AT1238U1

AT1238U1 - Elektroden-spannvorrichtung für wig-schweissbrenner

Info

Publication number: AT1238U1
Application number: AT56595U
Authority: AT
Original assignee: Hoffmann Hans
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-01-27
Also published as: DE19642774A1

Abstract

Bei einem WIG-Schweißbrenner mit einer Elektroden-Spannvorrichtung, die eine mittels einer im Brennergehäuse verschraubbaren Druckhülse (2) mit einer linearen Spannbewegung in eine gehäusefeste Konusführung (5) schieb- oder ziehbare Spannhülse (4) aufweist, ist die Druckhülse (2) zumindest in der der linearen Spannrichtung (X) entgegengesetzten Richtung (Y) mit der Spannhülse (4) durch eine formschlüssige, lösbare Kupplung (K) drehbar verbunden.

Description

AT 001 238 Ul

Die Spannvorrichtung hat bei einem derartigen Schweißbrenner die Aufgabe, die Elektrode (Wolfram-Elektrode) in der gewünschten Position zu fixieren und ein Auswechseln und Nachjustieren der Elektrode zu ermöglichen. Gleichzeitig hat die Spannvorrichtung die Aufgabe der Stromübertragung vom Brennerkörper auf die Elektrode. Die Spannhülse muß dabei leicht austauschbar sein, weil für unterschiedliche Elektrodengrößen unterschiedliche Spannhülsen benötigt werden. Ferner ist die Spannhülse ein Verschleißteil. Aus diesen Gründen ist eine einstückige Ausbildung der Spannhülse mit anderen Komponenten der Spannvorrichtung technisch nicht sinnvoll. Die geschlitzte Spannhülse wird durch eine Einschraubbewegung der zumeist mit der Brennerkappe verbundenen Druckhülse in einer axialen, linearen Spannbewegung in einen gehäusefesten Außenkonus geschoben oder gezogen und dadurch radial gespannt. Die Konusführung kann einen Spannwinkel von z.B. 30 ° haben. Kommt die Spannhülse durch die Reibkräfte in der Konusführung zum Stillstand, dann dreht sich die Druckhülse relativ zur Spannhülse. Beim Herausdrehen der Druckhülse kann die Spannhülse in der Konusführung hängenbleiben. Die Elektrode läßt sich vorne nicht mehr herausziehen. Vielmehr muß die Spannvorrichtung durch Abnehmen der Brennerkappe und Herausnehmen der Elektrode nach hinten gelöst werden. Dies ist mühsam und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißbrenner der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß zum Herausnehmen der Elektrode bzw. zum Austauschen der Spannhülse die Spannhülse durch die Schraubbewegung der Druckhülse zuverlässig aus der Spannposition gelöst wird, wobei der Vorteil der Trennbarkeit von Spannhülse und Druckhülse und der relativen Verdrehbarkeit zwischen diesen beiden Komponenten beibehalten werden muß. 2 AT 001 238 Ul

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Pajgpfeqspruches 1 gelöst.

Bei dieser Ausbildung erzeugt die Druckhülse beim Herausschrauben eine der linearen Spannbewegung entgegengesetzte Zwangsbewegung der Spannhülse, die diese aus dem Reibeingriff mit der Konusführung zuverlässig löst. Der Vorteil der Trennbarkeit der Spannhülse von der Druckhülse wird beibehalten, weil sich die Kupplung lösen läßt. Es wird auch die relative Verdrehbarkeit zwischen der Spannhülse und der Druckhülse beibehalten, die für eine ordnungsgemäße Montage und Demontage wichtig ist.

Von besonderem Vorteil ist, daß bereits im Betrieb gewesene oder marktübliche Schweißbrenner dieser Bauart problemlos mit der neuen Spannvorrichtung umrüstbar bzw. nachrüstbar sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 sorgen die ineinanderschraubbaren Gewinde für die der linearen Spannbewegung entgegengesetzte Lösebewegung der Spannhülse.

Hat das Gewinde an der Spannhülse den kleineren Durchmesser, dann entsteht beim Lösen des größerdurchmessigen Gewindes des Druckstückes die Lösekomponente. Dies kann auch mit einer kleineren Steigung des Gewindes der Spannhülse erreicht werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird durch die gegenläufigen Gewinde-bzw. gegensinnigen Gewindesteigungen die Lösekomponente und eine Übersetzung der axialen Bewegung beim Verschrauben der Druckhülse erreicht, durch die die Spannhülse sehr rasch in die Spannstellung gebracht und ebenfalls sehr rasch bzw. mit einem relativ kleinen Drehbereich der Druckhülse aus dem Reibeingriff gelöst wird. Diese Gewindeanordnung stellt außerdem sicher, daß sich die Spannhülse nicht bereits beim Verschrauben der Druckhülse von dieser löst und dadurch weder in den ordnungsgemäßen Spannungszustand noch in den gewünschten Lösezustand kommt.

Eine alternative, herstellungs- und montagetechnisch einfache Ausführungsform geht aus Anspruch 4 hervor.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist die relative Verdrehbarkeit zwischen der Spannhülse und der Druckhülse bei bis in die Einschnürung eingeschraubten Außengewinde leichtgängig. Außerdem kann die Stirnseite der Druckhülse bei geschobener Spannhülse vorteihaft zur Kraftübertragung benutzt werden. Bei dieser Ausführungsform sind entweder gegenläufige Gewinde oder auch gleichläufige Gewinde möglich. 3 AT 001 238 Ul

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 betrifft einen baulich einfachen Bajonettverschluß, bei dem die Schräge der Einfühmut für das Eingriffselement sicherstellt, daß das Eingriffselement beim Herausschrauben der Druckhülse nicht ungewollt aus dem kuppelnden Eingriff gelöst wird.

Eine alternative Ausführungsform mit einer Überwurfmutter geht aus Anspruch 7 hervor.

Eine weitere, baulich einfache Ausführungsform mit einem U-Federbügel geht aus Anspruch 8 hervor.

Eine weitere, besonders einfache Ausführungsform mit einer Madenschraube geht aus Anspruch 9 hervor.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 10 ist wahlweise die Leichtgängigkeit der Kupplung bzw. der Stromübergang verbessert.

Die Ausführung gemäß Anspruch 11 ermöglicht schließlich eine Vorpositionierung bzw. Vorfixierung der Elektrode bereits außerhalb des Brennergehäuses.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine Erhöhung der Spannkraft bei unveränderter Schubkraft.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt eines WIG-Schweißbrenners

Figur 2-7 verschiedene konkrete Ausführungsbeispiele einer im Schweißbrenner der Figur 1 verwendbaren Kupplung.

Bei einem WIG-Schweißbrenner gemäß Figur 1 ist in einem rohrförmigen Kopfstück des Brennergehäuses ein Innengehäuse 3 festgelegt, das beidendig

Innengewindeabschnitte aufweist. 4 AT 001 238 Ul

In den hinteren Innengewindeabschnitt ist eine Druckhülse 2 mit einem Außengewinde 8 eingeschraubt, die mit einer Brennerkappe 1 verbunden ist. In das andere Innengewinde des Innengehäuses 3 ist eine Konusführung 5 eingeschraubt, die einen vomeliegenden Innenkonus 6 aufweist. In der Konusführung 5 ist nach hinten herausnehmbar eine geschlitzte Spannhülse 4 enthalten, deren hinteres Ende durch das Innengehäuse 3 ragt und in einer Gewindeverbindung 9 mit der Druckhülse 2 lösbar verbunden ist. Die einzelnen Komponenten sind hohl und nehmen eine stabförmige Elektrode 7 auf, die mittels der Spannhülse 4 positionierbar und fixierbar ist.

Die Brennerkappe 1 drückt beim Einschrauben der Druckhülse 2 über die Gewindeverbindung 8 im Innengehäuse 3 die Spannhülse 4 in einer linearen Spannbewegung (Richtung X) nach vome in die Konusführung 5 und erzeugt über den Konus 6 die Spannkraft in der Spannhülse, mit der die Elektrode 7 festgelegt wird.

Die Spannhülse 4 ist mit der Druckhülse 2 über eine in den Figuren 2 bis 7 gezeigte formschlüssige Kupplung K verbunden, mit der zumindest in der der linearen Spannbewegung der Spannhülse entgegengesetzten Richtung Y eine Zwangslösekraft auf die Spannhülse 4 ausübbar ist, um diese aus ihrem Reibungseingriff mit dem Konus 6 bzw. der Konusführung 5 zu lösen.

Diese Kupplung gestattet eine relative Verdrehbarkeit zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2 und ist außerdem lösbar, um die Spannhülse 4 von der Druckhülse 2 trennen zu können.

Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind die der Ausbildung der formschlüssigen Kupplung zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2 dienenden Komponenten in festen Zuordnungen zu der Spannhülse 4 bzw. der Druckhülse 2 dargestellt. Es wird mit Nachdruck darauf hingewiesen, daß die zur Ausbildung der Kupplung dienenden Komponenten in ihren Anbringungen an der Druckhülse 2 und der Spannhülse 4 vertauschbar sind.

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist zur Ausbildung der Kupplung K im Endbereich der Druckhülse 2 eine Innenbohrung 10 mit einem Innengewinde 11 vorgesehen. An der Spannhülse 4 ist ein Einsteckfortsatz 13 angeformt, der ein zum Innengewinde 11 passendes Außengewinde 14 trägt. Die Gewinde 11 und 14 können auch nur abschnittsweise vorgesehen sein. In der Spannhülse 4 und in der Druckhülse 2 sind Kanäle 12 für die Elektrode gebohrt. Die Druckhülse 2 weist auf ihrem Außenumfang ein Außengewinde 15 auf. Eine mit der Schulter 16 der Spannhülse 4 zusammenwirkende Stirnfläche 17 an der Druckhülse 2 dient als Anschlag beim Einschrauben der Spannhülse 4 in die Druckhülse 2. 5 AT 001 238 Ul

Die ineinandergeschraubten Gewinde 11 und 14 fungieren als Kupplung K, um beim Herausschrauben der Druckhülse 2 eine Zwangslösebewegung in der Richtung Y auf die Spannhülse 4 auszuüben. Die Steigung der Gewinde 14 und 11 kann gegensinnig zur Steigung des Außengewindes 15 sein, jedoch reicht schon der kleinere Durchmesser der Gewinde 11, 14 aus, eine Lösekraft zu erzeugen. Es könnte auch die Steigung der Gewinde 11, 14 bewußt kleiner als die Steigung des Gewindes 15 gewählt werden.

Beim Einschrauben der Druckhülse 2, z.B. mittels der Brennerkappe 1, dreht sich die über die ineinandergeschraubten Gewinde 14, 11 mit der Druckhülse 2 gekuppelte Spannhülse zunächst mit, bis die Reibkräfte in der Konusführung 5 bzw. am Konus 6 die Schraubkräfte überwiegen. Beim weiteren Einschrauben der Druckhülse verschraubt sich - bei gegensinnigen Gewinden - gegensinnig das Außengewinde 14 im Innengewinde 11, wodurch die Spannhülse rasch und mit Nachdruck axial in die Spannstellung geschoben wird.

Beim Herausschrauben der Druckhülse verschraubt sich das Innengewinde 14 gegenüber dem Außengewinde 11 der sich zunächst nicht mitdrehenden Spannhülse 4, wodurch diese in der Richtung Y aus dem Reibeingriff zwangsweise gelöst wird und sich gegenüber der Elektrode 7 entspannt. Beim weiteren Herausschrauben der Druckdüse 2 wird die Spannhülse 4 weiter herausgezogen und mitgedreht, bis schließlich nach Abnahme der Brennerkappe 1 mit der Druckhülse 2 die Elektrode 7 herausziehbar oder nachjustierbar ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird der Einsteckfortsatz 13 zunächst durch die Bohrung 10 und dessen Innengewinde 11 eingeschraubt, bis das Außengewinde 14 in den Bereich der Aufweitung 18 eingetreten ist und die Einschnürung 19 drehbar innerhalb des Innengewindeabschnittes 11 liegt. Beim Einschrauben der Spannhülse 4 in das Innengehäuse 3 wird dann die Spannhülse 4 in die Spannstellung geschoben, wobei stets die relative Drehbarkeit zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2 aufrechterhalten bleibt. Die Spannhülse 4 wird mit der Endfläche 16 von der Druckhülse 2 vorwärtsgeschoben. Beim Herausschrauben der Druckhülse 2 wird die Spannhülse 4 aus dem Reibungseingriff gezogen und dann weiter mitgenommen. Auch bei dieser Ausführungsform können die Steigungen der Gewinde 10, 13 und des Außengewindes 15 gegensinnig sein. 6 AT 001 238 Ul

Es wäre aber auch denkbar, die Steigungen gleichsinnig auszubilden, weil die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, daß das zunächst gänzlich in die Aufweitung 18 eingeschraubte Außengewinde beim Herausschrauben des Druckstückes 2 nicht sofort ordnungsgemäß in das Innengewinde 11 eingreift, sondern sich erst über einen nennenswerten Drehbereich in der Aufweitung 18 dreht, der für das Außengewinde 15 ausreicht, die Spannhülse 4 aus dem Reibungseingriff zu reißen.

Bei der Ausführungsform der Figur 4 ist die Kupplung K als Bajonettverschluß ausgebildet. Die Bohrung 20 in dem Druckstück 2 bildet einen umlaufenden Ringbund, an den die Aufweitung 18 angrenzt. Der Einsteckfortsatz 13 der Spannhülse 4 ist zylindrisch und trägt wenigstens ein außenseitiges Eingriffselement 22, z.B. einen Zapfen, der außerhalb des Innendurchmessers des Bundes 20 endet. Im Bund 20 ist eine Einfühmut 21 geformt, die beim Einführen des Einsteckfortsatzes 13 bis in die Aufweitung 18 das Einfuhren des Eingriffselements 22 gestattet. Zweckmäßigerweise ist die Einfühmut 21 schräg angeordnet, und zwar gegensinnig zur Steigung des Außengewindes 15 der Druckhülse 2.

Dadurch wird erreicht, daß beim Herausschrauben der Druckhülse 2 das Eingriffselement 22 den Ringbund 20 hintergreift und die Spannhülse 4 aus ihrem Reibungseingriff löst. Selbst wenn das Eingriffselement - was sehr unwahrscheinlich ist -in diesem Zustand im Bereich der Eingriffsnut 21 stehen sollte, wird durch die Schräge der Einfühmut 21 noch eine ausreichend starke Axialkraft in Richtung Y auf die Spannhüise 4 ausgeübt, um diese aus dem Reibungseingriff zu ziehen und zu verhindern, daß das Eingriffselement 22 durch die Einfühmut 21 herausgleitet. Denn das Eingriffselement 22 wird entgegen der Schräge der Einfühmut 21 gedreht, wenn die Druckhülse 2 gelöst wird.

Es könnte aber auch eine axial verlaufende Einfühmut 21 oder sogar eine mit einer gleichsinnig zur Steigung des Außengewindes 15 schräge Einfühmut 21 vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß die Schräge der Einfühmut 21 nicht mit der Steigungsschräge des Außengewindes 15 übereinstimmt. Auch dann wird eine Relativbewegung zwischen dem Eingriffselement 22 und dem Bund 20 bzw. der Einfühmut 21 beim Herausschrauben der Druckhülse 2 auftreten, die die Zwangslösung der Spannhülse 4 sicherstellt.

Bei der Ausführungsform der Figur 5 ist in die Druckhülse 2 eine bis in eine Drehfassung 24 ragende Madenschraube 25 eingeschraubt, die bei in die Drehfassung 24 eingeführtem Einsteckansatz 13 der Spannhülse 4 eine Schulter 23 hintergreift. 7 AT 001 238 Ul

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 wird anstelle der Madenschraube 25 ein U-Federbügel 26 in eine Nut 27 der Druckhülse 2 herausnehmbar eingefügt, der ebenfalls die Schulter 23 hintergreift. Anstelle der Schulter 23 könnte auch eine Umfangsnut im Einsteckansatz 13 vorgesehen sein.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 weist die Kupplung K eine Überwurfmutter 29 auf, die beispielsweise mit einer Schulter 31 drehbar über die Spannhülse 4 greift und mit einem Innengwinde 28 auf das Drückstück 2 aufgeschraubt wird. Die Überwurfmutter 29 kann auf einer Zylinderfläche 30 der Spannhülse 4 axial verschiebbar sein, so daß das Ende der Druckhülse 2 mit dem Ende der Spannhülse 4 zusammenwirkt, um diese in die Spannstellung zu schieben, sodaß die Überwurfmutter 29 zum Herausziehen der Spannhülse 4 benutzt wird und die relative Verdrehbarkeit in der Kupplung erhalten bleibt.

Im Bereich der Kupplung K ist zweckmäßigerweise eine Oberflächenveredelung, z.B. Kontaktversilberung, vorgesehen, um den Reibungskoeffizienten zu vermindern und/oder den Stromübergang zu verbessern. 8

Claims

AT 001 238 Ul ANSPRÜCHE 1. WIG-Schweißbrenner mit einer Elektroden-Spannvorrichtung, die eine mittels einer im Brennergehäuse verschraubbaren Druckhülse mit einer linearen Spannbewegung in eine gehäusefeste Konusführung schieb- oder ziehbare Spannhülse zum Positionieren und Fixieren der Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) zumindest in der der linearen Spannrichtung (X) entgegengesetzten Richtung (Y) mit der Spannhülse (4) durch eine formschlüssige, lösbare Kupplung (K) drehbar verbunden ist.
2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) aus ineinanderschraubbaren Gewinden (11, 14, 28) an der Spannhülse (4) und an der Druckhülse (2) besteht, gegenüber dem Außengewinde (15), vorzugsweise aus Gewinden unterschiedlicher Durchmesser und/oder mit unterschiedlichen Steigungen.
3. Schweißbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (11, 14) eine zur Steigung des Verschraubgewindes (15) der Druckhülse (2) gegensinnige Steigung aufweisen.
4. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) als Bajonettverschluß ausgebildet ist.
5. Schweißbrenner nach Anspruch 2 und ggf. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannhülse (4) oder an der Drückhülse (2) ein Einschraubfortsatz (13) mit einem endseitigen Außengewindeabschnitt (14) und einer angrenzenden gewindefreien Einschnürung (19) vorgesehen ist, daß die Druckhülse (2) oder die Spannhülse (4) einen endseitigen Innengewindeabschnitt (11) mit einer angrenzenden, gewindefreien Aufweitung (18) aufweist, deren axiale Länge, vorzugsweise, größer als die axiale Länge des Außengewindeabschnitts (14) ist. 9 AT 001 238 Ul
6. Schweißbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannhülse (4) oder an der Druckhüise (2) ein zylindrischer Einsteckfortsatz (13) mit wenigstens einem außenliegenden Eingriffselement (22) vorgesehen ist, daß in der Druckhülse (2) oder in der Spannhülse (4) ein einseitiger Ringbund (20) mit etwa dem Außendurchmesser des Einsteckfortsatzes (13) entsprechendem Innendurchmesser und einer an den Ringbund (20) angrenzenden Aufweitung (18) vorgesehen ist, und daß im Ringbund (20) eine, vorzugsweise schräge, Einfühmut (21) für das Eingriffselement (22) geformt ist, deren Schräge gegensinnig zur Steigung des Verschraubegewindes (15) der Druckhülse (2) ist.
7. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckhülse (2) oder an der Spannhülse (4) eine Überwurfmutter (29) drehbar gehaltert ist, die auf ein Außengewinde (28) der Spannhülse (4) oder der Druckhülse (2) aufschraubbar ist.
8. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckhülse (2) oder an der Spannhülse (4) ein U-Federbügel (26) in einer zumindest bereichsweise zu einer innenliegenden Drehfassung (24) offenen Haltenut (27) abnehmbar angebracht ist, und daß die Spannhülse (4) oder die Druckhülse (2) einen in die Drehfassung (24) passenden Steckansatz (13) mit einer vom U-Federbügel (26) hintergreifbaren Umfangschulter (23) aufweist.
9. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckhülse (2) oder in der Spannhülse (4) wenigstens eine Madenschraube (25) radial verstellbar angeordnet ist, die die Umfangsschulter (23) hintergreift oder in eine Umfangsnut eingreift, welche an einem Steckansatz der Spannhülse (4) oder der Druckhülse (2) vorgesehen ist.
10. Schweißbrenner nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich der Kupplung (K) an der Spannhülse (4) und/oder an der Druckhülse (2) eine Oberflächenveredelung, z.B. Kontaktversilberung, vorgesehen ist, die den Reibungskoeffizienten reduziert und/oder den Stromübergang verbessert. 10 AT 001 238 Ul
11. Schweißbrenner nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) in einer als Drehhilfe ausgebildeten Brennerkappe (1) angeordnet ist, und daß zwischen der Brennerkappe (1), der Druckhülse (2) und der Spannhülse (4) ein Arretiersystem zur Voreinstellung und Fixierung der Elektrode (7) außerhalb des Brennergehäuses (3) vorgesehen ist.
12. Schweißbrenner nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenntzeichnet, daß die geschlitzte Spannhülse (4) und der Innenkonus (6) in der Konusführung (5) einen Spannwinkel von kleiner als 30° aufweisen. 11