DE687296C - Einrichtung zur Beeinflussung des elektrischen Lichtbogens bei selbsttaetigen Lichtbogenschweissmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beeinflussung des elektrischen Lichtbogens bei selbsttätigen Lichtbogenschweißmaschinen.

Während der Durchführung der Schweißung hat bekanntlich der Lichtbogen das Bestreben zu blasen und an verschiedenen Stellen der Schweißnaht abzuwandern. Ursache für diese Unbeständigkeit des Lichtbogens sind zum größten Teil magnetische Felder, die um den Lichtbogen herum und an der Schweißnaht hervorgerufen werden. Erfahrungsgemäß machen sich diese Wirkungen der magnetischen Felder am Anfang und am Ende der Schweißnaht besonders stark bemerkbar. So kann beobachtet werden, daß beim Beginn des Schweißens der Lichtbogen nach vorn gezogen wird und am entgegengesetzten Ende der Schweißnaht nach rückwärts ausweicht, während der Lichtbogen in der Mitte der Schweißnaht einigermaßen stabil bleibt. Wird der Lichtbogen nach rückwärts abgelenkt, so kann ein guter Einbrand nicht stattfinden, und der Lichtbogen kann leicht auch zum Verlöschen gebracht werden, wenn die Elektrode mit dem Rand der Schweißfuge in Berührung kommt.

Einrichtungen zur Beeinflussung des elektrischen Lichtbogens mittels magnetischer Kraftfelder sind bekannt. Jedoch sind diese nur wenig wirksam, da bei ihnen der Magnetfluß durch Luft geführt wird und im wesentlichen oberhalb der Schweißstelle verläuft. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, den Magnetfluß über Stahlbacken zu führen, die unterhalb des Werkstückes angeordnet sich über die ganze Einspannlänge erstrecken. Bei dieser Einrichtung wird kein vollkommen gleichmäßiges Aufliegen des Werkstückes auf den Stahlbacken ermöglicht. Da absolute genaue Geradlinigkeit praktisch nicht oder annähernd nur unter sehr kostspieligen Aufwendungen erzielt werden kann, so ist bei dieser Einrichtung der Magnetfluß nicht an allen Stellen der Schweißnaht gleichmäßig. Bei der bekannten Einrichtung ändert sich außerdem die Stärke des auf die Schweißstelle wirkenden Magnetflusses ständig, da bei Beginn der Schweißung zunächst nur ein geringer Stoffschluß zwischen den beiden zu

verschweißenden Werkstücken vorhanden ist, so daß der Magnetfluß auf ein geringes Stück der Schweißnaht beschränkt ist. Am Ende der Schweißung verteilt sich dagegen der Magnetfluß über die gesamte Länge der Schweißnaht.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Beeinflussung des elektrischen Lichtbogens bei selbsttätigen Licht-. to bogenschweißmaschinen, bei denen das Werkstück den einen Pol bildet, mit einem in einem Material geringen magnetischen Widerstandes quer über die Schweißstelle geführten Magnetfluß. Die Erfindung besteht darin, daß zwei zu beiden Seiten des Lichtbogens an die zu verschweißenden Werkstücke federnd angelegte, den Magnetfluß führende Hebel vorgesehen sind. Diese Hebel liegen nicht längs der ganzen Schweißnaht, sondern nur seitlich neben dem Lichtbogen an den Werkstücken an, so daß der gesamte Magnetfluß wirksam zur Beeinflussung des Lichtbogens herangezogen wird. Die Verwendung von Hebeln hat weiterhin den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Einrichtung ohne weiteres für verschiedene Rohrdurchmesser und Rohrlängen verwendet werden kann. Durch die federnde Lagerung der Hebel wird erreicht, daß diese den Unebenheiten der Werkstückoberfläche folgen, so daß in jedem Augenblick der Magnetfluß wirksam quer über die Schweißnaht geleitet werden kann.

Zweckmäßig stehen gemäß der weiteren Erfindung die Hebel mit dem Kern eines regelbaren Elektromagneten in Verbindung. Dabei können die Hebel des Elektromagneten an der Rückseite der Schweißfuge unmittelbar unterhalb der Schweißelektrode zur Anlage gelangen.

4.0 Diese Einrichtung kann sowohl zur Beeinflussung eines einzigen Lichtbogens als auch zur Beeinflussung mehrerer Lichtbogen, die an dem gleichen Werkstück arbeiten, dienen. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar stellen

Abb. ι und 2 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Lichtbogenschweißmaschine dar, die mit der Einrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

Abb. 3 bis 5 zeigen Einzelheiten dieser Einrichtung.

Abb. 6 gibt eine andere Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung wieder. Abb. 7 bis 9 zeigen weitere Ausführungsformen der neuen magnetischen Regeleinrichtung.

Die magnetische Regeleinrichtung 1 (Abb. 1 und 2) ist unterhalb des Schweißkopfes 2 auf einem Träger 3 derart angeordnet, daß das Schweißstück zwischen der Regeleinrichtung und dem Schweißkopf hindurchbewegt werden kann. Die in Abb. 1 und 2 gezeigte Ausführung der magnetischen Regeleinrichtung ist zugleich mit einer Stützvorrichtung versehen, die sich unterhalb der Schweißnaht gegen das zu bearbeitende Werkstück anlegt. Weitere Einzelheiten der Einrichtung gehen aus den Abb. 3 bis S hervor, die unten beschrieben werden sollen.

Das Werkstück 4 wird auf Rollen 5 in den Haltern 6 des Wagens 7 aufgesetzt. Der Wagen 7 läuft auf Rädern 8 über Schienen 9 längs der Richtung des Trägers 3.

Der Schweißkopf 2 ist auf dem Träger 16 des Maschinengestelles angebracht, das auch die magnetische Regeleinrichtung 1 trägt. Die magnetische Regeleinrichtung 1 (Abb. 3 bis 5) besteht aus einem Elektromagneten, dessen Spule auf einem Kernstück 30 sich befindet, an dem die mit dem Werkstück in Verbindung stehenden Teile 28 und 29 angebracht sind. Der Elektromagnet ruht auf Stützen 32. Die Teile 28 und 29 sind unabhängig voneinander auf dem Jochstück 30 beweglich und stehen unter Einwirkung der Federn 33, die an dem Winkelstück 34 eingehängt sind, mit den zu schweißenden Werkstückteilen 4 in innigem Kontakt. Zwischen den Teilen 28 und 29 ist eine Stützrolle 35 g₀ angeordnetj welche unterhalb der Schweißelektrode 36 und unmittelbar unterhalb der Schweißnaht an der Stelle, an der die Schweißung erfolgt, mit dem Werkstück in Verbindung steht. Die Rollenachse ist in Tragteilen 36' gelagert, welche um die Welle 37 drehbar angeordnet sind. Die Welle 37 ruht in Stützen 38. Die Stützen 38 und 32 sind auf dem Träger 3 (Abb. 1) isoliert aufgesetzt. Die Rolle 35 wird durch Federn 39, die in den Stützen 36' eingehängt sind, gegen das Werkstück leicht angedrückt.

Die Federn 33 und 39 sind mit ihrem anderen Ende in einem Querteil 40 eingehängt. Mit diesem steht Hebelteil 41, der bei 42 gelagert ist, in Verbindung. Hebelteil 41 kann zusammen mit dem Ouerteil 40 in Längsrichtung bewegt werden. So kann z. B. in den Zylinder 43 eines Motors Luft durch eine Zuleitung 46 gegen den Kolben 44 strömen, uo der dadurch nach vorn bewegt wird und dem Hebelteil 45, dem Teil 41 und Ouerteil 40 entsprechende Bewegungen erteilt. Durch die Verstellung des Querteiles 40 wird die Spannung der Federn 33 und 39 in gewünschter Weise verändert, so daß die Magnetteile 28 und 29 bzw. Rolle 35 mehr oder weniger stark gegen die Schweißstücke angedrückt werden können.

An Stelle einer Rolle 35 kann auch ein Schleif stück 47 (Abb. 6) Verwendung finden. Da das Schleif stück 47 an der Rückseite der

"Schweißnaht sich bewegt, muß es künstlich gekühlt werden. Der Eintritt des Kühlmittels, Wasser, Öl o. dgl., erfolgt durch das Rohr 48, der Austritt durch den Ablaufstutzen 49.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung (Abb. 3 bis 6) wirkt folgendermaßen: Die Spule 31 des Elektromagneten ist mit einer Stromquelle verbunden. Dabei entsteht ein Kraftfiuß, der sich über Teile 28 und 29 des Elektromagneten und über dem von ihnen berührten Teil des Werkstückes, insbesondere über den, der sich unmittelbar am Lichtbogen befindet, schließt. Das magnetische ,Feld wird dann zum größten Teil dort wirksam, wo die Schweißung gerade erfolgt, so daß der Lichtbogen, der teilweise sich in der Schweißfuge befindet, zweckentsprechend gerichtet werden kann. Wie bereits oben erwähnt, ist es all-ίο gemein wünschenswert, ein Feld von einer solchen Richtung zu erhalten, daß der Lichtbogen nach vorn oder nach unten abgelenkt wird.

Abb. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Regeleinrichtung, beispielsweise für eine Schweißmaschine, auf der Gehäuseteile einer Dynamomaschine geschweißt werden. Mit Rücksicht auf die kleinen Abmessungen und die beschränkten Platzverhältnisse kann die magnetische Regeleinrichtung auch oberhalb des zu schweißenden Gehäuses angeordnet werden. Die magnetische Regeleinrichtung 73 ruht in einem Gestell 74, der Magnetkern 75 ist so gelagert, daß die Schleifstücke 76 und T] auf dem Werkstück zur Auflage gelangen und die Teile des Werkstückes 78 beiderseits der zu legenden Schweißnaht knapp vor der Elektrode berühren. Die Werkstücke 78 werden in einer Haltevorrichtung 79' und zwischen den Druckrollen 80 ausgerichtet. Die Teile der Regeleinrichtung 73 sind zu beiden Seiten der Elektrode 79 angeordnet.

Man hat festgestellt, daß es gegebenenfalls für die weitere Schweißung besser sein kann, wenn man auf dem ersten kurzen Stück der Schweißnaht keine Regelung vornimmt. Dann aber können die Teile 76 und yj der elektromagnetischen Einrichtung 73 mit dem Werkstück in Verbindung gebracht werden, so daß der Lichtbogen im Verlauf der weiteren Schweißung in gewünschter Weise gerichtet wird. Auf dem letzten Stück der Schweißnaht üben Rollen 80 am Maschinengestell auf den Lichtbogen die Richtwirkung aus.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel

ist die Regeleinrichtung derart angeordnet, daß sie vor dem Lichtbogen die Werkstückteile berührt. Manchmal kann es jedoch von Vorteil sein, die Regeleinrichtung auf der entgegengesetzten Seite mit dem Werkstück in Verbindung zu bringen, da in diesem Fall der magnetische Fluß nicht so sehr im Nebenschluß zum Lichtbogen liegt, wobei die magnetischen Kraftlinien zwischen den Werkstückteilen zu beiden Seiten der Naht geschlossen werden.

Eine weitere Ausführungsform ergibt sich aus Abb. 8. Die Spule 81 der Regeleinrichtung nach Abb. 8 ist auf dem Magnetkern 82 aufgebracht, dessen Enden die Räder 83 tragen. Diese stehen auf beiden Seiten der Fuge 85 mit dem Werkstück 84 in Verbindung, auf dessen Rückseite ein Teil 86 angeordnet ist. Der Magnetkern 82 und die Räder 83 sind aus magnetischem Material und sind derart bemessen, daß ein genügend großer Magnetfluß entsteht, um den Lichtbogen zu beeinflussen. Die Einrichtung gemäß Abb. 8 kann z. B. von Hand auf dem Werkstück, je nach den Verhältnissen unmittelbar vor oder hinter dem Lichtbogen bewegt werden. Sie kann auch an einer Maschine angeordnet sein; ihre Bewegung erfolgt dann der Vorwärtsbewegung des Lichtbogens entsprechend. Die Spule 81 wird derart bemessen, daß noch genügend Zwischenraum für die Düsenspitze 88 verbleibt, durch welche der Elektrodendraht 87 hindurchgeführt wird. Es können die Räder 83, die die Werkstückteile berühren, näher an den Lichtbogen herangeführt werden, als es sonst möglich ist. Durch diese Anordnung der Räder 83 erreicht man eine bedeutend exaktere Beeinflussung des Lichtbogens, weil der Kraftfluß zwischen den beiden Rädern auf den Teil des Werkstückes beschränkt wird, wo er gerade die Richtwirkung des Lichtbogens ausüben soll. '

In Abb. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zur Darstellung gelangt. Die magnetische Regelvorrichtung ist hier zu einer Stützrolle ausgebildet, die an der Rückseite der Schweißfuge und unmittelbar unter der Schweißdrahtzuführung angeordnet ist. Die Regeleinrichtung besteht aus den beiden Scheiben 89 und 90 aus magnetischem Material, die auf einem Magnetkern 91 sitzen und zwischen denen eine Spule 92 angeordnet ist. Die Spule ist von einem Ring 93 aus nichtmagnetischem Material umschlossen, beispielsweise von einem Kupferring, der die Schweißfuge der beiden zu verschweißenden Werkstückteile schließt. Die Spule 92 ist an einer Stromquelle 94 über Kontaktringe 95 angeschlossen. Die Einrichtung wird gegen die Rückseite des Werkstückes angedrückt, und zwar an der Stelle, wo die Schweißung erfolgt. Das Werkstück muß auf den magnetischen Scheiben 89 und 90 zu beiden Seiten der Schweißfuge 96 auf-

ruhen. Die Spule 92 wird erregt und ein magnetisches Feld erzeugt, das über Kern 91, Scheiben 89 und 90 und dem Teil des Werkstückes zwischen den beiden Scheiben zu beiden Seiten der Schweißnaht 96 geschlossen ist. Die Kupferscheibe 93 dient gleichsam als Stütze. Die Einrichtung nach Abb. 9 kann aber auch direkt als Stützrolle wirken; ferner kann sie so ausgebildet werden, daß zwischen den Scheiben 89 und 90 und dem Stützring 93 eine Relativbewegung möglich ist, um ein gutes Anliegen an den Werkstückteilen zu erzielen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Beeinflussung des elektrischen Lichtbogens bei selbsttätigen Lichtbogenschweißmaschinen, bei denen das Werkstück den einen Pol bildet, mit einem in einem Material geringen magnetischen Widerstandes quer über die Schweißstelle geführten Magnetfluß, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu beiden Seiten des Lichtbogens an die zu verschweißenden Werkstücke federnd angelegte, den Magnetfluß führende Hebel vorgesehen sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel mit dem Kern eines regelbaren Elektromagneten in Verbindung stehen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel des Elektromagneten an der Rückseite der Schweißfuge unmittelbar unterhalb der Schweißelektrode zur Anlage gelangen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein federnd angelegtes Stützglied für die Schweißfuge vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen