JP2015057297A - Weldment head and weldment head assembly for arc-welding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アーク溶接システムのための溶接ヘッド、およびアーク溶接システム(特に多数の電極を有する電極アセンブリを含むサブマージアーク溶接)のための溶接ヘッドアセンブリ、に関する。 The present invention relates to a welding head for an arc welding system and a welding head assembly for an arc welding system, particularly a submerged arc welding including an electrode assembly having multiple electrodes.
サブマージアーク溶接は、しばしば、より厚い材料においてより長い溶接シームのために使用される、高い生産性および品質によって特徴付けられる完全に機械化された溶接法である。サブマージアーク溶接の作業中、1つ以上の順次に配置される溶接電極は、アークに溶ける。 Submerged arc welding is a fully mechanized welding process characterized by high productivity and quality, often used for longer weld seams in thicker materials. During the submerged arc welding operation, one or more sequentially arranged welding electrodes melt into the arc.
溶接点、特に溶融する材料およびアークは、粒状のフラックスの層の下に保護される。プロセスの作業中、フラックスは、一部分が溶融する。したがって、溶接プール上にスラグの保護層を生成する。プロセスにおいて使用する電流は、比較的高く、通常、1電極当たり300〜1500アンペアの範囲である。サブマージアーク溶接において使用する電極は、通常、直径2.5〜6mmである。 Welding points, particularly melting materials and arcs, are protected under the layer of granular flux. During the process operation, the flux is partially melted. Therefore, a protective layer of slag is created on the weld pool. The current used in the process is relatively high and is typically in the range of 300-1500 amps per electrode. The electrode used in submerged arc welding is usually 2.5 to 6 mm in diameter.
サブマージアーク溶接において使用するフラックスは、マンガン、シリコン、チタン、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウムおよび他の化合物(例えばフッ化カルシウム)の酸化物を概して含む、粒状可融のミネラルである。フラックスおよびワイヤの組み合わせが所望の機械的性質を生じさせるように、フラックスは、所与のタイプの電極ワイヤと互換性をもつために特に調製される。すべてのフラックスは、溶接金属化学成分および機械的性質を生成するために、溶接プールと反応する。フラックスを「アクティブ」と呼ぶことが一般的である。そして、それらがマンガンおよびシリコンを溶接点に加える場合、加えられるマンガンおよびシリコンの量は、アーク電圧および溶接電流のレベルによって影響を受ける。 The flux used in submerged arc welding is a particulate fusible mineral that generally includes oxides of manganese, silicon, titanium, aluminum, calcium, zirconium, magnesium and other compounds (eg, calcium fluoride). The flux is specifically prepared to be compatible with a given type of electrode wire so that the combination of flux and wire produces the desired mechanical properties. All fluxes react with the weld pool to produce weld metal chemistry and mechanical properties. It is common to call the flux “active”. And when they add manganese and silicon to the weld, the amount of manganese and silicon added is affected by the level of arc voltage and welding current.
サブマージアーク溶接によって可能な最高の生産性を見つけるために、1つの結果として競争力が増加し、増加した溶接速度および最も高い可能な溶着速度(すなわち、時間および電極当たりの、溶融する溶接消費財、または真に作成された結合材料)が追求されている。 To find the highest productivity possible with submerged arc welding, one result is increased competitiveness, increased welding speed and the highest possible deposition rate (ie melting welding consumables per time and electrode) , Or truly created binding materials).
従来既知のこれに対する1つの解決法は、溶接シームの方向に順次に位置する複数の電極を使用することである。通常、2つ〜3つの電極が用いられる。しかしながら、最高6つの電極の使用が知られている。 One solution to this known in the art is to use a plurality of electrodes located sequentially in the direction of the weld seam. Usually, two to three electrodes are used. However, the use of up to six electrodes is known.
アークなしで溶融する金属の追加が、溶接中に、溶着速度を改良できることが知られている。例えば、金属粉末または金属ワイヤは、アーク溶接中に、加えられることができる。 It is known that the addition of a metal that melts without an arc can improve the deposition rate during welding. For example, metal powder or metal wire can be added during arc welding.
引用文献1は、ワークピース10のサブマージアーク溶接中に、溶着速度を改良する配置を開示する。一般の原理は、図1に示される。溶接シームに沿って直列状に配置される3つの連続的に供給されるワイヤ電極30、36、40は、溶接方向20に移動する間に、アークにおいて消費される。電極30、36、40は、「ホット」または「ホットワイヤ」電極としても知られる。アークを形成しないで消費される2つの追加的な電極32、38は、中間電極36のアークの領域において溶融した溶接プール12内に、連続的に供給される。「コールドワイヤ」または「コールドワイヤ電極」としても知られるこれらの追加的な電極32、38は、溶接プール12と連続的に短絡する接点にある。アークを形成しないで、溶融した溶接プール12において消費される2つの電極32、38は、中間電極36により発生する熱によるのと同様に抵抗加熱によって溶融される。このプロセスは、保護ガスおよびスラグを生成して、そして合金元素を溶接プール12に加えるために、フラックスを使用する。追加的なシールドガスは、要求されない。溶接の前に、フラックス粉の薄膜層は、ワークピースの表面に配置される。アークは、溶接方向20における結合ラインに沿って移動する。そして、それにつれて、フラックスは、フラックス供給ホッパによって溶接エリアに供給される。アークがフラックス層によって完全にカバーされるので、熱損失は極めて小さい。手動金属アークにとっての25%と比較して、これは、60%もの熱効率を発生する。可視アーク光線がなく、溶接は仮想的にスパッタフリーであり、そして、ガス抜き取りの必要がない。
Cited Document 1 discloses an arrangement that improves the deposition rate during submerged arc welding of
上述した解決法が、溶接中に、溶着速度を上げる場合であっても、この種のコールド電極のより良好な操作を提供することは、望ましい。 It would be desirable for the solution described above to provide better operation of this type of cold electrode, even when increasing the deposition rate during welding.
本発明の目的は、改良された溶接速度を許容する電極アセンブリを提供することである。本発明の他の目的は、満足する溶接品質とともに、改良された溶接速度を有する方法を提供することである。他の目的は、この種の方法を実行するための装置を提供することである。 It is an object of the present invention to provide an electrode assembly that allows improved welding speed. Another object of the present invention is to provide a method having improved welding speed as well as satisfactory welding quality. Another object is to provide an apparatus for performing this type of method.
その目的は、独立請求項の特徴によって達成される。他の請求項および説明は、本発明の有利な実施形態を開示する。 The object is achieved by the features of the independent claims. Other claims and descriptions disclose advantageous embodiments of the invention.
本発明の第1の態様によれば、コンタクトデバイスおよびフィーダ部分を含み、コンタクトデバイスは、電極アセンブリを含み、電極アセンブリは、コンタクトデバイスにおいて配置される少なくとも2つの可融の連続的に供給されるワイヤ電極を含む、電気アーク溶接の溶接ヘッドが提案される。コンタクトデバイスにおける電極アセンブリにおいて、少なくとも1つの電極が他の電極から電気的に絶縁されるように、当該電極の電気的絶縁のための電気的に絶縁されるダクトが提供される。 According to a first aspect of the present invention, comprising a contact device and a feeder part, the contact device comprising an electrode assembly, the electrode assembly being supplied continuously with at least two fusible elements arranged in the contact device. A welding head for electric arc welding including a wire electrode is proposed. In an electrode assembly in a contact device, an electrically insulated duct for electrical insulation of the electrode is provided so that at least one electrode is electrically isolated from the other electrode.
電気的に絶縁されるダクトは、ワイヤフィーダおよびワイヤ直線化ユニットにおける絶縁部分、ならびに、フィーダおよび直線化ユニットの外側のガイド管、を含む。ダクトは、ワイヤリザーバ(例えば溶接されるワークピースの近くのコンタクトデバイスに対するワイヤボビン)から電気的に絶縁される電極に沿った、多数の電気的に絶縁される断面から構成されることができる。好ましくは、電気アーク溶接ヘッドは、サブマージアーク溶接のために用いられる。サブマージアーク溶接は、完全に機械化または自動化されたプロセスとして作動されることができ、オプションとして、それは半自動化でありえる。典型的な溶接パラメータは、すべて、電極から溶着する溶接金属のビード形状、浸透深さおよび化学成分に影響を及ぼすことのできる、電流、アーク電圧および送り速度である。 The electrically insulated duct includes an insulated portion in the wire feeder and wire straightening unit, and a guide tube outside the feeder and straightening unit. The duct can be composed of a number of electrically isolated sections along electrodes that are electrically isolated from a wire reservoir (eg, a wire bobbin to a contact device near the workpiece to be welded). Preferably, an electric arc welding head is used for submerged arc welding. Submerged arc welding can be operated as a fully mechanized or automated process, and optionally it can be semi-automated. Typical welding parameters are all current, arc voltage and feed rate that can affect the bead shape, penetration depth and chemical composition of the weld metal deposited from the electrode.
都合のよいことに、溶接ヘッドは、コンパクトであり、そして、溶接ヘッドの電極アセンブリにおける他の電極と比較して、少なくとも1つの電気的に絶縁される電極の独立操作を許容する。電極は、いわゆる「カラムおよびブーム」装置上の後部に搭載されたワイヤボビンによって供給されることができる。カラムおよびブームは、溶接ヘッドを担持するマニピュレータを動かすレールである。カラムおよびブームは、溶接溝に溶接ヘッドを配置するために用いる。カラムおよびブームは、アーク溶接システムの技術で知られるように、電源、フラックス取り扱い装置および電極コイルのような溶接装置を担持するように設計されることもありえる。好ましくは、電気的に絶縁される電極は、セラミック管の内部でばね負荷式のコンタクトデバイスを通して供給されることのできる「コールドワイヤ」電極である。1つ以上のホットワイヤ電極およびコールドワイヤ電極は、別個のワイヤフィーダを有することができる。そしてそれは、非共同セットアップを作成して、共同セットアップと比較して非常により広い溶接パラメータ・ウインドウを提供する。 Conveniently, the welding head is compact and allows independent operation of at least one electrically isolated electrode compared to the other electrodes in the electrode assembly of the welding head. The electrodes can be supplied by wire bobbins mounted on the rear on so-called “column and boom” devices. The column and boom are rails that move the manipulator carrying the welding head. The column and boom are used to place the welding head in the welding groove. The column and boom may be designed to carry welding equipment such as power supplies, flux handling equipment and electrode coils, as is known in the art of arc welding systems. Preferably, the electrically insulated electrode is a “cold wire” electrode that can be supplied through a spring-loaded contact device inside the ceramic tube. The one or more hot wire electrodes and cold wire electrodes can have separate wire feeders. And it creates a non-joint setup and provides a much wider welding parameter window compared to the joint setup.
コールドワイヤ電極は、溶接プールに「溶け」込むのみで、したがって温度を低下させるので、1つ以上のホットワイヤ電極とともにコールドワイヤ電極を使用することは、減少した熱生成の追加的な利益を有する3つのホットワイヤ電極とほぼ同じ量について溶着する可能性を提供する。これは、今度は、溶接ワークピース上に別々の熱衝撃を許容する。そしてそれは、多くの場合、非常に有益で、かつ、より高い生産性に対して開放する。最適化された溶接パラメータをともなうほぼ50%の生産性の向上に対する見込みについては、溶着速度の増加は、20%を超えることが可能である。本発明は、溶接速度を増加させることなく、より高い溶着速度を許容する。便宜上、本発明は、特に大きなワークピース(例えばパイプミル)の溶接のために、既存の溶接システムを改造することを許容する。 Using a cold wire electrode with one or more hot wire electrodes has the added benefit of reduced heat generation because the cold wire electrode only “melts” into the weld pool and thus reduces the temperature. It offers the possibility of welding about the same amount as the three hot wire electrodes. This in turn allows separate thermal shocks on the weld workpiece. And it is often very beneficial and opens up to higher productivity. For the expectation of nearly 50% productivity improvement with optimized welding parameters, the increase in deposition rate can exceed 20%. The present invention allows for higher deposition rates without increasing the welding speed. For convenience, the present invention allows retrofitting existing welding systems, particularly for welding large workpieces (eg pipe mills).
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトは、コンタクトデバイスにおいて電気的に絶縁されるワイヤ導管を含むことができる。絶縁されるワイヤ導管は、コンタクトデバイスにおいて配置されるセラミック管でありえる。セラミッ管は、コンタクトデバイスに挿入されることができる。あるいは、コンタクトデバイスの一部は、電気的絶縁のための充分な厚みの酸化物を形成するために、処理される(例えば酸化される)ことができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the electrically insulated duct can include a wire conduit that is electrically insulated in the contact device. The insulated wire conduit can be a ceramic tube disposed in the contact device. The ceramic tube can be inserted into the contact device. Alternatively, a portion of the contact device can be treated (eg, oxidized) to form a sufficiently thick oxide for electrical isolation.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトは、1つ以上の電極を直線状にするためのワイヤ直線化ユニットにおいて、電気的絶縁部分を含むことができる。ホットおよびコールド電極は、同じワイヤ直線化ユニットにおいて操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the electrically insulated duct can include an electrically insulating portion in a wire straightening unit for straightening one or more electrodes. Hot and cold electrodes can be operated in the same wire linearization unit.
本発明の好ましい実施形態によれば、個々のワイヤ直線化ユニットは、電極アセンブリの他の電極のワイヤ直線化ユニットから別個の、電気的に絶縁される電極のために提供されることができる。都合のよいことに、電気的に絶縁される電極は、他の、特にホットワイヤ電極から、独立して操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, individual wire linearization units can be provided for electrically isolated electrodes that are separate from the wire linearization units of the other electrodes of the electrode assembly. Conveniently, the electrically isolated electrode can be operated independently of other, especially hot wire electrodes.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトは、1つ以上の電極をワークピースに向けて供給するためのワイヤフィーダユニットにおいて、電気的絶縁部分を含むことができる。ホットおよびコールド電極は、同じワイヤフィーダユニットにおいて操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the electrically insulated duct can include an electrically insulating portion in a wire feeder unit for supplying one or more electrodes towards the workpiece. Hot and cold electrodes can be operated in the same wire feeder unit.
本発明の好ましい実施形態によれば、個々のワイヤフィーダユニットは、電極アセンブリの他の電極のワイヤ供給ユニットから別個の、電気的に絶縁される電極のために提供されることができる。都合のよいことに、電気的に絶縁される電極は、他の、特にホットワイヤ電極から、独立して操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, individual wire feeder units can be provided for electrically insulated electrodes that are separate from the wire supply units of the other electrodes of the electrode assembly. Conveniently, the electrically isolated electrode can be operated independently of other, especially hot wire electrodes.
本発明の好ましい実施形態によれば、個々の速度制御ユニットは、電極アセンブリの他の電極の速度制御ユニットから別個の、電気的に絶縁される電極のために提供されることができる。都合のよいことに、電気的に絶縁される電極は、他の、特にホットワイヤ電極から、独立して操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, individual speed control units can be provided for the electrically isolated electrodes that are separate from the speed control units of the other electrodes of the electrode assembly. Conveniently, the electrically isolated electrode can be operated independently of other, especially hot wire electrodes.
都合のよいことに、電気的に絶縁される電極は、コンタクトデバイスにおける他の電極から、独立して供給されることができる。これは、溶接プロセスの快適な制御を許容する。電気的に絶縁される電極(コールドワイヤ電極)は、コンタクトデバイスにおける他の電極から独立している、別々の速度によって、特に可変速度および/または別々の直径によって、供給されることができる。 Conveniently, the electrically isolated electrode can be supplied independently from other electrodes in the contact device. This allows comfortable control of the welding process. Electrically insulated electrodes (cold wire electrodes) can be supplied by separate speeds, in particular variable speeds and / or separate diameters, independent of the other electrodes in the contact device.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトにおける電極は、ワークピース上の溶接方向に関して先頭と末尾の電極との間に順番に配置されることができる。電気的に絶縁される電極の順番は、溶接溶着速度を調整するために用いることができる。この種の対称配置は、非常に高い溶着速度を産み生すことができる。電気的に絶縁される電極の順番は、溶接要求条件に応じて選択されることができる。 According to a preferred embodiment of the invention, the electrodes in the electrically insulated duct can be arranged in sequence between the leading and trailing electrodes with respect to the welding direction on the workpiece. The order of the electrically insulated electrodes can be used to adjust the welding deposition rate. This kind of symmetrical arrangement can produce very high welding speeds. The order of the electrically insulated electrodes can be selected according to welding requirements.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトにおける電極は、ワークピース上の溶接方向に関して、電極アセンブリの他の電極の上流に配置されることができる。溶接要求条件に応じて、電気的に絶縁される電極の順番は、選択されることができる。電極の非対称配置の利点は、アプローチ角の任意の種類の調整が要求される場合に、コールドワイヤが、より容易に制御されることができることである。最も外側の電極は、他の電極と比較して、所望の角度に傾けられることができる。非対称配置は、この種の角度を容易な方法で調整することを特に可能にする。 According to a preferred embodiment of the invention, the electrodes in the electrically insulated duct can be placed upstream of the other electrodes of the electrode assembly with respect to the welding direction on the workpiece. Depending on the welding requirements, the order of the electrically insulated electrodes can be selected. The advantage of an asymmetric arrangement of electrodes is that the cold wire can be more easily controlled when any kind of adjustment of the approach angle is required. The outermost electrode can be tilted to a desired angle compared to the other electrodes. The asymmetric arrangement makes it possible in particular to adjust such an angle in an easy way.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁されるダクトにおける電極は、ワークピース上の溶接方向に関して、電極アセンブリの他の電極の下流に配置されることができる。電気的に絶縁される電極の順番は、溶接要求条件に応じて選択されることができる。 According to a preferred embodiment of the invention, the electrodes in the electrically insulated duct can be arranged downstream of the other electrodes of the electrode assembly with respect to the welding direction on the workpiece. The order of the electrically insulated electrodes can be selected according to welding requirements.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的に絶縁される電極以外の電極のための、フィーダユニットおよび/または直線化ユニットは、フィーダユニットを通る電気的に絶縁される電極をガイドするためのフィードスルーを提供することができる。都合のよいことに、電気的に絶縁される電極は、ワイヤ直線化ユニットまたはワイヤフィーダユニットを通して、これらのユニットまたは他の電極と相互に作用することなく、フィードスルーにおいて通過することができる。電気的に絶縁される電極は、同じ溶接ヘッドの同じコンタクトデバイスにおける他の電極から独立して、操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the feeder unit and / or the straightening unit for electrodes other than the electrically insulated electrode are for guiding the electrically insulated electrode through the feeder unit. Feedthrough can be provided. Conveniently, the electrically insulated electrodes can pass through the wire straightening unit or wire feeder unit in the feedthrough without interacting with these units or other electrodes. An electrically isolated electrode can be operated independently of other electrodes in the same contact device of the same welding head.
本発明の別の態様によれば、少なくとも2つの電気アーク溶接の溶接ヘッドを含む溶接ヘッドアセンブリであって、溶接ヘッドのうちの少なくとも1つは、コンタクトデバイスおよび供給部分を含み、コンタクトデバイスは、電極アセンブリを含み、電極アセンブリは、コンタクトデバイスにおいて配置される少なくとも2つの可融の連続的に供給されるワイヤ電極を含む、溶接ヘッドアセンブリが提案される。電気的に絶縁されるダクトは、複数の電極のうちの少なくとも1つの電極が、電極アセンブリの他の電極から電気的に絶縁されるように、その電極の電気絶縁のために提供される。都合のよいことに、この種の溶接ヘッドアセンブリは、ワークピース上への減少した熱衝撃をともなう非常に高い溶着速度のための強力な道具である。溶接品質は、したがって改良されることができる。 According to another aspect of the invention, a welding head assembly including at least two electric arc welding welding heads, wherein at least one of the welding heads includes a contact device and a supply portion, the contact device comprising: A welding head assembly is proposed that includes an electrode assembly, the electrode assembly including at least two fusible continuously supplied wire electrodes disposed in a contact device. An electrically insulated duct is provided for electrical insulation of the electrodes such that at least one of the plurality of electrodes is electrically isolated from the other electrodes of the electrode assembly. Conveniently, this type of welding head assembly is a powerful tool for very high deposition rates with reduced thermal shock on the workpiece. The weld quality can therefore be improved.
本発明の好ましい実施形態によれば、各溶接ヘッドの電極アセンブリが、溶接の作業中、溶接方向に沿って順番に整列されるように、第1の溶接ヘッドは、第2の溶接ヘッドの手前に順番に配置されることができる。本発明による溶接ヘッドは、この種の溶接ヘッドアセンブリを設計するときに、大きい自由度を許容する。 According to a preferred embodiment of the invention, the first welding head is in front of the second welding head so that the electrode assembly of each welding head is aligned in sequence along the welding direction during the welding operation. Can be arranged in order. The welding head according to the invention allows a large degree of freedom when designing this type of welding head assembly.
本発明の好ましい実施形態によれば、各電極アセンブリにおける電気的に絶縁される電極の順番は、各電極アセンブリにおける他の電極に関して、各溶接ヘッドに対して同じでありえる。本発明による溶接ヘッドは、この種の溶接ヘッドアセンブリを設計するときに、大きい自由度を許容する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the order of the electrically isolated electrodes in each electrode assembly can be the same for each welding head with respect to the other electrodes in each electrode assembly. The welding head according to the invention allows a large degree of freedom when designing this type of welding head assembly.
本発明の好ましい実施形態によれば、1つの電極アセンブリにおける電気的に絶縁される電極の順番は、他の電極アセンブリにおける電気的に絶縁される電極の順番に関して逆でありえる。本発明による溶接ヘッドは、この種の溶接ヘッドアセンブリを設計するときに、大きい自由度を許容する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the order of electrically isolated electrodes in one electrode assembly can be reversed with respect to the order of electrically isolated electrodes in the other electrode assembly. The welding head according to the invention allows a large degree of freedom when designing this type of welding head assembly.
本発明の好ましい実施形態によれば、各電気的に絶縁される電極は、電極アセンブリの他の電極のワイヤ直線化ユニットおよび/またはフィーダユニットから別個の、ワイヤ直線化ユニットおよび/またはワイヤフィーダユニットとともに提供されることができる。電気的に絶縁される電極は、他の電極から独立して、および各溶接ヘッドから独立して、したがって、溶接されるワークピースの材料および/または形状および/または周囲条件によって課される特定の溶接要求条件のための、溶接パラメータを適応させる際の大きい自由度を与えて、操作されることができる。 According to a preferred embodiment of the invention, each electrically isolated electrode is a wire straightening unit and / or wire feeder unit, separate from the wire straightening unit and / or feeder unit of the other electrodes of the electrode assembly. Can be provided with. The electrically insulated electrodes are independent of the other electrodes and independent of each welding head, and thus are subject to specific conditions imposed by the material and / or shape and / or ambient conditions of the workpiece being welded. It can be operated with a great degree of freedom in adapting welding parameters for welding requirements.
本発明の別の態様によれば、電気アーク溶接ヘッドおよび/または溶接ヘッドアセンブリのための電気アーク溶接コンタクトデバイスであって、デバイスボディ、および、コンタクトデバイスを通して電気的に絶縁された方法で電極をガイドするための電気的絶縁部分、および、デバイスボディと電気的に接触する少なくとも他の電極のための少なくとも1つのダクト、を含む、電気アーク溶接コンタクトデバイスが提案される。都合のよいことに、1つ以上の電気的に絶縁される電極が、1つ以上の非絶縁電極とともに使用されることのできる、コンパクトなデバイスは提供される。1つ以上の電気的に非絶縁の電極は、溶接中に、アークにおいて消費されるために提供されることができる。これに対して、1つ以上の電気的に絶縁される電極は、溶接中に、アークによって消費されないが、溶接プールにおいて溶けることを意味する、いわゆるコールド電極であることができる。電気的に絶縁されたワイヤは、コンタクトデバイスの他の電極から独立して選択される、さまざまな直径によって用いられることができる。 In accordance with another aspect of the present invention, an electric arc welding contact device for an electric arc welding head and / or welding head assembly, wherein the electrodes are connected in an electrically insulated manner through the device body and the contact device. An electric arc welding contact device is proposed that includes an electrically insulating portion for guiding and at least one duct for at least another electrode in electrical contact with the device body. Conveniently, a compact device is provided in which one or more electrically isolated electrodes can be used with one or more non-insulated electrodes. One or more electrically non-insulating electrodes can be provided to be consumed in the arc during welding. In contrast, the one or more electrically insulated electrodes can be so-called cold electrodes, meaning that they are not consumed by the arc during welding but melt in the weld pool. Electrically insulated wires can be used with various diameters that are selected independently from the other electrodes of the contact device.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的絶縁部分は、電気絶縁管を含むことができる。電気絶縁管は、デバイスボディに容易に挿入されることができる。便宜上、管は、良好な耐熱性と同様に優れた電気的絶縁を提供するセラミックでできていることが可能である。 According to a preferred embodiment of the present invention, the electrically insulating portion can include an electrically insulating tube. The electrically insulating tube can be easily inserted into the device body. For convenience, the tube can be made of a ceramic that provides excellent electrical insulation as well as good heat resistance.
本発明の好ましい実施形態によれば、デバイスボディは、主部および、主部に取り付けられることができる着脱可能部から構成されることができる。所望の順番における電極の配置は、容易に達成されることができ、または変更されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the device body can be composed of a main part and a detachable part that can be attached to the main part. The placement of the electrodes in the desired order can be easily achieved or varied.
本発明の好ましい実施形態によれば、デバイスボディの端部に先端部が提供されることができる。そしてそれは、電気的に絶縁される電極のための電気絶縁部分、および他の電極を受け入れるための凹所を有する。都合のよいことに、1つ以上の電極および電気的絶縁部分は、定義された方法における先端部の溝において配置されることができて、オペレーション中に、安全に保持されることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, a tip can be provided at the end of the device body. And it has an electrically insulating part for an electrically insulated electrode and a recess for receiving another electrode. Conveniently, the one or more electrodes and electrically insulating portions can be placed in the tip groove in a defined manner and can be safely held during operation.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的絶縁部分は、他の電極のためのダクトとダクトとの間の対称位置に配置されることができる。都合のよいことに、電極をガイドするための電気的絶縁部分は、電極の2つのダクトの間に配置されることができる。この種の対称配置は、溶接中に、高い溶着速度を提供する。 According to a preferred embodiment of the invention, the electrically insulating part can be arranged in a symmetrical position between the ducts for the other electrodes. Conveniently, an electrically insulating part for guiding the electrode can be arranged between the two ducts of the electrode. This type of symmetrical arrangement provides a high deposition rate during welding.
本発明の好ましい実施形態によれば、電気的絶縁部分は、デバイスボディにおける他の電極のためのダクトに関して、偏心位置に配置されることができる。特に、電気的絶縁部分は、溶接中に、コンタクトデバイスを傾けることによって溶接プールに接近するときに、所望の角度で提供されることができる。 According to a preferred embodiment of the invention, the electrically insulating part can be arranged in an eccentric position with respect to the duct for the other electrode in the device body. In particular, the electrically insulating portion can be provided at a desired angle when approaching the weld pool by tilting the contact device during welding.
本発明の別の態様によれば、上述の特徴の少なくとも1つによる、少なくとも1つの溶接ヘッドまたは少なくとも1つの溶接ヘッドアセンブリを含む、電気アーク溶接システムが、ワークピースにおける溶接プールを生成するために提供される。溶接のパラメータおよび状態の簡単な調整を許容する、非常に用途が広いシステムは、提供されることができる。 In accordance with another aspect of the present invention, an electric arc welding system, including at least one welding head or at least one welding head assembly, according to at least one of the features described above, for generating a weld pool in a workpiece. Provided. A very versatile system that allows simple adjustment of welding parameters and conditions can be provided.
本発明は、上述のおよび他の目的および利点とともに、実施形態の以下の詳細な説明から最もよく理解されてよい。しかし、実施形態に制限されない。
各図において、同等または同様のエレメントは、等しい参照番号によって参照される。図面は、単なる概略図であって、本発明の特定のパラメータを詳細に描写しようとするものではない。さらに、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを表現することを意図して、したがって、本発明の範囲を制限するとみなされてはならない。 In each figure, equivalent or similar elements are referenced by equal reference numbers. The drawings are merely schematic and are not intended to depict specific parameters of the invention in detail. Furthermore, the drawings are intended to represent only exemplary embodiments of the invention and therefore should not be considered as limiting the scope of the invention.
図2〜4は、サブマージアーク溶接のための本発明による電気アーク溶接の溶接ヘッド100の、例示の実施形態の共に記述される別々の図を表す。
2-4 represent separate views described together with an exemplary embodiment of a
電気アーク溶接の溶接ヘッド100は、その縦の延長に沿った下端にコンタクトデバイス160を含む。そしてそれは、溶接の作業中、溶接されるワークピースに近接している。コンタクトデバイス160は、溶接ヘッド100の電極アセンブリ170の電極172、174、176(図3、4)を保持する。電極172、174、176は、溶接の作業中、ワークピースに面するコンタクトデバイス160の下端で、出口162を通ってコンタクトデバイス160から出る。ワイヤ電極172、174、176は、アーク溶接ヘッド100に向けたコイル(図示せず)のような、それぞれのリザーバから供給されてよい。
The electric arc
電極アセンブリ170は、一例として、コンタクトデバイス160において配置される3つの可融の連続的に供給されるワイヤ電極172、174、176を含む。コンタクトデバイス160は、電気的に絶縁されるワイヤ電極174のための電気的絶縁部分166を含む。電気的に絶縁される電極174のみが、溶接ヘッドの延長に沿って図示される。他の電極172、176は、コンタクトデバイス160においてのみ図示される。非絶縁電極172、176は、二重ワイヤ電極装置として平行に供給されるいわゆるツインワイヤとして配置されることができる。電気的絶縁部分166は、例えばセラミックのような耐熱材料でできた、追加の絶縁されたワイヤ導管であることが好ましい。
The
コンタクトデバイス160よりも上方に、コンタクトデバイス160に向けて電極を供給するフィーダユニット150が、配置される。概して、フィーダユニット150は、コンタクトデバイス160に向けてワイヤ電極172、176(明確な理由のためこの部分には図示されない)を移動する溝つき車輪を含む。フィーダユニット150は、電気的に絶縁される電極174を通して供給するための電気的絶縁部分156を含む。電気的絶縁部分156は、電気的に絶縁される電極174のための追加の絶縁溝を有するフィーダ車輪から構成されることができる。電気的に絶縁される電極174は、ワイヤフィーダユニット150を自由に通過することができる。フィーダ車輪は、駆動装置152(例えば電動機)によって駆動される。
A
ワイヤフィーダユニット150の他に、サブマージアーク溶接のためのノズル(図示せず)を介してコンタクトデバイス160に粒状フラックスを供給する、フラックスホッパー114が配置される。駆動装置152に加えて、ワイヤフィーダユニット150は、駆動軸を有するギアを含む。ギアの駆動軸上に、他の車輪(図示せず)によって加圧されることができる供給車輪154(図6)が、配置される。供給車輪154は、ワイヤ電極を、コンタクトデバイス160の方向において前方へ駆動する。
In addition to the
ワイヤフィーダユニット150よりも上方に、ワイヤ電極172、176を直線状にするためのワイヤ直線化ユニット140が、配置される。ワイヤ直線化ユニット140の最初の位置において表される2つローラー(参照番号によって参照しない)は、ワイヤ直線化ユニットの後部において互いに垂直に配置される、3つの固定車輪上に圧力をかけるために用いられる。ローラーが車輪にかけている圧力は、ワイヤ直線化ユニット140の外側で、ノブを介して調節可能である。3つの車輪上のローラーの圧力は、ワイヤを直線状にする。ワイヤ直線化ユニット140は、電気的に絶縁される電極174がワイヤ直線化ユニット140を自由に通過することのできる電気的絶縁部分146を含む。
Above the
ワイヤ直線化ユニット140よりも上方に、電気的に絶縁される電極174をコンタクトデバイス160に向けて供給するための、別個のワイヤフィーダユニット130が配置される。ワイヤフィーダユニット130上に、ワイヤフィーダユニット130の供給車輪を駆動する、駆動装置132(例えば電動機)が配置される。駆動装置132に加えて、ワイヤフィーダユニット130は、駆動軸を有するギアを含む。ギアの駆動軸上に、他の車輪(図示せず)によって加圧されることのできる、供給車輪134(図6)が配置される。供給車輪134は、ワイヤ電極を、コンタクトデバイス160の方向において前方へ駆動する。
Above the
ワイヤフィーダユニット130よりも上方に、電気的に絶縁される電極174を直線状にするための、別個のワイヤ直線化ユニット120が配置される。したがって、溶接ヘッド100の縦の延長に沿って、電気的に絶縁される電極174を、ワイヤリザーバ(例えばワイヤボビン(図示せず))からコンタクトノズルにガイドするための、電気的に絶縁されるダクト180が提供される。フィーダユニット150と130との間に、かつ、ワイヤ直線化ユニット120よりも上方に、電気的に絶縁される電極174を受け入れる電気的に絶縁されたワイヤ導管は、配置されることができる。
Above the
特に、電気的に絶縁されるダクト180は、ワイヤ直線化ユニット140の電気的絶縁部分146、非絶縁電極172、176のためのワイヤフィーダユニット150の電気的絶縁部分156、およびコンタクトデバイス160の電気的絶縁部分166、ならびに、ユニット130、140、150、160間の、そして電気的に絶縁される電極174のためのワイヤ直線化ユニット120よりも上の、電気的に絶縁されるワイヤ導管、から構成される。
In particular, the electrically insulated
図5a〜図5eは、共に記述されるコンタクトデバイス160のさまざまな図を表す。コンタクトデバイス160は、ワイヤ電極(図示せず)を受け入れるためのダクトを含むデバイスボディ161を含む。そこにおいて、電気的絶縁部分166は、ダクトのうちの1つである。
5a-5e represent various views of a
例として、デバイスボディ161は、着脱可能部161bが主部161aに取り付けられる、縦方向に分割された2つの部分161a、161bでできている。主部161aは、円筒状の上部、および、中央を通る切断(図5a、5e)に関してわずかにくぼんだ下部を有する。着脱可能部161bは、主部161aのくぼんだ部分に、ねじによって取り付けられる。
As an example, the
あるいは、デバイスボディ161は、いくつかの部分の代わりに、ワイヤ電極の通過のために貫通される1つ以上の孔を有するモノリシック金属体でありえる。
Alternatively, the
着脱可能部161bと主部161aとの間には、部分161a、161bが互いに取り付けられるとき、小さな自由距離が残る。その距離は、コンタクトデバイス160内の電極にとって、さまざまなワイヤ直径を使用することを許容する。電気的に絶縁される電極は、電気的絶縁部分166内で別にガイドされるので、電気的に絶縁される電極の直径は、デバイスボディ161内の他の電極の直径から独立して選ばれることができる。
A small free distance remains between the
デバイスボディ161の部分161a、161bは、2つの部分163a、163bからなる先端部163を囲む。そこにおいて、部分163aは、デバイスボディ161の主部161aに取り付けられ、部分163bは、着脱可能部161bに取り付けられる。先端部163の部分163a、163bは、主部161aおよび着脱可能部161bに提供されるそれぞれの孔164a、164bに挿入されるねじによって、主部161aおよび着脱可能部161bにそれぞれ取り付けられることができる。
The
先端部163は、主に円筒形状を有してよいデバイスボディ161の残りの部分に比べて、より小さい直径を有してよい。電気的絶縁部分166は、コンタクトデバイス160の縦の延長の全体にわたって伸びて、コンタクトデバイス160の先端部163の出口162で、電気的に絶縁されたワイヤ電極(図示せず)のための出口169を提供する。
The
図5a、5eに示される断面図で分かるように、デバイスボディ161は、電気的に絶縁されたワイヤ電極(図示せず)のための電気的絶縁部分を提供する、中心位置に配置される電気的絶縁部分166を有する内部区域167を有する。電気的絶縁部分166は、セラミック管のような絶縁管であることが好ましい。。中心の電気的絶縁部分166の両側には、溶接中に、アークによって消費されることを意図するワイヤ電極(図示せず)のためのダクト168a、168bが提供される。ダクト168a、168bは、先端部163a、163b内に対応する溝部を含む。溝部は、デバイスボディ161の着脱可能部161bが主部161aに取り付けられるとき、ワイヤ電極のためのエンクロージャを形成する。
As can be seen in the cross-sectional views shown in FIGS. 5a and 5e, the
デバイスボディ161の外側で、ボルト165が配置される。そしてそれは、ワイヤ電極の実際の直径から仮想的に独立している部分161a、161bのコンタクト圧力を提供する、スプリングエレメント(例えば円板ばね)を介して、デバイスボディの部分161a、161bを共に保持する。
A
電気的接点は、デバイスボディ161の主部161に配置される接点部分164cにおいて、コンタクトデバイス160に取り付けられることができる。アークが、デバイスボディ161に近い電気的接点にある非絶縁電極で発達することができるように、電源に接続されるワイヤは、コンタクトデバイス160に電圧および電流を伝えるための接点部分164cに接続されることができる。
The electrical contact can be attached to the
電気的絶縁部分166において、ワイヤ電極は、他の電極(図示せず)を接触させることなく、コンタクトデバイス160を通過することができる。
In the
図6は、図2〜4で示されるものと仮想的に同様のレイアウトの、アーク溶接の溶接ヘッド100の例示の実施形態の側面図である。不要な反復を回避するために、同様のエレメントの詳細な説明のためにこれらの図面が参照される。ワイヤ直線化ユニット140よりも上方に、ツイン電極のための2つのガイド管142、144が提供される。ガイド管142、144は、溶接ヘッド100の縦の延長に対して、横方向に配置される。電気的に絶縁される電極(図示せず)のためのワイヤフィーダユニット130と、非絶縁電極(図示せず)のワイヤ直線化ユニット140との間に、電気的に絶縁される電極(図示せず)のためのガイド管182が、配置される。駆動装置132、152は、電極の速度制御のためのパルスセンサを備えることができる。コンタクトデバイス160の近くに、フラックスホッパー114(図2〜4)用のノズル116が配置される。ノズル116は、コンタクトデバイス160の縦軸と平行に配置されるロッド118に固定される。
FIG. 6 is a side view of an exemplary embodiment of a
図7a〜7cは、溶接方向20に関して電極アセンブリ170における電極の配列を示す。
7 a-7 c show the arrangement of the electrodes in the
図7aは、電気的に絶縁される「コールド」電極174および非絶縁「ホット」電極を有する、電極アセンブリ170の第1の異型を示す。電極アセンブリ170の第2の異型は、中心電極である電気的に絶縁される電極174を有する3つの電極172、174、176を含み、図7bに示される。電極アセンブリの外側にある電気的に絶縁される電極174を有する3つの電極172、174、176を含む、電極アセンブリ170の第3の異型は、図7cに示される。
FIG. 7 a shows a first variant of the
図8a〜8cは、2つのアーク溶接の溶接ヘッド100a、100bを含む溶接ヘッドアセンブリ200の配列を示す。各溶接ヘッド100a、100bは、電気的に絶縁される電極174a、174b、および1つ以上のホット電極172a、172bを有する電極アセンブリ170a、170bを含む。図8aに示される溶接ヘッドアセンブリ200の第1の異型において、各溶接ヘッド100a、100bは、各溶接ヘッド100a、100bにおける2つの電極172a、174a、172b、174bを含む。電気的に絶縁される電極174a、174bは、溶接ヘッドアセンブリ200における最も外側の電極である。
8a-8c show an array of
第2の異型は、図8bに示される。ここで、各溶接ヘッド100a、100bは、3つの電極172a、174a、176a、172b、174b、176bを有する電極アセンブリ170a、170bを含む。そこにおいて、電気的に絶縁される電極174a、174bは、各溶接ヘッド100a、100bの中心電極として、2つの非絶縁電極172a、176a、172b、176bの間の中央に配置される。
The second variant is shown in FIG. 8b. Here, each
図8cは、各溶接ヘッド100a、100bにおける3つの電極172a、174a、176a、172b、174b、176bを有して、そして、電気的に絶縁される電極174a、174bは、溶接ヘッドアセンブリ200の外側にある、第3の異型を示す。
FIG. 8 c has three
本発明の好ましい実施形態によれば、デバイスボディの端部にデバイスボディ先端部が提供されることができる。そしてそれは、電気的に絶縁される電極のための電気絶縁部分、および他の電極を受け入れるための凹所を有する。都合のよいことに、1つ以上の電極および電気的絶縁部分は、定義された方法における先端部の溝において配置されることができて、オペレーション中に、安全に保持されることができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, a device body tip can be provided at the end of the device body . And it has an electrically insulating part for an electrically insulated electrode and a recess for receiving another electrode. Conveniently, the one or more electrodes and electrically insulating portions can be placed in the tip groove in a defined manner and can be safely held during operation.
Claims (26)
前記コンタクトデバイス(160)は、電極アセンブリ(170)を含み、
前記電極アセンブリ(170)は、コンタクトデバイス(160)において配置される少なくとも2つの可融の連続的に供給されるワイヤ電極(172、174、176)を含み、
電極アセンブリ(170)において、少なくとも1つの電極(174)が他の電極(172、176)から電気的に絶縁されるように、当該電極(174)の電気的絶縁のための電気的に絶縁されるダクト(180)が提供される、ことを特徴とする溶接ヘッド。 A welding head (100) for electric arc welding comprising a contact device (170) and one or more wire feeder units (130, 150) comprising:
The contact device (160) includes an electrode assembly (170);
The electrode assembly (170) includes at least two fusible continuously supplied wire electrodes (172, 174, 176) disposed in a contact device (160);
In the electrode assembly (170), at least one electrode (174) is electrically insulated for electrical insulation of the electrode (174) so that it is electrically isolated from the other electrodes (172, 176). A welding head characterized in that a duct (180) is provided.
前記溶接ヘッドのうちの少なくとも1つは、コンタクトデバイス(160)および供給部分(130、150)を含み、
前記コンタクトデバイス(160)は、電極アセンブリ(170a、170b)を含み、
前記電極アセンブリ(170a、170b)は、コンタクトデバイス(160)において配置される少なくとも2つの可融の連続的に供給されるワイヤ電極(172a、174a、176a、172b、174b、176b)を含み、
前記電極(174a、174b)が前記電極アセンブリ(170a、170b)の他の電極(172a、176a、172b、176b)から電気的に絶縁されるように、前記電極(174a、174b)のうちの少なくとも1つの電気的絶縁のための電気的に絶縁されるダクト(180)が提供される、ことを特徴とする溶接ヘッドアセンブリ。 A welding head assembly (200) comprising at least two electric arc welding welding heads (100, 100b), comprising:
At least one of the welding heads includes a contact device (160) and a supply portion (130, 150);
The contact device (160) includes electrode assemblies (170a, 170b);
The electrode assembly (170a, 170b) includes at least two fusible continuously supplied wire electrodes (172a, 174a, 176a, 172b, 174b, 176b) disposed in a contact device (160);
At least one of the electrodes (174a, 174b) such that the electrode (174a, 174b) is electrically isolated from other electrodes (172a, 176a, 172b, 176b) of the electrode assembly (170a, 170b). A welding head assembly, characterized in that an electrically insulated duct (180) for one electrical insulation is provided.
デバイスボディ(161)、および、
前記コンタクトデバイス(160)を通して電気的に絶縁された方法で少なくとも1つの電極(174;174a、174b)をガイドするための電気的絶縁部分(166)、および、
前記デバイスボディ(161)と電気的に接触する少なくとも他の電極(172、176;172a、176a、172b、176b)のための少なくとも1つのダクト(168a、168b)、
を含む、電気アーク溶接コンタクトデバイス。 Electricity for an electric arc welding head (100) according to any one of claims 1-12 and / or a welding head assembly (100, 100a, 100b) according to any one of claims 13-18. An arc welding contact device (160) comprising:
A device body (161), and
An electrically insulating portion (166) for guiding at least one electrode (174; 174a, 174b) in an electrically isolated manner through the contact device (160); and
At least one duct (168a, 168b) for at least another electrode (172, 176; 172a, 176a, 172b, 176b) in electrical contact with the device body (161);
Including electric arc welding contact device.
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