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Die Erfindung betrifft ein Drahtführungselement, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Es sind bereits mehrere Drahtführungselemente bekannt, bei denen über einen gemeinsamen Schweissbrenner mehrere Schweissdrähte an die Schweissstelle zugeführt werden. Die Schweissdrähte werden dabei über mehrere Schweissstromquelle mit Energie, insbesondere mit Strom und Spannung, versorgt, wobei der Stromübergang von der Schweissstromquelle zu den Schweissdrähten über ein gemeinsames leitendes Drahtführungselement erfolgt. Nachteilig ist hierbei, dass bei Auftreten eines Kurzschlusses zwischen einem der Schweissdrähte und dem Werkstück der zum zweiten Schweissdrahtes aufgebauten Lichtbogen ebenfalls erlischt, da für die Auftrennung des zuerst erloschenen Lichtbogens der gesamte Strom der beiden Schweissstromquellen über den Kurzschluss an das Werkstück fliesst, wodurch es zu Beeinträchtigungen in der Schweissqualität und der Schweissraupe kommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drahtführungselement, eine Mehrfachdrahtschweissvorrichtung sowie ein zugehöriges Schweissverfahren zu schaffen, bei der eine unabhängige Ansteuerung der einzelnen Schweissdrähte gewährleistet ist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruches l erreicht. Von Vorteil ist hierbei, dass durch die getrennte elektrisch isolierte Anordnung mehrerer Drahtführungselemente eine unabhängige Steuerung des Energieflusses zu den einzelnen Schweissdrähte in den Drahtführungselementen möglich ist, sodass bei Auftreten eines Kurzschlusses bzw. einer Störung an einem Schweissdraht der Schweissprozess im Bereich des weiteren Schweissdrahtes ohne Störungen fortgeführt werden kann.
Ein weiterer nicht vorhersehbarer Vorteil liegt darin, dass beim Auftreten eines entstandene Kurzschlusses zwischen einem Schweissdraht und dem Werkstück dieser über die zugeordnete Schweissstromquelle aufge-
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trennt wird, wobei der weitere Schweissdraht bzw. der Schweissprozess an dem weiteren Schweissdraht unabhängig davon fortgesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die getrennte Steuerung der Drahtführungselemente ein getrennt einstellbarer Werkstoffübergang von den Schweissdrähten erzielt werden kann.
Von Vorteil ist auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 2 bis 8, da dadurch ein Übergreifen der von den Schweissstromquellen abgegebenen Energie, insbesondere der Stromimpulse, zwischen den Drahtführungselementen verhindert wird.
Eine Ausgestaltung nach den Ansprüchen 9 und 10 ist von Vorteil, da dadurch eine getrennte Steuerung der Kühlkreisläufe für die Drahtführungselemente erreicht wird, sodass eine optimale Kühlung des Schweissbrenners gewährleistet ist.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 11 und 12 von Vorteil, da dadurch eine einfache Abstimmung bzw. ein einfacher Abgleich der einzelnen Schweissstromquellen aufeinander durchgeführt werden kann und gleichzeitig ein Datenaustausch zwischen den Schweissstromquellen durchgeführt werden kann.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 13, da dadurch die Drahtvorschubgeschwindigkeit exakt an die einzelnen Schweissprozesse für die gegebenenfalls unterschiedlichen Schweissdrähte abgestimmt werden kann.
Durch die Ausbildung nach dem Anspruch 14 wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass für den Schweissbrenner die zum Stand der Technik zählenden Haltevorrichtungen verwendet werden können.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 15 von Vorteil, da dadurch eine bessere Zwangskontaktierung der Schweissdrähte im Übergangsstück bzw. in der Kontaktbuchse erzielt wird.
Bei einer Ausführungsvariante nach Anspruch 16 ist von Vorteil, dass durch eine exakte Distanz zwischen den einzelnen Kontaktbuchsen bzw. zwischen den Scheissdrähten ein Übergreifen des Lichtbogens bzw. eine Funkenbildung zwischen den beiden Kontaktbuchsen bzw. zwischen den Schweissdrähten verhindert wird.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 17, da dadurch der Abstand
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bzw. die Distanz zwischen den beiden Kontaktbuchsen an die unterschiedlichsten Kontaktbuchsen angepasst werden kann.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 18 bis 20 von Vorteil, da dadurch eine Funkenbildung bzw. ein Lichtbogenüberschlag zwischen den Kontaktbuchsen verhindert wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Anordnung der Isolationskappe gleichzeitig eine Kühlung der beiden Kontaktbuchsen erreicht wird.
Mit der Ausbildung nach Anspruch 21 wird erreicht, dass die Schweissdrähte von der Atmosphäre abgeschottet werden, sodass eine nachteilige Beeinflussung des Schmelzbades verhindert, bzw. ein stabiler Lichtbogenaufbau erzielt wird.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum gleichzeitigen Schweissen mit in mehreren gesonderten Drahtführungselementen unabhängig voneinander geführten Schweissdrähten, wie es im Oberbegriff des Anspruches 22 beschrieben ist.
Dieses Verfahren ist durch die Massnahmen im Kennzeichenteil des Anspruches 22 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist hierbei, dass bei Auftreten einer Störung an einem Lichtbogen dies keinen nachteiligen Einfluss auf den weiteren Lichtbogen hat, sodass zumindest der Schweissprozess für einen Schweissdraht ungestört weitergeführt werden kann.
Durch die Massnahme nach Anspruch 23 wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass durch die Ansteuerung der Schweissdrähte über Stromimpulse ein verbesserter Werkstoffübergang zwischen den Schweissdrähten und dem Werkstück erzielt werden kann.
Mit dem Verfahrensablauf nach Anspruch 24 wird erreicht, dass der Werkstoffübergang zwischen den Schweissdrähten und dem Werkstück synchron bzw. asynchron gesteuert werden kann.
Vorteilhaft sind auch die Massnahmen nach Anspruch 25, da dadurch die Drahtvorschubgeschwindigkeiten an den einzelnen Schweissdrähten an unterschiedliche Schweissprozesse bzw. unterschiedliche Materialien der Schweissdrähte angepasst werden kann.
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Vorteilhaft sind auch die Massnahmen nach Anspruch 26, da dadurch die Schweissprozesse für die beiden Schweissdrähte aufeinander angestimmt werden könne.
Schliesslich ist auch ein Verfahrensablauf nach Anspruch 27 von Vorteil, da dadurch die Ansteuerung der Schweissdrähte mit Energie von den Schweissstromquellen synchron bzw. asynchron durchgeführt werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Es zeigen : Fig. l ein Schaubild einer Mehrfachdrahtschweissvorrichtung in vereinfachter, schema- tischer Darstellung ; Fig. 2 ein Verfahrensablauf zur Steuerung der Mehrfachdrahtschweissvorrichtung ; Fig. 3 ein weiterer Verfahrensablauf zur Steuerung der Mehrfachdrahtschweissvorrich- tung ; Fig. 4 einen Schweissbrenner in Seitenansicht, geschnitten und vereinfacht schemati- scher Darstellung ; Fig. 5 eine Stimansicht des Schweissbrenners, geschnitten gemäss den Linien V - V in
Fig. 4 und vereinfachter, schematischer Darstellung.
In den Fig. l bis 3 ist ein Schweissverfahren für eine Mehrfachdrahtschweissvorrichtung l gezeigt.
Die Mehrfachdrahtschweissvorrichtung l wird dabei aus zwei einzelnen, unabhängig voneinander betriebenen Schweissstromquellen 2,3 mit einem Schweissbrenner 4 und zwei unabhängigen Schweissdrahtsystemen 5,6 gebildet. Die Schweissstromquellen 2,3 entsprechen dabei einer zum Stand der Technik zählenden Stromquelle, insbesondere einer Inverterstromquelle, sodass diese Schweissstromquellen 2,3 für andere Schweissverfahren unabhängig voneinander eingesetzt werden können.
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Die beiden unabhängig voneinander arbeitenden Schweissdrahtsysteme 5,6 sind einem gemeinsamen Schweissbrenner 4 für eine Schweissstelle 7 zugeordnet. Jedes Schweissdrahtsystem 5,6 umfasst ein eigenes Drahtführungselement 8,9, die elektrisch getrennt im Schweissbrenner 4 angeordnet sind. Die Drahtführungselemente 8, 9 dienen dem Stromübergang von den Schweissstromquellen 2,3 zu von Drahtvorschubgeräten 10,11 abgewickelten Schweissdrähten 12,13 und deren Zuführung zu
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über eine getrennte Versorgungsleitung 15,16 mit dem positiven Potential einer der beiden Schweissstromquellen 2,3 verbunden, wogegen ein zu schweissendes Werkstück 17 über Versorgungsleitungen 18,19 mit dem negativen Potential der Schweissstromquellen 2,3 verbunden ist.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die beiden Drahtführungselemente 8,9 über ein Befestigungselement, wie strichpunktiert dargestellt, voneinander distanziert gehaltert werden können, sodass die Isolationsschicht 14 nicht mehr zwingend notwendig ist, da zwischen den beiden Drahtführungselementen 8,9 ein entsprechender Luftspalt gebildet wird.
Um einen Schweissprozess mit der Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 durchführen zu können, wird von den beiden Schweissstromquellen 2,3 die elektrische Energie, beispielsweise durch hinsichtlich ihrer Amplitude und/oder Frequenz und/oder Breite veränderbare Stromimpulse, zugeführt. Weiters ist es für den Schweissprozess vorteilhaft aber nicht zwingend, eine Schutzgashülle 20 um die Schweissstelle 7 zu bilden, um einen einwandfreien Schweissprozess durchführen zu können. Dazu ist der Schweissbrenner 4 über eine Gasversorgungsleitung 21 mit einer Gasflasche 22 verbunden, sodass über diese Gasversorgungsleitung 21 ein Gas 23, insbesondere ein Schutzgas, der Schweissstelle 7 zugeführt werden kann. Dabei ist es jedoch auch möglich, dass die Gasversorgungsleitung 21 nicht mit der Gasflasche 22, sondern mit einer hausinternen Gasversorgungsvorrichtung verbunden wird.
Um eine gewisse Abhängigkeit der beiden Schweissstromquellen 2,3 untereinander zu erreichen, sind die Schweissstromquellen 2,3 mit zumindest einer Synchronisationseinheit 24,25 ausgestattet, wobei die beiden Synchronisationseinheiten 24,25 über eine Synchronisationsleitung 26 miteinander verbunden sind. Die Synchronisationseinheiten 24,25 der Schweissstromquellen 2,3 haben die Aufgabe, dass die beiden Schweissstromquellen 2,3 intern synchron laufen, sodass beim Schweissprozess
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generator angeordnet, der die weitere Schweissstromquelle 2,3 mit einem Taktsignal versorgt, sodass die beiden Schweissstromquellen 2,3 über einen gemeinsamen Taktgenerator für den Steuerablauf eines Schweissprozesses gesteuert werden.
Weiters ist es möglich, dass die beiden Synchronisationseinheiten 24,25 zur Daten- übermittlung verwendet werden können. Dadurch ist es möglich, dass nur an einer Schweissstromquelle 2,3, beispielsweise an einer Masterstromquelle, die der Schweissstromquelle 2 entspricht, die Daten für den Schweissprozess einzustellen sind und diese anschliessend über die Synchronisationseinheit 24 an die Synchronisationseinheit 25 übermittelt werden. Dadurch wird die Slavestromquelle, insbesondere die Schweissstromquelle 3, automatisch auf die selben Schweissparameter eingestellt.
Selbstverständlich ist es möglich, dass der Datenaustausch zwischen den beiden Schweissstromquellen 2,3 nicht über die Synchronisationseinheit 24,25 erfolgt, sondern dass in jeder Schweissstromquelle 2,3 eine eigene Schnittstelle, insbesondere eine standardmässige, parallele oder serielle Schnittstelle, angeordnet ist, über die der Datentransfer durchgeführt werden kann. Dabei ist es auch möglich, dass eine der beiden Schweissstromquellen 2,3 bzw. beide Schweissstromquellen 2,3 mit mehreren standardmässigen Schnittstellen ausgestattet sind, sodass eine Auswertung des Verlaufes des Schweissprozesses über einen Computer, insbesondere einem Personalcomputer, durchgeführt werden kann.
Um nunmehr einen Schweissprozess mit der Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 durchführen zu können, werden vor Beginn des Schweissprozesses von einem Benutzer an eine der beiden Schweissstromquellen 2,3, insbesondere an der Schweissstromquelle 2, die einzelnen Schweissparameter, wie beispielsweise Drahtdurchmesser, Schweissstrom, Schweissverfahren usw., eingestellt, die anschliessend über die Synchronisationseinheiten 24,25 an die weitere oder weiteren Schweissstromquelle (n) 2, 3, wenn mehr als zwei Schweissdrähte 12,13 verwendet werden, übergeben wird bzw. werden.
Um den Schweissprozess entsprechend der voreingestellten Daten durchführen zu können, ist es möglich, zuerst eine Startroutine durchzuführen. Dabei wird zuerst nur ein Lichtbogen 27 zwischen dem Werkstück 17 und dem Schweissdraht 12 gezündet, wobei die Versorgung des Lichtbogens 27 über die Schweissstromquelle 2 erfolgt. Die Zündung des Lichtbogens 27 kann dabei, wie aus dem Stand der Tech-
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nik bekannt, durch eine einfache Hochfrequenzzündung erfolgen. Der Zustand eines einzigen Lichtbogens 27 wird so lange aufrecht erhalten, bis der Lichtbogen 27 am Schweissdraht 12 stabilisiert ist, d. h., dass durch die Erwärmung des Schweissdrahtes 12 kein selbständiges Erlöschen des Lichtbogens 27 mehr eintritt. Nachdem der Lichtbogen 27 stabilisiert ist, wird für den zweiten Schweissdraht 13 ein weiterer Lichtbogen 28 gezündet.
Dieser weitere Lichtbogen 28 wird nunmehr mit Strom und Spannung von der Schweissstromquelle 3 aufgebaut.
Anschliessend wird die Geschwindigkeit der Drahtvorschubgeräte 10,11 erhöht, sodass der Benutzer mit dem Schweissprozess beginnen kann. Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Drahtvorschubgeräte 10, 11 kann dabei durch Ansteuerung über Steuerleitungen 29,30 von den Schweissstromquellen 2,3 unabhängig erfolgen. Diese Startroutine ist deshalb notwendig, da durch die Verwendung mehrerer Schweissdrähte 12,13 für einen einzigen Schweissprozess eine wesentlich höhere Schweissgeschwindigkeit, also eine wesentlich höhere Drahtvorschubgeschwindigkeit, erreicht wird. Bei sofortigem Beginn des Schweissprozesses mit der entsprechenden Drahtvorschubgeschwindigkeit in der nicht stabilisierten Lage der Lichtbögen 27,28 würde der Lichtbogen 27 bzw. 28 erlöschen oder könnte sich gar nicht aufbauen, worunter die Schweissqualität für den Schweissprozess leiden würde.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 bei einem Schweissprozess gezeigt. Zusätzlich ist für jede Schweissstromquelle 2,3 ein eigenes Strom-Zeit-Diagramm dargestellt, wobei bei dem Strom-Zeit-Diagramm auf der Ordinate der Strom I und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist.
Durch den Einsatz des Impulsschweissverfahrens für die Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 wird ein gleichmässiger Materialabtrag für die beiden Schweissdrähte 12, 13 und eine gute Werkstoffabgabe bzw. ein Werkstoffübergang an die Schweissstelle 7 erreicht. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes des Impulsschweissverfahrens liegt darin, dass eine einfache, getrennte Ansteuerung der beiden Schweissdrähte 12,13 möglich ist.
Die getrennte Ansteuerung der beiden Schweissdrähte 12,13 wird dadurch erreicht, dass die beiden Drahtführungselemente 8,9, die für den Stromübergang von der Schweissstromquelle 2,3 auf den Schweissdraht 12,13 zuständig sind, durch die Isolationsschicht 14 voneinander isoliert sind, sodass für jeden einzelnen Schweissdraht 12,13 ein eigener Impulsschweissprozess ohne Einflüsse auf den weiteren Schweissdraht 12 bzw. 13 durchgeführt werden kann.
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Bei dem angewendeten Impulsschweissverfahren wird von den Schweissstromquellen 2,3, nachdem die Startroutine abgeschlossen ist, z. B. bei zeitsynchronem Betrieb, zu einem gemeinsamen Zeitpunkt 31 jeweils ein Stromimpuls 32,33 über die Drahtführungselemente 8, 9 an die Schweissdrähte 12,13 angelegt. Das gleichzeitige Anlegen der Stromimpulse 32,33 von den Schweissstromquellen 2,3 ist dadurch möglich, da die beiden Schweissstromquellen 2,3 intern über die Synchronisationseinheiten 24,25 miteinander synchronisiert sind und somit das Aussenden der Stromimpulse 32,33 bzw. das Abarbeiten einzelner Arbeitsschritte bzw. Programmschritte durch einen zentralen Taktgenerator bzw. zeitlich abgestimmte Taktgeneratoren aufeinander abgestimmt werden kann.
Durch das Anlegen der Stromimpulse 32,33 an die Schweissdrähte 12,13 wird erreicht, dass innerhalb einer für den ausgesendeten Stromimpuls 32,33 festgelegten, voreinstellbaren Zeitdauer 34 von den Schweissdrähten 12,13 ein Werkstoffübergang zur Schweissstelle 7 erzielt wird. Der Werkstoffübergang entsteht dabei beim Erwärmen der Schweissdrähte 12,13 durch das Abtropfen des Materials der Schweissdrähte 12,13 in das an der Schweissstelle 7 befindliche Schmelzbad 35, sodass eine Schweissraupe 36 gebildet werden kann.
Nachdem die Zeitdauer 34 für die Stromimpulse 32,33 abgelaufen ist, wird über eine weitere voreinstellbare Zeitdauer 37 den Schweissdrähten 12,13 keine Energie zugeführt und danach abermals ein Stromimpuls 32,33 an die Schweissdrähte 12,13 angelegt, wodurch wiederum ein Werkstoffübergang erzielt wird. Das periodische Aussenden der Stromimpulse 32,33 wird so lange durchgeführt, bis der Schweissprozess vom Benutzer beendet wird. Dabei ist es möglich, dass während des Schweissprozesses die Stromhöhe bzw. die Zeitdauer 34 des Stromimpulses 32,33 sowie die Zeitdauer 37, in der kein Stromimpuls 32,33 ausgesendet wird, vom Benutzer frei wählbar ist.
Durch das getrennte Ansteuern der beiden Schweissdrähte 12,13 ist es nunmehr möglich, dass bei Kurzschluss eines Schweissdrahtes 12 bzw. 13, beispielsweise des Schweissdrahtes 12, der Lichtbogen 28 am weiteren Schweissdraht 13 aufrecht erhalten bleibt. Dies ist dadurch möglich, dass die beiden Drahtführungselemente 8,9 über die Isolationsschicht 14 voneinander isoliert sind, sodass beim Erlöschen des Lichtbogens 27 für den Schweissdraht 12 die Regelung des Aufschmelzens des Kurzschlusses an der Schweissstelle 7 durch Erhöhung des Stromimpulses 32 nur von der Schweissstromquelle 2 durchgeführt wird, sodass eine gegenseitige Störung ausge-
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schlossen ist.
Wären nämlich, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Drahtführungselemente 8, 9 leitend miteinander verbunden, d. h., dass keine trennende Isolationsschicht 14 angeordnet ist, so würde bei Entstehen eines Kurzschlusses an einem der beiden Schweissdrähte 12,13 der weitere Lichtbogen 27 bzw. 28 ebenfalls erlöschen und die gesamte Energie der zweiten Schweissstromquelle 2,3 zur Auftrennung des Kurzschlusses über den kurzgeschlossenen Schweissdraht 12 flie- ssen. Durch den dadurch bedingten Stromüberschuss würden beim Auftrennen des Kurzschlusses relativ starke Schweissspritzer durch das Verspritzen des noch nicht erkalteten Materials aus dem Schweissbad entstehen, da die überhöhte Stromstärke zu einem explosionsartigen Auftrennen des Kurzschlusses führt.
Bei dem neu angewandten Schweissverfahren wird durch die elektrische Trennung bzw. die Isolation der beiden Drahtführungselemente 8,9 über die Isolationsschicht 14 eine getrennte Steuerung der Energiezufuhr zu den einzelnen Schweissdrähten 12, 13 bzw. eine getrennte Regelung über die Schweissstromquellen 2,3 erreicht. Bei diesen Schweissverfahren ist es nunmehr möglich, dass bei Kurzschluss eines Schweissdrahtes 12 bzw. 13 beispielsweise des Schweissdrahtes 12 mit dem Werkstück 17 der Lichtbogen 27 für den entsprechenden Schweissdraht 12 erlischt, wobei jedoch der Lichtbogen 28 für den Schweissdraht 13 aufrecht erhalten bleibt.
Das Auftrennen des Kurzschlusses zwischen dem Schweissdraht 12 und dem Werkstück 17 wird nunmehr ausschliesslich von der Schweissstromquelle 2 durchgeführt, sodass eine Beeinträchtigung des Lichtbogens 28 für den Schweissdraht 13 verhindert wird.
Durch das getrennte Ansteuern wird nunmehr verhindert, dass ein Stromüberschuss an einem der beiden Schweissdrähte 12,13 entstehen kann, sodass das Auftrennen des Kurzschlusses fast ohne Spritzerbildung durchgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Schweissqualität durch die getrennte Ansteuerung der beiden Schweissdrähte 12,13 erhöht wird, da bei Entstehung eines Kurzschlusses an einem der beiden Schweissdrähte 12 bzw. 13 durch den weiteren Schweissdraht 12 bzw. 13 ein Werkstoffübergang an die Schweissstelle 7 gewährleistet ist, sodass eine Unterbrechung der Schweissraupe 36 unterbunden wird.
Bei dem soeben beschriebenen Impulsschweissverfahren werden die Schweissdrähte
12,13 synchron angesteuert, d. h., es wird zu einem gemeinsamen Zeitpunkt 31 synchron von jeder Schweissstromquelle 2,3 ein Stromimpuls 32,33 ausgesendet.
Um nunmehr den Schweissprozess zu beenden, wird von den Schweissstromquellen 2, 3 synchron eine entsprechende Stoproutine durchgeführt. Dabei kann der Benutzer
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über einen Schalter am Schweissbrenner 4 bzw. bei Verwendung der Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 in einen Schweissroboter die Stoproutine durch Tastendruck an einer der beiden Schweissstromquellen 2,3 einleiten. Die Stoproutine wird dabei in umgekehrter Reihenfolge wie die zuvor beschriebene Startroutine durchgeführt.
D. h., dass beim Einleiten der Stoproutine zuerst an einem Schweissdraht 12,13, beispielsweise am Schweissdraht 13, die Stromzufuhr über die entsprechende Schweissstromquelle 3 beendet wird. Durch das Beenden der Stromzufuhr erlischt der Lichtbogen 28 am Schweissdraht 13, wobei jedoch der Lichtbogen 27 am Schweissdraht 12 weiter bestehen bleibt, da dieser über die Schweissstromquelle 2 mit dem entsprechenden Stromimpuls 32 weiter mit Strom und Spannung versorgt wird. Gleichzeitig bzw. bevor die Stromzufuhr zum Schweissdraht 13 unterbrochen wird, wird von den Schweissstromquellen 2,3 die Drahtvorschubgeschwindigkeit reduziert bzw. beim entsprechenden Schweissdraht 13 die Drahtvorschubgeschwindigkeit zur Gänze zurückgenommen.
Durch das Aufrechterhalten des einen Lichtbogens 27 für den Schweissdraht 12 kann dieser den Endkrater, der an der Schweissstelle 7 entsteht, ausfüllen, d. h., dass eine durchgehende Schweissraupe 36 mit einer entsprechenden Höhe erreicht wird. Nachdem der Endkrater an der Schweissstelle 7 ausgefüllt ist, kann vom Benutzer die weitere Schweissstromquelle 2 von Hand abgeschaltet werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass das Ausfüllen des Endkraters bei Verwendung in einem Schweissroboter automatisch durchgeführt wird, sodass eine selbständige Abschaltung der Schweissstromquelle 2 möglich ist.
In Fig. 3 ist eine weitere mögliche Ansteuerung für einen Schweissprozess mit Impulsschweissverfahren der Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 gezeigt, wobei die Ansteuerung der Schweissdrähte 12,13 asynchron, also in einem Phasendelay, erfolgt. Dies ist deshalb möglich, da die beiden Drahtführungselemente 8,9 durch die Isolationsschicht 14 galvanisch getrennt sind.
Beim asynchronen Ansteuern der Schweissdrähte 12,13 wird von einer der beiden Schweissstromquellen 2,3, beispielsweise von der Schweissstromquelle 2, zu einem Zeitpunkt 38 ein Stromimpuls 39 ausgesendet, wobei der Stromimpuls 39 über eine Zeitdauer 40 an den Schweissdraht 12 angelegt wird. Innerhalb dieser Zeitdauer 40 ist wiederum gewährleistet, dass ein Werkstoffübergang in Form eines Schweisstropfens vom Schweissdraht 12 zum Werkstück 17 bzw. zu der Schweissstelle 7 erreicht wird. Durch die interne Synchronisation der beiden Schweissstromquellen 2,3 ist es nunmehr möglich, dass zu einem zum ersten Stromimpuls 39 versetzten, voreinstellbaren Zeitpunkt 41 von der weiteren Schweissstromquelle 3 ein Stromimpuls 42 an
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den Schweissdraht 13 angelegt wird.
Der Stromimpuls 42 weist dabei wiederum eine Zeitdauer 43 auf, sodass wiederum gewährleistet ist, dass innerhalb dieser Zeitdauer 43 ein Werkstoffübergang von dem Schweissdraht 13 zum Werkstück 17 bzw. zur Schweissstelle 7 erfolgt. Dabei ist es jedoch möglich, dass die Zeitdauer 40,43 für die beiden Stromimpulse 39,42 unterschiedlich gewählt wird. Weiters ist es auch möglich, dass die Zeitpunkte 38,41, zu denen die Stromimpulse 39,42 ausgesendet werden, zueinander einstellbar versetzt sind.
So kann beispielsweise von einem Synchronbetrieb, wie dies in Fig. 2 beschrieben ist und bei dem die Stromimpulse 39,42 gleichzeitig abgesetzt werden, zu einem Asynchronbetrieb umgestellt werden, bei dem die Aussendung der Stromimpulse 39,42 zueinander versetzt zu unterschiedlichen, voreinstellbaren oder durch die Schweissparameter automatisch regelbaren Zeitpunkten 38,41 möglich ist.
Nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer 44 sendet die Schweissstromquelle 2 wiederum den Stromimpuls 39 an den Schweissdraht 12, sodass ein weiterer Werkstoffübergang erreicht wird. Dieses periodische Wiederholen des versetzten Aussendens der Stromimpulse 39,42 gewährleistet, dass eine durchgehende Schweissraupe 36 am Werkstück 17 entsteht. Es ist jedoch möglich, dass zwischen zwei Stromimpulsen 39 die Zeitdauer 44 unterschiedlich festgelegt werden kann, um ein möglichst homogenes Schmelzbad 35 zu erhalten.
Die Schweissstromquelle 3 sendet wiederum nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer 45 den Stromimpuls 42 für den Schweissdraht 13 aus, sodass wiederum für den Schweissdraht 13 ein Werkstoffübergang zur Schweissstelle 7 erreicht wird. Selbstverständlich ist es auch hier möglich, dass die einzelnen aufeinander folgenden Stromimpulse 39,42 mit unterschiedlichen Zeitdauern 44,45 ausgesendet werden, wobei jedoch die Abstimmung des Aussendens der einzelnen Stromimpulse 39,42 von den Schweissstromquellen 2,3 über die Synchronisationseinheiten 24,25 erfolgen kann, sodass die zeitliche Abfolge der Werkstoffübergänge der Schweissdrähte 12,13 frei gewählt werden kann.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Energieübertragung zu den Schweissdrähten 12,13 und gegebenenfalls die Gaszufuhr sowie die Drahtvorschubgeschwindigkeit gleichzeitig oder mit einer einstellbaren Verzögerung eingeleitet und/oder beendet werden kann.
Vorteilhaft ist beim Einsatz dieses asynchronen Schweissprozesses, dass die Schweissraupe 36 am Werkstück 17 kontinuierlich aufgebaut wird, d. h., dass die Dicke der Schweissraupe 36 in einem einzigen Schweissprozess durch zwei Werkstoffübergänge
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der Schweissdrähte 12,13 aufgebaut wird. Dabei ist es auch möglich, dass die Schweissdrähte 12,13 mit unterschiedlichen Legierungen ausgestattet sind, sodass, wenn gewünscht, ein Mehrschichtaufbau der Schweissraupen 36 durch einen Schweissprozess erreicht werden kann.
Selbstverständlich ist es möglich, dass bei der eingesetzten Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 nicht nur zwei Schweissdrähte 12,13 eingesetzt werden, sondern dass mehrere Schweissdrähte 12,13, beispielsweise drei bis vier Schweissdrähte 12,13, eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es dann, wenn für jeden einzelnen Schweissdraht 12,13 bzw. eine Gruppe aus zwei oder mehreren Schweissdrähten 12,13 wiederum eine eigene Schweissstromquelle 2, 3 angeordnet wird, bzw. dass die den Stromübergang bewirkenden Drahtführungselemente 8,9 wiederum von den weiteren Drahtführungselementen 8,9 isoliert sind, sodass eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Schweissdrähte 12,13 erreicht wird.
Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise nicht zwei eigenständige Schweissstromquellen 2,3 für die Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 eingesetzt werden, sondern dass in einem einzigen Gehäuse eines Schweissgerätes bzw. einer Schweissstromquelle 2 bzw. 3, beispielsweise zwei einzelne, unabhängig ansteuerbare Schweissstromquellen 2,3, die unabhängig voneinander betrieben werden können, angeordnet sind, sodass wiederum eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Schweissdrähte 12,13 erreicht wird.
Die Anordnung der Schweissdrähte 12,13 im Schweissbrenner 4 kann dabei parallel bzw. hintereinander zur Schweissstelle 7 erfolgen, wobei je nach Einsatzgebiet die Anordnung der Schweissdrähte 12,13 unterschiedlich gewählt werden kann.
Bei der Anordnung der Schweissdrähte 12,13 parallel zueinander und in Schweissrichtung nebeneinander wird erreicht, dass die Breite der Schweissraupe 36 wesentlich vergrössert wird, wie dies beim Verbindungsschweissen zweier Werkstücke 17 erforderlich ist.
Beim Anordnen der Schweissdrähte 12,13 parallel zueinander aber in Schweissrichtung hintereinander wird erreicht, dass eine möglichst hohe Schweissraupe 36 in einem Schweissprozess erzielt wird, wie dies beim Auftragsschweissen von Vorteil ist.
In den Figuren 4 und 5 ist der Schweissbrenner 4 für die Mehrfachdrahtschweissvorrichtung 1 gezeigt, wobei für dieselben Teile der zuvor beschriebenen Figuren 1 bis 3 die selben Bezugszeichen verwendet werden. Der Schweissbrenner 4 ist in dem ge-
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zeigten Ausführungsbeispiel für den Einsatz auf einem Schweissroboter ausgebildet.
Selbstverständlich ist es auch möglich, diesen Schweissbrenner 4 für einen Handschweissbrenner aufzubauen. Dazu kann der Schweissbrenner 4 neutral, also in einem Winkel von 0 , ausgeführt sein, bzw. kann der Schweissbrenner 4 eine Krümmung von beispielsweise bis zu 600 aufweisen.
Der Schweissbrenner 4 wird aus einer rohrförmigen Aussenummantelung 46 gebildet, auf die im Endbereich eine Gasdüse 47 aufgesteckt ist. Dabei ist es möglich, dass die Aussenummantelung 46 aus mehreren Einzelteilen gebildet sein kann. Die Au- ssenummantelung 46 des Schweissbrenners 4 ist bevorzugt aus einem nichtleitenden Material ausgebildet, sodass während eines Schweissprozesses kein Strom an den Au- ssenflächen der Aussenummantelung 46 fliessen kann. Dies hat den Vorteil, dass bei Berührung des Schweissbrenners 4 durch einen Benutzer während eines Schweissvorganges keine Stromschlaggefahr besteht.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Aussenummantelung 46 durch ein Stahlrohr oder andere Materialien gebildet sein kann, wobei dazu im Inneren der Aussenummantelung 46 eine Isolationsschicht aufgetragen wird, sodass wiederum kein Strom an den Aussenflächen der Aussenummantelung 46 fliessen kann.
Die Stromzufuhr zum Schweissbrenner 4 erfolgt über ein an den Schweissbrenner 4 angekuppeltes Anschlussstück 48. Das Anschlussstück 48 besteht beispielsweise aus einer Steckverbindung 49, an der ein Schlauchpaket 50,51, 52 angeordnet ist. Die Schlauchpakete 50,51, 52 dienen dazu, die einzelnen Komponenten, die für einen Schweissprozess notwendig sind, zum Schweissbrenner 4 zu befördern. Dazu sind die Gasversorgungsleitung 21 sowie die Versorgungsleitungen 15,16 mit dem Anschlussstück 48 verbunden, sodass über das Anschlussstück 48 der Schweissbrenner 4 mit Schutzgas, Energie, Kühlmittel, Schweissdraht versorgt werden kann. Dazu ist beispielsweise das Schlauchpaket 50 für die Schweissstromquelle 2, das Schlauchpaket 52 für die Schweissstromquelle 3 und das Schlauchpaket 51 für die Gasflasche 22 angeordnet.
Grundsätzlich sei zu dem Schweissbrenner 4 erwähnt, dass im Mittel der Aussenummantelung 46 die Isolationsschicht 14 angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass die Isolationsschicht 14 bis an den Randbereich der Aussenummantelung 46 ragt, sodass durch die Anordnung dieser Isolationsschicht 14 zwei halbrohrförmige Bauteile entstehen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Isolationsschicht 14 nur im Inneren der Aussenummantelung 46 angeordnet ist, sodass die einzelnen Teile, insbesondere die
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Drahtführungselemente 8, 9, die sich im Inneren der Aussenummantelung 46 befinden, als halbrohrförmige Teile ausgebildet sind.
Es wird jedoch der Einfachheit halber von rohrförmigen Aufbauten gesprochen, da grundsätzlich für den Aufbau des Schweissbrenners 4 rohrförmige Gegenstände eingesetzt werden, die anschliessend geteilt werden und dann nach Zwischenschaltung der Isolationsschicht 14 anschlie- ssend wieder miteinander verbunden werden.
Weiters ist auf der Aussenummantelung 46, insbesondere für die Drahtführungselemente 8,9, ein Befestigungsrohr 53 für eine Halterung an einem Schweissroboter angeordnet.
Im Inneren der Aussenummantelung 46 sind die Drahtführungselemente 8,9, die sich aus einem Versorgungsstück 54 sowie einem Übergangsstück 55 zusammensetzen, angeordnet. Das Versorgungsstück 54 besteht dabei aus einem vollflächigen Kupferrohr 56, wobei dieses Kupferrohr 56 durch die Anordnung der Isolationsschicht 14 im Mittel der Aussenummantelung 46 in zwei Teile 57,58 geteilt ist.
Selbstverständlich ist es möglich, dass das Kupferrohr 56 aus einem Vollmaterial mit einem Kunststoffquerschnitt gebildet sein kann. Durch die Anordnung der Isolationsschicht 14 im Mittel des Kupferrohres 56, wird eine getrennte Stromführung über das Versorgungsstück 54 erreicht. Das Versorgungsstück 54 bzw. die beiden Teile 57,58 des Kupferrohres 56 sind über die Steckverbindung 49 jeweils für sich mit den Versorgungsleitungen 15 oder 16 der Schweissstromquellen 2 oder 3 verbunden, sodass das Versorgungsstück 54 zur getrennten Stromzuführung für beide Schweissdrähte 12 bzw. 13 verwendet werden kann.
Der Schweissbrenner 4 weist weiters zwei unabhängig voneinander regelbare Kühlkreisläufe 59,60 auf. Jeweils ein Kühlkreislauf 59,60 ist einer Schweissstromquelle 2,3 zugeordnet, wobei die Versorgung des Kühlkreislaufes 59,60 beispielsweise durch eine über einen Schlauch zugeführte Kühlflüssigkeit über die Steckverbindung 49 versorgt wird. Die beiden Kühlkreisläufe 59,60 sind jeweils einem Drahtführungselement 8,9 zugeordnet und werden über eine in der Schweissstromquelle 2,3 angeordnete Steuervorrichtung unabhängig voneinander gesteuert. Die Kühlkreisläufe 59,60 sind dabei mit einem in den Schweissstromquellen 2,3 angeordneten Kühlsystem verbunden.
Selbstverständlich ist es möglich, dass anstelle der in den Schweissstromquellen 2,3 angeordneten Kühlsystemen ein bzw. mehrere externe Kühlsysteme verwendet werden können, wobei bei Verwendung von externen Kühlsystemen diese über Zusatzleitungen von den Schweissstromquellen 2,3 gesteu-
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ert werden.
Der erste Kühlkreislauf 59 wird aus zumindest zwei Bohrungen 61 für den Wasservorlauf und den Wasserrücklauf gebildet und erstreckt sich von der Steckverbindung 49 über das Versorgungsstück 54 in das Übergangsstück 55 des Drahtführungselementes 8. Vom Übergangsstück 55 werden die beiden Bohrungen 61 über Schlauchleitungen 62,63 aus dem Inneren des Schweissbrenners 4 geführt. Die Schlauchleitungen 62,63 sind mit an der Gasdüse 47 angeordneten Anschlussstükken 64,65 verbunden. Die Anschlussstücke 64,65 sind mit einem an die Gasdüse 47 umlaufenden Kühlring 66 verbunden und ragen in das Innere des Kühlringes 66.
Der Kühlring 66 weist eine zu der Gasdüse 47 zugewandte Nut 67 auf, wobei jedoch zwischen den beiden Anschlussstücken 64,65 in der Nut 67 des Kühlringes 66 eine Trennwand 68 angeordnet ist, sodass das in den Bohrungen 61 gepumpte Kühlmittel, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, um den Aussenumfang der Gasdüse 47 fliessen muss, bevor diese in der weiteren Bohrung 61 zur Steckverbindung 49 zurückfliessen kann. Bei dem ersten Kühlkreislauf 59 wird eine Bohrung 61 für den Kühlmittelvorlauf und die weitere Bohrung 61 für den Kühlmittelrücklauf verwendet, sodass ein geschlossener Kreislauf zwischen einer der beiden Schweissstromquellen 2,3 und dem Schweissbrenner 4 hergestellt werden kann.
Der zweite Kühlkreislauf 60 erstreckt sich wiederum von der Steckverbindung 49 über das Versorgungsstück 54 des weiteren Drahtführungselementes 9 in das Übergangsstück 55 und wird wiederum durch Bohrungen 61 gebildet. Im Übergangsstück 55 erstrecken sich die Bohrungen 61 bis zum Endbereich 69 des Übergangsstückes 55. Am Endbereich 69 des Übergangsstückes 55 ist wiederum eine umlaufende Nut 70 angeordnet, durch die die beiden Bohrungen 61 über weitere Bohrungen 71 verbunden sind. Die Nut 70 ist dabei so ausgebildet, dass diese über den gesamten Endbereich 69 der beiden Drahtführungselemente 8,9 verläuft. Wird nunmehr in eine der beiden Bohrungen 61 ein Kühlmittel eingepumpt, so tritt dieses Kühlmittel vom Inneren des Drahtführungselementes 9 über die Bohrung 71 in die Nut 70 aus.
Von dort fliesst das Kühlmittel am Umfang des Übergangsstückes 55 der beiden Drahtführungselemente 8,9 zu der weiteren Bohrung 71 und tritt anschlie- ssend über die Bohrung 71 in das Innere des Drahtführungselementes 9, also in die Bohrung 61, ein, wodurch der Kühlmittelrücklauf geschlossen ist.
Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung der beiden Kühlkreisläufe 59, 60, dass gleichzeitig die Gasdüse 47 und das Übergangsstück 55 gekühlt werden können. Dabei ist
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von Vorteil, dass die beiden Kühlkreisläufe 59,60 unabhängig voneinander ansteuerbar sind, sodass bei Auftreten unterschiedlicher Temperaturen an der Gasdüse 47 bzw. am Übergangsstück 55 eine unterschiedliche Ansteuerung der beiden Kühlkreisläufe 59,60 möglich ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Auftrennung der beiden Kühlkreisläufe 59,60 in die beiden Drahtführungselemente 8,9 eine gleichzeitige Kühlung der Drahtführungselemente 8,9 erreicht wird.
In den beiden Teilen 57,58 des Kupferrohres 56 ist eine weitere Bohrung 72 angeordnet. Die Bohrung 72 hat die Aufgabe, den Schweissdraht 12 bzw. 13 von der Steckverbindung 49 zu den an das Versorgungsstück 54 anschliessende Übergangsstück 55 zu leiten. Die Bohrung 72 weist dabei gegenüber einem Durchmesser 73 des Schweissdrahtes 12 bzw. 13 einen wesentlich grösseren Durchmesser 74 auf.
Durch den grösseren Durchmesser 74 der Bohrung 72 ist es möglich, dass zusätzlich in der Bohrung 72 das Gas 23, insbesondere das Schutzgas, zum Übergangsstück 55 durchströmen kann. Durch das Befördern des Gases 23 über die Bohrung 72 mit dem Schweissdraht 12 bzw. 13 wird erreicht, dass keine Luft in den Schweissbrenner 4 gelangen kann, sodass der Schweissdraht 12 bzw. 13 nicht oxydieren kann und somit ein guter Stromübergang zum Schweissdraht 12 bzw. 13 erreicht wird.
Weiters ist es möglich, dass für den Schweissdraht 12 bzw. 13 in den Bohrungen 72 eine zusätzliche Führungsvorrichtung angeordnet ist, sodass eine stabile Zuführung des Schweissdrahtes 12 bzw. 13 zum Übergangsstück 55 erreicht wird.
Anschliessend an das Versorgungsstück 54 ist das Übergangsstück 55 angeordnet, wobei das Verbinden des Versorgungsstückes 54 mit dem Übergangsstück 55 durch Verlöten, Verschweissen, Kleben oder Verschrauben erfolgen kann. Das Übergangsstück 55 kann dabei aus mehreren Einzelteilen gebildet werden, die anschliessend zu einem einzigen Teil zusammengefügt werden. Dabei ist wiederum vorgesehen, dass im Mittel des Übergangsstückes 55 die Isolationsschicht 14 angeordnet ist, sodass das Übergangsstück 55 wiederum in zwei Hälften aufgeteilt ist.
Das Übergangsstück 55 wird dabei aus einem leitenden Material, insbesondere aus Kupfer, gebildet, sodass das Übergangsstück 55 wiederum als Zubringerleitung für den Strom zu einer oder mehreren an das Übergangsstück 55 anschliessenden Kontaktbuchsen 75, 76, in denen eine Bohrung 77,78 für die Schweissdrähte 12,13 angeordnet ist, verwendet werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, dass anstelle der beiden Kontaktbuchsen 75,76 nur eine Kontaktbuchse 75 bzw. 76 angeordnet ist, wobei in dieser durch die Isolationsschicht 14 getrennt Kontaktbuchsen 75 bzw. 76 mit Bohrun-
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gen 77,78 für die getrennte Anspeisung der Schweissdrähte 12,13 angeordnet sein können.
Die beiden Drahtführungselemente 8,9 werden dabei über ihre Seitenflächen 79 über die Isolationsschicht 14 verbunden und trennen somit den Schweissbrenner 4 in zwei spiegelbildliche Hälften.
Im Übergangsstück 55 ist für jede Bohrung 72 fluchtend ein Durchbruch 80,81 für die Führung der Schweissdrähte 12,13 angeordnet. Die Durchbrüche 80,81 weisen dabei einen besonderen Verlauf, insbesondere einen winkeligen Verlauf, in Richtung einer Mittellängsachse 82 des Schweissbrenners 4 auf, wobei bei einem entsprechenden Abstand zur Mittellängsachse 82 die Durchbrüche 80,81 parallel zu der Mittellängsachse 82 ausgerichtet werden. Durch die spezielle Ausbildung der Durchbrüche 80,81 wird erreicht, dass der Schweissdraht 12,13 in Richtung der Mittellängsachse 82 abgelenkt wird und anschliessend parallel zur Mittellängsachse 82 verläuft.
Dies hat den Vorteil, dass dadurch eine Zwangskontaktierung aufgrund der gegengleichen Ablenkung der Schweissdrähte 12,13 in den Durchbrüchen 80,81 bzw. in den Bohrungen 77,78 der Kontaktbuchsen 75,76 erreicht wird, sodass ein einwandfreier Stromübergang von dem Übergangsstück 55 bzw. von den Kontaktbuchsen 75,76 auf die Schweissdrähte 12,13 erfolgt. Weiters weisen die Durchbrüche 80,81 mehrere um ihren Umfang verlaufende Bohrungen 83 auf, durch die das Gas 23 von den Durchbrüchen 80,81 in Richtung der Gasdüse 47 ausströmen kann, sodass entlang der Gasdüse 47 das Gas 23 weitergeleitet wird. Durch das seitliche Vorbeiführen des Gases 23 an dem Übergangsstück 55 wird um die Schweissstelle 7 eine Schutzgashülle 20 gebildet. Dazu ist es möglich, dass über das Übergangsstück 55 ein Gasverteilerring 84 angeordnet ist.
Der Gasverteilerring 84 weist dabei um seinen Umfang nebeneinander angeordnete Bohrungen 85 auf. Diese Bohrungen 85 haben die Aufgabe, das Gas 23, das über die Durchbrüche 80,81 in den Innenraum der Gasdüse 47 austreten, gleichmässig um den Umfang der Gasdüse 47 zu verteilen, sodass eine gleichmässige Schutzgashülle 20 um die Schweissdrähte 12,13 gebildet wird. Die Schweissdrähte 12,13 werden dabei im Austrittsbereich aus den Drahtführungselementen 8,9 durch eine Austrittsöffnung der Gasdüse 47 hindurchgeführt, sodass die Schutzgashülle 20 eine Abschottung von der Atmosphäre für die beiden Schweissdrähte 12,13 gewährleistet.
An der dem Versorgungsstück 54 gegenüberliegenden Seite des Übergangsstückes 55 werden anschliessend die Kontaktbuchsen 75,76 für jeden Durchbruch 80,81 bzw. eine Kontaktbuchse 75 bzw. 76 für beide Durchbrüche 80,81 angeordnet. Dabei ist es möglich, dass die Durchbrüche 80,81 mit einem Gewindegang ausgebildet
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sind, sodass die Kontaktbuchsen 75,76 in die Durchbrüche 80,81 eingeschraubt werden können. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass anstelle eines Gewindes ein Schnapp- oder Bajounettverschluss für die Kontaktbuchsen 75,76 eingesetzt werden kann.
Damit nunmehr mit dem erfindungsgemässen Schweissbrenner 4 ein Schweissprozess durchgeführt werden kann, muss darauf geachtet werden, dass eine bestimmte Distanz 86 zwischen den beiden aus den Kontaktbuchsen 75,76 austretenden Schweissdrähten 12,13 bzw. zwischen den Kontaktbuchsen 75,76 eingehalten wird, da ansonsten bei Zündung eines Lichtbogens 27,28 ein Überspringen des Lichtbogens 27 bzw. 28 von einem Schweissdraht 12 auf den weiteren Schweissdraht 13 stattfinden könnte.
Würde nämlich die Distanz 86 zwischen den Schweissdrähten 12,13 zu klein gewählt werden, so würde aufgrund der Schutzgashülle 20 eine gegenseitige magnetische Beeinflussung zwischen den Schweissdrähten 12,13 entstehen, sodass anstelle von mehreren Werkstoffübergängen ein gemeinsamer Werkstoffübergang entstünde, d. h., dass anstelle von zwei einzelnen kleinen Schweisstropfen ein grosser gemeinsamer Schweisstropfen gebildet wird.
Würde jedoch die Distanz 86 zwischen den beiden Schweissdrähten 12,13 zu gross gewählt werden, so kann es an der Schweissstelle 7 zu einer Porenbildung im Schmelzbad 35 kommen, d. h., dass dabei nicht ein gemeinsames Schmelzbad 35 für die beiden Schweissdrähte 12,13 gebildet wird, sondern dass durch die zu grosse Distanz 86 das Schmelzbad 35 abkühlen würde, sodass für die beiden Schweissdrähte 12,13 jeweils ein eigenes Schmelzbad 35 gebildet wird, was eine Porenbildung am Schmelzbad 35 zur Folge hat. Dazu ist es möglich, dass zwischen den Kontaktbuchsen 75,76 eine Isolationskappe 87 angeordnet ist. Die Isolationskappe 87 bildet dabei einen Schutzschild zwischen den beiden Kontaktbuchsen 75,76 und wird dabei aus einem Isolationsmaterial, beispielsweise aus poliertem Siliziumnitrit (SiN4), gebildet.
Die Isolationskappe 87 ist dabei so ausgebildet, dass sie auf das Übergangsstück 55 der beiden über die Isolationsschicht 14 verbundenen Drahtführungselemente 8,9 aufgesteckt werden kann. Weiters weist die Isolationskappe 87 einen an die Distanz zwischen den beiden Kontaktbuchsen 75,76 angepassten Vorsprung 88 auf, sodass beim Aufstecken der Isolationskappe 87 der Zwischenraum zwischen den Kontaktbuchsen 75,76 durch den Vorsprung 88 ausgefüllt wird.
Vorteilhaft ist durch die Anordnung der Isolationskappe 87, dass dadurch keine Schweissspritzer, die am Schmelzbad 35 bzw. durch einen Kurzschluss entstehen, in den Zwischenraum der beiden Kontaktbuchsen 75,76 abgelagert werden können. Es
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würde nämlich durch die Ablagerungen von Schweissspritzern zwischen den Kontaktbuchsen 75,76 die Distanz verringert werden, wodurch ein Funken- und/oder Lichtbogenüberschlag zwischen den Kontaktbuchsen 75,76 entstehen würde. Weiters ist von Vorteil, dass die Isolationskappe 87 aus einem Material besteht, dass sowohl wärmebeständig als auch nicht haftend für Schweissspritzer ausgebildet ist.
Weiters ist es noch möglich, dass die Enden der Kontaktbuchsen 75,76 winkelig ausgebildet sind, wie dies strichliert dargestellt ist. Durch die winkelige Ausbildung der Kontaktbuchsen 75,76 wird erreicht, dass ein Verschliessen der beiden in den Kontaktbuchsen 75, 76 angeordneten Bohrungen 77,78 für den Schweissdraht 12,13 durch die Schweissspritzer fast verhindert wird, dabei ist jedoch zu beachten, dass bei der winkeligen Ausbildung der Kontaktbuchsen 75,76 der Vorsprung 88 der Isolationskappe 87 mit den Enden der Kontaktbuchsen 75,76 endet.
Weiters ist darauf zu achten, dass aufgrund der unterschiedlichen Dressuren der Schweissdrähte 12,13 beim Wechseln der Schweissdrähte 12,13 bzw. beim Einlegen eines neuen Schweissdrahtes 12,13 die Distanz 86 beim Austreten aus den Kontaktbuchsen 75,76 neu definiert werden muss. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, dass vor dem Eintritt der Schweissdrähte 12,13 in den Schweissbrenner 4 eine Richtstrecke für die Schweissdrähte 12,13 angeordnet wird. Die Richtstrecke kann dabei aus einer zum Stand der Technik zählenden Richtstrecke, wie z. B. aus zwei Rollen, bestehen.
Würde nämlich keine Richtstrecke für die Schweissdrähte 12,13 angeordnet sein, so könnte der Abstand zwischen den Schweissdrähten 12,13 variieren, sodass ein Überspringen des Lichtbogens 27,28 von einem Schweissdraht 12 auf den weiteren Schweissdraht 13 oder umgekehrt nicht auszuschliessen ist. Dies ist deshalb möglich, da bei der Lagerung des Schweissdrahtes auf Schweissrollen eine entsprechende Dressur bzw. Biegung in die Schweissdrähte 12,13 angeordnet werden, sodass beim Abspulen von Drahtvorschubgeräten 10,11 diese Biegung in dem Schweissdraht aufrecht erhalten bleibt, sodass beim Austreten aus den Kontaktbuchsen 75,76 der Schweissdraht 12,13 bemüht ist, sich in die durch die Schweissdrahtrollen vorgegebene Biegung zurückzuverformen.
Um dies zu vermeiden, muss vor dem Eintritt in den Schweissbrenner 4 bzw. im Schweissbrenner 4 der Schweissdraht 12, 13 in eine Gerade gestreckt werden, sodass beim Austreten des Schweissdrahtes 12, 13 aus den Kontaktbuchsen 75,76 keine Verformung des Schweissdrahtes 12,13 mehr zustande kommt.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Distanz 86 durch entsprechende Vorrich-
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tungen verändert werden kann, sodass für spezielle Schweissverfahren bzw. für unterschiedliche Drahtdurchmesser bzw. Kontaktbuchsen 75,76 die Distanz 86 angepasst werden kann.
Weiters ist es möglich, dass das Drahtführungselement 8,9 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, dass die Kontaktbuchse 75,76 als eine gemeinsame Baueinheit gebildet wird, wobei zwischen den Bohrungen 77,78 die Kontaktbuchse 75 bzw. 76 elektrisch voneinander getrennt ist. Als bevorzugte Ausbildung wird das Drahtführungselement 8,9 als Zylinderabschnitt mit einem Kreisabschnitt bzw. kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei zwischen dem kreissegmentförmigen Querschnitt die Isolationsschicht 14 angeordnet ist.
Abschliessend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen einzelne Bauteile und Baugruppen zum besseren Verständnis der Erfindung unproportional und massstäblich verzerrt dargestellt sind.
Es können auch einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mit anderen Einzelmerkmalen von anderen Ausführungsbeispielen oder jeweils für sich alleine den Gegenstand von eigenständigen Erfindungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 3 ; 4 und 5 ; gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen der Figuren zu entnehmen.
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Bezugszeichenaufstellung
EMI21.1
2 Schweissstromquelle
3 Schweissstromquelle
4 Schweissbrenner
5 Schweissdrahtsystem
6 Schweissdrahtsystem
7 Schweissstelle
8 Drahtführungselement
9 Drahtführungselement 10 Drahtvorschubgerät 11 Drahtvorschubgerät 12 Schweissdraht 13 Schweissdraht 14 Isolationsschicht 15 Versorgungsleitung 16 Versorgungsleitung 17 Werkstück 18 Versorgungsleitung 19 Versorgungsleitung 20 Schutzgashülle 21 Gasversorgungsleitung 22 Gasflasche 23 Gas 24 Synchronisationseinheit 25 Synchronisationseinheit 26 Synchronisationsleitung 27 Lichtbogen 28 Lichtbogen 29 Steuerleitung 30 Steuerleitung 31 Zeitpunkt 32 Stromimpuls 33 Stromimpuls 34 Zeitdauer 35 Schmelzbad 36 Schweissraupe 37 Zeitdauer 38 Zeitpunkt 39 Stromimpuls 40 Zeitdauer 41 Zeitpunkt 42 Stromimpuls 43 Zeitdauer 44 Zeitdauer 45 Zeitdauer 46 Aussenummantelung 47 Gasdüse 48 Anschlussstück 49
Steckverbindung 50 Schlauchpaket 51 Schlauchpaket 52 Schlauchpaket 53 Befestigungsrohr 54 Versorgungsstück 55 Übergangsstück 56 Kupferrohr 57 Teile 58 Teile 59 Kühlkreislauf 60 Kühlkreislauf 61 Bohrung 62 Schlauchleitung 63 Schlauchleitung 64 Anschlussstück 65 Anschlussstück 66 Kühlring 67 Nut 68 Trennwand 69 Endbereich 70 Nut 71 Bohrung 72 Bohrung 73 Durchmesser 74 Durchmesser 75 Kontaktbuchse 76 Kontaktbuchse 77 Bohrung 78 Bohrung 79 Seitenfläche 80 Durchbruch
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81 Durchbruch 82 Mittellängsachse 83 Bohrung 84 Gasverteilerring 85 Bohrung 86 Distanz 87 Isolationskappe 88 Vorsprung