DE1960758B2

DE1960758B2 - Lichtbogenschweißpistole mit Düsen-Klemmbefestigung

Info

Publication number: DE1960758B2
Application number: DE1960758A
Authority: DE
Inventors: Arthur A. Beecher Bernard; Richard A. Flossmoor Bernard
Original assignee: Dover Corp
Current assignee: Dover Corp
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-12-03
Publication date: 1979-12-13
Also published as: ES374180A1; CH509127A; DE1960758C3; JPS5516755B1; SE367561B; NL164781C; DE1960758A1; NL164781B; FR2025200A1; NO131329B; NO131329C; GB1291500A; US3514570A; NL6918063A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenschweißpistole mit einem rohrförmigen Kopfstück, an dem eine Kontakt-Führungsdüse für den abschmelzenden Draht und/oder eine Gasdüse mittels einer in bzw. auf dem Kopfstück drehbar gelagerten Drehkeilhülse lösbar befestigt ist.

Eine solche Lichtbogenschweißpistole mit einer Drehkeilverbindung zwischen dem Kopfstück und der Gasdüse ist bereits bekannt (US-PS 31 28 370).

Schweißpistolen und namentlich die Verbindungsstellen zwischen dem Kopfstück und der Kontaktführungsdüse bzw. der Gasdüse, bei denen es sich um häufiger auszuwechselnde Bauteile handelt, sind starken thermischen Beanspruchungen infolge der hohen Schweißtemperatur sowie auch mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die insbesondere darauf zurückzuführen sind, daß der Schweißer Hammerschläge mit der Schweißpistole ausführt, um verspritztes Schweißmaterial zu lockern. Daher sind Schraubverbindungen (US-PS 32 26 526) zum auswechselbaren Befestigen der Gasdüse oder Kontakt-Führungsdüse ungeeignet, weil mit einem Festfressen der Gewindeverbindungen und mil einem Abreißen der Gewindegänge beim Auswechseln der Bauteile gerechnet werden muß, zumal auch die Gefahr besteht, daß beim Zusammenschrauben kleine Schweißkügelchen zwischen die Gewindegänge geraten. Außerdem sind aus Festigkeitsgründen vergleichsweise große Gewindedurchmesser erforderlich.

Diese Nachteile werden bereits weitgehend durch die bekannte Drehkeilverbindung beseitigt bei der die Gasdüse mit einer kreiszylindrischen Außenumfangsfläche exzentrisch innerhalb einer kreiszylindrischen Innenumfangsfläche des Kopfstücks gelagert ist wobei die Außenumfangsfläche keilförmig mit dem Kopf eines durch die Innenumfangsfläche ragenden Stiftes zusammenwirkt Dabei ergibt sich der Nachteil, daß die Klemmkraft zur Sicherung der Verbindung auf den Stift lokalisiert und somit im wesentlichen punktförmig an einer Stelle übertragen wird. Dort kann es durch die Konzentration der Keilkraft vergleichsweise leicht zu einer Beschädigung und damit Lockerung der Verbindung kommen. Das gilt insbesondere infolge der vom Schweißer mit der Pistole ausgeführten Hammerschläge.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schweißpistole mit einer leicht austauschbaren bzw. zu ersetzenden Kontakt-Führungsdüse oder Gasdüse ohne ins Gewicht fallenden Mehraufwand so zu verbessern, daß die Gefahr einer Beschädigung und damit eines unerwünschten Lockerns der zu verbindenden Bauteile herabgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des Kopfstücks und der Drehkeilhülse jeweils eine ovale Querschnittsform aufweisen, wobei der größte Durchmesser des kleineren Ovalquerschnitts größer als der kleinste Durchmesser des größeren Ovalquerschnitts ist.

Durch die ovale Querschnittsform ergibt sich eine

Drehkeilverbindung, bei der die miteinander zu verbindenden Teile längs zweier sich diametral gegenüberliegender Mantellinien miteinander verklemmt werden. Das führt zu einer entsprechenden Verteilung der Klemmkräfte, so daß man eine bessere Verbindung erhält, bei der die Gefahr örtlicher Beschädigungen der Teile und damit verbunden ein unerwünschtes Lösen der Verbindung durch auftretende Betriebsbeanspruchungen im wesentlichen ausgeschaltet ist. Damit erweist sich die erfindungsgemäße Ausbildung der bekannten Exzenterdrehkeilklemmung überlegen. Auch erfordert die bekannte Ausbildung einen wesentlich höheren Herstellungsaufwand, weil die benötigten Ovalprofile beispielsweise auch durch Ziehen oder durch Pressen mittels einer Matrize hergestellt werden können.

Es ist zwar bereits bekannt, Rohrstücke von etwa ovalem Querschnitt so auszubilden, daß sie axial in- bzw. aufeinander gesteckt werden können und nach einer Relativdrehung um 90° durch Klemmkraft aneinander fixiert sind (US-PS 29 49 692). Hier handelt es sich jedoch um ein Kinderspielzeug, bei dem die Rohrstücke aus Kunststoff hergestellt sind und daher eine begrenzte Verformungselastizität aufweisen, wodurch die gegenseitige Fixierung der Rohrstücke sichergestellt wird. Da nur eine Fixierstellung entsprechend einer Relativdrehung um 90° vorgesehen ist, ist die Größe der Klemmkraft nicht vom Drehwinkel und damit der aufgebrachten Drehkraft abhängig, wie es beim Erfindungsgegenstand mit den zunehmend aufeinander auflaufenden Keilflächen der Fall ist, wodurch zugleich ein eventuell auftretender Verschleiß ausgeglichen wird.

Für die Zwecke der Erfindung ist daher die bekannte Ausbildung nicht nur wegen des Werkstoffs ungeeignet. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt das dem Lichtbogen benachbarte Ende einer Lichtbogensciiweißpistole, wie sie beim halbautomatischen oder beim vollautomatischen Lichtbogenschweißen verwendet wird.

Fig.2 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei die Kontaktspitze vom Kopfteil gelöst ist.

Fig.3 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei die Kentaktspitze an dem Kopfteil befestigt ist

Fig.4 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 1, wobei die Gasdüse gegenüber dem Kopfteil gelöst ist

Fig.5 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1, wobei die Gasdüse an dem Kopfstück befestigt ist

In Fig. 1 erkennt man eine Kopfbaugruppe 10, die mit dem lichtbogenseitigen Ende eines Hauptschaftteils 11 einer Lichtbogenschweißpistole verbunden ist Die Kopfbaugruppe umfaßt ein Kopfstück 12, das mit dem Hauptschaftteil U durch eine Gewindeverbindung 13 verbunden ist, ferner eine zum Zuführen des Schweiß-Stroms dienende Kontaktspitze 14, eine elektrisch isolierende Buchse 15 und eine Gasdüse 16. Eine sich verbrauchende Elektrode 17 wird durch eine Längsbohrung 18 des Hauptschaftteils, dann längs einer kurzen Strecke durch das Kopfstück 12 und schließlich durch eine Bohrung 19 der Kontaktspitze 14 geführt.

In Fig. 1 allein sind keinerlei Vorrichtungen zu erkennen, die die Kontaktspitze 14 und die Gasdüse 16 mit dem Kopfstück 12 verbinden. Die vorgesehenen Verbindungsvorrichtungen lassen sich in einem Längsschnitt nicht leicht darstellen, denn gemäß Fig.2 bis 5 besteht das erfindungsgemäße Verfahren zum festen Verankern der Kontaktspitze 14 in der Bohrung 21 des Kopfstücks 12 darin, daß Teile der Umfangsfläche 22 der Kontaktspitze fest gegen die Wand der Bohrung 21 gedrückt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum festen Verankern der Gasdüse 16 an dem Kopfstück 12 besteht ebenfalls darin, daß Teile der Innenwand 23 der Gasdüse 16 fest gegen die isolierende Buchse 15 gedruckt werden, wobei ein Teil der Haltekraft durch die Wand der isolierenden Juchse übertragen wird, um sowohl die Buchse 15 als auch die Gasdüse 16 fest an der Außenfläche des Kopfstücks 12 zu verankern.

in Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung zum Herstellen einer festen Verbindung zwischen der Kontaktspitze 14 und der Bohrung 21 des Kopfstücks 12 dargestellt. Bezüglich Fig.2 ist zu bemerken, daß die Umfangsfläche 22 der Kontaktspitze 14 im Querschnitt oval ist, und daß auch die Bohrung 21 des Kopfstücks 12 einen ovalen Querschnitt hat. Zwischen der Umfangsfläche 22 der ovalen Kontaktspitze 14 und der ovalen Bohrung 21 des Kopfstücks ist ein Spalt 25 vorhanden, so daß man die Kontaktspitze 14 in die Bohrung 21 einschieben und sie aus ihi herausziehen kann. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wie es in der Praxis hergestellt werden kann.

Die in F i g. 2 gezeigte Kontaktspitze 14 hat einen kleinsten Durchmesser 26 von etwa 7,1 mm und einen größten Durchmesser 27 von etwa 7,35 mm. Die Bohrung oder öffnung 21 des Kopfstücks 12 hat einen kleinsten innendurchmesser 28 von etwa 7.25 mm und einen größten Innendurchmesser 29 von etwa 73 mm. Daher ist gemäß F i g. 2 zwischen der Umfangsfläche 22 der Kontaktspitze 14 and der Wand der öffnung 21 des Kop^fstücks 12 ein Spalt mit einer Breite von etwa 0,15 mm vorhanden, so daß die Kontaktspitze leicht in das Kopfstück eingeführt oder aus ihm herausgezogen werden kann. Es ist jedoch wichtig, zu bemerken, daß die Kontaktspitze 14 in der öffnung 21 des Kopfstücks nicht um 360° gedreht werden kann. Tatsächlich kann die Kontaktspitze nicht einmal um 90° gedreht werden, da der größte Durchmesser 27 der Kontaktspitze um etwa 0,1 mm größer ist als der kleinste Durchmesser 28 der öffnung des Kopfstücks.

Gemäß F i g. 1 ist das lichtbogenseitige Ende der Kontaktspitze 14 mit zwei Anflächungen 30 versehen, damit sie mit Hilfe eines Schraubenschlüssels erfaßt werden kann. Wird die Kontaktspitze 14 in die in F i g. 3 gezeigte Stellung gedreht, indem man mit Hilfe eines Schraubenschlüssels mit einem kurzen Griff ein Drehmoment auf die Kontaktspitze aufbringt, wird die Umfangsfläche der Kontaktspitze an ihrem größten Durchmesser 27 mit der Wand der öffnung 21 des Kopfstücks verkeilt.

Der Unterschied zwischen dem größten Durchmesser 27 der Kontaktspitze 14 und dem kleinsten Durchmesser 28 der öffnung 21 des Kopfstücks kann um etwa 0,050 bis etwa 0,075 mm kleiner oder größer sein als das angegebene Maß von 0,1 mm, doch hat die Erfahrung gezeigt, daß bei einer Berührung zwischen den erwähnten Umfangsflächen beim Vorhandensein eines Unterschiedes von 0,1 mm eine feste Verankerung erzielt wird, daß man jedoch kein übermäßig großes Drehmoment aufzubringen braucht, um die Verankerung zu lösen, wenn die Kontaktspitze in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Sowohl die Kontaktspitze 14 als auch die Öffnung 21 des Kopfstücks soll über die ganze Länge oder mindestens den größten Teil der Länge eine ovale Querschnittsform haben, so daß die Haltekraft an zwei sich in der Längsrichtung erstreckenden Berührungslinien erzeugt wird.

Es könnte scheinen, daß es schwierig sein würde, Kontaktspitzen genau mit den angegebenen Abmessungen in großen Stückzahlen und mit geringem Kostenaufwand herzustellen, doch ist dies tatsächlich nicht der Fall, da die ovale Form der Kontaktspitzen dadurch erzeugt werden kann, Jaß man ein stangen- oder rohrförmiges Element aus Kupfer durch ein Ziehwerkzeug hindurchzieht, dessen Ziehöffnung die erforderliche ovale Form und die gewünschten Abmessungen hat, und da es möglich ist, bekannte Verfahren anzuwenden, um die Kontaktspitze mit der öffnung 19 zu versehen. Um die Herstellungskosten niedrig zu halten, wird das Kopfstück 12 dadurch mit einer ovalen öffnung 21 mit einem kleinsten Durchmesser von 7,25 mm und einem größten Durchmesser von 7,50 mm versehen, daß man einen ovalen Dorn, der die gleichen Abmessungen hat, durch ein vorher gebohrtes Loch drückt, das einen Durchmesser von 7,25 mm hat oder dessen Durchmesser um 0,025 bis0,050 mm kleiner ist.

F i g. 4 und 5 zeigen die Anordnung zum Verankern der Gasdüse 16 an dem Kopfstück 12. Bei dieser Anordnung ist ebenfalls der vorstehend bezüglich der Kontaktspitze 14 beschriebene Grundgedanke angewendet. Die Außenfläche 32 des Kopfstücks 12 hat eine ovale Querschnittsform mit einem kleinsten Durchmesser von etwa 18,8 mm und einem größten Durchmesser von etwa 19.3 mm. Die elektrisch isolierende Buchse 15

hat normalerweise einen kreisrunden Querschnitt, und sie besteht nicht nur aus einem Werkstoff von ungewöhnlich hoher Hitzebeständigkeit, sondern sie ist auch genügend geschmeidig, so daß sie aus ihrer kreisrunden Form in eine ovale Form gebracht werden kann, wenn sie auf die ovale Außenfläche 32 des Kopfstücks 12 aufgeschoben wird.

Die Wandstärke der Buchse 15 beträgt etwa 1,6 mm. Wenn die Buchse auf die ovale Außenfläche des Kopfstücks 12 aufgeschoben wird, nimmt sie daher eine entsprechende ovale Querschnittsform an, wobei der kleinste Durchmesser 33 der Buchse etwa 20,4 mm und der größte Durchmesser 34 etwa 20,9 mm beträgt.

Sowohl die öffnung 37 als auch die Außenfläche 38 der Gasdüse 16 hat eine ovale Querschnittsform. Dieses Bauteil wird durch maschinelle Bearbeitung aus einem runden Kupferrohr von großer Wandstärke so hergestellt, daß es eine runde Bohrung mit einem Durchmesser von etwa 20,85 ± 0,050 mm aufweist. Dieses runde Rohr wird dann in einer Stempelpresse mit Hilfe einer Abflachungsmatrize in einem sehr kleinen Ausmaß so zusammengedrückt, daß aus der kreisrunden Form der Bohrung mit dem Durchmesser von 20,85 mm eine ovale öffnung entsteht, deren kleinster Durchmesser 35 etwa 20,6 mm und deren größter Durchmesser 36 etwa 21,1 mm beträgt. Da somit die Innendurchmesser von 20,6 mm und von 21,1 mm der Gasdüse um etwa 0,2 mm größer sind als die entsprechenden Außendurchmesser von 20,4 mm und 20,9 mm der elektrisch isolierenden Buchse 15, kann die Gasdüse 16 leicht auf die isolierende Buchse aufgeschoben und von ihr abgezogen werden.

Ebenso wie die Kontaktspitze wird die Gasdüse 16 dadurch an dem Kopfstück verankert, daß man sie gegenüber dem Kopfstück im Uhrzeigersinne oder entgegen dem Uhrzeigersinne dreht. Hierbei wird die Innenfläche 23 der Gasdüse an zwei sich in der Längsrichtung erstreckenden Berührungslinien gegen die Außenfläche der Buchse 15 gedrückt. Auf diese Weise wird die Gasdüse 16 an der Buchse 15 verankert, und die durch die Buchse 15 auf die Außenfläche des Kopfstücks übertragene Verankerungskraft verankert sowohl die Buchse 15 als auch die Gasdüse 16 ai dein Kopfstück 12. Um die Gasdüse 16 zu lösen, dreht nan sie in der entgegengesetzten Richtung. Es ist ι icht erforderlich, hierbei einen Schraubenschlüssel zu benutzen, denn die Außenfläche der Gasdüse ist vorzugsweise gerändelt, und das Drehen der Düse mit der Hand gegenüber der Buchse und dem Kopfstück bewirkt eine

t5 mehr als ausreichend feste Verankerung der Düse.

Die ovale Umfangsform des Kopfstücks 12 wird dadurch erzeugt, daß man eine Länge von etwa 3700 mm aufweisende Abschnitte von aus einer Kupferlegierung bestehenden Stangen mit einem Durchmesser von etwa 19 mm, der auch noch um etwa 0,8 mm größer sein könnte, durch ein Ziehwerkzeug zieht, dessen öffnung eine solche Querschnittsform hat, daß das Kopfstück einen kleinsten Durchmesser von etwa 183 mm und einen größten Durchmesser von etwa 19,05 mm erhält. Das Ziehwerkzeug besteht vorzugsweise aus Wolframkarbid, so daß es seine Maßgenauigkeit während einer langen Benutzungszeit beibehält.

Es sei besonders bemerkt daß es sich bei den beschriebenen ovalen Querschnittsformen ähnlich einem flachgedrückten Kreis handeln kann. Die letztere abgeflachte Querschnittsform wird jedoch bevorzugt, da sich eine solche Form mit Hilfe von Zieh werkzeugen, Kalibrierdornen usw. leichter mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtbogenschweißpistole mit einem rohrförmigen Kopfstück, an dem eine Kontakt-Führungsdüse für den abschmelzenden Draht und/oder eine Gasdüse mittels einer in bzw. auf dem Kopfstück drehbar gelagerten Drehkeilhülse lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Umfangsflächen (21,22; 32,23) des Kopfstücks (12) und der Drehkeilhülse (14; 16) jeweils eine ovale Querschnittsform aufweisen, wobei der größte Durchmesser (27; 34) des kleineren Ovalquerschnitts größer als der kleinste Durchmesser (28; 35) des größeren Ovalquerschnitts ist.

2. Lichtbogenschweißpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beiden Ovalquerschnitten der größte Durchmesser (27,29; 34,36) um wenigstens 1,5% größer als der kleinste Durchmesser (26,28; 33,35) ist

3. Lichtbogenschweißpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkeilhülse von der zu befestigenden Kontakt-Führungsdüse (14) bzw. Gasdüse (16) gebildet ist

4. Lichtbogenschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer mittels einer Drehkeilhülse befestigten Kontakt-Führungsdüse, dadurch gekennzeichnet daß die sich gegenüberliegenden ovalen Umfangsflächen (21, 22) des Kopfstücks (12) und der Kontakt-Führungsdüse (14) sich über den größten Teil der axialen Länge der Kontakt-Führungsdüse (14) erstrecken.

5. Lichtbogenschweißpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer mittels einer Drehkeilhülse befestigten Gasdüse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich gegenüberliegenden ovalen Umfangsflächen (23,32) der Gasdüse (16) und des Kopfstücks (12) eine Isolierhülse (15) angeordnet ist.