CZ2008773A3 - Sdelovací systém pro parametry rucního svárování - Google Patents

Abstract

Sdelovací systém pro parametry rucního svarování, kde systém obsahuje svarovací stroj, svarovací nástroj a signalizacní ústrojí a kde podstata spocívá v tom, že signalizacní ústrojí obsahuje alespon vibrátor (12), uložený v rukojeti (11) svarovacího nástroje (1), a s vibrátorem (12) propojenou rídicí jednotku (2), upravenou pro príjem a/nebo sledování parametru svarování, a to pro sledování pres své propojení se svarovacím strojem (10), a dále upravenou pro generování informacních a/nebo varovných signálu, schopných iniciace a/nebo pohonu vibrátoru (12).

Description

Sdělovací systém pro parametry ručního svařování

Oblast techniky

Vynález se týká ručního svařování s použitím elektrického oblouku, a to v oblasti s použitím tavidla či ochranné atmosféry, případně v oblasti svařování elektrickým obloukem s běžnými elektrodami. Jedná se o zařízení, upravené pro komunikaci se svářečem, kde se sdělují okamžité parametry svařování, resp. se sděluje svářeči vybočení z optimálních parametrů svařování, jako je příkladně optimální či chybná vzdálenost elektrody či hořáku od svařovaného materiálu, chybná hodnota svařovacího proudu, teploty stroje, apod.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy sledovací a sdělovací systémy pro informování o parametrech svařování. Pokud se jedná o strojní svařování, pak obsluha či personální kontrola, pokud je to aktuální, sleduje pouze parametry, nebo zpravidla jen chybová hlášení, přičemž v případě takového vybočení ze sledovaných parametrů, kde by hrozilo poškození výrobku či svařovacího stroje či nástroje, se proces zpravidla přerušuje. V případě ručního svařování, kde elektroda či tzv. hořák s elektrodou se vede při svařování ručně, je u dosavadních systému, resp. u dosavadních svařovacích strojů, řešen problém informování svářeče o okamžitých hodnotách podstatných parametrů nejčastěji pomocí zobrazeni parametrů na displeji svařovacího stroje. Nevýhoda takového řešení spočívá tom, že při svařování jednak svářeč nemůže současně sledovat displej, jednak i sám svařovací stroj bývá od svařovacího místa vzdálen tak, že i mezi svařovacími úkony není ze svařovacího místa displej svařovacího stroje čitelný. Tyto nevýhody se u některých dosavadních systémů řeší umístěním displeje blíže ke svařovacímu místa, nebo v jiných případech, i když ne příliš častých, se užívá akustické signalizace. Přesunutí displeje * .I

44

44

4·

4»

• * * · · · 44 • · 4 44» v ·*····

4 · 4 4· »»♦·♦♦» 4 ·44 blíže ke svařovacímu místu ovšem neřeší problém, spočívající vtom, že při samotném ručním svařování nelze sledovat žádný displej, s výjimkou snad jen optické signalizace přímo ve svařovacím ochranném štítu či masce. U akustické signalizace zase je třeba řešit problém charakteru a síly varovných zvuků, neboť samotné svařování je doprovázeno určitou úrovní hluku. Jestliže se pak volí akustická signalizace se slabšími zvuky, nemusí pak tyto zvuky být vždy dobře slyšitelné. Pokud se volí příliš silné zvuky, budou sice vždy dobře slyšitelné, ale také budou zpravidla při práci rušivé, obtěžující, případně i stresující, a to se všemi negativními zdravotními následky.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody řeší v podstatné míře, přiměřeně a spolehlivě, zařízení podle předkládaného vynálezu. Zdraví neškodné, ale i nestresující signalizace či sdělování parametrů při ručním svařování se dosahuje u sdělovacího systému pro parametry ručního svařování, podle předkládaného vynálezu, kde systém obsahuje svařovací stroj, svařovací nástroj a signalizační ústrojí, a kde podstata spočívá v tom, že signalizační ústrojí obsahuje alespoň vibrátor, uložený v rukojeti svařovacího nástroje a s vibrátorem propojenou řídící jednotku, upravenou pro příjem a/nebo sledování parametrů svařování, a to pro sledování přes své propojení se svařovacím strojem, a dále upravenou pro generování informačních a/nebo varovných signálů, schopných iniciace a/nebo pohonu vibrátoru. Svářecím nástrojem bude nejčastěji tzv.hořák, používaný při svařování v režimu TIG, ale zařízení lze aplikovat i na svařování, kde svařovacím nástrojem bude běžná elektroda pro obloukové svařování a držákem nástroje pak bude zařízení typu rukojeti kleští, svírajících běžnou elektrodu. S výhodou je řídící jednotka upravena pro generování signálů, kde signály mají povahu výkonového napájení vibrátoru a jsou upraveny pro rozlišení sdělovaných informací na základě variabilní intenzity a/nebo variabilní frekvence a/nebo variabilního poměru délky trvání vibrace vůči délce trvání pomlky mezi těmito vibracemi, iniciovanými příchozími signály. V nejjednodušším provedení může řídící jednotka být provedena pouze jako elektronický spínač, který jako signál pro vibrátor, na základě zpracovaného chybového parametru či chybového signálu pouze sepne proud pro pohon příkladně elektrického motorku s excentrem na výstupním hřídeli,

I

kde tento motorek je uložen v rukojeti svařovacího nástroje. Obecně lze ovšem generovat signál, podle kterého bude vibrátor produkovat vibrace různých frekvencí, různých amplitud a s různými dobami či vzájemnými poměry akce a pomlky. Výhodné je dále, jestliže řídící jednotka je umístěna ve svařovacím stroji a je svými vstupy napojena na detektory parametrů svařování, přičemž svými výstupy je řídící jednotka napojena alespoň na vibrátor, a to pomocí vedení, sledujícího linii propojovacího kabelu od svařovacího stroje ke svařovacímu nástroji. Řídící jednotka může obecně být i umístěna jako přídavné zařízení mimo skříň svařovacího stroje a může mít i vlastní zdroj pro svůj provoz a pro následné napájení vibrátoru či další signalizace. Výhodnější je ale konstruovat řídící jednotku jako prvek, uložený již z výroby ve skříni svařovacího stroje. Zejména je výhodou, jsou-li vstupy řídící jednotky napojeny alespoň na detektor vzdálenosti svařovací elektrody od svařovaného materiálu, na detektor svařovacího proudu a na detektor teploty svařovacího stroje. Je samozřejmě možno sledovat a signalizovat stav i dalších parametrů, ale vzdálenost elektrody, velikost svařovacího proudu a teplota svařovacího stroje jsou základní parametry, jejichž vybočení z optimálních mezí má zásadní vliv na kvalitu svařování a jsou to parametry na které je třeba neprodleně, nebo s minimální prodlevou, při svařování reagovat. Výhodou je případně ještě úprava, kde řídící jednotka je alespoň jedním svým výstupem napojena na další signalizační ústrojí, vytvořené jako optická a/nebo akustická signalizace. Konečně je i výhodou, jestliže řídící jednotka je alespoň jedním svým výstupem napojena na záznamové ústrojí, upravené pro ukládání dat o průběhu parametrů svařování.

Tím se dosáhne vytvoření sdělovacího systému, který z hlediska komfortu přiměřeným způsobem a přitom spolehlivě informuje svářeče o důležitých okamžitých parametrech svařování, a to tak, že svářeč je informován přímo během svařování, aniž by byl neúměrně zatěžován. Přitom informace se přivádí přímo k ruce svářeče, takže při chybném vedení svařovacího nástroje, tedy elektrody či tzv. hořáku, je přímo přes vodící ruku svářeč upozorněn na nutnost opravy vedení nástroje. Další typy signalizací, pokud jsou současně se základní vibrační signalizací použity, mohou být výhodným doplňkem jako podpora této nové základní signalizace, mohou fungovat jako pojistka pro případ poruchy vibrátoru, nebo mohou být použity pro kontrolu průběhu svařování jinou osobou, nebo ke kontrole či instruktáži pro výukové účely. Podobně doplňkový záznam průběhu svařování lze využít pro nepřímé ověření kvality svaru nebo i pro demonstrační či výukové účely.

I

-í\Přehled obrázků na výkresech

Předkládaný vynález je dále podrobněji popsán a vysvětlen na příkladném provedení, též s pomocí přiložených výkresů, kde na obr.1 je patrné blokové schéma nejjednodušší verze sdělovacího systému, a sice pouze s externí řídící jednotkou, zapojenou pro spínání přívodu proudu od vlastního zdroje k vibrátoru, na obr.2 je potom blokové schéma sdělovacího systému ve variantě s integrací řídící jednotky do svařovacího stroje a s podrobnějším naznačením složení této řídící jednotky, na obr.3 je dále patrné provedení samotného hořáku, určeného pro svařování v režimu TIG, a to v bočním pohledu s částečným řezem v oblasti uložení vibrátoru, přičemž pak ještě na obr.4 je ve zvětšeném měřítku znázorněn, v půdoryse, samotný vibrátor a ještě pak i na obr.5 je, také ve zvětšeném měřítku a tentokrát v bočním pohledu, znázorněn tentýž samotný vibrátor, načež dále, na obr.6, je znázorněno podrobnější schéma zapojení elektroniky u řídící jednotky dle obr.2, na obr.7 je ještě schéma zapojení, obdobné jako na obr.6, ale nyní ještě s doplněním vstupního obvodu monitorovací jednotky, a konečně na obr.8 je podrobné schéma celého sdělovacího systému, v příkladném provedení, bez podrobnějšího rozkreslení řídící jednotky, ale s naznačeným vnitřním zapojením svařovacího stroje, s připojením monitorovací jednotky a s ukázkou propojení řídící jednotky se svařovacím nástrojem.

Příklacrprovedeni vynálezu

V příkladném provedení je popsán sdělovací systém, ve shodě s předkládaným vynálezem, a to v aplikaci na svařovací stroj pro ruční svařování v ochranné atmosféře, tj. v režimu TIG, se strojním přísunem svařovacího drátu a se svařovacím nástrojem v podobě svařovacího hořáku. V tomto režimu je zde použita wolframová elektroda a inertní atmosféra. Sdělovací systém v příkladné provedení obsahuje svařovací stroj 10, svařovací nástroj 1 a signalizační ústrojí. Podstatné je že signalizační ústrojí zde obsahuje vibrátor 12 , uložený v rukojeti 11 svařovacího nástroje 1 a také s vibrátorem 12 propojenou řídící jednotku 2, upravenou pro příjem a sledování parametrů svařování. Sledování se děje přes propojení řídící jednotky 2 se svařovacím strojem 10, Řídící jednotka 2 je zde současně upravena pro generování informačních a/nebo varovných signálů, schopných iniciace a/nebo pohonu vibrátoru 12. Přitom v jednoduché variantě, naznačené schematicky na obr.1, je řídící jednotka 2 upravena pouze jako elektronický spínač, který na základě od svařovacího stroje 10 přicházejícího varovného signálu spíná proud ze separátního zdroje 13 do vibrátoru 12, který je zde a i v dalších příkladných znázorněných verzích sdělovacího systému proveden jako elektrický motorek 121 sexcentrem 122, upevněným na hřídeli. Svářecím nástrojem 1 bude nejčastěji tzv.hořák, používaný při svařování v režimu TIG, ale zařízení lze aplikovat i na svařování, kde svařovacím nástrojem bude běžná elektroda pro obloukové svařování a držákem nástroje pak bude zařízení typu rukojeti kleští, svírajících běžnou elektrodu. Řídící jednotka 2 je v příkladných verzích upravena pro generování signálů, kde signály mají povahu výkonového napájení vibrátoru 12, a to jak pro napájení vibrátoru ze separátního zdroje 13, tak pro napájení přímo nebo nepřímo ze síťového zdroje, pres napájecí obvod 23. Úprava, resp. zapojení řídící jednotky 2 pro rozlišeni sdělovaných informací na základě variabilní intenzity a/nebo variabilní frekvence a/nebo variabilního poměru délky trvání vibrace vůči délce trvání pomlky mezi těmito vibracemi, iniciovanými příchozími signály, zde není podrobněji popisováno ve vztahu ke konkrétnímu elektronickému zapojení, ale obecně odborník znalý tohoto oboru bude schopen sestavit takové obvody, kterými budou různé druhy příchozích signálů převedeny na výstupní signály s navzájem odlišným charakterem, tedy příkladně různou frekvencí, amplitudou, nebo střídáním signálu a pomlky. Řídící jednotka 2 je, mimo verzi na obr.1, umístěna ve svařovacím stroji 10 a je svým vstupem 210 napojena na detektory parametrů svařování, přičemž svým výstupem 220 je řídící jednotka 2 napojena na vibrátor 12, a to pomocí vedeni 2200, sledujícího linii propojovacího kabelu 100 od svařovacího stroje 10 ke svařovacímu nástroji 1. Dalším výstupem 310 je řídící jednotka 2 propojena ještě na monitorovací jednotku 3, a to přes vstupní obvod 31 monitorovací jednotky 3 a přes výstup 320 vstupního obvodu 31 této monitorovací jednotky 3. Řídící jednotka 2, jak bylo již řečeno a jak je patrné na obr.1, může obecně být i umístěna jako přídavní zařízení mimo skříň svařovacího stroje 10 a může mít i vlastní, separátní zdroj 13 pro svůj provoz a pro následné napájení vibrátoru 13 či další signalizace. Výhodnější je ale konstruovat řídící jednotku 2 jako prvek, uložený již z výroby ve skříni svařovacího stroje 10. Vstup 210 řídící jednotky 2 je zde napojen na detektor vzdálenosti /

-e*·· ·· · · « · · · * a · · « · · · ·· • ···♦· · í ···♦·· a * · · ··« a* ··· «·> *» «« svařovací elektrody od svařovaného materiálu, na detektor svařovacího proudu a na detektor teploty svařovacího stroje. Detektory budou zpravidla představovány elektronickými obvody, které podle parametrů napětí a proudu ve svařovacím stroji 10 odvodí vzdálenost elektrody, resp. budou signalizovat překročeni optimálního proudu, resp. budou signalizovat teplotu v charakterickém místě svařovacího stroje 10 podle stavu elektronického prvku, s charakteristikou, závislou na teplotě. Je samozřejmě možno sledovat a signalizovat stav i dalších parametrů, ale vzdálenost elektrody, velikost svařovacího proudu a teplota svařovacího stroje jsou základní parametry, které v příkladném provedení jsou pro ilustraci presentovány jako dostačující. Úprava, kde řídící jednotka 2 je svým dalším výstupem 310 napojena na další signalizační ústrojí, vytvořené jako optická signalizace, je v příkladném provedení naznačeno na obr.8, kde v monitorovací jednotce 3 je aplikováno optické ukazování okamžitých hodnot svařovacího proudu, vzdálenosti elektrody a teploty svařovacího stroje 10. Řídící jednotka 2 je svým výstupem 310 napojena ještě na záznamové ústrojí, upravené pro ukládání dat o průběhu parametrů svařování, přičemž toto ústrojí, i když na přiložených vyobrazeních není samo o sobě označeno, je uloženo v monitorovací jednotce 3. Samotná řídící jednotka 2, v příkladném provedení, je sestavena ze vstupního obvodu 21, kde je vytvořeno galvanické oddělení od napětí ze svařovacího stroje 10, přicházejícího vstupem 210, dále z napájecího obvodu 23, kde je upraveno napětí ze vstupu 230 od síťového zdroje, ještě dále ze spínacího obvodu 20, který transformuje či dekóduje příchozí signály na výstupní, ovládací signály pro vibrátor 12, a konečně ještě z výstupního obvodu 22, který upravuje výstupní signály ze spínacího obvodu 20 na silové signály, vyvedené na výstup 220 a schopné dosáhnout iniciace vibrátoru 12, tedy schopné zde zásobovat energeticky elektromotor 121 vibrátoru 12.

Funkce zařízeni je následující. Takto vytvořený sdělovací systém z hlediska komfortu přiměřeným způsobem a přitom spolehlivě informuje svářeče o důležitých okamžitých parametrech svařování. Probíhá to tak, že svářeč je informován přímo během svařování, aniž by byl neúměrně zatěžován. Přitom informace se přivádí přímo k ruce svářeče, takže při chybném vedení svařovacího nástroje, tedy elektrody či tzv. hořáku, je přímo pres vodicí ruku svářeč upozorněn na nutnost opravy vedení nástroje. Další typy signalizací, zde tedy signalizace optická, mohou být výhodným doplňkem jako podpora této nové základní signalizace, mohou fungovat jako pojistka pro případ poruchy vibrátoru, nebo mohou být použity pro kontrolu průběhu

• ····

svařování jinou osobou, nebo ke kontrole či instruktáži pro výukové účely. Záznam průběhu svařování, který zajišťuje při provozu svařovacího stroje záznamové zařízení v monitorovací jednotce, lze následně využít pro nepřímé ověření kvality svaru nebo i pro demonstrační či výukové účely.

44oopodářokfrvvužitelnost

Zařízení je využitelné především pro ruční svařování. Využití je výhodné všude, kde se požaduje zvláště kvalitní svařování, které z různých důvodů se provádí jako svařování ruční.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Sdělovací systém pro parametry ručního svařování, kde systém obsahuje svařovací stroj, svařovací nástroj a signalizační ústrojí, vyznačený tím, že signalizační ústrojí obsahuje alespoň vibrátor (12), uložený v rukojeti (11) svařovacího nástroje (1)_z a s vibrátorem (12) propojenou řídící jednotku (2), upravenou pro příjem a/nebo sledování parametrů svařování, a to pro sledování přes své propojení se svařovacím strojem (10), a dále upravenou pro generování informačních a/nebo varovných signálů, schopných iniciace a/nebo pohonu vibrátoru (12).
2. 2. Sdělovací systém, podle nároku 1, vyznačený tím, že řídící jednotka (2) je upravena pro generování signálů, kde signály mají povahu výkonového napájení vibrátoru (12) a jsou upraveny pro rozlišení sdělovaných informací na základě variabilní intenzity a/nebo variabilní frekvence a/nebo variabilního poměru délky trvání vibrace vůči délce trvání pomlky mezi těmito vibracemi, iniciovanými příchozími signály.
3. 3. Sdělovací systém, podle nároku 1 a 2, vyznačený tím, že řídící jednotka (2) je umístěna ve svařovacím stroji (10) a je svými vstupy (210) napojena na detektory parametrů svařování, přičemž svými výstupy (220) je řídící jednotka (2) napojena alespoň na vibrátor (12), a to pomocí vedení (2200), sledujícího linii propojovacího kabelu (100) od svařovacího stroje (10) ke svařovacímu nástroji (1).
4. 4. Sdělovací systém, podle nároků 1 až 3 , vyznačený tím, že vstupy (210) řídící jednotky (2) jsou napojeny alespoň na detektor vzdálenosti svařovací elektrody od svařovaného materiálu, na detektor svařovacího proudu a na detektor teploty svařovacího stroje (10).

   -y
5. 5. Sdělovací systém, podle nároků 1 až 4, vyznačený tím, že řídicí jednotka (2) je alespoň jedním svým výstupem (220) napojena na další signalizační ústrojí, vytvořené jako optická a/nebo akustická signalizace.
6. 6. Sdělovací systém, podle nároků 1 až 5, vyznačený tím, že řídící jednotka (2) je alespoň jedním svým výstupem (220) napojena na záznamové ústrojí, upravené pro ukládání dat o průběhu parametrů svařování.