DE2509553A1 - BEARING FOR PLASMA ARC BURNERS - Google Patents

Description

Lager für PlasmabogenbrennerPlasma arc torch bearings

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für Plasmabogenbrenner. The invention relates to a bearing arrangement for plasma arc torches.

Plasmabogenbrenner gibt es in zxvei Ausführungen, und bei der ersten Ausführung erfolgt ein Anschluß an eine elektrische Schaltung, die das Ziehen eines Lichtbogens zwisehen einer Anode und einer Kathode innerhalb des umschlossenen Brenneraufbaus bewirkt, und der Lichtbogen wird darin aufrechterhalten, während ein Gas durch den Brenner geleitet wird und über eine Düse ausströmt. Bei der anderen Bauform erfolgt ebenfalls ein Anschluß an eine elektrische Schaltung, die jedoch in diesem Fall ein Werkstück umfasst und ein Lichtbogen wird zwischen der innerhalb der Düse liegenden Kathode und dem Werkstück selbst gezogen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasmalichtbogenbrenner der zuletzt genannten Bauart. Ein solcher Brenner soll als "Übertragungs-Lichtbogen-Plasma-Brenner" bezeichnet werden. Derartige Lichtbogen-Plasma-Brenner werden u.a. benutzt, um ein elektrisch leitfähiges Werkstück vorzuerhitzen, um es für eine spanabhebende Bearbeitung geeigneter zu machen. Der Brenner wird an einer Werkzeugmaschine befestigt, die das Werkstück drehbar lagert, und der Brenner ist so angeordnet, daß sein elektrischer Lichtbogen in das Werkstück vor dem Schneidwerkzeug übertragenPlasma arc torches come in two types, and the first one Execution is a connection to an electrical circuit that draws an arc between an anode and a cathode within the enclosed torch assembly and the arc is maintained therein while a gas passes through the torch and flows out through a nozzle. The other design is also connected to an electrical circuit, which, however, in this case comprises a workpiece and an arc is created between the cathode located inside the nozzle and pulled the workpiece itself. The invention relates to a plasma arc torch of the last-mentioned type. A such torch shall be referred to as a "transfer arc plasma torch". Such arc plasma torches are i.a. used to preheat an electrically conductive workpiece to make it more suitable for machining. Of the Torch is attached to a machine tool that rotatably supports the workpiece, and the torch is arranged so that its electrical Transfer the arc into the workpiece in front of the cutting tool

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wird, das während der Drehung einen Span abhebt. Gelegentlich treten jedoch Schwierigkeiten auf, beim Übertragen des Lichtbogens von der Anode des Brenners nach dem Werkstück. Das Problem ist gewöhnlich eine Folge des öligen bzw. breiigen Metallspanrückstandes und anderer dielektrischer Ablagerungen, die das Werkstück bedecken. Wenn dies auftritt, muß der Brenner auf das Werkstück herabgelassen werden, so daß der Spalt zwischen Düse und Werkstückoberfläche verringert wird, und danach kann der Lichtbogen und der Brenner in die Ausgangsstellung relativ zum Werkstück zurückgeführt werden.that takes off a chip during rotation. Occasionally however, difficulties arise in transferring the arc from the anode of the torch to the workpiece. That The problem is usually a consequence of the oily or mushy metal chip residue and other dielectric deposits, that cover the workpiece. When this occurs the torch must be lowered onto the workpiece so that the gap between the nozzle and the workpiece surface is reduced, and then the arc and the torch can return to their starting position be returned relative to the workpiece.

Nach dem heutigen Stand der Technik muß zum Ziehen eines Lichtbogens unter den beschriebenen Umständen der Brenner über einen Kreuzschlitten der Werkzeugmaschine bewegt werden, der seinerseits über ein Handrad und eine Schneckenanordnung bewegt wird. Die Bedienungsperson muß sich über das Werkstück lehnen, um die Verhältnisse in dem schon kleinen Spalt zwischen Brenner und Werkstück beobachten zu können, damit das Ziehen des Lichtbogens erkannt wird, und damit ein Einbrennen des Brenners in das Werkstück verhindert wird. Dann muß er den Brenner in die von einer Skala ablesbaren Lage zurückführen. Demgemäß ist das System'fehleranfällig bei der Einstellung und in Hinsicht auf die Berührung und bis zu einem gewissen Grade ist eine Gefahr für die Bedienungsperson vorhanden.According to the current state of the art, the torch must be used to draw an arc under the circumstances described be moved via a cross slide of the machine tool, which in turn via a handwheel and a worm arrangement is moved. The operator has to lean over the workpiece to avoid the conditions in the already small gap between To be able to observe the torch and the workpiece so that the drawing of the arc is detected, and thus a burn-in of the Burner in the workpiece is prevented. Then he has to return the burner to the position that can be read off a scale. Accordingly, the system is prone to errors in the setting and in terms of touch, and to some extent, there is a hazard to the operator.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für einen Lichtbogen-Plasma-Brenner zu schaffen, der in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine benutzt werden kann, um ein elektrisch leitfähiges Werkstück vorzuerhitzen, dessen Metall durch die Erhitzung entfernt wird.The invention is therefore based on the object of creating a mounting for an arc plasma torch which, in connection can be used with a machine tool to preheat an electrically conductive workpiece whose Metal is removed by the heating.

Die Erfindung sieht ein Lager für einen Lichtbogen-Plasma-Brenner vor, das den Brenner auf einer Säule der Werkzeug-The invention provides a bearing for an arc plasma torch, which the torch on a column of the tool

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maschine in einer ersten Arbeitsstellung relativ zu dem Werkstück hält, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Brenner relativ zu der Säule um einen vorbestimmten Abstand nach dem Werkstück vorzuschieben, wodurch die Lichtbogenübertragung ermöglicht wird, und wobei der Brenner in die erste Arbeitsstellung zurückgeführt werden kann, wenn der Lichtbogen gezogen ist.machine in a first working position relative to the workpiece, wherein means are provided to the torch advance relative to the column a predetermined distance after the workpiece, thereby causing the arc transmission is made possible, and wherein the torch can be returned to the first working position when the arc is drawn is.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Two exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 einen Schnitt eines Plasma-Brennerhalters gemäß der Erfindung;1 shows a section of a plasma torch holder according to the invention;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plasma-Brennerhalters.2 shows a second embodiment of a plasma torch holder according to the invention.

In Figur 1 und 2 ist der Plasma-Brenner 10 schernatisch dargestellt, dessen Arbeitsweise bekannt ist, und daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Der Plasma-Brenner besitzt eine Lagerhülse 12 aus einem elektrisch nicht leitenden Material, z.B. einem unter dem Warenzeichen "Tufnol" bekannten Werkstoff. Eine weitere Hülse'14 ist auf die Hülse 12 aufgeschraubt, so daß für alle Arbeitsgänge der Brenner 10 mit Hülse 12 und Hülse 14 als einstückige Einheit angesehen werden können.In Figures 1 and 2, the plasma burner 10 is shown schematically, whose mode of operation is known and therefore does not need to be described in detail. The plasma burner has a bearing sleeve 12 made of an electrically non-conductive material such as one known under the trademark "Tufnol" Material. Another sleeve 14 is on the sleeve 12 unscrewed so that the burner 10 with sleeve 12 and sleeve 14 is viewed as a one-piece unit for all operations can be.

Die Hülse 14 besitzt einen Endflansch 16 mit größerem Durchmesser, der mit Gleitsitz in einem elektrisch nicht leitenden Zylinder 18 geführt ist, und der mit der Hülse 12 und dem Brenner von links her in den Zylinder 18 eingeführt wird. Unmittelbar vor seiner Einfügung wird jedoch eine Schraubenfeder 20 über- den äußeren Durchmesser der Hülse 14 gezogen, und beiThe sleeve 14 has an end flange 16 with a larger diameter, which is guided with a sliding fit in an electrically non-conductive cylinder 18, and the one with the sleeve 12 and the Burner is introduced into the cylinder 18 from the left. However, immediately before its insertion, a coil spring is used 20 drawn over the outer diameter of the sleeve 14, and at

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Einschieben der Hülse in den Zylinder 18 stößt die Feder gegen einen inneren Ringflansch 22 des Zylinders an, und sie wird zwischen diesem Innenflansch und dem Außenflansch 16 der Hülse zusammengedrückt. Der Betrag der Federkompression wird durch den Abstand bestimmt, um den die Hülse 14 durch den Zylinder geschoben werden kann, bevor ein Flansch 24 am Ende der Hülse 12 an einem Ende des Zylinders 18 anstößt. Wenn der Flansch 24 am Zylinderende anstößt, wird der Aufbau dort gehalten und es wird ein Kolbenring 26, eine Dichtungsscheibe 28 und ein Sprengring 30 über das rechte Ende der Hülse 14 gezogen, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Dann wird der Aufbau freigegeben, und die Hülsen 14 und 12 werden zusammen mit dem Brenner 10 nach links gemäß Figur 1 durch die Feder 20 verschoben, bis der Kolbenring 2β gegen die Seite des Innenflansches 22 anstößt, die der Feder 20 entgegengesetzt liegt. Dies führt dazu, daß ein kleiner Spalt 32 zwischen dem Flansch 24 und dem Ende des Zylinders 18 ausgebildet wird.Pushing the sleeve into the cylinder 18 abuts the spring against an inner annular flange 22 of the cylinder, and it is compressed between this inner flange and the outer flange 16 of the sleeve. The amount of spring compression is determined by the distance that the sleeve 14 can be pushed through the cylinder before a flange 24 at the end of the sleeve 12 abuts one end of the cylinder 18. When the flange 24 abuts the cylinder end, the structure held there and there is a piston ring 26, a sealing washer 28 and a snap ring 30 over the right end of the sleeve 14 drawn, as can be seen from the drawing. Then the assembly is released and the sleeves 14 and 12 become moved together with the burner 10 to the left according to Figure 1 by the spring 20 until the piston ring 2β against the side of the inner flange 22, which lies opposite the spring 20. This results in a small gap 32 between the flange 24 and the end of the cylinder 18 is formed.

Der Kolbenring 2β ist so gestaltet, daß obgleich er an dem Ringflansch 22 anstößt, ein Ringspalt 34 dazwischen bleibt und in diesen Spalt ist ein Luftrohr eingeführt. Die Luftzufuhr zu diesem Raum wird durch ein Überströmventil 36 gesteuert, welches einen durch den Daumen bedienbaren Kolben 30 und zwei Kanälen 40, 42 darin besitzt. In der Ruhestellung ist der Raum 3²I- nach der Atmosphäre hin über die Kanäle 42, 40 entlüftet. In der Arbeitsstellung ist der Raum 34 mit einer nicht dargestellten Hochdruckquelle verbunden, nachdem der Kolben 38 gedrückt wurde, bis der Kanal 40 auf den Lufteinlaß 43 ausgerichtet ist, wodurch der Kanal 42 abgesperrt wird.The piston ring 2β is designed so that, although it abuts the annular flange 22, an annular gap 34 remains between them and an air tube is inserted into this gap. The air supply to this space is controlled by an overflow valve 36 which has a piston 30 operable by the thumb and two channels 40, 42 therein. In the rest position, the space 3 ² I- is vented to the atmosphere via the channels 42, 40. In the working position, the space 34 is connected to a high pressure source, not shown, after the piston 38 has been pressed until the channel 40 is aligned with the air inlet 43, whereby the channel 42 is blocked.

Der so beschriebene Aufbau ist am Stahlhalter der Werkzeugmaschine über einen Ausleger 48 so befestigt, daß dann wenn der Stahl in seiner Arbeitsstellung gegenüber dem WerkstückThe structure described in this way is on the tool holder of the machine tool Attached via an arm 48 so that when the steel is in its working position with respect to the workpiece

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ausgerichtet ist, der Brenner einen Lichtbogen zwischen sich und dem Werkstück an der richtigen Stelle zieht. Wenn jedoch ein ölstaub oder ein anderes Dielektrikum dazwischen liegt, das den elektrischen Widerstand des Werkstückes örtlich erhöht und so die Lichtbogenbildung zwischen Brenner und Werkstück verhindert, drückt die Bedienungsperson den Kolben 38, so daß Hochdruckluft den Raum 34 ausfüllt und den Kolben 34 und demgemäß den Brenner 10 nach rechts auf das Werkstück hin verschiebt, bis der Plansch 24 am anderen Ende des Zylinders 18 anstößt, und hierdurch der Spalt zwischen der Brennerdüse und dem Werkstück 50 auf einen zur Zündung eines Lichtbogens genügend kleinen Wert vermindert ist. Sobald der Lichtbogen gezündet ist, gibt die Bedienungsperson den Kolben 38 frei, der durch eine Feder 52 nach oben gedrückt wird, und so den Raum 34 nach der Atmosphäre hin entlüftet. Die Feder 20 schiebt dann den Brenner 10 vom Werkstück weg, ohne daß der Bogen erlischt. aligned, the torch will draw an arc between itself and the workpiece in the right place. if however, there is an oil dust or other dielectric in between, which locally increases the electrical resistance of the workpiece and thus prevents the formation of arcs between the torch and the workpiece, the operator presses the piston 38, so that high pressure air fills the space 34 and the piston 34 and accordingly displaces the torch 10 to the right towards the workpiece until the splash 24 is at the other end of the cylinder 18 abuts, and thereby the gap between the torch nozzle and the workpiece 50 on one for igniting an arc sufficiently small value is reduced. As soon as the arc is ignited, the operator releases the piston 38, which is pushed up by a spring 52, and so the Room 34 vented to the atmosphere. The spring 20 pushes then the torch 10 away from the workpiece without the arc extinguishing.

Es ist klar, daß die verschiedenen Teile des Aufbaus so gewählt werden müssen, daß der erforderliche Spielraum unter den Arbeitsbedingungen erhalten wird, und daß die Reaktion des Brenners sowohl auf den Luftdruck als auch auf den Federdruck äußerst schnell erfolgt.It is clear that the various parts of the structure must be chosen so that the required margin under the working conditions and that the reaction of the burner to both air pressure and spring pressure done extremely quickly.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die der Figur entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hierbei wird zum Vorschub anstelle des Druckluftantriebes ein Hebel 66 benutzt, während die Rückstellung wiederum mit der Feder 20 erfolgt. Der Drehpunkt 68 des Hebels 66 befindet sich im Zylinderaufbau 18 und er steht senkrecht zur Zylinderlängsachse vor. Ein Ende des Hebels 66 weist ein Auge 64 auf, in das ein Stift 60 eingreift, der in der Hülse fixiert ist und in einem Schlitz 62 läuft. Das andere Ende 70 des Hebels 66 kann verschwenkt werden, und diese Schwenkbewegung führt zuIn the exemplary embodiment according to FIG. 2, the parts corresponding to the figure are provided with the same reference numerals. In this case, a lever 66 is used for the advance instead of the compressed air drive, while the spring 20 is used to reset the device. The pivot point 68 of the lever 66 is located in the cylinder structure 18 and it projects perpendicular to the cylinder longitudinal axis. One end of the lever 66 has an eye 64 which is engaged by a pin 60 which is fixed in the sleeve and runs in a slot 62. The other end 70 of the lever 66 can be pivoted, and this pivoting movement leads to

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einer geradlinigen Versetzung des Brenners 10 auf das Werkstück 50 hin, um einen Lichtbogen zu ziehen. Die Feder 20 führt den Brenner 10 automatisch in die Arbeitsstellung zurück, sobald der Hebel 66 freigegeben wird.a rectilinear displacement of the torch 10 towards the workpiece 50 in order to draw an arc. The spring 20 automatically returns the burner 10 to the working position as soon as the lever 66 is released.

PatentansprücheClaims

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Lagerung für einen Übertragungs-Lichtbogen-Plasma-Brenner, das auf einem Werkzeugsupport der Werkzeugmaschine so gehaltert ist, daß der Brenner in einer Arbeitslage gegenüber dem Werkstück steht,Storage for a transfer arc plasma torch, which is on a tool support the machine tool is supported so that the torch is in a working position opposite the Workpiece is standing, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (10) relativ zu dem Werkzeugsupport um einen vorbestimmten Abstand nach dem Werkstück (50) vorschiebbar ist, um das Zünden des Lichtbogens zu bewirken, und daß der Brenner (10) nach Zünden des Lichtbogens in die erste Arbeitsstellung zurückführbar ist.characterized in that the burner (10) is relative to the tool support can be advanced a predetermined distance after the workpiece (50) in order to cause the ignition of the arc, and that the burner (10) can be returned to the first working position after the arc has been ignited is. 2. Lager nach Anspruch 1,2. Bearing according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Hohlkörper (18) besteht, der an wenigstens einem Ende offen ist, damit wenigstens die Düse des Brenners 10 aus dem Hohlkörper nach dem Werkstück (50)hin vorstehen kann.characterized in that it consists of a hollow body (18), which is open at least at one end so that at least the nozzle of the burner 10 from the Hollow body can protrude towards the workpiece (50). 3. Lager nach Anspruch 1,3. Bearing according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennervorschub von einem Druckmittelrohr gebildet wird, das ein Ventil (40) aufweist, um die Strömung zu steuern, und mit dem Förderende am Innenanschluß (3²O des Brennerlagers (18) so angeschlossen ist, daß im Betrieb ein Druck-' mittel nach dem Innenraum (3²O überführt werden kann, wodurch die dem Brenner (10) zugewandte Oberfläche einen Vorschub des Brenners bewirkt.characterized in that the burner advance is formed by a pressure medium pipe which has a valve (40) to control the flow and is connected to the delivery end at the inner connection (3 ² O of the burner bearing (18) so that a pressure during operation - 'can be transferred medium to the interior (3 ² O, whereby the surface facing the burner (10) causes an advance of the burner. 509837/0 6 71509837/0 6 71 4. Lager nach Anspruch 3,4. Bearing according to claim 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel zum Vorschub Druckluft benutzt wird.characterized in that compressed air is used as the pressure medium for advancing is used. 5. Lager nach Anspruch 1,5. Bearing according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung aus einem Hebel (66) und einer Feder (20) besteht, wobei der Drehpunkt des Hebels (66) in der Lagerträgerhülse (18) angeordnet ist, und senkrecht zur Längsachse steht, daß ein Ende des Hebels (66) mit dem Brenner (10) derart verbunden ist, daß im Betrieb eine Schwenkung des Hebels (66) in der einen Richtung zu einer linearen Vorschubbewegung des Brenners (10) nach einem Werkstück (50) führt, um eine Lichtbogenzündung herbeizuführen, wonach die Feder (20) den Brenner (10) in die Ausgangslage zurückführt.characterized in that the feed device consists of a lever (66) and a spring (20), the pivot point of the lever (66) being arranged in the bearing support sleeve (18) and being perpendicular to the longitudinal axis, that one end of the lever (66 ) is connected to the torch (10) in such a way that, during operation, a pivoting of the lever (66) in one direction leads to a linear advance movement of the torch (10) towards a workpiece (50) in order to cause an arc ignition, after which the spring (20) returns the burner (10) to its starting position. 509837/0671509837/0671