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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Lichtbogenschweißbrenner,
der mit einem Schweißdraht
beschickbar ist, der in einer axialen Drahtbohrung einer an eine
elektrische Stromquelle anschließbaren, an einem Düsenstock
festlegbaren, vorderen Kontaktdüse
und stromaufwärts
hiervon in einer im Bereich des Düsenstocks endenden Drahtführung geführt ist.
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Eine
Anordnung dieser Art ist aus der
DE 20 214 561 U1 bekannt. Bei dieser bekannten
Anordnung ist der Düsenstock
mit einer zur Drahtbohrung der Kontaktdüse koaxialen, über die
ganze Länge durchmessergleich
durchgehenden Durchgangsbohrung versehen, in die das vordere Ende
der Drahtführung
eingreift. Der Innendurchmesser der genannten Durchgangsbohrung
ist wesentlich größer als
der Außendurchmesser
der eingreifenden Drahtführung,
so dass sich ein großer,
radialer Spielraum ergibt. Um einen zuverlässigen Kontakt des Schweißdrahts
mit der Kontaktdüse
zu bewerkstelligen, wird der Schweißdraht im Bereich zwischen
dem Ende der Drahtführung
und dem Einlauf in die Drahtbohrung seitlich ausgelenkt. Hierzu
ist der Düsenstock
mit einer Radialbohrung versehen, in die eine Madenschraube eindrehbar
ist, durch die der innerhalb des Düsenstocks vergleichsweise großen radialen
Spielraum besitzende Endbereich der Drahtführung zur Seite gedrängt und
an den der Radialbohrung gegenüberliegenden
Umfangsbereich der Durchgangsausnehmung des Düsenstocks anlegbar ist, so
dass sich ein seitlicher Versatz zwischen dem Ende der Drahtführung und
der zentralen Drahtbohrung des Düsenstocks
ergibt.
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Die
Einstellung der genannten Madenschraube muss vor Ort erfolgen, was
umständlich
ist und die Unsicherheit birgt, ob die Einstellung richtig erfolgt
ist. Die zur seitlichen Auslenkung des Drahts erforderliche Kraft
hängt dabei
von der Einstellung der genannten Madenschraube ab und ist daher
nicht definiert. Außerdem
besteht die Gefahr, dass sich die Madenschraube in Folge von Erschütterungen
und Vibrationen unbeabsichtigt verstellt, so dass eine Nachstellung
erforderlich ist, was ebenfalls unerwünscht ist. Die bekannte Anordnung
erweist sich daher als nicht anwenderfreundlich und zuverlässig genug.
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Eine
weitere Schweißbrenneranordnung
ist aus der
EP 0 912
287 B1 bekannt, die eine Kontaktbuchse und eine Zufuhreinrichtung
für einen Schweißdraht aufweist.
Die Symmetrieachse der Zufuhreinrichtung verläuft parallel zu einer Längsmittelachse
des Schweißbrenners,
wobei die den Schweißdraht
aufnehmende Zufuhreinrichtung schräg zur Mittelachse einer Bohrung
der Kontaktbuchse, durch den der Schweißdraht geführt wird, verformt ist. Die
Kontaktbuchse und die Zufuhreinrichtung sind dabei über ein Übergangsstück zueinander
gehaltert. Das Übergangsstück weist
mehrere Bohrungsabschnitte auf, die alle koaxial zueinander sind.
Die Zufuhreinrichtung ist daher außerhalb der Symmetrieachse
der Bohrung des rückwärtigen Abschnitts,
der eine große
Länge aufweist,
angeordnet, um eine seitliche Auslenkung des Schweißdrahtes und
somit einen zuverlässigen
Kontakt mit der Kontaktdüse
zu erreichen. Um dies zu gewährleisten, muss
ein zusätzliches
Rohr vorgesehen werden, in das die Zufuhreinrichtung eingeführt ist.
Dies ist aufwendig in der Ausgestaltung des Schweißbrenners und
zudem kostenintensiv.
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Die
Zufuhreinrichtung weist ferner eine relativ große Bohrung auf, so dass der
Draht beim Nachschieben ausgebeult werden und dadurch kein sicherer
Drahtvorschub gewährleistet
werden kann. Das Gas wird seitlich neben der Drahtführung und
durch diese axial in den Mittelabschnitt als Sammelraum eingeleitet.
Weiterhin sind axial voneinander beabstandete Gasauslassöffnungen
vorgesehen. Durch die Gaseinlassöffnungen
wird allerdings keine Verwirbelung der Gase im Sammelraum bewirkt,
so dass nicht der gesamte Abrieb mitausgespült wird. Es liegt daher ein
schlechter Durchspülfluß vor.
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Hiervon
ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schweißbrenner,
beispielsweise gemäß der
EP 0 912 287 B1 mit
einfachen und kostengünstigen
Mitteln so zu verbessern, dass der entstehende Abrieb sicher entfernt
und ein guter Durchspülfluß erzeugt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist ein
Lichtbogenschweißbrenner,
der mit einem Schweißdraht
beschickbar ist, in einer axialen Drahtbohrung einer an eine elektrische
Stromquelle anschließbaren,
an einem Düsenstock
festlegbaren, vorderen Kontaktdüse
und stromaufwärts
hiervon in einer im Bereich des Düsenstocks endenden Drahtführung geführt. Der Düsenstock
weist eine in mehrere, achsparallele Bohrungsabschnitte unterteilte,
axiale Durchgangsausnehmung und eine rückwärtige Fassung für das vordere
Ende der Drahtführung
auf, in die das vordere Ende der Drahtführung passend einsteckbar ist
und deren Achse exzentrisch zur hierzu parallelen Achse der Drahtbohrung
der Kontaktdüse
angeordnet ist. Ein vorderer, Gasauslassöffnungen aufweisender Bohrungsabschnitt
des Düsenstocks
ist durch einen hierzu koaxialen, vom Schweißdraht mit seitlichem Freiheitsgrad
durchsetzten, einen Sammelraum für
Drahtabrieb bildenden Mittelabschnitt, der mit mit einer Gasquelle
kommunizierenden, als Radialbohrungen ausgebildeten Gaseinlassöffnungen versehen
ist, mit dem rückwärtigen,
die Fassung bildenden Bohrungsabschnitt verbunden, der eine dem Außendurchmesser
des vorderen Endes der Drahtführung
entsprechende lichte Weite aufweist.
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Diese
Maßnahmen
ergeben in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise einfache Bauweise.
Zur Bewirkung der gewünschten
seitlichen Auslenkung des Schweißdrahts ist hierbei lediglich
das vordere Ende der Drahtführung
in die zugeordnete Fassung des Düsenstocks
einzustecken. Dabei ist in vorteilhafter Weise der seitliche Versatz
zwischen dem Ende der rückwärtigen Drahtführung und
der praktisch eine vordere Drahtführung bildenden Drahtbohrung
des Düsenstocks
exakt festgelegt. Damit ist auch die zum seitlichen Auslenken des
Schweißdrahts,
d. h. die zur Bewerkstelligung der permanenten Verformung des Schweißdrahts
benötigte
Kraft exakt vorgegeben. Die Anordnung wird dabei so getroffen, dass
die auf den Schweißdraht
wirkende Vorschubkraft genügt,
um die der Verformung entgegen wirkende Gegenkraft zu überwinden,
so dass der Schweißdraht
störungsfrei
transportiert wird und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet
ist.
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Der
genannte Mittelabschnitt ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine günstige
Drahtführung
in Form einer langgestreckten S-Schleife, was sich günstig auf
den Kraftbedarf auswirkt. Gleichzeitig fungiert der genannte Mittelabschnitt
als Sammelraum für
Drahtabrieb, der durch entsprechende Spülung einfach entfernbar ist,
wodurch einem Zusetzen der Drahtbohrung der Kontaktdüse zuverlässig vorgebeugt
wird.
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Zur
Bewerkstelligung der gewünschten
Gasspülung
sind der genannte Mittelabschnitt mit mit einer Gasquelle kommunizierenden
Gaseinlassöffnungen
und der an den Mittelabschnitt anschließende, vordere Abschnitt der
Durchgangsausnehmung des Düsenstocks
mit Gasauslassöffnungen
versehen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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So
kann der vordere Bohrungsabschnitt zur Halterung der Kontaktdüse dienen
und koaxial zur zentralen Drahtbohrung der Kontaktdüse angeordnet sein,
und wobei die Achse des rückwärtigen,
die der Drahtführung
zugeordnete Fassung bildenden Abschnitts gegenüber der Achse des vorderen
Abschnitts seitlich versetzt ist. Die achsparallelen Bohrungsabschnitte
des Düsenstocks
können
in vorteilhafter Weise einfach als von unterschiedlichen Seiten
her gebohrte Bohrungen hergestellt werden, was eine einfache und
kostengünstige
Produktion des Düsenstocks
erlaubt.
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Weitere,
vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In
der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 Einen
Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen elektrischen
Lichtbogenschweißbrenner
und
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2 eine
Einzeldarstellung des Düsenstocks
der Anordnung gemäß 1,
ebenfalls im Längsschnitt.
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Die
Erfindung ist praktisch bei allen Lichtbogenschweißbrennern
anwendbar. Bevorzugte Anwendungen sind mit Schutzgas beschickbare MIG/MAG-Schweißbrenner
sowohl für
manuelle Bedienung als auch für
Roboter oder Maschinen.
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Der
grundsätzliche
Aufbau und die Wirkungsweise von elektrischen Lichtbogenschweißbrennern
hier vorliegender Art sind an sich bekannt und bedürfen daher
im vorliegenden Zusammenhang keiner detaillierten Erläuterung
mehr.
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Der
in 1 gezeigte, vordere Bereich eines erfindungsgemäßen Lichtbogenschweißbrenners 1 ist
mit einem hier nicht näher
dargestellten Handgriff oder Halter verbunden. im gezeigten vorderen
Bereich des Lichtbogenschweißbrenners 1 befindet
sich eine an einen Pol einer Stromquelle anschließbare, d.
h. mit einem elektrischen Potential beaufschlagbare Kontaktdüse 2.
Diese ist mit einer als zentrale, axiale Durchgangsbohrung ausgebildeten
Drahtbohrung 3 versehen. Durch diese wird ein dem Schweißbrenner
zugeführter
Schweißdraht 4 hindurchgeführt, der
dabei die Kontaktdüse 2 kontaktiert
und hierdurch ebenfalls mit der Stromquelle verbunden wird.
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Der
Schweißdraht 4 wird
durch die Drahtbohrung 3 zuverlässig im Zentrum des vorderen
Brennerbereichs geführt.
Sobald das vordere Ende des aus der Kontaktdüse 2 austretenden
Schweißdrahts 4 in Kontakt
mit einem Werkstück
kommt, das mit dem Gegenpol der Stromquelle verbunden ist, fließt Strom,
der zum Abschmelzen des Schweißdrahts 4 führt. Der
dem Schweißbrenner 1 zugeführte Schweißdraht 4 wird
von einer hier nicht näher
dargestellten Vorratstrommel abgewickelt und mittels eines ebenfalls
nicht näher
dargestellten Vorschubaggregats in Vorschubrichtung transportiert.
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Die
Schweißstelle
wird durch in 1 durch Pfeile 5 verdeutlichtes
Schutzgas an sich bekannter Zusammensetzung gegen Sauerstoffzutritt
geschützt.
Hierzu ist eine die Kontaktdüse 2 umfassende
und gegenüber
der Kontaktdüse
leicht nach vorne vorspringende Gasdüse 6 vorgesehen, die
mit Schutzgas beaufschlagbar ist, das von hinten zugeführt ist.
Die Kontaktdüse 2 ist
an einem zugeordneten Düsenstock 7 festlegbar.
Hierzu ist die Kontaktdüse 2 im
Bereich ihres rückwärtigen Endes
mit einem Gewindestutzen versehen und hiermit in eine zugeordnete
Gewindebohrung des Düsenstocks 7 einschraubbar.
Der Düsenstock 7 ist,
wie am besten aus 2 erkennbar ist, mit einer,
durch aneinander anschließende,
achsparallele Bohrungsabschnitte 8a, b, c gebildeten, axialen
Durchgangsausnehmung 8 versehen. Dabei ist der vordere
Bohrungsabschnitt 8a mit einem Innengewinde zur Aufnahme
der Kontaktdüse 2 versehen.
Der Düsenstock 7 ist
seinerseits, wie 1 weiter zeigt, am vorderen,
kopfförmigen
Ende 9 eines von hinten mit hier ebenfalls durch Pfeile 5 verdeutlichtem
Schutzgas beaufschlagbaren Innenrohrs 10 festlegbar. Hierzu
ist im mittleren Bereich des Düsenstocks 7 ein
in 2 bezeichnetes Außengewinde 11 vorgesehen,
das in ein zugeordnetes Innengewinde des kopfförmigen Endes 9 des Innenrohrs 10 einschraubbar
ist.
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Innerhalb
des Innenrohrs 10 verläuft
eine vom Schweißdraht 4 durchsetzte
Drahtführung 12, die
im dargestellten Beispiel als durch eine eng gewickelte Feder gebildete
Drahtseele ausgebildet ist. Die Drahtführung 12 endet, wie
aus 1 ersichtlich ist, im Bereich des Düsenstocks 7 und
ist hierin gefasst. Hierzu ist der Düsenstock 7 im Bereich
seines rückwärtigen Endes
mit einer dem vorderen Endbereich 12a der Drahtführung 12 zugeordneten,
axialen Fassung 13 versehen, in die der vordere Endbereich 12a der
Drahtführung 12 in
axialer Richtung einsteckbar ist, wie aus 1 anschaulich
erkennbar ist. Zur Bildung der Fassung 13 ist der rückwärtige Bohrungsabschnitt 8b des
Düsenstocks 7 als
axiale Bohrung mit einer dem Außendurchmesser
der Drahtführung 12 entsprechenden
lichten Weite ausgebildet, so dass das vordere Ende 12a der
Drahtführung 12 passend
einsteckbar ist, wie aus 1 ersichtlich ist.
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Der
vordere, die Kontaktdüse 2 aufnehmende
Bohrungsabschnitt 8a des Düsenstocks 7 ist mit dem
hinteren, die Fassung 13 bildenden Bohrungsabschnitt 8b durch
einen mittleren Bohrungsabschnitt 8c verbunden. Dieser
ist zum vorderen Bohrungsabschnitt 8a koaxial angeordnet
und besitzt einen kleineren Durchmesser als dieser. Die Bohrungsabschnitte 8a, 8c können daher
einfach als von vorne gebohrte Stufenbohrung hergestellt werden. Die
Drahtbohrung 3 befindet sich im Zentrum der Kontaktdüse 2,
deren rückwärtiger Gewindestutzen konzentrisch
zur Drahtbohrung 3 angeordnet ist. Dementsprechend ist
die Drahtbohrung 3 konzentrisch zum vorderen Bohrungsabschnitt 8a und
hier auch zum mittleren Bohrungsabschnitt 8c positioniert.
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Der
rückwärtige Bohrungsabschnitt 8b ist gegenüber dem
vorderen, zur Drahtbohrung 3 konzentrischen Bohrungsabschnitt 8a und
hier auch zum mittleren Bohrungsabschnitt 8c des Düsenstocks 7 seitlich
versetzt, wie in 2 anhand der seitlich gegeneinander
versetzten Achsen a, b erkennbar ist. Der seitliche Versatz, d.
h. die Exzentrizität
entspricht höchstens
dem Durchmesser des Schweißdrahts 4 und
beträgt
vorzugsweise die Hälfte
dieses Durchmessers. Dementsprechend ergibt sich ein seitlicher Versatz
zwischen der in die durch den rückwärtigen Bohrungsabschnitt 8b gebildete
Fassung eingesteckten Endbereich 12a der Drahtführung 12 und der
eine vordere Drahtführung
bildenden Drahtbohrung 3 der Kontaktdüse 2. Der Schweißdraht 4 erfährt daher
zwischen seiner Führung
in der Drahtführung 12 und
seiner Führung
in der Drahtbohrung 3 im Bereich des mittleren Bohrungsabschnitts 8c eine
der oben genannten Exzentrizität
entsprechende seitliche Auslenkung, die hier zu einer langgestreckten S-förmigen Schleife 14 führt, wie 1 anschaulich erkennen
lässt.
Diese Verformung des Schweißdrahts 3 vor
seinem Einlauf in die Drahtbohrung 3 bewirkt, dass der
Schweißdraht 4 im
Bereich der Drahtbohrung 3 zuverlässig in Kontakt mit der Kontaktdüse 2 kommt
und damit zuverlässig
mit der Stromquelle verbunden wird, was einen störungsfreien Lauf des Drahts
im Betrieb gewährleistet.
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Die
lichte Weite des mittleren Bohrungsabschnitts 8c des Düsenstocks 7,
in welchem die S-förmige,
seitliche Auslenkung des Schweißdrahts 4 erfolgt,
ist zweckmäßig so groß, dass
der Schweißdraht 4 den
Bohrungsabschnitt 8c berührungslos durchlaufen kann.
Der genannte mittlere Bohrungsabschnitt 8c bildet gleichzeitig
auch einen Sammelraum für den
vom Schweißdraht 4 mitgebrachten
Drahtabrieb, der sich innerhalb der Drahtführung 12 nicht vermeiden
lässt.
Dieser Drahtabrieb wird zweckmäßig mittels
einer Spülung
des als Sammelraum fungierenden, mittleren Bohrungsabschnitt 8c mit
Schutzgas aus dem genannten Sammelraum entfernt.
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Hierzu
ist der mittlere Bohrungsabschnitt 8c mit in 2 bezeichneten,
radialen Einlassbohrungen 15 versehen, über die Schutzgas in den durch den
mittleren Bohrungsabschnitt 8c gebildeten Sammelraum einströmen kann.
Der vordere Bohrungsabschnitt 8a ist oberhalb des dem Gewindestutzen
der Kontaktdüse 2 zugeordneten
Innengewindes mit radialen Austrittsborungen 16 versehen, über die
das Schutzgas austreten kann. Das über die Eintrittsbohrungen 15 eintretende
und über
die Austrittsbohrungen 16 austretende Schutzgas bewirkt
eine Durchströmspülung, durch
die der in den durch den mittleren Bohrungsabschnitt 8c gebildeten
Sammelraum gelangte Drahtabrieb zuverlässig entfernt wird.
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Das
Schutzgas wird, wie oben schon erwähnt wurde, dem Innenraum des
Innenrohrs 10 zugeführt,
an dessen vorderem, kopfförmigem
Endbereich 9 der Düsenstock 7 aufgenommen
ist. Zur Bildung eines Strömungswegs
zwischen dem Innenraum des Innenohrs 10 und den Eintrittsbohrungen 15 des
Düsenstocks 7 kann
dieser in seinem rückwärtigen Bereich
mit den Eintrittsbohrungen 15 zugeordneten, rückwärtig offenen,
axialen Nuten 17 versehen sein, über die die Eintrittsbohrungen 15 mit Schutzgas
versorgbar sind. Im dargestellten, besonders bevorzugten Beispiel
ist der Durchmesser des an das Gewinde 11 nach hinten anschließenden,
in eine zugeordnete Aufnahmebohrung des Endbereichs 9 des
Innenrohrs 10 hineinragenden, die Einlassbohrungen 15 enthaltenden
Abschnitts des Düsenstocks 7 kleiner
als die lichte Weite der genannten Aufnahmebohrung des Endbereichs 9 des
Innenrohrs 10, so dass sich ein in 1 gezeigter Ringspalt 17 ergibt,
der einen den Einlassbohrungen 15 zugeordneten, vom mit
Schutzgas beaufschlagten Innenraum des Innenrohrs 10 abgehenden
Strömungsweg
bildet, über
den die Einlassbohrungen 15 mit Schutzgas versorgbar sind.
Das über
die Austrittsbohrungen 16 austretende Gas gelangt in den
Innenraum der Gasdüse 6.
Im dargestellten Beispiel ist zwischen der Gasdüse 6 und der Kontaktdüse 2 noch eine
Gasverteilerdüse 18 vorgesehen,
die ebenfalls radiale Austrittsbohrungen 19 und zusätzlich axiale Auslassöffnungen 20 enthält.