DE19642774A1 - WIG-Schweißbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen WIG-Schweißbrenner der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die Spannvorrichtung hat in dem Schweißbrenner die Elektrode (Wolfram-Elektrode) in der gewünschten Position zu fixieren und ein Auswechseln und Nachjustieren der Elektrode zu ermöglichen. Die Spannvorrichtung überträgt den Strom vom Brennerkörper auf die Elektrode. Die Spannhülse als Verschleißteil muß einfach austauschbar sein, auch deshalb, weil für unterschiedliche Elektrodengrößen unterschiedliche Spannhülsen benötigt werden. Eine einstückige Ausbildung der Spannhülse mit anderen Komponenten der Spannvorrichtung ist deshalb technisch nicht sinnvoll. Die geschlitzte Spannhülse wird durch eine Einschraubbewegung der zumeist mit der Brennerkappe verbundenen, an der Spannhülse nur axial anliegenden Druckhülse in einer axialen, linearen Spannbewegung in einen gehäusefesten Außenkonus (Spannwinkel von z. B. 30°) geschoben (oder gezogen), und dadurch radial gespannt. Sobald die Spannhülse durch die Reibkräfte im Konus zum Stillstand kommt, dreht sich die Druckhülse relativ zur Spannhülse. Beim Lösen der Druckhülse kann die Spannhülse in der Konusführung hängen bleiben. Die Elektrode läßt sich vorne nicht herausziehen. Es muß die Spannvorrichtung durch Abnehmen der Brennerkappe und Entnehmen der Elektrode nach hinten gelöst werden. Dies ist mühsam und zeitaufwendig.

Aus US-A- 3 739 140 ist ein Kombinations-Schweißbrenner mit über Gewindeverbindungen austauschbaren Adapterteilen zum wahlweisen Lichtbogen-Schweißen mit abschmelzender Elektrode und zum Schutzgasschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen WIG- Schweißbrenner der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß zum Herausnehmen der Elektrode bzw. zum Austauschen der Spannhülse die Spannhülse durch die Lösebewegung der Druckhülse zuverlässig aus der Spannposition gelöst wird, wobei der Vorteil der Trennbarkeit von Spannhülse und Druckhülse und deren relativen Verdrehbarkeit beibehalten werden soll.

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

Die Druckhülse erzeugt beim Lösen eine der linearen Spannbewegung entgegengesetzte Zwangsbewegung der Spannhülse, die diese aus dem Reibeingriff mit der Konusführung löst. Der Vorteil der Trennbarkeit der Spannhülse von der Druckhülse wird beibehalten, weil sich die Kupplung lösen läßt. Die relative Verdrehbarkeit zwischen der Spannhülse und der Druckhülse ist stets gegeben, die für eine ordnungsgemäße Montage und Demontage wichtig ist. Bereits im Betrieb gewesene oder marktübliche Schweißbrenner dieser Bauart sind problemlos mit der neuen Spannvorrichtung umrüstbar bzw. nachrüstbar.

Gemäß Anspruch 2 sorgen trotz gleichen Steigungssinnes die ineinanderschraubbaren Gewinde und das Außengewinde der Druckhülse für die der linearen Spannbewegung entgegengesetzte Zwangs-Lösebewegung der Spannhülse. Hat das Gewinde an der Spannhülse einen kleineren Durchmesser, dann entsteht beim Lösen des größeren Gewindes der Druckhülse die Lösekomponente. Diese kann zusätzlich oder auch nur mit einer kleineren Steigung des Gewindes der Spannhülse erzeugt werden.

Gemäß Anspruch 3 werden durch gegenläufige Gewinde bzw. gegensinnige Gewindesteigungen die Lösekomponente und eine Übersetzung der axialen Schraubbewegungskomponente der Druckhülse erreicht, durch die die Spannhülse rasch in die Spannstellung gebracht und rasch bzw. über einen relativ kleinen Drehbereich der Druckhülse aus dem Reibeingriff gelöst wird. Diese Gewindeanordnung stellt sicher, daß sich die Spannhülse nicht bereits beim Verschrauben der Druckhülse von dieser löst und nicht in den ordnungsgemäßen Spannzustand bzw. in den Lösezustand gelangt.

Eine alternative, herstellungs- und montagetechnisch einfache Ausführungsform enthält Anspruch 4.

Gemäß Anspruch 5 läßt sich die Druckhülse bei in die Einschnürung eingeschraubtem Außengewinde leichtgängig relativ zur Spannhülse verdrehen. Es kann die Stirnseite der Druckhülse bei geschobener Spannhülse vorteilhaft zur Kraftübertragung genutzt werden. Es sind entweder gegenläufige Gewinde oder gleichsinnige Gewinde möglich.

Anspruch 6 betrifft einen baulich einfachen Bajonettverschluß, bei dem die Schräge der Einführnut für das Eingriffselement sicherstellt, daß sich das Eingriffselement beim Lösen der Druckhülse nicht ungewollt aus dem kuppelnden Eingriff löst.

Anspruch 7 bezieht sich auf eine Ausführung mit einer Überwurfmutter.

Anspruch 8 bezieht sich auf eine baulich einfache Ausführung mit einem U-Federbügel.

Anspruch 9 betrifft eine besonders einfache Ausführung mit einer Madenschraube.

Gemäß Anspruch 10 werden die Leichtgängigkeit der Drehbewegung in der Kupplung bzw. der Stromübergang verbessert.

Anspruch 11 ermöglicht eine Vorpositionierung bzw. Vorfixierung der Elektrode bereits außerhalb des Brennergehäuses.

Anspruch 12 ermöglicht eine besonders hohe Spannkraft der Spannhülse.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines WIG-Schweißbrenners,

Fig. 1a ein vergrößertes Detail aus Fig. 1 im Schnitt, und

Fig. 2 bis 7 verschiedene konkrete Ausführungsbeispiele einer im Schweißbrenner der Fig. 1 verwendbaren Kupplung.

In Fig. 1 ist in einem rohrförmigen Kopfstück eines Brennergehäuses eines WIG-Schweißbrenners ein Innengehäuse 3 festgelegt, das beidendig Innengewindeabschnitte aufweist. In den hinteren Innengewindeabschnitt ist eine Druckhülse 2 eingeschraubt (Gewindeverbindung 8 in Fig. 1a), die mit einer Brennerkappe 1 verbunden ist. In den anderen Innengewindeabschnitt des Innengehäuses 3 ist eine Konusführung 5 eingeschraubt, die einen vorneliegenden Innenkonus 6 aufweist. In die Konusführung 5 ist nach hinten herausnehmbar eine geschlitzte Spannhülse 4 eingesetzt, deren hinteres Ende durch das Innengehäuse 3 ragt und in einer Gewindeverbindung 9 mit der Druckhülse 2 lösbar verbunden ist. Die erwähnten Komponenten sind hohl und nehmen eine stabförmige Elektrode 7 auf, die mittels der Spannhülse 4 positionierbar und fixierbar ist.

Beim Einschrauben der Druckhülse 2 mittels der Brennerkappe 1 in der Gewindeverbindung 8 im Innengehäuse 3 wird die Spannhülse 4 in einer linearen Spannbewegung (Richtung X, Fig. 2) nach vorne gedrückt. Der Innenkonus 6 erzeugt eine Spannkraft in der Spannhülse 4, mit der die Elektrode 7 festgelegt wird.

Die Spannhülse 4 ist mit der Druckhülse 2 über eine in Fig. 2 bis 7 gezeigte, formschlüssige Kupplung K drehbar verbunden, mit der zumindest in der der linearen Spannbewegung (Richtung X) der Spannhülse 4 entgegengesetzten Richtung Y eine Zwangslösekraft bzw. ein Zwangslösehub auf die Spannhülse 4 ausübbar ist, um diese aus dem Reibeingriff mit dem Innenkonus 6 bzw. der Konusführung 5 zu lösen. Die Kupplung K erlaubt eine realtive Verdrehung zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2, und ist lösbar, um die Spannhülse 4 von der Druckhülse 2 zu trennen.

In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind die Kupplung K zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2 definierende Komponenten in festen Zuordnungen zu der Spannhülse 4 bzw. der Druckhülse 2. Es ist mit Nachdruck darauf hinzuweisen, daß diese Zuordnungen an der Druckhülse 2 der Spannhülse 4 gegeneinander vertauschbar sind.

In Fig. 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, 14 können auch nur abschnittsweise vorgesehen sein. Die Spannhülse 4 und die Druckhülse 2 enthalten Kanäle 12 für die Elektrode 7. Die Druckhülse 2 weist auf dem Außenumfang ihres Endbereichs ein Außengewinde 15 auf und eine mit einer Schulter 16 der Spannhülse 4 zusammenwirkende Stirnfläche 17 der Druckhülse 2 kann als Anschlag beim Einschrauben der Spannhülse 4 in die Druckhülse 2 dienen. Die ineinandergeschraubten Gewinde 11, 14 fungieren als die Kupplung K, um beim Lösen der Druckhülse 2 eine Zwangslösebewegung in der Richtung Y auf die Spannhülse 4 auszuüben. Die Steigung der Gewinde 11, 14 kann gegensinnig zur Steigung des Außengewindes 15 sein. Jedoch reicht bei gleichem Steigungssinn der Gewinde 11, 14 und 15 schon der kleinere Durchmesser der Gewinde 11, 14 aus, eine Zwangslösekraft oder Zwangslösebewegung zu erzeugen. Es könnte alternativ oder additiv bei gleichem Steigungssinn der Gewinde 11, 14 und 15 auch die Steigung der Gewinde 11, 14 kleiner als die Steigung des Gewindes 15 gewählt werden, so daß beispielsweise bei im Konus 6 festsitzender Spannhülse 4 aus der Gewindesteigungsdifferenz (Gewinde 11, 14 gegenüber Gewinde 15) ein sehr kleiner Lösevorschub von z. B. 0,2 mm pro Umdrehung der Druckhülse 2 resultiert, der bei geringer Drehkraft an der Druckhülse 2 eine sehr hohe Lösekraft in Y-Richtung erzeugt.

Beim Einschrauben der Druckhülse 2, z. B. mittels der Brennerkappe 1, dreht sich die über die Gewinde 11, 14 mit der Druckhülse 2 gekuppelte Spannhülse 4 zunächst mit, bis die Reibung in der Konusführung 5 bzw. am Innenkonus 6 den Schraubwiderstand überwindet. Beim weiteren Einschrauben der Druckhülse 2 schraubt sich - bei gegenüber den Gewinden 11, 14 gegensinnigem Gewinde 15 - das Außengewinde 14 im Innengewinde 11, wodurch die Spannhülse 4 rasch und mit Nachdruck axial in die Spannstellung geschoben wird, vorausgesetzt, daß die Gewindeanordnung so gewählt ist, daß sich beim Einschrauben des Außengewindes 15 und Anhalten der Spannhülse die Spannhülse 4 nach vorne aus der Druckhülse 2 herausschraubt. Beim Lösen der Druckhülse 2 verschraubt sich dann das Innengewinde 14 gegenüber dem Außengewinde 11 der sich zunächst nicht mitdrehenden Spannhülse 4, wodurch diese in der Richtung Y zwangsweise aus dem Reibschluß gelöst wird und sich gegenüber der Elektrode 7 entspannt. Beim weiteren Lösen der Druckhülse 2 wird die Spannhülse 4 herausgezogen, ggf. unter Mitdrehen, bis nach Abnahme der Brennerkappe 1 die Elektrode 7 herausziehbar oder nachjustierbar ist. Bei gleichsinnigen Gewinden 11, 14 und 15 bringt trotz Verschraubens der Gewinde 11 und 14 der axiale Überschußhub des größeren Außengewindes 15 die Spannhülse in den Spannzustand, wenn die Druckhülse eingeschraubt wird. Beim Lösen der Druckhülse 2 erzeugt der axiale Überschußhub des größeren Außengewindes trotz Verschraubens der Gewinde 11, 14 die Zwangslösekraft bzw. die Zwangslösebewegung in der Richtung Y. In Fig. 3 wird der Einsteckfortsatz 13 durch das Innengewinde 11 der Bohrung 10 eingeschraubt, bis das Außengewinde 14 in eine Aufweitung 18 eingetreten ist. Eine Einschnürung 19 liegt dann drehbar innerhalb des Innengewindeabschnittes 11. Beim Einschrauben der Druckhülse 2 in das Innengehäuse 3 wird die Spannhülse 4 in die Spannstellung geschoben, wobei stets die relative Drehbarkeit zwischen der Spannhülse 4 und der Druckhülse 2 aufrecht erhalten bleibt. Die Spannhülse 4 wird an einer Endfläche 16 von der Druckhülse 2 vorwärtsgeschoben. Beim Lösen der Druckhülse 2 wird die Spannhülse 4 aus dem Reibeingriff gezogen und weiter mitgenommen. Die Steigungen der Gewinde 11, 14 und 15 können gegensinnig oder gleichsinnig sein. Die Durchmesser der Gewinde 11, 14 und 15 können verschieden sein. Die Steigung der Gewinde 11, 14 kann kleiner sein als die Steigung des Außengewindes 15. Bei gleichsinnigen Steigungen ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, daß das zunächst gänzlich in die Aufweitung 18 eingeschraubte Außengewinde 14 beim Lösen der Druckhülse 2 nicht sofort ordnungsgemäß in das Innengewinde 11 eingreift, sondern sich erst über einen nennenswerten Drehbereich nur in der Aufweitung 18 dreht. Dieser Drehbereich reicht für das Außengewinde 15 aus, die Spannhülse 4 aus dem Reibeingriff zu reißen.

In Fig. 4 ist die Kupplung K ein Bajonettverschluß. Eine Bohrung 20 in der Druckhülse 2 bildet einen umlaufenden Ringbund, an den die Aufweitung 18 angrenzt. Der Einsteckfortsatz 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 Einführnut 21 geformt, die beim Einführen des Einsteckfortsatzes 13 bis in die Aufweitung 18 auch das Einführen des Eingriffselement 22 ermöglicht. Die Einführnut 21 ist zweckmäßigerweise schräg, und zwar gegensinnig zur Steigung des Außengewindes 15 der Druckhülse 2.

Beim Lösen der Druckhülse 2 hintergreift das Eingriffselement 22 den Ringbund 20. Dadurch wird die Spannhülse 4 aus ihrem Reibeingriff gelöst. Selbst wenn das Eingriffselement 22 - was sehr unwahrscheinlich ist - sofort beim Einlaß der Einführnut 21 stehen sollte, wird durch die Schräge der Einführnut 21 eine ausreichend starke Axialkraft in Richtung Y auf die Spannhülse 4 ausgeübt, um diese aus dem Reibeingriff zu ziehen und zu verhindern, daß das Eingriffselement 22 durch die Einführnut 21 herausgleitet. Denn die Schräge der Einführnut 21 verläuft gegensinnig zu der Richtung, in der das Eingriffselement 22 glatt durch die Einführnut 21 gleiten kann, wenn die Druckhülse 2 gelöst wird.

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

In Fig. 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.

In Fig. 6 ist anstelle der Madenschraube 25 ein U-Federbügel 26 in eine Nut 27 der Druckhülse 2 herausnehmbar eingesetzt, der die Schulter 23 hintergreift. Anstelle der Schulter 23 könnte auch eine Umfangsnut im Einsteckansatz 13 vorgesehen sein.

In Fig. 7 weist die Kupplung K eine Überwurfmutter 29 auf, die beispielsweise mit einer Schulter 31 drehbar über die Spannhülse 4 greift und mit einem Innengewinde 28 auf die Druckhülse 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. Die Überwurfmutter 29 wird nur zum Herausziehen der Spannhülse 4 benutzt und gewährleistet dabei die relative Verdrehbarkeit zwischen der Druckhülse und der Spannhülse.

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

Claims (12)

1. WIG-Schweißbrenner mit einer Elektroden-Spannvorrichtung, die eine mittels einer im Brennergehäuse verschraubbaren Druckhülse mit einer linearen Spannbewegung in eine gehäusefeste Konusfüh­ rung schieb- oder ziehbare Spannhülse zum Positionieren und Fixieren der Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) zumindest in der der linearen Spannrich­ tung (X) entgegengesetzten Richtung (Y) mit der Spannhülse (4) durch eine formschlüssige, lösbare Kupplung (K) drehbar ver­ bunden ist.

2. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) aus ineinander­ schraubbaren Gewinden (11, 14, 28) an der Spannhülse (4) und an der Druckhülse (2) besteht, die gegenüber dem Einschraubgewinde (Außengewinde 15) der Druckhülse (2) mit gleichem Steigungssinn einen kleineren Durchmesser und/oder eine geringere Steigung aufweisen.

3. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) aus ineinander­ schraubbaren Gewinden (11, 14, 28) an der Spannhülse (4) und an der Druckhülse (2) besteht, die eine zur Steigung des Ein­ schraubgewindes (Außengewinde 15) der Druckhülse (2) gegensinni­ ge Steigung aufweisen.

4. Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) als Bajonettver­ schluß ausgebildet ist.

5. Schweißbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannhülse (4) oder an der Druckhülse (2) ein Einschraubfortsatz (13) mit einem endseitigen Außengewindeabschnitt (14) und einer angrenzenden gewindefreien Einschnürung (19) vorgesehen ist, und 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.

6. Schweißbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannhülse (4) oder an der Druckhülse (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) vor­ gesehen ist, und daß im Ringbund (20) eine, vorzugsweise schrä­ ge, Einführnut (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 Druck­ hülse (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 be­ reichsweise 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) pas­ senden Steckansatz (13) mit einer vom U-Federbügel (26) hinter­ greifbaren 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 ver­ stellbar angeordnet ist, die die Umfangsschulter (23) hinter­ greift oder in eine Umfangsnut eingreift, welche an einem Steck­ ansatz 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 Stromüber­ gang verbessert.

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 Spann­ hülse (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 gekennzeichnet, daß die geschlitzte Spannhülse (4) und der Innenkonus (6) in der Konusführung (5) einen Spannwinkel von kleiner als 30° aufweisen.