WO2005030422A1 - Schweissanlage, sowie verfahren zur energieeinbringung in einen schweissprozess - Google Patents

Schweissanlage, sowie verfahren zur energieeinbringung in einen schweissprozess Download PDF

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WO2005030422A1
WO2005030422A1 PCT/AT2004/000299 AT2004000299W WO2005030422A1 WO 2005030422 A1 WO2005030422 A1 WO 2005030422A1 AT 2004000299 W AT2004000299 W AT 2004000299W WO 2005030422 A1 WO2005030422 A1 WO 2005030422A1
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welding
energy source
contact elements
current
energy
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PCT/AT2004/000299
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Artelsmair
Andreas Resch
Original Assignee
Fronius International Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1093—Consumable electrode or filler wire preheat circuits

Definitions

  • the invention relates to a welding system and a method for introducing energy into a welding process, as described in the preambles of claims 1 and 14.
  • Welding devices or welding torches are already known in the prior art, in which the workpiece and the welding wire or the electrode are connected to a welding current source for energy supply in order to build up an arc between an electrode to be melted and a workpiece.
  • the current flow between the welding wire and the energy source takes place via an electrically conductive contact tube.
  • the construction of a welding system described is used above all in welding processes with a melting welding wire which is conveyed in the direction of the workpiece, for example the MIG / MAG process or the like.
  • US Pat. No. 6,259,059 B1 As is known from US Pat. No. 6,259,059 B1, it is possible for the welding wire to be supplied with energy via a contact tube consisting of a plurality of parts which are insulated from one another.
  • US Pat. No. 6,259,059 B1 describes an electric arc welding device for carrying out an arc welding process between a consumable electrode which is conveyed through the contact tube and a workpiece.
  • the welding device comprises an energy source for providing a welding current and a welding voltage, which is connected to the contact tube via a first line and to the workpiece via a second line.
  • the contact tube is divided into an upper and a lower part, an insulator isolating the different contact tube parts from one another.
  • the upper or lower contact tube part can be switched to the line leading to the current source via a first or further switching element.
  • the switch positions are controlled by a switching element operating control so that the effective contact tube: workpiece distance can be regulated.
  • the switching elements With such a configuration of an alternate feeding of two contact tubes by switching elements switched through alternately, it is necessary for the switching elements to have very high currents, for example in the range from 200 to 400 A at full load, are switchable.
  • the switching elements must therefore have an appropriate dimensioning for a safe switching capacity, which results in high component costs, a large design and high weight of the welding power source as a disadvantage.
  • a complex control structure of the welding device is necessary since, in addition to the control device for the power supply at the outputs of the welding current source, the operating control for the switching elements for specifying the switching positions and the switching times must be provided as a further control device.
  • the object of the present invention is to improve the energy input into a welding process by means of two energy sources, so that this can be done more variably.
  • Part of the object of the invention is also to expand the possibilities for the control or regulation of welding processes.
  • the object of the invention is achieved independently by the features reproduced in the characterizing part of claims 1 and 14.
  • the advantages that result from this lie primarily in the fact that the arrangement of a further energy source in the welding system provides more diverse options for introducing energy into a welding process.
  • an additional energy supply for influencing parameters of a welding process such as the melting rate of the welding wire, can take place for a welding process to be carried out by the first energy source, the parameters specified by the first energy source, i.e. the welding current source, not having to be changed.
  • the additional energy source it is possible to independently compensate for process faults or process deviations and to stabilize the welding process without intervening in the control circuit of the first energy source.
  • conventional welding devices can be equipped with only one current source by subsequently providing the further energy source or by switching on a further welding current source in order to carry out a large number of additional welding programs or methods.
  • Due to the connection of the further energy source to the mutually insulated contact elements a current can flow in a defined area over the welding wire extending between the contact elements, and there is the significant advantage in this area of the supplied electrical energy depending on the line resistance in the electrically conductive welding wire Part is converted into thermal energy, so the welding wire is heated.
  • a smaller amount of energy has to be used to melt the welding wire and, for example, a greater bridgeability of the welding gap, i.e. the distance between two workpiece parts to be connected by a welding seam, can be achieved, since the total melting volume or the wire feed speed of the welding wire can be increased.
  • An embodiment of a contacting device is advantageous since the division of the contacting device into three separate contact elements means that each of the contact elements is connected to only one output of the energy sources.
  • the individual contact elements thus carry less current, in particular only the current supplied by the connected energy source, and double loading of one of the contact elements by two connected energy sources is prevented.
  • the contact wear on the contact elements which arises as a result of spark formation between the welding wire and the guide bore as a function of the current of the contact element, can thus be reduced.
  • a welding process can be carried out continuously by the first energy source via a first contact element, with the distance between the welding torch and the workpiece changing via the further energy source by means of a further circuit separated from the welding circuit and via two further contact elements , the welding wire and the other energy source runs, the arc length can be kept constant, whereby the welding process can be maintained in constant quality.
  • the first energy source provides constant energy for welding process control and that there is no need to switch between the energy sources.
  • the advantageous development according to claim 10 is due to the retrofit made possible Availability of standard welding machines by switching on or installing a modular unit that includes the additional energy source, control device and a power unit, whereby the functional scope of standard welding machines can be expanded, is an advantage.
  • the contact elements can be galvanically isolated in a simple manner.
  • the measure of claim 15 is advantageous because, by heating or raising the thermal energy level of the welding wire in the region of the contact elements, the welding wire can be melted away more quickly or in a more controllable manner by the energy supplied to the first energy source, the difference energy being that of the first Energy source for the final melting of the welding wire must be given is less.
  • the further energy source is thus integrated into an independent circuit or, together with the first energy source, into a control loop, as a result of which the welding process control is improved, with welding process-related parameters, ie due to external influences unintentionally changeable parameters.
  • This can be done in the manner of a setpoint / actual value comparison of welding process-related parameters to create a control system to achieve a uniform quality of the weld seam, the arc length, for example, which can be determined by detecting the arc voltage, representing a welding process-relevant parameter which can be determined by means of the further Energy source can be influenced.
  • a coordinated process control between the different Different components of the welding system can take place, this being done by exchanging or determining the parameters specified by the control device (s).
  • the measures specified in claim 32 are advantageous since, due to a lower output of the line or energy from the further energy source, the welding wire is only preheated and therefore more cost-effective or smaller-sized current sources can be used.
  • Figure 1 shows a schematic structure of a welding system according to the invention.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment variant of the welding system according to the invention in block diagram representation with schematically illustrated components of the welding system;
  • FIG. 3 shows a further variant of a welding system according to the invention in a block diagram representation with schematically illustrated components of the welding system;
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the welding system according to the invention in a block diagram representation with schematically illustrated components of the welding system.
  • the welding system 1 shows a welding system 1, in particular a welding current source 2, for carrying out a wide variety of welding processes.
  • the welding system 1 is designed to carry out a welding process with a consumable welding electrode, for which purpose, for example, a MIG / MAG process or similar welding processes can be carried out.
  • the welding device 1 in particular the welding current source 2, comprises a first energy source 3, which can comprise a control device 4 and a power unit 5, and a switching element 6 assigned to the control device 4 or the power unit 5.
  • the switching element 6 or the control device 4 is also included a control valve 7, which is arranged in a supply line 8 for a gas 9, in particular a protective gas, such as nitrogen, helium or argon and the like, between a gas storage device 10 and a welding torch 11.
  • a wire feed device 12 is also controlled via the control device 4, a welding wire 14 being fed from a supply drum 15 to the area of the welding torch 11 via a supply line 13.
  • the energy for establishing an arc 16 between the welding wire 14 and a workpiece 17 is supplied via supply lines 18, 19 from the power section 5 of the energy source 3 to the welding torch 11 or the welding wire 14, a first, e.g. positive potential, in particular via the supply line 18, the energy source 3 is present on the welding wire 14, and the further, e.g. negative, potential, in particular via the additional supply line 19, is present on the workpiece 17.
  • the welding system 1 To cool the welding torch 11, it is connected to a water tank 22 via a cooling circuit 20 with the interposition of a flow monitor 21, so that when the welding torch 11 is started up, the cooling circuit 20 can be started by the control device 4, as a result of which the welding torch 11 is cooled.
  • the welding system 1 has an input and / or output device 23 which has, for example, operating elements, a keyboard and / or a display element, such as a screen or a display, by means of which the most varied welding parameters or operating modes of the welding system 1 are set can.
  • the values set or selected via the input and / or output device 23 are forwarded to the control device 4, so that the individual components can then be activated by the control device 4 in accordance with the specified values or the control functions or signals determined from these values ,
  • FIG. 2 An embodiment variant of a welding system 1 according to the invention is shown in FIG. 2.
  • the first energy source 3 is connected or can be connected via lines 24, 25 to a voltage supply network 26, so that the voltage supplied by the voltage supply network 26 to the first energy source 3 is converted into energy provided at outputs 27, 28, this energy, in particular the current and voltage level, by means of which the control device 4 connected to the power unit 5 of the first energy source 3 can be determined via a control line 29.
  • the voltage supply network 26 is preferably formed by a conventional, publicly accessible AC voltage network that carries, for example, 110, 230 or 400 V at a frequency of 50 or 60 Hz.
  • the output 27, in particular a positive potential, of the first energy source 3 is connected via the supply line 18 to a contacting device 30 or a contact piece, and the further output 28 of the energy source 3 is connected to the workpiece 17 via the line 19.
  • the contacting device 30 is designed to apply electrical energy to the welding wire 14, which at the same time represents the current-carrying electrode, ie to enable a current flow or current transfer between the welding wire 14 and the contacting device 30.
  • the contacting device 30 has a first contact element 31 and a further contact element 32, which are each formed from an electrically conductive material and are in direct contact with the welding wire 14.
  • the arc 16 is formed between the positive or negative potential of the energy source 3 applied to the welding wire 14 and the workpiece 17, an arc length 33 being generated by the control device 4
  • Predefined parameters for example the voltage or current emitted by the energy source 3, the conveying speed of the welding wire 14 in the direction of the workpiece 17, etc. are influenced.
  • the thermal energy in the region of the arc 16 causes the welding wire 14 to melt and the workpiece 17 to melt at least in some areas, as a result of which a weld pool 34 is generated.
  • the welding system 1 or the welding current source 2 has, in addition to the first energy source 3, a further energy source 35 which is electrically conductive for introducing energy into the welding process, at least with the contacting device 30, in particular via lines 36, 37, which are connected to outputs 38 , 39 of the further energy source 35 are connected.
  • the energy source 35 is optionally connected to the voltage supply network 26, in particular via lines 24, 25, or is provided as an independent energy generator or rechargeable energy store.
  • the first energy source 3 in particular the current source, for performing the welding process independently, i.e. is designed to provide the welding-relevant parameters, such as welding current, welding voltage, pulse times, etc.
  • the first energy source 3 can be implemented in the manner of a transistor current source known from the prior art. e.g. an inverter current source, which is essentially formed by an inverter circuit connected on the primary side to a transformer.
  • the additional energy source 35 is intended to enable a controllable or controllable energy output, in particular in order to divide the energy to be introduced into the welding process into two energy sources 3, 35, for this purpose controllable or regulatable current sources such as, for example, inductive current sources, in particular transformer circuits, capacitive Current sources, in particular by means of capacitors, transistor or inverter current sources, for example in the manner described above, etc., are usable.
  • the further energy source 35 can optionally also be designed to carry out a welding process independently, ie to deliver the welding current.
  • the further energy source 35 is preferably designed to emit a lower electrical power than the welding power emitted by the first energy source 3, so that, for example, the same energy is provided by the further energy source 35 at a reduced voltage compared to the welding voltage of the first energy source 3.
  • a current flow or current transition is to take place by means of the further energy source 35 via the welding wire 14 in the area of the contacting device 30, the energy provided by the further energy source 35 being below an energy level that is necessary for melting or melting of the welding wire 14 is required.
  • a first output 38 of the energy source 35 is conductively connected to the contact element 32 via the line 36 and a further output 39 of the energy source 35 is conductively connected to the contact element 31 via the line 37, as a result of which a conductor path or short-circuit path is formed on the welding wire 14 via a section 40 which leads the current or voltage generated by the further energy source 35.
  • the contact elements 31, 32 are arranged insulated from one another, so that no direct current flow can take place between the contact elements 31, 32.
  • an insulator 42 made of a non-electrically conductive material, for example ceramic, plastic, etc., is arranged for this purpose, and it is also possible to distance the contact elements 31, 32 from one another via an air gap for electrical insulation.
  • an insulating guide element in particular made of a ceramic material, can be arranged, which for example has a guide hole with a slightly larger diameter than the welding wire 14, so that a lateral deflection range of the welding wire 14 is limited. Deflection of the welding wire 14 in the conveyor path between the contact elements 31, 32 can thus be prevented.
  • the division of the contacting device 30 into a plurality of contact elements 31, 32, 46 is advantageous since several contact transitions are created with the welding wire 14 and the overall current transition area is enlarged. This avoids very high, selective current transitions and increases the service life of the contact elements 31, 32, 46.
  • the respective positive potential, in particular the outputs 27, 39, of the two energy sources 3, 35 is connected to the contact element 31 closest to the workpiece 17, so that the current transfer at this contact element 31 is greater than at the further contact element 32 ,
  • the further energy source 35 is e.g. Via a control line 42, connected to the control device 4, whereby the control or regulation of the energy source 35 can be carried out by the control device 4.
  • the further energy source 35 comprises at least one power section, which contains the power electronics for generating energy or electricity.
  • the further energy source 35 can also comprise an independent control device for controlling the power section of the energy source 35.
  • only one control device 4 for controlling both energy sources 3, 35 is shown in the exemplary embodiments shown, each of the energy sources 3, 35 being able to comprise its own control device which operate independently of one another or which work together for a signal and / or Data exchange are connected and operate in mutual or unilateral dependency.
  • the control device 4 can e.g. be designed by a microprocessor controller for processing suitable program logics and a memory element in which program logics, welding programs, welding parameters, etc. can be stored.
  • control device 4 can be connected via a further control line 43 to the wire feed device 12, in particular a speed-controllable drive motor for the storage drum 15.
  • the wire feed device 12 is integrated in the welding device or the welding system 1 and the control or regulation of the wire feed is carried out by the control device 4.
  • the further energy source 35, the outputs 38, 39 of which are connected to the contact elements 31, 32, makes it possible for the welding wire 14 in the region of the section 40 to be heated to a predeterminable temperature or to be raised to a predefinable thermal energy level before this is conveyed to an exit region 44 of the contact element 31 closest to the workpiece 17. So it is next to the welding circuit that A further auxiliary circuit with the further energy source 35 is formed via the outputs 27, 28 of the first energy source 3 and the first contact element 31 and the workpiece 17. Thus, the welding wire 14 is already heated when it emerges from the contact element 31, and a smaller amount of differential energy or a shorter supply time of the energy from the first energy source 3 is required to melt the same.
  • the melting or arc characteristic can be changed during a welding process by the further energy source 35, depending on the energetic dosage.
  • the determination of the proportions of the energy supply by the respective energy sources 3, 35 can be carried out by the control device 4, this preferably being automated, so that a user only has to set a total welding current at the welding system 1 and the optimal energy distribution as a function of the welding process , Process parameters, etc., are determined and the energy sources 3, 35 are controlled or regulated accordingly.
  • the control device 4 for example, set by a user, and in the event that a higher melting volume of the welding wire 14 is required, the energy emitted by the further energy source 35 for heating or preheating of the welding wire 14 is increased and the wire feed device 12 is controlled by the control device 4 with a control signal, so that the wire feed speed is increased.
  • the melting volume of the welding wire 14 is thus increased.
  • a variation of welding process sequences is possible by arranging a further energy source 35 without having to intervene in the welding process controlled or regulated by the first energy source 3. In reverse, it is of course possible to reduce an excessively high wire melting volume determined by the control device 4 during a welding process by lowering the energy level emitted by the further energy source 35 and possibly reducing the wire feed speed.
  • the arc length 33 or a wire protrusion 45 in particular a stickout length
  • the further energy source 35 can take place in such a way that during the welding process specified by the first energy source 3, the welding energy which is emitted by the further energy source 35 to the welding wire 14 ne energy, in particular current strength, is increased or decreased, whereby when the current strength increases, the welding wire 14 is brought to a higher temperature and this melts more quickly after exiting the contact element 31, ie the wire protrusion 45 is reduced and the arc length 33 is increased or at Reduction of the energy given off by the energy source 35 increases the wire protrusion 45 and the arc length 33 is reduced since the welding wire melts later after exiting the contact element 31, whereupon the arc length 33 is automatically set.
  • the wire feed speed of the welding wire 14 and the amount of energy emitted by the first energy source 3 can remain constant. A variation in the arc length 33 can thus be achieved by varying the energy level emitted by the energy
  • control device 4 is designed to determine welding process-related parameters, such as, for example, the arc length 33 or has evaluation and / or monitoring means for detecting such parameters.
  • the arc length 33 can be determined, for example, by detecting the arc voltage, which is proportional to the arc length 33, whereupon the arc length 33 is calculated.
  • the control or regulation of the further energy source 35 can now take place as a function of the welding process-related parameters detected by the control device 4, so that for example the melting rate of the welding wire 14 taking into account the wire feed speed, a desired arc length, a contact element distance from the workpiece 17, etc. , can be determined by the energy source 35.
  • the control or regulation of the further energy source 35 can be carried out by a setpoint / actual value comparison of the determined parameters. For example, if a deviation of a welding process-related parameter from a target value specified by the control device 4 is determined, the control or regulation of the further energy source 35 can be carried out for adjustment to the target value by the energy output of the further energy source 35 by changing one or more Characteristics of the energy delivered is increased or decreased.
  • the further energy source 35 can be controlled or regulated as a function of one or more predetermined parameters of the first energy source 3 and / or the wire feed device 12.
  • the amount of energy released by the energy source 35 can For example, it may depend on the current intensity emitted by the first energy source 3, or the current intensity emitted by the first energy source 3 may be taken into account when the energy to be emitted by the further energy source 35, so that a process sequence which is coordinated or synchronized between the energy sources 3, 35 can take place, wherein several or different parameters can be taken into account.
  • the determination or specification of the parameters at the first energy source 3, in particular the detection of a welding current, voltage, pulse duration, etc., or a wire feed speed of the wire feed device 12 and parameter specification for controlling the energy output of the further energy source 35 is carried out via the control device 4.
  • the arrangement of the second energy source 35 makes it e.g. It is possible that a high melting volume of the welding wire 14 can be achieved even in welding processes with a very small penetration depth or a slight melting of the base material of the workpiece 17, that is to say in welding processes with very low welding currents. For example, with thin sheets, e.g. In the range of a few mm, despite the usual or low welding current, wider gap distances between the parts to be welded can be bridged with the weld pool 34, since a higher melting rate can be achieved by preheating the welding wire 14. It is also possible that material build-up welds with a high filling or melting volume of the welding wire 14 can be carried out for a large-area material application to the workpiece 17 without the base material or the workpiece 17 being substantially melted.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of a welding system 1 according to the invention with a first energy source 3 and a further energy source 35.
  • the outputs 27, 28 of the first energy source are each connected via the supply lines 18, 19 to the first contact element 31 closest to the workpiece 17 and the workpiece 17.
  • the outputs 38, 39 of the energy source 35 are each connected to one of two of the further contact elements 32, 46, in particular connected to the further contact elements 32, 46 via the lines 36, 37.
  • the contacting device 30 thus has three contact elements 31, 32, 46, along which the welding wire 14 is conveyed.
  • the two contact elements 32, 46 connected to the further energy source 35 are preferably arranged closest to the wire feed device 12, ie preferably in one of them
  • the area 17 opposite the workpiece is arranged behind the first contact element 31 in the welding torch 11.
  • circuit of the further energy source 35 to run between the two further contact elements 32, 46 via the welding wire 14 and for a current flow to the further energy source 35, in particular via the outputs thereof, via the two contact elements 32, 46 spatially closest to the wire feed device 12 38, 39, can take place.
  • the contact elements 31, 32, 46 are preferably arranged one behind the other in the running direction of the welding wire 14, the first contact element 31 being closest to the workpiece 17, for example in an end region 47 of the welding torch 11, and the further contact element 32 is distanced from the first contact element 31 by a distance 48 in the direction of travel of the welding wire 14 and the further contact elements 32, 47 are distanced from one another by a distance 49.
  • the contact elements 31, 32 in addition to the energy delivery or transmission to the welding wire 14, are preferably designed to guide the welding wire 14 in the conveying direction of the welding wire 14, a guide arrangement 50, in particular a contact hole 51, through which the welding wire 14 runs, being formed for this purpose.
  • the entire contacting device 30 is, for example, fixed in position on a holding element 52 in the welding torch 11, the energy-carrying lines 18, 36, 37 running, for example, from the at least one welding current source 2 via a hose package or a protective jacket to the welding torch 11 and the welding torch is connected or connectable to the corresponding contact tube parts.
  • the gas 9 can flow in the direction of the workpiece 17, as is necessary, for example, in the MIG / MAG welding process.
  • the embodiment shown in FIG. 3 makes it possible for the further energy source 35 to have a control or regulatable current transfer to the welding wire via separate contact elements 32, 46, each of which is connected to only one output 39, 38 of the further energy source 35 14 performs, whereby with the further energy source 35 active in the Arc welding process is intervened by energy input.
  • the energy source 35 for controlling a welding process is switched on or off as required.
  • the further energy source 35 can be switched on if a higher melting volume of the welding wire 14 is required, it being possible for the energy source 35 to be switched on automatically, in particular by the control device 4.
  • a current flow over two of the contact elements 31, 32, 46 can thus be established by means of the further energy source 35 over a predetermined period of time, in particular determined by the control device 4.
  • a possible area of application for switching on the energy source 35 as required is, for example, if a distance 53 between the contacting device 30 and the workpiece 17 is changed during a running welding process, as is the case in practice due to process disturbances, mechanical guiding inaccuracies of the welding torch or welding robot , etc. can occur unintentionally, and this change in distance 53 should be compensated.
  • the arc length 33 is automatically changed with the welding voltage remaining the same, as a result of which, due to the change in the arc voltage 33 with the changed arc voltage, the wire protrusion 45 and thus the arc length 33 for the subsequent welding process is changed and conditions, for example at the weld pool 34, are changed a lower temperature, and the welding quality is deteriorated by changing the distance 53.
  • an effective contact element distance 54 to the workpiece 17 or the like can be set, wherein the energy supplied by the first energy source 3 to the welding process can remain constant and only the further energy source 35 changes the energy flow.
  • the arc length 33 can be kept constant when the distance 53 between the workpiece 17 and the contacting device 30 changes, as a result of which the welding process can be continued without deterioration.
  • the wire protrusion 45 is adapted to the changed distance 53, that is to say the wire protrusion 45 is increased or decreased, so that the arc length 33 remains unchanged.
  • the parameters of the energy to be emitted for example the current strength, voltage or the frequency of the current pulses, are changed at the further energy source 35, so that the melting rate of the welding wire 14 is changed at least briefly after it has left the last contact element 31.
  • the effective contact element spacing 54 can also be set by controlling or regulating the parameters of the energy emitted by the further energy source 35 and / or activating or deactivating the further energy source 35.
  • the energy source 35 can be activated or deactivated by suspending the energy output via the outputs 38, 29 or by deactivating switching elements (not shown) arranged in the 36, 37, these processes taking place on the basis of control signals transmitted by the control device 4.
  • the effective contact element distance 54 denotes the fictitious mean distance between the contact device 30 and the workpiece 17, which is derived from the portions of the total energy supplied by the two energy sources 3, 35 and the temporal switching of this energy to the different contact elements 31, 32 46 results.
  • the effective contact element distance 54 can lie in a range between the first contact element 31 and the further contact element 32, for example in the lower half of the first contact element 31 on the workpiece side.
  • the contact element distance 54 is the fictitious distance that is determined by the control device 4 for the welding process to be carried out was and should be maintained for an optimal welding process over the process duration. Depending on the duration of the activation of the energy source 35 and the energy delivery to the two contact elements 32, 46 arranged spatially above the first contact element 31, the effective contact element distance 54 can be changed relative to the contacting device 30.
  • the effective contact element distance 54 becomes upward relative to the contacting device 30, ie in the direction facing away from the workpiece 17, which can be done to compensate for a reduction in the distance 53 between the first contact element 31 and the workpiece 17. This is done in such a way that the melting rate of the welding wire 14 is increased due to the increased energy density and consequently a small wire protrusion 45 is set, so that the arc length 33 can be kept constant.
  • the effective contact element distance 54 is shifted downward relative to the contacting device 30, that is to say in the direction of the workpiece 17, this being done to compensate for an increase in the distance 53 between the first contact element 31 and the workpiece 17 can.
  • the melting rate of the welding wire 14 is reduced due to the reduced energy density due to the lower energy output of the further energy source 35 and the wire protrusion 45 is further increased, as a result of which the arc length 33 can also be kept constant.
  • Different operating modes can thus be carried out by means of the further energy source 35, with control or regulation of the further energy source 35 being carried out by control signals or pulses predetermined by the control device 4, which are transmitted via the control line 42.
  • the energy sources 3, 35 it should be noted once again that they can each have their own control devices and power units, each of which independently controls or regulates the energy source 3 or 35, that is to say a completely independent operation or by determining welding parameters or signal and / or data connection of the different control devices to one another enables coordinated operation of the energy sources 3, 35.
  • the first energy source 3 is dependent on the control device 4 of a welding process-related parameter, such as the arc voltage, reduces the current output or changes the energy output.
  • the energy source 3 it is also possible for the energy source 3 to be deactivated and for the further energy source 35 to carry out the welding process, so that the two energy sources 3, 35 are alternately operated.
  • FIG. 4 Another possible embodiment variant of a welding system 1 according to the invention is shown in FIG. 4.
  • the contacting device 30 is in turn divided into three contact elements 31, 32, 46, the contact element 31 being the closest to the workpiece, the contact element 46 being the most distant from the workpiece, and the contact element 32 being arranged between the contact elements 31, 46 , wherein contact elements 31, 32, 46 are in turn electrically insulated from one another by an insulator 41 or an air gap.
  • the first energy source 3 is conductively connected at its outputs 27, 28 via a first potential to the workpiece 17 and the further potential to the first contact element 31.
  • the further energy source 35 is connected or connectable at its outputs via the line 36 to the upper contact element 46 and via the line 37 to the middle contact element 32.
  • Such a construction makes it possible for the first energy source 3, whose line 18 is connected to the first contact element 31, to carry out the welding process controlled and regulated by the control device 4 constantly and continuously over the process duration, the energy source 35 being deactivated or only delivers energy to the welding wire 14 in the area between the first and further contact elements 32, 46, for example in the manner as was described in the course of FIGS. 2 and 3, so that the welding wire 14 is preheated when the energy source 35 is activated can.
  • the contact element 46 is coupled to an adjusting device 55, with which the contact element 46 can be moved in the direction of an arrow 56 shown for positioning the contact element 46.
  • the contact element 46 is slidably mounted in a guideway 57 of the adjusting device 55, the adjusting device 55 having a drive means, not known from the prior art, which is used to generate a movement and to transmit it to the contact element 46.
  • the adjusting device 55 is preferably functionally connected to the control device 4, so that the adjustment of the contact element 46 can be controlled and regulated and this can be held at a predetermined or predeterminable position.
  • the adjusting device 55 makes it possible to change or adjust the distance 49 between two adjacent contact elements 32, 46, it also being possible to adjust the distance 48 between the first and further contact elements 31, 32, so that a conductor path or section 40 , along or welding wire 14 carries a current emitted by the energy source 35, can be enlarged or reduced.
  • the preheating phase of the welding wire 14 between the contact elements 32, 46 can thus be lengthened or shortened in time.
  • the possibility of varying the distance 49 enables an additional control of the introduction of energy into the welding process, whereby by increasing the distance 49 while the energy supply 35 remains the same, the amount of energy introduced can be increased due to the longer duration of action and, in the opposite case, i.e. in the case of a reduction of the distance 49, can be reduced.
  • a target or default value for the distance 49 can be determined by the control device 4, this default value being determined, for example, as a function of parameters of the energy of the welding process or as a function of parameters related to the welding process by the control device 4. / Actual value regulation by means of the control device 4, the distance 49 can be determined by the adjusting device 55.
  • the energy output in particular power output
  • the first energy source 3 is also changed by the first energy source 3 during a welding process, this taking into account the energy output by the further energy source 35, in order to enable additional optimization of the welding process-related parameters.
  • a parameter such as the contact element: workpiece distance, arc length 33, etc.
  • this can be recognized by the control device 4, so that the energy source 35 is controlled, for example, to set the effective contact element distance 54, in particular as described above, whereby the first energy source 3 Energy supply can be maintained unchanged and the welding process can be continued continuously or the first energy source 3 is deactivated during the setting of the effective contact element distance 54, whereupon the welding process is controlled or regulated by the energy source 35 until the optimal, effective contact element distance 54 is reached and then in turn the first energy source 3 takes over the execution of the welding process.
  • the use of two independent energy sources 3, 35 is particularly advantageous in that the control or regulation of the welding process can be improved in that the energy supply for the welding process can be regulated in a variety of ways and the actual welding current source, which in most cases is used to carry out predetermined or .
  • Predefinable welding programs or welding jobs are formed, do not have to be controlled in order to achieve, for example, higher melting rates of the welding wire, compensation or compensation for changes in the arc length and the contact element to the workpiece spacing, etc.
  • Such a retrofittability of welding devices means for a user an increase in the range of functions at a low cost, since a large number of the components of the welding system do not have to be purchased again.
  • a second welding current source which may be designed to carry out a welding process independently, as a further energy source 35.
  • the second welding current source can be an independent welding device with its own housing, control device, power unit, etc., which is operated in parallel with the first welding current source 2 in order to carry out the method according to the invention for introducing energy into a welding process.
  • the exemplary embodiments show possible design variants of the welding system 1, it being noted at this point that the invention is not limited to the specially illustrated design variants of the same, but rather also various combinations of the individual design variants with one another are possible and this variation possibility is based on the teaching of technical action
  • the present invention lies in the ability of the person skilled in the art in this technical field.
  • the scope of protection also includes all conceivable design variants which are possible by combining individual details of the embodiment variant shown and described.
  • Welding system 36 line welding current source 37 line first energy source 38 output control device 39 output line part 40 section changeover element 41 isolator control valve 42 control line supply line 43 control line gas 44 outlet area gas storage 45 wire protrusion welding torch 46 contact element wire feeder 47 end area supply line 48 distance welding wire 49 distance supply drum 50 guide arrangement arcing 51 contact hole workpiece 52 Holding element supply line 53 Distance supply line 54 Effective contact element distance cooling circuit 55 Adjustment device flow monitor 56 Arrow water tank 57 Guideway input and / or output device Line Line Power supply network Output Output Control line Contacting device Contact element Contact element Arc length Melting pool Additional energy source

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweissanlage (1), insbesondere Schweissstromquelle (2), zumindest umfassend eine erste Energiequelle (3), insbesondere erste Stromquelle, und eine Kontaktier-Einrichtung (30), die zumindest zur Herstellung eines Stromflusses über einen Schweissdraht (14) ausgebildet ist, wobei die Kontaktier-Einrichtung (30) durch zumindest zwei getrennte, elektrisch leitfähige Kontakelemente (31, 32) gebildet ist, und die erste Energiequelle (3) über Leitungen (18, 19) mit einem Werkstück (17) und einem Kontaktelement (31) der Kontaktier-Einrichtung (30) verbunden ist. Mit der Kontaktier-Einrichtung (30) ist eine weitere Energiequelle (35), insbesondere Stromquelle, verbunden, wobei die Ausgänge (38, 39) der weiteren Energiequelle (35) jeweils mit einem der Kontaktelemente (31, 32, 46), insbesondere über Leitungen (36, 37), verbunden sind.

Description

Schweißanlage, sowie Verfahren zur Energieeinbringung in einen Schweißprozess
Die Erfindung betrifft eine Schweißanlage sowie ein Verfahren zur Energieeinbringung in einen Schweißprozess, wie diese in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 14 beschrieben sind.
Es sind im Stand der Technik bereits Schweißgeräte bzw. Schweißbrenner bekannt, bei denen zum Aufbau eines Lichtbogens zwischen einer abzuschmelzenden Elektrode und einem Werkstück das Werkstück und der Schweißdraht bzw. die Elektrode mit einer Schweißstromquelle zur Energieversorgung verbunden sind. Der Stromfluss zwischen dem Schweißdraht und der Energiequelle erfolgt dabei über ein elektrisch leitfähiges Kontaktrohr. Der beschriebene Aufbau einer Schweißanlage kommt vor allem bei Schweißverfahren mit einem abschmelzenden und in Richtung des Werkstücks geförderten Schweißdraht, beispielsweise MIG/MAG-Verfahren oder dgl, zum Einsatz.
Wie aus der US 6,259,059 Bl bekannt, ist es möglich, dass der Schweißdraht über ein aus mehreren, voneinander isolierten Teilen bestehendes Kontaktrohr mit Energie versorgt wird. Es wird in der US 6,259,059 Bl ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät zur Durchführung eines Lichtbogenschweißprozesses zwischen einer verbrauchbaren, durch das Kontaktrohr geförderte Elektrode und einem Werkstück, beschrieben. Das Schweißgerät umfasst eine Energiequelle zur Bereitstellung eines Schweißstroms und einer Schweißspannung, die über eine erste Leitung mit dem Kontaktrohr und über eine zweite Leitung mit dem Werkstück verbunden ist. Das Kontaktrohr ist in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt, wobei ein Isolator die unterschiedlichen Kontaktrohrteile voneinander isoliert. Der obere oder untere Kontaktrohrteil ist über ein erstes oder weiteres Schaltelement an die zur Stromquelle führende Leitung schaltbar. Zur Bestimmung, über welches die Kontaktrohrteile und über welche Zeitdauer ein Energiefluss erfolgen soll, werden die Schalterstellungen durch eine Schaltelemente- Betriebssteuerung kontrolliert, sodass die effektive Kontaktrohr : Werkstückdistanz geregelt werden kann.
Es ist bei einer derartigen Ausgestaltung einer abwechselnden Anspeisung zweier Kontaktrohre durch wechselweise durchgeschaltete Schaltelemente erforderlich, dass mit den Schaltelementen sehr hohe Ströme, bei Volllast beispielsweise im Bereich von 200 bis 400 A, schaltbar sind. Die Schaltelemente müssen daher eine entsprechende Dimensionierung für ein sicheres Schaltvermögen aufweisen, wodurch als Nachteil hohe Bauteilkosten, eine großen Bauweise und hohes Gewicht der Schweißstromquelle entstehen. Weiters ist ein aufwendiger Steuerungsaufbau des Schweißgeräts notwendig, da neben der Steuereinrichtung für die Leistungsversorgung an den Ausgängen der Schweißstromquelle als weitere Steuereinrichtung die Betriebssteuerung für die Schaltelemente zur Vorgabe der Schaltstellungen und der Schaltzeiten vorgesehen sein muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mittels zweier Energiequellen die Energieeinbringung in einen Schweißprozess zu verbessern, sodass diese variabler erfolgen kann. Teilaufgabe der Erfindung ist es weiters, die Möglichkeiten zur Steuerung bzw. Regelung von Schweißprozessen zu erweitern.
Die Aufgabe der Erfindung wird jeweils eigenständig durch die im Kennzeichenteil der Ansprüche 1 und 14 wiedergegebenen Merkmale gelöst. Die sich daraus ergebenden Vorteile liegen vor allem darin, dass durch die Anordnung einer weiteren Energiequelle in der Schweißanlage vielfältigere Möglichkeiten der Energieeinbringung in einen Schweißprozess gegeben sind. Es kann somit zu einem durch die erste Energiequelle durchzuführenden Schweißprozess eine zusätzliche Energiezufuhr zur Beeinflussung von Kenngrößen eines Schweißprozesses, wie z.B. die Abschmelzrate des Schweißdrahtes, erfolgen, wobei die durch die erste Energiequelle, also der Schweißstromquelle, vorgegebenen Parameter nicht verändert werden müssen. Weiters ist es mittels der weiteren Energiequelle möglich, Prozessstörungen bzw. Prozessabweichungen eigenständig auszugleichen und den Schweißprozess zu stabilisieren, ohne dabei in den Steuer- bzw. Regelkreis der ersten Energiequelle einzugreifen. Zudem können herkömmliche Schweißgeräte mit nur einer Stromquelle durch nachträgliches Versehen mit der weiteren Energiequelle bzw. durch Anschalten einer weiteren Schweißstromquelle zur Durchführung einer Vielzahl von zusätzlichen Schweißprogrammen- bzw. verfahren ausgestattet werden. Aufgrund der Anbindung der weiteren Energiequelle an die voneinander isolierten Kontaktelemente kann in einem definierten Bereich über den sich zwischen den Kontaktelementen erstreckenden Schweißdraht ein Stromfluss erfolgen und es entsteht der maßgebliche Vorteil, in diesem Bereich die zugeführte elektrische Energie abhängig vom Leitungswiderstand im elektrisch leitfähigen Schweißdraht zu einem Teil in Wärmeenergie umgewandelt wird, also der Schweißdraht erwärmt wird. Dadurch, dass der erhitzte Schweißdralit unmittelbar folgend in den Bereich des Lichtbogens gefördert wird, muss eine geringere Energiemenge zum Schmelzen des Schweißdrahtes aufgewendet werden und es kann beispielsweise eine größere Überbrückbarkeit des Schweißspaltes, d.h. des Abstands zwischen zwei durch eine Schweißnaht zu verbindenden Werkstückteilen, erreicht werden, da das Gesamtschmelzvolumen bzw. die Drahtvorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahtes erhöht werden kann.
Gemäß den Merkmalen nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 14 besteht ein weiterer Vorteil darin, dass durch Anbindung der weiteren Energiequelle an die Kontaktelemente der Schweißprozess, insbesondere die Lichtbogeneigenschaften, mittels der weiteren Energiequelle veränderbar sind und während eines Schweißprozesses eine Überlagerung mit der durch die erste Energiequelle abgegebenen Energie erfolgen kann.
Die in zumindest einem der Ansprüche 2, 3, 4, 24, 25 oder 26 angegeben Merkmale beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen einer Kontaktier-Einrichtung die aus zwei Kontaktelementen gebildet ist und mit beiden Stromquellen verbunden ist. Das Kontaktelement, das dem Werkstück am nächsten liegt, ist dabei je mit einem Ausgang beider Energiequellen, insbesondere den positiven Potentialen, verbunden, sodass ein einfacher Aufbau der Kontaktier-Einrichtung erreicht wird.
Die in zumindest einem der Ansprüche 5 und 17 angegebenen Merkmale sind vorteilhaft, da über eine zum Stand der Technik zählende Steuereinrichtung eine oder beide Energiequellen eigenständig oder in gegenseitiger Abhängigkeit gesteuert bzw. geregelt werden können. Somit kann die weitere Energiequelle zum Eingriff in die Steuer- bzw. Regelung des Schweißprozesses bedarfsweise aktiviert werden und es können die Kenngrößen, insbesondere Strom, Spannung, Impulszeiten, usw., der abzugebenden elektrischen Energie oder der Abstand zwischen zwei Kontaktelementen mittels der Steuereinrichtung vorgegeben werden.
Die Merkmale nach zumindest einem der Ansprüche 6 und 18 sind vorteilhaft, da durch eine Steuer- bzw. regelbare Energieabgabe der ersten und weiteren Energiequelle in einen Schweißprozess, beispielsweise zum Ausgleich von unbeabsichtigten Prozessstörungen bzw. Abweichungen, eingegriffen werden kann. Weiters ist es möglich, dass mittels der Variation der von der weiteren Energiequelle abgegebenen elektrischen Leistung an die angeschalteten Kontaktelemente und/oder der Veränderung des Abstandes zwischen den mit der weiteren Energiequelle verbundenen Kontaktelementen die Kenngröße des effektiven Kontaktelementabstandes zu einem Werkstück festgelegt werden kann. Der effektive Kontaktelementabstand ist dabei jene relevante Kenngröße beim Schweißen, die den wirksamen Abstand der Kontaktier-Einrichtung bzw. des Schweißbrenners zum Werkstück definiert, wobei die Eigenschaften eines Schweißprozesses wesentlich von diesem Abstand beeinflusst werden, wie dies an späterer Stelle genauer beschrieben wird.
Eine Ausgestaltung einer Kontaktier-Einrichtung nach den Merkmalen von zumindest einem der Ansprüche 7, 8 oder 27, 28 ist vorteilhaft, da durch die Aufteilung der Kontaktier-Einrichtung in drei getrennte Kontaktelemente jedes der Kontaktelemente mit nur einem Ausgang der Energiequellen verbunden ist. Die einzelnen Kontaktelemente fuhren somit weniger Strom, insbesondere nur den durch die angebundene Energiequelle gelieferten Strom, und eine doppelte Belastung eines der Kontaktelemente durch zwei angeschaltete Energiequellen wird verhindert. Somit kann der Kontaktverschleiß an den Kontaktelementen, der durch Funkenbildung zwischen dem Schweißdraht und der Führungsbohrung in Abhängigkeit des Stromes des Kontaktelementes entsteht, verringert werden. Somit ist es möglich dass bei ordnungsgemäßen Umgebungsbedingungen ein Schweißprozess durch die erste Energiequelle kontinuierlich über ein erstes Kontaktelement durchgeführt werden kann, wobei bei sich veränderndem Abstand des Schweißbrenners zum Werkstück über die weitere Energiequelle mittels eines vom Schweißstromkreis getrennten, weiteren Stromkreises, der über zwei weitere Kontaktelemente, den Schweißdraht und die weitere Energiequelle verläuft, die Lichtbogenlänge konstant gehalten werden kann, wodurch der Schweißprozess in gleichbleibender Qualität aufrecht erhalten werden kann. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, dass während eines standardmäßig verlaufenden Schweißprozesses durch die erste Energiequelle eine konstante Energieabgabe zur Schweißprozesssteuerung erfolgt und keine Wechselschaltung zwischen den Energiequellen erfolgen muss.
Eine Ausgestaltung von Kontaktelementen gemäß Anspruch 9, bei denen mittels der Führungsanordnung in baulich einfacher Weise eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Schweißdraht und gleichzeitig eine Längsführung desselben gegeben ist, ist von Vorteil.
Die vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 10 ist aufgrund der ermöglichten Nachrüst- barkeit von Standardschweißgeräten durch Zuschalten bzw. Einbau einer modularen Baueinheit, die die weitere Energiequelle, Steuereinrichtung sowie ein Leistungsteil umfasst, wodurch der Funktionsumfang von Standardschweißgeräten erweitert werden kann, von Vorteil.
Die Merkmale nach zumindest einem der Ansprüche 11 und 29 sind vorteilhaft, da durch Verändern des Abstandes zwischen zweier einen Stromübergang mit dem Schweißdraht ausbildenden Kontaktelementen die Leiterstrecke des Schweißdrahts, über die ein Stromfluss erfolgt, variiert werden kann und die somit die an den Schweißdraht zugeführte Energiemenge bei konstanter Energieabgabe durch die weitere Energiequelle variierbar ist. Hierzu sind Ausfüllrungen nach den Merkmalen nach zumindest einem der Ansprüche 12, 30, 31 vorteilhaft, da die Steuer- bzw. Regelung des optimalen Abstandes zwischen zwei Kontaktelementen automatisiert erfolgen kann.
Durch eine Ausbildung nach den Merkmalen des Anspruches 13 kann in einfacher Weise eine galvanische Trennung der Kontaktelemente erfolgen.
Die Maßnahme des Anspruches 15 ist vorteilhaft, da durch Erwärmen bzw. Anheben des thermischen Energieniveaus des Schweißdrahtes im Bereich der Kontaktelemente ein schnelleres bzw. besser kontrollierbares Abschmelzen des Schweißdrahtes durch die zugeführte Energie der ersten Energiequelle erfolgen kann, wobei die Differenzenergie, die von der ersten Energiequelle zum letztendlichen Abschmelzen de Schweißdrahtes abgegeben werden muss, geringer ist.
Die in zumindest einem der Ansprüche 16 bis 23 beschriebenen Maßnahmen sind von Vorteil, da die weitere Energiequelle somit in einen eigenständigen oder gemeinsam mit der ersten Energiequelle in einen Regelkreis eingebunden ist, wodurch die Schweißprozessregelung verbessert wird, wobei hierzu schweißprozessbedingte Parameter, d.h. durch äußere Einflüsse ungewollt veränderliche Parameter, herangezogen werden. Dies kann dabei in der Art eines Soll/Istwert- Vergleichs von schweißprozessbedingten Parametern zur Schaffung einer Regelung, zum Erreichen einer gleichmäßigen Qualität der Schweißnaht, erfolgen, wobei beispielsweise die Lichtbogenlänge, ermittelbar durch Erfassen der Lichtbogenspannung, einen schweißprozessrelevanten Parameter darstellt, der mittels der weiteren Energiequelle beeinflusst werden kann. Es kann somit eine abgestimmte Prozessregelung zwischen den unter- schiedlichen Komponenten der Schweißanlage erfolgen kann, wobei dies durch Austausch bzw. Ermitteln der durch die Steuereinrichtung(en) vorgegebenen Parameter erfolgt.
Die im Anspruch 32 angegebenen Maßnahmen sind vorteilhaft, da durch eine geringere abgegebene Leitung bzw. Energie durch die weitere Energiequelle nur ein Vorwärmen des Schweißdrahtes erfolgt und somit kostengünstigere bzw. geringer dimensionierte Stromquellen verwendet werden können.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung anhand der nachfolgend beschriebenen, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Schweißanlage;
Fig. 2 eine mögliche Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäßen Schweißanlage in Blockschaltbilddarstellung mit schematisch dargestellten Komponenten der Schweißanlage;
Fig. 3 eine weitere Ausfülirungsvariante einer erfindungsgemäßen Schweißanlage in Blockschaltbilddarstellung mit schematisch dargestellten Komponenten der Schweißanlage;
Fig. 4 eine weitere Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäßen Schweißanlage in Blockschaltbilddarstellung mit schematisch dargestellten Komponenten der Schweißanlage.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
In der Fig. 1 ist eine Schweißanlage 1, insbesondere eine Schweißstromquelle 2, zur Durchfuhrung unterschiedlichster Schweißverfahren gezeigt. In der dargestellten und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsvarianten der Schweißanlage 1 ist diese zur Durchführung eines Schweißverfahrens mit verbrauchbarer Schweißelektrode ausgebildet, wobei hierzu beispielsweise ein MIG/MAG- Verfahren oder ähnliche Schweißverfahren durchgeführt werden können.
Das Schweißgerät 1, insbesondere die Schweißstromquelle 2, umfasst eine erste Energiequelle 3, die eine Steuereinrichtung 4 und ein Leistungsteil 5 umfassen kann, sowie ein der Steuereinrichtung 4 bzw. dem Leistungsteil 5 zugeordnetes Umschaltglied 6. Das Umschaltglied 6 bzw. die Steuereinrichtung 4 ist mit einem Steuerventil 7 verbunden, welches in einer Versorgungsleitung 8 für ein Gas 9, insbesondere ein Schutzgas, wie beispielsweise Stickstoff, Helium oder Argon und dgl., zwischen einem Gasspeicher 10 und einem Schweißbrenner 11 angeordnet ist. Zudem wird über die Steuereinrichtung 4 auch ein Drahtvorschubgerät 12 angesteuert, wobei über eine Versorgungsleitung 13 ein Schweißdraht 14 von einer Vorratstrommel 15 dem Bereich des Schweißbrenners 11 zugeführt wird. Die Energie zum Aufbau eines Lichtbogens 16 zwischen dem Schweißdraht 14 und einem Werkstück 17 wird über Versorgungsleitungen 18, 19 vom Leistungsteil 5 der Energiequelle 3 dem Schweißbrenner 11 bzw. dem Schweißdraht 14 zugeführt, wobei ein erstes, z.B. positives, Potential, insbesondere über die Versorgungsleitung 18, der Energiequelle 3 am Schweißdraht 14 anliegt, und das weitere, z.B. negative, Potential, insbesondere über die weitere Versorgungsleitung 19, am Werkstück 17 anliegt.
Zum Kühlen des Schweißbrenners 11 ist dieser über einen Kühlkreislauf 20 unter Zwischenschaltung eines Strömungswächters 21 mit einem Wasserbehälter 22 verbunden, sodass bei der Inbetriebnahme des Schweißbrenners 11 der Kühlkreislauf 20 von der Steuereinrichtung 4 gestartet werden kann, wodurch eine Kühlung des Schweißbrenners 11 erreicht wird. Weiters weist die Schweißanlage 1 eine Ein- und/oder Ausgabeeinrichtung 23 auf, die z.B. Bedienelemente, eine Tastatur und/oder ein Anzeigeelement, wie z.B. einen Bildschirm oder ein Display, aufweist, durch die die unterschiedlichsten Schweißparameter bzw. Betriebsarten der Schweißanlage 1 eingestellt werden können. Dabei werden die über die Ein- und/oder Ausgabeeinrichtung 23 eingestellten bzw. ausgewählten Werte an die Steuereinrichtung 4 weitergeleitet, sodass anschließend von der Steuereinrichtung 4 die einzelnen Komponenten entsprechend den vorgegebenen Werten bzw. den aus diesen Werten ermittelten Steuerfunktionen bzw. Signalen aktiviert werden können.
Eine Ausfuhrungsvariante einer erfindungsgemäßen Schweißanlage 1 ist in der Fig. 2 dargestellt. Wie gezeigt ist die erste Energiequelle 3 über Leitungen 24, 25 an ein Spannungsversorgungsnetz 26 angebunden bzw. anbindbar, sodass die durch dass Spannungsversorgungsnetz 26 an die erste Energiequelle 3 gelieferte Spannung in eine an Ausgängen 27, 28 bereitgestellte Energie umgewandelt wird, wobei diese Energie, insbesondere die Strom- und Spannungshöhe, durch die über eine Steuerleitung 29 mit dem Leistungsteil 5 der ersten E- nergiequelle 3 verbundene Steuereinrichtung 4 festgelegt werden kann. Das Spannungsversorgungsnetz 26 ist dabei vorzugsweise durch ein herkömmliches, öffentlich zugängliches Wechselspannungsnetz gebildet, dass beispielsweise 110, 230 oder 400 V bei einer Frequenz von 50 oder 60 Hz führt.
Der Ausgang 27, insbesondere ein positives Potential, der ersten Energiequelle 3 ist über die Versorgungsleitung 18 mit einer Kontaktier-Einrichtung 30 bzw. einem Kontaktstück verbunden und es ist der weitere Ausgang 28 der Energiequelle 3 über die Leitung 19 mit dem Werkstück 17 verbunden. Die Kontaktier-Einrichtung 30 ist ausgebildet, um den Schweißdraht 14, der gleichzeitig die stromführende Elektrode darstellt, mit elektrischer Energie zu beaufschlagen, d.h. einen Stromfluss bzw. Stromübergang zwischen dem Schweißdraht 14 und der Kontaktier-Einrichtung 30 zu ermöglichen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktier-Einrichtung 30 hierzu ein erstes Kontaktelement 31 und ein weiteres Kontaktelement 32 auf, die je aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind und mit dem Schweißdraht 14 in direktem Kontakt stehen. Bei Aktivierung des Schweißprozesses, insbesondere bei Aktivierung der ersten Energiequelle 3, bildet sich zwischen dem am Schweißdraht 14 und Werkstück 17 anliegenden positiven oder negativen Potential der Energiequelle 3 der Lichtbogen 16 aus, wobei eine Lichtbogenlänge 33 durch von der Steuereinrichtung 4 vorgegebene Parameter, beispielsweise die durch die Energiequelle 3 abgegebene Spannung bzw. den Strom, die Fördergeschwindigkeit des Schweißdrahtes 14 in Richtung des Werkstückes 17, usw. beeinflusst wird. Die thermische Energie im Bereich des Lichtbogens 16 bewirkt ein Abschmelzen des Schweißdrahtes 14 sowie ein zumindest bereichsweises Anschmelzen des Werkstücks 17, wodurch ein Schmelzbad 34 erzeugt wird.
Derartige Lichtbogenschweißverfahren mit verbrauchbarer Elektrode sind aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht näher auf dessen Funktionsweise eingegangen wird.
Es weist die Schweißanlage 1 bzw. die Schweißstromquelle 2 neben der ersten Energiequelle 3 erfindungsgemäß eine weitere Energiequelle 35 auf, die für eine Energieeinbringung in den Schweißprozess zumindest mit der Kontaktier-Einrichtung 30 elektrisch leitend, insbesondere über Leitungen 36, 37, die an Ausgängen 38, 39 der weiteren Energiequelle 35 angebunden sind, verbunden ist. Die Energiequelle 35 ist gegebenenfalls an das Spannungsversorgungsnetz 26, insbesondere über Leitungen 24, 25, angebunden, oder ist als eigenständiger Energieerzeuger oder aufladbarer Energiespeicher vorgesehen.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die erste Energiequelle 3, insbesondere Stromquelle, zur eigenständigen Durchfuhrung des Schweißprozesses, d.h. zur Bereitstellung der schweißrelevanten Parameter, wie Schweißstrom, Schweißspannung, Impulszeiten, usw., ausgebildet ist. Hierzu kann die erste Energiequelle 3 in Art einer aus dem Stand der Technik bekannten Transistorstromquelle wie. z.B. einer Inverterstromquelle, die im Wesentlichen durch eine primärseitig an einen Transformator geschaltete Inverterschaltung ausgebildet ist, ausgebildet sein.
Als weitere Energiequelle 35 können sämtliche, aus dem Stand der Technik bekannte, Gleich- oder Wechselstromquellen verwendet werden. Es soll durch die weitere Energiequelle 35 eine Steuer- bzw. regelbare Energieabgabe ermöglicht werden, insbesondere um die in den Schweißprozess einzubringende Energie auf zwei Energiequellen 3, 35 aufzuteilen, wobei hierzu Steuer- bzw. regelbare Stromquellen wie z.B. induktive Stromquellen, insbesondere Transformatorschaltungen, kapazitive Stromquellen, insbesondere mittels Kondensatoren, Transistor- bzw. Inverterstromquellen, z.B. in der Art wie vorstehen beschreiben, usw., verwendbar sind. Die weitere Energiequelle 35 kann gegebenenfalls auch zur eigenständigen Durchführung eines Schweißprozesses, d.h. zur Abgabe des Schweißstroms, gebildet sein. Vorzugsweise ist die weitere Energiequelle 35 jedoch zur Abgabe einer geringeren elektrischen Leistung als der von der ersten Energiequelle 3 abgegebenen Schweißleistung ausgebildet, sodass beispielsweise ein gleicher Strom bei einer reduzierten Spannung gegenüber der Schweißspannung der ersten Energiequelle 3 durch die weitere Energiequelle 35 bereitgestellt wird.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel soll mittels der weiteren Energiequelle 35 über den Schweißdraht 14 im Bereich der Kontaktier-Einrichtung 30 ein Stromfluss bzw. Stromübergang erfolgen, wobei die durch die weitere Energiequelle 35 bereitgestellte Energie unterhalb eines Energieniveaus liegt, dass für ein Anschmelzen bzw. Abschmelzen des Schweißdrahtes 14 benötigt wird. Hierzu ist ein erster Ausgang 38 der Energiequelle 35 über die Leitung 36 mit dem Kontaktelement 32 und ein weiterer Ausgang 39 der Energiequelle 35 über die Leitung 37 mit dem Kontaktelement 31 leitend verbunden, wodurch am Schweißdraht 14 über einen Abschnitt 40 eine Leiterstrecke bzw. Kurzschlussstrecke gebildet wird, die den durch die weitere Energiequelle 35 erzeugten Strom bzw. Spannung führt.
Zu der Kontaktier-Einrichtung 30 sei angemerkt, dass die Kontaktelemente 31, 32 von einander isoliert angeordnet sind, sodass zwischen den Kontaktelementen 31, 32 kein direkter Stromfluss stattfinden kann. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist hierzu beispielsweise ein Isolator 42 aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Keramik, Kunststoff, usw., angeordnet, wobei auch eine Distanzierung der Kontaktelemente 31, 32 voneinander über einen Luftspalt zur elektrischen Isolierung möglich ist. Weiters kann in der Abstand 48, 49 (siehe Fig. 3) zwischen den Kontaktelementen 31, 32, 46 ein isolierendes Führungselement, insbesondere aus einem Keramikwerkstoff, angeordnet sein, dass beispielsweise eine Führungsbohrung mit geringfügig größerem Durchmesser als der Schweißdraht 14 aufweist, sodass ein seitlicher Auslenkbereich des Schweißdrahtes 14 begrenzt wird. Somit kann ein Auslenken des Schweißdrahtes 14 in der Förderstrecke zwischen den Kontaktelementen 31 ,32 verhindert werden.
Grundsätzlich ist die Aufteilung der Kontaktier-Einrichtung 30 in mehrere Kontaktelemente 31, 32, 46 von Vorteil, da mehrere Kontaktübergänge mit dem Schweißdraht 14 geschaffen werden, und insgesamt der Stromübergangsbereich vergrößert wird. Somit werden sehr hohe, punktuelle Stromübergänge vermieden und die Lebensdauer der Kontaktelemente 31, 32, 46 erhöht. Bevorzugt ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das jeweils positive Potential, insbesondere die Ausgänge 27, 39, der beiden Energiequellen 3, 35 an das dem Werkstück 17 nächstliegende Kontaktelement 31 geschaltet, sodass an diesem Kontaktelement 31 der Stromübergang größer als am weiteren Kontaktelement 32 ist.
Die weitere Energiequelle 35 ist, z.B. über eine Steuerleitung 42, mit der Steuereinrichtung 4 verbunden, wodurch die Steuer- bzw. Regelung der Energiequelle 35 durch die Steuereinrichtung 4 vorgenommen werden kann. Die weitere Energiequelle 35 umfasst zumindest ein Leistungsteil, welches die Leistungselektronik zur Energie- bzw. Stromerzeugung beinhaltet. Die weitere Energiequelle 35 kann auch eine eigenständige Steuereinrichtung zur Ansteue- rung des Leistungsteils der Energiequelle 35 umfassen. In den gezeigten Ausführungsbeispie- len ist der Einfachheit halber nur eine Steuereinrichtung 4 zur Ansteuerung beider Energiequellen 3, 35 dargestellt, wobei jede der Energiequellen 3, 35 eine eigene Steuereinrichtung umfassen kann, die unabhängig voneinander operieren oder die miteinander für einen Signal- und/oder Datenaustausch verbunden sind und in gegenseitiger oder einseitiger Abhängigkeit operieren. Die Steuereinrichtung 4 kann z.B. durch eine Mikroprozessorsteuerung zur Verarbeitung von geeigneten Programmlogiken und einem Speicherelement, in dem Programmlogiken, Schweißprogramme, Schweißparameter, usw. hinterlegbar sind, ausgebildet sein.
Zur Steuer- bzw. Regelung der Drahtvorschubgeschwindigkeit durch das Drahtvorschubgerät 12 kann die Steuereinrichtung 4 über eine weitere Steuerleitung 43 mit dem Drahtvorschubgerät 12, insbesondere einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor für die Vorratstrommel 15, verbunden sein. Grundsätzlich ist zu erwähnen, dass das Drahtvorschubgerät 12 im Schweißgerät bzw. der Schweißanlage 1 integriert ist und die Steuerung bzw. Regelung der Drahtförderung von der Steuereinrichtung 4 erfolgt.
Durch die weitere Energiequelle 35, deren Ausgänge 38, 39 mit den Kontaktelementen 31, 32 verbunden sind, ist es möglich, dass der Schweißdraht 14 im Bereich des Abschnitts 40 auf eine vorgebbare Temperatur erhitzt wird bzw. auf ein vorgebbares thermisches Energieniveau angehoben wird, bevor dieser zu einem Austrittsbereich 44 des dem Werkstück 17 nächstlie- genden Kontaktelement 31 gefördert wird. Es wird also neben dem Schweißstromkreis, der über die Ausgänge 27, 28 der ersten Energiequelle 3 und das erste Kontaktelement 31 und dem Werkstück 17 verläuft, ein weiterer Neben-Stromkreis mit der weiteren Energiequelle 35 ausgebildet. Somit ist der Schweißdraht 14 bei Austritt aus dem Kontaktelement 31 bereits erhitzt und es wird zum Abschmelzen desselben eine geringere Differenz-Energiemenge bzw. eine geringere Zufuhr-Zeitdauer der Energie von der ersten Energiequelle 3 benötigt. Bei gleichbleibendem, von der ersten Energiequelle 3 abgegebenem Strom kann je nach energetischer Dosierung durch die weitere Energiequelle 35 die Abschmelz- bzw. Lichtbogencharakteristik während eines Schweißprozesses verändert werden. Die Festlegung der Anteile der Energiezufuhr durch die jeweiligen Energiequellen 3, 35 kann dabei durch die Steuereinrichtung 4 erfolgen, wobei dies vorzugsweise automatisiert erfolgt, sodass ein Benutzer nur einen Gesamt-Schweißstrom an der Schweißanlage 1 einstellen muss und die optimale Energieaufteilung in Abhängigkeit des Schweiß Verfahrens, Prozessparametern, usw., ermittelt und die Energiequellen 3, 35 entsprechend gesteuert bzw. geregelt werden.
Beispielsweise ist es möglich, einen Schweißprozess mit der ersten Energiequelle 3 entsprechend den durch die Steuereinrichtung 4 vorgegebenen, beispielsweise durch einen Benutzer eingestellten, Parametern durchzuführen, wobei im Falle eines benötigten, höheren Abschmelzvolumen des Schweißdrahtes 14 die durch die weitere Energiequelle 35 abgegebene Energie zur Erwärmung bzw. Vorwärmung des Schweißdrahtes 14 erhöht wird und durch die Steuereinrichtung 4 das Drahtvorschubgerät 12 mit einem Steuersignal angesteuert wird, sodass die Drahtfördergeschwindigkeit erhöht wird. Somit wird das abschmelzende Volumen des Schweißdrahts 14 gesteigert. Es ist eine Variation von Schweißprozessabläufen durch die Anordnung einer weiteren Energiequelle 35 möglich, ohne dass in den durch die erste Energiequelle 3 gesteuerten bzw. geregelten Schweißprozess eingegriffen werden muss. Selbstverständlich ist es in umgekehrter Weise möglich, ein von der Steuereinrichtung 4 ermitteltes, zu hohes Drahtabschmelzvolumen während eines Schweißprozesses durch Senkung des durch die weitere Energiequelle 35 abgegebenen Energieniveaus und gegebenenfalls Drosselung der Drahtvorschubgeschwindigkeit zu reduzieren.
Weiters ist es möglich, dass mittels der weiteren Energiequelle 35 die Lichtbogenlänge 33 bzw. ein Drahtüberstand 45, insbesondere eine Stickout-Länge, gesteuert bzw. geregelt wird. Dies kann derartig erfolgen, dass während des durch die erste Energiequelle 3 vorgegebenen Schweißprozesses die von der weiteren Energiequelle 35 an den Schweißdraht 14 abgegebe- ne Energie, insbesondere Stromstärke, erhöht oder verringert wird, wodurch bei Erhöhung der Stromstärke der Schweißdraht 14 auf eine höhere Temperatur gebracht wird und dieser nach Austritt aus dem Kontaktelement 31 schneller schmilzt, d.h. der Drahtüberstand 45 verringert wird und die Lichtbogenlänge 33 erhöht wird oder bei Verringerung der durch die Energiequelle 35 abgegebene Energie der Drahtüberstand 45 erhöht und die Lichtbogenlänge 33 verringert wird, da ein Schmelzen des Schweißdrahtes nach Austritt aus dem Kontaktelement 31 später erfolgt, worauf sich selbsttätig die Lichtbogenlänge 33 einstellt. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahtes 14 und die von der ersten Energiequelle 3 abgegebene Energiemenge kann dabei konstant bleiben. Somit kann eine Variation der Lichtbogenlänge 33 erreicht werden, indem unabhängig von der ersten Energiequelle 3 das von der Energiequelle 35 abgegebene Energieniveau variiert wird.
Es sei angemerkt, dass die Steuereinrichtung 4 zum Ermitteln von schweißprozessbedingten Parametern, wie z.B., der Lichtbogenlänge 33 ausgebildet ist bzw. Auswerte- und/oder Überwachungsmittel zum Erfassen derartiger Parameter aufweist. Die Ermittlung der Lichtbogenlänge 33 kann beispielsweise über die Erfassung der Lichtbogenspannung, welche proportional zur Lichtbogenlänge 33 ist, erfolgen, worauf die Berechnung der Lichtbogenlänge 33 erfolgt. Die Steuer- bzw. Regelung der weiteren Energiequelle 35 kann nunmehr in Abhängigkeit der durch die Steuereinrichtung 4 erfassten, schweißprozessbedingten Parameter erfolgen, sodass beispielsweise die Abschmelzrate des Schweißdrahtes 14 unter Berücksichtigung der Drahtvorschubgeschwiήdigkeit, einer Soll-Lichtbogenlänge, einem Kontaktelementabstand zum Werkstück 17, usw., durch die Energiequelle 35 festgelegt werden kann. Die Steuerung bzw. Regelung der weiteren Energiequelle 35 kann durch einen Soll-/Istwert- Vergleich der ermittelten Parameter erfolgen. Beispielsweise kann bei festgestellter Abweichung eines schweißprozessbedingten Parameters von einem durch die Steuereinrichtung 4 vorgegebenen Soll- Wert die Steuerung- bzw. Regelung der weiteren Energiequelle 35 zur Angleichung an den Soll- Wert erfolgen, indem die Energieabgabe der weiteren Energiequelle 35 durch Veränderung ein- oder mehrerer Kenngrößen der abgegebenen Energie erhöht oder verringert wird.
Möglich ist es weiters, dass die weitere Energiequelle 35 in Abhängigkeit ein oder mehrerer vorgegebener Parameter der ersten Energiequelle 3 und/oder des Drahtvorschubgeräts 12 gesteuert bzw. geregelt wird. Die durch die Energiequelle 35 abgegebene Energiemenge kann beispielsweise von der durch die erste Energiequelle 3 abgegebenen Stromstärke abhängig sein bzw. kann bei der Vorgabe der abzugebenden Energie durch die weitere Energiequelle 35 die durch die erste Energiequelle 3 abgegebene Stromstärke berücksichtigt werden, sodass ein zwischen den Energiequellen 3, 35 abgestimmter bzw. synchronisierter Prozessablauf erfolgen kann, wobei mehrere oder unterschiedliche Parameter berücksichtigt werden können. Die Ermittlung bzw. Vorgabe der Parameter an der ersten Energiequelle 3, insbesondere die Erfassung eines Schweißstroms, Spannung, Impulsdauer, usw., bzw. einer Drahtvorschubgeschwindigkeit des Drahtvorschubgeräts 12 und Parametervorgabe zur Steuerung der Energieabgabe der weiteren Energiequelle 35 erfolgt dabei über die Steuereinrichtung 4.
Durch die Anordnung der zweiten Energiequelle 35 ist es z.B. möglich, dass auch bei Schweißprozessen mit einer sehr geringen Einbrandtiefe bzw. geringem Aufschmelzen des Grundwerkstoffs des Werkstücks 17, also bei Schweißprozessen mit sehr geringen Schweißströmen, ein hohes Abschmelzvolumen des Schweißdrahtes 14 erreichbar ist. Beispielsweise können bei Blechen mit geringer Dicke, z.B. im Bereich weniger mm, trotz üblichem bzw. geringem Schweißstrom breitere Spaltabstände zwischen den zu verschweißenden Teilen mit dem Schmelzbad 34 überbrückt werden, da durch die Vorwärmung des Schweißdrahtes 14 eine höhere Abschmelzrate desselben erzielbar ist. Weiters ist es möglich, dass Material- Auf- tragsschweißungen mit einem hohen Füll- bzw. Abschmelzvolumen des Schweißdrahtes 14 für einen großflächigen Materialauftrag auf das Werkstück 17 durchgeführt werden können, ohne dass der Grundwerkstoff bzw. das Werkstück 17 wesentlich aufgeschmolzen wird.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausfuhrungsvariante einer erfindungsgemäßen Schweißanlage 1 mit einer ersten Energiequelle 3 und einer weiteren Energiequelle 35 gezeigt.
Die Ausgänge 27, 28 der ersten Energiequelle sind über die Versorgungsleitungen 18, 19 je an das dem Werkstück 17 nächstliegende, erste Kontaktelement 31 und das Werkstück 17 geschaltet. Die Ausgänge 38, 39 der Energiequelle 35 sind je an eines von zwei der weiteren Kontaktelementen 32, 46 geschaltet, insbesondere über die Leitungen 36, 37 mit den weiteren Kontaktelementen 32, 46 verbunden. Die Kontaktier-Einrichtung 30 weist also drei Kontaktelemente 31, 32, 46 auf, entlang derer der Schweißdraht 14 gefördert wird. Die beiden mit der weiteren Energiequelle 35 verbundenen Kontaktelemente 32, 46 sind vorzugsweise nächstliegend zum Drahtvorschubgerät 12 angeordnet, d.h. bevorzugt in einem dem Werkstück 17 gegenüberliegenden Bereich hinter dem ersten Kontaktelement 31 im Schweißbrenner 11 angeordnet. Somit ist es möglich, dass der Stromkreis der weiteren Energiequelle 35 zwischen den beiden weiteren Kontaktelementen 32, 46 über den Schweißdraht 14 verläuft und über die beiden dem Drahtvorschubgerät 12 räumlich nächstliegenden Kontaktelemente 32, 46 ein Stromfluss mit der weiteren Energiequelle 35, insbesondere über deren Ausgänge 38, 39, erfolgen kann.
Zu den Kontaktelementen 31, 32, 46 sei angemerkt, dass diese bevorzugt in Verlaufrichtung des Schweißdrahtes 14 hintereinander angeordnet sind, wobei das erste Kontaktelement 31 dem Werkstück 17 am nächsten ist, beispielsweise in einem Endbereich 47 des Schweißbrenners 11 angeordnet ist und das weitere Kontaktelement 32 um einen Abstand 48 in Verlaufrichtung des Schweißdrahtes 14 vom ersten Kontaktelement 31 distanziert ist und die weiteren Kontaktelemente 32, 47 um einen Abstand 49 voneinander distanziert sind. Die Kontaktelemente 31, 32 sind neben der Energieabgabe bzw. Übertragung an den Schweißdraht 14 bevorzugt zur Führung desselben in Förderrichtung des Schweißdrahtes 14 ausgebildet, wobei hierzu eine Führungsanordnung 50, insbesondere eine Kontaktbohrung 51, durch die der Schweißdraht 14 verläuft, ausgebildet ist. Ein Kontaktierbereich, in dem der Schweißdraht 14 direkt an der Kontaktbohrung 51 anliegt, um einen Stromfluss zu ermöglichen, ist dabei zumindest über einen Teilbereich der Länge der Kontaktelemente 31, 32, 46 ausgebildet, wobei die Kontaktelemente 31, 32, 46 vorzugsweise als rohrartige Elemente gebildet sind. Die gesamte Kontaktier-Eimichtung 30 ist beispielsweise an einem Halteelement 52 im Schweißbrenner 11 positionsfixiert befestigt, wobei die energieführenden Leitungen 18, 36, 37 beispielsweise von der zumindest einen Schweißstromquelle 2 aus über ein Schlauchpaket bzw. einen Schutzmantel zu dem Schweißbrenner 11 verlaufen und dem Schweißbrenner mit den entsprechenden Kontaktrohrteilen verbunden bzw. verbindbar ist. Wie in Fig. 3 weiters dargestellt, kann im Bereich der Kontaktier-Einrichtung 30 bzw. dem Endbereich 47 des Schweißbrenners 11 das Gas 9 in Richtung des Werkstücks 17 strömen, wie dies beispielsweise beim MIG/MAG-Schweißverfahren notwendig ist.
Durch die in Fig. 3 dargestellte Ausbildungsvariante ist es möglich, dass die weitere Energiequelle 35 über separate Kontaktelemente 32, 46, die je mit nur einem Ausgang 39, 38 der weiteren Energiequelle 35 verbunden sind, einen Steuer- bzw. regelbaren Stromübergang mit dem Schweißdraht 14 durchfuhrt, wodurch mit der weiteren Energiequelle 35 aktiv in den Lichtbogenschweißprozess durch Energieeinbringung eingegriffen wird. Ein doppelter Stromübergang an einem der Kontaktelemente 31, 32, 46, wie dies gemäß Fig. 2 der Fall ist, wird somit vermieden.
Weiters ist es möglich, dass die Energiequelle 35 zur Steuer- bzw. Regelung eines Schweißprozesses bedarfsweise zugeschaltet oder deaktiviert wird. Beispielsweise kann die weitere Energiequelle 35 zugeschaltet werden, falls ein höheres Abschmelzvolumen des Schweißdrahtes 14 benötigt wird, wobei die Zuschaltung der Energiequelle 35 automatisch, insbesondere durch die Steuereinrichtung 4, erfolgen kann. Somit kann mittels der weiteren Energiequelle 35 über eine vorgegebene, insbesondere durch die Steuereinrichtung 4 ermittelte, Zeitdauer ein Stromfluss über zwei der Kontaktelemente 31, 32, 46 hergestellt werden.
Ein möglicher Anwendungsbereich für ein bedarfsweises Zuschalten der Energiequelle 35 ist beispielsweise gegeben, falls während eines laufenden Schweißprozesses eine Distanz 53 zwischen der Kontaktier-Einrichtung 30 und dem Werkstück 17 verändert wird, wie dies in der Praxis durch Prozessstörungen, mechanische Führungsungenauigkeiten des Schweißbrenners bzw. Schweißroboters, usw. ungewollt erfolgen kann, und diese Veränderung der Distanz 53 ausgeglichen werden soll. Bei Veränderung der Distanz 53 ergibt sich bei gleichbleibender Schweißspannung automatisch eine Veränderung der Lichtbogenlänge 33, wodurch aufgrund der sich mit der geänderten Lichtbogenlänge 33 veränderten Lichtbogenspannung der Drahtüberstand 45 und somit die Lichtbogenlänge 33 für den nachfolgenden Schweißprozess verändert wird und am Schmelzbad 34 veränderte Bedingungen, beispielsweise eine geringere Temperatur, herrschen und eine die Schweißqualität durch Veränderung der Distanz 53 verschlechtert wird.
Um dies auszugleichen, kann mit der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante durch zuschalten der Energiequelle 35 und/oder durch verändern der Energieabgabe der Energiequelle 35 können Parameter bzw. Größen eines Schweißprozesses wie z.B. eine Lichtbogenlänge, eine Stickout-Länge bzw. der Drahtüberstand 45, ein effektiver Kontaktelementabstand 54 zum Werkstück 17 oder dgl. eingestellt werden, wobei hierbei die von der ersten Energiequelle 3 dem Schweißprozess zugeführte Energie konstant bleiben kann und lediglich die weitere Energiequelle 35 den Energiefluss ändert. Beispielsweise kann die Lichtbogenlänge 33 bei sich verändernder Distanz 53 zwischen Werkstück 17 und Kontaktier-Einrichtung 30 konstant gehalten werden, wodurch der Schweißprozess qualitativ unvermindert fortgesetzt werden kann. Hierzu wird der Drahtüberstand 45 an die veränderte Distanz 53 angepasst, also der Drahtüberstand 45 erhöht oder verringert, sodass die Lichtbogenlänge 33 unverändert bleibt. Zu diesem Zweck werden an der weiteren Energiequelle 35 die Kenngrößen der abzugebenen Energie, z.B. Stromstärke, Spannung bzw. die Frequenz der Stromimpulse, verändert, sodass die Abschmelzrate des Schweißdralites 14 nach Austritt aus dem letzten Kontaktelement 31 zumindest kurzzeitig verändert wird.
Durch Steuer- bzw. Regelung der Kenngrößen der von der weiteren Energiequelle 35 abgegebenen Energie und/oder Aktivierung bzw. Deaktivierung der weiteren Energiequelle 35 kann weiters der effektive Kontaktelementabstand 54 eingestellt werden. Das Aktivieren bzw. Deaktivieren der Energiequelle 35 kann durch Aussetzen der Energieabgabe über die Ausgänge 38, 29 erfolgen oder durch deaktivieren von in den 36, 37 angeordneten Schaltelementen (nicht dargestellt) erfolgen, wobei diese Vorgänge aufgrund von der Steuereinrichtung 4 übermittelten Steuersignalen erfolgen.
Der effektive Kontaktelementabstand 54 bezeichnet den fiktiven mittleren Abstand der Kon- taktier-Einrichtung 30 zum Werkstück 17, der sich aus den von den beiden Energiequellen 3, 35 zugeführten Anteilen der Gesamtenergie, sowie der zeitlichen Schaltung dieser Energie an die unterschiedlichen Kontaktelemente 31, 32 46 ergibt. Der effektive Kontaktelementabstand 54 kann in einem Bereich zwischen dem ersten Kontaktelement 31 und dem weiteren Kontaktelement 32 liegen, beispielsweise in der werkstückseitigen, unteren Hälfte des ersten Kontaktelements 31. Der Kontaktelementabstand 54 ist jener fiktive Abstand, der von der Steuereinrichtung 4 für den durchzuführenden Schweißprozess ermittelt wurde und es soll dieser für einen optimalen Schweißprozess über die Prozessdauer beibehalten werden. In Abhängigkeit der Zeitdauer der Aktivierung der Energiequelle 35 und der Energieabgabe an die beiden räumlich oberhalb des ersten Kontaktelements 31 angeordneten Kontaktelemente 32, 46 kann der effektive Kontaktelementabstand 54 relativ zu der Kontaktier-Einrichtung 30 verändert werden.
Bei Erhöhung der von der weiteren Energiequelle 35 abgegebenen Energiedichte wird der effektive Kontaktelementabstand 54 relativ zu der Kontaktier-Einrichtung 30 nach oben, d.h. in vom Werkstück 17 abgewandter Richtung, verschoben, wobei dies zum Ausgleich einer Verringerung der Distanz 53 zwischen dem ersten Kontaktelement 31 und dem Werkstück 17 erfolgen kann. Dies erfolgt derartig, dass aufgrund der erhöhten Energiedichte die Ab- schmelzrate des Schweißdrahtes 14 erhöht wird und sich folglich ein geringer Drahtüberstand 45 einstellt, sodass die Lichtbogenlänge 33 konstant gehalten werden kann.
Demgegenüber wird bei verringerter abgegebener Energiedichte der Energiequelle 35 der effektive Kontaktelementabstand 54 relativ zur Kontaktier-Einrichtung 30 nach unten, also in Richtung des Werkstücks 17, verschoben, wobei dies zum Ausgleich einer Vergrößerung der Distanz 53 zwischen dem ersten Kontaktelement 31 und dem Werkstück 17 erfolgen kann. Hierbei wird durch die verringerte Energiedichte durch geringere Energieabgabe der weiteren Energiequelle 35 die Abschmelzrate des Schweißdrahtes 14 verringert und sich weiterer Folge der Drahtüberstand 45 erhöht, wodurch die Lichtbogenlänge 33 ebenfalls konstant gehalten werden kann.
Es wird damit ermöglicht, unbeabsichtigte Veränderungen der Distanz 53 bzw. des Abstandes des Schweißbrenners 11 zum Werkstück 17 durch Verlagerung des effektiven Kontaktelementabstands 54 im Bereich der Kontaktier-Einrichtung 30 auszugleichen und die Länge des effektiven Kontaktelementabstands 54 beizubehalten, um den Schweißprozess in gleichbleibender Qualität der gebildeten Schweißraupe durchzuführen, ohne dass die Stromstärke bzw. die Distanz 53 nachgeregelt werden muss, was im Stand der Technik bekannte Nachteile bzw. zusätzliche Aufwendungen mit sich bringen würde.
Mittels der weiteren Energiequelle 35 können somit unterschiedliche Betriebsarten durchgeführt werden, wobei Steuerung bzw. Regelung der weiteren Energiequelle 35 durch von der Steuereinrichtung 4 vorgegebene Steuersignale bzw. Impulse, die über die Steuerleitung 42 übertragen werden, vorgenommen wird. Zu den Energiequellen 3, 35 sei nochmals angemerkt, dass diese jeweils eigene Steuereinrichtungen und Leistungsteile aufweisen können, die je eigenständig die Steuer- bzw. Regelung der Energiequelle 3 oder 35 vornehmen, also ein völlig eigenständiger Betrieb bzw. durch Ermittlung von Schweißparametern oder Signal- und/oder Datenverbindung der unterschiedlichen Steuereinrichtungen untereinander ein aufeinander abgestimmter Betrieb der Energiequellen 3, 35 ermöglicht wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die erste Energiequelle 3 durch die Steuereinrichtung 4 in Abhängigkeit eines schweißprozessbedingten Parameters, wie z.B. der Lichtbogenspannung, die Stromabgabe verringert bzw. Energieabgabe verändert. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass die Energiequelle 3 deaktivierbar ist und die weitere Energiequelle 35 den Schweißprozess durchführt, sodass ein Wechsel weiser Betrieb der beiden Energiequellen 3, 35 durchgeführt wird.
Eine weitere mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Schweißanlage 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser ist die Kontaktier-Einrichrung 30 wiederum in drei Kontaktelemente 31, 32, 46 unterteilt, wobei das Kontaktelement 31 das dem Werkstück am nächstliegendste, das Kontaktelement 46 das dem Werkstück am weitesten entfernte und das Kontaktelement 32 zwischen den Kontaktelementen 31, 46 angeordnet ist, wobei Kontaktelemente 31, 32, 46 wiederum durch einen Isolator 41 bzw. einen Luftspalt elektrisch voneinander isoliert sind.
Die erste Energiequelle 3 ist an deren Ausgängen 27, 28 über ein erstes Potential mit dem Werkstück 17 und das weitere Potential mit dem ersten Kontaktelement 31 leitend verbunden. Die weitere Energiequelle 35 ist an deren Ausgängen über die Leitung 36 mit dem oberen Kontaktelement 46 und über die Leitung 37 mit dem mittleren Kontaktelement 32 verbunden bzw. verbindbar.
Durch einen derartigen Aufbau ist es möglich, dass durch die erste Energiequelle 3, deren Leitung 18 mit dem ersten Kontaktelement 31 verbunden ist, konstant und fortwährend der durch Steuereinrichtung 4 gesteuerte bzw. geregelte Schweißprozess über die Prozessdauer durchgeführt wird, wobei die Energiequelle 35 deaktiviert ist oder lediglich im Bereich zwischen dem ersten und weiteren Kontaktelement 32, 46 Energie an den Schweißdraht 14 abgibt, beispielsweise in der Art und Weise wie dies im Zuge der Fig. 2 und 3 beschrieben wurde, sodass bei aktivierter Energiequelle 35 das Vorwärmen des Schweißdrahtes 14 erfolgen kann.
Wie im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 4 dargestellt, ist zumindest eines der Kontaktelemente 31; 32; 46 gegenüber den weiteren Kontaktelementen 31, 32, 46 relatiwerstellbar bzw. beweglich ausgebildet. Im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist das Kontaktelement 46 mit einer VerStelleinrichtung 55 gekoppelt, mit der eine Bewegung des Kontaktelements 46 in Richtung eines dargestellten Pfeils 56 zur Positionierung des Kontaktelements 46 erfolgen kann. Beispielsweise ist das Kontaktelement 46 verschiebbar in einer Führungsbahn 57 der Ver- stelleinrichtung 55 gelagert, wobei die Versteileinrichtung 55 ein aus dem Stand der Technik bekanntes, nicht näher dargestelltes Antriebsmittel aufweist, mit dem eine Bewegung erzeugt wird und an das Kontaktelement 46 übertragen wird. Die VerStelleinrichtung 55 ist vorzugsweise mit der Steuereinrichtung 4 wirkungsverbunden, sodass eine Steuerung bzw. Regelung der Verstellung des Kontaktelements 46 erfolgen kann und dieses an einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren Position gehalten werden kann.
Mittels der VerStelleinrichtung 55 ist es möglich, den Abstand 49 zwischen zweier benachbarter Kontaktelemente 32, 46 zu verändern bzw. zu verstellen, wobei auch der Abstand 48 zwischen dem ersten und weiteren Kontaktelement 31, 32 verstellbar sein kann, sodass eine Leiterstrecke bzw. Abschnitt 40, entlang der oder Schweißdraht 14 einen von der Energiequelle 35 abgegebenen Strom führt, vergrößert oder verkleinert werden kann. Somit kann die Vorwärmphase des Schweißdrahtes 14 zwischen den Kontaktelementen 32, 46 zeitlich verlängert bzw. verkürzt werden. Es wird durch die Möglichkeit der Variation des Abstandes 49 eine zusätzliche Steuerung der Energieeinbringung in den Schweißprozess ermöglicht, wobei durch eine Vergrößerung des Abstandes 49 bei gleichbleibender Energiezufuhr der Energiequelle 35 die eingebrachte Energiemenge aufgrund der längeren Einwirkungsdauer erhöhbar ist und im gegenteiligen Fall, also bei Verkleinerung des Abstandes 49, verringerbar ist. Hierzu kann ein Soll- bzw. Vorgabewert für den Abstand 49 durch die Steuereinrichtung 4 festgelegt werden, wobei dieser Vorgabewert beispielsweise in Abhängigkeit von Kenngrößen der Energie des Schweißprozesses oder in Abhängigkeit schweißprozessbedingter Parameter durch die Steuereinrichtung 4 ermittelt wird., sodass in Art einer Soll-/Istwert Regelung mittels der Steuereinrichtung 4 der Abstand 49 durch die VerStelleinrichtung 55 festgelegt werden kann.
Allgemein sei zu den Fig. 2 bis 4 angemerkt, dass bei einer Veränderung der Distanz 53, also dem Abstand zwischen Werkstück und der Kontaktier-Einrichtung 30, die z.B. über einen festgelegten Toleranzbereich hinausgeht, dies über die Steuereinrichtung 4 erkannt wird und die weitere Energiequelle 35 bzw. die VerStelleinrichtung 55 durch die Steuereinrichtung 4 derart angesteuert wird, dass die veränderte Distanz 53 zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Werkstück 17 durch Verändern des effektiven Kontaktelementabstandes 54 ausgeglichen wird, wobei dieses Funktionsprinzip im Zuge der vorstehenden Beschreibung bereits erläutert wurde. Somit ist ein konstanter Betrieb der ersten Energiequelle 3 zur Erzeugung des für den Schweißprozess benötigten Schweißstroms bei ordnungsgemäßen Prozessbedingungen möglich, wobei gegebenenfalls durch die weitere Energiequelle 35 gleichzeitig Energie in den Schweißprozess zur Erhitzung des Schweißdrahtes 14 konstant eingebracht wird, sodass ein Konstantbetrieb beider Energiequellen 3, 35 erfolgt.
Es sei jedoch die Möglichkeit angemerkt, dass auch durch die erste Energiequelle 3 die Energieabgabe, insbesondere Leistungsabgabe, während eines Schweißprozess verändert wird, wobei dies unter Berücksichtigung der Energieabgabe durch die weitere Energiequelle 35 erfolgen kann, um eine zusätzliche Optimierung der schweißprozessbedingten Parameter zu ermöglichen.
Wird nun eine Kenngröße, wie z.B. der Kontaktelement : Werkstückabstand, Lichtbogenlänge 33, usw., verändert, kann dies durch die Steuereinrichtung 4 erkannt werden, sodass die Energiequelle 35 beispielsweise zur Einstellung des effektiven Kontaktelementabstand 54 angesteuert wird, insbesondere wie dies vorstehend beschrieben wurde, wobei durch die erste Energiequelle 3 die Energiezufuhr unverändert aufrecht erhalten werden kann und der Schweißprozess konstant fortgeführt werden kann oder die erste Energiequelle 3 während der Einstellung des effektiven Kontaktelementabstands 54 deaktiviert wird, worauf bis zum Erreichen des optimalen, effektiven Kontaktelementabstands 54 der Schweißprozess durch die Energiequelle 35 gesteuert bzw. geregelt wird und anschließend wiederum die erste Energiequelle 3 die Durchführung des Schweißprozesses übernimmt.
Vorteilhaft ist die Verwendung zweier eigenständiger Energiequellen 3, 35 vor allem dadurch, dass die Steuerung bzw. Regelung des Schweißprozesses verbessert werden kann, indem die Energieversorgung für den Schweißprozess vielfältiger regelbar ist und die eigentliche Schweißstromquelle, die in den meisten Fällen zur Durclrfuhrung von vorgegebenen bzw. vorgebbaren Schweißprogrammen bzw. Schweißjobs ausgebildet ist, nicht angesteuert werden muss, um beispielsweise höhere Abschmelzraten des Schweißdrahtes, Ausgleich bzw. Kompensation von Veränderungen der Lichtbogenlänge und des Kontaktelements zu Werkstückabstandes, usw. zu erreichen. Beispielsweise ist es möglich herkömmliche Schweißgeräte nachträglich mit der weiteren Energiequelle 35 zu versehen bzw. diese anzuschalten und diese somit zur Durchführung einer Vielzahl von zusätzlichen Schweißpro- grammen bzw. Verfahren auszustatten, also eine modulare Erweiterung von vorhandenen Schweißgeräten durchgeführt werden kann. Eine derartige Nachrüstbarkeit von Schweißgeräten bedeutet für einen Benutzer eine Erhöhung des Funktionsumfangs bei gleichzeitig geringen Anschaffungskosten, da eine Vielzahl der Komponenten der Schweißanlage nicht neu angeschafft werden muss.
Selbstverständlich ist es auch möglich, eine zweite Schweißstromquelle, die gegebenenfalls zur eigenständigen Durchführung eines Schweißprozesses ausgebildet ist, als weitere Energiequelle 35 zu verwenden. Bei der zweiten Schweißstromquelle kann es sich hierbei um ein eigenständiges Schweißgerät mit eigenem Gehäuse, Steuereinrichtung, Leistungsteil, usw. handeln, das parallel zu der ersten Schweißstromquelle 2 betrieben wird, um das erfmdungs- gemäße Verfahrens zur Energieeinbringung in einen Schweißprozess durchzufuhren.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausfuhrungsvarianten der Schweißanlage 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungs Variante möglich sind, vom Schutzumfang mit- umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Schweißanlage 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u
Schweißanlage 36 Leitung Schweißstromquelle 37 Leitung erste Energiequelle 38 Ausgang Steuereinrichtung 39 Ausgang Leitungsteil 40 Abschnitt Umschaltglied 41 Isolator Steuerventil 42 Steuerleitung Versorgungsleitung 43 Steuerleitung Gas 44 Austrittsbereich Gasspeicher 45 Drahtüberstand Schweißbrenner 46 Kontaktelement Drahtvorschubgerät 47 Endbereich Versorgungsleitung 48 Abstand Schweißdraht 49 Abstand Vorratstrommel 50 Führungsanordnung Lichtbogen 51 Kontaktbohrung Werkstück 52 Halteelement Versorgungsleitung 53 Distanz Versorgungsleitung 54 effektiver Kontaktelementabstand Kühlkreislauf 55 VerStelleinrichtung Strömungswächter 56 Pfeil Wasserbehälter 57 Führungsbahn Ein- und/oder Äusgabeeinrichrung Leitung Leitung Spannungsversorgungsnetz Ausgang Ausgang Steuerleitung Kontaktier - Einrichtung Kontaktelement Kontaktelement Lichtbogenlänge Schmelzbad weitere Energiequelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schweißanlage (1), insbesondere Schweißstromquelle (2), zumindest umfassend eine erste Energiequelle (3), insbesondere erste Stromquelle, und eine Kontaktier-Einrichtung (30), die zumindest zur Herstellung eines Stromflusses über einen Schweißdraht (14) ausgebildet ist, wobei die Kontaktier-Einrichtung (30) durch zumindest zwei getrennte, elektrisch leitfähige Kontaktelemente (31, 32) gebildet ist, und die erste Energiequelle (3) über Leitungen (18, 19) mit einem Werkstück (17) und einem Kontaktelement (31) der Kontaktier-Einrichtung (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Kontaktier-Einrichtung (30) eine weitere Energiequelle (35), insbesondere Stromquelle, verbunden ist, wobei die Ausgange (38, 39) der weiteren Energiequelle (35) jeweils mit einem der Kontaktelemente (31, 32, 46), insbesondere über Leitungen (36, 37), verbunden sind.
2. Schweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktier-Einrichtung (30) aus zwei Kontaktelementen (31, 32) besteht, die in Verlaufrichtung des Schweißdrahtes (14) über einen Abstand (48; 49) distanziert voneinander angeordnet sind.
3. Schweißanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Werkstück (17) nächstliegende Kontaktelement (31) je mit einem Ausgang (27, 39), insbesondere positiven Potentialen, beider Energiequellen (3, 35) verbunden ist.
4. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Drahtvorschubgerät (12) nächstliegende Kontaktelement (32) mit dem Ausgang (38), insbesondere negativen Potential, der weiteren Energiequelle (35) verbunden ist.
5. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weiteren Energiequelle (35) und/oder der ersten Energiequelle (3) eine Steuereinrichtung (4) zugeordnet ist.
6. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Energiequelle (35) durch eine Steuer- bzw. regelbare Stromquelle zur Abgabe einer festlegbaren Energiemenge, insbesondere eines Stroms bzw. einer Spannung, gebildet ist.
7. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktier-Eimichtung (30) drei getrennte Kontaktelemente (31, 32, 46) umfasst, die in Verlaufrichtung des Schweißdrahtes (14) hin zum Werkstück, insbesondere in einem Austritts- bzw. Endbereich (50) eines Schweißbrenners (11), hintereinander angeordnet sind.
8. Schweißanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (38, 39) der weitere Energiequelle (35) je mit einem der beiden Kontaktelemente (32, 46) verbunden sind, die nächstliegend zum Drahtvorschubgerät (12) angeordnet sind.
9. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (31, 32, 46) eine Führungsanordnung (52), insbesondere eine Bohrung (53), aufweisen, die zur Kontaktierung des Schweißdrahtes (14) und vorzugsweise zur Führung desselben ausgebildet ist.
10. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Energiequelle (35) eine eigene Steuereinrichtung bzw. ein eigenes Leistungsteil umfasst und in Art einer modularen Baueinheit bzw. als eigenständige Schweißstromquelle ausgebildet ist.
11. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kontaktelemente (31 ; 32; 46) relativ zu dem zumindest einen, weiteren Kontaktelement (31; 32; 46) relatiwerstellbar ausgebildet ist, insbesondere in normaler Richtung auf das Werkstück (17).
12. Schweißanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem relatiwerstell- baren Kontaktelement (31; 32; 46) eine VerStelleinrichtung (55) zur Bewegung bzw. Verstellung des Kontaktelements (31; 32; 46) zugeordnet ist, die gegebenenfalls mit der Steuereinrichtung (4) zur Steuer- und/oder Regelung der Position des relatiwerstellbaren Kontaktelements (31; 32; 46) wirkungsverbunden ist.
13. Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktelemente (31, 32, 46) ein elektrischer Isolator (41) angeordnet ist, über den die Kontaktelemente (31, 32, 46) räumlich distanziert sind.
14. Verfahren zur Energieeinbringung in einen Schweißprozess, bei dem ein Stromfluss zwischen einem Schweißdraht (14) und einem Werkstück (17) durch Bildung eines Lichtbogens erfolgt, wobei hierzu elektrische Energie von emer ersten Energiequelle (3), insbesondere Stromquelle, über Leitungen (18, 19) an eines von mehreren Kontaktelementen (31, 32, 46) einer Kontaktier-Einrichtung (30) und ein Werkstück (17) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine weitere Energiequelle (35) über die Kontaktier-Eimichtung (30) dem Schweißdraht (14) eine elektrische Energie zugeführt wird, wobei mit der weiteren Energiequelle (35), insbesondere deren Ausgänge (38, 39), über zwei der Kontaktelemente (31, 32, 46) und einem Schweißdraht (14) ein Stromfluss aufgebaut wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißdraht (14) entsprechend der von der weiteren Energiequelle (35) abgegebenen Energiemenge, insbesondere über dessen Kurzschlussstrecke im Stromkreis, auf ein vorgegebenes bzw. vorgebbares thermisches Energieniveau gehoben wird bzw. auf eine Temperatur erwärmt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass von der weiteren Energiequelle (35) ein konstanter elektrischer Energiefluss, dessen Leistung festlegbar ist, erzeugt wird und somit dem Schweißdraht (14) eine konstante elektrische Energie zugeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die von der weiteren Energiequelle (35) und/oder ersten Energiequelle (3) abgegebenen Keimgrößen der Energie, insbesondere ein Strom- bzw. Spannungswert bzw. eine Impulsdauer, über eine Steuereinrichtung (4) gesteuert bzw. geregelt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinrichtung (4) ein oder mehrere schweißprozessbedingte Parameter, beispielsweise eine Lichtbogenlänge (33), ermittelt werden und in Abhängigkeit dieser Parameter die Energieabgabe der weiteren Energiequelle (35) und/oder ein Abstand (48; 49) zwischen zwei Kontaktelementen (32, 46) gesteuert bzw. geregelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung bzw. Regelung der weiteren Energiequelle (35) bzw. einer Versteileinrichtung (55) durch einen Soll-/ Istwert- Vergleich der ermittelten Parameter erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter Abweichung eines Parameters vom Soll- Wert die Steuerung- bzw. Regelung der weiteren Energiequelle (35) zur Angleichung an den Soll- Wert erfolgt, indem die Energieabgabe durch die weitere Energiequelle (35) erhöht oder verringert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie, die durch die weitere Energiequelle (35) abgegeben wird und oder der Abstand (48; 49) zwischen zwei Kontaktelementen (32, 46), in Abhängigkeit ein oder mehrerer durch die Steuereinrichtung (4) vorgegebener Parameter der ersten Energiequelle (3), insbesondere eines Schweißstroms, und/oder des Drahtvorschubgerätes (12), insbesondere einer vorgegebenen Drahtvorschubgeschwindigkeit, festgelegt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Energiequelle (35) in Abhängigkeit von zumindest einem schweißprozessbedingten Parameter, beispielsweise einem Abschmelzvolumen des Schweißdrahtes (14), aktiviert oder deaktiviert wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass von der weiteren Energiequelle (35) über eine vorgegebene, insbesondere durch die Steuereinrichtung (4) ermittelte, Zeitdauer ein Stromfluss über zwei der Kontaktelemente (31, 32, 46) hergestellt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißdraht (14) entlang von zwei mit diesem einen Stromübergang ausbildenden Kontaktelementen (31, 32, 46) von einem Drahtvorschubgerät (12) in Richtung eines Werkstücks (17) gefördert wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass über das dem Werkstück (17) nächstliegende Kontaktelement (31) und dem Schweißdraht (14) ein Stromübergang bzw. Stromfluss über je einen der Ausgänge (27, 39), insbesondere an positiven Potentialen, beider Stromquellen (3, 35) erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass über das dem Drahtvorschubgerät (12) nächstliegende Kontaktelement (32) und dem Schweißdralit (14) ein von der weiteren Energiequelle (35) bereitgestellter Strom fließt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißdraht (14) entlang von drei mit diesem einen Stromübergang ausbildenden Kontaktelementen (31, 32, 46) von einem Drahtvorschubgerät (12) in Richtung eines Werkstücks (17) gefördert wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass über die beiden dem Drahtvorschubgerät (12) räumlich nächstliegenden Kontaktelemente (32, 46) ein Stromfluss mit der weiteren Energiequelle (35), insbesondere über deren Ausgänge (38, 39), erfolgt.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (48; 49) zwischen den mit der weiteren Energiequelle (35) verbundenen Kontaktelementen (32, 46) über eine VerStelleinrichtung (55) verstellbar ist.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorgabewert bzw. Soll- Wert für den Abstand (48; 49) durch die Steuereinrichtung (4) festgelegt wird, wobei dieser Soll- Wert beispielsweise in Abhängigkeit von Kenngrößen der Energie des Schweißprozesses oder in Abhängigkeit schweißprozessbedingter Parameter ermittelt wird, worauf eine Steuer- und/oder Regelung des Abstandes (48; 49) zwischen den Kontaktelementen (32, 46) durch die von Steuereinrichtung (4) angesteuerte VerStelleinrichtung (55) erfolgt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter Abweichung eines Parameters vom Soll- Wert die Steuerung- bzw. Regelung der Versteileinrichtung (55) zur Angleichung an den Soll- Wert erfolgt, indem der Abstand (48; 49) vergrößert oder verringert wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass durch die weitere Energiequelle (35) eine geringere elektrische Leistung, insbesondere eine geringere Spannung, als durch die erste Energiequelle (3) abgegeben wird.
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