-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtungen zum Reinigen
von stationären und beweglichen Ein- und Mehrdraht-Schweißbrennern
mit oder ohne Innenkonus in automatisierten Schweißstraßen,
an Schweißrobotern oder bei der Einzelfertigung.
-
Es
sind verschiedene Verfahren zum Reinigen von Schweißbrennern
bekannt. Es gibt Verfahren die auf der mechanischen Reinigung beruhen. Dabei
werden eine oder mehrere Drahtbürsten, unterschiedliche
Fräswerkzeuge oder Formfräser eingesetzt.
-
Nachteilig
ist dabei, dass nur runde Gasdüsen und Kontaktdüsen
mit diesen rotierenden Werkzeugen gereinigt werden können.
Die Spritzer- und Rauchgasablagerungen im Inneren des Brenners und
die eingeblasenen Trennmittel werden nicht vollständig
entfernt. Bei konischen Gasdüsen kann das Innere der Gasdüse
mit dieser Technologie überhaupt nicht gereinigt werden.
-
Änderungen
in der Form des Brenners erfordern eine Veränderung der
Reinigungsvorrichtung. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass
die anfänglich glatte, meist vernickelte oder polierte,
Oberfläche des Brenners durch die mechanische Bearbeitung abgetragen
und aufgerauht wird. Dieses Aufrauhen führt zu einer schnelleren
und stärkeren Verunreinigung des Brenners.
-
Bekannt
ist auch die Reinigung mit Hilfe eines Magneten. Dazu wird der Brenner
in ein spezielles Bad getaucht und die anhaftenden Spritzer mit Hilfe
eines Magneten entfernt. Diese Reinigungstechnologie ist nur für
Eisenmetalle geeignet. Für die Reinigung von Schweißbrennern
zum Schweißen von Al, Edelstahl oder Bronze ist dieses
Verfahren nicht geeignet.
-
In
DE 32 44 993 A1 ist
eine Vorrichtung zum mechanischen Reinigen der Innenwand der Gasdüse beschrieben.
Auch hier wird die Oberfläche der Gasdüse angegriffen
und das weitere Anhaften der Schweißspritzer beschleunigt.
-
In
WO 97/03786 wird eine Sprühdüse
beschrieben, mit deren Hilfe ein Trennmittel vor dem Schweißvorgang
auf die Kontaktdüse und das Innere der Gasdüse
geblasen wird. Das Auftragen erfolgt auf den kalten Brenner. Nachteilig
ist beim Einsatz von Trennmitteln, dass sich im Inneren des Brenners ein
pastöses Gemisch aus feinem Schlackestaub und dem Trennmittel
bildet, das sich nur sehr schwer entfernen lässt.
-
In
WO 02/49794 ist eine Reinigungstechnologie
beschrieben, die den Schweißbrenner mit Hilfe eines CO
2-Luftgemisches, unter Nutzung der Thermospannung,
die bei Metallen mit unterschiedlicher Temperatur entsteht, reinigt.
Nachteilig bei dieser Technologie ist, dass die Kontaktdüse
nicht vollständig gereinigt werden kann, da die CO
2-Pellets nur beim direkten Auftreffen auf
die zu reinigende Fläche wirksam werden. Die rotierende
Strahldüse erhöht die Reinigungsleistung kann
aber nicht bis zu den Gaseintrittsbohrungen wirksam werden. Nachteilig ist
weiterhin die Dosierung der Pellets, entsprechend der Reinigungsaufgabe
und die Mischung mit dem Druckluftstrahl. Als ein weiterer Nachteil
hat sich die mögliche Kondensatbildung und die damit verbundene
Vereisung der Dosiereinheit bei längeren Stillständen
erwiesen.
-
In
JP 07314142 A wird
eine Technologie beschrieben die das Anhaften der Spritzer verhindern soll.
Dazu wird ein Trennmittel vor dem Schweißvorgang auf den
kalten Brenner gesprüht.
-
In
DE 102 43 693 B3 und
DE 103 05 269 A1 wird
ein Strahlverfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen
beschrieben. Dieses Verfahren beruht auf der vorrangigen Nutzung
der kinetischen Energie eines unter Druck stehenden Trägergases
dem der entstehende CO
2-Schnee beigemischt
wird. Beim Einsatz zum Reinigen von Schweißbrennern kommt
es, da es sich beim Schweißbrenner um eine Art Sackbohrung
handelt, zu einer Staubildung innerhalb des Brenners, die eine Reinigung
verhindert.
-
In
US 2003/0024917 A1 wird
ein Verfahren beschrieben, bei dem CO
2 in
fester Form mit Hilfe von Druckluft auf die Stirnfläche
des zu reinigenden Schweißbrenners geblasen wird. Nachteilig
bei diesem Verfahren ist, dass nur die Stirnfläche der
Gasdüse gereinigt wird. Innerhalb des Schweißbrenners kommt
es zu einem Staudruck, der ein Reinigen der Kontaktdüse
verhindert.
-
Auch
das Anlegen eines Vakuums bringt keine besseren Ergebnisse, da die
Verunreinigungen nicht gelöst wurden.
-
In
der
japanischen Publikation
07-31 41 42 wird ebenfalls das Aufsprühen einer
Flüssigkeit auf den Schweißbrenner beschrieben.
-
In
DE 10 2004 063 473
A9 und
WO 2005/102584
A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der durch das
Entspannen von flüssigem CO
2 entstehende
CO
2-Schnee mit speziell ausgebildeten Düsen
auf die Stirnfläche der Gasdüse und auf die Kontaktdüe
geblasen wird. Nachteilig bei dieser Technologie ist, dass sich
die Strömungen gegenseitig beeinflussen können
und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit reduzieren. Für
Schweißbrenner mit Innenkonus ist die Technologie nicht
einsetzbar.
-
In
EP 1 349 694 und
DE 10 2005 030 928
A1 wird ein Verfahren mit Vorrichtung zum Reinigen von Schweißbrennern,
wobei mindestens zwei Teilstrahlen den Brenner reinigen sollen,
beschrieben. Nachteilig ist hierbei, dass bei der beabsichtigten
großflächigen Reinigung der Druck und die Geschwindigkeit des
CO
2-Strahles mit der Entfernung schnell
abnimmt und die somit die Reinigungsleistung, insbesondere im Bereich
der Kontaktdüse, reduziert wird.
-
In
EP 1 046 614 A1 ist
ein Strahlrohr zur Herstellung von CO
2-Schnee
beschrieben. Dieser Schnee wird zum Kühlen oder Reinigen
verwendet. Zur Reinigung von Schweißbrennern ist diese
Vorrichtung nicht geeignet, da nur die Stirnfläche der Gasdüse
mit CO
2-Schnee beaufschlagt werden könnte.
-
Die
Schrift
EP 0 721 801
B1 beschreibt eine CO
2-Sprühdüse
mit Mehrfachöffnungen zur Reinigung von Flächen.
-
Als
nachteilig, bei fast allen beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen
zum Reinigen von Schweißbrennern mit CO2,
hat sich der unterschiedliche Abstand zwischen den Austrittsöffnungen
für das CO2 und den zu reinigenden
Bereichen erwiesen, da die Kühl- und damit auch die Reinigungsleistung
vom Abstand zur Reinigungsfläche beeinflusst wird.
-
Ein
weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit der Vorrichtung
von der Konstruktion des Schweißbrenners. Die Vorrichtungen
sind hauptsächlich für Eindrahtbrenner ausgelegt.
Ein Einsatz für Mehrdrahtbrenner ist nicht möglich.
Für die Reinigung von Mehrdrahtbrennern ist eine andere
Konstruktion der Vorrichtung erforderlich.
-
Bei
der Reinigung von Schweißbrennern mit Innenkonus werden
zwar die Schlackespritzer vom Brenner gelöst, die durch
die Kühlung erreichte Schrumpfung reicht jedoch nicht aus,
um den Schlackering vollständig aus dem Brenner zu entfernen.
-
Als
ein weiterer Nachteil kann sich die Steuerung durch den Roboter
erweisen. Aus sicherheitstechnischen Gründen muß bei
einer Not-Schaltung die Anlage in der momentanen Stellung stehen
bleiben. Befindet sich der Schweißbrenner gerade in der Reinigungsphase,
wird der Vorgang unterbrochen und der Schweißbrenner kühlt
ab. Bei Fortsetzung erfolgt keine Reinigung des erkalteten Schweißbrenners.
-
Ebenfalls
als Nachteil für die Reinigung mit CO2-Schnee
oder Pellets hat sich die Restlänge des Schweißdrahtes
an der Kontaktdüse erwiesen. Die Restlänge wirkt
sich negativ auf das Anfahren der verschiedenen Reinigungspositionen,
insbesondere für die Reinigung der Kontaktdüse,
aus.
-
Der
im Patentanspruch 1 bis 7 angegebenen Erfindung liegt das Problem
zugrunde, ein Reinigungsverfahren und eine universelle Vorrichtung zum
berührungslosen Reinigen von Ein- und Mehrdrahtbrennern
und zum vollständigen Entfernen der Schlackespritzer, auch
bei Schweißbrennern mit Innenkonus, zu schaffen.
-
Dieses
Problem wird gemäß Anspruch 1 bis 3 gelöst,
durch ein Verfahren zum Reinigen von Schweißbrennern an
Robotern mit Hilfe von flüssigem CO2 und
CO2-Schnee, wobei Kontakt- und Gasdüse
des zu reinigenden Schweißbrenners getrennt, aus unterschiedlichen
Strahldüsen, mit gleicher oder mit gezielt unterschiedlicher
Intensität, mit einem Gemisch aus flüssigem CO2 und CO2 Schnee
beaufschlagt werden und die Reinigung durch einen, unmittelbar nach
dem CO2-Impuls aufgebrachten, Druckluftstrom
unterstützt werden kann. Der Abstand der unterschiedlichen
Strahldüsen zur Gasdüse und zur Kontaktdüse
kann so eingestellt werden, dass eine effektive Reinigung erreicht
wird. Zum Entfernen des gelösten Schlackeringes aus dem
konischen Innenbereich der Gasdüse bei Eindrahtbrennern
wird der Brenner vor dem Ausfahren um einen bestimmten Weg s seitlich
versetzt. Der Weg s beträgt ca. 20% der Differenz zwischen
dem Innendurchmesser der Gasdüse und dem Aussendurchmesser
der Kontaktdüse. Bei Mehrdrahtbrennern bleibt die Reinigungshüse
nach dem Reinigen der Kontaktdüse in der Reinigungsposition
und der Brenner wird linear auf seiner Hauptachse zurückgefahren.
-
Gemäß Anspruch
4 bis 7 besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
aus zwei Hauptgruppen, dem Bewegungsteil und dem Reinigungsteil.
Das Bewegungsteil realisiert die Bewegungsabläufe innerhalb
des eigentlichen Reinigungsvorganges und die erforderlichen Schwenk-
oder Fahrbewegungen bei der Reinigung von Mehrdrahtbrennern. Das
Reinigungsteil besteht aus einer abgesetzten Strahldüse
mit mehreren Austrittsöffnungen auf unterschiedlichen Teilkreisen,
denen in getrennten Kanälen die Strahlmittel zugeführt
werden, wobei durch jeden Strahlmittelkanal wahlweise das Gemisch
aus flüssigem CO2 und CO2-Schnee oder Druckluft, getrennt und unabhängig
von einander, zugeführt werden kann.
-
Für
Schweißbrenner mit konischem Gasbereich ist das Düsenrohr
der Reinigungshülse zusätzlich einseitig abgesetzt
und an dem Austrittsbereich mit einem hakenförmigen Absatz
versehen.
-
Zum
Reinigen der Schweißbrenner wird das flüssige
CO2 in mehreren getrennten Kanälen
den Austrittsöffnungen, zugeführt. Unmittelbar
nach dem Verlassen der Austrittsöffnungen auf den unterschiedlichen
Bohrungskreise beginnt die Bildung von CO2-Schnee.
Dieses Gemisch von flüssigem CO2 und
CO2-Schnee trifft, bedingt durch die Zufuhr
in mehreren Kanälen, entweder auf die Kontaktdüse oder
auf die Gasdüse des zu reinigenden Schweißbrenners.
-
Beim
Auftreffen des flüssigen CO2 oder
des CO2-Schnees auf die zu reinigenden Bereiche
des heißen Schweißbrenners, entsteht CO2-Gas. Die für die Umwandlung in
CO2-Gas notwendige Wärme wird dem
Schweißbrenner und den Schlackespritzern entzogen. Je dichter
die Schicht der Schlackespritzer ist, desto weniger Wärme
wird dem Schweißbrenner entzogen. Da die Wärmeführung
stark von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit
der Schlackespritzer abhängig ist, kann es bei längerem
Beaufschlagen mit CO2 zu einer Verdichtung
des CO2-Schnees kommen, da die Wärme
nicht so schnell nachfließen kann als sie durch das CO2 der Oberfläche entzogen wird.
Das entstehende CO2-Gas hat ein vielfaches
an Volumen als der CO2-Schnee. Es entsteht
ein Gasdruck. Da die Strahlzeit relativ kurz ist, fällt
der entstehende Gasdruck schnell wieder ab. Weiterhin kommt es durch die
intervallartige Beaufschlagung des Schweißbrenners mit
CO2 bei einem Strahlvorgang, zu einer besseren
Ableitung des entstehenden Gases.
-
Durch
Einblasen von Druckluft nach dem CO2-Impuls
wird der Strömungsvorgang und die Reinigung unterstützt,
gleichzeitig wird einer Kondensatbildung entgegen gewirkt.
-
Das
Reinigungsteil besteht im wesentlichen aus einer Halterung die mit
einer Arretierung an einem Winkel befestigt wird. Durch Einstecken
eines Trennrohres in die Arretierung und das Fixieren des Trennrohres
in der Arretierung durch das Aufschrauben der Reinigungshülse,
die im wesentlichen aus dem Düsenträger und dem
Düsenrohr besteht, entstehen zwei Kammern zur Zuführung
der Strahlmedien. Jede Kammer verfügt über einen
eigenen Anschluß für die Zuführung von
flüssigem CO2 und Druckluft. Die
Reinigungshülse ist abgestuft und besitzt mehrere Bohrungen
auf unterschiedlichen Teilkreisen. Durch das Aufschrauben der Reinigungshülse
auf die Trennhülse, sowie durch das Einsetzen des Düsenrohres,
werden die Bohrungen unterschiedlich wirksam. Ein Teil der Bohrungen
endet am Bohrungsgrund der Reinigungshülse im Inneren des Düsenrohres
und sind für die Reinigung der Kontaktdüse vorgesehen.
Der andere Teil der Bohrungen endet auf dem Absatz der Reinigungshülse.
Diese Bohrungen sind für die Reinigung der Gasdüse
oder bei Mehrdrahtbrennern für bestimmte Bereiche der Gasdüse
vorgesehen. Entsprechend der Ausführung des Brenners kann
die Kontaktdüse gegenüber der Gasdüse
zurückgesetzt sein oder vorstehen. Entsprechend ist die
Reinigungshülse ausgebildet. Ist die Kontaktdüse
zurückgesetzt ist der Bohrungsgrund um den gleichen Betrag
höher als der Absatz. Ist die Kontaktdüse vorgesetzt,
ist der Bohrungsgrund um diesen Wert gegenüber dem Absatz
tiefer.
-
Der
Winkel, der das Reinigungsteil trägt, ist fest mit einem
Schlitten der Bewegungseinheit verbunden. Dieser Schlitten ist auf
einer Schiene beweglich angeordnet. Die Bewegung wird beispielsweise
durch einen Pneumatikzylinder realisiert. Der Weg ist durch Anschläge
in seiner Länge einstellbar.
-
Für
die Reinigung von Eindrahtbrennern ist die Schiene feststehend.
Für die Reinigung von Mehrdrahtbrennern mit Kontaktdüsen,
die in einem Winkel zu einander stehen, ist die Schiene im Schnittpunkt
der beiden Achsen der Kontaktdüsen drehbar gelagert. Die
Drehbewegung der Schiene zwischen den beiden Achsen wird durch einen
Antrieb, beispielsweise durch einen Pneumatikzylinder, realisiert.
Anschläge ermöglichen das genaue Einstellen der
Winkel. Bei Mehrdrahtbrennern mit parallelen Kontaktdüsen,
erfolgt für die Reinigung eine parallele Verschiebung der
Schiene um den Abstand der Kontaktdüsen.
-
Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch den Einsatz eines
Gemisches aus flüssigem CO2 und
CO2-Schnee der Schweißbrenner berüh rungslos
gereinigt werden kann. Durch das CO2-Gemisch
erfolgt das Abkühlen der Verunreinigung und des Schweißbrenners,
bedingt durch die Masseunterschiede, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten,
und das Ablösen der Verunreinigung durch die dabei entstehende
Thermospannung.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, dass durch die getrennte Reinigung von Kontaktdüse
und Gasdüse die Reinigungsprameter auf die zu reinigenden
Bereiche eingestellt werden können und damit die Reinigung verbessert
wird. Mit dem Einblasen von Druckluft, im Anschluß an das
Einströmen des CO2-Gemisches, wird
dem schnellen Druckabfall der CO2-Gasphase und
der Verdichtung des CO2-Schnees sowie einer Kondensatbildung
entgegen gewirkt.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Reinigung
der Schweißbrenner, bei Einsatz einer handelsüblichen
Steuerung, nach einem oder mehreren vorgegebenen Reinigungsprogrammen,
unabhängig vom Schweißroboter, erfolgt. Damit
entfällt das Eingreifen in die Steuerung des Roboters und
die Reinigung wird auch bei Stillstand des Roboters fortgesetzt.
Das Reinigungsprogramm kann kurzfristig geändert oder angepasst
werden.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Führung
des Reinigungsteiles auf der Schiene, sowie durch die Beweglichkeit
der Schiene unterschiedliche Brennertypen mit dem gleichen Reinigungsprinzip
gereinigt werden können.
-
In
Fortführung der Erfindung ist das Düsenrohr der
Reinigungshülse mit den Düsenbohrungen für
die Kontaktdüse verschiebbar in dem Düsenträger
angeordnet. Damit kann bei der Reinigung der Gasdüse der
Abstand frei gewählt werden bzw. ein geringerer Abstand
zwischen dem Düsenaustritt und der Gasdüse eingestellt
werden als er bei der starren Führung vorgegeben ist.
-
Dies
hat den Vorteil, dass das CO2-Gemisch mit
höherer Intensität auf die Gasdüse trifft.
-
In
weiterer Fortführung der Erfindung wird das Düsenrohr
der Reinigungshülse auf einem Teil seiner Länge
einseitig abgesetzt und im Gasaustrittsbereich mit einem hakenförmigem
Absatz versehen. Der abgesetzte Bereich entspricht der Länge,
mit der das Düsenrohr bei der Reinigung über die
Kontaktdüse fährt. Damit wird eine seitliche Verschiebung
zwischen Eindrahtschweißbrenner und Reinigungsvorrichtung
ermöglicht und durch die Fahrbewegung zwischen Reinigungsvorrichtung
und Schweißbrenner auf ihren parallel verlaufenden Achsen
der gelöste Schlacke- oder Spritzerring an der Gasdüse
entfernt.
-
In
weitere Fortführung der Erfindung wird die abgesetzte Reinigunshülse
vor dem Ausfahren aus dem gereinigten Brenner um einen geringen
Betrag von Achse, entgegen des abgesetzten Bereiches, so ausgelenkt,
dass der Absatz an der Reinigungshülse beim Ausfahren hinter
den gelösten Schlackering greift und diesen beim Ausfahren
entfernt.
-
Ausführungsbeispiel
-
Die
Erfindung soll nachstehend an sechs Beispielen näher erläutert
werden. Es zeigt
-
1:
Aufbau einer Reinigungsvorrichtung für Eindrahtbrenner
(Beispiel 1)
-
2:
Abgesetzte Reinigungshülse zum Entfernen des Schlackeringes
an Eindrahtbrennern mit Innenkonus (Beispiel 2)
-
3:
Aufbau einer Reinigungsvorrichtung für Mehrdrahtbrenner
(Beispiel 3)
-
4:
Abgesetzte Reinigungshülse zum Entfernen des Schlackeringes
an einem Tandembrenner (Beispiel 4)
-
5:
Aufbau einer Reinigungsvorrichtung mit verfahrbarer Reinigungshülse
(Beispiel 5)
-
6:
Aufbau einer schwenkbaren Reinigungsvorrichtung zum vollständigen
Entfernen des Schlackeringes an Eindrahtbrennern mit Innenkonus (Beispiel
6)
-
Beispiel 1
-
Aus
einem CO2-Flüssigtank 1 wird
flüssiges CO2 über eine
Druckleitung 2 zum CO2-Ventil Kontaktdüse 3 und
zum CO2-Ventil Gasdüse 4 geführt. Das
CO2-Ventil Kontaktdüse 3 ist
mit der Halterung 5 verbunden. Die Halterung 5 wird
durch den Winkel 6 geführt und durch Aufschrauben
der Arretierung 7 positioniert. In die Arretierung 7 wird
das Trennrohr 8 bis zum Absatz (73) in der Halterung 5 gesteckt
und durch Einschrauben des Düsenträgerteils 9,
das im wesentlichen aus dem Düsenträger 50 mit
dem Bohrungsaußenkreis 11 und dem Düsenrohr 26 mit
dem Bohrungsinnenkreis 10 besteht, gehalten. Sitzt das Düsenträgerteil 9 fest
auf dem Trennrohr 8, ist die getrennte Gaszufuhr durch
die Innenkammer 12 und den Bohrungsinnenkreis 11 zur
Kontaktdüse 13 des Schweißbrenners 14 oder
durch die Außenkammer 15 und dem Bohrungsaußenkreis 11 zur
Gasdüse 16 des Schweißbrenners 14,
möglich. Das CO2-Ventil Gasdüse 4 ist
fest mit der Arretierung 7 verbunden. Die Druckluft wird über
das Kontaktdüsenventil 17 in der Halterung 5 oder über
das Gasdüsenventil 18 in der Arretierung 7 zugeführt.
Der Winkel 6 trägt durch die Schraubverbindung
von Arretierung 7 mit der Halterung 5 den gesamten
Reinigungsteil 49. Der Winkel 6 ist fest auf dem
Schlitten 19 montiert. Der Schlitten 19 wird auf
der Schiene 20 geführt und durch den Zylinder 21 von
der Ausgangsstellung 22 in die Reinigungsposition 23 bewegt.
Dabei wird der Weg a zurückgelegt. Der Zylinder 21 ist
an der einen Seite am Winkel 6 und an der anderen Seite
durch den Haltewinkel 24 fest mit der Schiene 20 verbunden.
-
Zur
Reinigung wird der Schweißbrenner 14 durch den
Roboter in die Startstellung 25 gebracht. Die Vorrichtung
befindet sich in der Ausgangsstellung 22.
-
Hat
der Schweißbrenner 14 die Startstellung 25 erreicht,
wird der Reinigungsvorgang durch einen Impuls vom Roboter zur Steuerung
der Vorrichtung gestartet. In der Steuerung sind verschiedene Reinigungsprogramme
gespeichert, die bei Bedarf abgerufen werden können. Das
Standardprogramm läuft wie folgt ab.
-
Nach
dem Startsignal vom Roboter wird das CO2-Ventil
Gasdüse 4 geöffnet.
-
Das
flüssige CO2 strömt durch
die von Trennrohr 8 und Arretierung 7 gebildete
Außenkammer 15 zum Bohrungsaußenkreis 11 in
dem Düsenträgerteil 9. Nach dem Durchströmen
des Bohrungsaußenkreises 11 kann das unter Druck
stehende flüssige CO2 entspannen
und es entsteht CO2-Schnee. Dieser CO2-Schnee wird durch die Außenwand
des Düsenrohres 26 einseitig geführt
und trifft auf die Gasdüse 16. Die Zeit der Beaufschlagung
der Gasdüse 16 mit CO2-Schnee
ist in der Steuerung variabel einstellbar und von der Größe
der Schlackeschicht abhängig. Durch den CO2-Schnee
werden die Schlackespritzer 27 an der Gasdüse 16 unterkühlt.
Durch die Masseunterschiede zwischen Schlackespritzer 27 und
Gasdüse 16 kühlen sich die Schlackespritzer 27 schneller ab.
Dadurch wird die Haftung zwischen Schlackespritzer 27 und
Gasdüse 16 gelockert. Nach Abschluß der
vorgegebenen Strahlzeit wird das CO2-Ventil
Gasdüse 4 geschlossen und das Gasdüsenventil 18 zum
Entfernen der gelösten Schlackespritzer 27 kurzzeitig
geöffnet. Anschließend fährt der Schlitten 19,
mit dem vom Winkel 6 gehaltenen Reinigungsteil 49,
durch Beaufschlagung des Zylinders 21 mit Druckluft, in
die Reinigungsposition 23. Dabei wird der Weg a zurückgelegt.
Der Weg a kann durch einen Anschlag begrenzt oder verstellt werden.
Beim Vorfahren von der Ausgangsstellung 22 in die Reinigungsposition 23 werden
die gelockerten Schlackespritzer 27 durch das Düsenrohr 26 teilweise
entfernt. Ist die Reinigungsposition 23 erreicht, wird
das CO2-Ventil Kontaktdüse 3 ein
oder mehrmals kurzzeitig geöffnet. Nach dem Öffnen
des CO2-Ventils Kontaktdüse 3 strömt
das flüssige CO2 durch die Innenkammer 12 und
den Bohrungsinnenkreis 10 des Düsenträgers
in das Düsenrohr 26. In dem Düsenrohr 26 bildet
sich durch das Entspannen des flüssigen CO2 der
CO2-Schnee. Der CO2-Schnee
wird durch den zwischen Düsenrohr 26 und der Kontaktdüse 13 gebildeten
Spalt gedrückt, dabei werden die sich an der Kontaktdüse 13 befindlichen
Schlackespritzer 28 gelockert und entfernt. Gleichzeitig
kommt es zu einer Verdichtung des CO2-Schnees.
Nach Ablauf der vorgegebenen Strahlzeit wird das CO2-Ventil
Kontaktdüse 3 geschlossen und das Kontaktrohrventil 17 geöffnet.
Mit der einströmenden Druckluft entsteht, durch den Abbau
des verdichteten CO2-Schnees, ein CO2-Schnee-Luftgemisch das die an der Kontaktdüse 13 anhaftenden
Schlackespritzer 28 weiter kühlt. Gleichzeitig
wird durch die Druckluft die gereinigte Kontaktdüse 13 und
das Düsenrohr 26 wieder erwärmt und dadurch
eine Kondensatbildung verhindert. Durch die Sublimation des CO2-Schnees zu CO2-Gas
wird das Volumen des CO2-Gas-Luftgemisches
ständig vergrößert und damit nimmt die
Strömungsgeschwindigkeit zu. Das CO2-Gas-Luftgemisch
strömt, bedingt durch die Zwangsführung und die
Geschwindigkeit in den Gasraum 46 des Schweißbrenners 14.
Im Gasraum 46 erfolgt eine Um lenkung des CO2-Gas-Luftgemisches
in Richtung des zwischen dem Düsenrohr 26 und
der Gasdüse 16 gebildeten Freiraumes. Nach Ablauf
der vorgegebenen Öffnungszeit des Kontaktrohrventils 17 wird das
Kontaktrohrventil 17 geschlossen. Anschließend wird
das Ventil für die Beaufschlagung des Zylinders 21 mit
Druckluft geschlossen und der Zylinder 21 fährt
den Schlitten 19 zurück in die Ausgangsstellung 22.
Ist die Ausgangsstellung 22 erreicht, bekommt der Roboter
von der Steuerung das Signal, Reinigung beendet.
-
Beispiel 2:
-
Bei
Eindrahtbrennern mit konischem Gasraum 53 erfolgt die Reinigung
analog Beispiel 1. Es wird aber eine Reinigungshülse mit
einem abgesetzten Düsenrohr 51 und einem Absatz 52 eingesetzt, die
nach dem Reinigen der Kontaktdüse 13 eine zusätzliche
seitliche Bewegung 68 um den Weg s ausführt.
-
Der
Weg s beträgt ca. 20% der Differenz zwischen dem Innendurchmesser
der Gasdüse 16 und dem Aussendurchmesser der Kontaktdüse 13.
Beim Zurückfahren des abgesetzten Düsenrohres 51 greift der
Absatz 52 hinter den gelösten Ring aus Schlackespritzern 27 und
entfernt diesen aus dem Gasraum 53.
-
Beispiel 3:
-
Der
Mehrdrahtbrenner 29 besteht aus der Gasdüse 30 und
der 1. Kontaktdüse und der 2. Kontaktdüse 32.
Die Kontaktdüsen 31, 32 stehen mit unterschiedlichen
Winkeln 36, 37 zur Mittelachse 33. Die
1. Kontaktdüse 31 mit der Achse-links 34 ist
um den Winkel II 37 von der Mittelachse 33 gedreht.
Die 2. Kontaktdüse 32 mit der Achse-rechts 35 ist
um den Winkel I 36 von der Mittelachse 33 gedreht.
In dem Schnittpunkt der Achse-links 34 mit der Achse-rechts 35 wird
der Drehpunkt 38 der Schiene 20 gelegt. Die verstellbaren
Anschläge 40, 41 ermöglichen
das genaue Einstellen des Reinigungsteils 49 zu den Kontaktdüsen 31, 32.
Der Stellzylinder 39 ermöglicht das Drehen der
Schiene 20 um den Drehpunkt 38. Ist die Kolbenstange 44 des
Stellzylinders 39 ausgefahren, liegt die Schiene 20 am
Anschlag 40 für die 1. Kontaktdüse an.
In dieser Position kann die 1. Kontaktdüse 31 und
ein Teil der Gasdüse 30 gereinigt werden. Wird
die Kolbenstange 44 des Stellzylinders 39 durch Beaufschlagen
mit Druckluft eingefahren, liegt die Schiene 20 am Anschlag 41 für
die 2. Kontaktdüse 32 an. In dieser Position des
Reinigungsteiles 49 kann die 2. Kontaktdüse 32 und
ein Teil der Gasdüse 30 gereinigt werden. Auf
der Schiene 20 befindet sich der Winkel 6 der
das gesamte Reinigungsteil 49 trägt. Die Halterung 5 wird
durch die Öffnung im Winkel 6 gesteckt und mit
der Arretierung 7 verschraubt. In die Arretierung 7 wird
das Trennrohr 8 geschoben und durch das Einschrauben des
Düsenträgerteils 9 in seiner Lage fixiert.
In der Halterung 5 wird das CO2-Ventil
Kontaktdüse 3 und das Kontaktrohrventil 17 zum
Einblasen von Druckluft, zur Reinigung der Kontaktdüsen 31, 32,
geschraubt. Das CO2-Ventil Gasdüse 4 für
das Einblasen von CO2-flüssig und das
Gasdüsenventil 18 zum Einblasen von Druckluft, zur
Reinigung der Gasdüse 30, wird in der Arretierung 7 montiert.
Durch das Trennrohr 8 in der Arretierung 7 und
der Halterung 5 ist eine Innenkammer 12 und ein Außenkammer 15 entstanden,
die das getrennte Beaufschlagen der Kontaktdüsen 31, 32 und der
Gasdüse 30 mit CO2-flüssig
oder Druckluft ermöglichen. Die Bewegung des Schlittens 19 mit
dem Winkel 6 und dem daran befestigten Reinigungsteil 49 von
der Ausgangsstellung 22 zur Reinigungsposition 23 wird
durch den Zylinder 21 ermöglicht.
-
Die
Vorrichtung muß vor der ersten Reinigung eingestellt werden.
Die Schiene wird manuell auf die Mittellinie 33 gedreht
und durch Einsetzen eines Bolzens durch die Hilfsbohrung 43 in
die Arretierbohrung 42 in dieser Lage fixiert. Der Schnittpunkt der
Achse-links 34, mit der Achse-rechts 35 wird mit dem
Drehpunkt 38 zur Deckung gebracht. Damit ergibt sich das
Kontrollmaß b 45. Anschließend wird die Schiene 20 nach
dem Ausfahren der Kolbenstange 44 des Stellzylinders 39,
durch Verstellen des Anschlages für die 1. Kontaktdüse 40,
mit der Achse-links 34 zur Deckung gebracht. In gleicher
Weise wird die Vorrichtung zur 2. Kontaktdüse ausgerichtet.
-
Zur
Reinigung wird der Mehrdrahtbrenner 29 durch den Roboter
in die Startstellung 25 gebracht. Der Stellzylinder 39 wird
mit Druckluft beaufschlagt und bringt die Schiene 20 zur
Deckung mit der Achse-links 34. Die Schiene 20 liegt
am Anschlag für die 1. Kontaktdüse 40 an.
Die 1. Kontaktdüse und ein Teil der Gasdüse 30 kann
in dieser Position gereinigt werden. Mit dem Öffnen des
CO2-Ventil Gasdüse 4 kann flüssiges
CO2 vom CO2-Flüssigtank 1 durch
die CO2-Druckleitung 2 in die Außenkammer 15 und
von dort durch den Bohrungsaußenkreis 11 auf die
Gasdüse 30 strömen. Nach dem Verlassen
der Düsen im Bohrungsaußenkreis 11 kann
das flüssige CO2 entspannen und
es bildet sich CO2-Schnee. Dieser CO2-Schnee wird durch die Außenwand
des Düsenrohres 26 einseitig geführt
und auf die Schlackespritzer 27 an der Gasdüse 30 gelenkt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Strahlzeit wird das CO2-Ventil
Gasdüse 4 geschlossen und das Gasdüsenventil 18 kurzzeitig
geöffnet. Wenn das Gasdüsenventil 18 wieder geschlossen
ist, wird der Zylinder 21 mit Druckluft beaufschlagt und
der Schlitten 19 fährt das Reinigungsteil 49 in
die Reinigungsposition 23. In dieser Position ist das Düsenträgerteil 9 mit
dem Düsenrohr 26 über die 1. Kontaktdüse 31 gefahren.
Das CO2-Ventil Kontaktdüse 3 wird
kurzzeitig, entsprechend des Programms der Steuerung, geöffnet.
Anschließend wird das Kontaktrohrventil 17 geöffnet
und nach Ablauf der vorgegebenen Strahlzeit geschlossen. Danach fährt
der Schlitten 19, nachdem die Druckluftzufuhr für
den Zylinder 21 geschlossen wurde, in die Ausgangsstellung 22 zurück.
Das Ventil für die Druckluftzufuhr des Stellzylinders 39 wird
geschlossen und die Kolbenstange 44 fährt zurück
in den Stellzylinder 39. Gleichzeitig schwenkt die Schiene 20 um
den Drehpunkt 38 an den Anschlag für die 2. Kontaktdüse 41. In
dieser Stellung erfolgt die Reinigung der 2. Kontaktdüse 32 und
der Gasdüse 30, entsprechend des Ablaufes für
die 1. Kontaktdüse 31.
-
Beispiel 4
-
Die
Reinigung erfolgt analog Beispiel 2. Zur Reinigung der 1. Kontaktdüse 31 und
der 2. Kontaktdüse 32 wird das abgesetzte Düsenrohr 51 mit
dem Absatz 52 eingesetzt. Ist das 2. Kontaktrohr 32 gereinigt
wird das abgesetzte Düsenrohr 51 nicht zurückgefahren.
Das Reinigungsprogramm wird unterbrochen und der Roboter erhält
das Signal zum Zurückfahren des Mehrdrahtbrenners 29.
Der Mehrdrahtbrenner 29 wird auf der Mittelachse 33 zurückgefahren.
Durch die konische Wandung der Gasdüse 30 des
Mehrdrahtbrenners 29 greift der Absatz 52 des abgesetzten
Düsenrohres 51 beim Zurückfahren des Mehrdrahtbrenners 29 hinter
die gelösten Schlackespritzer 27 und entfernt
diese aus dem Mehrdrahtbrenner 29. Ist der Mehrdrahtbrenner 29 aus
dem Bereich der Reinigungsvorrichtung gefahren, fährt das abgesetzte
Düsenrohr 51 zurück in ihre Ausgangsstellung 25.
-
Beispiel 5:
-
Der
Winkel 6 ist feststehend montiert. Die aufgebohrte Halterung 54 wird
durch den Winkel 6 geführt und durch Aufschrauben
der Arretierung 7 positioniert. In die Arretierung 7 wird
das Trennrohr 55 bis zum Grund 56 der aufgebohrten
Halterung 54 gesteckt und mit der ebenfalls aufgebohrten
Reinigungshülse 57 fixiert. In der durchgehenden
Bohrung der aufgebohrten Halterung 54, Trennrohr 55 und Düsenring 57 wir
ein aus Führung 58, Düsenteil 59 und
Reinigungsrohr 60 bestehender Reinigungskolben geführt.
-
In
der Führung 58 ist, mit Hilfe eines Sammlers 61 das
CO2-Ventil Kontaktdüse 3 und
das Kontaktrohrventil 17 befestigt. Der Druckzylinder 63,
der durch die Verbindungsplatte 62 mit dem Sammler 61 und
durch den Haltewinkel 64 mit der Grundplatte 65 verbunden
ist, kann der Reinigungskolben von der Ausgangsposition 66 in
die Arbeitsposition 67 bewegt werden.
-
Zur
Reinigung wird der Schweißbrenner 14, durch den
Roboter in die Position 68, unmittelbar vor dem fest stehenden
Düsenring 57 gefahren. Hat der zu reinigende Schweißbrenner
die Position 68 erreicht, wird der Reinigungsvorgang durch
einen Impuls vom Roboter zur Steuerung der Vorrichtung gestartet.
Das Standardprogramm kann wie folgt ablaufen. Nach dem Startsignal
vom Roboter wird das CO2-Ventil Gasdüse 4 geöffnet.
Das flüssige CO2 strömt
durch die von Trennrohr 55 und Arretierung 7 gebildete
Außenkammer 15 zum Bohrungsaußenkreis 11 im
Düsenring 57. Nach dem Durchströmen des
Bohrungsaußenkreises 11 kann das unter Druck stehende
flüssige CO2 entspannen und es
entsteht CO2-Schnee. Durch den CO2-Schnee werden die Schlackespritzer 27 an
der Gasdüse 16 unterkühlt. Nach Abschluß der
vorgegebenen Strahlzeit wird das CO2-Ventil
Gasdüse 4 geschlossen und das Gasdüsenventil 18 zum
Entfernen der gelösten Schlackespritzer 27 kurzzeitig
geöffnet. Anschließend wird der Druckzylinder 63 mit
Druckluft beaufschlagt und das Reinigungsrohr 60, von der
Ausgangsposition 66 in die Arbeitsposition 67, über
die Kontaktdüse 13, gefahren. Ist die Arbeitsposition 67 erreicht,
wird das CO2-Ventil Kontaktdüse 3 ein
oder mehrmals geöffnet. Nach dem Öffnen des CO2-Ventils Kontaktdüse 3 strömt
das flüssige CO2 durch die Führung 58 zum Düsenteil 59 und
durch den Bohrungsinnenkreis 10 das Reinigungsrohr 60.
Der sich bildende CO2-Schnee wird durch
den zwischen Reinigungsrohr 60 und der Kontaktdüse 13 gebildeten
Spalt gedrückt, dabei werden die sich an der Kontaktdüse 13 befindlichen
Schlackespritzer 28 gelöst und entfernt. Danach
fährt der Druckzylinder 63 das Reinigungsrohr 60 zurück
in die Ausgangsposition 66.
-
Beispiel 6:
-
Neben
der im Beispiel 2 beschriebenen Reinigung von Eindrahtbrennern mit
konischem Gasraum 53 kann das Entfernen des Schlackeringes 27 auch
durch eine Schwenkbewegung des abgesetzten Düsenrohres 51 erfolgen.
Das abgesetzte Düsenrohr 51 fährt zur
Reinigung der Kontaktdüse 13 in die Gasdüse 16.
Nach Beendigung der Beaufschlagung mit CO2-Schnee
fährt das abgesetzte Düsenrohr 51 nicht
sofort in seine Ausgangsstellung, sondern es führt eine
Drehbewegung mit dem Winkel 74 um den Drehpunkt 75 aus.
Die Drehbewegung der Mittellinie 70 des abgesetzten Düsenrohres 51 zur Brennerachse 69 beträgt
ca. 4°. Mit dieser Auslenkung wird das abgesetzte Düsenrohr 51 aus
dem Eindrahtbrenner mit konischem Gasraum 53 zurück in
die Ausgangsstellung gefahren. Anschließend wird die Auslenkung
um den Winkel 74 aufgehoben, sodass sich die Mittellinie 70 des
abgesetzten Düsenrohres 51 mit der Brennerachse 69 decken.
-
- 1
- CO2-Flüssigtank
- 2
- CO2-Druckleitung
- 3
- CO2-Ventil Kontaktdüse
- 4
- CO2-Ventil Gasdüse
- 5
- Halterung
- 6
- Winkel
- 7
- Arretierung
- 8
- Trennrohr
- 9
- Düsenträgerteil
- 10
- Bohrungsinnenkreis
- 11
- Bohrungsaußenkreis
- 12
- Innenkammer
- 13
- Kontaktdüse
- 14
- Schweißbrenner
- 15
- Außenkammer
- 16
- Gasdüse
- 17
- Kontaktdüsenventil
- 18
- Gasdüsenventil
- 19
- Schlitten
- 20
- Schiene
- 21
- Zylinder
- 22
- Ausgangsstellung
- 23
- Reinigungsposition
- 24
- Haltewinkel
- 25
- Startstellung
- 26
- Düsenrohr
- 27
- Schlackespritzer
- 28
- Schlackespritzer
- 29
- Mehrdrahtbrenner
- 30
- Gasdüse
- 31
- 1.
Kontaktdüse,
- 32
- 2.
Kontaktdüse,
- 33
- Mittelachse
- 34
- Achse-links
- 35
- Achse-rechts
- 36
- Winkel
I
- 37
- Winkel
II
- 38
- Drehpunkt
- 39
- Stellzylinder
- 40
- Anschlag
für 1. Kontaktdüse
- 41
- Anschlag
für 2. Kontaktdüse
- 42
- Arretierbohrung
- 43
- Hilfsbohrung
- 44
- Kolbenstange
- 45
- Kontrollmaß b
- 46
- Gasraum
- 47
- Bohrungsgrund
- 48
- Absatz
- 49
- Reinigungsteil
- 50
- Düsenträger
- 51
- abgesetztes
Düsenrohr
- 52
- Absatz
- 53
- Eindrahtbrenner
mit konischem Gasraum
- 54
- aufgebohrte
Halterung
- 55
- Trennrohr
- 56
- Grund
- 57
- Düsenring
- 58
- Führung
- 59
- Düsenteil
- 60
- Reinigungsrohr
- 61
- Sammler
- 62
- Verbindungsplatte
- 63
- Druckzylinder
- 64
- Haltewinkel
- 65
- Grundplatte
- 66
- Ausgangsposition
- 67
- Arbeitsposition
- 68
- Seitliche
Bewegung s
- 69
- Brennerachse
- 70
- Mittellinie
- 71
- Arbeitsposition
- 72
- Arbeitsweg
a
- 73
- Absatz
- 74
- Winkel
- 75
- Drehpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3244993
A1 [0006]
- - WO 97/03786 [0007]
- - WO 02/49794 [0008]
- - JP 07314142 A [0009]
- - DE 10243693 B3 [0010]
- - DE 10305269 A1 [0010]
- - US 2003/0024917 A1 [0011]
- - JP 07-314142 [0013]
- - DE 102004063473 A9 [0014]
- - WO 2005/102584 A1 [0014]
- - EP 1349694 [0015]
- - DE 102005030928 A1 [0015]
- - EP 1046614 A1 [0016]
- - EP 0721801 B1 [0017]