KR20210126704A

KR20210126704A - 와이어 공급 장치 및 와이어 공급 방법

Info

Publication number: KR20210126704A
Application number: KR1020217029457A
Authority: KR
Inventors: 우도 케슬러; 자샤 로제; 마티아스 벤더; 랄프 헬미히
Original assignee: 알렉산더 빈첼 슈바이쯔텍크닉 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-10-20
Also published as: JP2022520543A; US20220105586A1; EP3924132B1; WO2020164949A1; DE102019103740A1; EP3924132A1; ES2960388T3; CN113439000A

Abstract

본 발명은 특히 열 접합 장치용, 와이어를 이송하기 위한 와이어 공급 장치 및 와이어 공급 장치를 사용하여 와이어를 공급하는 방법에 관한 것으로서, 공급 드라이브에 의해 작동될 수 있고 마찰에 의해 구동 운동을 전달하기 위해 접촉 압력을 가하여 와이어 공급 장치를 통해 안내되는 와이어에 대해 배치될 수 있는 적어도 하나의 구동 요소를 갖는다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 구동 요소에 결합되고 접촉 압력에 대해 측정된 값을 사용하여 제어기에 의해 제어될 수 있는 액추에이터는, 와이어에 작용하는 접촉 압력을 가변적으로 설정하기 위해 제공된다.

Description

와이어 공급 장치 및 와이어 공급 방법

본 발명은 청구항 제1항의 일반적인 부분에 따른 와이어 공급 장치 및 청구항 제6항의 일반적인 부분에 따른 와이어를 공급하는 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 와이어 형태로 공급되는 충전 재료 또는 소모성 전극을 갖는 열 접합 장치에 사용되는 와이어 공급 장치 또는 이러한 와이어 공급 장치를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 금속 차폐 가스(MSG) 용접 방법, 특히 MIG 또는 MAG 방법을 위한 용접 또는 납땜 토치가 존재할 수 있다. 이와 관련하여, MIG는 소위 "금속 불활성 가스" 방법을 나타내고 MAG는 소위 "금속 활성 가스" 방법을 나타낸다. 본 발명은 또한 텅스텐 불활성 가스(TIG) 및 플라즈마 용접 장치 장치용 냉선 드라이브 및 열선 드라이브, 레이저 방법 및 하이브리드 방법, 예를 들어 와이어 형태의 충전 재료가 접합 부위에 별도로 공급되는 MSG-레이저-하이브리드 또는 탠덤 방법에 관한 것이다.

수동 안내 용접 토치의 영역에서 고려될 수 있는 사용 외에도, 본 발명의 주제는 특히 기계 안내 토치에 사용되는 와이어 공급 장치에 관한 것이다. 기계 안내 토치는 사람, 즉 손으로 작동하는 것이 아니라 기계(예: 다축 로봇)에 의해 작동되는 토치이다.

일반적인 유형의 와이어 공급 장치는 와이어 전극 또는 와이어 공급 장치를 통과하는 와이어에 구동 운동을 마찰적으로 부여하는 역할을 하는 적어도 하나의 구동 요소를 포함한다.

다양한 유형의 와이어 공급 장치가 종래 기술에 개시되어 있는데, 예를 들어, 프랑스 특허 공개 FR 2 624 418, 독일 실용 신안 DE 20 2005 022 102 U1, US 특허 번호 2,915,171 A 및 2,053,260 A, 유럽 특허 EP 1 384 547 B1, 독일 공개 특허 출원 DE 1 059 644 B 또는 동독 공식 심사 - 임시 경제 특허 DD 250 512 A1에 개시되어 있다.

여기에 도시된 와이어 공급 장치는 주로 용접 기계에 사용된다. 이와 관련하여, 각각의 경우에, 이송될 와이어 또는 이송될 와이어 전극에 대해 접촉 압력으로 가압하는 적어도 하나의 구동 요소가 제공되며, 공급 운동을 동시에 전달하는 방법이 제공된다. 접촉 압력은 일반적으로 수동으로 설정된다. 이러한 이유로, 많은 와이어 공급 장치 제조업체는 특정 와이어 재료 및 와이어 직경에 대한 접촉 압력의 수동 설정에 대한 권장 사항을 제공한다. 일반적으로, 이것은 와이어 이송 롤러의 형상과 함께 와이어 피더 상에 제조업체의 스티커 형태로 표시된다.

때로는, 수동으로 조정 가능한 스프링 메커니즘이 와이어 또는 와이어 전극에 프리텐션을 가하는 데 사용된다. 여기서 접촉 압력은 프리텐셔닝 스프링의 변형에 따라 달라진다.

유럽 특허 EP 2 640 544 B1은 용접 장치의 용접 와이어를 이송하기 위한 장치의 이송 롤러의 접촉 압력에 대한 목표 값을 결정하는 방법을 개시한다. 접촉 압력에 대한 목표 값은 경험적으로 또는 수학적으로 규정된 파라미터의 함수로 확인된 다음 이송 메커니즘에 설정된다. 용접 장치의 구성과 관련된 추가 파라미터와 함께 규정된 파라미터에 관한 데이터는 접촉 압력에 대해 경험적으로 확인된 해당 목표 값 또는 접촉 압력에 대한 관련 목표 값을 계산하기 위한 계산 사양과 함께 데이터베이스에 저장된다.

접촉 압력을 수동으로 설정하는 것의 단점은 지정된 접촉 압력에 대한 제조업체의 사양에도 불구하고 기계 작업자가 종종 사용 가능한 최대 접촉 압력을 설정한다는 것이다. 한편으로 이것은 편의를 위해 수행되고, 다른 한편으로는 구동 요소와 와이어 또는 와이어 전극 사이의 미끄러짐 가능성을 우려하여 수행된다. 결국, 구동 요소와 와이어 또는 와이어 전극 사이의 미끄러짐의 발생은 어떻게든 피해야 하는데, 왜냐하면 이는 소모성 와이어 전극의 재료가 충분하지 않은 양의 용접 또는 솔더링 토치의 전면 단부에서 용융 영역으로 들어가는 원인이 되기 때문이다. 이러한 경우, 용접 이음매 또는 납땜 이음매를 구성할 재료가 충분하지 않아, 용접 품질이 저하된다. 특히 기계 안내 접합 공정의 경우 이러한 품질 결함은 어떤 경우라도 피해야 한다.

또 다른 이유는 특히 복잡한 설치에서 드라이브에 액세스하기가 매우 어렵기 때문이다. 이것이 접촉 압력의 정기적인 수동 조정뿐만 아니라 지속적인 모니터링이 전혀 불가능하거나 매우 어려운 이유이다.

작업자가 접촉 압력을 최대값으로 자주 설정하는 경우는 장단기적 단점이 있다. 우선, 과도한 접촉 압력은 와이어 공급 장치의 기계적 마모를 증가시킨다. 또한, 과도한 인장력은 이송될 와이어가 탄성 범위를 초과하는 힘을 받게 되어 와이어 공급 장치를 통과할 때 허용되지 않는 방식으로 소성 변형될 수 있다. 예를 들어, 과도한 접촉 압력은 와이어의 원래 원형 단면을 예를 들어 타원형 또는 각진 단면으로 변형할 수 있고, 이로 인해 운반 중 또는 용접 또는 납땜 토치에서 전기 접촉 중에 문제를 일으키거나, 또는 더 큰 마모를 야기하여, 공정 불규칙으로 인해 접합된 연결의 품질에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 마지막으로, 불필요하게 높은 접촉 압력은 와이어 공급 장치의 에너지 소비를 증가시키고 수명을 단축시킨다.

위에서 언급한 단점을 배경으로, 본 발명의 목적은 작동 오류가 감소되고 열적으로 접합된 연결에 대해 높은 수준의 품질이 달성될 수 있게 하는 개선된 와이어 공급 장치 및 와이어 공급 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 결과적인 추가 목적은 주로 구동 시스템의 마모를 최소화하고, 이 공정은 달성 가능한 용접 품질을 가능한 한 개선하고 공정을 안정적으로 유지하며 가능한 경우 와이어 공급 장치의 에너지 소비를 줄이는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 와이어 공급 장치 및 청구항 제6항에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 특히 열 접합 장치를 위한 와이어를 이송하기 위한 와이어 공급 장치에 관한 것으로서, 공급 드라이브에 의해 작동될 수 있고 와이어 공급 장치를 통과하는 와이어 상에 위치될 수 있어, 마찰력으로 구동 운동을 전달하기 위해 접촉 압력을 가하는 적어도 하나의 구동 요소를 갖는다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 구동 요소에 결합되고 접촉 압력에 대해 측정된 값을 사용하여 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 액추에이터는 와이어에 작용하는 접촉 압력을 가변적으로 설정하기 위해 제공된다. 이러한 방식으로, 사용자에 의해 발생하는 모든 오작동을 배제하거나 가능성을 낮출 수 있다. 이 공정에서, 접촉 압력의 가변 설정 또는 조정은 바람직하게는 공급 드라이브가 작동하는 동안 수행된다. 바람직하게는 전기 모터를 사용하여 수행되는 접촉 압력을 설정하면 복잡한 설비에 통합되어 물리적으로 접근하기 어려운 드라이브의 경우에도 최적의 설정이 가능하다. 이 목적을 위해, 시스템은 힘을 변화시키는 과정에서 능동적인 조절을 포함하지 않고 오히려 패널, 블루투스, WLAN 등을 사용하는 원격 제어를 통해 설정이 수행되는 방식으로 단순화될 수 있다.

또 다른 이점은 접촉 압력을 훨씬 더 미세하게 조정할 수 있다는 사실에 있으며, 이는 특히 연납땜 와이어의 경우에 유리하다.

본 발명의 유리한 제1 실시예에 따르면, 커플링 기어, 특히 압력 로커가 구동 요소와 액추에이터 사이에 제공된다. 우선, 접촉 압력을 설정하는 역할을 하는 액추에이터 생성 클램핑 운동이 적절한 방식으로 감소될 수 있으므로, 단부 위치 사이의 스트로크가 비교적 큰 액추에이터를 사용하는 것도 가능하다. 동시에, 커플링 기어의 감속을 적절히 선택하면 액추에이터에 의해 생성된 힘이 특히 쉽게 제어 또는 조절될 수 있는 방식으로 액추에이터의 작동점이 설정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 커플링 기어, 특히 압력 로커는 복원력이 접촉 압력에 반대 작용하는 복원 스프링을 갖는다. 액추에이터의 제어 또는 조절은 접촉 압력이 생성될 때 액추에이터에 의해 복원력이 먼저 극복되어야 하는 복원 스프링이 사용될 때 더욱 단순화될 수 있다.

본 발명의 다른 변형에 따르면, 커플링 기어 또는 압력 로커에는 바람직하게는 액추에이터의 출력을 구성하는 작동 캠, 및 작동 캠으로 작동될 수 있고 구동 요소에 결합되는 압력 태핏이 제공된다. 커플링 기어의 이러한 구성은 예를 들어 와이어 공급 장치의 설치, 유지보수 및 수리가 모두 더 쉽게 수행될 수 있도록 액추에이터와 구동 요소 사이에 기계적으로 고정된 연결이 필요하지 않다. 더욱이, 캠 모양의 적절한 구성은 압력 태핏의 스트로크에 의해 변할 수 있는 가변 전달 능력을 달성할 수 있으며, 이는 액추에이터의 제어 및 조절을 더욱 단순화할 수 있는 조치이다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 액추에이터는 액추에이터 위치 및/또는 액추에이터 힘을 결정하기 위한 측정 수단을 갖는다. 이 구성은 힘 전달 트레인의 위치, 즉 액추에이터와 구동 요소 사이의 간단한 결정을 사용하여 접촉 압력을 추정하는 것을 가능하게 한다. 이를 통해 접촉 압력의 크기를 간접적으로 측정할 수 있다. 액추에이터 힘(예: 액추에이터 출력에 존재하는 힘)을 측정하여 접촉 압력을 직접 결정할 수도 있고, 따라서 구동 요소의 접촉 압력에 대한 직접적인 결론을 도출할 수 있다. 구동 요소에 대한 접촉 압력을 결정하기 위해, 커플링 기어에 의해 발생하는 힘 강화 계수를 여전히 수학적으로 고려하는 것이 필요할 수 있다.

본 발명의 유리한 개선예에 따르면, 와이어의 공급을 결정하고 및/또는 와이어 기하학적 구조를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 측정 수단이 제공된다. 액추에이터가 제어 장치에 의해 활성화되면, 측정 수단에서 얻은 측정 값을 고려할 수 있으므로, 항상 충분히 높은 접촉 압력이 존재하는 동시에, 가능한 한, 높은 접촉 압력이 와이어에 가해지지 않도록 한다. 따라서 접촉 압력을 설정하기 위한 제어 변수는 와이어 공급이다. 이러한 방식으로, 구동 요소와 와이어 사이의 원치 않는 미끄러짐이 확실하게 방지될 수 있다. 동시에, 과도한 접촉 압력으로 인해 구성 요소가 조기에 마모되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 와이어와 직접 접촉하는 측정 휠을 사용하여 와이어에 직접 수행되는 측정을 기준으로 와이어를 공급할 수 있다. 대안으로, 구동 운동을 생성하는 드라이브의 모터 전류를 측정할 수 있다.

와이어 기하학적 구조 또는 소위 변형 제어는 예를 들어 용접력 및 접촉 압력과 같은 공정 파라미터에 대한 재료를 선택하기 위한 타당성 제어의 기초 역할을 한다. 예를 들어, 주어진 재료가 규정된 설정 압력에서 정의된 변형을 나타내는 경우, 재료 의존 접촉 압력의 설정이 해당 재료에 대응할 가능성이 매우 높다고 가정할 수 있다. 와이어를 장치에 끼우는 범위 내에서 변형을 인식하면 용접 절차가 실제로 시작되기 전에 잘못된 재료 선택을 인식하는 데 유리하다. 허용되지 않는 용접 파라미터를 기반으로 잘못된 재료를 간접적으로 인식하는 것도 가능하지만, 이러한 경우 구성요소가 이미 손상되었을 수 있다. 변형 제어를 통해 와이어가 끼워지는 동안 이미 잘못된 재료를 인식할 수 있다.

본 발명의 다른 변형에서, 적어도 하나의 측정 수단은 피드 또는 와이어 기하학적 구조를 광학적으로 또는 기계적으로 검출한다. 우선, 피드 또는 와이어 기하학적 구조의 광학적 감지는 측정이 비접촉식으로 이루어지므로 실질적으로 마모 없이 수행될 수 있다는 이점을 수반한다. 기계적 검출은 일반적으로 구현하기에 더 비용 효율적이며 산업 적용 조건에서 발생하는 불순물에 훨씬 덜 민감하다.

상이한 직경을 갖는 와이어를 운반하는 것을 고려할 수 있다. 이러한 이유로, 와이어 직경에 적합한 이송 롤러가 제공될 수 있으므로, 결과적으로 와이어 직경이 다른 경우에도, 거의 동일한 양의 와이어가 이송 롤러에 의해 풀리는 것이 항상 보장된다. 이송 롤러의 이러한 적응은 이송 롤러의 표면에 생성된 다양한 홈 모양을 통해 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 서로 다른 와이어 직경에도 불구하고, 와이어의 양은 회전 속도에서 유도될 수 있다. 더욱이, 이송 롤러의 이러한 적응으로 인해, 모터 제어 장치에 대한 피드백을 위한 준비가 필요하지 않다. 이것은 와이어에 작용하는 접촉 압력이 와이어 드라이브와 독립적으로 본 발명에 따라 설정되는 것을 허용한다.

본 발명의 독립적인 사상은 와이어 공급 장치, 특히 전술한 유형의 와이어 공급 장치를 통과하는 와이어를 공급하는 방법을 제시한다. 공급 드라이브에 의해 생성된 구동 운동은 공급 드라이브에 결합된 구동 요소에 의해 와이어에 마찰적으로 전달되며, 이 과정에서 구동 요소는 접촉 압력으로 와이어를 가압하게 된다.

본 발명에 따른 방법은 또한 접촉 압력에 대해 측정된 값에 기초하여 제어 및/또는 조절되는 액추에이터에 의해 접촉 압력이 다양한 값으로 가변적으로 조정될 수 있도록 제공한다.

본 발명은 이제 이송될 와이어에 작용하는 접촉 압력이 이제 수동으로 구동 요소와 와이어 사이의 미끄러짐이 방지되거나 적어도 허용 가능한 수준으로 감소될 수 있는 방식으로 설정되도록 허용한다. 또한, 기계적 설정을 통해 과도한 접촉 압력을 방지하여, 전체 장치의 마모를 줄이고, 우수한 용접 품질에 필요한 와이어 기하학적 구조를 달성할 수 있다. 본 방법은 바람직하게는 와이어-피드 장치로 수행될 수 있다. 접촉 압력은 제어 및/또는 조절 작동기를 통해 다양한 값으로 설정될 수 있다.

방법의 유리한 제1 개선에 따르면, 접촉 압력은 적어도 하나의 와이어 이송 파라미터, 바람직하게는 이송될 와이어와 구동 요소 사이의 미끄러짐의 함수로, 및/또는 규정된 피드 및/또는 확인된 와이어 기하학적 구조의 함수로, 및/또는 용접 파라미터, 특히 용접 전류의 함수로 제어 및/또는 조절된다. 이러한 방식으로, 사용자에 의한 오작동을 사실상 배제할 수 있다. 결과적으로, 와이어 공급 장치를 설정하기 위해 접촉 압력을 수동으로 설정하거나 후속적으로 조정하는 것은 불필요하다. 이러한 방식으로 원하는 공급이 보장되기 때문에 설정되는 유일한 접촉 압력은 적절한 용접 절차에 필요한 압력이다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 와이어 공급 장치가 작동될 때, 접촉 압력은 초기 값으로 설정되고 구동 요소와 와이어 사이에 미끄러짐이 발생하면 미끄러짐 한계를 초과하는 값으로 증가된다. 이러한 방식으로, 현재 발생하고 있는 미끄러짐뿐만 아니라 와이어가 운반되는 동안 더 큰 기계적 저항으로 인해 발생할 수 있는 새로운 미끄러짐을 방지하거나 상당히 감소시킬 수 있는 가능성이 매우 높다. 소위 "안전 여유"는 미끄러짐 한계, 즉, 순간적인 상황에서 더 이상 미끄러짐이 발생하지 않는 접촉 압력 값에 대해 유지된다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 접촉 압력의 초기 값은 접촉 압력에 대해 설정된 가장 최근 값에 해당하며, 와이어 공급 장치의 지속적인 작동 중에 구동 요소와 와이어 사이에 미끄러짐이 없는 경우, 접촉 압력이 감소하고, 미끄러짐이 다시 발생하면, 미끄러짐 한계 초과의 값으로 다시 한 번 상승한다. 제어 또는 규제의 기반이 되는 알고리즘의 이러한 보완으로, 와이어 공급 장치의 지속적인 작동 중에 와이어에 작용하는 접촉 압력을 적절한 용접 절차를 보장하는 데 필요한 수준으로 감소시키는 것이 가능하다.

다른 변형에서, 접촉 압력은 이산 값으로 증분적으로 설정된다. 이것은 액추에이터의 간단한 작동을 허용한다. 대안으로, 접촉 압력을 연속적으로 또는 사실상 연속적으로 다른 값으로 설정할 수 있다. 접촉 압력 값을 연속적으로 또는 거의 연속적으로 설정하면 매우 미세한 제어 또는 조절이 가능하다. "실제로 연속적으로"라는 용어는 액추에이터를 활성화하는 제어 장치가 출력에서 가능한 가장 높은 분해능으로 작동됨을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 대조적으로, 접촉 압력의 개별 값으로 "증분적으로 설정"이라는 용어는 액추에이터 활성화를 위한 값 범위 내에서, 접촉 압력에 대해 매우 적은 고정 값만이 사전 설정되었으며 후자는 매번 이러한 고정 값 중 하나로 설정될 수 있다는 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 접촉 압력은 와이어 공급 장치 또는 와이어 공급 장치에 연결된 용접 유닛에서 측정된 파라미터의 함수로 조절된다. 이러한 방식으로, 정확한 접촉 압력을 설정하거나 조정하기 위한 사용자의 개입이 완전히 생략될 수 있다. 따라서, 우선, 장치에서 발생하는 기계적 마모를 더욱 줄일 수 있고 용접 연결 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 엔벨로프 모니터링을 고려할 수 있고, 이에 의해, 특히 와이어 공급 장치가 새 것일 때, 구성 요소로부터 1회 기준 곡선이 획득되며, 이 과정에서 시간에 따른 힘 곡선 또는 거리에 따른 힘 곡선이 기록된다. 이것은 힘을 미리 설정하기 위한 기준 곡선과 소위 "상태 모니터링"을 위한 기준 값으로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 조절의 기반이 되는 알고리즘은 비례(P) 제어기, 비례-적분(PI) 제어기, 비례-적분-미분(PID) 제어기, 적분(I) 제어기 또는 비례 미분(PD) 제어기의 원리에 따라 제공된다. 이러한 조절을 사용하여, 초기에 제어 편차는 측정된 파라미터와 파라미터 규정된 값의 편차를 기반으로 확인된다. 이는 예를 들어 미끄러짐일 수 있다. 미끄러짐에 대한 파라미터 규정 값은 항상 0 또는 거의 0이다. 접촉 압력의 증가 또는 감소의 크기는 제어 편차의 크기 및/또는 제어 편차의 변화율의 함수로 나타난다. 우선, 이것은 더 정확할 뿐만 아니라 더 빠른 조절을 가능하게 한다. 구동 요소와 와이어 사이의 미끄러짐이 조절을 위한 기준 변수, 즉 결정적인 파라미터로 사용될 때, 프리텐셔닝 힘의 매우 빠른 조절이 필요하다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 시스템 상태를 확인하기 위해 접촉 압력이 수정되거나 조정된 값이 일시적으로 저장되고 평가되는 것이 제공된다. 이 변형예는 상태 모니터링과 관련이 있다. 이러한 맥락에서, 접촉 압력의 모니터링은 와이어 이송 시스템의 상태에 대한 정보를 간접적으로 산출하는 것을 의미한다. 즉, 주어진 힘이 초과되면, 시스템 구성 요소가 마모되거나 더러워져서, 교체 또는 청소가 필요하지만, 진행 중인 작동 중 완전한 고장을 피할 수 있다고 가정할 수 있다.

모니터링을 위해 개별 값 또는 엔벨로프(위 참조)를 사용할 수 있다. 또한, 특정 값을 초과하는 시간을 모니터링할 수도 있다. 목표는 사용자가 조기에 개입하고 와이어 이송 시스템에 대한 예방적 유지보수 조치를 시작할 수 있도록 하는 것이다.

접촉 압력의 엔벨로프는 주기적으로 반복되는 작업을 수반하는 주로 자동화된 적용이 고려되는 프로세스인 시스템 모니터링을 위해 제공된다. 예를 들어, 로봇은 동일한 시간 내에 일관되게 동일한 궤적을 따라 진행할 수 있다. 따라서, 우선, 엔벨로프가 로봇 제어 시스템과의 추가 동기화가 필요할 수도 있는 거리에 대한 힘을 나타낼 수 있지만, 상대적인 시간에 대해서만 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 와이어 이송 속도, 전류 강도 또는 레이저 출력과 같은 주기 의존 파라미터를 통해 추가 연관이 가능하다. 실제 값과 이상적인 프로세스의 목표 값 사이의 편차는 이러한 파라미터 중 하나 이상을 통해 도출할 수 있다. 일반적으로, 단순 임계값보다 더 정확하다.

본 발명에 따른 본 발명의 다른 실시예는, 힘 곡선이 저장될 수 있고 그 다음 엔벨로프 모니터링에 의해 기준 곡선과 조화될 수 있는 것을 제공한다.

마지막으로, 액추에이터의 설정된 힘, 변형 및 모터 전류 데이터는 케이블을 통해 아날로그 형식으로 또는 케이블 연결을 통해 디지털 형식으로 또는 무선으로 디지털 형식으로 검출, 저장 및 전송될 수 있는 것이 제공될 수도 있다. 가능한 기술적 방법은 특히 예를 들어 와이어의 직경과 타원형의 온라인 및 실시간 제어를 위한 와이어 드로잉 플랜트에서 사용되는 레이저 측정 시스템이다. 레이저 마이크로미터라고도 한다.

본 발명의 추가적인 목적, 이점, 특징 및 적용 가능성은 도면을 참조하는 실시예의 아래 설명으로부터 이어진다. 이러한 맥락에서, 설명 및/또는 도시된 모든 특징은 그 자체로 또는 임의의 의미 있는 조합으로 본 발명의 주제를 구성하며, 또한 청구항 또는 이 청구항이 다시 참조하는 청구항에서의 편집과 무관하다.

이와 관련하여 다음이 때때로 개략적으로 도시된다.
도 1은 기계적 측정 장치를 구비한 와이어 공급 장치의 사시도이다.
도 2는 광학 측정 장치를 구비한 와이어 공급 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1 또는 도 2에 따른 액추에이터 및 압력 로커를 구비한 와이어 공급 장치의 단면의 평면도이다.
도 4는 도 3에 따른 단면의 사시도이다.
도 5는 도 3에 따른 단면의 다른 사시도이다.
도 6은 압력 로커의 상세도이다.
도 7은 도 6에 따른 상세도의 사시도이다.
도 8은 와이어의 구동 운동의 개략도이다.
도 9는 구동 벨트를 구비한 와이어 공급 장치의 사시도이다.
도 10은 구동 벨트를 구비한 와이어 공급 장치의 단면을 도시한 사시도이다.
도 11은 직접 작동되는 압력 태핏이 있는 와이어 공급 장치의 상세 사시도이다.
도 12는 접촉 압력을 결정하기 위한 흐름도이다.

명료함을 위해, 이하에 도시된 도면에서 동일한 구성요소 또는 동일한 효과를 갖는 구성요소에는 동일한 참조 번호가 제공된다.

본 발명의 주제는 와이어 공급 장치(11), 특히 수동 안내 용접 토치의 영역뿐만 아니라 기계 안내 토치의 영역에서도 사용될 수 있는 와이어 공급 장치(11)에 관한 것이다. 본 실시예에서 설명하는 와이어 공급 장치(11)에서, 와이어 공급 장치(11)를 통과하는 와이어(13) 또는 와이어 전극에 마찰적으로 구동 운동을 부여하는 역할을 하는 적어도 하나의 구동 요소(1, 4)가 있다.

여기서, 구동 요소(1)는 구동 롤러로 구성되고; 본 발명에 기술된 바와 같이, 구동 요소로서 소위 캐터필러 트랙 또는 구동 벨트(4)를 사용하는 것도 마찬가지로 고려될 수 있다. 구동 벨트(4)로서 구성된 구동 요소를 갖는 와이어 공급 장치(11)는 도 9 및 도 10에서 볼 수 있다.

도 1 및 도 2는 특히 열 접합 장치를 위해 와이어(13)를 운반하는 역할을 하는 와이어 공급 장치(11)를 도시한다.

도 1 및 도 2 그리고 특히 도 3 내지 도 5에 따른 와이어 공급 장치(11)의 상세도에서 알 수 있는 바와 같이, 와이어 공급 장치(11)는 와이어, 전원 및/또는 불활성 가스가 공급될 수 있는 튜브 팩용 연결 포트(2)를 갖는다. 와이어(13)는 중앙 연결부(3)를 통해 와이어 공급 장치(11)에 삽입된다.

여기서 와이어 공급 장치(11)는 공급 드라이브(5)에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 구동 요소(1)를 갖고, 이로써 상기 구동 요소(1)는 도 8에 도시된 바와 같이 구동 운동(14)을 마찰적으로 전달하기 위해 와이어 공급 장치(11)를 통해 완전히 삽입되는 와이어(13) 상에 위치될 수 있고, 이에 의해 접촉 압력(15)을 가한다.

본 실시예에서, 공급 드라이브(5)는 도 1 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 와이어 공급 푸시버튼(6)에 의해 작동될 수 있다.

직경이 다른 와이어를 사용하기 위해서는, 와이어 직경에 적합한 이송 롤러가 제공될 수 있으므로, 결과적으로, 와이어 직경이 다른 경우에도 거의 동일한 양의 와이어가 이송 롤러에 의해 풀리는 것이 항상 보장된다. 이송 롤러의 이러한 적응은 이송 롤러의 표면에 생성된 다양한 홈 모양을 통해 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 서로 다른 와이어 직경에도 불구하고, 와이어의 양은 회전 속도에서 유도될 수 있다. 더욱이, 이송 롤러의 이러한 적응으로 인해, 모터 제어 장치에 대한 피드백이 제공될 필요가 없다. 이것은 와이어에 작용하는 접촉 압력이 와이어 드라이브와 독립적으로 본 발명에 따라 설정되는 것을 허용한다.

도 1 및 도 2 뿐만 아니라 도 9 및 도 10은 또한 적어도 하나의 구동 요소(1)에 결합되고 와이어(13)에 작용하는 접촉 압력(15)을 가변적으로 설정하기 위해 접촉 압력(15)에 대해 측정된 값을 사용하여 제어 유닛(12)에 의해 제어될 수 있는 액추에이터(8)를 도시한다. 여기서, 액추에이터(8)는 압력 로커(16)로 구성된 힘 측정 수단(7)에 작용하는 작동 캠(10)을 구동한다. 압력 로커(16)는 복원 요소, 특히 복원 스프링(17)을 가질 수 있어, 복원력이 활성화 후에 초기 위치로 복귀하도록 한다.

디스플레이(9), 특히 LED 유닛은 접촉 압력(15)을 표시하기 위해 제공될 수 있으며, 선택적으로 또한 접촉 압력(15)의 수동 재조정을 허용하기 위해 제공될 수 있다.

이러한 맥락에서, 접촉 압력(15)의 가변 설정 또는 조정은 바람직하게는 공급 드라이브(5)가 작동하는 동안 수행된다. 바람직하게는 전기 모터에 의해 수행되는 접촉 압력(15)의 설정은 복잡한 설비에 통합되어 있기 때문에 물리적으로 접근하기 어려운 드라이브의 경우에도 최적의 설정을 허용한다. 이 목적을 위해, 시스템은 힘을 변화시키는 과정에서 능동적인 조절을 수반하지 않으며, 오히려 설정은 예를 들어 패널 또는 블루투스, WLAN 등을 사용하는 원격 제어를 통해 수행되는 방식으로 단순화될 수 있다.

도 6과 도 7은 구동 요소(1)와 액추에이터(8) 사이의 하우징(20)에 배치된 압력 로커(16)가 압력 태핏(23) 및 복원력(18)이 접촉 압력(15)에 반대로 작용하는 복원 스프링(17)을 갖는 커플링 기어로 구성되는 것을 보여준다. 접촉 압력(15)을 설정하는 역할을 하는 액추에이터 생성 클램핑 운동은 적절한 방식으로 감소될 수 있으므로, 단부 위치 사이의 스트로크가 비교적 큰 액추에이터(8)를 사용하는 것도 가능하다. 동시에, 커플링 기어의 감속을 적절히 선택하면 액추에이터(8)에 의해 생성된 힘이 특히 쉽게 제어 또는 조절될 수 있는 방식으로 액추에이터(8)의 작동점이 설정될 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 액추에이터 위치(19)를 결정하기 위한 측정 수단(21, 22)을 도시하고, 도 1은 적어도 하나의 기계적 측정 수단(21)을 도시하고, 도 2는 와이어(13)의 공급을 결정하고 및/또는 와이어 기하학적 구조를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 광학적 측정 수단(22)을 도시한다. 기계적 측정 수단(21) 또는 광학적 측정 수단(22)은 각각 광학적으로 또는 기계적으로 피드 또는 와이어 기하학적 구조를 검출한다.

와이어 공급 장치(11)의 상세 사시도에서, 도 11은 작동 캠(10) 대신에 공압 또는 유압 접촉 압력 힘 조절기를 도시한다. 도 11에 따른 실시예에서, 이것은 직접 드라이브이며, 이에 의해 압력 태핏(23)은 예를 들어 공압 또는 유압 구동에 의해 직접 작동된다. 다른 도면을 간접 드라이브를 보여준다.

와이어 공급 장치(11), 특히 전술한 유형의 와이어 공급 장치(11)를 통과하는 와이어(13)를 공급하기 위한 본 발명에 따른 방법은 도 12에 따른 흐름도에 기초하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

공급 드라이브(5)는 공급 드라이브(5)에 결합된 구동 요소(1)를 통해 구동 운동(14)을 와이어(13)에 마찰적으로 전달한다. 이 과정에서, 구동 요소(1)는 접촉 압력(15)으로 와이어(13)를 누른다. 접촉 압력(15)은 접촉 압력(15)에 대한 측정값에 기초하여 제어 및/또는 조절되는 액추에이터(8)에 의해 다양한 값으로 가변적으로 설정될 수 있다.

기본적으로, 액추에이터(8)는 전기 모터 구동, 공압 또는 유압 작동 모드, 또는 이들의 조합을 기반으로 할 수 있으므로, 본 실시예의 접촉 압력은 전기 모터 동력, 공압 또는 유압이 되도록 구성될 수 있다.

접촉 압력(15)은 적어도 하나의 와이어 이송 파라미터, 바람직하게는 이송될 와이어(13)와 구동 요소(1) 사이의 미끄러짐의 함수로, 및/또는 규정된 피드 및/또는 확인된 와이어 기하학적 구조 및/또는 용접 파라미터, 특히 용접 전류의 함수로 제어 또는 조절된다.

이 과정에서 와이어 공급 장치(11)가 작동되면 우선, 접촉 압력(15)은 초기 값으로 설정되고 구동 요소(1)와 와이어(13) 사이에 미끄러짐이 발생하면 미끄러짐 한계 초과의 값으로 증가된다.

접촉 압력(15)의 초기 값은 접촉 압력(15)에 대해 마지막으로 설정된 값에 해당한다. 와이어 공급 장치(11)의 지속적인 작동 동안 구동 요소(1)와 와이어(13) 사이의 미끄러짐이 없는 경우, 접촉 압력(15)이 감소되고, 미끄러짐이 새로 발생하면, 미끄러짐 한계 초과의 값으로 다시 한 번 증가한다.

접촉 압력(15)의 이러한 설정은 불연속적인 값으로 증분적으로 또는 다른 값으로 연속적으로 또는 사실상 연속적으로 수행될 수 있다.

본 실시예에서, 접촉 압력(15)은 와이어 공급 장치(11) 또는 와이어 공급 장치(11)에 연결된 용접 유닛에서 측정된 파라미터의 함수로 조절된다.

조절의 기반이 되는 알고리즘은 비례(P) 제어기, (PI) 비례 적분 제어기, PID(비례 적분-미분) 제어기, 적분(I) 제어기 또는 비례 미분(PD) 제어기의 원리에 따라 제공된다.

특히, 본 실시예의 경우, 와이어가 소위 학습 단계 동안 처음으로 이송되기 전에 와이어 이송 시스템에 대한 최소 접촉 압력(15)이 확인되도록 제공된다. 이 목적을 위해, 학습 실행의 범위 내에서, 바람직하게는 새로운 와이어(13)가 꿰어질 때 또는 유지보수 절차 후에, 미끄러짐이 더 이상 발생하지 않을 때까지 접촉 압력(15)이 증분적으로 증가한다. 확인된 최소 접촉 압력(15)에 대한 이 값은 최소 접촉 압력(15)으로서 새로운 학습 실행이 수행될 때까지 모든 후속 와이어 이송 절차 동안 그 아래로 떨어지는 값이 없기 때문에 저장된다.

학습 단계 후에 와이어 공급 장치는 정상 작동 조건에서 작동한다. 정상 작동 중에 미끄러짐, 즉 허용할 수 없는 편차가 발생하면, 접촉 압력(15)은 편차 및 이전 접촉 압력에 비례하여 상승한다. 여러 측정 지점에 걸쳐 편차가 발생하면, 이러한 편차가 합산되어 접촉 압력(15)이 그 함수로 추가로 증가한다. 따라서 접촉 압력(15)은 신속하게 또는 "공격적으로" 상승되어, 필수 값을 초과하는 절대적으로 요구되는 접촉 압력(15)을 잠시 초과하는 것이 허용될 수 있다. 이러한 이유로, 접촉 압력(15)의 후속 감소가 필요하고 제공된다.

접촉 압력(15)의 증가 후에 새로운 편차가 측정되지 않으면, 접촉 압력(15)은 이전 증가에 비례하여 감소한다. 측정을 위한 시간 간격은 일정하거나 또는 그렇지 않으면 일정한 와이어 이송량에 해당하는 와이어 이송 속도에 맞게 조정된다.

측정 가능한 편차 없이 각각의 와이어 이송 사이클에 이어, 접촉 압력(15)은 추가로 감소된다. 이러한 공정에서, 감소는 여러 와이어 이송 사이클에 걸쳐 증분적으로 수행되며, 이에 의해 최소 접촉 압력(15)은 위에서 설명한 학습 단계로부터 알려진다.

접촉 압력(15)이 수정되거나 조정되는 값은 시스템 상태를 확인하기 위해 일시적으로 저장되고 평가된다.

마찬가지로, 힘 곡선이 저장되고 엔벨로프 모니터링에 의해 기준 곡선과 조정되는 것이 본 발명에 설명된 바와 같이 고려될 수 있다.

본 발명에 기재된 바와 같이, 마찬가지로 아크 용접 토치 또는 레이저 광학 장치의 기하학적 재배향의 순간에, 출력, 예를 들어 전류 강도 또는 레이저 출력이 각 사이클의 정의된 궤적 위치에서 변경되는 것이 제공될 수 있다. 이것은 와이어 공급의 저항을 증가시키고, 따라서 상승된 접촉 압력(15)으로 변환되지만, 이는 정상적인 프로세스 동작으로 볼 수 있다. 예를 들어, 단일 임계값이 전체 사이클 코스에 사용되는 경우, 이 임계값을 전체 궤적에 대한 최대값으로 고려되어야 하고, 이는 와이어 공급 문제가 궤적을 따라 다른 위치에서 인식되지 않은 채로 남아 있을 수 있음을 의미한다.

그러나 이 궤적 종속 임계값이 재배향 영역에서만 고려된다면, 접촉 압력(15)은 구체적인 궤적 종속 목표 값과 비교될 수 있다.

본 발명에서 설명된 바와 같이, 와이어(13)가 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 구동 벨트(4) 위로 구불구불한 패턴으로 진행하는 것도 고려될 수 있다. 이러한 와이어 운동은 드라이브(8)에 기계적으로 결합될 수 있다. 그러나, 구불구불한 운동을 달성하기 위해 와이어에 대한 별도의 구동도 마찬가지로 고려될 수 있다. 이러한 방식으로, 벨트(4)는 거의 전체 표면적에 걸쳐 균일하게 마모되어, 벨트의 내구성이 현저히 증가된다. 벨트 폭은 바람직하게는 약 20mm일 수 있다.

1 구동 요소(구동 롤러)
2 연결 포트
3 중앙 연결부
4 구동 요소(구동 벨트)
5 공급 드라이브
6 와이어 공급 푸시버튼
7 힘 측정 수단
8 액추에이터
9 디스플레이
10 작동 캠
11 와이어 공급 장치
12 제어 유닛
13 와이어
14 구동 운동
15 접촉 압력
16 압력 로커
17 복원 스프링
18 복원력
19 액추에이터 위치
20 압력 로커용 하우징
21 기계적 측정 수단
22 광학 측정 수단
23 압력 태핏

Claims

공급 드라이브(5)에 의해 작동될 수 있고 와이어 공급 장치(11)를 통과하는 와이어(13) 상에 위치되어 구동 운동(14)을 마찰적으로 전달하기 위해 접촉 압력(15)을 가할 수 있는 적어도 하나의 구동 요소(1)를 갖는, 열 접합 장치용 와이어(13)를 이송하는 와이어 공급 장치(11)에 있어서,
적어도 하나의 구동 요소(1)에 결합되고 접촉 압력(15)에 대해 측정된 값을 사용하여 제어 유닛(12)에 의해 제어될 수 있는 액추에이터(8)가, 와이어(13)에 작용하는 접촉 압력(15)을 가변적으로 설정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제1항에 있어서,
압력 로커(16)가 구동 요소(1)와 액추에이터(8) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제2항에 있어서,
압력 로커(16)는 복원력(18)이 접촉 압력(15)에 반대로 작용하는 복원 스프링(17)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제3항에 있어서,
압력 로커(16)는 바람직하게는 액추에이터(8)의 출력을 구성하는 작동 캠(10), 및 작동 캠(10)으로 작동될 수 있고 구동 요소(1)에 결합되는 압력 태핏(23)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
액추에이터(8)는 액추에이터 위치(19)를 결정하기 위한 측정 수단(21, 22)을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 측정 수단(21, 22)이 와이어(13)의 공급을 결정하고 및/또는 와이어 기하학적 구조를 모니터링하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 와이어 공급 장치.
제6항에 있어서,
적어도 하나의 측정 수단(21, 22)은 와이어 기하학적 구조를 광학적으로(21) 또는 기계적으로(22) 확인하는 것을 특징으로 하는 와이어 피드 장치.
특히 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 와이어 공급 장치(11)를 포함하는 와이어 공급 장치(11)를 통과하는 와이어(13)를 공급하는 방법으로서,
구동 요소(14)에 의해 생성된 구동 운동(14)은 공급 드라이브(5)에 결합된 구동 요소(1, 4)에 의해 와이어(13)에 마찰적으로 전달되며, 이 과정에서 구동 요소(1,4)는 접촉 압력(15)으로 와이어(13)를 가압하는, 상기 방법에 있어서,
접촉 압력(15)은 접촉 압력(15)에 대한 측정값에 기초하여 제어 및/또는 조절되는 액추에이터(8)에 의해 다양한 값으로 가변적으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,
접촉 압력(15)은 적어도 하나의 와이어 이송 파라미터, 바람직하게는 구동 요소(1)와 이송될 와이어(13) 사이의 미끄러짐의 함수로, 및/또는 규정된 피드 및/또는 확인된 와이어 기하학적 구조의 함수로, 및/또는 용접 파라미터, 특히 용접 전류의 함수로 제어 및/또는 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
와이어 공급 장치(11)가 작동될 때, 접촉 압력(15)은 초기 값으로 설정되고 구동 요소(5)와 와이어(13) 사이에 미끄러짐이 발생하면 미끄러짐 한계 초과의 값으로 증가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,
접촉 압력(15)의 초기 값은 접촉 압력(15)에 대해 설정된 가장 최근 값에 해당하며, 와이어 공급 장치(11)의 지속적인 작동 중에 구동 요소(5)와 와이어(13) 사이에 미끄러짐이 없는 경우, 접촉 압력(15)이 감소하고, 미끄러짐이 새로 발생하면, 미끄러짐 한계 이상의 값으로 다시 한 번 상승되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
접촉 압력(15)은 이산 값으로 증분적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
접촉 압력(15)은 연속적으로 또는 실질적으로 연속적으로 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
접촉 압력(15)은 와이어 공급 장치(11) 또는 와이어 공급 장치(11)에 연결된 용접 유닛에서 측정된 파라미터의 함수로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,
조절의 기반이 되는 알고리즘은 비례(P) 제어기, 비례-적분(PI) 제어기, 비례-적분-미분(PID) 제어기, 적분(I) 제어기 또는 비례 미분(PD) 제어기의 원리에 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
접촉 압력(15)이 수정되거나 조정되는 값은 시스템 상태를 확인하기 위해 일시적으로 저장되고 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
힘 곡선이 저장될 수 있고, 그 다음 엔벨로프 모니터링에 의해 기준 곡선과 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.