschlages 23 gelangt. Durch diesen Vorgang wird die Druckrolle
6 in Abstand von der Vorschubrolle 5 gehalten. Alsdann senkt man die Handhabe 36,
wodurch der elliptische Daumen 37 so bewegt wird, #daß sein Teil mit dem kleinen
Durchmesser zwischen die Anschlagköpfe 4.q., 44 gelangt. Dadurch werden wiederum
die Winkelhebel unter der Einwirkung der Rückzugfeder 47 so ausgeschwungen, daß
ihre Haltearme 49, 49 sich auseinanderbewegen, Durch diesen Vorgang werden die Kontaktbacken
24, 24', 2q." von der Elektrode 3 seitlich abgezogen, und die Elektrode wird dadurch
freigegeben. Das Mundstück 66 wird aus dem Unterteil 68 des Supportes :2 ausgelöst,
indem man es um seine Längsachse dreht, derart, daß der Stift 7o die Rille 70' verläßt,
so daß man das Mundstück nach unten aus dem Teil 68 herausziehen kann, um die Elektrode
freizul egen.
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Um die fortlaufende Elektrode 3 in den Schweißkopf einzuführen, verfährt
man z. B. in folgender Weise: Von dem Haspel wird eine Länge der fortlaufenden Elektrode
3 abgezogen und das freie Ende in das Führungsmundstück 66 eingeführt, welches man
in der Unterseite des Supportes 2 für die elektrischen Kontaktorgane einsetzt und
hier durch eine Drehbewegung befestigt. Man fährt alsdann von unten nach oben mit
dem Daumen über die Elektrode, und zwar in Richtung der Führungsrollen
31 und 3o. Dabei greift die Elektrode elastisch in die Rillen dieser Rollen.
Durch Betätigung der Nase 22 mittels der Handhabe :2i wird der Schwenksupport 16
ausgelöst und dann der Elektrode genähert. Alsdann dreht man die Handhabe 21 im
entgegengesetzten Sinn, wodurch die Nase 22 auf die andere Seite des Anschlages
23 gebracht wird, um den Schwenksupport 16 zu verriegeln und die Elektrode 3 zwischen
die Rollen 5 und 6 zu klemmen. Zur Herstellung des elektrischen Kontaktes zwischen
den Backen 24, 24' und 24" und der Elektrode 3 führt man den Handhebel 36 in die
Stellung nach Fig. i zurück, wobei der elliptische Daumen 37 die Anschlagköpfe 44
und 4.q.' entgegen der Wirkung der Federn 46 und 46' zurückschiebt, wodurch die
Hebel 39, 49 und 39', 49', an welchen die genannten Backen angelenkt sind, betätigt
werden.
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Der Druck, den die Rollen 5 und 6 auf die Elektrode ausüben, kann
durch Betätigung des Stellrades 18 geregelt werden, wodurch die Spannung
der
Feder 17 geändert wird. Wird die Elektrode durch eine andere vom gleichen Durchmesser
ersetzt, so braucht der Druck dieser Feder und die Stellung des Stellrades nicht
geändert zu werden.
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Um den einseitigen Druck der Vorschubrolle 5 auf die Elektrode herabzusetzen
und ihn gleichmäßig auf die Oberfläche der Elektrode zu verteilen, können die Vorschubrolle
5 und die Rolle 6 mit Randverzahnungen 5' und 6' versehen sein, welche in Fig. i
in strichpunktierten Linien angedeutet sind. Durch den Eingriff dieser Verzahnungen
werden beide Rollen 5 und 6 Antriebsrollen, und der Druck, den sie auf die Elektrode
zur Mitnahme ausüben, kann auf die Hälfte herabgesetzt werden. Die Gefahr der Zerstörung
oder Beschädigung der sich zwischen den Drahtwindungen 3' der leitenden Oberfläche
der Elektrode befindenden Umhüllungsmasse wird dadurch wesentlich herabgesetzt.
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Auf der Rückseite des Schweißkopfes ist der Support 2 für die elektrischen
Kontaktorgane mit dem Rahmen i für die Vorschubrollen der Elektrode durch eine Schraubenspindel
mit Flachgewinde 57 (Fig. 2, 6 und 7) verbunden, deren Fußteil 58 in einem mit dem
Support 2 starr verbundenen Block 59 befestigt ist. Um die feststehende Gewindespindel
57 greift eine Riffelmutter 6o, die um eine Führung 61 am unteren Ende: eines Gehäuses
62 drehbar ist. Das Gehäuse 62 ist an einer an dem Rahmen i befestigten Stütze 63
befestigt.
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Die Schraubenspindel 57 weist auf der ganzen Länge ihres Gewindeteiles
eine Längsnut 64 auf, in welche ein Keil 65 eingreift, welcher durch die
Hülse 62 hindurchgeht und mit dem Support 63 fest vereinigt ist. Es ist ersichtlich,
daß durch Drehung der Mutter 6o um die Führung 61 in einem oder anderem Sinne der
Support 2 von dem Rahmen i weiter wegbewegt oder diesem genähert werden kann, indem
die Spindel 57, welche durch den Keil 65 geführt ist, in der Hülse 62 gehoben oder
gesenkt wird. Dadurch wird die sich in dem Schwieißkopf befindliche Länge der Elektrode
vergrößert oder verringert.
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Unter Hinweis auf die Zeichnungen und wieschon oben angegeben, wird
das Führungsmundstück 66 von unten nach oben und nicht von oben nach unten in den
Support eingesetzt wie bei den bekannten Schweißköpfen. Dadurch ist nur der konische
Teil des Mundstückes den Aussprühungen beim Schweißvorgang ausgesetzt, und :infolgedessen
kann sich das Mundstück nicht in dem Maße durch Korrosion festsetzen, daß es nur
mit Gewalt gelöst werden könnte.
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Die fortlaufende Elektrode bewegt sich nach der Erfindung auf der
ganzen von dem Schweißkopf erfaßten Länge selbsttätig aus diesem heraus, sobald
die Vorschuborgane und die elektrischen Kontaktorgane geöffnet sind.