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Elektrodenhalter mit allseitig biegbarem Kopf Die Erfindung betrifft
einen verstellbaren Elektrodenhalter für das Lichtbogenschweißen mit einer biegbaren
Wendel als Schweißkopfträger.
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Die rasche Entwicklung und die universelle Anwendbarkeit des elektrischen
Lichtbogenschweißens beim Verbinden von Metallteilen hat zur Entwicklung vielfältiger
Arten von Elektrodenhaltem geführt. Die Form der Elektrodenhalter ist je nach Verwendungszweck
-gerade oder abgekröpft, wobei eventuell für ungünstige Lagen der Schweißnaht verschiedene
Elektrodenhalter mit unterschiedlichen Kröpfungswinkeln abwechselnd vom Schweißer
benutzt werden müssen. Werden Gegenstände mit hohlen Ecken oder andere Innenräume
geschweißt, so verlangt das die Lagerhaltung einer großen Zahl unterschiedlicher
Elektrodenhalter, da außer dem Kröpfungswinkel auch die Länge zwischen Handgriff
und Spannkopf für den Elektrodendraht in verschiedensten Abmessungen gewünscht wird.
Das gleiche gilt, wenn die Elektrodenhalter für das Maschinenschweißen eingerichtet
sind.
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Es ist bereits bekannt, ein von Hand biegbares Kupferrohr für die
Gas- und Stromzufuhr zur Elektrode vorzusehen und zugleich das Kupferrohr mit einer
biegsamen und wärmebeständigen Isolierung zu umgeben. Eine lösbare Kupplung verbindet
das Kupferrohr und seine biegsame Umhüllung an der einen Seite mit dem isolierten
Handgriff, während an der anderen Seite der Spannkopf für den Elektrodendraht dicht
schließend aufsitzt. Doch hält ein gestrecktes Kupferrohr verhältnismäßig großen
Durchmessers wiederholtes Biegen, insbesondere in schärferen Winkeln, nicht lange
aus, es wird spröde, verhärtet und bricht schließlich. Außerdem fehlt diesem Elektrodenhalter
die Kühlwasserleitung, so daß er nur auf niedrige Schweißstromstärken beschränkt
bleibt: Ferner ist keine Längsverstellung vorgesehen.
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Es ist weiter schon ein nach allen Seiten abwinkelbarer Lichtbogen-Schweißkopf
mit einer Drahtwendel bekannt: Diese ist zwar gut verformbar; jedoch macht die Unterbringung
weiterer Leitungen, z. B. für Schutzgas und Kühlwasser, unter Umständen Schwierigkeiten;
auch ist eine Veränderung der Entfernung zwischen Handgriff und Düse nicht möglich.
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Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, einen Elektrodenhalter zu schaffen,
der frei ist von den vorbeschriebenen Mängeln, der insbesondere ein behebiges Verstellen
des den Elektrodendraht aufnehmenden Kopfes gegenüber dem Handgriff oder der Einspannung
an der Maschine sowohl dem Winkel wie der Länge nach gestattet.
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Die Erfindung besteht darin; daß die Wendel aus einem Rohr schraubenlinienförmig
gewickelt ist und an ihrem vorderen Ende mit dem Schweißkopf verbunden, mit ihrem
hinteren Ende in den Handgriff des Elektrodenhalters eingesetzt ist derart, daß
durch Biegen der Wendel beliebige Winkelverstellungen zwischen den genannten Teilen
möglich sind und daß das gewendelte Rohr zur Führung eines strömenden Mediums dient.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß um
die Wendel noch ein weiteres, zur Führung eines strömenden Mediums dienendes Rohr
in Form einer Wendel gewickelt ist, die ebenfalls mit dem Schweißkopf verbunden
und in den Handgriff eingesetzt ist.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn um die Wendel noch zwei weitere, zur
Führung strömender Medien dienende Rohre in Form einer zweigängigen Wendel mit Seite
an Seite liegenden Windungen aufgewickelt sind, ferner daß das wendelförmige, gegebenenfalls.
noch mit einer zweiten Wendel umwickelte Rohr im Innern ein an sich bekanntes, nicht
gewendeltes, biegsames, zur Führung eines strömenden Mediums dienendes Rohr enthält,
daß das zur Wendel gewickelte Rohr zur Schutzgasführung dient, daß eine der aus
Rohr geformten Wendeln zur Wasserzufuhr, die andere zur Wasserabfuhr dient, daß
das innere, gegebenenfalls zur Wendel gewickelte Rohr der Schutzgaszufuhr und die
beiden äußeren Rohrwendeln der Kühlwasserzu- und -abfuhr dienen, daß eine an sich
bekannte biegsame Umhüllung zwecks elektrischer und thermischer Isolation die Wendel
bzw. die Wendeln und den Schweißkopf umgibt, daß über das auf dem Kopf aufliegende
Ende der Umhüllung eine in
an sich bekannter Weise den herausragenden
Elektrodendraht mit Abstand umgebende keramische Kappe gestülpt und daß die Umhüllung
reibungsschlüssig in einen hohlen, aber starren, elektrisch isolierenden und wärmebeständigen
Handgriff längsverschieblich eingesetzt ist und daß schließlich im Inneren des zur
Wendel gewickelten Rohres ein an sich bekanntes nicht gewendeltes, biegsames Führungsrohr
für einen abschmelzenden Elektrodendraht vorgesehen ist.
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Der Elektrodenhalter nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß er leicht von Hand ohne Werkzeug verstellt werden kann, so daß beim Schweißen
durch den Übergang von einer Halterform auf eine andere keine Verlustzeiten entstehen.
Durch weitere, unten näher beschriebene Einzelheiten ist zugleich für eine gute
elektrische und thermische Isolation gesorgt. Dabei läßt sich die Erfindung sowohl
bei Verwendung von Zusatzschweißdraht wie bei nicht abschmelzender Elektrode verwirklichen,
wie die näher dargestellten Beispiele zeigen. Der neue Elektrodenhalter ist einfach
im Aufbau und ohne lose, verlierbare Teile. Er kann daher sehr wohlfeil hergestellt
werden.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher
Fig. 1 den Längsschnitt mit teilweiser Ansicht eines Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein Teillängsschnitt durch den Kopfteil des Elektrodenhalters
nach Fig. 1 und macht Einzelheiten deutlicher erkennbar; Fig. 3 zeigt den gleichen
Elektrodenhalter in Ansicht und demonstriert die Verstellbarkeit; Fig. 4 ist ein
Teillängsschnitt entsprechend Fig. 2 durch ein abweichendes Ausführungsbeispiel.
Ein anderes Ausführungsbeispiel wird an Hand eines entsprechenden Längsschnittes
in Fig. 5 gezeigt. Noch ein abweichendes Ausführungsbeispiel für den Kopfteil des
Elektrodenhalters ist in Fig. 6 im Längsschnitt dargestellt.
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Die Erfindung kann im Grunde bei allen Schweißverfahren Anwendung
finden, also sowohl bei Elektroden, die als Zusatzdraht verschweißt werden, wie
auch bei nicht abschmelzenden Elektroden, ebenso bei Elektrodenhaltern zum Handschweißen
wie beim Maschinenschweißen. Ihr Hauptanwendungsgebiet findet die Erfindung jedoch
bei wassergekühlten Elektrodenhaltern für sich nicht verzehrende Elektroden mit
Schutzgasumspülung. Daher wurde als Ausführungsbeispiel der Fig. 1 diese letzte
Art gewählt.
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Der Elektrodenhalter 10 nimmt den nicht abschmelzenden Elektrodendraht
12, z. B. aus Wolfram, in einer aus hochschmelzendem Metall bestehenden Gewindebuchse
14 auf, die in den oberen Teil des wassergekühlten Kopfes 16 eingeschraubt ist,
zwecks festeren Sitzes mit konischem Gewinde. Der Kopf 16 enthält die Kühlwasserkammer
18 sowie die zentrale Kammer 20 zur Aufnahme des Elektrodendrahtes 12. In
diese Kammer mündet das Ende der Schutzgasleitung 22, während in die Kühlwasserkammer
18 die Wasserzuführleitung 24 mündet sowie die Wasserabführleitung 26. Das Schutzgas,
meist Argon, strömt in die Kammer 20 bei 29 ein und an deren oberem
Ende durch Ausströmöffnungen in der Buchse 14, die nicht dargestellt sind, ins Freie,
die Schweißstelle umgebend. Das Kühlwasser strömt von der Leitung 24 durch Mündung
30 in die Kühlwasserkammer 18, um durch die öffnung 32 der Leitung 26 abzufließen.
Die Kühlwasserleitungen 24 und 26 dienen hierbei gleichzeitig zur elektrischen Stromzufuhr
zur Elektrode 12.
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Die- Biegsamkeit des Elektrodenhalters wird erreicht, indem die Leitungen
für Schutzgas 22 und Kühlwasser 24; 26 schraubenlinienförmig aufgewickelt sind.
Sie bestehen aus Kupferrohr und werden bei der Herstellung auf einen Kern gewickelt,
zweckmäßig zuerst die innere Leitung 22 für das Schutzgas. Auf diese Wendel aus
Kupferrohr werden dann wiederum in Schraubenlinienform die beiden anderen Leitungen
24 und 26 als Wendel aufgewickelt, und zwar als zweigängige Wendel, um den Außendurchmesser
nicht allzu sehr zu vergrößern. Nach diesem Vorgang wird der ursprünglich verwendete
Kern wieder entfernt und nun die Enden der zur Wendel gewickelten Rohre an dem Kopf
16, zweckmäßig durch Hartlöten, befestigt. Das Ganze, Kopf 16 mit angesetzten Rohrwendeln,
wird dann von einer biegsamen, elektrisch isolierenden Umhüllung umgeben, etwa aus
wärmebeständigem Gummi 34. Dieser kann infolge Anwendung von Wasserkühlung hier
unbedenklich verwendet werden, zumal absolute Gas- und Wasserdichtigkeit nicht verlangt
wird. Schließlich wird die Umhüllung 34 reibungsschlüssig in den hohlen, aber starren,
elektrisch isolierenden und wärmebeständigen Handgriff 36 eingesetzt, der sowohl
zum Handschweißen wie zum Einspannen in die Maschine verwendet werden kann. Als
letzter Abschluß kann noch eine keramische Kappe 38 über den Kopfteil des Elektrodenhalters
10 so gestülpt werden, daß sie das Oberende der Gummihüllung 34 umgibt (Fig. 1).
Hier hält sie sich durch Reibung genügend sicher fest. Mit ihrer Hilfe wird die
Elektrode 12 von einer gut schützenden Argon-Atmosphäre umgeben.
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Die Kupferrohrwendeln verleihen den Gas- und Wasserleitungen eine
solche Biegsamkeit, daß der Kopfteil des Elektrodenhalters von Hand, ohne Zuhilfenahme
von Werkzeugen, in verschiedensten Winkeln aus der Richtung des Handgriffes abgebogen
werden kann, wie Fig. 3 erkennen läßt. Durch die Wendelform erfährt das Kupfer beim
Biegen nur eine geringe Dehnung bzw. Stauchung, so daß es sehr oft in dieser Weise
beansprucht werden kann, ohne zu brechen oder undicht zu werden. Zugleich kann abdr
die Umhüllung 34 in dem Handgriff 36 entgegen der Reibungskraft längsverschoben
werden. So zeigt Fig.3 in ausgezogenen Linien den geradegestreckten, kurzenElektrodenhalter,
in den gestricheltenLinienÄ den noch immer geraden, aber verlängerten Elektrodenhalter
und in den gestrichelten Linien B den verlängerten und schräg abgebogenen Elektrodenhalter.
Andererseits sichert der Aufbau durch übereinandergewickelte Kupferrohrwendeln mit
Gummiumhüllung eine ausreichende Steifheit, so daß der Elektrodenhalter die ihm
erteilte Form auch jeweils beibehält. Für das Biegen und das Längsverstellen benötigt
der Schweißer keinerlei Hilfswerkzeug.
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Einige abweichende Ausführungsbeispiele des gleichen Prinzips sind
in den Fig. 4 bis 6 dargestellt, wobei die Elektrodenhalter analog die Bezeichnungen
10a, 10b bzw. 10c tragen sowie alle den Bauelementen der Fig. 1 und
2 entsprechenden Teile den Buchstaben a, b oder c angehängt erhalten.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 handelt es sich um einen luftgekühlten
Elektrodenhalter 10 a mit Schutzgasführung zum Gebrauch mit nicht abschmelzender
Elektrode
12a. Dementsprechend ist hier nur eine einzige biegsame Rohrwendel 22 a (für die
Schutzgaszufuhr) angewandt, die mit der Mündung 29 a am Kopf 16 a befestigt ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 ist wieder ein wassergekühlter
Elektrodenhalter 10 b mit Schutzgaszufuhr für sich nicht verzehrende Elektroden
126 angenommen. Die Rohrwendel für die Kühlwasserzufuhr 24 b befindet sich
außen, die Rohrwendel 26 b für Kühlwasserabfuhr dagegen innen. Die Wendeln umgeben
den biegsamen Plastikschlauch bzw. das Plastikrohr 22b, der bzw. das der Schutzgasführung
dient und mit der zur Aufnahme der Elektrode 12b
dienenden Kammer 20 b bei
29 b mit einer Schraubmuffe verbunden ist.
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Für das Schweißen mit abschmelzenden Elektroden zeigt Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei wiederum Wasserkühlung vorgesehen ist. Der Elektrodenhalter
10 c für die abschmelzende Elektrode 40 verwendet die Gaszufuhrleitung 22 c als
innere Wendel der biegsamen Konstruktion. -Das Ende 29 c des Rohres 22 c mündet
in einen schräg angesetzten Rohrstutzen der Muffe 42, welche am Boden der Elektrodenkammer
20 c bei 43 durch Hartlöten befestigt ist. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 2 sind auch hier die Rohre 24 c, 26c für Kühlwasserzu- und -abfuhr Seite an
Seite auf die innere Schutzgaswendel 22c aufgewickelt. Der abschmelzende Elektrodendraht
40 wird von einem biegsamen Führungsrohr 44 aufgenommen, welches mit Reibung
in der inneren Rohrwendel 22 c, sitzt und, etwa durch Gewinde, am unteren Ende der
Muffe 42 befestigt ist. Beachtlich ist noch das Führungsrohr 45 innerhalb der Elektroden-Aufnahmekammer
20e, das zur weiteren Führung des Elektrodendrahtes 40 dient, sowie die aus schwerschmelzendem
Metall bestehende Buchse 47 am Vorderende des Elektrodenhalters. Das Argongas strömt
in die Muffe 42 bei 29 c, durch Bohrungen 48 am unteren Flansch des Führungsrohres
45 (Fig. 6). durch die Elektroden-Aufnahmekammer 20e und dann durch Öffnungen
50 am Kopf 16 c in den Ringraum, der zwischen der Buchse
47 und der (hier nicht dargestellten,- -in Fig. 2 zu sehenden) keramischen
Kappe 38 gebildet wird, zum Elektrodendraht 40.
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Auch bei den Beispielen nach den Fig. 4 bis 6 gehören zum Gesamtaufbau
des Elektrodenhalters die Gummiumhüllung 34 und der Handgriff 36, die reibungsschlüssig
ineinander geführt sind, so daß eine Längsverstellung von Hand ohne Werkzeug möglich
ist. Alle Darstellungen sind nur Ausführungsbeispiele. auf die die Erfindung nicht
beschränkt ist.