DE1565822A1

DE1565822A1 - Schweissmaschine

Info

Publication number: DE1565822A1
Application number: DE19661565822
Authority: DE
Inventors: David Sciaky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-08-26
Filing date: 1966-07-20
Publication date: 1970-07-16
Also published as: US3493717A; DE1565822C3; BE682452A; DE1565822B2; CH453525A; NL6610101A; GB1093989A

Description

David SGIAKY, Chicago (Illinois)
North. Lake Shore Drive

Schweißmaschine ο

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schweißmaschinen, die erfindungsgemäß eine arbeitsmittelgesteuerte Zylinderkolbenanordnung mit einem mit dem bewegten Teil derselben verbundenen, unter Druck an das Werkstück anlegbaren Mundstück aufweisen.

Derartige Anordnungen eignen sich insbesondere für El eki;r ο schweißmaschinen, wobei es zu einer besonders zweckmäßigen Ausführung derselben führt, wenn eine Kolbenhohlstange des beweglichen Kolbenteiles der Kolbenzylinderanordnung eine Elektrodenhalterung' und damit die Elektrode selbst in vorzugsweise zueinander gleichmittiger und ineinander geschachtelter Anordnung aufnimmt.

Ist das Mundstück in vorzugsweise einem Mundstückhalter freibeweglich aufgenommenj so entsteht die vorteilhafte Möglichkeit, daß es sich selbsttätig dem Verlauf der Werkstückoberfläche an der Schweißstelle anpasst. Dadurch, daß das Mundstück dabei unter dem Druck des Presskolbens der Zylinderkolbenanordnung steht, tritt selbsttätig eine Festlegung des Mundstückes in der Mundstückhalterung aufgrund der in der Berührungszone zwischen beiden Teilen auftretenden Reibung ein, so daß es keiner weiteren Maßnahmen zur Peststellung des Mundstückes in der Arbeitslage bedarf .

Sind dabei aneinandergegenüberliegende Begrenzungsflächen von Mundstück und Mundstückhalterung als Kugelkalotten ausgebildet, wobei der Mittelpunkt der am Mundstück vorgesehenen Kugelkalottenfläche mit dem Mittelpunkt des freian Mündungsquerschnittes des Mundstückes vorzugsweise zusammenfällt, dann ergibt sich eine Art Schlotterkugelgelenk, das den Vorteil hat, leicht beweglich und in praktisch jeder Winkellage der Schweißvorrichtung in Bezug auf das Werkstück wirksam zu sein.

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Eine Elektroschweißmaschine der geschilderten Ausbildung eignet sich insbesondere zur Durchführung von Schweißarbeiten unter Schutzgas, wobei im allgemeinen Wolframelektroden verhältnismäßig geringen Querschnittes in Betracnt kommen, die so anzuordnen sind, daß sie von dem Sohutzgasstrom auf ihrer gesamten Oberfläche bestrichen werden. Die Wolframelektrode ist mit einem Anschluß für den Schweißstrom verbanden, während das metallische Werkstück an die zweite Schweißstromzuführung angeschlossen ist.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf einzelne der nachstehend beschriebenen Merkmale und sie hat schließlich deren Gresamtkombination sowie sämtliche Teilkombinationen der Merkmale zum Gegenstand, soweit letztere technisch sinnvoll und ausführbar sowie brauchbar sind, auch wenn im nachfolgenden die jeweils erzielbaren, neuen technischen Wirkungen nicht genannt und im einzelnen beschrieben sind. Ebenso werden sämtliche, in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten als solche und in ihrem funktioneilen Zusammenhang als beschrieben vorausgesetzt.

Die Zeichnung gibt eine der denkbaren Ausführungsformen der Erfindung am Beispiel einer Elektroschweißmaschine mit Wolframelektrode und mit einer Einrichtung zur Anlieferung von Schutzgas wieder.

Pig. 1 stellt einen senkrechten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Schweißvorrichtung dar j

Fig. 2 entspricht einer Draufsicht auf die Schweißvorrichtung nach Fig. 1j ,

Fig. 3 gibt eine Seitenansicht auf die Schweißvorrichtung nach Fig. 1 wieder, während schließlich

Fig. 4· einen in größerem Maßstab gehaltenen Teilschnitt durch den unteren Teil einer erfindungs- < gemäß ausgebildeten Üchweißvorrichtung wiedergibt.

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Mit 10 ist ein Teil des Rahmens oder Körpers einer Schweißmaschine bezeichnet, an der der Zylinder 12 einer arbeitsmittelbetätigten Steuervorrichtung befestigt, beispielsweise mittels der Schraubenbolzen 19 gehalten ist. In der mit Schutzgas arbeitenden Schweißvorrichtung selbst befindet sich der Steuerkolben 14» so daß es also möglich wird, durch Zulassung oder Abschaltung eines auf ihn wirkenden Arbeitsmittels mittels der als Druckkraftübertragungsmittel verwendeten Kolbenhohlstange 15 die Entfernung wirksamer T-eile der Schweißvorrichtung vom Werkstück 16 zu ändern. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, mittels der so ausgebildeten Vorrichtung eine vorbestimmte Pressung auf das Werkstück 16 auszuüben, die es beispielsweise ermöglicht, das Werkstück 16 in Bezug auf eine Unterlage in bestimmter Lage zu letzterer und mit vorbestimmter Kraftwirkung festzulegen.

Unterhalb des Kolbens H befindet sich das Zylinderabschlußstück 17» das seinerseits durch den Zylinderdeckel \8 abgeschlossen ist. Beide Teile sind vom Mittelstück der Zylinderanordnung 12 getrennt ausgebildet und können mit letzterem mittels bekannter Mittel, z.B. der in Fig. 3 sichtbaren Schrauben 21 und 22, lösbar verbunden sein. Das Zylinderabschlußstück 17 weist eine hohlzylindrische Ausnehmung 20 auf. Da der Rauminhalt dieser Ausnehmung dem Zutritt des Arbeitsmittels ausgesetzt ist, bedarf es der Anordnung des Dichtungsringes 23 aus elastisch - nachgiebigen Stoffen im Bereiche der Berührungszone zwischen den Teilen 15, 17 und 18, um bewegte und unbewegte Maschinenteile ohne Gefahr des Austrittes von Arbeitsmittel miteinander in dichtender Verbindung halten zu können.

In ähnlicher Weise ist die Ausgestaltung des oberen Teiles der Zylinderanordnung 12 vorgesehen. Vorhanden ist also ein oberes Zylinderabschlußstück 25, oberhalb dessen sich, das Deckelstück 26 befindet. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß zur Verbindung der Teile 25 und 26 die Schraubenbolzen 28 vorgesehen sind, während d^r'.s

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Deckelstück 26 seinerseits mit dem oberen Zylinderabschlußstück 25 durch die Schraubenbolzen 27 verbunden ist. Auch das obere Zylinderabschlußstück 25 weist eine Ausnehmung 30 auf, deren Rauminhalt dem Zutritt von Arbeitsmittel ausgesetzt ist, so daß es der Anordnung der Dichtung 34 bedarf, um zu erreichen, daß die Kolbenstange 15 die Teile 25, 26 gleitend, ohne Gefahr eines Arbeitsmittelaustrittes, durchsetzen kann. Das Zylinderabschlußatück 25 trägt einen aus elastisch nachgiebigen Stoffen bestehenden Stoßdämpfer in Form des Ringes 33» um zu verhüten, daß bei Rückzugbewegungen des Kolbens 14 dieser stoßweise am Teil 25 zur Anlage kommt. Der Kolben H selbst kann in für Brennkraftmaschinen kolben geläufiger v/eise genutet ausgebildet sein, wobei in den Nuten Kolbenringe 35 untergebracht sind, die jedoch nicht, wie die üblichen Kolbenringe, als einseitig offene, metallische Ringe ausgebildet zu sein brauchen, sondern beispielsweise auch aus ringförmig geschlossenen Runddichtungen bekannter Ausbildung bestehen können.

In dem Körper des Zylinders 12 befindet sich die Steuerleitung 36, um die der Zuführung des Arbeitsmittels dienende Leitung 37 mit dem Steuerraum 31 verbinden zu können. Wenn also Arbeitsmittel in den Steuerraum 31 eintritt, wird der Kolben 14 in der Richtung von oben nach unten bewegt. Soll der Kolben in umgekehrter Richtung verschoben werden, so wird Arbeitsmittel über den aus Fig. 3 ersichtlichezi Anschluß 38 über die sich anschließende Steuerleitung 39 in den von der Ausnehmung iO begrenzten Steuerraum eingeführt, so daß es zu einem Anheben des Steuerkolbens 14 in der Richtung von unten nach oben kommt. Auf der zur Druckausübung nicht benötigten Kolbenseite wird eine Entspannung des Arbeitsmittels durchgeführt, beispielsweise durch Eröffnung einer zum druckentlasteten Vorratsraum des Arbeitsmittels führenden Leitung/ den das druckentlastete, ausgetriebene Arbeitsmittel gelangt. Es ist also durch wechselweise Versorgung eines der Steuerräume ober-

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halb und unterhalb des Kolbens 14 unter gleichzeitiger Entleerung jeweils des anderen Steuerraumes möglich, Kolben Η und Kolbenstange 15 in jeder gewünschten Richtung zu bewegen und in die jeweils erforderlichen Stellungen zu überführen.

Die Kolbenhohlstange 15 trägt ihrerseits die als Ganzes mit 40 bezeichneten Schweißeinriohtungen, unter diesen zunächst die aus Wolfram bestehende Elektrode 4I» tun die schutzgaserfüllte Räume · vorgesehen sind. Um die Anlieferung des Schutzgases zu bewirken, ist die Kolbenhohlstange 15 von der Hohlspindel 42 ummantelt, wobei diese Hohlspindel gleichzeitig als Trägerin weiterer Teile ausgebildet ist. Dabei sind die Teile 15 und 42 im Verhältnis zueinander ein- und feststeilbar _r und zwar mit Hilfe einer im oberen Teil (siehe Fig. 1) der Spindel 42 vorgesehenen Verstärkung durch die es zur Bildung einer unteren, ringförmigen Hohlspindelschulter kommt, an der der die mitleiner Gewindeausnehmung versehene Brille 44 anliegt. Die Gewindebrille steht mittels des Gewindes 45 mit dem oberen Ende der Kolbenhohlstange 15 in Verbindung, so daß es nur einer Verdrehung der Brille 44 auf dem Gewinde 45 der Kolbenhohlstange 15 bedarf, um die Hohlspindel 42 im Verhältnis zur Kolbenhohlstange 15 anheben oder absenken zu können. Das wirkt sich auf die Länge des Schweißlichbogens zwischen Elektrode 4I und Werkstück 16 aus, so daß auf diese Weise eine entsprechende Beeinflußbärkeit des Schweißlichtbogens gewährleistet ist. Die Hohlspindel 42 besteht dabei aus einem Isolierstoff , um stromführende und stromlos zu haltende Teile voneinander trennen zu können»

Die Hohlapindel 42 ist oberhalb der Ein- und Peststellvorrichtung 43,. 44, 45 mit einer schlitzförmigen Ausnehmung 46 versehen, die von einem Leituhgsanschluß 47 durchsetzt ist. Zu dem Leitungsanschluß 47 führt die ein inertes Schutzgas führende Leitung 48, wobei der -Schlitz. 46 'verhindert, daß der Leitungsanschluß 47 Verstellbewegungen der Hohlspindel 42 stören oder verhindern

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könnte. Das würde deshalb der Pail sein, weil der Gasdurchlaß des LeitungsanschlusseB 47 in die Mittellängeausnehmung 50 des Elektrodenhalters 40 einmündet, der deswegen, weil es sich um den wesentlichsten Teil der insgesamt mit 40 bezeichneten Anordnung handelt, mit dieser Bezugsziffer versehen worden ist. Das Schutzgas verläßt die Längsmittelausnehmung des Elektrodenhalters 40 über die in Fig. 4 besonders deutlichen Querkanäle 51, so daß es in Strömungsräume gelangt, die ύοώ. der Hohlspindel 42 umschlossen sind. Von hier aus durchströmt es eine Ringhülse 52, das gleichmittig zur- Elektrode 41 und zum Elektrodenhalter 40 angeordnet ist» Dadurch bildet sich eine hohlzylindrische, die Elektrode 41 auf ihrer freien Längserstreckung umhüllende Schutzgasströmung aus, die sich bis zum Schweißlichtbogen erstreckt und vermöge ihrer Strömungsenergie auch diesen noch umhüllt· Die Fenster 54» die zum Auslass des Schutzgases dienen, befinden sich aus diesem Grunde in unmittelbarer Nähe dee unteren, freien Mündungsquerschnittes des Mundstückes 55. Eine Fassung 53» die sich auf einem den Elektrodenhalter 40 in Richtung zum Werkstück hin abschließenden Gewindestutzen führt, zentriert die Elektrode 41 in der erforderlichen Weise und begrenzt deren seitliche Ausweichmöglichkeit. Gleichzeitig klemmt die Fassung 53 die Elektrode 41 in der gewünschten Höhe im Elektrodenhalter 40 ein, da dessen konischer Gewindestutzen geschlitzt ist, so daß es möglich wird, dem Abbrand der Elektrode 41 Rechnung zu tragen und diese in dem jeweils erforderlichen Abstand vom Werkstück 16 einzustellen.

Eine weitere Verstellmöglichkeit ist in Fig. 1 gezeigt. Dort ist der aus Isolierstoff bestehende Drehknopf 56 gezeigt, der über die Madenschraube 57 mit dem stangenförmigen Ansatz 58 des scheibenförmigen Bundes 60 verbunden ist. An den Bund 60 schließt sich das kurze Gewindespindelstück 61 an. Beilagscheiben 62 aus elastisch nachgiebigen Werkstoffen liegen ober- und unterhalb ^h des scheibenförmigen Bundes 60. Überfangen sind die Teile 60 und 62 durch das tJberfallglied 63» das sich mittels eines Ge-

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windes auf einem Gewindeendstück der Hohlspindel 42, 43 führt. Dieses Uberfallglied ist, wie Fig. 2 zeigt, eingeschlitzt, so daß eich Zinken 64 einer in der Draufsicht der Fig. 2 als Gabeletück erscheinenden Ausbildung des Uberfanggliedes 63 ergeben. Senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 wird der Abstand zwischen dem Brillenstüok 44 (siehe Fig. 2) und dem Überfangglied 63 durch das in Fig. 3 sichtbare Stegstück 65 zwischen der Brille 44 und dem Uberfangglied 63 überbrückt, wobei zur Verbindung des Stegstückes 65 mit der Brille 44 die Schraubenbolzen 66 dienen. Es liegt daher das obere Ende des Stegstückes zwischen den Zinken 64 des Uberfanggliedes 63, wie Fig. 2 in der Draufsioht erkennen läßt. Das Ganze wird durchsetzt von dem Querbolzen 67, der es somit ermöglicht, das Uberfangglied 63 in seiner jeweiligen Stellung zur Hohlspindel 42, 43 festzulegen. Dabei wird di· Brille 44 auf der gegenüberliegenden Seite, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, durch den Stehbolzen 68 abgestützt. Sämtliche der gezeigten Verbindungen sind also lösbar, so daß es mb'glioh wird, das Uberfangglied 63 zu verdrehen und auf diese Weise die Lage der Elektrode 41 über die Hohlspindel 41, 42 zu beeinflussen. Denn nach Freigabe des Uberfanggliedes 63 kann der Handgriff 56 erfasst und dadurch die Hohlspindel 42, 43 nach oben gezogen oder nach unten gedruckt werden, so daß es einer Lösung der Fassung 53 zwecks Einstellung des Elektrodenabstandes nur dann bedarf, wenn die Verstellmöglichkeiten mittels des Handgriffes 56 erschöpft sind·

Das Mundstück 55 ist nach Art eines Kugelgelenkes frei einstellbar. Zu diesem Zwecke besitzt es, wie die Fig. 1 und 4 zeigen, zum

Elektrodenhalter 40 hin, eine kugelkalottenförmige Begrenzung 70, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des freien Mündungsquerschnittes des Mundstückes 55 zusammenfällt. Der Begrenzungsfläche 70 liegt bei nichtbetätigter Zylinderkolbenanordnung mit Abstand die kongruent ausgebildete Begrenzungsfläche eines Mundstückhalters 71 gegenüber, der auf die Kolbenh&Lstange 15 aufgeschraubt ist. Eine Überfangmutter 72 ist auf dem Mundstückhalter 71 aufgeschraubt, wobei der ringförmige Kragen 73 zur Achse der Elektrode

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und des Elektrodenhalters hin vorspringt, so daß das Mundstück auch nach Lösung seiner Abstützung am Mundstüokhalter 71 nicht nach unten fallen kann. Damit entsteht die Möglichkeit, die Schweißelektrodenanordnung auf Jede Ausbildung der Werkstückobenfläche an der Schweißstelle auszurichten.

Wird das Arbeitsmittel in Form von Druckgasen oder Druckflüssigkeiten, beispielsweise von Pressluft oder Drucköl, in den Steuerraum 31 oberhalb des Kolbens 14 eingeführt, dann wird auch das Werkstück 16, das unter dem Einfluß der den freien Mündungsquerschnitt des Mundstückes 55 begrenzenden Wandungsrandes steht, unter Druck gesetzt. Gleichzeitig strömt das Schutzgas über den Leitungsanschluß 47 derart ein, daß es die Schweißzone nach außen abschließt und naph Ausübung der Schutzwirkung über die Querkanäle 54 abströmt. Dabei ist es möglich, den Leitungsanschluß 47,gleichzeitig als Anschluß für die Zulassung des Schweißstromes auszubilden, wobei natur^jeiuß Vorkehrungen in Bezug auf den erforderlichen Berührungsschutz zu treffen sind. Das Werkstück 16 steht mit dem zweiten Anschluss des Schweißstromkreises in elektrischer Verbindung.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß sie sich nicht im Ausführungsbeispiel erschöpft, sondern daß mannigfache Abwandlungen des ErfindungBgedankens möglich sind, die im Rahmen eines Ausführungsbeispieles nicht gezeigt und nicht beschrieben werden können.

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Claims

1). Schweißmaschine, gekennzeichnet durch eine arbeitsmittelgesteuerte Zylinderkolbenanordnung (12, 14) mit einem mit dem bewegten !eil (H, 15) derselben verbundenen, unter Druck an das Werkstück (1.6) anlegbaren Mundstück (.55). ■

2). Elektroschweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kolbenhohlstange (15) des beweglichen Kolbenteiles (14) der Kolbenzylinderanordnung (12, 14) eine Elektrodenhalterung (40) aufnimmt.

3). Schweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mundstück (55) in vorzugsweise einem Mundstückhalter (71» 72) frei beweglich aufgenommen ist, so daß es sich selbsttätig dem Verlauf der Werkstückoberfläche an der Schweißstelle anpasst.

4)· Schweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß einandergegenüberliegende Begrenzungsflächen (70) von Mundstück (55) und Mundstückhalterung (71, 72) als Kugelkalotten ausgebildet sind, .wobei der Mittelpunkt der am Mundstück vorgesehenen Kugelkalo ttenf lache mit dem Mittelpunkt des freien Mündungsquersehnittes des Mundstückes zusammenfällt und zwischen den Begrenzungsflachen bei nicht an das Werkstück (16) angepreßter Vorrichtung Abstand herrscht.

5). Elektroschweißmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 4,. dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenhohlstange (15) des Kolbens (14) der Zylinderkolbenanordnung (12, 14) beidseitig durch die Zylinderabschluss tücke durchgeführt ist und daß an dem dem Mundstück (55) gegenüberliegenden Ende eine Einstellvorrichtung (43 - 45, 56 - 68) zur Verstellung des Abstandes zwischen

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Elektrode (41) und Werkstück (16) vorgesehen ist.

6). Elektroschweißmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenhalter (40) und die KolbenhcJlstange (15) in einer Hohlspindel (42) aufgenommen sind.

7). Elektroschweißmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlspindel (42) an ihrem dem Mundstüok (55) gegenüber abgewandten Endt eine Verstärkung (43) unter Bildung einer Schulter aufweist, über die sie an einer Brille (44) anliegt _f die ihrerseits, beispielsweise mittels eines Gewindeeingriffes (45), mit der Hohlkolbenstange (15), in Verbindung steht, so daß das Lagenverhältnis zwischen Hohlspindel und Kolbenhohlstange und damit die Lage der Elektrode (41) veränderlich einstellbar ist.

8). Elektroschweißmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter (40) an dem dem Mundstück (55) gegenüber abgekehrten Ende einen Handgriff (56) aufweist, über den der zur Bewegung freigegebene Elektrodenhalter anheb- oder absenkbar ausgebildet ist.

9). Elektroschweißmaschine nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspindel (42, 43) an dem dem Mundstück (55) gegenüber abgekehrten Ende einen Schlitz (46) aufweist, der von einem Leitungsanschluß (47) für die Schutzgaszuführung (48)· durchsetzt ist.

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