NO334406B1

NO334406B1 - Handheld welding apparatus

Info

Publication number: NO334406B1
Application number: NO20130410A
Authority: NO
Inventors: Åge Ingebretsen
Original assignee: Nordic Welding Solutions As
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-02-24
Also published as: WO2014147054A1; NO20130410A1

Abstract

Den gjeldende oppfinnelse angår et sveiseapparat, især et håndholdt sveiseapparat med muligheter for sveiping / pendling. Det oppfinneriske apparatet omfatter en dysedel for mating av en sveisetråd til et arbeidsstykke under en sveiseoperasjon, og en håndtaksdel som sikrer håndholdt, manuell drift av sveiseapparatet under sveiseoperasjonen, hvilken håndtaksdel er forbundet til dysedelen. Dysedelen omfatter videre en avlang sveisetupp som fremviser en kanal for sveisetråden, der kanalen munner ut ved en firi ende av sveisetuppen for å sikre mating av sveisetråden i en materetning (w). Sveisetuppen til apparatet er dreibart montert på dysedelen i et ledd som sikrer at den frie enden til sveisetuppen kan dreies rundt en første akse (x) og en ortogonal andre akse (y). Dessuten omfatter sveiseapparatet en aktuator for å aktivere sveisetuppen rundt den første akse (x) og den andre akse (y) som sikrer bevegelse av den frie ende langs en første retning (a) og langs en ortogonal andre retning (b), hvilken første retningen (a) og andre retning (b) er ortogonale til sveisetrådens materetning (w).The present invention relates to a welding apparatus, in particular a hand-held welding apparatus with possibilities for sweeping / commuting. The inventive apparatus comprises a nozzle part for feeding a welding wire to a workpiece during a welding operation, and a handle part which ensures hand-held, manual operation of the welding apparatus during the welding operation, which handle part is connected to the nozzle part. The nozzle part further comprises an elongate welding tip which shows a channel for the welding wire, where the channel opens out at a free end of the welding tip to ensure feeding of the welding wire in a feeding direction (w). The welding tip of the apparatus is rotatably mounted on the nozzle part in a joint which ensures that the free end of the welding tip can be rotated about a first axis (x) and an orthogonal second axis (y). In addition, the welding apparatus comprises an actuator for activating the welding tip about the first axis (x) and the second axis (y) which ensures movement of the free end along a first direction (a) and along an orthogonal second direction (b), which first direction (a) and second direction (b) are orthogonal to the feed direction of the welding wire (w).

Description

Teknisk felt Technical field

Den foreliggende oppfinnelse angår et håndholdt sveiseapparat for å utføre sveising med pendling. Apparatet omfatter en dysedel for å mate en sveisetråd til et arbeidsstykke i løpet av en sveiseoperasjon og en håndtaksdel som tillater håndholdt, manuell drift av det håndholdte sveiseapparatet. Håndtaksdelen er forbundet til dysedelen, og sistnevnte omfatter en avlang sveisetupp som inkluderer en kanal for sveisetråden, der kanalen munner ut ved en fri ende av sveisetuppen slik at den tillater mating av sveisetråden i en materetning. The present invention relates to a hand-held welding apparatus for carrying out welding with commutation. The apparatus includes a nozzle part for feeding a welding wire to a workpiece during a welding operation and a handle part which allows hand-held manual operation of the hand-held welding apparatus. The handle part is connected to the nozzle part, and the latter comprises an elongated welding tip which includes a channel for the welding wire, the channel opening at a free end of the welding tip so as to allow feeding of the welding wire in a feed direction.

Bakgrunnsteknikk Background technology

Håndholdte sveiseapparater har vært kommersielt tilgjengelig i flere tiår. Et tidlig eksempel på en håndholdt buesveising-apparat er fremstilt i GB786648 der en elektrisk motor tilveiebringer kontinuerlig mating av en sveisetråd. Handheld welding devices have been commercially available for decades. An early example of a handheld arc welding apparatus is shown in GB786648 where an electric motor provides a continuous feed of a welding wire.

I nyere dato har anvendelse av en pendlende sveisemetode blir mer vanlig, især ved buesveising av type avsmeltende elektrode. Ved denne fremgangsmåten pendler (svinger) sveiseapparatet i en retning transversalt til en sveisesøm for å forbedre sveisepresisjonen av et arbeidsstykke og for å oppnå en lang «leg length». For å sikre høykvalitetssveising har sveiseroboter blitt brukt i stor utstrekning, der roboten tvinger frem en oscillerende bevegelse på sveiseapparatet som i hovedsak er rettet vinkelrett på en sveisesøm, mens den på samme tid utfører en translasjonsbevegelse langs sømmen. Eksempler på en slik robot-hjelpende pendling av sveiseapparater finnes beskrevet i US5887122A, EP0338078A1, EP0354969A1 og US4677276A. More recently, the use of a oscillating welding method has become more common, especially in arc welding of the melting electrode type. In this method, the welding machine oscillates (oscillates) in a direction transverse to a weld seam to improve the welding precision of a workpiece and to achieve a long "leg length". To ensure high-quality welding, welding robots have been widely used, where the robot forces an oscillating movement on the welding apparatus that is mainly directed perpendicular to a weld seam, while at the same time performing a translational movement along the seam. Examples of such robot-assisted commuting of welding devices are described in US5887122A, EP0338078A1, EP0354969A1 and US4677276A.

For håndholdte sveiseapparater kan imidlertid en oscillerende bevegelse av selve sveiseapparatet bli svært upraktisk siden behovet for å operere sveiseapparatet for hånd setter klare begrensninger med hensyn på størrelse og vekt. For hand-held welding devices, however, an oscillating movement of the welding device itself can become very impractical since the need to operate the welding device by hand sets clear limitations in terms of size and weight.

Hovedformålet med denne oppfinnelsen er dermed å tilveiebringe et kompakt og lett sveiseapparat for håndholdte sveiseoperasjoner og som har mulighet for å utføre ulike automatiske pendlinger slik som lineær og sirkulær pendling for å oppnå liknende fordeler som man ser i feltet robotsveising. The main purpose of this invention is thus to provide a compact and light welding apparatus for hand-held welding operations and which has the possibility of performing various automatic commutations such as linear and circular commutation to achieve similar advantages as seen in the field of robotic welding.

I dag eksisterer det løsninger hvor kontrollen og aktiveringen av sveiseoperasjonen utføres internt i sveiseapparatet, og dermed har kun behov for translasjonsbevegelse av sveiseapparatet langs sveisesømmen. For eksempel beskriver både US 2011/0174805 Al og DE 4315782 Al pendlende sveiseinnretninger som tillater pendling av sveisetuppen ved en kombinasjon av elektromagneter og fjærer. Disse løsningene er komplekse og setter begrensninger på de tilgjengelige pendleretningene. Today, solutions exist where the control and activation of the welding operation is carried out internally in the welding apparatus, and thus only requires translational movement of the welding apparatus along the weld seam. For example, both US 2011/0174805 Al and DE 4315782 Al describe oscillating welding devices which allow oscillating of the welding tip by a combination of electromagnets and springs. These solutions are complex and limit the available commuting directions.

En annen kjent utfordring i løpet av sveiseoperasjoner med pendling er å opprettholde høykvalitetssveising også i mindre tilgjengelige stedet langs sveisesømmen, for eksempel når man går over hjørner, siden slike steder ofte nødvendiggjør rotasjon av sveiseapparatene, for derved å resultere i en uønsket endring av pendleretningen. En løsning på dette problemet har blitt beskrevet i ikke-patent-publikasjonen «Cost Saving Application Ideas For Cutting And Welding» ved Bug-O Systems (US), der en del av sveiseinnretningen roteres når skarpe kanter slik som hjørner påtreffes. Brukeren av sveiseinnretningen starter rotasjonen ved å trykke ned en fotpedal. Imidlertid er ikke denne løsningen praktisk for håndholdte sveiseapparater. Another well-known challenge during oscillating welding operations is to maintain high quality welding even in less accessible places along the weld seam, for example when going over corners, since such places often necessitate rotation of the welding apparatus, thereby resulting in an undesirable change of the oscillating direction. A solution to this problem has been described in the non-patent publication "Cost Saving Application Ideas For Cutting And Welding" by Bug-O Systems (US), where a part of the welding device is rotated when sharp edges such as corners are encountered. The user of the welding device starts the rotation by depressing a foot pedal. However, this solution is not practical for handheld welding devices.

Et annet formål med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en løsning på utfordringen med å opprettholde høykvalitetssveising med pendling i mindre tilgjengelige steder som beskrevet ovenfor, også ved håndholdte sveiseapparater. Another purpose of the invention is therefore to provide a solution to the challenge of maintaining high-quality welding with commuting in less accessible places as described above, also with hand-held welding devices.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

De ovenfor nevnte formål oppnås ved et apparat som definert i krav 1. Videre fordelaktige særtrekk defineres i de avhengige krav. The above-mentioned purposes are achieved by an apparatus as defined in claim 1. Further advantageous features are defined in the dependent claims.

Især angår den gjeldende oppfinnelse et sveiseapparat, især et håndholdt sveiseapparat med mulighet for sveiping / pendling. Det oppfinneriske apparatet omfatter en dysedel for mating av en sveisetråd til et arbeidsstykke under en sveiseoperasjon, og en håndtaksdel som sikrer håndholdt, manuell drift av sveiseapparatet under sveiseoperasjonen, hvilken håndtaksdel er i det minste indirekte forbundet til dysedelen. Dysedelen omfatter videre en avlang sveisetupp som fremviser en kanal for sveisetråden, der kanalen munner ut ved en fri ende av sveisetuppen for å sikre mating av sveisetråden i en materetning (w). Sveisetuppen til apparatet er dreibart montert på dysedelen i et ledd som sikrer at den frie enden til sveisetuppen kan dreies rundt en første akse (x) og en ortogonal andre akse (y_). Dessuten omfatter sveiseapparatet en aktuator for å aktivere sveisetuppen rundt den første akse (x) og den andre akse (y) som sikrer bevegelse av den frie ende langs en første retning (a) og langs en ortogonal andre retning (b), hvilken første retningen (a) og andre retning (b) er ortogonale til sveisetrådens materetning (w). In particular, the current invention relates to a welding apparatus, in particular a hand-held welding apparatus with the possibility of sweeping / commuting. The inventive apparatus comprises a nozzle part for feeding a welding wire to a workpiece during a welding operation, and a handle part which ensures hand-held, manual operation of the welding apparatus during the welding operation, which handle part is at least indirectly connected to the nozzle part. The nozzle part further comprises an elongated welding tip which presents a channel for the welding wire, where the channel opens at a free end of the welding tip to ensure feeding of the welding wire in a feeding direction (w). The welding tip of the apparatus is rotatably mounted on the nozzle part in a joint which ensures that the free end of the welding tip can be rotated around a first axis (x) and an orthogonal second axis (y_). Moreover, the welding apparatus comprises an actuator for activating the welding tip about the first axis (x) and the second axis (y) which ensures movement of the free end along a first direction (a) and along an orthogonal second direction (b), which first direction (a) and second direction (b) are orthogonal to the welding wire feed direction (w).

Apparatet omfatter fortrinnsvis en styringsenhet for styring av amplituden og frekvensen av den frie endens bevegelse i den første retning og/eller den andre retning (b). Styringsenheten kan videre omfatte manuelt anvendbar styringsinnretning som tillater brukeren å sette amplituden og/eller frekvensen av den frie endens bevegelse i den første retning (a) og/eller den andre retning (b) under en sveiseoperasjon. Denne styringsinnretningen er fortrinnsvis beliggende i eller ved håndtaksdelen. The apparatus preferably comprises a control unit for controlling the amplitude and frequency of the movement of the free end in the first direction and/or the second direction (b). The control unit may further comprise a manually operable control device which allows the user to set the amplitude and/or frequency of the free end movement in the first direction (a) and/or the second direction (b) during a welding operation. This control device is preferably located in or near the handle part.

Amplituden til den frie endens bevegelse (dvs. utslagsstørrelsen fra senterpunktet til den frie ende) i den første retning og/eller den andre retning kan med fordel bli satt av brukeren ved anvendelse av styringsinnretningen å ligge innenfor definerte amplitudeintervaller, slik som innenfor 0-15 mm, mer fordelaktig mellom 0-7 mm, for eksempel innenfor 0-3,5 mm. Spesifikke eksempler på amplitudeintervaller er 0-15 mm, 0-14 mm, 0-13 mm, 0-12 mm, 0-11 mm, 0-10 mm, 0-9 mm, 0-8 mm, 0-7 mm, 0-6 mm, 0-5 mm, 0-4 mm, 0-3,5 mm, 0-3 mm, 0-2 mm og 0-1 mm. The amplitude of the movement of the free end (i.e. the amount of deflection from the center point to the free end) in the first direction and/or the second direction can advantageously be set by the user when using the control device to lie within defined amplitude intervals, such as within 0-15 mm, more advantageously between 0-7 mm, for example within 0-3.5 mm. Specific examples of amplitude intervals are 0-15 mm, 0-14 mm, 0-13 mm, 0-12 mm, 0-11 mm, 0-10 mm, 0-9 mm, 0-8 mm, 0-7 mm, 0-6mm, 0-5mm, 0-4mm, 0-3.5mm, 0-3mm, 0-2mm and 0-1mm.

Frekvensen til den frie endens bevegelse i den første retning og/eller den andre retning kan fortrinnsvis settes av brukeren ved anvendelse av styringsinnretningen til å ligge innenfor definerte frekvensintervaller, for eksempel innenfor 0-5 Hz, mer fordelaktig innenfor 0-2 Hz, slik som innenfor 0-1 Hz. Spesifikke eksempler på frekvensintervaller er 0-5 Hz, 0-4,5 Hz, 0-4 Hz, 0-3,5 Hz, 0-3 Hz, 0-2,5 Hz, 0-2 Hz, 0-1,5 Hz, 0-1 Hz, 0-0,75 Hz, og 0-0,5 Hz. The frequency of the movement of the free end in the first direction and/or the second direction can preferably be set by the user when using the control device to lie within defined frequency intervals, for example within 0-5 Hz, more advantageously within 0-2 Hz, such as within 0-1 Hz. Specific examples of frequency ranges are 0-5 Hz, 0-4.5 Hz, 0-4 Hz, 0-3.5 Hz, 0-3 Hz, 0-2.5 Hz, 0-2 Hz, 0-1, 5 Hz, 0-1 Hz, 0-0.75 Hz, and 0-0.5 Hz.

Videre kan amplituden og frekvensen til den frie endens bevegelse i den første retningen og den andre retningen kan fortrinnsvis settes av brukeren ved anvendelse av styringsinnretningen slik at den frie endens bevegelse er enhver bevegelse som kan oppnås ved en superposisjon mellom den første og andre retning, slik som en lineær bevegelse, en sirkulær bevegelse eller en elliptisk bevegelse. Furthermore, the amplitude and frequency of the free end movement in the first direction and the second direction can preferably be set by the user using the control device so that the free end movement is any movement that can be achieved by a superposition between the first and second directions, such such as a linear motion, a circular motion, or an elliptical motion.

I en annen foretrukket utførelsesform omfatter styringsenheten retnings- eller bevegelsesfølerinnretning slik som et akselerometer eller gyroskop måling av retningen til apparatet under en sveiseoperasjon, og ved at styringsenheten, ved anvendelse av retningssignaler fra retningsfølerinnretningen, er anordnet for å opprettholde den fastsatte bevegelsen av sveisetuppen uavhengig av bevegelsen til sveiseapparatet. In another preferred embodiment, the control unit comprises direction or motion sensor device such as an accelerometer or gyroscope measuring the direction of the apparatus during a welding operation, and in that the control unit, using direction signals from the direction sensor device, is arranged to maintain the determined movement of the welding tip regardless of the movement of the welding machine.

Valg av retningsfølerinnretningen er fortrinnsvis slik at den vil være særlig egnet for måling av retningen til apparatet i tredimensjonalt rom, for eksempel ved en 3-akse gyroskop, og at styringsenheten er særlig egnet for å opprettholde den fastsatte bevegelsen av sveisetuppen i tredimensjonalt rom. Selection of the direction sensor device is preferably such that it will be particularly suitable for measuring the direction of the device in three-dimensional space, for example with a 3-axis gyroscope, and that the control unit is particularly suitable for maintaining the determined movement of the welding tip in three-dimensional space.

Styringsenheten er fortrinnsvis anordnet for å sette amplituden av bevegelsen og/eller frekvensen av bevegelsen til den frie enden som en funksjon av en sveisestrøm og/eller en sveisetrådmatehastighet til apparatet. Dette kan realiseres for å erstatte eller kombinere enhver ytterligere manual anvendbar styringsinnretning som er tilegnet for slike amplitude/frekvens-innstillinger. The control unit is preferably arranged to set the amplitude of the movement and/or the frequency of the movement of the free end as a function of a welding current and/or a welding wire feed rate to the apparatus. This can be realized to replace or combine any additional manual applicable control device appropriate for such amplitude/frequency settings.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform omfatter aktuatoren: In a further preferred embodiment, the actuator comprises:

- en første strekkvaier og en andre strekkvaier som er forbundet til sveisetuppen ved leddet for å dreie sveisetuppen rundt den første aksen ved anvendelse av en første posisjonsstyringsinnretning festet til den første strekkvaier og en andre - a first tension cable and a second tension cable connected to the welding tip at the joint for turning the welding tip about the first axis using a first position control device attached to the first tension cable and a second

posisjonsstyringsinnretning festet til den andre strekkvaier, og position control device attached to the second tension cable, and

- en tredje strekkvaier og en fjerde strekkvaier som er forbundet til sveisetuppen ved leddet for å dreie sveisetuppen rundt den andre aksen ved anvendelse av en tredje posisjonsstyringsinnretning festet til den tredje strekkvaier og en fjerde - a third tension cable and a fourth tension cable connected to the welding tip at the joint to rotate the welding tip about the second axis using a third position control device attached to the third tension cable and a fourth

posisjonsstyringsinnretning festet til den fjerde strekkvaier. position control device attached to the fourth tension wire.

Bevegelsene til minst én av posisjonsstyringsinnretningene er fortrinnsvis styrt ved minst én servomekanisme. The movements of at least one of the position control devices are preferably controlled by at least one servo mechanism.

Leddet kan imidlertid aktiveres ved andre ikke-mekaniske krafttilførende innretninger slik som hydrauliske sylindre, pneumatiske sylindre og/eller magnetiske innretninger. Det er også mulig å benytte en kombinasjon av ulike mekaniske og ikke-mekaniske krafttilførende innretninger for å oppnå den ønskede dreiningen av leddet. På samme vis kan en forestille seg alternative styringsmekanismer for styring av posisjonsstyringsinnretningene slik som anvendelse av minst én trinnmotor. However, the joint can be activated by other non-mechanical power-supplying devices such as hydraulic cylinders, pneumatic cylinders and/or magnetic devices. It is also possible to use a combination of various mechanical and non-mechanical power supplying devices to achieve the desired rotation of the joint. In the same way, one can imagine alternative control mechanisms for controlling the position control devices, such as the use of at least one stepper motor.

I den følgende beskrivelse er flere spesifikke detaljer presentert for å gi en grundig forståelse av utførelsesformer til det krevne apparatet. En fagmann i det relevante feltet vil imidlertid forstå at disse utførelsesformene kan praktiseres uten én eller flere av de spesifikke detaljer, eller med andre bestanddeler, systemer etc. Ved andre tilfeller er godt kjente strukturer eller funksjoner ikke vist eller ikke beskrevet i detalj for å unngå å skjule aspekt ved de fremsatte utførelsesformer. In the following description, several specific details are presented to provide a thorough understanding of embodiments of the claimed apparatus. However, one skilled in the relevant field will appreciate that these embodiments may be practiced without one or more of the specific details, or with other components, systems, etc. In other cases, well-known structures or functions are not shown or not described in detail to avoid to hide aspect of the presented embodiments.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Disse og andre karakteristikker av oppfinnelsen vil bli klart fra den følgende beskrivelsen av en foretrukket utførelsesform, som her er gitt som et ikke-begrensende eksempel, og med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor: figur 1 er et skjematisk riss av et håndholdt sveiseapparat i henhold til oppfinnelsen, figur 2 er et snittriss av en fremre del av det håndholdte sveiseapparatet i henhold til oppfinnelsen, These and other characteristics of the invention will become clear from the following description of a preferred embodiment, which is given here as a non-limiting example, and with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic view of a hand-held welding apparatus in according to the invention, Figure 2 is a sectional view of a front part of the hand-held welding apparatus according to the invention,

figur 3 er et perspektivriss av blant annet dysen og sveisetuppen anordnet inne I den fremre delen vist på figur 2, figure 3 is a perspective view of, among other things, the nozzle and the welding tip arranged inside the front part shown in figure 2,

figur 4 er et sidesnittriss av det håndholdte sveiseapparatet i henhold til oppfinnelsen som viser servomekanismer og vaiere benyttet for å styre bevegelsene til dysen og figure 4 is a side sectional view of the hand-held welding apparatus according to the invention showing servo mechanisms and wires used to control the movements of the nozzle and

figur 5 er et grunnriss av det håndholdte sveiseapparatet vist på figur 4. figure 5 is a floor plan of the hand-held welding apparatus shown in figure 4.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelsesform Detailed description of a preferred embodiment

Det håndholdte sveiseapparatet 1 på figurene 1-5 omfatter en dyse 2 og et håndtak 3 som er sammenkoplet ved et koplingsrør 10, der sistnevnte er vist som en svanehals. Håndtaket 3 tillater håndholdt, manuell operasjon av sveiseapparatet 1 under enhver sveiseoperasjon. Håndtaket 3 er utformet som et avlangt objekt som har koplingsrøret 10 og dysen 2 forbundet til ett av de langsgående endene, og der enhver nødvendig kommunikasjons- og strømkabler 31 er forbundet til den andre langsgående ende. Håndtaket 3 er fortrinnsvis utformet for å være tilpasset en menneskehånd for å øke anvendbarheten. Som vist på figur 1 er håndtaket 3 også tilveiebrakt med en bryterinnretning 9 i form av en vippebryter, der vippebryteren 9 monteres på en slik måte at den lett kan nå brukeren / sveiseren for eksempel ved bruk av pekefingeren, dvs. beliggende på den nedre side av håndtaket, nær svanehals en 10. En slik enkel bryterinnretning 9 kan fortrinnsvis ha et flerfunksjonsformål som nærmere forklart under. The hand-held welding apparatus 1 in Figures 1-5 comprises a nozzle 2 and a handle 3 which are connected by a connecting pipe 10, the latter being shown as a gooseneck. The handle 3 allows hand-held, manual operation of the welding apparatus 1 during any welding operation. The handle 3 is designed as an elongated object which has the connecting pipe 10 and the nozzle 2 connected to one of the longitudinal ends, and where any necessary communication and power cables 31 are connected to the other longitudinal end. The handle 3 is preferably designed to be adapted to a human hand in order to increase usability. As shown in figure 1, the handle 3 is also provided with a switch device 9 in the form of a toggle switch, where the toggle switch 9 is mounted in such a way that it can easily reach the user/welder, for example using the index finger, i.e. located on the lower side of the handle, near the gooseneck a 10. Such a simple switch device 9 can preferably have a multi-functional purpose as explained in more detail below.

Figur 2 viser en snittegning av dyse 2. De indre komponentene til dysedelen 2 omfatter en sveisetupp 4 som fremviser en kanal 5 for å romme en sveisetråd 100. Kanalen 5 munner ut ved en fri ende 6 av sveisetråden 4 for å tillate at sveisetråden 100 kan mates i en materetning angitt med aksen w på figur 2. Figuren 2 viser videre at dysedelen 2 inneholder et ledd 7 i form av en kuleleddkopling som er dreibart rundt en første akse (x) og en ortogonal andre akse (y) (figur 3). De dreibare bevegelsene av leddet 7 tillates ved aktivering av en aktivator 8 (figur 4,5) som skaper en trykk- og/eller trekkraft på én eller flere sider av leddet 7, noe som igjen resulterer i sveipebevegelsene til sveisetuppen 4. Disse bevegelsene er på figur 3 merket som første retning a og andre retning b. Trykking og/eller trekking foregår på ulike utvalgte, ortogonalt rettede, fremspring eller hevstenger 41-44 beliggende på leddet 7. Ved å utføre egnede dreiebevegelser av leddet 7, som dermed skaper sveipebevegelser på sveisetuppens 4 frie ende 6 langs retningene a og/eller b, kan enhver sveipebevegelse slik som lineære bevegelser, sirkulære bevegelser eller elliptiske bevegelser oppnås. Mengden kraft utøvd på leddet 7 bestemmer den geometriske utstrekningen eller sveipevinkelen til sveipebevegelsen, der den maksimalt oppnåelige utstrekningen nås når sveisetuppen 4 støter mot innerveggen av dysedekselet 2b. Andre begrensninger av den maksimalt oppnåelige utstrekningen kan selvsagt tenkes, for eksempel begrensninger grunnet enhver fremspring beliggende inne i dysedekselet 2 og/eller fremspring som strekker seg fra sveisetuppen 4 og/eller begrensninger som settes av aktuatoren 8. På figurene 2 og 3 definerer x, y_ og w et ortogonalt koordinatsystem som har en felles origo i senteret av leddet 7. x-y-aksene og w-aksen krysser henholdsvis origo og fremspringene 41-44 og origo og senterpunktet av den frie enden 6. Figure 2 shows a sectional drawing of the nozzle 2. The internal components of the nozzle part 2 comprise a welding tip 4 which presents a channel 5 to accommodate a welding wire 100. The channel 5 opens at a free end 6 of the welding wire 4 to allow the welding wire 100 to is fed in a feed direction indicated by the axis w in Figure 2. Figure 2 further shows that the nozzle part 2 contains a joint 7 in the form of a ball joint coupling which is rotatable around a first axis (x) and an orthogonal second axis (y) (Figure 3) . The rotatable movements of the joint 7 are allowed by activation of an activator 8 (figure 4,5) which creates a pressure and/or pulling force on one or more sides of the joint 7, which in turn results in the sweeping movements of the welding tip 4. These movements are in figure 3 marked as first direction a and second direction b. Pushing and/or pulling takes place on various selected, orthogonally directed, protrusions or levers 41-44 located on the joint 7. By performing suitable turning movements of the joint 7, which thus creates sweeping movements on the free end 6 of the welding tip 4 along the directions a and/or b, any sweep movement such as linear movements, circular movements or elliptical movements can be achieved. The amount of force exerted on the joint 7 determines the geometric extent or sweep angle of the sweep movement, where the maximum attainable extent is reached when the welding tip 4 abuts the inner wall of the nozzle cover 2b. Other limitations of the maximum attainable extent can of course be imagined, for example limitations due to any projection located inside the nozzle cover 2 and/or projections extending from the welding tip 4 and/or limitations set by the actuator 8. In Figures 2 and 3 x defines, y_ and w an orthogonal coordinate system that has a common origin in the center of joint 7. The x-y axes and the w axis respectively cross the origin and the protrusions 41-44 and the origin and the center point of the free end 6.

Figur 3 viser videre flere strømkabler 30 for sveising. Disse kablene 30 er elektrisk koplet til strømkabler 31 som strekker seg inne i håndtaket 3 gjennom et materør 50 (se figur 4 eller 5). Som et alternativ til de illustrerte strømkablene 30 for sveising kan annen strømførende innretning benyttes slik som en kuleleddpassasje fremstilt av kopper og grafitt. Figure 3 further shows several power cables 30 for welding. These cables 30 are electrically connected to power cables 31 which extend inside the handle 3 through a feed pipe 50 (see figure 4 or 5). As an alternative to the illustrated power cables 30 for welding, other current-carrying devices can be used, such as a ball joint passage made of copper and graphite.

Konfigurasjonen og håndteringen av aktuatoren 8 skal nå forklares nærmere med henvisning til figur 4 og 5. The configuration and handling of the actuator 8 will now be explained in more detail with reference to figures 4 and 5.

Figur 4 viser et sidesnittriss av det håndholdte sveiseapparatet 1 som inkluderer i alle fall noen av komponentene beliggende på innsiden av håndtaksdelen 3. Disse komponentene inkluderer aktuatoren 8 som styrer bevegelsen av fire strekkvaiere 20-24 forbundet med deres frie ender til de før beskrevne fremspring 41-44 på leddet 7. Beliggende under materøret 50 er det vist et gyroskop 90 for registrering av retningen til håndtaket 3, et kretskort 70 omfattende de nødvendige elektroniske komponentene for å utføre enhver ønsket signalprosessering og en strømmålingsinnretning 80 for måling av sveisestrømmen. Sistnevnte innretning 80 kan være enhver strømmåleinnretning som tillater målinger av strømnivåer som er typiske for buesveising av type avsmeltende elektrode, dvs. mellom 5 til 500 ampere. Et eksempel på en slik innretning er en strømtransformator (CT). Figure 4 shows a side sectional view of the handheld welding apparatus 1 which includes at least some of the components located on the inside of the handle part 3. These components include the actuator 8 which controls the movement of four tension cables 20-24 connected by their free ends to the previously described projections 41 -44 on link 7. Located below the feed pipe 50 is shown a gyroscope 90 for recording the direction of the handle 3, a circuit board 70 comprising the necessary electronic components to perform any desired signal processing and a current measuring device 80 for measuring the welding current. The latter device 80 can be any current measuring device that allows measurements of current levels typical of melting electrode type arc welding, i.e. between 5 to 500 amperes. An example of such a device is a current transformer (CT).

Gyroskopet 90 installert inne i håndtaket 3 registrerer kontinuerlig retningen av det håndholdte sveiseapparatet 1 relativt til en referanse. En slik referanse kan være sveiseapparat-retningen når brukeren starter lysbuen. Dersom brukeren avviker fra denne initiale sveiseapparat-retningen vil gyroskopet 90 (hvis aktiv) kommunisere de registrerte dataene for endret retning til en prosesseringsenhet på kretskortet 70, noe som igjen vil sende korrigerte inngangsdata til servomekanismene 28,29. Disse korrigerte dataene vil så justere retningen av sveipingen / pendlingen for å opprettholde den/de initiale sveipe-vinkel/vinkler og posisjonen relativt til referansen / sveisesømmen. The gyroscope 90 installed inside the handle 3 continuously records the direction of the hand-held welding apparatus 1 relative to a reference. Such a reference could be the welding machine direction when the user starts the arc. If the user deviates from this initial welding device direction, the gyroscope 90 (if active) will communicate the recorded data for changed direction to a processing unit on the circuit board 70, which in turn will send corrected input data to the servo mechanisms 28,29. This corrected data will then adjust the direction of the sweep / oscillation to maintain the initial sweep angle(s) and position relative to the reference / weld seam.

I alternative utførelsesformer kan bevegelsene av leddet 7 aktiveres ved andre innretninger slik som ved trinnmotorer, hydrauliske eller pneumatiske sylindre eller elektromagneter. In alternative embodiments, the movements of the link 7 can be activated by other devices such as stepper motors, hydraulic or pneumatic cylinders or electromagnets.

I en foretrukket utførelsesform er det håndholdte sveiseapparatet 1 konfigurert slik at vippebryteren 9 anordnet på håndtaket 3 utfører de følgende operasjoner under anvendelse: Trykk på vippebryteren 9 som forårsaker en fullstendig inngående bevegelse: sveisestrømmen veksler mellom strøm og strømavbrudd inne i kablene 30 som henholdsvis starter og stopper lysbuen mellom tuppen av sveisetråden 100 og In a preferred embodiment, the hand-held welding apparatus 1 is configured so that the rocker switch 9 arranged on the handle 3 performs the following operations during use: Press the rocker switch 9 which causes a full inward movement: the welding current alternates between current and power cut inside the cables 30 which respectively, the arc starts and stops between the tip of the welding wire 100 and

arbeidsstykket. the workpiece.

Flere trykk på vippebryteren 9 som forårsaker en ikke-fullstendig inngående bevegelse: Første ikke-fullstendige trykk: Sveisetuppen 4 endres fra en hvileposisjon til en roterende bevegelse på sveisetuppen med en initial forhåndsbestemt Several presses on the rocker switch 9 causing an incomplete inward movement: First incomplete press: The welding tip 4 changes from a rest position to a rotating movement of the welding tip with an initial predetermined

sveipediameter. sweep diameter.

Andre ikke-fullstendige trykk: Sveisetuppen 4 endres fra en roterende bevegelse med en liten sveipediameter til en roterende bevegelse med en større forhåndsbestemt sveipediameter relativt til den initiale forhåndsbestemte Other incomplete pressures: The welding tip 4 changes from a rotary motion with a small sweep diameter to a rotary motion with a larger predetermined sweep diameter relative to the initial predetermined

sveipediameter. sweep diameter.

Tredje ikke-fullstendige trykk: Sveisetuppen endres fra en roterende bevegelse med større sveipediameter til en lineær bevegelse med en initial forhåndsbestemt Third incomplete push: The welding tip changes from a rotary motion with a larger sweep diameter to a linear motion with an initial predetermined

utslagslengde. pitch length.

Fjerde ikke-fullstendige trykk: Sveisetuppen endres fra en lineær bevegelse med en initial forhåndsbestemt utslagslengde til en lineær bevegelse med en større forhåndsbestemt utslagslengde relativt til den initiale forhåndsbestemte Fourth Incomplete Push: The welding tip changes from a linear motion with an initial predetermined stroke length to a linear motion with a greater predetermined stroke length relative to the initial predetermined stroke

utslagslengde. pitch length.

Femte ikke-fullstendige trykk: Sveisetuppen endres fra en lineær bevegelse med Fifth incomplete pressure: The welding tip changes from a linear movement with

den større forhåndsbestemte utslagslengde til en hvileposisjon. the greater predetermined stroke length to a rest position.

I denne særskilte utførelsesformen er de to forhåndsbestemte sveipediametrene og de to forhåndsbestemte utslagslengdene satt av en tilegnet drifts-programvare og kan endres forut for og/eller under sveising. Videre er hastigheten til sveipingen / pendlingen fortrinnsvis satt av den faktiske sveisestrømmen, der sistnevntes verdi er målt ved hjelp av kjente strømmåleinnretninger 80 slik som strømmåleinnretninger som benytter Hall-effekten i kombinasjon med lavpassfiltre. Som et alternativ, eller som et tillegg, kan sveipehastigheten være en funksjon av matehastigheten til sveisetråden 100. In this particular embodiment, the two predetermined sweep diameters and the two predetermined stroke lengths are set by dedicated operating software and can be changed prior to and/or during welding. Furthermore, the speed of the sweep/oscillation is preferably set by the actual welding current, the latter's value being measured using known current measuring devices 80 such as current measuring devices that use the Hall effect in combination with low-pass filters. Alternatively, or in addition, the sweep speed may be a function of the feed speed of the welding wire 100.

I enda en alternativ utførelsesform kan disse og andre operasjoner utføres ved andre tilegnede manuelle driftsstyringsinnretninger plassert på håndtaket slik som ved å tilføre ytterligere vekslings- eller glidningsinnretninger. For eksempel kan håndtaket 3 inkludere et hjul eller en skyver anordnet i en posisjon på håndtaket 3 som lett kan nås av sveiserens tommel under drift, eksempelvis på toppdelen av håndtaket 3 nær svanehalsen 10 for å kunne justere de ovenfor nevnte sveipediametrene, utslagslengdene, sveipehastigheten eller enhver kombinasjon av disse. In yet another alternative embodiment, these and other operations can be performed by other dedicated manual operating control devices placed on the handle such as by adding additional switching or sliding devices. For example, the handle 3 can include a wheel or a pusher arranged in a position on the handle 3 which can be easily reached by the welder's thumb during operation, for example on the top part of the handle 3 near the gooseneck 10 to be able to adjust the above-mentioned sweep diameters, stroke lengths, sweep speed or any combination of these.

Figur 5 viser et snitt av den håndholdte sveiseapparatet 1 som er lik apparatet viser på figur 4, men på som grunnriss. De fire strekkvaierne 20-24 er i denne figuren tydelig angitt å strekke seg fra aktuatoren 8 og inn i svanehalsen 10 for kopling til fremspringene 41-44 på leddet 7 (se figurer 2,3). Aktuatoren 8 omfatter i denne utførelsesformen en første servomekanisme 28 og en andre servomekanisme 29, hvor den første og den andre servomekanisme 28,29 videre omfatter henholdsvis en første og andre posisjonsstyringsinnretning 24,25 og en tredje og fjerde posisjonsstyringsinnretning 26,27, her i form av hevstenger. Programmeringen av disse servomekanismene 24,25, og følgelig bevegelsen av posisjonsstyringsinnretningene 24-27, ved signalkommuniserende kretskort 70 sikrer det store området av sveipebevegelser til sveisetuppen 4. Figure 5 shows a section of the hand-held welding apparatus 1 which is similar to the apparatus shown in Figure 4, but as a ground plan. The four tension cables 20-24 are clearly indicated in this figure to extend from the actuator 8 into the gooseneck 10 for connection to the projections 41-44 on the link 7 (see figures 2,3). In this embodiment, the actuator 8 comprises a first servomechanism 28 and a second servomechanism 29, where the first and second servomechanisms 28, 29 further comprise, respectively, a first and second position control device 24, 25 and a third and fourth position control device 26, 27, here in the form of lifting rods. The programming of these servo mechanisms 24,25, and consequently the movement of the position control devices 24-27, by signal communicating circuit board 70 ensures the large range of sweeping movements of the welding tip 4.

I den foregående beskrivelse har ulike aspekter av apparatet i henhold til oppfinnelsen blitt beskrevet med henvisning til de illustrative utførelsesformene. Med henblikk på forklaring ble spesifikke verdier, systemer og konfigurasjoner fremsatt for å gi en detaljert forståelse av apparatet og dens funksjon. Imidlertid skal ikke beskrivelsen tolkes på en begrensende måte. Ulike modifikasjoner og variasjoner av de illustrative utførelsesformer, så vel som andre utførelsesformer av apparatet som er klart for en fagmann i feltet som det fremstilte emnet er rettet mot, må anses å ligge innenfor rammen av den gjeldende oppfinnelse. In the preceding description, various aspects of the apparatus according to the invention have been described with reference to the illustrative embodiments. For purposes of explanation, specific values, systems and configurations have been presented to provide a detailed understanding of the apparatus and its function. However, the description should not be interpreted in a limiting way. Various modifications and variations of the illustrative embodiments, as well as other embodiments of the apparatus which are apparent to one skilled in the art to which the subject matter is directed, are to be considered within the scope of the present invention.

Henvisningstall: Reference number:

Claims

1. A welding apparatus (1) comprising: - a nozzle part (2) for feeding a welding wire (100) to a workpiece during a welding operation, and - a handle part (3) which ensures hand-held, manual operation of the welding apparatus (1) during the welding operation, which handle part (3) is connected to the nozzle part (2), the nozzle part (2) comprising an elongated welding tip (4) presenting a channel (5) for the welding wire, the channel (5) opening at a free end ( 6) of the welding tip (4) to ensure feeding of the welding wire in a feed direction (w), characterized in that: - the welding tip (4) is rotatably mounted on the nozzle part (2) in a link (7) which ensures that the free end (6 ) until the welding tip (4) can be rotated around a first axis (x) and an orthogonal second axis (y), and in that - the welding apparatus (1) comprises an actuator (8) to activate the welding tip (4) around the first axis ( x) and the second axis (y) which ensures movement of the free end (6) along a first direction (a) and along an orthogonal second direction (b), which first direction (a) and second direction (b) are orthogonal to the welding wire feed direction (w).

2. The welding apparatus (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a control unit (9,70) for controlling the amplitude and frequency of the movement of the free end (6) in at least one of the first direction (a) and the second direction ( b).

3. The welding apparatus (1) according to claim 2, characterized in that the control unit (9, 70) comprises a manually usable control device (9) which allows the user to set at least one of the amplitude and frequency of the free end (6) movement in at least one of the first direction (a) and the other direction (b) during a welding operation.

4. The welding apparatus (1) according to claim 3, characterized in that the control device is located on the handle part (3).

5. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-4, characterized in that the amplitude of the movement of the free end (6) in at least one of the first direction (a) and the second direction (b) can be set by the user using the control device to lie within the interval 0-7 mm.

6. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-5, characterized in that the frequency of the movement of the free end (6) in at least one of the first direction (a) and the second direction (b) can be set by the user using the control device (9) to lie within the interval 0-2 Hz.

7. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-6, characterized in that the amplitude and frequency of the movement of the free end (6) in the first direction (a) and the second direction (b) can be set by the user using the control device ( 9) so that the movement of the free end (6) is a linear movement.

8. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-6, characterized in that the amplitude and frequency of the movement of the free end (6) in the first direction (a) and the second direction (b) can be set by the user using the control device ( 9) so that the movement of the free end (6) is a circular movement.

9. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-8, characterized in that the control unit comprises a direction sensor device (90) for measuring the direction of the apparatus (1) during a welding operation, and in that the control unit (9, 70), using direction signals from the direction sensor device (90) is arranged to maintain the fixed movement of the welding tip (4) independently of the movement of the welding apparatus (1).

10. Welding apparatus (1) according to claim 9, characterized in that the direction sensor device (90) is particularly suitable for measuring the direction of the apparatus in three-dimensional space, and that the control unit (9, 70) is particularly suitable for maintaining the fixed movement of the welding tip (4 ) in three-dimensional space.

11. The welding apparatus (1) according to any one of claims 2-10, characterized in that the control unit (9, 70) is arranged to set at least one of the amplitude and frequency of the free end (6) movement as a function of at least one of a welding current and a welding wire feed rate to the apparatus (1).

12. The welding apparatus (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the actuator (8) comprises: - a first tension cable (20) and a second tension cable (21) which are connected to the welding tip (4) at the joint (7) in order to rotate the welding tip (4) around the first axis (x) using a first position control device (24) attached to the first tension cable (20) and a second position control device (25) attached to the second tension cable (21), and - a third tension cable (22) and a fourth tension cable (23) which is connected to the welding tip (4) at the joint (7) to rotate the welding tip (4) about the second axis (y) using a third position control device (26) attached to the third tension cable (22) and a fourth position control device (27) attached to the fourth tension cable (23).

13. The welding apparatus (1) according to claim 12, characterized in that the movements of at least one of the first, second, third and fourth position control device (25-28) are controlled by at least one servo mechanism (28,29).