УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОЧИСТКИ СВАРОЧНЫХ ГОРЕЛОК
DEVICE AND METHOD OF CLEANING WELDING TORCH

Изобретение относится к очистительному устройству для очистки сварочных горелок с, по меньшей мере, двумя катушками и отверстием для установки сварочной горелки для ее электромагнитной очистки, устройством энергообеспечения, соединенным с катушками, и, при необходимости, с устройством для подачи жидкого моющего средства к острию, в частности к газовому соплу сварочной горелки, причем предпочтительно все компоненты расположены в общем корпусе и управляются одним устройством управления.
Далее изобретение относится к способу для очистки сварочных горелок, при котором для бесконтактного удаления загрязнения с наконечника, в частности газового сопла сварочной горелки, применяется электромагнитное поле, создаваемое, по меньшей мере, двумя катушками, причем точно также перед очисткой на наконечник сварочной горелки наносится жидкое моющее средство или смачивающая жидкость.
Сварочные горелки в процессе сварки загрязняются брызгами расплавленного материала. При этом брызги металла осаждаются также внутри газового сопла сварочной горелки и застывают там. В результате этого происходит нарушение прохождения потока защитного газа через газовое сопло из-за скопившихся металлических брызг, так что в место сваривания может попасть атмосферный воздух, что может отрицательно сказаться на процессе сварки или ухудшить качество сварного шва. В связи с этим для образования высококачественного места сварки важна безукоризненно работающая и по возможности более чистая сварочная горелка.
По этой причине сварочные горелки через регулярные промежутки времени очищаются от находящихся в них металлических брызг. Однако во время очистки сварочная горелка не может быть использована в работе. Из-за этого стремятся провести очистку по возможности быстрее. Существуют механические способы очистки сварочных горелок, при которых отложения в наконечнике, в частности газовом сопле сварочной горелки, удаляются с помощью щеток, ножей или подобных элементов. Однако при подобного рода механических способах очистки ограничены возможности проведения достаточно хорошей очистки внутренней части газового сопла сварочной горелки. Кроме того, вследствие механического воздействия происходит повреждение составных частей сварочной горелки и в результате сокращается их срок службы. Из-за повреждения на поверхности частей сварочной горелки увеличивается сцепление сварочной горелки с брызгами, так что следствием является более быстрое выведение газового сопла из работы и таким образом нужно более часто проводить его очистку или заменять газовое сопло. Далее сварочную горелку необходимо охлаждать перед процессом очистки, что опять же увеличивает время очистки.
US 4838287 А описывает, например, способ бесконтактной очистки сварочных горелок при применении катушки, через которую пропускается электрический ток. С этой целью наконечник сварочной горелки вставляется в отверстие катушки и прикладывается соответствующий импульс тока. Возникающее электромагнитное поле вызывает соответствующие магнитные силы, которые воздействуют на отложения на сварочной горелке и таким образом происходит их удаление. При этом удаление осуществляется без механического воздействия на части сварочной горелки, причем это происходит в щадящем режиме и таким образом может увеличиваться ее срок службы.
Чтобы с одной стороны охладить сварочную горелку перед электромагнитной очисткой и с другой стороны облегчить удаление загрязнений с помощью соответствующего средства для очистки обычно сварочную горелку погружают в жидкость. Эта жидкость может состоять из воды или из смеси воды с определенными растворителями. Для эффективной электромагнитной очистки предпочтительно, если металлические брызги на сварочной горелке быстро охлаждаются при погружении в моющее средство. Это быстрое охлаждение вследствие различного теплового расширения металлических брызг и обычно состоящего из меди газового сопла способствует уменьшению сцепления металлических брызг со сварочной горелкой.
Устройство для очистки сварочных горелок, снабженное ванной с жидкостью для погружения сварочной горелки и катушкой для электромагнитной очистки сварочной горелки, описывается, к примеру, в WO 2001/56730 А2. При этом ванна с жидкостью и стойка, содержащая катушку, расположены рядом с подлежащей сварке деталью, так что сварочная горелка, которая, в частности, смонтирована на рычаге робота, может очищаться также автоматически между процессами сваривания. Недостатком при этом является то, что на стойке, к примеру, не предусмотрено место для устройств, которые снабжают катушку током, так что они должны соединяться с помощью соответствующих проводов. Через эти провода между устройством энергообеспечения и блоком очистки могут передаваться электромагнитные поля, создаваемые от высоких импульсов тока, которые могут вызывать помехи в работе других приборов или устройств управления.
Далее из ЕР 1558420 известно очистительное устройство для бесконтактной очистки сварочных горелок с помощью магнитного поля, в котором катушка для магнитной очистки и емкость для моющей жидкости расположены в одном корпусе, причем сварочная горелка через отверстие в корпусе может устанавливаться в катушке. В корпусе расположен блок энергообеспечения, так что питание катушки осуществляется через возможно короткие провода. При этом устройство для нанесения жидкого моющего средства и катушка вместе с расположенной под катушкой емкостью для приема очищенных электромагнитным способом загрязнений расположены в корпусе. Далее благодаря такому расположению нанесение жидкого моющего средства и электромагнитная очистка газового сопла может осуществляться в основном в одной и той же позиции.
2
Из WO 2005/97362 А известно очистительное устройство для сварочных горелок с устройством для электромагнитной очистки сварочных горелок, которое имеет катушку с отверстием для установки сварочной горелки для электромагнитной очистки и устройство для нанесения жидкого моющего средства жидкости на наконечник, в частности на газовое сопло сварочной горелки, которые расположены в общем корпусе. При этом в общем корпусе дополнительно расположено второе устройство для очистки сварочной горелки, в котором используется охлаждающая среда, в частности СO - сухой лед. В общем корпусе расположено общее устройство управления, общее подающее и отводящее устройство, и общее устройство энергообеспечения или источник тока для управления, регулирования и снабжения энергией устройства для очистки.
Устройство для электромагнитной очистки сварочных горелок предметного вида известно из JP 1078679.
Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа для очистки сварочной горелки, причем качество очистки может повышаться, а область очистки может расширяться.
Задача изобретения решается с помощью того, что при очистке сварочной горелки катушки могут снабжаться электрической энергией от устройства энергообеспечения независимо друг от друга, и расположено охлаждающее устройство для охлаждения катушек. При этом предпочтительно, что создаются, по меньшей мере, два последовательных магнитных поля, которые сливаются в общее магнитное поле. Таким образом, в течение более длительного промежутка времени создается электромагнитное поле, которое благодаря применению, по меньшей мере, двух катушек простирается на большую область, вследствие чего создается большая область очистки сварочной горелки. В известных до сих пор из уровня техники магнитных приборах для очистки только с одной катушкой из-за небольшой применяемой области силового воздействия необходимо при очистке перемещать прибор в два различных положения. Это ведет с одной стороны к повышенным издержкам программирования для применяемого чаще всего сварочного робота и с другой стороны к тому, что всегда очищается только часть горелки. Благодаря большей полезной области очистки при применении, по меньшей мере, двух катушек может очищаться все внутреннее пространство сварочной горелки только с одной позиции. Эффективность очистки благодаря этому, по меньшей мере, удваивается, пуск в работу, юстировка и программирование существенно упрощаются, и возможность ошибки уменьшается до минимума.
Благодаря устройству для охлаждения катушек тепло, образовавшееся в процессе очистки благодаря магнитному полю, может отводиться от катушек и таким образом становится возможной более длительная работа очистительного устройства.
Предпочтительно катушки при промежуточном включении коммутирующего элемента соединены с одним или несколькими конденсаторами устройства энергообеспечения. Благодаря этому катушки могут за более короткое время снабжаться энергией и таким образом достигается быстрое создание магнитного поля.
Преимущественным образом конденсаторы соединены непосредственно с выходом защищенного от коротких замыканий трансформатора. Благодаря этому может создаваться простая и экономичная конструкция для зарядки конденсаторов и одновременно гальваническая развязка.
Устройство для охлаждения может быть расположено между катушками.
Если устройство для охлаждения интегрировано в, по меньшей мере, одну катушку, может достигаться еще более лучший отвод тепла и охлаждение катушек и таким образом предотвращается накопление тепла внутри катушек.
Устройство для охлаждения может быть образовано направляющими охлаждающими щитками или тепловыми трубами, в частности, так называемыми жаровыми трубами, которые соединены с корпусом. Благодаря этому тепло может передаваться корпусу, который предпочтительно имеет хорошую теплопроводность, и таким образом применяется большая поверхность для отвода тепла.
Если, по меньшей мере, одна катушка оснащена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, то может контролироваться изменение температуры в катушках. В результате могут предприниматься соответствующие мероприятия, так что можно будет предотвратить вред от слишком высокого подъема температуры.
Чтобы избежать нарушений в других приборах в окружении очистительного устройства, корпус в основном выполнен закрытым с помощью защитного экрана от электромагнитных полей, создаваемых катушками.
Исполнение, при котором корпус обходится без принудительного охлаждения и охлаждающих отверстий и имеет уплотнение, так что внутренняя часть корпуса защищена от загрязнения, имеет преимущество, заключающееся в том, что благодаря этому могут предотвращаться нарушения, которые зачастую вызываются проникающими загрязнениями.
Если катушки дополнительно имеют магнитные направляющие щитки, магнитное поле может точечно концентрированно усиливаться, так как благодаря этому в определенной области достигается повышение магнитного поля и таким образом становится возможным улучшенная очистка сварочной горелки. Дополнительно подобного рода магнитные направляющие щитки могут применяться для того, чтобы уравнять магнитное поле в большей области и таким образом создать однородное поле для создания во всей области одинаково хорошей очистки.
Задача изобретения в части способа решается с помощью того, что первая катушка для создания электромагнитного поля снабжается электрической энергией после, по меньшей мере, другой катушки. С помощью варьирования времени между подачей энергии к, по меньшей мере, другой и к первой катушке электромагнитное поле может изменяться в пространственном и временном отношении. Это делает возможным оптимальное приспособление к геометрии и к магнитным условиям экранирования сварочной горелки. Существенное преимущество заключается также в том, что благодаря применению, по меньшей мере, двух катушек отдельные обмотки могут выбираться короче. Это ведет к более высокой магнитной плотности потока и вследствие этого к более высокому силовому воздействию на загрязнения в сварочной горелке. Благодаря тому, что получающееся, по меньшей мере, от двух катушек магнитное поле в более длительный промежуток времени остается на высоком уровне, может лучше преодолеваться экранирующее действие обычно применяющегося медного газового сопла, что ведет к более высокому очистительному воздействию внутри сварочной горелки.
Преимущественным образом первая катушка снабжается электрической энергией, в то время как снабжение электрической энергией, по меньшей мере, другой катушки остается в силе.
Преимущественным образом первая катушка снабжается электрической энергией на 1-3 мс, в частности 1,5 мс после, по меньшей мере, другой катушки. Благодаря этому достигается, что созданные катушками магнитные поля сливаются в общее магнитное поле и в результате этого увеличивается область очистки.
Настоящее изобретение более подробно поясняется с помощью приложенных, схематических чертежей, где показано:
фиг.1 - упрощенное схематическое изображение очистительного устройства в перспективе;
фиг.2 - схематическое изображение очистительного устройства со всеми основными компонентами, вид сбоку; и
фиг.3 - упрощенное изображение магнитного поля, создающегося в процессе очистки.
На фиг.1-3 изображено очистительное устройство 1, содержащее корпус 2, в котором расположены все необходимые для очистительного устройства компоненты. При этом следует отметить, что изображенные на фиг.2 отдельные компоненты соединены друг с другом, причем ради наглядности нарисована только одна линия или провод.
В корпусе 2 расположено отверстие 3, сообщающееся с катушкой 4, так что через отверстие 3 сварочная горелка 5, в частности наконечник или газовое сопло 6 сварочной горелки 5, может устанавливаться в катушке 4, после чего может осуществляться электромагнитная очистка. С катушкой 4 соединено устройство 7 энергообеспечения, которое для настройки соединено с устройством 8 управления. Разумеется, устройство 7 энергообеспечения и устройство 8 управления могут образовывать общий конструктивный блок. Дополнительно очистительное устройство 1 может быть оснащено устройством для нанесения моющего жидкого средства или смачивающей жидкости. Для этого в корпусе 2 предусмотрена ванна 9 для моющего жидкого средства (не изображена), в которую может погружаться сварочная горелка 5. Рядом с ванной 9 может располагаться, например, в приемном устройстве 10 емкость для восполнения, через которую ванна 9 снабжается моющим жидким средством. Разумеется, емкость для восполнения может также располагаться внутри корпуса 2 и моющее жидкое средство насосом транспортируется в ванну 9, или на корпусе 2 располагается подключение, через которое ванна 9 извне снабжается моющим жидким средством.
2
Как следует из фиг.2, имеется вторая катушка 11, присоединенная к первой катушке 4. К обеим катушкам 4, 11 независимо одна от другой от устройства 7 для обеспечения подается электрическая энергия. Например, каждая катушка 4, 11 имеет такие размеры, что витки проволоки с поперечным сечением 5 мм имеют диаметр 80 мм, высоту 40 мм и 120. Обе катушки 4, 11 расположены соосно друг над другом. Форма катушек 4, 11 может быть круглой или цилиндрической и может образовываться катушкой с воздушным сердечником. При этом должно быть обеспечено, чтобы сварочная горелка 5, в частности газовое сопло 6, могло позиционироваться в центре катушек 4, 11, так чтобы при подаче электрической энергии к катушкам 4, 11 созданное магнитное поле могло воздействовать на сварочную горелку 5.
Чтобы снабжать катушки 4, 11 энергией, обе катушки 4, 11 соединены с устройством 7 энергообеспечения, причем каждая катушка 4, 11 при промежуточном включении коммутирующего элемента (не показан) соединена, по меньшей мере, с одним, в частности, с тремя конденсаторами 12. Таким образом, при активировании коммутирующего элемента энергия, находящаяся в конденсаторах 12, подается на катушки 4, 11. При этом конденсаторы 12 могут заряжаться, они непосредственно присоединены к защищенному от коротких замыканий трансформатору 13, так что при прикладывании напряжения на первичную сторону трансформатора 13 оно передается на вторичную сторону и затем подается для зарядки конденсаторов 12 непосредственно в конденсаторы 12. Таким образом, с помощью трансформатора 13 может осуществляться преобразование энергии от первичной стороны к вторичной стороне, так что достигается оптимальная зарядка конденсаторов 12 и одновременно гальваническая развязка. При этом предпочтительно для катушки 4, 11 применяется от двух до пяти конденсаторов 12, в частности три конденсатора 12, причем каждый конденсатор 12, например, имеет емкость 4700 µФ и в качестве напряжения выбрано 500 В. Разумеется, обе катушки 4, 11 могут иметь различные размеры.
Вместо конденсаторов 12 может иметь место непосредственное обеспечение катушек 4, 11 электрической энергией, причем для этого в распоряжении имеется обеспечение мощностью катушек 4, 11 от тактируемого источника питания, в частности инвертированного источника тока.
Предпочтительно для очистки электрической энергией сначала снабжается вторая катушка 11, расположенная против отверстия 3. Таким образом, магнитное поле может распространяться от второй катушки 11 в направлении отверстия 3, т.е. к первой катушке 4, При этом к обеим катушкам может быть подана различная мощность. Например, выбирается соотношение 60:40, 70:30 или 30: 70, 40:60. Для лучшей очистки можно оснащать катушки 4, 11 дополнительными магнитными направляющими щитками (не показаны), чтобы магнитное поле точечно концентрированно усилить и чтобы уравнять магнитное поле в большей области и таким образом достичь гомогенного поля.
Далее предпочтительно предусмотреть для катушек 4, 11 в корпусе 2 охлаждающее устройство 14, поскольку между обеими катушками 4, 11 при подаче энергии происходит накопление тепла, которое необходимо отводить, чтобы предотвратить повреждение катушек 4, 11. Охлаждающее устройство 14 может быть в самой простой форме образовано соответствующими охлаждающими направляющими щитками 15, так что тепло между катушками 4, 11 забирается охлаждающими направляющими щитками и отводится от источника тепла. Охлаждающие направляющие щитки 15 при этом предпочтительно соединяются с корпусом 2, так что тепло может отводиться к корпусу 2, как это схематически изображено на фиг.2. Охлаждающее устройство 14 может быть интегрировано также непосредственно в одну или обе катушки 4, 11. Отвод тепла наружу важен, поскольку из-за больших электромагнитных полей корпус 2 закрыт снаружи для экранирования и никакие загрязнения не могут попасть внутрь корпуса 2. Благодаря эффективному отводу тепла через корпус нет необходимости в установке вентиляторов и подобных устройств, которые должны устанавливаться в прорезях корпуса 2. Таким образом, корпус 2 может обходиться без принудительного охлаждения и охлаждающих отверстий и при этом быть защищенным снаружи от загрязнений. Точно также можно было бы в качестве охлаждающего устройства 14 применять так называемые жаровые трубы, которые могут укладываться между катушками 4, 11 или наматываться с катушками 4, 11. Свободный конец жаровых труб соединяется с корпусом 2, при этом тепло через жаровые трубы направляется к корпусу 2. Кроме того, охлаждающее устройство 14 может быть образовано также системой сжатого воздуха, причем на корпусе 2 должно быть предусмотрено подключение для сжатого воздуха. Катушки 4, 11 могут также охлаждаться жидкой или газообразной средой.
По меньшей мере, одна катушка 4, 11 может быть оснащена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, с помощью которого может регулироваться мощность разряда. С помощью, по меньшей мере, одного температурного датчика может контролироваться динамика температуры и, например, можно оказывать влияние на динамику температуры с помощью подведенной мощности или энергии. Например, к катушкам 4, 11 при слишком высокой температуре при следующем процессе очистки может подаваться меньшая мощность, так что будет иметь место более низкий рост температуры. Далее температурные датчики могут применяться также при охлаждении, причем для этого предпочтительно применение активного охлаждения, т.е. регулируемого охлаждающего устройства 14, как, например, при охлаждении сжатым воздухом. Таким образом, соответственно динамике температуры может повышаться или уменьшаться мощность охлаждающего устройства 14, так что всегда будет иметься оптимальная температура. То есть охлаждение регулируется или включается и выключается, вследствие чего охлаждение осуществляется только тогда, когда оно необходимо.
Существенным является то, что при применении двух катушек 4, 11 настройка катушек 4, 11 соответственно регулируется с помощью устройства 8 управления. Предпочтительно при очистке сварочной горелки 5 снабжать энергией обе катушки 4, 11 одна за другой, т.е. после подвода энергии к другой катушке 11 для создания магнитного поля 17 в заданный момент времени для создания магнитного поля 16 электрическая энергия подводится к первой катушке 4, причем, однако, другая катушка 11 после активирования первой катушки 4 также снабжается энергией. Таким образом достигается, что оба магнитных поля 16, 17 обеих катушек 4, 11 сливаются в общее магнитное поле. Это схематически изображено на фиг.3, причем на ординате Т отложено магнитное поле и на абсциссе 1 отложена длина или расстояние по оси вдоль катушек 4, 11. Предпочтительно первая катушка 4 снабжается энергией на от 1 до 3 мс, в частности 1,5 мс, после подачи энергии к другой катушке 11.
Обычно магнитные поля 16, 17 образуются только в определенной области катушек 4, 11, так что при применении только одной катушки 4, как это известно из уровня техники, только в этой области возникает сильное магнитное поле и только в этой области достигается хорошая очистка. Чтобы в очистительном приборе, известном из уровня техники, получить хорошую очистку, сварочная горелка 5 должна вставляться на различную глубину в катушку 4, так чтобы по всему газовому соплу 6 был бы достигнут хороший эффект очистки.
При применении двух катушек 4, 11 теперь образуются две различные области или магнитные поля 16, 17, которые, однако, по причине небольшого расстояния и временной общей подачи энергии сливаются в общее магнитное поле. При этом область очистки существенно увеличивается, так как магнитное поле действует на большей области. Таким образом, сварочная горелка 5, в частности газовое сопло 6 может полностью очищаться в процессе очистки и больше не нужно, как это известно из уровня техники, устанавливать ее в катушке 4 на различной глубине.
Далее катушки 4, 11 могут расширяться с помощью соответствующих коммутирующих элементов с дополнительными витками, так что с помощью устройства 8 управления, если необходимо, соответствующие коммутирующие элементы могут настраиваться, так что может повышаться число витков катушек 4, 11 или с помощью деактивирования коммутирующих элементов число витков катушек 4, 11 может уменьшаться. Таким образом, может осуществляться приспосабливание магнитного поля к различным сварочным горелкам 5 или оказывать влияние на образование магнитного поля.