BR112020002211B1

BR112020002211B1 - FREELY MOVABLE WIRE WIRE GRINDING AND WELDING STATION

Info

Publication number: BR112020002211B1
Application number: BR112020002211-0A
Authority: BR
Inventors: Kurt SHAW
Original assignee: Nv Bekaert Sa
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2023-06-06

Abstract

A presente invenção refere-se a uma estação de soldagem e esmerilha-mento (100) que compreende um soldador de fio (112), um motor elétrico CA (114) pra acionar um retificador de metal (116), e uma fonte de alimentação CA (110) para alimentar o soldador de fio (112) e o motor elétrico CA (114). A estação (100) ainda compreende um módulo de partida suave (118) para reduzir a corrente de partida demandada pelo motor elétrico CA (114) durante a partida. O uso do módulo de partida suave (119) permite usar uma bateria (102) como fonte de alimentação, e o uso de uma bateria como fonte de alimentação tem a vantagem de mobilidade prática e correntes de solda estáveis.The present invention relates to a welding and grinding station (100) comprising a wire welder (112), an AC electric motor (114) for driving a metal rectifier (116), and a power supply. AC (110) to power the wire welder (112) and the AC electric motor (114). The station (100) further comprises a soft starter module (118) to reduce the starting current demanded by the AC electric motor (114) during starting. Using the soft starter module (119) allows using a battery (102) as a power supply, and using a battery as a power supply has the advantage of practical mobility and stable welding currents.

Description

Description TECHNICAL FIELD

[0001] A presente invenção refere-se a uma estação de soldagem e esmerilhamento de fio.[0001] The present invention relates to a welding and wire grinding station.

TECHNICAL BACKGROUND

[0002] O fio está comumente disponível ou suprido em comprimentos distintos. Frequentemente é necessário unir dois comprimentos de fio a fim de atingir o comprimento exigido ou permitir a continuidade de processo.[0002] Wire is commonly available or supplied in different lengths. It is often necessary to join two lengths of wire together in order to achieve the required length or to allow process continuity.

[0003] Unir dois comprimentos de fio metálico, como fio de aço, é normalmente feito por solda seguida por uma operação de esmerilhamento.[0003] Joining two lengths of metallic wire, such as steel wire, is normally done by welding followed by a grinding operation.

[0004] Uma face perpendicular plana é formada na extremidade de cada comprimento de fio. As extremidades do fio são alinhadas, colocadas juntas sob pressão para dobrá-las, e depois disto aquecidas eletricamente a uma temperatura de solda de modo que as extremidades se soldam. A pressão é então mantida até que o material soldado tenha se solidificado. Devido à pressão exercida, o diâmetro pode ser aumentado no ponto de solda. Um esmerilhamento é então realizado para reduzir o diâmetro ao valor original.[0004] A flat perpendicular face is formed at the end of each length of wire. The ends of the wire are aligned, pressed together to bend them, and thereafter electrically heated to solder temperature so that the ends weld together. The pressure is then maintained until the welded material has solidified. Due to the pressure exerted, the diameter can be increased at the weld point. A grinding is then carried out to reduce the diameter to the original value.

[0005] Devido à baixa inércia térmica de fios que causa o aquecimento e resfriamento rápido, mudanças de parâmetro menores durante a solda resultam em maiores chances da estrutura metálica e da qualidade da solda. Assim, flutuações na fonte de alimentação distribuído da rede comercial causam variações de qualidade nas soldas.[0005] Due to the low thermal inertia of wires that causes rapid heating and cooling, minor parameter changes during welding result in greater chances of metallic structure and weld quality. Thus, fluctuations in the distributed power supply of the commercial network cause variations in weld quality.

[0006] Outro problema é que a conexão de uma estação de solda para a rede comercial exige longos cabos elétricos. A estação de solda deve ser móvel para permitir o soldador seja levado em outras localizações de solda. Isto exige múltiplas saídas de suprimento elétrico GFCI (interruptor de circuito de falha de aterramento) a serem instaladas na infraestrutura de instalação de modo a estarem próximas e cabos de energia bastante longos para permitir que a estação de solda seja usada dentro do limite da área de trabalho. O uso de cabos cria riscos de segurança para os empregados desde que - devido à mobilidade - não podem ser adequadamente fixados e protegidos de ser um risco de tropeços ou um risco elétrico devido ao dano ou emaranhamento por equipamento de processamento.[0006] Another problem is that connecting a soldering station to the commercial network requires long electrical cables. The soldering station must be mobile to allow the welder to be moved to other soldering locations. This requires multiple GFCI (ground fault circuit interrupter) electrical supply outlets to be installed in the installation infrastructure in such a way that they are close together and power cables long enough to allow the soldering station to be used within the confines of the footprint. work. The use of cables creates safety hazards for employees since - due to mobility - they cannot be properly secured and secured from being a tripping hazard or an electrical hazard due to damage or entanglement by processing equipment.

[0007] Adicionalmente, o alisamento é realizado por um retificador que é acionamento por um motor elétrico CA. Como este motor CA demanda uma alta corrente de partida, a assim chamada corrente de partida, este motor CA também exige conexão direta para a rede elétrica, que adiciona outros cabos elétricos longos e adiciona à complexidade do problema acima mencionado.[0007] Additionally, the smoothing is performed by a rectifier that is driven by an AC electric motor. As this AC motor demands a high inrush current, the so-called inrush current, this AC motor also requires direct connection to the mains, which adds further long electric cables and adds to the complexity of the above-mentioned problem.

[0008] O documento JP 2013 010125 divulga uma combinação de uma estação de soldagem e retificação.[0008] Document JP 2013 010125 discloses a combination of a soldering and grinding station.

[0009] O documento US 2006/037953 A1 divulga uma estação de soldagem com possibilidade de diferentes fontes de alimentação.[0009] Document US 2006/037953 A1 discloses a soldering station with the possibility of different power supplies.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0010] É um objetivo geral da invenção solucionar os problemas da técnica anterior.[0010] It is a general objective of the invention to solve the problems of the prior art.

[0011] É um objetivo mais específico da invenção evitar ou reduzir a necessidade de longos cabos elétricos para estações de solda e para estações de esmerilhamento.[0011] It is a more specific object of the invention to avoid or reduce the need for long electrical cables for soldering stations and for grinding stations.

[0012] É um outro objetivo da invenção fornecer uma estação de soldagem e esmerilhamento prática e livremente móvel.[0012] It is another object of the invention to provide a practical and freely movable welding and grinding station.

[0013] De acordo com a invenção é fornecida uma estação de soldagem e esmerilhamento de fio único e combinado. Esta estação compreendendo um soldador de fio, um motor elétrico CA para acionar um retificador de metal, e uma fonte de alimentação CA para alimentar o soldador de fio e o motor de CA elétrico. A estação ainda compreende um módulo de partida suave que pode reduzir o tempo de partida do motor elétrico CA do retificador por 2 segundos para reduzir a corrente de partida demandada pelo motor elétrico CA durante a partida. Sem tal módulo de partida suave, a partida do motor CA é acompanhada por correntes de energização até sete a dez vezes a corrente de movimento. O torque de partida pode ser até três vezes maior que o torque de movimento. Esta corrente elétrica aumentada sobrecarrega a fonte de alimentação. Módulos de partida suave reduzem temporariamente a carga e torque no conjunto de energia e sobretensão elétrica durante a partida do motor. Os módulos de partida suave são conhecidos como tal, por exemplo, dos documentos US 2014/015451 e US 6 320 286 B1.[0013] According to the invention, a single and combined wire welding and grinding station is provided. This station comprising a wire welder, an AC electric motor for driving a metal rectifier, and an AC power supply for powering the wire welder and the electric AC motor. The station further comprises a soft starter module that can reduce the rectifier AC electric motor starting time by 2 seconds to reduce the starting current demanded by the AC electric motor during starting. Without such a soft starter module, AC motor starting is accompanied by inrush currents up to seven to ten times the motion current. The starting torque can be up to three times greater than the running torque. This increased electrical current overloads the power supply. Soft starter modules temporarily reduce the load and torque on the power pack and electrical surge during motor starting. Soft starter modules are known as such, for example from documents US 2014/015451 and US 6 320 286 B1.

[0014] Os termos "estação de soldagem e esmerilhamento de fio" referem-se a uma estação de soldagem e esmerilhamento para fios de metal e cabos de metal ou cordas de metal, por exemplo, fios de aço, cabos de aço e cordas de aço.[0014] The terms "wire grinding and welding station" refer to a welding and grinding station for metal wires and metal cables or metal ropes, for example, steel wires, steel cables and wire ropes steel.

[0015] O módulo de partida suave facilita para combinar o soldador de fio e o retificador em uma única estação com uma única fonte de alimentação.[0015] The soft starter module makes it easy to combine the wire welder and rectifier into a single station with a single power supply.

[0016] Mais particularmente e de preferência, a fonte de alimentação CA é um inversor que é acionado por uma bateria. O módulo de partida suave impede o inversor de falhar devido à sobrecarga. Em adição, o modulo de partida suave permite uma bateria alimentar através do inversor para o soldador de fio e o motor elétrico CA. A presença de uma bateria elimina a necessidade de longas conexões de cabos elétricos. Estabelecido alternativamente, o uso do módulo de partida suave permite usar uma bateria como fonte de alimentação e o uso de uma bateria como fonte de alimentação tem a vantagem de mobilidade prática e correntes de solda estáveis porque é independente de flutuações de uma rede de suprimento.[0016] More particularly and preferably, the AC power supply is an inverter that is powered by a battery. The soft starter module prevents the drive from tripping due to overload. In addition, the soft starter module allows battery power through the inverter to the wire welder and AC electric motor. The presence of a battery eliminates the need for long electrical cable connections. Alternatively set up, using the soft starter module allows using a battery as a power supply and using a battery as a power supply has the advantage of practical mobility and stable welding currents because it is independent of fluctuations in a supply network.

[0017] De preferência, um interruptor de circuito de falha de aterramento é instalado entre o inversor e o soldador de fio/motor elétrico CA.[0017] Preferably, a ground fault circuit breaker is installed between the inverter and the AC electric motor/wire welder.

[0018] A estação de solda de fio e aterramento combinada de acordo com a invenção de preferência compreende um indicador de carga de bateria para mostrar um operador quando a bateria deve ser recarregada.[0018] The combined soldering and grounding station according to the invention preferably comprises a battery charge indicator for showing an operator when the battery should be recharged.

[0019] Em modalidade preferida da invenção, a estação de solda de fio e aterramento combinada é uma unidade que pode ser movida facilmente por um único operador de uma área de trabalho para outra área de trabalho sem a necessidade de enrolar e desenrolar cabos elétricos e sem a necessidade de desconectar e conectar novamente na rede elétrica comercial.[0019] In a preferred embodiment of the invention, the combined wire and ground soldering station is a unit that can be moved easily by a single operator from one work area to another work area without the need to wind and unwind electrical cables and without the need to disconnect and reconnect to the commercial power grid.

[0020] Em outra modalidade prática da invenção, a estação de soldagem e esmerilhamento de fio também compreende um carrinho portátil. Este carrinho portátil é projetado para reter uma bateria reserva ou sobressalente e um carregador de bateria. O carrinho é usado para mover com segurança e eficiência a bateria reserva da estação de solda para um ponto de reabastecimento e vice-versa. Somente um comprimento mínimo de fio elétrico é necessário.[0020] In another practical embodiment of the invention, the welding and wire grinding station also comprises a portable cart. This portable cart is designed to hold a spare or spare battery and battery charger. The cart is used to safely and efficiently move the battery backup from the soldering station to a refueling point and vice versa. Only a minimum length of electrical wire is required.

BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES IN THE DRAWINGS

[0021] A figura 1 mostra um esquema geral de uma estação combinada de solda e esmerilhamento de acordo com a invenção.[0021] Figure 1 shows a general layout of a combined soldering and grinding station according to the invention.

[0022] A figura 2 mostra esquematicamente um carrinho portátil como dispositivo auxiliar para uma estação combinada de solda e esmerilhamento.[0022] Figure 2 schematically shows a portable cart as an auxiliary device for a combined soldering and grinding station.

MODE(S) FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0023] Iniciando com a figura 1, uma estação de soldagem e esmerilhamento combinada 100 de acordo com a invenção, tem uma bateria de 12 volts de ciclo profundo 102 que supre corrente CD 104 para um de energia de 120 volts 106. Este inversor 106 deve ser suficientemente grande para fornecer 15 ampères de CA necessários para fornecer as soldas necessárias de fios de aço. Um interruptor de circuito de falha de aterramento 108 é posicionado na conexão CA entre o inversor 106 e o resto da estação 100. O inversor fornece corrente CA 110 para o soldador de fio 112 e para um motor CA elétrico 114 que aciona o retificador 116. O motor CA elétrico 114 tem um módulo de partida suave de 120 volts 118 para reduzir a corrente de partida demandada pelo motor elétrico CA 114 durante a partida. O pequeno atraso causado por este módulo de partida suave 118 não tem impacto perceptível na usabilidade. Um exemplo de um módulo de partida suave seria um módulo de partida suave de Schneider Electric modelo ATS01N112FT. O soldador de fio 112 ainda é equipado com duas matrizes de retenção 120, 122, cada uma das quais retém uma extremidade de fio 124, 26 a serem soldadas juntas. As matrizes de retenção 120, 122 permitem alinhar as extremidades de fio 124, 126 para pressioná-las juntas e para alimentá-las com a corrente elétrica para realizar a solda. Além do mais, a estação de soldagem e esmerilhamento 100 combinada, indo para a figura 2, pode também ter como equipamento auxiliar um carrinho portátil 202 que tem uma bateria reserva 204 e um carregador de bateria de 120 v. A bateria reserva 204 é carregada pelo carregador de 120 volts usando um comprimento mínimo de fio elétrico 208 para uma conexão elétrica de infraestrutura padrão. O carrinho pode ser movido com segurança e de modo eficiente de e para a estação de soldagem e esmerilhamento 100. Isto tem a vantagem adicional que a estação de soldagem e esmerilhamento 100 permanece no ponto de uso durante o reabastecimento de energia.[0023] Starting with Fig. 1, a combined welding and grinding station 100 in accordance with the invention has a 12 volt deep cycle battery 102 that supplies DC current 104 to a 120 volt power source 106. This inverter 106 it must be large enough to provide the 15 amps of AC needed to provide the necessary steel wire welds. A ground fault circuit breaker 108 is positioned in the AC connection between the inverter 106 and the rest of the station 100. The inverter supplies AC current 110 to the wire welder 112 and to an electric AC motor 114 which drives the rectifier 116. The electric AC motor 114 has a 120 volt soft starter module 118 to reduce the starting current drawn by the electric AC motor 114 during starting. The small delay caused by this 118 soft starter module has no noticeable impact on usability. An example of a soft starter module would be a Schneider Electric model ATS01N112FT soft starter module. The wire welder 112 is further equipped with two retention dies 120, 122, each of which retains a wire end 124, 26 to be soldered together. The retaining dies 120, 122 allow aligning the wire ends 124, 126 to press them together and to supply them with electric current to perform the solder. Furthermore, the combined welding and grinding station 100, going to figure 2, may also have as auxiliary equipment a portable cart 202 which has a backup battery 204 and a 120v battery charger. The backup battery 204 is charged by the 120 volt charger using a minimum length of electrical wire 208 for a standard infrastructure electrical connection. The cart can be safely and efficiently moved to and from the weld and grind station 100. This has the added advantage that the weld and grind station 100 remains at the point of use during power replenishment.

[0024] Cada estação de soldagem e esmerilhamento 100 é capaz de produzir mais de 40 soldas por carga de bateria, onde o número exato depende do diâmetro do fio de aço. A prática mostrou que a estação de soldagem e esmerilhamento 100 pode ser usada por pelo menos doze horas.[0024] Each welding and grinding station 100 is capable of producing more than 40 welds per battery charge, where the exact number depends on the diameter of the steel wire. Practice has shown that the welding and grinding station 100 can be used for at least twelve hours.

[0025] A estação de soldagem e esmerilhamento de acordo com a invenção é particularmente adequada para soldar e retificar fios de aço de baixo carbono e fios de alo de alto carbono, cabos de aço e cordas de aço. Fios de aço de baixo carbono podem ter diâmetros variando de 0,4 mm a 10,0 mm. Fios de aço de alto carbono podem ter diâmetros de fio variando de 0,10 mm até 15,0 mm e acima. Cabos de aço compreendem vários filamentos de aço que são torcidos juntos, o diâmetro dos filamentos de aço varia de 0,15 mm até 0,60 mm, por exemplo, de 0,15 mm a 0,40 mm para os propósitos de cabos de pneus. O termo diâmetro usado aqui não significa necessariamente que os fios ou filamentos todos tenham uma seção transversal circular. O diâmetro de um fio ou filamento não circular é o diâmetro de um círculo tendo a mesma seção transversal que o fio ou filamento não circular. Em caso de cordas de aço, todos os filamentos ou somente parte deles serão soldados juntos.[0025] The welding and grinding station according to the invention is particularly suitable for welding and grinding low-carbon steel wires and high-carbon aloe wires, steel cables and steel cords. Low carbon steel wires can have diameters ranging from 0.4 mm to 10.0 mm. High carbon steel wires can have wire diameters ranging from 0.10 mm up to 15.0 mm and above. Steel cables comprise a number of steel strands which are twisted together, the diameter of the steel strands ranges from 0.15 mm to 0.60 mm, for example from 0.15 mm to 0.40 mm for wire rope purposes. tires. The term diameter used here does not necessarily mean that the wires or filaments all have a circular cross section. The diameter of a non-circular wire or filament is the diameter of a circle having the same cross section as the non-circular wire or filament. In case of steel strings, all or only part of the strands will be welded together.

[0026] Fios de aço de baixo carbono tipicamente têm um conteúdo de carbono variando entre 0,04% por peso e 0,20% por peso. Uma composição de um fio de aço de baixo carbono pode estar ao longo das seguintes linhas: Um conteúdo de carbono de 0,06% de peso, um conteúdo de silício de 0,166% de peso, um conteúdo de cromo de 0,042% de peso, um conteúdo de cobre de 0,173% de peso, um conteúdo de manganês de 0,382% de peso, um conteúdo de molibdênio de 0,013% de peso, um conteúdo de nitrogênio de 0,006% de peso, um conteúdo de níquel de 0,077% de peso, um conteúdo de fósforo de 0,007%de peso, um conteúdo de enxofre de 0,013% de peso, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. Fios de aço de alto carbono têm um conteúdo de carbono variando de 0,40% de peso a 1,20% de peso, por exemplo, 0,70% de peso a 1,1% de peso; um conteúdo de manganês variando de 0,10% de peso a 1,0% de peso, por exemplo de 0,20% de peso a 0,80% de peso; um conteúdo de silício variando de 0,10% de peso a 1,50% de peso, por exemplo, de 0,15% de peso a 0,70% de peso; um conteúdo de enxofre abaixo de 0,03% de peso, por exemplo, abaixo de 0,01% de peso; um conteúdo de fósforo abaixo de 0,03% de peso, por exemplo, abaixo de 0,01% de peso, o restante sendo ferro e possíveis elementos de microligações como cromo, vanádio, molibdênio, cobre, nióbio em quantidades máximas até 0,4% de peso. Lista de Números de Referência 100 - estação de soldagem e esmerilhamento combinada 102 - bateria 104 - corrente CD 106 - inversor 108 - GFCI 110 - corrente CA 112 - soldador de fio 114 - motor elétrico CA 116 - retificador 118 - módulo de partida suave 120 - molde de retenção 122 - molde de retenção 124 - extremidade de fio 126 - extremidade de fio 128 - indicador de carga de bateria 202 - carrinho portátil 204 - bateria sobressalente ou bateria reserva 206 - carregador de tensão 208 - fio elétrico[0026] Low carbon steel wires typically have a carbon content ranging between 0.04% by weight and 0.20% by weight. A composition of a low carbon steel wire can be along the following lines: A carbon content of 0.06% by weight, a silicon content of 0.166% by weight, a chromium content of 0.042% by weight, a copper content of 0.173% by weight, a manganese content of 0.382% by weight, a molybdenum content of 0.013% by weight, a nitrogen content of 0.006% by weight, a nickel content of 0.077% by weight, a phosphorus content of 0.007% by weight, a sulfur content of 0.013% by weight, the remainder being iron and unavoidable impurities. High carbon steel wires have a carbon content ranging from 0.40% by weight to 1.20% by weight, for example 0.70% by weight to 1.1% by weight; a manganese content ranging from 0.10% by weight to 1.0% by weight, for example from 0.20% by weight to 0.80% by weight; a silicon content ranging from 0.10% by weight to 1.50% by weight, for example from 0.15% by weight to 0.70% by weight; a sulfur content below 0.03% by weight, for example below 0.01% by weight; a phosphorus content below 0.03% by weight, for example below 0.01% by weight, the remainder being iron and possible microalloying elements such as chromium, vanadium, molybdenum, copper, niobium in maximum amounts up to 0, 4% by weight. List of Reference Numbers 100 - Combined Grinding and Welding Station 102 - Battery 104 - DC Power 106 - Inverter 108 - GFCI 110 - AC Power 112 - Wire Welder 114 - AC Electric Motor 116 - Rectifier 118 - Soft Start Module 120 - retaining mold 122 - retaining mold 124 - end of wire 126 - end of wire 128 - battery charge indicator 202 - portable cart 204 - spare battery or backup battery 206 - voltage charger 208 - electrical cord

Claims

1. Freely movable wire grinding and welding station (100), characterized in that said station (100) comprises: a wire welder (112), an AC electric motor (114) for driving a metal rectifier ( 116), and an AC power supply (110) for supplying electrical power to both said wire welder (112) and said electric AC motor (114), said station (100) further comprising a soft starter module (118) for reducing the starting current demanded by said electric AC motor (114) during starting, wherein said AC power source (110) is a DC/AC converter (106), said station (100) comprises additionally a battery (102), said battery (102) supplies power to said converter (106).

2. Welding and wire grinding station (100), according to claim 1, characterized in that it further comprises a ground fault circuit breaker (108), and said ground fault circuit breaker ( 108) is located between said inverter (106) on the one hand and the welding electrodes and AC electric motor (114) on the other hand.

3. Welding and wire grinding station (100), according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a battery charge indicator (128) to show an operator when said battery (102) must be recharged.

4. Welding and wire grinding station (100), according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it constitutes a unit that can be moved by a single operator.

5. Welding and wire grinding station (100), according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises a portable cart (202), said cart being designed to contain a reserve battery (204 ) and a battery charger.