CN102026769B - 用于清洗焊炬的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于清洗焊炬(5)的装置(1)，包括用于插入焊炬(5)的至少两个线圈(4，11)和开孔(3)，用于对焊炬(5)进行电磁清洗、与线圈(4，11)连接在一起的供电设备(7)，以及任选地用于向焊炬(5)的末端施加清洗流体的设备，其中，优选地，所有组件都布置在同一外壳(2)内并且都由控制设备(8)控制，本发明还涉及用于清洗焊炬(5)的相应方法。为了提高清洗质量以及清洗范围，根据本发明，能够借助供电设备(7)相互独立地为线圈(4，11)供电，用于清洗焊炬(5)，设置冷却设备(14)用于冷却线圈(4，11)。

Description

用于清洗焊炬的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于清洗焊炬的清洗装置，包括用于插入焊炬的至少两个线圈和开孔，用于对焊炬进行电磁清洗；与线圈连接在一起的供电设备；以及，任选地用于向焊炬的末端特别是气体喷嘴施加清洗流体的设备，其中，优选地，所有组件都布置在同一外壳内并且都由控制设备控制。

本发明进一步涉及用于清洗焊炬的方法，包括将焊炬的末端特别是气体喷嘴暴露至由至少两个线圈产生的电磁场中，用于非接触地移除污染物，其中，在清洗之前，将清洗流体或湿润流体任选地施加在焊炬的末端。

背景技术

在焊接过程中，焊炬被熔化的金属飞溅物弄脏。金属飞溅物还在焊炬的气体喷嘴中沉积和固化。结果，流经气体喷嘴的保护气体将会受到沉积的金属飞溅物的干扰，使得大气也能够到达焊接位点，从而很可能对焊接过程造成不利的影响而且导致焊缝质量劣化。因此，为了制造高品质的焊缝，精确操作的并且非常清洁的焊炬是重要的。

因此，需要定期清洗附着在焊炬上的金属飞溅物。但是，在清洗过程中，焊炬无法用于焊接操作。因此，需要尽可能快速地进行这种清洗操作。有许多清洗焊炬的机械方法，通过这些方法，借助刷子、刀片等等从焊炬的末端特别是气体喷嘴上移除沉积物。但是，使用这种机械清洗方法时，仅仅能够在有限的程度上尽可能完全地清洗焊炬的气体喷嘴的内部。而且，焊炬的组件会被机械作用损坏，使得它们的寿命相应地缩短。对焊炬组件表面的损坏甚至会促进金属飞溅物的附着，这将会导致更快速地阻塞气体喷嘴，并且需要更为频繁地清洗焊炬和/或更换气体喷嘴。而且，应当在进行清洗过程之前将焊炬冷却，这同样将会延长清洗时间。

例如，US4838287A描述了一种通过使用其内流过电流的线圈来无接触地清洗焊炬的方法。为此，将焊炬的末端插入线圈的开孔中并且施加合适的电流脉冲。得到的电磁场产生合适的磁力，也作用于焊炬上的沉积物并且因此移除沉积物。此时，实现移除而没有对焊炬组件产生任何机械作用，由此，使焊炬组件免遭损坏并且延长它们的使用寿命。

一方面为了在进行电磁清洗之前冷却焊炬，另一方面还为了加速通过合适的清洗剂移除外来物质，通常将焊炬浸入液体中。所述液体可以包含水或者水与特殊溶剂的混合物。为了进行有效的电磁清洗，通过将焊炬浸入清洗液体中使焊炬上的金属飞溅物快速冷却是有利的。由于金属飞溅物和气体喷嘴具有不同的热膨胀率，其中气体喷嘴通常由铜制成，因此这种快速冷却将导致金属飞溅物在焊炬上的附着减少。

例如，WO01/56730A2中描述了一种用于清洗焊炬的装置，包括用于沉浸焊炬的填充液体的管子以及用于对焊炬进行电磁清洗的线圈。将填充液体的管子和容纳线圈的柱子紧密地布置在待焊接的工件旁边，从而使得甚至在焊接过程之间能够自动地清洗焊炬，特别是安装在机器人臂上的焊炬。但是，此时，例如柱子上没有设置线圈的供应装置的位置是不利的，使得必须借助合适的管线来连接线圈。设置在供电设备和清洗单元之间的这些管线可以传播由高电流脉冲产生的电磁场，这会导致其他设备或者控制系统故障。

从EP1558420B1中已知一种清洗装置，其用于经由磁场对焊炬进行无接触清洗，其中，用于磁性清洗的线圈和用于容纳清洗流体的容器布置在同一外壳内，焊炬可以经由设置在外壳中的开孔插入到线圈中。将供电单元布置在外壳内，使得经由管线供应线圈的时间尽可能短。这种情况下，用于施加清洗流体的设备和线圈与布置在线圈下方用于接收电磁方式移除的污染物的废物容器一起布置在外壳中。而且，这种布置使得能够基本上在焊炬的同一位置施加清洗流体并且对气体喷嘴进行电磁清洗。

从WO2005/97362A已知一种用于清洗焊炬的清洗装置，包括用于对焊炬进行电磁清洗的设备，其包括具有用于插入焊炬以进行电磁清洗的开孔的线圈以及用于向焊炬的末端特别是气体喷嘴施加清洗流体的设备，所述线圈和设备布置在同一外壳内。用于清洗焊炬的第二设备额外地布置在同一外壳内，第二设备使用冷介质特别是CO₂干冰。共用的控制设备、共用的输入/输出设备和共用的供电设备或者电源布置在同一外壳内，用于对清洗设备进行控制、调节和供电。

从JP1078679A已知一种用于对现有类型的焊炬进行电磁清洗的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于清洗焊炬的装置和方法，通过所述装置和方法能够提高清洗质量并且增加清洗面积。

本发明的目的通过以下方式实现：为了清洗焊炬，可以借助供电设备彼此独立地向线圈供应电能，设置用于冷却线圈的冷却设备。此时，产生至少两个连续的磁场是有利的，所述至少两个连续的磁场融合成同一磁场。因此，产生持续长时间的电磁场，由于使用所述至少两个线圈，所述电磁场在扩大的区域中扩展，由此为焊炬提供增大的清洗面积。借助迄今已经从现有技术已知的磁性清洗装置，其中这些装置仅包括单个线圈，由于作用力下的可用面积较小，需要到达两个不同的清洗位置。一方面，这涉及增加的用于通常使用的焊接机器人的编程开支，另一方面，这导致每次仅有焊炬的一部分区域被清洗。由于借助使用至少两个线圈提供增大的可用清洗面积，因此能够使用单个清洗位置清洗焊炬的整个内部。由此，使清洗效率至少加倍，显著地促进启动、调节和编程，并且将故障的几率降低到最小。

由于设置的用于冷却线圈的冷却设备，在清洗过程中借助磁场产生的热量被线圈消耗，从而能够延长清洗装置的操作时间。

线圈经由插入的开关元件与供电设备的一个或者多个电容器连接在一起的构造是有利的。由此可以在非常短的时间向线圈供应高能量，从而确保更快地构建磁场。

以有利的方式，电容器直接连接至抗短路变压器的输出。由此，可以提供用于对电容器进行充电并且同时实现电流阻断的简单的并且成本有效的结构。

可以将冷却设备布置在线圈之间。

如果将冷却设备集成在线圈的至少其中一个上，则将会实现从线圈更好地耗散热量以及冷却线圈，从而防止热量在线圈内部聚集。

冷却设备可以由冷却挡板或者特别是所谓的热管形成，冷却挡板或者特别是所谓的热管与外壳连接在一起。以此方式，可以将热量传递到外壳，外壳优选设计成具有良好导热性，从而能够使用较大的表面积来进行热量耗散。

如果在至少一个线圈上装配有至少一个温度传感器，则能够监控温度变化过程。结果，可以进行合适的测量从而防止由过度的热量发展导致的损坏。

为了避免布置在清洗装置周围的其他配件发生故障，优选地基本上闭合外壳，用于屏蔽由线圈产生的电磁场。

外壳不需要加强的冷却和冷却开孔并且密封外壳防止污染物进入外壳内部的构造是有利的，因为可以避免由于进入的污垢频繁导致的故障。

如果线圈包括额外的磁性挡板，则可以以选择性的并且聚焦的方式使磁场增强，由此能够在特定的区域实现磁场的增强，从而能够提高对焊炬的清洗效果。而且，这些磁性挡板可以用于在增大的区域内平衡磁场，因此能够获得更加均匀的磁场，从而在整个区域实现同样良好的清洗效果。

在方法方面，本发明的目的通过以下方式实现：在至少一个另外的线圈供电之后，对用于产生电磁场的第一线圈供电。通过改变对所述至少一个另外的线圈和第一线圈供电之间的时间，可以在空间和时间方面改变电磁场。这允许最优地适应焊炬的几何形状和由气体喷嘴导致的磁性屏蔽行为。重要的优点还在于，通过使用至少两个线圈，可以选择较短的各个绕组。这导致更高的磁性通量密度，因此导致更高的作用力作用在焊炬中的污染物上。由于由至少两个线圈产生的磁场在长时间内保持在高水平，因此能够更加有效地克服通常使用的铜气体喷嘴的磁场屏蔽效果，从而在焊炬的内部提供更高的清洗效果。

以优选的方式，对第一线圈供电，同时保持对至少另一个线圈供电。

以有利的方式，在对至少另一个线圈供电之后，对第一线圈供电1-3秒，特别是1.5秒。结果导致线圈产生的磁场融合成同一磁场，从而增大清洗面积。

附图说明

下面将借助示意性附图更加详细地解释本发明。其中：

图1是以简单和示意性方式显示的清洗装置的主视图；

图2是清洗装置的示意图，该侧视图中显示了其所有必需的组件；以及

图3是形成用于清洗过程的磁场的简化示意图。

具体实施方式

图1至图3描述了清洗装置1，其包括外壳2，在外壳2中布置有清洗装置1必需的所有组件。在这一方面，应当提到，图2所示的各个组件彼此连接在一起，其中，为此目的，仅仅示出一条管线以求清楚。

在外壳2中设置有开孔3，开孔3以以下方式与线圈4相关联，使得焊炬5特别是焊炬5的末端或者气体喷嘴6能够插入到线圈4中，由此能够进行电磁清洗。供电线路7连接至线圈4，供电线路7与用于启动的控制设备8连接在一起。不必赘述，供电设备7和控制设备8还形成共同的结构单元。而且，清洗装置1上还可以装配有用于施加清洗流体或者湿润流体的设备。为此目的，设置用于输送清洗流体的管子9(未示出)，焊炬5可以浸入到清洗流体中。填充容器例如可以位于接收容器10中的邻近管子9的位置，从而为管子9供应清洗流体。填充容器当然也可以布置在外壳2的内部，清洗流体被泵传送到管子9中，或者，可以在外壳2上设置连接件从而从外部为管子9供应清洗流体。

从图2非常明显地看出，设置有第二线圈11，其与第一线圈4相关联。两个线圈4、11由供电单元7独立地供电。例如，调整线圈4、11中的每一个的尺寸，使其具有80mm的直径、40mm的高度以及120个绕组，绕组电线的横截面积为5mm²。两个线圈4、11轴向地叠加在一起。线圈4、11的形状可以是圆形的或者圆柱形的或者可以由气隙形成。必须保证焊炬5特别是气体喷嘴6能够定位在线圈4、11的中心，使得当为线圈4、11供电时，产生的磁场能够作用于焊炬5上。

为了向线圈4、11供电，将两个线圈4、11与供电设备7连接在一起，其中，线圈4、11中的每一个都能够经由插入的开关元件(未示出)与至少一个特别是三个电容器12连接在一起。通过启动开关元件，充入到电容器12中的能量能够被传导到线圈4、11。为了能够对电容器12充电，将电容器12直接连接至抗短路变压器13的输出，使得当向变压器13的原边施加电压时，所述电压传递到副边

并且随后直接传送到电容器12中，用于对电容器12充电。因此，能够经由变压器13实现从原边到副边的合适的能量转化，从而实现对电容器12的最佳充电并且同时实现电流阻断。以优选的方式，每个线圈4、11使用两个至五个电容器12特别是三个电容器12，每个电容器12例如具有4700μF的电容并且具有用于500v电压的尺寸。当然，两个线圈4、11可以具有不同的尺寸。

不设置电容器12的情况下，也可以直接为线圈4、11供电，为此，借助定时供电单元特别是逆变器电流源向线圈4、11供电。

为了进行清洗，优选地，首先为相对开孔3布置的另一线圈11供电。由此，磁场能够从另一线圈11沿着开孔3的方向传播，即，向第一线圈4传播。此时，能够区别地为两个线圈4、11供电。例如可以选择60∶40、70∶30或者30∶70、40∶60的比率。为了实现更好的清洗效果，可以为线圈4、11装配额外的磁性挡板(未示出)，从而以选择性的并且聚焦的方式增大磁场并且在增大的区域上平衡磁场以获得更均匀的磁场。

而且，在外壳2中布置用于线圈4、11的冷却设备14是有利的，因为在供电期间热量会在两个线圈4、11之间聚集，为了避免对线圈4、11造成损坏，必须耗散这些热量。可以由合适的冷却挡板15形成具有最简单形式的冷却设备14，使得线圈4、11之间的热量能够被冷却挡板15吸收并且从热源被带走。优选地，冷却挡板15与外壳2连接在一起，从而使得热量能够向外壳2耗散，如图2示意性地示出的。冷却设备14还可以直接集成在线圈4、11中的一个或两者中。热量向外部的耗散是重要的，因为，由于大的电磁场，为了屏蔽目的外壳2朝向外部是闭合的，并且污垢不能够进入到外壳2的内部。由于热量经由外壳有效地耗散，因此不必使用风扇等，使用风扇将会需要在外壳2中形成切口。由此，外壳2可以在没有加强冷却和冷却开孔的情况下起作用，外壳2在外部受到保护不被污染。使用所谓的热管作为冷却设备14也是可行的，所述热管可以插入到线圈4、11之间或者可以与线圈4、11缠绕在一起。热管的自由端与外壳2连接在一起，使得热量可以经由热管传导到外壳2。而且，用于线圈4、11的冷却设备14还可以包括压缩空气系统，外壳2上需要设置有压缩空气连接件。而且，还能够通过液体或气体介质来冷却线圈4、11。

可以为线圈4、11中的至少一个装配至少一个温度传感器，以调节释放效率。可以借助所述的至少一个温度传感器来监控温度发展，例如可以借助所供应的电力或能量影响温度发展。在过高的温度下，例如可以在后面的清洗过程中为线圈4、11供应较少的电力，从而能够降低温度发展。而且能够使用温度传感器进行冷却，为此目的将使用有源冷却，即，可控的冷却设备14，其例如与压缩空气冷却一起使用。由此可以根据温度的发展增大或者减小冷却设备14的效率，使得总是能够确保最佳的温度。这意味着，能够控制、开启和关闭冷却设备，并且仅仅会在实际需要的时候进行冷却。

当使用两个线圈4、11时，需要借助控制设备8相应地控制线圈4、11的启动。以优选的方式，连续地为用于清洗焊炬5的两个线圈4、11供电，这意味着在为用于产生磁场17的另一线圈11供电后，在预定的时间为用于产生磁场16的第一线圈4供电，甚至在启动第一线圈4之后仍然继续为另一线圈11供电。由此确保两个线圈4、11的两个磁场16、17将会融合在一起以形成共同的磁场。这在图3中示意性地示出，在纵坐标T上绘制磁场或者在横坐标I上绘制轴向上沿着线圈4、11的长度或路径。在为另一线圈11供电后，优选为第一线圈4供电1至3秒，优选1.5秒。

通常，磁场16、17将仅仅在线圈4、11的特定区域中形成，使得当仅仅使用现有技术已知的一个线圈4时，仅仅在该区域中产生强的磁场并且仅仅在该区域中实现良好的清洗效果。为了使用现有技术已知的清洗装置实现良好的清洗效果，必须将焊炬5有区别地深入地插入线圈4中，从而在整个气体喷嘴6中获得良好的清洗效果。

由于现在使用两个线圈4、11，因此现在形成两个不同的区域或者磁场16、17，但是由于距离短并且由于暂时协同的增能，这两个磁场将会融合在一起形成共同的磁场。由此可以显著地扩大清洗区域，因为磁场在更大的面积上起作用。能够在清洗过程中彻底清洗焊炬5特别是气体喷嘴6，并且不再需要如现有技术中已知的那样将焊炬5有区别地深入地定位在线圈4中。

而且，线圈4、11可以借助额外的绕组经由合适的开关元件来延伸，使得能够在需要时借助控制设备8启动各自的开关元件，从而通过相应地关闭开关元件来增加线圈4、11的绕组的数目或者减少线圈4、11的绕组的数目。由此能够使磁场适应不同的焊炬5，或者能够影响磁场的形成。

Claims (14)

1.一种用于清洗焊炬（5）的清洗装置（1），包括用于插入所述焊炬（5）的至少两个线圈（4，11）和开孔（3），用于对所述焊炬（5）进行电磁清洗；与所述线圈（4，11）连接在一起的供电设备（7）；以及用于向所述焊炬（5）的末端施加清洗流体的设备，其中，所有组件都布置在同一外壳（2）内并且都由控制设备（8）控制，其特征在于，为了清洗所述焊炬（5），能够借助所述供电设备（7）彼此独立地为所述线圈（4，11）供电，在为至少一个另外的线圈（11）供电后，为用于产生电磁场（16）的第一线圈（4）供电，并且设置冷却设备（14），用于冷却所述线圈（4，11）。

2.根据权利要求1所述的清洗装置（1），其特征在于，所述线圈（4，11）经由插入的开关元件与所述供电设备（7）的一个或多个电容器（12）连接在一起。

3.根据权利要求2所述的清洗装置（1），其特征在于，所述电容器（12）直接连接至抗短路变压器（13）的输出。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的清洗装置（1），其特征在于，所述冷却设备（14）布置在所述线圈（4，11）之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的清洗装置（1），其特征在于，所述冷却设备（14）集成在所述线圈（4，11）的至少其中一个之内。

6.根据权利要求1或2所述的清洗装置（1），其特征在于，所述冷却设备（14）由冷却挡板（15）或者热管形成，所述冷却挡板（15）或者热管与所述外壳（2）连接在一起。

7.根据权利要求1或2所述的清洗装置（1），其特征在于，为所述线圈（4，11）的至少其中一个装配至少一个温度传感器。

8.根据权利要求1或2所述的清洗装置（1），其特征在于，基本上闭合所述外壳（2），用于屏蔽由所述线圈（4，11）产生的电磁场（16，17）。

9.根据权利要求1或2所述的清洗装置（1），其特征在于，所述外壳（2）不需要加强的冷却以及冷却开孔，并且密封所述外壳（2）从而防止污染物进入所述外壳（2）的内部。

10.根据权利要求1或2所述的清洗装置（1），其特征在于，所述线圈（4，11）包括额外的磁性挡板，用于对磁场进行选择性的集中、增强以及均匀化。

11.一种用于清洗焊炬（5）的方法，包括将所述焊炬（5）的末端暴露至由至少两个线圈（4，11）产生的电磁场（16）中，用于非接触地移除污染物，其中，在清洗之前，将清洗流体施加在所述焊炬（5）的末端，其特征在于，在为至少一个另外的线圈（11）供电后，为用于产生电磁场（16）的第一线圈（4）供电，并且所述至少两个线圈（4，11）由冷却设备冷却。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在保持对至少一个另外的线圈（11）供电的同时，为所述第一线圈（4）供电。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在对至少一个另外的线圈（11）供电之后，为所述第一线圈（4）供电1至3秒。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，为所述第一线圈（4）供电1.5秒。

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