WO2014154444A1 - Gelenkiger schweissbrenner - Google Patents

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WO2014154444A1
WO2014154444A1 PCT/EP2014/054041 EP2014054041W WO2014154444A1 WO 2014154444 A1 WO2014154444 A1 WO 2014154444A1 EP 2014054041 W EP2014054041 W EP 2014054041W WO 2014154444 A1 WO2014154444 A1 WO 2014154444A1
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WO
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guide
welding torch
gas
segments
welding
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/054041
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Werner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2014154444A1 publication Critical patent/WO2014154444A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • B23K9/296—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas using non-consumable electrodes

Definitions

  • the invention relates to a welding torch for welding components according to the preamble of patent claim 1.
  • Such welding torches for welding components using at least one gas are well known in the general state of the art.
  • a welding torch includes at least one of the gas flowed through Füh ⁇ approximately element, by means of which the gas during welding ge ⁇ leads is.
  • the gas exits during welding from the foundedsele ⁇ ment.
  • the guide member for example at its end at least one outlet opening, via which the guide member by flowing gas can flow out of the guide ⁇ element.
  • the gas is at ⁇ play, be the so-called primary gas.
  • the gas may be playing as a protective gas at ⁇ .
  • welds are conventionally laid from the hard to reach areas constructively in contrast, more easily accessible areas.
  • this can have the consequence that the welds are in harnessbe ⁇ overloaded areas of the components, so that the welds are subjected to very high loads.
  • implements such as Brennerverlän ⁇ struggled or mirror welding, the manufacture the len of welds, however, and in particular require special training of a person performing the weld. It is therefore an object of the present invention to provide a
  • Such a welding torch for welding components using at least one gas comprises at least one guide element, through which the gas can flow, for guiding at least the gas emerging from the guide element during welding.
  • the invention provides that the Springfieldsele ⁇ ment comprises a plurality of at least partially successively arranged in the flow direction of the gas, inherently rigid guide segments which delimit at least one of the gas flow-through guide channel and are relatively movably connected to each other.
  • the guide segments are intrinsically rigid, ie individually. Thus, they are sufficiently stable and resistant, NEN to ⁇ gron- components to silently SEN and consequently also produce welds.
  • the guide member flexible as a whole, so that it toward ⁇ clear its shape to different boundary conditions, and thus in particular to different, conventionally very difficult or inaccessible places can be adapted to which welds are to be made.
  • the welding torch or its guide element Due to the mobility of the guide segments, the welding torch or its guide element can be adjusted in different directions Liehe, curvatures and angles of attack who is the, so that very difficult or impossible to reach places welds can be formed ⁇ also in a conventional manner relative to each other. In this way it is for example also easily mög ⁇ Lich to form welds in undercuts. Special and additional tools and a special and zusharm ⁇ Support during training a welding person performing are not required.
  • the welding can be carried out by means of the burner according to the invention in a simple manner manually by a person. Alternatively, it is conceivable to perform the weld for example by means of a welding robot bumper ⁇ matically.
  • the guide segments are gas-tightly connected to each other, so that an undesirable escape of the gas from the guide channel and thus from the guide member can be avoided.
  • the gas can flow out, for example, defined by at least one seen at one end of the guide member before ⁇ outflow opening of the guide member and thus the weld seam to be selectively supplied.
  • the individual guide segments are gas-tight in their own right.
  • the guide segments are positively and / or non-positively connected to each other.
  • positive connection is for example such a compound to be understood, wherein at least a normal force acts on to ver together ⁇ binding or related areas. A mutual shift of the surfaces is prevented, as long as a caused by friction drag is not exceeded.
  • Un ⁇ ter “positive connection” is for example such a connection to understand, in which interconnected or interconnected elements such as example, connecting element of the guide segments m at least partially, mutual overlap are arranged and avoid each other by a relative movement.
  • the guide segments are particularly firmly miteinan ⁇ connected. At the same time, they can be moved relative to one another particularly well and thus adapted to different boundary conditions, in particular to different locations at which welds are to be produced.
  • the Füh ⁇ approximately segments are pivotable relative to each other.
  • the guide element as a whole can be adapted to different boundary conditions with regard to its shape.
  • welds can be formed on undercuts particularly well.
  • At least one of the guide segments has at least one locking element, by means of which theêtsseg ⁇ elements in different positions relative to each other can be fixed.
  • the locking element it is pos ⁇ lich to fix the guide segments in a desired position relative to each other thereby to fix a desired shape of the guide element as a whole, after this form was formed by moving the guide segments relative to each other for example manually.
  • the guide element touches the component to be welded, or other components. Since the guide segments are fixed relative to each other ⁇ , such contact does not change the desired shape of the guide element.
  • Another embodiment is characterized in that on an outer side facing away from the guide channel at least one of the guide segments at least one further guide ⁇ element is arranged, by means of which one from a
  • welding filler material formed wire outside the Füh ⁇ is to guide channel.
  • the record material in the form of the wire feed the welding filler from ⁇ trainees weld seam or their melting zone.
  • a plurality of further guide elements are provided for guiding the wire, wherein the further guide elements can be moved along with the guide segments.
  • the wire follows at least substantially the shape of the guide element, so that the wire can also be easily guided in a conventionally very difficult to reach place.
  • the further guide element on the corresponding guide ⁇ segment is movable relative to the corresponding guide segment, in particular slidably held.
  • At least one flexible electrode line element for guiding at least one current conductor is arranged in the guide channel.
  • the current ⁇ conductor which is formed for example of a metallic material, is used to conduct electrical current, by means of which the weld produced or the components are welded.
  • the electrode line element allows the leadership of the flexible conductor within the Füh ⁇ ing channel , wherein the current from the electrode line element ⁇ surrounded or sheathed conductor in the guide element does not come into contact with the gas flowing through the guide channel.
  • the guide channel for the gas is bounded by respective, inner circumferential side surfaces of the guide segments to the outside and inwardly by an outer peripheral side surface of the electrode line element. Therefore, the operated in the electrode line element or Led ⁇ te current conductor does not come in contact with the outside of the
  • Gas flowing electrode electrode element Furthermore, the space requirement of the welding torch can be kept low by the leadership of the conductor within the guide element.
  • Electrode line element is held at least ei ⁇ nem of the guide segments via at least one arranged in the Füh ⁇ guide channel connecting element.
  • the electrode lead member can be held in a defined total characterized From ⁇ stand to the at least one guide segment and the approximately Füh ⁇ segments.
  • a movement of the guide segments relative to each other can be transmitted to the electrode line element, so that the electrode line element is moved when moving the guide segments.
  • the electrode line member can be easily adjusted at least substantially to The required technical ⁇ te shape of the guide element without the
  • At least one of a cooling ⁇ medium, in particular cooling water, istströmbaresdelei ⁇ processing element is arranged in the electrode line element.
  • a cooling ⁇ medium in particular cooling water, istströmbaresdelei ⁇ processing element
  • the cooling line element is also moved when moving the guide segments relative to each other and thereby caused by moving or adjusting the electrode line element.
  • the Cooling element particularly close to the conductor to be arranged ⁇ and the current conductor jorie ⁇ ren, for example, so that the conductor can be cooled particularly well.
  • a particularly good cooling can be realized in that the current conductor is arranged in the cooling line element.
  • the flow conductor can flow around the cooling medium, in particular the cooling water, and thus be charged directly with the cooling medium.
  • the electrode line element in particular on a channel facing away from the Füh ⁇ approximately for the gas inside of the electron pipe element, provided with at least one stiffening element.
  • the electrode line element is thus flexi ⁇ bel, so that it can adapt to the shape of the guide element.
  • the electron conduction element has a sufficient stiffness and therefore stability to the domestic nenleben of the torch, that is optionally arranged in the electrode lead element components to carry the current conductor and the cooling pipe element as ⁇ play as and protect.
  • the electron conduction element and / or thedelei ⁇ tion element extend from a distributor element of the welding torch in the flow direction of the gas in the direction of the end of the guide element, from which the gas exits the guide element. From or via the distributor element of the current conductors is supplied to the Elect ⁇ Ronen forwarding element. In other words, the current conductor extends from the distribution element into the electrode line element. Alternatively or additionally, the cooling medium, in particular the cooling liquid, the cooling line element from or via the distribution element to ⁇ out. In other words, the distribution element serves to distribute the current conductor to the electrode line element and for distributing the cooling medium to thede effetsele ⁇ ment.
  • the electrode lead member and / or the cooling pipe member to the distributor element are for this Move ⁇ bar, in particular rotatably mounted relative, so that the Elect ⁇ clearing conduit element and / or the cooling pipe member move with the guide segments and at the same time the to the current conductor or with Cooling medium can be supplied.
  • supply to the electrode line element and / or the cooling line element to the conductor or to the cooling medium is ensured even when the guide segments are moved relative to one another over a very large adjustment range or over a very long travel.
  • At least one of the guide segments in particular in the flow direction of the gas last of the guide segments, at least one fastening means for securing a nozzle and / or a filter for the gas.
  • the welding torch in a particularly simple manner and needs ⁇ meet with the nozzle and / or the filter can be provided in order to adjust the torch to different boundary conditions needed.
  • the welding torch is designed in particular for carrying out a TIG welding process (tungsten inert gas welding process). Furthermore, the welding torch can be used for any type of welding, ie, for example, for standard welding as well as for narrow gap welding. By means of the welding torch ⁇ all the steel materials and their alloys can be welded. Furthermore, it is also suitable for non-ferrous metals, for example for aluminum or aluminum alloys and for copper.
  • the guide segments are movable relative to one another in a translatory manner, in particular in the flow direction of the gas. This allows the management element also adjusted in terms of its running in the direction of flow of the gas and thus adapted to different ⁇ marginal boundary conditions as needed. With ⁇ means of the welding torch is thus a particularly high pro ⁇ productivity during welding feasible.
  • the guide segments can be formed, for example, from a tempera ⁇ resistant plastic, steel, brass and / or aluminum. Furthermore, an adaptation of so-called monitoring systems such as an endoscope camera is conceivable.
  • the segmented guide member has a particularly high number of guide segments and resulting in a very large length, so at a the Springfield ⁇ nal is preferably facing away from the outer peripheral side circumferential surface of at least one of the guide segments may be seen at least one stiffening element for stiffening of the overall flexible guide element before ⁇ .
  • At least one of the guide segments is provided on a side facing away from the guide channel with at least one of a cooling medium, such as a cooling liquid or cooling air, flow-through cooling element for cooling the guide segment.
  • a cooling medium such as a cooling liquid or cooling air
  • the guide element can be cooled not only on the inner peripheral side by means of the gas flowing through the guide channel, but also on the outer peripheral side by means of the cooling medium flowing through the cooling element.
  • the cooling medium can flow through a limited on one side by an outer circumferential lateral surface Guide # ⁇ approximately segment or the guide element and on the other hand through the cooling element cooling channel and thereby cool the guide member effectively and efficiently.
  • the cooling element is designed as a bellows. Such a bellows can prevent the relative movements of the guide segments relative to each other, in particular dere pivotal movements and translational movements, perform very well with, since it is adjustable in length due to its folds.
  • the cooling element is the cooling medium example ⁇ example via at least one corresponding line or tube ⁇ element supplied.
  • FIG. 1 shows a section of a schematic L Lucasstrean ⁇ view of a welding torch according to a first off ⁇ guide die for welding of components using at least one gas with a flow-through of the gas guide member for guiding at least the exiting when welding from the guide element gas, wherein the guide element is a plurality comprises, in the flow direction of the gas at least partially successively arranged, ei ⁇ gensteife guide segments which delimit at least one of the gas-permeable guide channel and are relatively movably connected to each other;
  • FIG 2 shows a detail of a schematic longitudinal section view of the welding torch according to a second embodiment; a sectional view of a schematic sectional view of the welding torch according to the second embodiment ⁇ form along a section line AA shown in FIG 2; a schematic cross-sectional view of the welding ⁇ burner according to a third embodiment; a section of a schematic L Lucasstrean ⁇ view of the welding torch according to a fourth From ⁇ guide die; a schematic L Lucass abolishan ⁇ view of the welding torch according to a fifth embodiment of ⁇ guide; and a fragmentary schematic and sectional side view of two components, which are welded together by means of the welding torch to form at least ei ⁇ ner weld at a point which is conventionally particularly difficult, by means of the welding torch, however, very easily accessible.
  • FIG. 1 shows fragmentary a schematic longitudinal sectional view of a welding ⁇ designated as a whole by 10 burner according to a first embodiment of the welding of components by using a gas.
  • the gas is at ⁇ play, a primary gas in the form of a protective gas, it may be tungsten inert gas.
  • the welding torch 10 can be used particularly well for tungsten inert gas welding.
  • the welding torch 10 can be used in standard welding applications and in particular in narrow gap welding.
  • the welding torch 10 comprises a guide element 12, which can be traversed by the gas and serves to guide the gas emerging from the guide element 12 during welding.
  • the guide element 12 at its end 14 an outflow opening 15, from which the gas can escape during welding.
  • the guide element 12 comprises a plurality of guide segments, of which three guide segments 16a-c can be seen in FIG.
  • the guide member 12 may comprise one of three different numbers of guide segments.
  • the guide element 12 has a size greater or smaller in the flow direction of the gas.
  • the flow direction of the gas is illustrated in FIG. 1 by a directional arrow 18.
  • the guide segments 16a-c are at least partially arranged successively in the flow direction of the Ga ⁇ ses and egg ⁇ gengeif.
  • the individually rigid guide segments 16a-c considered individually relative to one another, are connected to one another in a force-locking and / or positive-locking manner relative to each other.
  • the guide segments moved 16a-c relative to each other be ⁇ and pivoted present relative to each other.
  • This pivotability of the guide segments 16a-c relative to each other in FIG 1 by two double arrows 20, 22 veran illustrates ⁇ .
  • the guide segments 16a-c are pivotable in four directions relative to one another.
  • the guide segments 16a-c define a total of approximately Füh ⁇ channel 24 of the guide member 12, wherein the speciallyska- nal 24 serves to guide the gas as well as for guiding a still explained below inner life of the welding torch 10 degrees.
  • the guide segments 16a-c limit the guide Channel 24 in each case partially, ie the guide segments 16a-c each define a part of the guide channel 24th
  • each of the guide segments 16a-c at least a first Form gleichele ⁇ ment in the form of a projection 26 which in a corresponding thereto, second positive locking element in the form of a receptacle 28 of the respective preceding guide segment 16a-c engages.
  • FIG. 1 also shows a connecting element 30 arranged in the guide channel 24, by way of which said internal life of the welding torch 10 or of the guide element 12 can be connected to the guide segment 16c.
  • the connecting element 30 is attached to a guide channel 24 for ent ⁇ speaking part limiting, inner peripheral side surface 32 of the guide segment 16c.
  • the guide element 12 Due to the mobility of the intrinsically rigid guide segments 16a-c, the guide element 12 is overall flexible, so that it can be adapted to different boundary conditions of different welding tasks to be performed as needed. Thereby, it is possible by means of the segmented guide member 12 having welding torch 10, in the context of welding welds also in such places form, which are usually not or only very difficult to access. For example, it is possible by means of the welding torch 10 in a simple manner to form a weld on an undercut.
  • the connection of the inner life with the connecting element 30 takes place for example by means of a clearance fit. In this way, the connecting element 30 has a receptacle 31, in which the inner life can be accommodated with a clearance fit.
  • the guide segments 16a-c are connected in pairs to one another in a gastight manner, so that an undesired escape of the gas at a location different from the outflow opening 15 can be prevented.
  • FIGS. 2 and 3 show the welding torch 10 according to a second embodiment. From FIGS. 2 and 3, it is particularly easy to detect respective pivot axes 38 about which the guide segments 16a-c are pivotable relative to one another.
  • the guide segments 16a-c reversibly releasably connected to each other and thus can be solved non-destructively from each other.
  • This allows the number of guide segments 16a-c and thus the length of the guide member 12 in a particularly simple manner quickly and appropriately adapted to different Randbedingun ⁇ gen.
  • the guide segments 16a-c ⁇ divisible from each other or releasable.
  • the last in the flow direction ⁇ gas guide segment 16 c is designed for fastening a gas filter and / or a gas nozzle.
  • the last guide segment 16c for example Wenig ⁇ least one fastening means.
  • This fixing agent may be a form-fitting element for example in the form of a pre ⁇ be jump 40, by means of which the gas nozzle or the Gasfil ⁇ ter positively in a simple manner and / or force-fitting 16c may be reversibly releasably connected with the guide segment. This creates an adaptation for the gas nozzle and / or the gas filter.
  • FIG. 4 shows the welding torch 10 according to a third embodiment.
  • the interior includes a flexible electrode line element 42 for guiding two flexible conductors 44a and 44b, which are formed from a metalli ⁇ 's material, for example copper.
  • the electrode line element 42 extends from egg ⁇ nem from FIG 1 recognizable distributor element 46 of the welding torch 10 in the flow direction of the gas through the guide channel 24 therethrough and has a further guide channel 48.
  • the distributor element 46 is located while at a second end of the guide member 12, the second En ⁇ de facing against the flow direction of gas through the guide channel 24 to the first end fourteenth
  • the electric ⁇ the conduction element 42 is coupled to the distributor element 46 and movable relative to this, in particular rotatable.
  • the current conductors 44a and 44b extend from the distributor element 46 to the electrode line element 42 and into it and through it. As it is ⁇ recognizable from FIG 4, the current conductors 44a and received in the other guide channel 48 44b.
  • the Elektrodenlei ⁇ processing element 42 is received in the receptacle 31 of the connecting member 30, and thereby coupled to the guide segment 16c and with the guide segments 16a-c and a total of mitbeweg ⁇ bar.
  • the electrode line element 42 is formed, for example, from a hollow fabric hose or from a hollow wire spiral body and is therefore flexible enough on the one hand to follow the movements of the guide segments 16a-c and thus the shape of the guide element 12.
  • the electrical ⁇ line line element 42 is sufficiently stiff and stable to protect in it components, such as the current conductors 44a and 44b and mitzube admire.
  • the Elektrodenlei ⁇ device element 42 may also be formed of a tubular spiral and / or used for additional power supply.
  • the corresponding ge ⁇ coupled on the one hand with the distributor element 46 electrode lead member 42 opens on the other hand, for example, in a fixed nozzle, which is fixed, for example, on the last guide segment 16c.
  • the inner life also includes a cooling line element 50, which is flowed through by a cooling medium in the form of cooling water and is flowed through during the welding of the cooling water.
  • a cooling medium in the form of cooling water and is flowed through during the welding of the cooling water.
  • One of the two recognizable in FIG 4 parts of the cooling line element 50 serves for cooling medium supply, while the other is used for cooling medium discharge.
  • the cooling medium is guided by the distributor element 46 in the direction of the first end 14, while thedeme ⁇ dium in the context ofmémediumabschreib from the first end 14 away in the direction of the distributor element 46 is guided.
  • the cooling pipe member 50 is supplied to the cooling medium from the divider element Ver ⁇ 46th
  • the cooling medium flows from the distributor element 46 in the cooling pipe member 50 into and through the latter as well as by the cooling line ⁇ element 50 back to the distributor element 46.
  • the Verteilerele- ment 46 thus serves on the one hand for supplying the electrodes ⁇ pipe element 42 to the current conductors 44a and 44b as well as for supplying the cooling pipe member 50 with the cooling medium.
  • the supply of the cooling medium and the current conductors 44a and 44b begin in or on the distributor element 46 and end in the nozzle.
  • the distributor element 46 thus serves to supply and discharge of the cooling medium and also ensures the connection for electrical power.
  • the current conductors 44a and 44b are electrically connected to the distribution element 46 and connectable via the distributor element 46 with egg ⁇ ner electrical power source.
  • the current conductors 44a and 44b are arranged in the cooling line element 50, which in turn is accommodated in the further guide channel 48.
  • the guide channel 24 is limited to the outside by the respective inner peripheral side wall 32 of the respective guide segments 16a-c and inwardly at least predominantly by an outer peripheral side surface 52 of the Elektrodentechnischs ⁇ elements 42.
  • another guide element 54 is arranged, by means of which a fabric of a welding filler ⁇ ter wire outside the guide channel 24 is to be guided.
  • the further guide element 54 on a guide eye 56 by means of which, for example, a soul of the wire can be performed.
  • a double arrow 58 is illustrated in FIG 4, that the guide member 54 relative to the Guide segments 16a-c movable and in the present case is displaceable.
  • FIG 5 shows the welding torch 10 according to a fourth embodiment. From FIG 5 it is apparent that an additional element 60 is provided in the region of the outflow opening 15 which is connected, for example via the above and in FIG 5 with 62 ⁇ be recorded gas filter with the guide segment 16c.
  • the additional element 60 comprises an electrode in the form of a so-called TIG electrode 64, by means of which a TIG
  • the TIG electrode is electrically contacted with the current conductors 44a and 44b.
  • the additional element 60 is interchangeable with the TIG electrode 64 in a particularly simple manner, without having to remove the electrode line element 42 or the réellele ⁇ ben total.
  • the additional element 60 and the TIG electrode 64 are arranged at least predominantly outside the guide channel 24.
  • the interior and in particular the electrode line element 42 is actively cooled by means of the cooling medium, wherein the actual burner element in the form of the TIG electrode 64 is cooled only by the gas flow.
  • FIG. 6 shows the welding torch 10 according to a fifth embodiment.
  • the wire formed from the filler metal is shown and designated 66.
  • a guide device 68 is provided for guiding the wire 66, which is segmented in the manner of the guide element 12.
  • the guide device 68 also comprises a plurality of inherently rigid guide segments 70 which are connected to one another and are movable relative to one another, in particular pivotable.
  • the previously and subsequently to the guide segments 16a-c described can also be readily transferred to the guide ⁇ segments 70 of the guide means 68.
  • the fifth embodiment which is also called a terminal segment, last segment 16c as a gas nozzle guide refined ⁇ det, which is, for example, cut a tapering in the flow direction of the gas, through which the gas has transverse.
  • FIG. 7 shows the welding torch 10 during the welding of two components 72, 74 to form a weld seam 76.
  • the weld seam 76 is arranged on a conventionally very difficult or inaccessible position 78, which, however, owing to the flexibility the guide member 12 is particularly easy to access. Due to the flexibility of the guide member 12 is a radial sge ⁇ right and desired matching of the shape of the guide member 12 can be realized to different boundary conditions and especially to different locations of a weld seam, which ensures the segmented configuration of the guide member 12 at this conformability ⁇ .
  • the tube acting as electrodes Elektroden einsele ⁇ element 42 is also able to cause the movement of a swinging electrode such as the TIG electrode 64 for For ⁇ or at all to realize only.
  • a swinging electrode such as the TIG electrode 64 for For ⁇ or at all to realize only.
  • the weld seam 76 recognizable in FIG. 7 is produced by moving the welding torch 10 relative to the components 72, 74, wherein the welding torches 10 are moved in a so-called feed direction illustrated by a directional arrow 80 at a feed rate v w .

Landscapes

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner (10) zum Schweißen von Bauteilen (72, 74) unter Verwendung wenigstens eines Gases, mit wenigstens einem von dem Gas durchströmbaren Führungselement (12) zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement (12) austretenden Gases, wobei das Führungselement (12) eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung (18) des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordneten, eigensteifen Führungssegmenten (16a-c) umfasst, welche zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungskanal (24) begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.

Description

Beschreibung
GELENKIGER SCHWEISSBRENNER
Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Ein solcher Schweißbrenner weist wenigstens ein von dem Gas durchströmbares Füh¬ rungselement auf, mittels welchem das Gas beim Schweißen ge¬ führt wird. Das Gas tritt beim Schweißen aus dem Führungsele¬ ment aus. Hierzu weist das Führungselement beispielsweise an seinem Ende wenigstens eine Ausströmöffnung auf, über welche das das Führungselement durchströmende Gas aus dem Führungs¬ element ausströmen kann. Bei dem Gas handelt es sich bei¬ spielsweise um das sogenannte Primärgas. Das Gas kann bei¬ spielsweise ein Schutzgas sein.
In der Schweißtechnik existiert sowohl bei Standardanwendungen als auch beim Engspaltschweißen eine Vielzahl von konstruktiven Fügestoßvarianten, die nur sehr schwer zugänglich sind oder mit herkömmlichen Schweißbrennern gar nicht erreicht werden können. Sollen beispielsweise mittels herkömm¬ licher Schweißbrenner Schweißnähte in Hinterschnitten, in verschiedenen Krümmungsebenen und/oder an anderen geometrisch komplexen Stellen erzeugt werden, so ist dies nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
Zur Lösung dieser Probleme werden die Schweißnähte herkömmlicher Weise aus den schwer zugänglichen Bereichen konstruktiv in demgegenüber einfacher zugängliche Bereiche verlegt. Dies kann jedoch zur Folge haben, dass die Schweißnähte in hochbe¬ lasteten Bereichen der Bauteile liegen, so dass auch die Schweißnähte sehr hohen Belastungen unterworfen sind. Ferner ist es bekannt, Hilfsmittel wie beispielsweise Brennerverlän¬ gerungen oder Spiegelschweißen zu verwenden, die das Herstel- len von Schweißnähten jedoch erschweren und insbesondere eine spezielle Ausbildung einer die Schweißung durchführenden Person erfordern. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Schweißbrenner zu schaffen, mittels welcher Schweißnähe auch an herkömmlicher Weise sehr schwierig oder nicht zugänglichen Stellen ausgebildet werden können. Diese Aufgabe wird durch einen Schweißbrenner mit den Merkma¬ len des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Ein solcher Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases umfasst wenigstens ein von dem Gas durchströmbares Führungselement zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement austretenden Gases .
Um mittels des Schweißbrenners Schweißnähte auch an herkömm¬ licher Weise sehr schwierig zugänglichen und beispielsweise geometrisch sehr komplexen Stellen erzeugen zu können, ohne die Stellen für die Schweißnähte in demgegenüber einfacher zugängliche Stellen zeit- und kostenaufwändig verlegen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Führungsele¬ ment eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordneten, eigensteifen Führungssegmenten umfasst, welche zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungskanal begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind. Die Führungssegmente sind für sich, d.h. einzeln betrachtet, eigensteif. Somit sind sie hinreichend stabil bzw. fest, um Bauteile zu schwei¬ ßen und dementsprechend auch Schweißnähte herstellen zu kön- nen. Aufgrund ihrer Bewegbarkeit relativ zueinander ist je¬ doch das Führungselement insgesamt flexibel, so dass es hin¬ sichtlich seiner Form an unterschiedliche Randbedingungen und somit insbesondere an unterschiedliche, herkömmlicher Weise sehr schwer oder nicht zugängliche Stellen angepasst werden kann, an denen Schweißnähte hergestellt werden sollen. Durch die Bewegbarkeit der Führungssegmente relativ zueinander kann der Schweißbrenner bzw. sein Führungselement in unterschied- liehe Richtungen, Krümmungen und Anstellwinkel verstellt wer¬ den, so dass auch an herkömmlicher Weise sehr schwer oder nicht zugänglichen Stellen Schweißnähte ausgebildet werden können. Hierdurch ist es beispielsweise auch problemlos mög¬ lich, Schweißnähte in Hinterschnitten auszubilden. Spezielle und zusätzliche Hilfsmittel sowie eine spezielle und zusätz¬ liche Ausbildung einer die Schweißung durchführenden Person sind nicht erforderlich. Die Schweißung kann mittels des erfindungsgemäßen Brenners auf einfache Weise manuell von einer Person durchgeführt werden. Alternativ ist es denkbar, die Schweißung beispielsweise mittels eines Schweißroboters auto¬ matisiert durchzuführen.
Vorzugsweise sind die Führungssegmente gasdicht miteinander verbunden, so dass ein unerwünschter Austritt des Gases aus dem Führungskanal und somit aus dem Führungselement vermieden werden kann. Hierdurch kann das Gas beispielsweise definiert über wenigstens eine an einem Ende des Führungselements vor¬ gesehene Ausströmöffnung aus dem Führungselement ausströmen und somit der auszubildenden Schweißnaht gezielt zugeführt werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die einzelnen Führungssegmente für sich betrachtet gasdicht sind.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungssegmente formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Unter „kraftschlüssiger Verbindung" ist beispielsweise eine solche Verbindung zu verstehen, bei welcher wenigstens eine Normalkraft auf miteinander zu ver¬ bindende bzw. verbundene Flächen wirkt. Eine gegenseitige Verschiebung der Flächen ist verhindert, so lange eine durch Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Un¬ ter „formschlüssiger Verbindung" ist beispielsweise eine solche Verbindung zu verstehen, bei welcher miteinander zu verbindende bzw. miteinander verbundene Elemente wie beispiels- weise Verbindungselement der Führungssegmente m zumindest teilweiser, gegenseitiger Überdeckung angeordnet sind und durch eine Relativbewegung zueinander vermeiden.
Durch eine solche kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung sind die Führungssegmente besonders fest miteinan¬ der verbunden. Gleichzeitig können sie besonders gut relativ zueinander bewegt und so an unterschiedliche Randbedingungen, insbesondere an unterschiedliche Stellen angepasst werden, an denen Schweißnähte herzustellen sind.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Füh¬ rungssegmente relativ zueinander verschwenkbar sind. Hierdurch kann das Führungselement insgesamt hinsichtlich seiner Form an unterschiedliche Randbedingungen angepasst werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine Krümmung, d.h. einen zumindest im Wesentlichen bogenförmigen Verlauf des Führungselements zu realisieren. Hierdurch können besonders gut Schweißnähte an Hinterschnitten ausgebildet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eines der Führungssegmente zumindest ein Arretierungselement auf, mittels welchem die Führungsseg¬ mente in unterschiedlichen Stellungen relativ zueinander festlegbar sind. Mittels des Arretierungselements ist es mög¬ lich, die Führungssegmente in einer gewünschten Stellung relativ zueinander zu fixieren, um dadurch eine gewünschte Form des Führungselements insgesamt zu fixieren, nachdem diese Form durch Bewegen der Führungssegmente relativ zueinander beispielsweise manuell gebildet wurde. Dadurch kann bei¬ spielsweise auch während des Schweißens zugelassen werden, dass das Führungselement das zu schweißende Bauteil oder ein anderes Bauteile berührt. Da die Führungssegmente relativ zu¬ einander fixiert sind, führt eine solche Berührung nicht zur Veränderung der erwünschten Form des Führungselements.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an einer dem Führungskanal abgewandten Außenseite wenigstens eines der Führungssegmente zumindest ein weiteres Führungs¬ element angeordnet ist, mittels welchem ein aus einem
Schweißzusatzwerkstoff gebildeter Draht außerhalb des Füh¬ rungskanals zu führen ist. Somit ist es mittels des Schweiß- brenners auch auf besonders einfache Weise möglich, der aus¬ zubildenden Schweißnaht bzw. ihrer Schmelzzone den Schweißzu- satzwerkstoff in Form des Drahts zuzuführen. Vorzugsweise sind mehrere weitere Führungselemente zum Führen des Drahts vorgesehen, wobei die weiteren Führungselemente mit den Füh- rungssegmenten mitbewegbar sind. Dadurch folgt der Draht zumindest im Wesentlichen der Form des Führungselements, so dass auch der Draht zu herkömmlicher Weise sehr schwer zugänglichen Stellen einfach geführt werden kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das weitere Führungselement an dem korrespondierenden Führungs¬ segment relativ zu dem korrespondierenden Führungssegment bewegbar, insbesondere verschiebbar, gehalten. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Abstand des mittels des weiteren Führungselements geführten Drahts zu dem Führungssegment und somit zu dem Führungselement insgesamt einstellen zu können. Dadurch kann die Schweißung besonders gut und bedarfsgerecht durchgeführt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Führungskanal wenigstens ein flexibles Elektrodenleitungselement zum Führen wenigstens eines Stromleiters angeordnet. Der Strom¬ leiter, welcher beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist, dient zum Leiten von elektrischem Strom, mittels welchem die Schweißnaht hergestellt bzw. die Bauteile geschweißt werden. Dadurch, dass das Elektrodenleitungsele¬ ment flexibel ist, kann es sich den darstellbaren, unterschiedlichen Formen des Führungselements anpassen und so bei¬ spielsweise einem jeweiligen Verlauf des Führungskanals fol- gen. Darüber hinaus ermöglicht das Elektrodenleitungselement die Führung des flexiblen Stromleiters innerhalb des Füh¬ rungskanals, wobei der von dem Elektrodenleitungselement um¬ gebene bzw. ummantelte Stromleiter in dem Führungselement nicht in Berührung mit dem den Führungskanal durchströmenden Gas kommt.
Der Führungskanal für das Gas wird dabei von jeweiligen, in- nenumfangsseitigen Mantelflächen der Führungssegmente nach außen und nach innen von einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Elektrodenleitungselements begrenzt. Daher kommt der in dem Elektrodenleitungselement zu führende bzw. geführ¬ te Stromleiter nicht in Berührung mit dem außerhalb des
Elektrodenleitungselements strömenden Gas. Ferner kann durch die Führung des Stromleiters innerhalb des Führungselements der Bauraumbedarf des Schweißbrenners gering gehalten werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das
Elektrodenleitungselement über wenigstens ein in dem Füh¬ rungskanal angeordnetes Verbindungselement an wenigstens ei¬ nem der Führungssegmente gehalten ist. Einerseits kann das Elektrodenleitungselement dadurch in einem definierten Ab¬ stand zu dem wenigstens einen Führungssegment und zu den Füh¬ rungssegmenten insgesamt gehalten werden. Andererseits kann eine Bewegung der Führungssegmente relativ zueinander auf das Elektrodenleitungselement übertragen werden, so dass das Elektrodenleitungselement beim Bewegen der Führungssegmente mitbewegt wird. Hierdurch kann das Elektrodenleitungselement auf einfache Weise zumindest im Wesentlichen an die gewünsch¬ te Form des Führungselements angepasst werden, ohne das
Elektrodenleitungselement zusätzlich und direkt verstellen zu müssen .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Elektrodenleitungselement wenigstens ein von einem Kühl¬ medium, insbesondere Kühlwasser, durchströmbares Kühllei¬ tungselement angeordnet. Dadurch können das Elektrodenlei¬ tungselement und insbesondere der Stromleiter auf bauraum- günstige Weise gekühlt werden. Darüber hinaus wird auch das Kühlleitungselement beim Bewegen der Führungssegmente relativ zueinander und beim dadurch bewirkten Bewegen bzw. Verstellen des Elektrodenleitungselements mitbewegt. Ferner kann das Kühlleitungselement besonders nahe an dem Stromleiter ange¬ ordnet werden und den Stromleiter beispielsweise kontaktie¬ ren, so dass der Stromleiter besonders gut gekühlt werden kann .
Eine besonders gute Kühlung ist dadurch realisierbar, dass der Stromleiter in dem Kühlleitungselement angeordnet ist. Hierdurch kann der Stromleiter von dem Kühlmedium, insbesondere dem Kühlwasser, umströmt und somit direkt mit dem Kühl- medium beaufschlagt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Elektrodenleitungselement, insbesondere auf einer dem Füh¬ rungskanal für das Gas abgewandten Innenseite des Elektronen- leitungselements , mit wenigstens einem Versteifungselement versehen. Das Elektrodenleitungselement ist somit zwar flexi¬ bel, so dass es sich der Form des Führungselements anpassen kann. Gleichzeitig weist das Elektronenleitungselement eine hinreichende Steifigkeit und somit Stabilität auf, um das In- nenleben des Schweißbrenners, d.h. die gegebenenfalls in dem Elektrodenleitungselement angeordneten Komponenten wie bei¬ spielsweise den Stromleiter und das Kühlleitungselement zu führen und zu schützen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich das Elektronenleitungselement und/oder das Kühllei¬ tungselement von einem Verteilerelement des Schweißbrenners in Strömungsrichtung des Gases in Richtung des Endes des Führungselements, aus welchem das Gas aus dem Führungselement austritt. Vom bzw. über das Verteilerelement wird dem Elekt¬ ronenleitungselement der Stromleiter zugeführt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Stromleiter vom Verteilungselement in das Elektrodenleitungselement. Alternativ oder zusätzlich wird das Kühlmedium, insbesondere die Kühlflüssigkeit, dem Kühlleitungselement vom bzw. über das Verteilungselement zu¬ geführt. Mit anderen Worten dient das Verteilungselement zum Verteilen des Stromleiters an das Elektrodenleitungselement sowie zum Verteilen des Kühlmediums an das Kühlleitungsele¬ ment .
Dabei sind das Elektrodenleitungselement und/oder das Kühl- leitungselement am Verteilerelement relativ zu diesem beweg¬ bar, insbesondere drehbar, gelagert, so dass sich das Elekt¬ rodenleitungselement und/oder das Kühlleitungselement mit den Führungssegmenten mitbewegen und gleichzeitig mit dem Stromleiter bzw. mit dem Kühlmedium versorgt werden können. Hier- durch ist eine Versorgung des Elektrodenleitungselements und/oder des Kühlleitungselements mit dem Stromleiter bzw. mit dem Kühlmedium auch dann gewährleistet, wenn die Führungssegmente über einen sehr großen Verstellbereich bzw. über einen sehr großen Weg relativ zueinander bewegt werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens eines der Führungssegmente, insbesondere das in Strömungsrichtung des Gases letzte der Führungssegmente, wenigstens ein Befestigungsmittel zum Befestigen einer Düse und/oder eines Filters für das Gas aufweist. Hierdurch kann der Schweißbrenner auf besonders einfache Weise und bedarfs¬ gerecht mit der Düse und/oder mit dem Filter versehen werden, um den Schweißbrenner an unterschiedliche Randbedingungen bedarfsgerecht anpassen zu können.
Der Schweißbrenner ist insbesondere zum Durchführen eines WIG-SchweißVerfahrens (Wolfram- Inertgas-Schweißverfahren) ausgelegt. Ferner kann der Schweißbrenner für jedwede Art von Schweißung, d.h. beispielsweise für Standardschweißen sowie für Engspaltschweißen, verwendet werden. Mittels des Schwei߬ brenners können alle Stahlwerkstoffe und deren Legierungen geschweißt werden. Ferner ist er auch für nicht-Eisenmetalle, z.B. für Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen sowie für Kupfer verwendbar .
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Führungssegmente insbesondere in Strömungsrichtung des Gases translatorisch relativ zueinander bewegbar sind. Dadurch kann das Führungs- element auch hinsichtlich seiner in Strömungsrichtung des Gases verlaufenden Länge eingestellt und somit an unterschied¬ liche Randbedingungen bedarfsgerecht angepasst werden. Mit¬ tels des Schweißbrenners ist somit eine besonders hohe Pro¬ duktivität beim Schweißen realisierbar.
Die Führungssegmente können beispielsweise aus einem tempera¬ turbeständigen Kunststoff, aus Stahl, Messing und/oder Aluminium gebildet sein. Ferner ist auch eine Adaption von sogenannten Monitoring-Systemen wie z.B. einer Endoskopkamera denkbar .
Weist das segmentierte Führungselement eine besonders hohe Anzahl an Führungssegmenten und daraus resultierend eine sehr große Länge auf, so ist vorzugsweise an einer dem Führungska¬ nal abgewandten, außenumfangsseitigen Mantelfläche wenigstens eines der Führungssegmente wenigstens ein Versteifungselement zum Aussteifen des insgesamt flexiblen Führungselements vor¬ gesehen sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eines der Führungssegmente an einer dem Führungskanal abgewandten Außenseite mit wenigstens einem von einem Kühlmedium, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit oder Kühlluft, durchströmbaren Kühlelement zum Kühlen des Führungssegments versehen. Hierdurch kann das Führungselement nicht nur mittels des den Führungskanal durchströmenden Gases innenumfangsseitig, sondern mittels des das Kühlelement durchströmenden Kühlmediums auch außenumfangsseitig gekühlt werden. Mit anderen Worten kann das Kühlmedium einen einerseits durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Füh¬ rungssegments bzw. des Führungselements und andererseits durch das Kühlelement begrenzten Kühlkanal durchströmen und dadurch das Führungselement effektiv und effizient kühlen.
Als zweckmäßig hat es sich gezeigt, wenn das Kühlelement als Faltenbalg ausgebildet ist. Ein solcher Faltenbalg kann die Relativbewegungen der Führungssegmente zueinander, insbeson- dere Schwenkbewegungen und translatorische Bewegungen, sehr gut mit ausführen, da er aufgrund seiner Falten längenverstellbar ist. Dem Kühlelement ist das Kühlmedium beispiels¬ weise über wenigstens ein entsprechendes Leitungs- oder Rohr¬ element zuführbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorste¬ hend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
FIG 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittan¬ sicht eines Schweißbrenners gemäß einer ersten Aus¬ führungsform zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases, mit einem von dem Gas durchströmbaren Führungselement zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement austretenden Gases, wobei das Führungselement ein Mehrzahl von in Strömungsrichtung des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordnete, ei¬ gensteife Führungssegmente umfasst, die zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungskanal begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind;
FIG 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittan- sieht des Schweißbrenners gemäß einer zweiten Aus- führungsform; ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Schweißbrenners gemäß der zweiten Ausführungs¬ form entlang einer in FIG 2 gezeigten Schnittlinie A-A; eine schematische Querschnittsansicht des Schwei߬ brenners gemäß einer dritten Ausführungsform; ausschnittsweise eine schematische Längsschnittan¬ sicht des Schweißbrenners gemäß einer vierten Aus¬ führungsform; ausschnittsweise eine schematische Längsschnittan¬ sicht des Schweißbrenners gemäß einer fünften Aus¬ führungsform; und ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht von zwei Bauteilen, welche mittels des Schweißbrenners unter Ausbildung wenigstens ei¬ ner Schweißnaht an einer Stelle miteinander verschweißt werden, die herkömmlicher Weise besonders schwer, mittels des Schweißbrenners jedoch sehr einfach zugänglich ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt ausschnittweise in einer schematischen Längs¬ schnittansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Schweiß- brenner gemäß einer erste Ausführungsform zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung eines Gases. Das Gas ist bei¬ spielsweise ein Primärgas in Form eines Schutzgases, wobei es sich um Wolfram-Inertgas handeln kann. Dies bedeutet, dass der Schweißbrenner 10 besonders gut für Wolfram-Inertgas- Schweißen verwendet werden kann. Ferner ist der Schweißbrenner 10 bei Standardschweißanwendungen sowie insbesondere bei Engspaltschweißen verwendbar. Der Schweißbrenner 10 umfasst ein Führungselement 12, welches von dem Gas durchströmbar ist und zum Führen des beim Schweißen aus dem Führungselement 12 austretenden Gases dient.
Hierzu weist das Führungselement 12 an seinem Ende 14 eine Ausströmöffnung 15 auf, aus der das Gas beim Schweißen austreten kann.
Wie aus FIG 1 erkennbar ist, umfasst das Führungselement 12 eine Mehrzahl von Führungssegmenten, von denen in FIG 1 drei Führungssegmente 16a-c erkennbar sind. Das Führungselement 12 kann eine von drei unterschiedliche Anzahl an Führungssegmenten umfassen. Je nach Anzahl der Führungssegmente weist das Führungselement 12 eine in Strömungsrichtung des Gases größe¬ re oder kleinere Länge auf. Die Strömungsrichtung des Gases ist in FIG 1 durch einen Richtungspfeil 18 veranschaulicht.
Die Führungssegmente 16a-c sind in Strömungsrichtung des Ga¬ ses zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordnet und ei¬ gensteif. Darüber hinaus sind die für sich betrachtet eigen- steifen Führungssegmente 16a-c relativ zueinander bewegbar miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Dadurch bilden die für sich betrachtet eigensteifen Führungssegmente 16a-c eine Außenhülle des Schweißbrenners 10 bzw. des Füh¬ rungselements 12, welche insgesamt flexibel bzw. verformbar ist, indem die Führungssegmente 16a-c relativ zueinander be¬ wegt und vorliegend relativ zueinander verschwenkt werden. Diese Verschwenkbarkeit der Führungssegmente 16a-c relativ zueinander ist in FIG 1 durch zwei Doppelpfeile 20, 22 veran¬ schaulicht. Wie anhand der Doppelpfeile 20, 22 erkennbar ist, sind die Führungssegmente 16a-c in vier Richtungen relativ zueinander verschwenkbar.
Die Führungssegmente 16a-c begrenzen insgesamt einen Füh¬ rungskanal 24 des Führungselements 12, wobei der Führungska- nal 24 zum Führen des Gases sowie zum Führen eines noch im Folgenden erläuterten Innenlebens des Schweißbrenners 10 dient. Dabei begrenzen die Führungssegmente 16a-c den Füh- rungskanal 24 jeweils teilweise, d.h. die Führungssegmente 16a-c begrenzen jeweils einen Teil des Führungskanals 24.
Zur Realisierung der form- und/oder kraftschlüssigen Verbin- dung der Führungssegmente 16a-c miteinander weist jedes der Führungssegmente 16a-c wenigstens ein erstes Formschlussele¬ ment in Form eines Vorsprungs 26 auf, welcher in ein damit korrespondierendes, zweites Formschlusselement in Form einer Aufnahme 28 des jeweils vorhergehenden Führungssegments 16a-c eingreift.
Aus FIG 1 ist auch ein in dem Führungskanal 24 angeordnetes Verbindungselement 30 erkennbar, über welches das genannte Innenleben des Schweißbrenners 10 bzw. des Führungselements 12 mit dem Führungssegment 16c verbindbar ist. Dabei ist das Verbindungselement 30 an einer den Führungskanal 24 zum ent¬ sprechenden Teil begrenzenden, innenumfangsseitigen Mantelfläche 32 des Führungssegments 16c befestigt. Infolge der Verbindung des Innenlebens über das Verbindungs¬ element 30 mit dem Führungselement 12 wird das Innenelement beim Verstellen der Führungssegmente 16a-c mitbewegt bzw. mitverstellt, so dass das Innenleben beim Ausbilden der erwünschten Form des Führungselements 12 an diese Form zumin- dest im Wesentlichen angepasst wird.
Durch die Bewegbarkeit der für sich betrachtet eigensteifen Führungssegmente 16a-c ist das Führungselement 12 insgesamt flexibel, so dass es an unterschiedliche Randbedingungen von unterschiedlichen, zu erledigenden Schweißaufgaben bedarfsgerecht angepasst werden kann. Dadurch ist es mittels des das segmentierte Führungselement 12 aufweisenden Schweißbrenners 10 möglich, im Rahmen des Schweißens Schweißnähte auch an solchen Stellen auszubilden, welche üblicherweise nicht oder nur sehr schwierig zugänglich sind. Beispielsweise ist es mittels des Schweißbrenners 10 auf einfache Weise möglich, eine Schweißnaht an einem Hinterschnitt auszubilden. Die Verbindung des Innenlebens mit dem Verbindungselement 30 erfolgt beispielsweise mittels einer Spielpassung. Hierdurch weist das Verbindungselement 30 eine Aufnahme 31 auf, in der das Innenleben mit einer Spielpassung aufgenommen werden kann .
Weist das segmentierte Führungselement 12 eine besonders hohe Anzahl an Führungssegmenten und daraus resultierend eine sehr große Länge auf, so kann an einer den Führungskanal 24 abge- wandten, außenumfangsseitigen Mantelfläche 34 wenigstens eines der Führungssegmente 16a-c wenigstens ein Versteifungs¬ element zum Aussteifen des insgesamt flexiblen Führungsele¬ ments 12 vorgesehen sein. Die einzelnen Führungssegmente 16a-c können manuell verstellt und anschließend arretiert werden. Hierzu sind beispielsweise Arretierungselemente 36 vorliegend in Form von Aufnahmeöff¬ nungen und insbesondere Durchgangsöffnungen vorgesehen, mittels welchen die Führungssegmente 16a-c in unterschiedlichen Stellungen relativ zueinander festlegbar sind. Dadurch kann eine unerwünschte Verstellung der Führungssegmente 16a-c re¬ lativ zueinander vermieden werden.
Vorteilhafterweise sind die Führungssegmente 16a-c jeweils paarweise gasdicht miteinander verbunden, so dass ein unerwünschter Austritt des Gases an einer von der Ausströmöffnung 15 unterschiedlichen Stelle verhindert werden kann.
FIG 2 und 3 zeigen den Schweißbrenner 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Aus FIG 2 und 3 sind besonders gut jeweilige Schwenkachsen 38 erkennbar, um welche die Führungssegmente 16a-c relativ zueinander verschwenkbar sind.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Führungssegmente 16a-c reversibel lösbar miteinander verbunden und demzufolge zerstörungsfrei voneinander gelöst werden können. Dadurch können die Anzahl der Führungssegmente 16a-c und somit die Länge des Führungselements 12 auf besonders einfache Weise schnell und bedarfsgerecht an unterschiedliche Randbedingun¬ gen angepasst werden. Mit anderen Worten sind die Führungs¬ segmente 16a-c voneinander teilbar bzw. lösbar. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das in Strömungs¬ richtung des Gases letzte Führungssegment 16c zur Befestigung eines Gasfilters und/oder einer Gasdüse ausgelegt ist. Hierzu weist das letzte Führungssegment 16c beispielsweise wenigs¬ tens ein Befestigungsmittel auf. Dieses Befestigungsmittel kann ein Formschlusselement beispielsweise in Form eines Vor¬ sprungs 40 sein, mittels welchem die Gasdüse bzw. der Gasfil¬ ter auf einfache Weise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Führungssegment 16c reversibel lösbar verbunden werden kann. Hierdurch ist eine Adaption für die Gasdüse und/oder den Gas- filter geschaffen.
Das genannte Innenleben des Schweißbrenners 10 ist besonders gut aus FIG 4 erkennbar, welche den Schweißbrenner 10 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Das Innenleben umfasst ein flexibles Elektrodenleitungselement 42 zum Führen zweier flexibler Stromleiter 44a und 44b, welche aus einem metalli¬ schen Werkstoff, beispielsweise Kupfer, gebildet sind. Das Elektrodenleitungselement 42 erstreckt sich ausgehend von ei¬ nem aus FIG 1 erkennbaren Verteilerelement 46 des Schweiß- brenners 10 in Strömungsrichtung des Gases durch den Führungskanal 24 hindurch und weist einen weiteren Führungskanal 48 auf. Das Verteilerelement 46 ist dabei an einem zweiten Ende des Führungselements 12 angeordnet, wobei das zweite En¬ de entgegen der Strömungsrichtung des Gases durch den Füh- rungskanal 24 dem ersten Ende 14 gegenüberliegt. Das Elektro¬ denleitungselement 42 ist dabei mit dem Verteilerelement 46 gekoppelt und relativ zu diesem bewegbar, insbesondere drehbar. Dabei erstrecken sich die Stromleiter 44a und 44b vom Verteilerelement 46 zum Elektrodenleitungselement 42 und in dieses hinein sowie durch dieses hindurch. Wie aus FIG 4 er¬ kennbar ist, sind die Stromleiter 44a und 44b in dem weiteren Führungskanal 48 aufgenommen. Wie aus FIG 4 ferner zu erkennen ist, ist das Elektrodenlei¬ tungselement 42 in der Aufnahme 31 des Verbindungselements 30 aufgenommen und dadurch mit dem Führungssegment 16c bzw. mit den Führungssegmenten 16a-c insgesamt gekoppelt und mitbeweg¬ bar .
Das Elektrodenleitungselement 42 ist beispielsweise aus einem hohlen Gewebeschlauch oder aus einem hohlen Drahtspiralenkörper gebildet und ist somit einerseits flexibel genug, um den Bewegungen der Führungssegmente 16a-c und somit der Form des Führungselements 12 zu folgen. Andererseits ist das Elektro¬ denleitungselement 42 ausreichend steif und stabil, um in ihm aufgenommene Komponenten wie beispielsweise die Stromleiter 44a und 44b zu schützen und mitzubewegen . Das Elektrodenlei¬ tungselement 42 kann auch aus einer Rohrspirale gebildet sein und/oder für eine zusätzliche Stromführung genutzt werden.
Das einerseits mit dem Verteilerelement 46 entsprechend ge¬ koppelte Elektrodenleitungselement 42 mündet andererseits beispielsweise in einen festen Düsenstock, welcher beispielsweise am letzten Führungssegment 16c befestigt ist.
Das Innenleben umfasst darüber hinaus ein Kühlleitungselement 50, welches von einem Kühlmedium in Form von Kühlwasser durchströmbar ist und beim Schweißen von dem Kühlwasser durchströmt wird. Einer der zwei in FIG 4 erkennbaren Teile des Kühlleitungselements 50 dient dabei zur Kühlmediumzufuhr, während der andere zur Kühlmediumabfuhr dient. Im Rahmen der Kühlmediumzufuhr wird das Kühlmedium vom Verteilerelement 46 in Richtung des ersten Endes 14 geführt, während das Kühlme¬ dium im Rahmen der Kühlmediumabfuhr vom ersten Ende 14 weg in Richtung des Verteilerelements 46 geführt wird.
Dabei wird dem Kühlleitungselement 50 das Kühlmedium vom Ver¬ teilerelement 46 zugeführt. Mit anderen Worten strömt das Kühlmedium vom Verteilerelement 46 in das Kühlleitungselement 50 hinein und durch dieses hindurch sowie vom Kühlleitungs¬ element 50 zurück zum Verteilerelement 46. Das Verteilerele- ment 46 dient somit einerseits zum Versorgen des Elektroden¬ leitungselements 42 mit den Stromleitern 44a und 44b sowie zum Versorgen des Kühlleitungselements 50 mit dem Kühlmedium. Mit anderen Worten beginnen die Zuleitung des Kühlmediums und die Stromleiter 44a und 44b im bzw. am Verteilerelement 46 und enden im Düsenstock. Das Verteilerelement 46 dient somit zum Zu- und Abführen des Kühlmediums und gewährleistet auch die Anbindung für elektrischen Strom. Mit anderen Worten sind die Stromleiter 44a und 44b mit dem Verteilerelement 46 elektrisch verbunden und über das Verteilerelement 46 mit ei¬ ner elektrischen Stromquelle verbindbar.
Wie aus FIG 4 besonders gut zu erkennen ist, sind die Strom- leiter 44a und 44b in dem Kühlleitungselement 50 angeordnet, welches wiederum in dem weiteren Führungskanal 48 aufgenommen ist .
Der Führungskanal 24 wird nach außen hin durch die jeweilige, innenumfangsseitige Wandung 32 der jeweiligen Führungssegmente 16a-c und nach innen hin zumindest überwiegend durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche 52 des Elektrodenleitungs¬ elements 42 begrenzt. Alternativ dazu können die beispielsweise durch flexible Kup¬ ferlitzen gebildeten Stromleiter 44a und 44b auch außerhalb des Kühlleitungselements 50, jedoch innerhalb des weiteren Führungskanals 48 angeordnet sein. An der außenumfangsseitigen Mantelfläche 34 des Führungsseg¬ ments 16c ist ein weiteres Führungselement 54 angeordnet, mittels welchem ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff gebilde¬ ter Draht außerhalb des Führungskanals 24 zu führen ist.
Hierzu weist das weitere Führungselement 54 ein Führungsauge 56 auf, mittels welchem beispielsweise eine Seele des Drahts geführt werden kann. Durch einen Doppelpfeil 58 ist in FIG 4 veranschaulicht, dass das Führungselement 54 relativ zu den Führungssegmenten 16a-c bewegbar und vorliegend verschiebbar ist .
FIG 5 zeigt den Schweißbrenner 10 gemäß einer vierten Ausfüh- rungsform. Aus FIG 5 ist erkennbar, dass im Bereich der Ausströmöffnung 15 ein Zusatzelement 60 vorgesehen ist, welches beispielsweise über den genannten und in FIG 5 mit 62 be¬ zeichneten Gasfilter mit dem Führungssegment 16c verbunden ist. Das Zusatzelement 60 umfasst eine Elektrode in Form ei- ner sogenannten WIG-Elektrode 64, mittels welcher ein WIG-
Schweißverfahren durchführbar ist. Über das Zusatzelement 60 ist die WIG-Elektrode elektrisch mit den Stromleitern 44a und 44b kontaktiert. Das Zusatzelement 60 ist zusammen mit der WIG-Elektrode 64 auf besonders einfache Weise auswechselbar, ohne dabei das Elektrodenleitungselement 42 oder das Innenle¬ ben insgesamt entfernen zu müssen.
Wie aus FIG 5 erkennbar ist, sind das Zusatzelement 60 und die WIG-Elektrode 64 zumindest überwiegend außerhalb des Füh- rungskanals 24 angeordnet. Bei dem Schweißbrenner 10 wird das Innenleben und insbesondere das Elektrodenleitungselement 42 aktiv mittels des Kühlmediums gekühlt, wobei das eigentliche Brennerelement in Form der WIG-Elektrode 64 nur durch den Gasstrom gekühlt wird.
FIG 6 zeigt den Schweißbrenner 10 gemäß einer fünften Ausführungsform. In FIG 6 ist der aus dem Schweißzusatzwerkstoff gebildete Draht dargestellt und mit 66 bezeichnet. Wie aus FIG 6 erkennbar ist, ist zum Führen des Drahts 66 eine Füh- rungseinrichtung 68 vorgesehen, welche nach Art des Führungselements 12 segmentiert ist. Dies bedeutet, dass auch die Führungseinrichtung 68 eine Mehrzahl von eigensteifen Führungssegmenten 70 umfasst, welche miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar, insbesondere verschwenkbar sind. Dabei kann das zuvor und im Folgenden zu den Führungssegmenten 16a-c Geschilderte auch ohne weiteres auf die Führungs¬ segmente 70 der Führungseinrichtung 68 übertragen werden. Gemäß der fünften Ausführungsform ist das auch als Endsegment bezeichnete, letzte Führungssegment 16c als Gasdüse ausgebil¬ det, wobei es beispielsweise einen in Strömungsrichtung des Gases sich verjüngenden, von dem Gas durchströmbaren Quer- schnitt aufweist.
FIG 7 zeigt den Schweißbrenner 10 beim Verschweißen von zwei Bauteilen 72, 74 unter Ausbildung einer Schweißnaht 76. Wie aus FIG 7 erkennbar ist, ist die Schweißnaht 76 an einer her- kömmlicherweise sehr schwierig oder nicht zugänglichen Stelle 78 angeordnet, welche jedoch aufgrund der Flexibilität des Führungselements 12 besonders einfach zugänglich ist. Durch die Flexibilität des Führungselements 12 ist eine bedarfsge¬ rechte und gewünschte Anpassung der Form des Führungselements 12 an unterschiedliche Randbedingungen und insbesondere an unterschiedliche Stellen einer Schweißnaht realisierbar, wo¬ bei diese Formanpassung die segmentierte Ausgestaltung des Führungselements 12 gewährleistet. Das als Elektrodenschlauch fungierende Elektrodenleitungsele¬ ment 42 ist auch in der Lage, die Bewegung einer pendelnden Elektrode wie beispielsweise der WIG-Elektrode 64 mit auszu¬ führen bzw. überhaupt erst zu realisieren. Durch entsprechende Modifikation, d.h. durch entsprechendes Vorsehen des wei- teren Führungselements 54 bzw. der Führungseinrichtung 68 kann ein zusätzlicher, nicht stromführender Schweißdraht dem Schweißprozess zugeführt werden.
Die in FIG 7 erkennbare Schweißnaht 76 wird durch Bewegen des Schweißbrenners 10 relativ zu den Bauteilen 72, 74 erzeugt, wobei der Schweißbrennern 10 in einer sogenannten, durch einen Richtungspfeil 80 veranschaulichten Vorschubrichtung mit einer Vorschubgeschwindigkeit vw bewegt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Schweißbrenner (10) zum Schweißen von Bauteilen (72, 74) unter Verwendung wenigstens eines Gases, mit wenigstens einem von dem Gas durchströmbaren Führungselement (12) zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement (12) austretenden Gases,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Führungselement (12) eine Mehrzahl von in Strömungsrich- tung (18) des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordneten, eigensteifen Führungssegmenten (16a-c) umfasst, welche zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungs¬ kanal (24) begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.
2. Schweißbrenner (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungssegmente (16a-c) formschlüssig und/oder kraft¬ schlüssig miteinander verbunden sind.
3. Schweißbrenner (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungssegmente (16a-c) relativ zueinander verschwenkbar sind .
4. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eines der Führungssegmente (16a-c) zumindest ein Arretierungselement (36) aufweist, mittels welchem die Füh¬ rungssegmente (16a-c) in unterschiedlichen Stellungen relativ zueinander festlegbar sind.
5. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer dem Führungskanal (24) abgewandten Außenseite (34) wenigstens eines der Führungssegmente (16a-c) zumindest ein weiteres Führungselement (54, 70) angeordnet ist, mittels welchem ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff gebildeter Draht (66) außerhalb des Führungskanals (24) zu führen ist.
6. Schweißbrenner (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das weitere Führungselement (54, 70) an dem korrespondieren¬ den Führungssegment (16c) relativ zu dem korrespondierenden Führungssegment (16c) bewegbar, insbesondere verschiebbar, gehalten ist.
7. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Führungskanal (24) wenigstens ein flexibles Elektro¬ denleitungselement (42) zum Führen wenigstens eines Stromlei¬ ters (44a-b) angeordnet ist.
8. Schweißbrenner (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Elektrodenleitungselement (42) über wenigstens ein in dem Führungskanal (24) angeordnetes Verbindungselement (30) an wenigstens einem der Führungssegmente (16a-c) gehalten ist.
9. Schweißbrenner (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Elektrodenleitungselement (42) wenigstens ein von ei¬ nem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, durchströmbares Kühlleitungselement (50) angeordnet ist.
10. Schweißbrenner (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromleiter (44a-b) in dem Kühlleitungselement (50) ange¬ ordnet ist.
11. Schweißbrenner (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenleitungselement (42), insbesondere auf einer dem Führungskanal (24) für das Gas abgewandten Innenseite des Elektrodenleitungselements (24), mit wenigstens einem Ver¬ steifungselement versehen ist.
12. Schweißbrenner (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
sich das Elektrodenleitungselement (42) und/oder das Kühllei¬ tungselement (50) von einem Verteilerelement (46) des
Schweißbrenners (10) in Strömungsrichtung (18) des Gases erstrecken, wobei das Elektrodenleitungselement (42) und/oder das Kühlleitungselement (50) am Verteilerelement (46) relativ zu diesem bewegbar, insbesondere drehbar, gelagert sind und wobei der Stromleiter (44a-b) dem Elektrodenleitungselement (42) und/oder das Kühlmedium dem Kühlleitungselement (50) vom Verteilerelement (46) zuführbar ist.
13. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eines der Führungssegmente (16a-c), insbesondere das in Strömungsrichtung (18) des Gases letzte der Führungs¬ segmente (16a-c), wenigstens ein Befestigungsmittel (40) zum Befestigen einer Düse und/oder eines Filters (62) für das Gas aufweist.
14. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer dem Führungskanal (24) abgewandten, Außenseite (34) wenigstens eines der Führungssegmente (16a-c) zumindest ein Versteifungselement zum Aussteifen des Führungselements (12) angeordnet ist.
15. Schweißbrenner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Führungssegmente (16a-c) an einer dem Führungskanal (24) abgewandten Außenseite (34) mit wenigstens einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlelement, insbesondere einem Faltenbalg, zum Kühlen des Führungssegments (16a-c) versehen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4366362A (en) * 1980-03-18 1982-12-28 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha All position TIG welding process
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