SE515766C2 - Svetsbrännare med flera elektroder och anläggning för MIG/MAG-svetsning - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 -r-n (TI i» m e» 2 frammatning av tråd. Framföringshastigheten av brännaren längs svetsfogen anpassas så att lämplig uppfyllnad av fogen för inställd trådmatningshastighet uppnås. l DD 153 596 beskrivs en svetsbrännare för sådan Tandem MIG/ MAG-svetsning. Denna brännare är försedd med två kontaktrör normalt elastiskt infästa i brännarens bakre ände och med ett inställningsdon i brännarens främre ände för inställning av avståndet mellan kontaktrörens främre mynningar. Inställningsdonet utgörs av en utifrån manövrerbar excenterskiva som tvingar kontaktrören i inbördes radiellt olika lägen beroende på skivans vridningsläge. Denna svetsbrännare har således inställningsmöj lighet av svetselektrodemas lägen i förhållande till varandra. En nackdel är att elektrodema är justerbara i förhållande till varandra enbart i sidled. En ytterligare nackdel är att justerområdet är begränsat till följd av att elasticiteten i sj älva kontaktrören eller i dessas infästning i bakre änden av brännaren avgör justerområdets storlek. Beroendet av elastiska element är också en nackdel, eftersom elasticiteten förändras med tiden t.ex. genom den höga temperatur som föreligger i en svetsbrännare. Även täthetsproblem, för den genom brännaren strömmande skyddsgasen, vid kontaktrörens infästning uppstår till följd av kontaktrörens samverkan med dessa elastiska infastningselement. Ytterligare en nackdel är den bristande inställningsnoggranheten över ett större inställningsområde som blir följden av lösningen med en excentrisk skiva som ställdon.

Dessutom skerjusteringen i brännarens främre del, där värmen är som störst, vilket i det närmaste omöjliggör justering under drift.

I WO 97/45227 beskrivs på sidan 17 fr o m rad 20 samt i de båda patentkraven 16 och 17 en svetsbrännare med i sidled inställbart avstånd mellan två kontaktrör. Ändamålet är att å ena sidan förhindra att elektroderna kommer så nära varandra att någondera ljusbågen slår över till den andra elektroden, och å andra sidan förhindra att ljusbågarna brinner så långt isär att två separata smältbad uppstår med åtföljande svetssprut. Inte heller här föreligger någon antydan om inställningsorgan, eller ens behov av sådana, för andra förhållanden mellan svetstrådarna inbördes än avståndet i sidled.

Uppfinningens syfte Uppfinningens syfte är att förbättra förutsättningarna för att skapa optimala svetsbetingelser vad avser MIG/MAG-processen vid svetsning med flera svetselektroder i gemensam smälta. Tidigare är nämnt att svetsspänning och trådmatningshastighet är parametrar som styr svetsprocessen. En annan pararneter som i hög grad påverkar svetsresultatet är svetsbrärmarens lutning i förhållande till svetsfogen. Ytterligare en väsentlig parameter för processen är längden av den fria elektrodänden, dvs längden av elektrodutsticket 10 15 20 25 30 5.15 7.166 3 från kontakmunstyckets utlopp fram till ljusbägen. I denna del av svetselektroden sker en resistiv förvärmning av elektroden genom den ström som passerar. Detta i sin tur påverkar hur mycket av ljusbågens energi som går åt för att smälta elektrodänden. Elektrodutsticket är således av vital betydelse för svetsresultatet. Vid enkeltrådssvetsning är det brännarens höjd över svetsobjektet som avgör elektrodutsticket. Olika material i elektroden kräver olika längd på elektrodutsticket.

Vid flertrådssvetsning blir förhållandena mera komplicerade. Det har visat sig gynnsamt att ibland använda olika material i de olika svetstrådarna som t.ex. olika sammansättning vad avser innehåll av legeringsämnen. Det har också visat sig synnerligen effektivt, för svetshastigheten, att svetsa med en solid elektrod och en elektrod av rörtrådstyp. Att uppnå optimala svetsbetingelser låter sig då ej göras med enbart individuell inställning av svetsspänning och trådmatningshastighet. Ytterligare problem tillstöter när en flertrådsbrännare vinklas mot svetsobjektet, särskilt i ett plan riktat längs fogen och huvudsakligen vinkelrätt mot arbetsstyckets yta. Svetssprut uppträder då, och processen blir instabil. Uppfinningen löser problemen på sätt som anges i de självständiga kravens kännetecknande delar. Genom att medel för justering av utstick integreras i brännaren blir det möjligt att göra optimala inställningar för varje elektrodtyp. Genom tillgänglighet för justermedlen när brännaren är utrustad och ansluten för svetsning blir det möjligt att inte bara förinställa lämpliga utsticksíörhållanden utan också dynamiskt förändra dem under pågående svetsning, t.ex. till följd av förändrad brännarvinkel gentemot arbetsstycket, eftersom justering kan ske utan någon fonn av demontering av brännaren eller dess tillbehör.

Ytterligare nackdelar som vidlåder känd teknik, enligt vad tidigare beskrivits, löses genom de underordnade patentkraven, där olika fördelaktiga utföringsforrner av uppfinningen också beskrivs.

Kort ritningsbeskrivning Fig.l a visar svetsbrännare i en utföringsform enligt uppfinningen med medel för utsticksjustering och avståndsjustering, och med två tilledare för svetsström anslutna, en gaskåpa ansluten och två kontaktmunstycken anslutna.

Fig.lb visar i en tvärsektion till fig.la en utföringsform av avståndsj usterrnedel.

Fig.lc visar exempel. på en svetselektrods passage genom kontaktrör och kontaktmunstycke. 10 15 20 25 30 *215 2766 4 Fig.2 visar tre olika möjliga lägen för ett kontaktmunstycke med utsticksjustermedel (ej visat) i forrn av längslägesförskjutare av kontaktröret samt två olika möjliga lägen för ett kontaktmunstycke med avståndsjustermedel (ej visat) i form av roterarare för kontaktröret.

Fig.3 visar en utföringsform med snäckväxel som avståndsjustennedel och kugghjul med kuggstång integrerad i kontaktröret som utsticksjustermedel.

Fig.4 visar svetsbrännare med ett rundvridningsdon monterat för justering av ljusbågarnas lägen relativt fogens centrumlinje.

Fig.5 visar svetsbrännare med två motorer integrerade för justering av utstick respektive avstånd.

Fig.6 visar brännare enligt fig.5 med ytterligare en motor för rundvridningsjusteringen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Exempel på utföringsfonner av uppfinningen skall nu presenteras.

Svetsbrännaren 100 innefattar två kontaktrör 110,1 15 som i huvudsak löper parallellt genom svetsbrännarkroppen 101. I kontaktrörens främre mynning är dessa försedda med var sin anslutning 140,l45 i form av en invändig gänga, altemativt någon form av baj onettfattning eller friktionskoppling för ett kontaktmunstycke 150.155. Åtminstone en av dessa kan vara utformad så att kontaktmunstycket bildar en vinkel i storleksordningen 3 ~15 grader mot kontaktrörets längdsymmetriaxel.Kontaktrören är elektriskt isolerade från varandra och försedda med anslutningsdon 120.125 för elektrisk förbindning med till brännaren anslutningsbara tilledningar 165,l70 för svetsström från i normalfallet två olika svetsströmkällor. Mellan första kontaktröret 110 och svetsbrännarkroppen 101 är ett don 190 för längdförskjutning av kontaktröret inom svetsbrännarkroppen anbragt. Altemativt kan detta don anbringas mot det andra kontaktröret 115 i stället för mot svetsbrärmarkroppen. Donet är i detta exempel utformat som en gängad stång 191 med ett nyckeltag mitt på. Gängans riktning och/eller stigning är olika i de båda ändarna, varför en förflyttning av kontaktröret i axiell ledd blir följden av en vridning av stången. Utformningen i ena änden kan även vara i form av en fläns som löper i ett spår i den anslutande delen, eller annan motsvarande lösning, som åstadkommer en roterbar, men axiellt fast anslutning mot den ena anslutande delen. Detta kan betraktas som en gänga utan stigning och med mycket kort utbredning. I stället för nyckeltag kan ett transmissionselement såsom snäckhjul, kugghjul, kuggkrans eller remskiva vara anbrakt på stången, vilket då möjliggör anslutning av en motor för att därmed kunna automatisera justerförloppet. Det är fördelaktigt att placera det beskrivna justerdonet i brännarens bakre del, där värmen är lägre vid svetsning. Det är väsentligt att justerdonet är 10 15 20 30 (fl 'EE 'Jéš 5 tillgänglig för justering utan att brännaren eller dess tillbehör behöver monteras isär. Därmed blir det möjligt att inte bara förinställa olika relativa lägen mellan kontaktrören och därmed olika elektrodutstickslängder utan också att justera dessa under drift och därmed kompensera för förändrade förhållanden mellan svetsbrännaren och svetsobjektet som vad avser vinkel och/eller höjd. En ytterligare utföringsfonn inkluderar också en elektrisk motor i svetsbrännaren som visas i fi g 5 och 6. Det kan då vara fördelaktigt att utnyttja ett linjärt transmissionselement som en kuggstång 393 för längsförskjutningen av kontaktröret 310,410.

Avståndsjustering för ljusbågama vid svetsning kan åstadkommas genom en enkel vinkelväxlingsanordning. där snäckskruven utgörs av en vanlig skruv 192. Detta förutsätter att, för detta andra kontaktrör 115, anslutningen av kontaktmunstycket 155 skett så att en vinkel mellan kontaktmunstycket och kontaktröret uppstått, som tidigare beskrivits. Genom vridning av kontaktröret kommer kontaktmunstycket att inta olika lägen i sidled i förhållande till det andra kontaktmunstycket som synes i fig 2. Detta ger en enkel justering av avståndet mellan ljusbågarnas inträde i svetssmältan, utan de nackdelar som beskrivits i tidigare känd teknik. Inget krav på elastiska infästniiigselement föreligger. Minskad risk för läckage av svetsgas i brännarens bakre del etc.

Genom att ytterligare ansluta ett vriddon 253 för hela brännaren enligt fig 4 kan justering av svetssmältans bredd uppnås, vilket kan vara en fördel om varierande spaltbredd förekommer.

Genom införandet av elmotor i ett eller flera av justerdonen fås fördelama att justeringen blir möjlig att fjärrstyra. Detta innebär att justeringama kan ske på än större avstånd från de ljus- och värmestrålande delarna under svetsning. Ytterligare blir automatisering av justeringarna möjlig med ett styrsystem och med styrdon för varje justerdon. Justerdonen bör då innefatta även hastighets och/eller lägesgivare exempelvis av typ absolut eller inkrementell optisk givare, resolvergivare, tachometer etc. Det är då fördelaktigt att ett styrsystem som sköter den relativa förflyttningen av svetsbrännaren gentemot svetsobjektet också sköter styrningen av ett eller flera i svetsbrännaren förekommande justerdon. Detta kan ske genom att lägen för dessa justerdon lagras för samma punkter som lagras för ovarmänmda relativrörelse. En programmerad rörelse för såväl rörelser inom svetsbrärmaren som för dess rörelse utefter svetsobjektet blir möjlig, där dessa rörelser också kan vara synkroniserade, så att exempelvis en jämn övergång mellan olika lagrade lägen för justerdonen i brännaren fås.

Särskilt kan då hastigheten anpassas så att start och stopp för rörelser i justerdonen blir samtidiga med Sammanhörande start och stopp för rörelser som avser brärmarens förflyttning längs fogen. (71 cå (Ti -1 (ß Ü\ 6 Utöver ovanstående utfóringsexempel kan utfóringsfonner av varierande slag inom ramen för patentkraven förekomma.

Claims (14)

10 15 20 25 30

1. l. im »ul

2. 'NJ 1%

3. ON

4. PATENTKRAV

5. Svetsbrännare (l00;200;300;40()), för MIG/MAG-svetsning med flera svetselektroder i samma smältbad, innefattande ett första (l 10;2 l0;3 10;4l0) och ett andra (1 15;2 1 5;3 l 5;4I 5) kontaktrör elektriskt isolerade från varandra, där vardera kontaktröret innefattar ett första anslutningsdon (l20,l25) fór elektrisk fórbindning med en anslutningsbar tilledare (l65,l70) för svetsström samt ett andra anlutningsdon (l30,l35) för förbindning med en anslutningsbar trådledare (l75,180) för frammatning av svetselektrod (160) från ett trädmatarverk, och där vardera kontaktröret vidare innefattar medel för anslutning (l40,145) av ett kontaktmunstycke i vilket kontaktmunstycke (l50,l55), vid svetsning, den huvudsakliga överför-ingen av svetsström till den genom svetsbrännaren matningsbara svetselektroden (160) sker, och där sagda svetsbrännare vidare innefattar medel för anslutning (195) av en gaskåpa (185) med uppgift att under svetsning tillföra skyddsgas runt ljusbågar och smältbad, och där svetsbrännaren är kännetecknad av att den vidare innefattar medel för justering (l90;29();390) av förhållande mellan längder av utstick från två eller flera kontaktmunstycken av de genom svetsbrännaren matningsbara elektrodema, och där sagda medel för utsticksjustering är tillgängligt för justering när brännaren är utrustad och ansluten för svetsning.

6. Svetsbrännare enligt krav l, kännetecknad av att den vidare innefattar medel för justering av avstånd (l92;392) mellan två olika ljusbågars träffpunkter i smältbadet, då dessa ljusbågar, under svetsning, brinner mellan var sin svetselektrodände och ett gemensamt smältbad på svetsobjektet, och där sagda justermedel för avstånd är tillgängligt för justering när brännaren är utrustad och ansluten för svetsning.

7. Svetsbrännare enligt krav l eller 2, kännetecknad av att medlet för utsticksjustering och/eller medlet för avståndsjustering innefattar en utväxlingsmekanism för att förbättra inställningsnoggrannheten.

8. Svetsbrännare enligt något av tidigare krav, kännetecknar! av att medlet för utsticksjustering och/eller medlet för avståndsjustering innefattar en elektrisk motor för verkställande av justeringen eller ett don för anslutning av en sådan motor.

9. Svetsbrännare enligt något av tidigare krav, kännetecknad av att medlet för utsticksjustering påverkar det första respektive det andra kontaktrörets inbördes läge huvudsakligen utefter svetsbrännarens längdsymmetriaxel (405). 10 15 20 25 30

10.

11.

12. »S15 1755 8 Svetsbrännare enligt något av tidigare krav, kännetecknad av att medlet för utsticksjustering innefattar ett gängat element (191) anbringat mellan svetsbrännarkroppen (101) eller det andra kontaktröret å ena sidan och det första kontaktröret å andra sidan, så att en vridning av sagda element orsakar en relativrörelse mellan de, medelst det gängade elementet, förbundna delarna. Svetsbrännare enligt krav 6, kännetecknad av att för sagda gängade element gängans stigning och/eller riktning skiljer sig åt vad avser anslutningen mot å ena sidan svetsbrännarkroppen/andra kontaktröret respektive å andra sidan anslutningen mot det forsta kontaktröret. Svetsbrännare enligt något av kraven 6 eller 7, kännetecknad av att det gängade elementet innefattar ett nyckeltag eller ett transmissionselement såsom snäckhjul, kugghjul, kuggkrans eller remskiva för vridning av sagda gängade element. Svetsbrännare enligt något av kraven 1 till och med 5, kännetecknad av att medlet for utsticksjustering innefattar ett linjärt transmissionselement (393) såsom en kuggstång och ett kugghjul verkande på det första kontaktröret så att en relativrörelse mellan detta och det andra kontaktröret uppnås. Svetsbrännare enligt något av tidigare krav, kännetecknad av att anslutningen mellan ett kontaktrör och tillhörande kontaktmunstycke är så utformad att detta kontaktmunstycke, då det ansluts, bildar en vinkel mot tillhörande kontaktrörs längdsymmetriaxel (204), och att medlet för justering av avståndet mellan två olika lj usbågars träffpunkter i småltbadet är utfonnat for att rotera detta kontaktrör rrmt dess längdsymmetriaxel. Svetsbrännare enligt något av tidigare krav, kännetecknad av att den vidare innefattar rundvridningsdon (253;45 3) för vridning av hela svetsbrärmaren, runt dess längdsymmetriaxel (405), for justering av ljusbågarnas lägen relativt fogens centrumlinje på svetsobjektet, och där detta rundvridningsdon är tillgängligt för vridning när brännaren är utrustad och ansluten for svetsning. Anläggning innefattande en manipulator, såsom en industrirobot, anpassad att bära en svetsbrånnare for förflyttning utefter ett svetsobj ekt eller anpassad att bära ett svetsobjekt för förflyttning utefter en svetsbrånnare, där manipulatorn innefattar ett styrsystem för styrning av programmerad relativ rörelse mellan svetsbrännaren och svetsobjektets fogar, kännetecknad av att svetsbrännaren i båda fallen är utformad enligt något av föregående krav och att styrsystemet även innefattar ett första styrdon anpassat for justering av förhållandena mellan elektrodutstickens längd från olika 10 'i 515 1755 9 kontaktmunstycken vid svetsning och/eller ett andra styrdon anpassat fór justering av avståndet mellan olika ljusbågars träffpunkt i smältbadet vid svetsning.

13. Anläggning enligt krav 12, kännetecknad av att styrsystemet innefattar medel för att lagra kontaktrörens inbördes lägen i varje programmerad fórflyttningspunkt för svetsbrännaren och/eller svetsobjektet.

14. Anläggning enligt krav 13, kännetecknad av att styrsystemet innefattar medel för att styra det första och/eller andra styrdonet så att en jämn övergång mellan de olika lagrade lägena enligt krav 13 uppnås.