DE29611065U1

DE29611065U1 - Schweißpistole insbesondere für Schweißroboter

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Publication number: DE29611065U1
Application number: DE29611065U
Authority: DE
Original assignee: Carl Cloos Schweisstechnik GmbH
Current assignee: Carl Cloos Schweisstechnik GmbH
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2006-06-25

Description

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Patentanwalt - European Patent Attorney .***· * · ·· · ··,

Schweißpistole insbes, für Schweißroboter.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißpistole insbes, für Schweißroboter, bei der Drahtelektroden über, in Brennerrohren neben Schutzgas - und Kühlwasser - Versorgungsleitungen angeordneten Drahtführungen in die Bohrungen von Kontaktrohren bzw. Kontaktrohraufnahmen gelenkt und in einer Schutzgasatmosphäre vor der als Gasdüse ausgebildeten Mündung der Brennerrohre in Lichtbogen abgeschmolzen werden

Die Steigerung der Wirtschaftlichkeit bei allen Produktionsprozessen verlangt auch bei Schweißprozessen in zunehmendem Maße den Einsatz von Automaten, insbes. von Schweißrobotern. Hier wird besonders bei den zeitintensiven Fügeverfahren mit MAG Lichtbogenbahnschweißen nach einer Erhöhung der Abschmelzleistung und nach einer Steigerung der Schweißgeschwindigkeit verlangt.

Eine aus dem verwandten Unterpulver (UP) - Schweißen bekannte Möglichkeit der Leistungssteigerung besteht darin, zwei (UP-Tandem) oder mehrere Drahtelektroden gleichzeitig in einem Prozeß abzuschmelzen.

Diese Möglichkeit wurde auf den offenen Lichtbogen für das seit einiger Zeit bekannte MAG - Zweidrahtverfahren übertragen. Bei diesem Verfahren werden zwei Drahtelektroden, meist gleichen Durchmessers, in einem gemeinsamen Kontaktrohr mit zwei Bohrungen von einer gemeinsamen Stromquelle versorgt und in einem Prozeß im Lichtbogen abgeschmolzen.

Durch die gemeinsame Speisung der beiden Lichtbogen aus einer Stromquelle resultiert, daß die elektrischen Parameter immer nur für die Kombination eingestellt werden können. Eine optimale Einstellung, die auch die unterschiedlichen Anforderungen voneinander abweichender Drahtdurchmesser oder Drahtgeschwindigkeiten an elektrische Parameter berücksichtigt, ist nicht oder nur bedingt möglich. Der nicht optimale Prozeß ergibt bei den angestrebten hohen Schweißgeschwindigkeiten, in vielen Fällen eine erhöhte Spritzerbildung oder einen mangelnden Einbrand.

Eine deutliche Verbesserung kann durch die Verwendung von zwei Lichtbogen erzielt werden, die räumlich dicht hintereinander angeordnet sind und aus zwei getrennten, gegebenenfalls synchronisierten Stromquellen gespeist werden. Siehe" Der Betriebsleiter" 4/96 Seite 75 ff.

Hier können alle Verfahrensparameter, wie z. B. Drahtvorschubgeschwindigkeit, Kennlinieneinsteliung bzw. Pulsparameter für beide Prozesse unabhängig von einander optimal eingestellt werden. Es ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten der Prozeßoptimierung. So kann auch mit einer Kombination aus Normal- und Impulslichtbogen gearbeitet werden. Diese bisher vereinzelt angewandte Technik verlangt den Einsatz von zwei separaten geraden Brennern, die in einem Winkel zueinander angeordnet, eine ausladende Konstruktion ergeben. Diese Konstruktion führt zu Handhabungsproblemen an schwer zugänglichen Bauteilen oder Werkstücken. Die übliche Methode der separaten Schutzgasführung erhöht das Störvolumen dieser Konstruktion zusätzlich und schränkt damit den Einsatz dieser Technik ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißpistole zu schaffen, die eine hohe Schweißgeschwindigkeit bei optimaler Anpassung der Schweißprozesse zuläßt und doch den Bewegungen eines Roboters ausreichenden Bewegungsfreiheit läßt.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Schweißpistole der beschriebenen Art dadurch erreicht, daß mindestens zwei nebeneinander angeordnete Pistolenkorper mit gegeneinander geneigten Kontaktrohren zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Werden die Pistolenkorper zumindest im Bereich der Gasdüse parallel angeordnet, so können die Kontaktrohre von einer gemeinsamen, abnehmbaren Gasdüse umschlossen werden.

Vorteilhaft ist es, die Kontaktrohre V - förmig so anzuordnen, daß die Drahtelektroden unter einem Winkel von etwa 10° bis 20° gegeneinander gerichtet sind. Zur Anpassung an verschiedene Bedingungen können die Kontaktrohre bzw. deren Halterungen so gestaltet sein, daß die Neigung der Drahtelektroden zur Symmetrieachse eingestellt oder z. B. über Exzenterkörper justiert werden kann.

Für den Aufbau und Service ist es vorteilhaft, die Schweißpistole aus Pistolenkörpern zusammen zu setzen, wobei jede der Pistolenkorper aus einer Kontaktrohraufnahme, einem Gaskanal, einer Führung für die Drahtelektrode, den Stromleiterbahnen und den Kühlwasser - Versorgungsleitungen aufgebaut ist. Im Bereich der Kontaktrohre sind die Pistolenkorper zusammengefaßt und mit einer aufsteckbaren Gasdüse versehen,

Die Pistoienkörper werden an dem der Gasdüse abgelegenen Ende von einem rohrförmigen Halter aufgenommen, der zusammen mit einem Schutzrohr die Verbindungen zu den Versorgungsanschlüssen aufnimmt.

An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, die Wirkungsweise beschrieben und Ausgestaltungsmöglichkeiten erörtert.

Die Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der Schweißpistole zum Teil im Schnitt. Die Fig. 2 zeigt im Schnitt den Kopf der Schweißpistole. Die Fig. 3 zeigt eine Frontansicht des Schweißpistole mit der Düse für das Schutzgas.

In den Figuren 1 bis 3 sind gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen so daß in der Beschreibung auf die Bezugnahme zu den Figuren verzichtet wird. Im Schutzrohr 1 sind unter Verwendung eines üblichen Knickschutzes 2 die Versorgungsleitungen für die Schweißpistole eingeführt. Mit den Anschlüssen 3 sind der Zulauf des Kühlwassers und die Kontakte mit den getrennten Stromversorgungen hergestellt. Der Rücklauf für das Kühlwasser erfolgt über die Verbindungen 4 die in einem mit dem Schutzrohr 1 verbundenen Halterohr 5 angeordnet sind. Über die Rohre 6 werden das Schutzgas und die Drahtelektroden 7 zugeführt. Die Drahtelektroden 7 sind innerhalb der Pistolenkörper 8 in einer Drahtspirale 9 geführt, die im Gaskanal 10 für das Schutzgas angeordnet ist.

Mit dem Halterohr 5 ist eine Befestigungsschelle 12 verbunden, über die die Schweißpistole an einem Roboterarm befestigt werden kann. Die Pistolenkörper 8 sind mit Klemmschrauben 13 im Halterohr 5 befestigt. Damit sind die Pistolen körper untereinander so starr verbunden, daß sie als Baueinheit an einem Roboterarm befestigt werden können.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Pistolen körper 8 jeweils aus mehreren konzentrischen Rohren bestehen. Das innerste Rohr 14 umschließt die Drahtführungsspirale 9 , für die Drahtelektroden 7 und bildet den Kanal 10 für die Zuführung des Schutzgases, das über die in die Kontaktrohraufnahme 15 für die Kontaktrohre 16 eingearbeiteten Bohrungen

17 in die Gasdüse 18 strömt.

Der Gewindeträger 11 der Kontaktrohraufnahme 15 ist mit den Rohren 14 und 19 verlötet, die einerseits Stromleiterbahnen und andererseits einen Ringraum bilden, durch den Kühlwasser fließt. Das Rohr 19 ist von einem rohrförmigen Isolierkörper 20 umgeben. Ein weiteres Rohrpaar bildet dann den Rücklaufkanal 21 für das Kühlwasser und zugleich den Außenmantel der Pistolenkörper 8.

Frontseitig sind die Kontaktrohraufnahmen 15 in einem Gewindeträger 11 derart befestigt, daß die Mittelachse der Bohrungen 23 der Kontaktrohre 16 unter einem Winkel von etwa 7,5° gegen die Symmetrieachse der Gasdüse 18 gerichtet sind. Die Gasdüse

18 ist entsprechend der Anordnung der Pistolenkörper 8, im Ausführungsbeispiel oval ausgeformt und gegen die Gasaustrittsöffnung 24 stark verjüngt. Damit ergibt sich durch

die zentrale Gasführung für beide"Lichtbogen eine gerade bei Impulslichtbogen erforderliche, sehr gleichmäßige Gasabdeckung.

Unter Einsatz von Klemmelementen 25 werden die Gasdüsenträger 26 fest gegen die Innenwandung der Gasdüse 18 gepreßt. Mit dieser Verbindung ergibt sich ein fester Sitz und eine gute Wärmeableitung. Eine Scheibe 22 aus Isoliermaterial schließt den Innenraum der Gasdüse 18 nach hinten ab.

Durch diese Aufbauform ist es problemlos möglich die Gasdüse 18 für Zwecke der Reinigung abzuziehen. Sofern erforderlich, kann der Gewindeträger 11 so gestaltet werden, daß die Winkel der Bohrungen 23 gegen die Symmetrieachse, je nach Anforderungen der Schweißprozesse verstellt und justiert werden können. Beispielsweise könnte über einen Exzenter die Lage der Bohrungen 23 der Kontaktdüsen 16 und damit der Drahtelektroden gegenüber dem Werkstück sogar betriebsmäßig verstellt werden.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Führungsspiralen 9 für die Drahtelektroden 7 nicht in einer Flucht mit den Bohrungen 23 der Kontaktrohre 16 liegen. Damit werden die Drahtelektroden 7 mit dem Eintritt in die Kontaktrohre 16 zwangsweise deformiert. Durch diese zumindest elastische Deformation werden die Drahtelektroden 7 auch dann für eine gute Kontaktgabe fest an die Wandung der Bohrungen 23 angedrückt, wenn vorzugsweise gerade Drahtelektroden eingesetzt werden, die keine elastische Eigenkrümmung, also keine sogenannte" Dressur" haben. Damit die Drahtelektroden 7 problemlos in die Kontaktrohre eingeführt werden können, ist die Bohrung 23 am Zulauf mit einer trichterförmigen Aufweitung 27 versehen.

Durch die Zusammenfassung aller Versorgungsverbindungen über den Knickschutz 2 am Schutzrohr 1 ist eine große Bewegungsfreiheit der Roboterarme gewährleistet.

Die prinzipielle Aufbauform läßt auch den Zusammenbau von mehr als zwei Pistolenkörper 8 zu einer Schweißpistole zu. In jedem Fall ergibt sich eine gute Anpaßbarkeit an die gegebenen Prozeßbedingungen und Anforderungen bei vergleichsweise guter Bewegungsfreiheit einer solchen Schweißpistole an Robotern.

Die Taster 28 am Schutzrohr 1 erlauben die Handsteuerung der Schweißgeneratoren während eines Einrichtvorganges.

Claims

Dipi. ing. Friedrich Meier Patentanwalt -European Patent Attorney ,·% · »*%.·· **%·** Ansprüche

1) Schweißpistole insbes. für Schweißroboter, bei der Drahtelektroden, über in Brennerrohren neben Schutzgas - und Kühlwasser - Versorgungsleitungen angeordneten Drahtführungen in die Bohrungen von Kontaktrohren bzw. Kontaktrohraufnahmen gelenkt und in einer Schutzgasatmosphäre vor der als Gasdüse ausgebildeten Mündung der Brennerrohre in Lichtbogen abgeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei nebeneinander angeordnete Pistolen körper (8) mit gegeneinander geneigten Kontaktrohren (18) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

2) Schweißpistole nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß

die Pistolen körper (8) zumindest im Bereich der Gasdüse (18) parallel angeordnet sind.

3) Schweißpistole nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest die Kontaktrohre (16) von einer gemeinsamen Gasdüse (18) umschlossen sind.

4) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kontaktrohre (16) und damit die Austrittsrichtung der Drahtelektroden (7) , V-förmig, mit einem Neigungswinkel gegen die Symmetrieachse der Baueinheit angeordnet sind.

5) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Neigungswinkel der Kontaktrohre (16) bzw, deren Aufnahmen (15) gegen die Symmetrieachse der Baueinheit etwa 5 bis 10 ° beträgt

6) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kontaktrohre (16) bzw. deren Aufnahmen (15), hinsichtlich der Neigungswinkel getrennt einstellbar, vorzugsweise in justierbaren Exzenterkörpern gehaltert sind.

7) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

jede der Kontaktrohraufnahmen (15), zusammen mit einem Gaskanal (10), einer Schweißdrahtführung (9), den Stromleiterbahnen (14,19) und den Kühlwasser-Versorgungsleitungen, einen Pistolen körper (8) bilden.

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8) Schweißpistole nach Anspruch 1bis7,dadurch gekennzeichnet, daß

die Pistolenkörper (8) im Bereich der Gasdüsenträger (26) zusammengefaßt, eine Halterung für eine abnehmbare Gasdüse (18) bilden.

9) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Pistolen körper (8) an dem der Gasdüse (18) abgelegenem Ende in einem Halterohr (5) zusammengefaßt sind, das zumindest Teile der Versorgungsanschlüsse aufnimmt

10) Schweißpistole nach Anspruch 1bis9dadurch gekennzeichnet,

daß die Mündung der Gasdüse (18) entsprechend der Anordnung von zwei Pistolen körpern (8), oval ausgeformt ist.

11) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Schweißdrahtführung (9) gegenüber der Bohrung (23) des Kontaktrohres (16) derart angeordnet ist, daß die Drahtelektrode (7) unter einem Winke! und damit unter entsprechender Deformation in die Bohrung (23) des Kontaktrohres (16) einläuft.

12) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 11,dadurch gekennzeichnet,

daß das Kontaktrohr (16) bzw. dessen Aufnahme (15) auf dem der Schweißdrahtführung (9) zugewandten Ende eine trichterförmige Öffnung (26) hat.

13) Schweißpistole nach Anspruch 1 bis 12,dadurch gekennzeichnet,

daß am Halterohr (5) und / oder am Schutzrohr (1) Befestigungsschellen (12) gehaltert sind.