-
Die
Erfindung betrifft einen Lichtbogendrahtbrenner, insbesondere einen
Innenbrenner, zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken,
insbesondere bei Hohlkörpern, mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
-
Beim
Lichtbogendrahtspritzen werden zwei metallische Drähte
mittels geregelter Drahtvorschubgeschwindigkeit über entsprechende
Schleifkontakte, durch welche eine Übertragung von elektrischem Strom
auf die Drähte erfolgt, in einem Brenner, der auch als
Spritzpistole bezeichnet werden kann, bewegt. Nach dem Einschalten
des Drahtvorschubs laufen die beiden Spritzdrähte durch
die Drahtführung aufeinander zu, bis es aufgrund der anliegenden Spannung
zur Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den freien Enden der Spritzdrähte
kommt. In diesem Lichtbogen findet eine intensive Erhitzung statt,
wodurch der Beschichtungswerkstoff der Drähte aufschmilzt.
Ein aus einer zweckmäßig in den Brenner integrierten
Düse austretender Gasstrom, in der Regel ein Inertgas,
wie zum Beispiel Stickstoff, zerstäubt das entstandene
Schmelzgut, beschleunigt die Partikel und schleudert diese auf die
zu beschichtende Oberfläche. Mit Hilfe des Lichtbogendrahtspritzens
werden beispielsweise die Laufflächen von Zylindern bei
Kolbenmotoren beschichtet, beispielsweise um die Reibung zwischen
Kolben und Zylinderwand zu reduzieren. Brenner, mit denen derartige Hohlkörper
von Werkstücken quasi von innen beschichtet werden können,
werden auch als Innenbrenner bezeichnet.
-
Aus
der
DE 102 04 251
A1 ist ein Lichtbogendrahtbrenner bekannt, der mit zwei,
jeweils als aufschmelzende Elektrode dienenden Drähten
arbeitet und hierzu ein Drahtzuführungssystem zum Zuführen
der Drähte zu einem Lichtbogen des Brenners aufweist. Die
Drähte sind dabei auf separaten Spulen bevorratet, wobei
das Drahtzuführungssystem eine Abzugeinrichtung zum Abziehen
der Drähte von den Spulen aufweist. Beim bekannten Lichtbogendrahtbrenner
sind die beiden Spulen separat gelagert und die Abzugeinrichtung
zieht die Drähte von den beiden Spulen simultan und gleichförmig
ab.
-
-
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für einen Lichtbogenbrenner der eingangs genannten Art
eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere
dadurch auszeichnet, dass hinsichtlich der Drahtzuführung
eine erhöhte Flexibilität gewährleistet
ist.
-
Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Drahtzuführungssystem
mit einem Drahtmagazin auszustatten, das mehrere Spulen aufnimmt,
wobei gleichzeitig die Abzugeinrichtung so ausgestaltet ist, dass
zumindest zwei der Spulen unabhängig voneinander zum Abwickeln
des Drahtes ansteuerbar sind. Das Drahtmagazin kann zwei oder mehr
Spulen aufnehmen. Bevorzugt nimmt es mehr als zwei Spulen auf, insbesondere
kann es zur Aufnahme von zehn Spulen ausgestaltet sein. Ebenso ist
eine andere Anzahl an Spulen denkbar. Dadurch dass mit Hilfe der
vorgeschlagenen Abzugeinrichtung zumindest zwei der Spulen unabhängig
voneinander zum Abwickeln des Drahts ansteuerbar sind, ergibt sich
eine erhöhte Variabilität hinsichtlich der Zuführung
des oder der Drähte. Beispielsweise kann bei einem konventionellen
Innenbrenner, der mit einem Lichtbogen und zwei Drahtelektroden
arbeitet, vorgesehen sein, zunächst nur zwei Spulen zum
Zuführen der Drahtelektroden zu aktivieren, während die
anderen Spulen deaktiviert sind. Das bedeutet, dass die Abzugeinrichtung
die Drähte nur von den beiden aktiven Spulen abzieht. Sobald
die Drähte von den beiden aktiven Spulen vollständig
abgezogen sind, können zwei andere Spulen aktiviert werden,
um erneut die Drahtelektroden dem Lichtbogen zuzuführen.
Der Wechsel von den beiden leeren Spulen auf die nächsten
beiden Spulen kann dabei in einer vergleichsweise kurzen Zeit durchgeführt
werden. Insbesondere kann dieser Wechsel automatisch realisiert
werden. Eine derartige Bauform hat enorme Vorteile, da so der Lichtbogendrahtbrenner
für eine entsprechend verlängerte Betriebszeit
quasi ohne Unterbrechung vollautomatisch, also bei reduziertem Personalaufwand,
betrieben werden kann. Während bei herkömmlichen
Lichtbogendrahtbrennern, die für die beiden Drähte
genau zwei Spulen aufweisen, im Rahmen einer Großserienfertigung
während einer Schicht die Produktion mehrmals unterbrochen
werden muss, um die leeren Spulen durch volle Spulen zu ersetzen,
was manuell, also mit Personalaufwand durchgeführt werden
muss, kann der hier vorgeschlagene Lichtbogendrahtbrenner durch
eine entsprechende Anzahl der Spulen im Drahtmagazin ohne weiteres
so ausgelegt werden, dass er während der gesamten Schichtdauer
automatisch und nahezu unterbrechungsfrei durcharbeiten kann. Ein
Austauschen der leeren Spulen gegen volle Spulen ist dann beispielsweise
nur noch bei oder vor Schichtbeginn erforderlich.
-
Des
Weiteren ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten
für Lichtbogendrahtbrenner, die mit zumindest zwei Lichtbogen
arbeiten, denen die Drähte unabhängig voneinander
zuführbar sind. Beispielsweise ist ein Doppelbrenner oder
Zweifachbrenner denkbar, bei dem über einen ersten Lichtbogen
beispielsweise mittels zwei Drähten eine Grundierungsschicht auf
das jeweilige Werkstück aufbringbar ist, während mit
einem zweiten Lichtbogen und zwei anderen Drähten eine
Funktionsbeschichtung auf die Grundierung aufgespritzt werden kann.
Mit dem vorgeschlagenen Drahtmagazin lassen sich beispielsweise
vier Spulen vorsehen, je zwei für die beiden Lichtbogen.
Mit Hilfe der Abzugeinrichtung lassen sich die den einzelnen Lichtbogen
zugeordneten Spulen unabhängig voneinander zum Zuführen
der Drähte betätigen beziehungsweise ansteuern.
Das heißt, die Abzugeinrichtung kann dem einen Lichtbogen
und unabhängig davon dem anderen Lichtbogen die jeweiligen
Drähte mit speziellen, individuell abgestimmten Drahtvorschubgeschwindigkeiten
zuführen. Auch ist es möglich, zunächst
die einen Drähte nur dem einen Lichtbogen und anschließend
andere Drähte nur dem anderen Lichtbogen zuzuführen.
-
Des
Weiteren kann es erforderlich sein, die beiden einem Lichtbogen
zugeführten Drähte mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
zuzuführen. Insbesondere können die Drahtvorschubgeschwindigkeiten
variieren, beispielsweise um am jeweiligen Werkstück eine
Beschichtung mit einer über die Dicke variierenden Legierung
zu erzeugen.
-
Es
ist klar, dass sich die genannten Variationsmöglichkeiten
sowie weitere, hier nicht genannte Variationsmöglichkeiten
quasi beliebig miteinander kombinieren lassen. Beispielsweise lassen
sich bei einem Brenner mit zwei Lichtbogen vier verschiedene Drähte
mit individuellen Geschwindigkeiten zuführen, wobei außerdem
ein automatischer Wechsel erfolgen kann, sobald eine der Spulen
leer ist.
-
Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
-
Es
zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine
stark vereinfachte, prinzipielle Ansicht eines Teils eines Lichtbogendrahtbrenners,
-
2 eine
Darstellung wie in 1 im Bereich eines Brennerkopfs,
jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
-
3 eine
vergrößerte Darstellung wie in 1 im
Bereich einer Abzugeinrichtung.
-
Entsprechend 1 umfasst
ein Lichtbogendrahtbrenner 1, bei dem es sich bevorzugt
um einen Innenbrenner handelt, ein Drahtzuführungssystem 2 und
einen Brennerkopf 3. Der Lichtbogendrahtbrenner 1 dient
zum Lichtbogendrahtspritzen von Werkstücken, insbesondere
bei Hohlkörpern. Hierzu arbeitet der Brenner 3 mit
wenigstens einem Lichtbogen 4, der in 1 durch
ein Blitzsymbol angedeutet ist. Zur Erzeugung des Lichtbogens 4 verwendet
der Lichtbogendrahtbrenner 1 zumindest einen als aufschmelzende
Elektrode dienenden Draht 5. Vorzugsweise werden zur Erzeugung
des Lichtbogens 4 zwei als aufschmelzende Elektrode dienende
Drähte 5 verwendet. Das Drahtzuführsystem 2 dient
nun zum Zuführen der Drähte 5 zum jeweiligen
Lichtbogen 4. Es ist klar, dass der Brenner 3 entsprechende
elektrische Kontakte zum Anbringen einer elektrischen Spannung und
zum Übertragen von elektrischem Strom auf die Drähte 5 aufweist,
um so den jeweiligen Lichtbogen 4 zu erzeugen. Der Brennerkopf 3 kann
bei einer bevorzugten Ausführungsform mittels eines Drehantriebs 6 um
eine Rotationsachse 7 gedreht werden. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn der Lichtbogendrahtbrenner 1 als
Innenbrenner ausgestaltet ist, um rotationssymmetrische Oberflächen
von Hohlkörpern zu beschichten. Beispielsweise können
so die Laufflächen von Zylindern bei Kolbenmotoren beschichtet
werden.
-
Das
Drahtzuführungssystem 2 weist für jeden
Draht 5 eine Spule 8 auf. Auf die jeweilige Spule 8 ist
der zugehörige Draht 5 aufgewickelt. Die jeweilige
Spule 8 dient so zur Bevorratung des Drahts 5.
-
Ferner
weist das Drahtzuführungssystem 2 eine Abzugeinrichtung 9 auf,
die so ausgestaltet ist, dass damit der jeweilige Draht 5 von
der jeweiligen Spule 8 abziehbar ist.
-
Das
Drahtzuführungssystem 2 weist außerdem
ein Drahtmagazin 10 auf, das hier durch eine geschweifte
Klammer gekennzeichnet ist. Das Drahtmagazin 10 dient zur
gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Spulen 8, also von
mindestens zwei Spulen 8. Im Beispiel nimmt das Drahtmagazin 10 zehn Spulen 8 auf.
Bevorzugt nimmt das Drahtmagazin 10 mehr als zwei, also
mindestens drei Spulen 8 auf.
-
In
Verbindung mit diesem Drahtmagazin 10 ist die Abzugeinrichtung 9 so
ausgestaltet, dass sie den Draht 5 zumindest von zwei der
Spulen 8 unabhängig voneinander abziehen kann.
Somit ermöglicht die Abzugeinrichtung 9 zumindest
bei zwei der Spulen 8 individuelle Drahtvorschubgeschwindigkeiten. Insbesondere
kann die Abzugeinrichtung 9 den Drahtabzug beziehungsweise
das Abwickeln des Drahts 5 von den genannten Spulen 8 unabhängig beginnen
und beenden. Mit anderen Worten, die Abzugeinrichtung 9 ist
so ausgestaltet, dass sie zumindest zwei der Spulen 8 unabhängig
voneinander zum Abwickeln des Drahts 5 ansteuern kann.
Vorzugsweise sind alle Spulen 8 unabhängig voneinander
zum Abwickeln des Drahts 5 ansteuerbar. Das heißt,
die Abzugeinrichtung 9 kann die Drähte 5 bei
allen Spulen 8 individuell abziehen.
-
Die
Spulen 8 sind zweckmäßig auf einer gemeinsamen
Welle 11 angeordnet, und zwar so, dass eine Längsmittelachse
der Welle 11 koaxial zu den Wickelachsen der Spulen 8 verläuft.
-
Die
Abzugeinrichtung 9 ist zusammen mit dem Drahtmagazin 10 zweckmäßig
so mit dem Brennerkopf 3 gekoppelt, dass sie mit dem Brennerkopf 3 um
die Rotationsachse 7 mitrotieren können.
-
Die
Abzugeinrichtung 9 umfasst ein Zuggetriebe 12,
das ebenfalls auf der Welle 11 angeordnet sein kann.
-
Gemäß 3 können
mehrere Drähte 5 gleichzeitig am Zuggetriebe 12 eingefädelt
sein. Vorzugsweise kann das Zuggetriebe 12 so ausgestaltet sein,
dass grundsätzlich alle Drähte 5 aller
Spulen 8 gleichzeitig eingefädelt sein können.
Das Zuggetriebe 12 ist so ausgestaltet, dass es für
jeden eingefädelten Draht 5 eine individuelle
Abzugsgeschwindigkeit erzeugen kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein,
dass jede aktive Spule 8, also jede Spule 8, von der
der Draht 5 abgewickelt wird, relativ zum Zuggetriebe 12 eine
relative Drehgeschwindigkeit aufweist. Diese Drehgeschwindigkeit
korreliert dabei mit der Drahtvorschubgeschwindigkeit des jeweiligen
Drahts 5, derart, dass eine Ablösestelle des Drahts 5 von
der Wicklung der Spule 8 im Wesentlichen die gleiche Winkellage
bezüglich des Zuggetriebes 12 behält.
Im Unterschied dazu sind die inaktiven Spulen 8, also diejenigen,
von denen kein Draht 5 abgewickelt wird, relativ zum Zuggetriebe 12 ortsfest
beziehungsweise drehfest. Das Zuggetriebe 12 beziehungsweise
die Abzugeinrichtung 9 können somit die einzelnen
Spulen 8 individuell relativ zum Zuggetriebe 12 fixieren beziehungsweise
antreiben.
-
Für
den Fall, dass nicht alle Drähte 5 gleichzeitig
am Zuggetriebe 12 eingefädelt sind, kann das Drahtzuführungssystem 2 zusätzlich
mit einer hier nicht gezeigten Einfädeleinrichtung ausgestattet sein,
die ein automatisches Einfädeln der Drähte 5 am
Zuggetriebe 12 ermöglicht.
-
Um
das am jeweiligen Lichtbogen 4 aufgeschmolzene Drahtmaterial
auf die zu beschichtende Oberfläche des jeweiligen Werkstücks
aufspritzen zu können, ist durch den Brennerkopf 3 hindurch
eine durch einen Pfeil angedeutete Gasströmung 13 geführt,
die bezüglich der Rotationsachse 7 zweckmäßig
radial orientiert ist. Die Gasströmung 13 nimmt die
Schmelze mit und schleudert diese gegen die Werkstückoberfläche.
-
Während
ein herkömmlicher Brenner 1 mit einem einzigen
Lichtbogen 4 arbeitet, wird in 2 ein spezieller
Brenner 1 vorgestellt, der mit zwei Lichtbogen 4 arbeitet.
Dabei werden zweckmäßig jedem Lichtbogen 4 je
zwei Drähte 5 als abschmelzende Elektroden zugeführt.
Es ist klar, dass auch mehr als zwei Lichtbogen 4 realisierbar
sind. Bei einer derartigen Ausführungsform bevorratet das
Drahtmagazin 10 die Spulen 8 für alle
Drähte 5, und die Abzugeinrichtung 9 ist
so ausgestaltet, dass sie die erforderlichen Drähte 5 zu
allen Lichtbogen zuführen kann. Insbesondere kann das Zuggetriebe 12 beziehungsweise
die Abzugeinrichtung 9 so ausgestaltet sein, dass für
die einzelnen Lichtbogen 4 individuelle Drahtvorschubgeschwindigkeiten
einstellbar sind. Beispielsweise ist denkbar, den Brenner 1 so
zu betreiben, dass zunächst nur der eine Lichtbogen 4 gezündet
ist, beispielsweise um eine Grundierungsbeschichtung an der Werkstückoberfläche
anzubringen. Anschließend kann dann nur der zweite Lichtbogen 4 aktiv
sein, beispielsweise um eine Funktionsbeschichtung auf die Grundierungsbeschichtung
aufzutragen. Ebenso ist es grundsätzlich möglich,
die beiden Lichtbogen 4 gleichzeitig zu betreiben, um in kürzerer
Zeit mehr Beschichtungswerkstoff auftragen zu können. Ebenso
können legierte Beschichtungen mit unterschiedlichen Materialien
realisiert werden, wobei mit zwei Lichtbogen 4 insgesamt
vier Drähte 5 aus unterschiedlichem Drahtwerkstoff
zuführbar sind. Die vorgeschlagene Abzugeinrichtung 9 mit dem
Zuggetriebe 12 und dem Drahtmagazin 10 ermöglicht
dabei eine hohe Flexibilität hinsichtlich der hier vorteilhaften
individuellen Drahtzuführung.
-
Um
unterschiedliche Drahtvorschubgeschwindigkeiten für einzelne
Drähte 5 individuell einstellen zu können,
kann das Zuggetriebe 12 beziehungsweise die Abzugeinrichtung 9 so
ausgestaltet sein, dass die relative Drehgeschwindigkeit zwischen dem
Zuggetriebe 12 und der jeweils zugehörigen Spule 8 individuell
einstellbar ist.
-
Mit
dem in 1 gezeigten Drahtmagazin 10, das zur
Bevorratung von zehn Spulen 8 ausgestaltet ist, kann beispielsweise
für den mit nur einem Lichtbogen 4 arbeitenden
Brenner 1 vorgesehen sein, nur zwei Spulen 8 zu
aktivieren, also zum Zuführen von Draht 5 zum
Lichtbogen 4 zu betreiben. Die Abzugeinrichtung 9 wickelt
somit nur zwei der Spulen 8 ab. Sobald diese beiden Spulen 8 leer
sind, aktiviert die Abzugeinrichtung 9 die beiden nächsten Spulen 9.
Je nach dem, ob die Drähte 5 sämtlicher Spulen 8 von
Anfang an am Zuggetriebe 12 eingefädelt sind oder
nicht, kann beim Wechsel zwischen den Spulen 8 die zuvor
genannte Einfädeleinrichtung zum Einsatz kommen. Sobald
die nächsten Spulen 8 leer sind, erfolgt ein weiterer
Wechsel zu vollen Spulen 8. Dabei können die beiden
Drähte 5 des einen Lichtbogens 4 unterschiedliche
Vorschubsgeschwindigkeiten benötigen, so dass der Wechsel
der Spulen 8 unabhängig voneinander erfolgen kann.
-
Des
Weiteren ist es grundsätzlich möglich, die einzelnen
Spulen 8 mit verschiedenen Drähten 5 zu
versehen. Hierdurch ist es möglich, vollautomatisch den
Beschichtungswerkstoff zu wechseln, indem andere Drähte 5 dem
Lichtbogen 4 zugeführt werden.
-
Bei
einem Brenner 1, der mit zwei oder mehr Lichtbogen 4 arbeitet,
kann das Magazin 10 ebenfalls für jeden Draht 5 eine
aktive Spule 8 und zumindest eine weitere Spule 8 zum
automatischen Wechseln aufweisen. Die genannten Variationsmöglichkeiten lassen
sich untereinander sowie mit anderen, hier nicht genannten Möglichkeiten
beliebig kombinieren.
-
- 1
- Lichtbogendrahtbrenner
- 2
- Drahtzuführungssystem
- 3
- Brennerkopf
- 4
- Lichtbogen
- 5
- Draht
- 6
- Drehantrieb
- 7
- Rotationsachse
- 8
- Spule
- 9
- Abzugeinrichtung
- 10
- Drahtmagazin
- 11
- Welle
- 12
- Zuggetriebe
- 13
- Gasstrom
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10204251
A1 [0003]
- - DE 102005012360 A1 [0004]
- - EP 1238715 A2 [0004]
- - WO 03/066233 A1 [0004]
- - WO 04/028702 A1 [0004]