DE102006026659A1

DE102006026659A1 - Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE102006026659A1
Application number: DE200610026659
Authority: DE
Inventors: Werner Hasenmaier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-13

Abstract

Schweißvorrichtung mit zumindest einem Schweißbrenner (01) oder ählichem, mit dem Werkstücke (04) unter verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen Formen geschweißt werden können, wobei am Schweißbrenner (01) Mittel vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit den Werkstücken (04) einen Kontaktbereich (Schweißstelle) (08) definieren, in dem die Werkstücke (04) miteinander verschweißt werden, und wobei am Schweißbrenner (01) ein Barriereelement (02) angeordnet ist, wobei das Barrierelement (02) den Kontaktbereich (Schweißstelle) (08) und/oder die Mittel zumindest bereichsweise umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung mit zumindest einem Schweißbrenner oder ähnlichem, mit dem Werkstücke unter verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen Formen geschweißt werden können, wobei am Schweißbrenner Mittel vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit den Werkstücken einen Kontaktbereich (Schweißstelle) definieren, in dem die Werkstücke miteinander verschweißt werden können.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Schweißvorrichtungen, beispielsweise zum MIG- oder MAG- Schweißen bzw. Lichtbogenschweißen, bekannt.
Nachteilig an diesen Schweißvorrichtungen ist jedoch, dass bei den meisten dieser Schweißverfahren oft starke Schweißspritzer bzw. Schweißperlen entstehen, die beim Auftreffen auf das zu schweißende Werkstück einbrennen und sich im Nachhinein nur sehr schwer und aufwendig, z. B. durch Schleifen oder Abmeißeln, und unter erheblichem Kostenaufwand entfernen lassen. Zudem wird durch diesen zusätzlichen Arbeitsgang die Oberfläche bzw. Schweißfläche des zu bearbeitenden Werkstückes zum Teil stark beansprucht bzw. beschädigt.
Zum Schutz gegen Schweißspritzer oder Schweißperlen sind, insbesondere beim Elektroschweißen, verschiedene Techniken und Mittel entwickelt worden, die das Werkstück vor oben genannter Problematik bewahren sollen. So sind beispielsweise Verfahren bekannt, bei denen das Werkstück mit einer Art Schutzüberzug in Form eines Kunstharzlackes oder dergleichen überzogen wird. Dieser Schutzüberzug hat jedoch den Nachteil, dass der Überzug nach dem Aufbringen auf das Werkstück erst Zeit zum Trocknen benötigt bzw. bei hohen Schweißtemperaturen auf dem Werkstück einbrennt und sich folglich nur sehr schwer entfernen lässt. Des weiteren sind Absauganlagen bekannt, die beim Schweißvorgang in der Nähe des Schweißbrenners bzw. der Schweißstelle platziert werden können. Diese Absauganlagen haben jedoch den Nachteil, dass sie nur in einem relativ großen Abstand zum Schweißbrenner platziert werden können und somit eine zuverlässige Absaugung von Schweißspritzern nur sehr unzureichend gewährleisten. Zudem kann insbesondere beim vollautomatisierten Schweißvorgang, beispielsweise beim Schweißen mit Schweißrobotern, das Nachführen einer Absauganlage oder dergleichen nur sehr aufwendig und unzuverlässig realisiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile umgeht, das zu schweißende Werkstück sicher vor Schweißspritzern oder ähnlichem schützt und zudem einen positiven Effekt auf den Verbrauch der beispielsweise beim Lichtbogenschweißen benötigten Medien, wie Schutzgas oder dergleichen, ausübt.
Diese Aufgabe wird durch eine Schweißvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist dazu an der Schweißvorrichtung bzw. am Schweißbrenner ein Barriereelement angeordnet, wobei das Barriereelement den Kontaktbereich (Schweißstelle) und/oder die Mittel zumindest bereichsweise umgibt. Unter dem Begriff Mittel können im Sinne der Erfindung die zum Schweißen benötigten Medien, wie beispielsweise Schweißdrähte, Elektroden, Laserstrahlen, Lichtbögen oder Gas- und Luftgemische oder dergleichen, verstanden werden.
Der Vorteil eines solchen Barriereelements liegt zum einen im wirksamen Schutz der zu schweißenden Werkstücke vor Schweißspritzern oder Schweißperlen und zum anderen in der Tatsache, dass mit dem Barriereelement der Verbrauch von beispielsweise gasförmigen Medien, wie z.B. des beim Lichtbogenschweißen benötigten Schutzgases, reduziert werden kann. Als besonders zuverlässig und wirkungsintensiv ist dabei ein Barriereelement anzusehen, das den Kontaktbereich (Schweißstelle) und/oder die Mittel nicht nur bereichsweise sondern vollständig umgibt. Vollständig insofern, als dass das Barriereelement eine mehr oder weniger dichte bzw. geschlossene Schutzzone um den Kontaktbereich und/oder die Mittel definiert.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Barriereelement in der Art eines Vorhangs, eines Mantels und/oder einer Hülse ausgebildet sein kann. Dies hat den Vorteil, dass das Barriereelement eine im wesentlichen flexible und dennoch feste bzw. geschlossene Ausgestaltung aufweisen kann, die sich an verschiedene Konturen oder Formen des zu schweißenden Werkstückes anpasst. Zudem hat die Ausführungsform als Vorhang und/oder Mantel den Vorteil, dass das Barriereelement sehr oberflächenschonend ausgebildet ist, bzw. die Oberfläche des Werkstücks durch den Kontakt mit dem Barriereelement nicht verkratzt oder anderweitig beeinträchtigt wird.
Das Barriereelement kann ferner zumindest bereichsweise aus einem hochtemperaturfesten und flexiblen Faser- bzw. Bürstenmaterial ausgebildet sein. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine besonders günstige und einfache Herstellung des Barriereelements bei größtmöglicher Effektivität erfolgen kann. Das Faser- bzw. Bürstenmaterial bietet dabei einen zuverlässigen Schutz des Werkstücks vor Schweißspritzern oder dergleichen. Das Barriereelement kann ferner so dicht bzw. aus einem solchen Material ausgebildet sein, dass durch das Faser- bzw. Bürstenmaterial auch eine Reduzierung der Verbrauchsmedien, wie beispielsweise des beim Lichtbogenschweißen benötigten Schutzgases, erzielt wird.
Das Barriereelement kann mittelbar durch Befestigungsmittel am Schweißbrenner befestigt werden, und/oder unmittelbar, beispielsweise über Befestigungselemente wie Bolzen, Halter, Stege oder dergleichen, mit dem Schweißbrenner oder einem separaten Halteelement verbunden sein. Bevorzugt ist das Barriereelement jedoch so auszubilden, dass bei Betätigung bzw. Bewegung des Schweißbrenners eine gleichzeitige Betätigung bzw. Bewegung des Barriereelements erfolgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass sich das Barriereelement während des Schweißvorgangs im wesentlichen von einer relativen Position am Schweißbrenner bis zum Kontaktbereich des zu schweißenden Werkstücks erstreckt. Denkbar ist dabei, dass das Barriereelement längenveränderlich ausgebildet sein kann bzw. der Abstand vom Schweißbrenner bis zur Kontaktfläche so definiert ist, dass, sobald der Schweißbrenner bzw. die im Schweißbrenner verlaufenden Mittel ihre Arbeitsposition erreicht haben, eine um den Kontaktbereich bzw. die Mittel im wesentlichen geschlossene Schutzzone gebildet wird. Geschlossen dergestalt, dass die beim Schweißvorgang im Bereich des Schmelzbades entstehenden Schweißspritzer zuverlässig vom Barriereelement abgefangen werden und somit nicht auf die Oberfläche des Werkstücks gelangen. Des weiteren können innerhalb des Barriereelements die beispielsweise beim Lichtbogenschweißen eingesetzten Schutzgase länger gebündelt werden, wodurch eine Reduzierung des Gasverbrauchs erzielt werden kann.
Eine nächste Ausführungsform sieht vor, dass das Barriereelement eine im Längsschnitt im wesentlichen kegelstumpfförmige und im Querschnitt im wesentlichen kreisförmige Ausgestaltung aufweisen kann. Erfindungsgemäß spielt die letztendliche Geometrie des Barriereelements jedoch eine untergeordnete Rolle, solange gewährleistet wird, dass das Barriereelement zumindest den vorher beschriebenen Funktionsumfang gewährleistet.
Um eine besonders komfortable bzw. effektive Benutzung des Barriereelements zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, an der Schweißvorrichtung eine Steuereinheit vorzusehen, wobei zumindest der Schweißbrenner und/oder das Barriereelement mit der Steuereinheit zusammenwirkt bzw. rechnergesteuert und/oder konturgeregelt ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise beim Einsatz in einer vollautomatisierten bzw. robotergesteuerten Schweißvorrichtung von großem Vorteil sein. Ein am Schweißbrenner eines Schweißroboters vorgesehenes Barriereelement könnte sich somit beispielsweise im Zusammenwirken mit dem Schweißbrenner automatisch an die Form des zu schweißenden Werkstücks bzw. an den Konturverlauf während des Schweißvorgangs anpassen.
Des weiteren offenbart die Erfindung nicht nur eine Schweißvorrichtung mit einem daran vorgesehenen Barriereelement, sondern schlägt auch ein Barriereelement zur Verwendung an bereits bestehenden Schweißvorrichtungen gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen vor. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Barriereelements können somit bereits bestehende Schweißvorrichtungen bzw. Schweißbrenner einfach und kostengünstig erweitert und/oder verbessert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
1 einen Schweißbrenner mit einem daran befestigten Barriereelement in einer schematischen Seitenansicht.
1 zeigt einen schematisch dargestellten Schweißbrenner 01 einer nicht näher dargestellten Schweißvorrichtung, beispielsweise zum MIG- oder MAG- Schweißen. Am Schweißbrenner 01 ist ein Barriereelement 02 angeordnet. Das Barriereelement 02 ist zumindest bereichsweise aus einem hitzebeständigen und weitestgehend flexiblen Faser- bzw. Bürstenmaterial 03 hergestellt. Der Schweißbrenner 01 ist in einem relativen Abstand zu einem Werkstück 04 positioniert und weist einen Grundkörper 05 auf. Im Grundkörper 05 des Schweißbrenners 01 sind Mittel zum Ermöglichen des Schweißvorgangs vorgesehen, wobei die Mittel hierbei zum einen aus einer Drahtelektrode 06 und einem die Drahtelektrode 06 umströmenden Schutzgas 07 bestehen. Die Drahtelektrode 06 und das Werkstück 04 definieren einen Kontaktbereich 08, in dessen Verlauf sich ein Schmelzbad 09 bildet. Das Schutzgas 07 umströmt die Drahtelektrode 06 und schützt den erzeugten Lichtbogen 10 vor atmosphärischen Einflüssen. Die Drahtelektrode 06 wird als Schweißzusatzwerkstoff durch ein nicht näher dargestelltes Drahtvorschubgerät dem Werkstück 04 zugeführt und im Lichtbogen 10 geschmolzen. Der Lichtbogen 10 brennt dabei zwischen der Drahtelektrode 06 und dem Werkstück 04.
Das Barriereelement 02 ist mittelbar mit dem Grundkörper 05 des Schweißbrenners 01 verbunden und weist einen relativen Abstand zum Kontaktbereich 06 des Werkstücks 04 auf, wobei der Abstand so gewählt ist, dass sich das Barriereelement 02 im wesentlichen bis zum Kontaktbereich 08 erstreckt. Das Barriereelement 02 ist so ausgebildet, dass sein dem Kontaktbereich 08 zugewandter Durchmesser den Kontaktbereich 08 bzw. die Mittel und/oder das Schmelzbad 09 zumindest bereichsweise umgibt.
Zur besseren Darstellung ist das Barriereelement 02 hierbei nur halbseitig dargestellt. In der Praxis umgibt das Barriereelement 02 den Kontaktbereich 08 bevorzugt jedoch vollständig. Vom Schmelzbad 09 bzw. vom Lichtbogen 10 erzeugte Schweißspritzer 11 werden vom Barriereelement 02 abgefangen und gelangen so nicht auf die Oberfläche des Werkstücks 04. Des weiteren kann mit Hilfe des Barriereelements 02 der Verbrauch des Schutzgases 07 signifikant reduziert werden. Zur besseren Darstellung ist das Barriereelement 02 bzw. das Faser- bzw. Bürstenmaterial 03 hier relativ grobmaschig dargestellt. In der Praxis ergibt sich jedoch eine im wesentlichen geschlossene bzw. dichte Schutzzone im Umkreis des Schmelzbades 09 bzw. des Kontaktbereichs 08. Das Barriereelement 02 ist in der Art eines Vorhanges ausgebildet und umgibt den Kontaktbereich 08 vollständig. In der hier dargestellten Ausführungsform weist das Barriereelement 02 eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Ausgestaltung auf. Je nach Beschaffenheit und Größe der Schweißstelle bzw. des sich daraus ergebenden Kontaktbereichs ist es jedoch auch möglich, dass sich eine andere Ausführungsform eines Barriereelements ergibt und die Anordnung der Durchmessergrößen im wesentlichen umgekehrt zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Es sind natürlich auch andere Grundformen denkbar, solange gewährleistet wird, dass das Barriereelement den Kontaktbereich bzw. die Mittel zumindest bereichsweise umgibt.

Claims

Schweißvorrichtung mit zumindest einem Schweißbrenner (01) oder ähnlichem, mit dem Werkstücke (04) unter verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen Formen geschweißt werden können, wobei am Schweißbrenner (01) Mittel vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit den Werkstücken (04) einen Kontaktbereich (Schweißstelle) (08) definieren, in dem die Werkstücke (04) miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass am Schweißbrenner (01) ein Barriereelement (02) angeordnet ist, wobei das Barriereelement (02) den Kontaktbereich (Schweißstelle) (08) und/oder die Mittel zumindest bereichsweise umgibt.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Barriereelement (02) in der Art eines Vorhangs, eines Mantels und/oder einer Hülse oder dergleichen ausgebildet ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Barriereelement (02) zumindest bereichsweise aus einem hochtemperaturfesten und flexiblen Faser- bzw. Bürstenmaterial (03) ausgebildet ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Barriereelement (02) mittel- und/oder unmittelbar am Schweißbrenner (01) befestigbar ist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Barriereelement (02) während des Schweißvorgangs im wesentlichen von einer relativen Position am Schweißbrenner (01) bis zum Kontaktbereich (08) des zu schweißenden Werkstücks (04) erstreckt.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Barriereelement (02) eine im Längsschnitt im wesentlichen kegelstumpfförmige und im Querschnitt im wesentlichen kreisförmige Ausgestaltung aufweist.
Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schweißvorrichtung eine Steuereinheit vorgesehen ist, wobei zumindest der Schweißbrenner (01) und/oder das Barriereelement (02) mit der Steuereinheit zusammenwirkt bzw. rechnergesteuert und/oder konturgeregelt ausgebildet ist.
Barriereelement zur Verwendung an einer Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.