專利名稱：用于焊絲的緩沖裝置和焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于焊絲的緩沖裝置，其中可將一焊絲緩沖器、特別是一焊絲緩沖存儲器布置到一個送絲器和另一個送絲器之間，其中所述一個送絲器位于一焊接裝置或一外部送絲機構(gòu)上，所述另一個送絲器優(yōu)選布置在一焊炬附近或該焊炬內(nèi)，并且焊絲在一焊芯內(nèi)在所述兩個送絲器之間被引導(dǎo)。
本發(fā)明還涉及一種焊接設(shè)備，它包括有焊接裝置、軟管包裝件(hosepackage)和焊炬，其中軟管包裝件將焊炬與焊接裝置相連，所述焊接設(shè)備還包括一設(shè)計為焊絲緩沖存儲器并布置在兩個送絲器之間的裝置。
背景技術(shù)：
在最新的焊接技術(shù)中，不必再僅僅以恒速沿一個方向輸送焊絲，而是可以在點火和/或焊接過程中使焊絲前后移動或者以不同的輸送速度輸送，這里強調(diào)的重點在于焊絲的輸送。由于焊絲的輸送速度和/或方向不同，目前焊絲輸送系統(tǒng)涉及到的問題是焊絲輸送響應(yīng)行為非常遲緩，因此妨礙了最優(yōu)化焊接結(jié)果的實現(xiàn)。必須以與運行方向相反的方向?qū)⒑附z向后推到整個軟管包裝件上，即從前進運動變?yōu)橄蚝筮\動，借此由于焊絲的松弛和前進產(chǎn)生了非常遲緩的響應(yīng)行為。
對于這種實施了不同焊絲速度和/或不同輸送方向的焊絲輸送，由于在大多數(shù)場合下通常兩個送絲器中只有一個送絲器執(zhí)行反向操作，因此需要使用焊絲緩沖器或焊絲緩沖存儲器收集多余的焊絲。
舉例來說，從DE 197 38 785 C2中已知一種采用熔化電極的用于電弧焊的設(shè)備，其中將焊絲從送料盤經(jīng)過兩個送絲器供給到焊接地點。在該文獻中，描述了一種短路的焊接過程，其中在完成液滴成形之前，焊絲的輸送將執(zhí)行液滴—傳送—支撐運動，這意味著發(fā)生短路時可通過送絲器向后拉動焊絲，隨后在到達預(yù)定的距離后再次向前移動焊絲，如此將焊絲輸送到焊絲緩沖器中。但是這篇文獻中并沒有給出這種焊絲緩沖器的結(jié)構(gòu)。
從DE 38 27 508 A1中已知一種運輸設(shè)備，即使在引入了不利的力的情況下，也能夠利用該運輸設(shè)備以恒力輸送焊絲，同時還可避免產(chǎn)生拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。焊絲可被引導(dǎo)著通過躲避部分和彎曲的軟管，其中所述軟管位于推進驅(qū)動器和牽引驅(qū)動器之間，推進驅(qū)動器被布置在焊接裝置和送絲器中，而牽引驅(qū)動器則優(yōu)選被布置在焊炬附近或焊炬內(nèi)。軟管的張緊由彈簧支撐。躲避部分與控制機構(gòu)相連，當(dāng)壓應(yīng)力或拉應(yīng)力出現(xiàn)在焊絲上時，所述控制機構(gòu)可用來測量躲避部分的躲避路徑，該躲避部分還與控制系統(tǒng)相連，以通過第一裝置的速度調(diào)節(jié)進行補償。在這種技術(shù)方案中，通過第一驅(qū)動器將焊絲從送料盤上開卷，并且將其引入到軟管或中空焊芯中。隨后將中空焊芯暴露在外，在暴露區(qū)域形成線圈形式的焊絲緩沖存儲區(qū)，并且線圈能夠在該區(qū)域內(nèi)變形，即線圈可以增大或減小，因此能夠容納不同數(shù)量的焊絲。然后，將軟管或中空焊芯引入到盡可能向著另一個牽引驅(qū)動器延伸的軟管包裝件內(nèi)，該牽引驅(qū)動器優(yōu)選被設(shè)置在焊炬附近或焊炬內(nèi)。
由DE 43 20 405 C2已知另一種焊絲緩沖裝置的構(gòu)造，其中公開了一種用于無滑動輸送焊絲的裝置。焊絲緩沖存儲器或焊絲緩沖器依然設(shè)置在兩個送絲器之間，而焊絲在被引入到軟管包裝件之前在這里形成一完整的線環(huán)。因此，由位于兩個間隔的板件之間的線圈形成該焊絲緩沖存儲器，這兩個板件之間的相互距離大于焊絲的直徑。還設(shè)置有一傳感器，以用來檢測焊絲所組成的線圈的直徑，從而監(jiān)測焊絲緩沖器內(nèi)所存儲的焊絲數(shù)量。
由DE 101 00 164 A1已知另一種類型的焊絲緩沖存儲器，通過該焊絲緩沖存儲器，可利用偏移滑輪實現(xiàn)焊絲的偏轉(zhuǎn)。這里，焊絲緩沖存儲器被設(shè)置在送料盤和送絲器之間，其中送絲器后面的焊絲又被引入到中空焊芯內(nèi)，而所述焊芯則在軟管包裝件中一直延伸到另一個送絲器處，或延伸到焊炬處。
上述系統(tǒng)的缺陷在于需要為這種焊絲緩沖器或焊絲緩沖存儲器提供巨大的空間，因此只有將其應(yīng)用在焊接裝置或送絲器附近或作為一單獨的設(shè)備使用才可產(chǎn)生效用。因此，需要從遍及整個軟管包裝件內(nèi)的焊絲緩沖器中將焊絲輸送至焊炬處，這就導(dǎo)致產(chǎn)生了較大的摩擦損失，并且很難改善焊絲輸送響應(yīng)行為。產(chǎn)生這種摩擦損失和這種對焊絲輸送造成的極大遲滯是因為當(dāng)借助于已知焊絲輸送裝置在中空焊芯中運送焊絲時，插入在導(dǎo)管中、尤其是插入在軟管包裝件中的焊芯外徑只是稍小于導(dǎo)管的內(nèi)徑。由此確保了焊芯的精確導(dǎo)向，但對于焊絲來說，卻需要以反向于輸送方向的方式將其推回到遍及整個焊芯長度的焊絲緩沖存儲器內(nèi)，即被推回到軟管包裝件中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于以非常簡單和緊湊的方式提供一種焊絲的緩沖裝置。本發(fā)明的另一目的在于以不受力的方式提供可用焊絲電極，從而能夠?qū)⑺徒z器基本上布置于焊炬附近。本發(fā)明的又一目的在于改善焊絲輸送的動態(tài)特性。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種所述類型的焊接設(shè)備，它具有盡可能簡單和緊湊的結(jié)構(gòu)，通過這種焊接設(shè)備可增強焊絲輸送的動態(tài)特性。
本發(fā)明的目的可以這樣實現(xiàn)，即將焊絲緩沖存儲器設(shè)計成以下方式將焊芯的一端緊固或固定，其另一端則可以自由移動，并且至少在部分區(qū)域上將焊芯和焊絲一起設(shè)置成能夠在焊絲導(dǎo)向軟管內(nèi)自由移動，其中所述焊絲導(dǎo)向軟管具有比焊芯的橫截面或外徑充分大的橫截面或內(nèi)徑，而且焊絲緩沖存儲器的存儲容積由該充分大的焊絲導(dǎo)向軟管的橫截面和長度限定。
在一有利方式中，可以將焊絲導(dǎo)向軟管用作焊絲緩沖存儲器，由于焊芯能夠自由移動，即能夠躲避在充分大的焊絲導(dǎo)向軟管中，因此焊絲導(dǎo)向軟管在反向輸送時能夠接納多余的焊絲。由此不需要再將焊絲推回到整個焊芯中，而且焊絲和焊芯能夠在焊絲導(dǎo)向軟管中自由移動，從而可以接納多余的焊絲以用于補償。因此，當(dāng)焊絲向后移動時，不必通過位于焊炬附近的送絲器使得焊絲穿過緩沖存儲器中的焊芯產(chǎn)生位移，而是焊芯在焊絲導(dǎo)向軟管內(nèi)直接產(chǎn)生變形，并由此通過這種變形接納多余的焊絲。相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，首先，焊芯的變形可能發(fā)生在其裸露在外的區(qū)域，并將多余的焊絲容納于此區(qū)域，在這之前，由于軟管內(nèi)沒有或只有最小的焊芯躲避區(qū)域可用，因此位于軟管包裝件內(nèi)的焊絲不得不首先被推回穿過焊芯。另一個非常重要的優(yōu)點在于，現(xiàn)在將焊絲緩沖存儲器直接布置到另一個送絲器或焊炬附近，即布置到送絲器或焊炬后面，從而不需要再將焊絲推回到整個軟管包裝件內(nèi)。因此，在改變焊絲輸送方向的過程中，響應(yīng)行為得到顯著改進，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速的轉(zhuǎn)向。由于帶有焊絲的焊芯能夠在焊絲緩沖存儲器內(nèi)移動，并且在反向輸送焊絲的過程中不會在焊芯內(nèi)產(chǎn)生移動、特別是產(chǎn)生向后的移動，因此能夠使摩擦損失極大地最小化。另一個優(yōu)點在于，由于焊絲緩沖存儲器直接形成在焊炬后面，送絲器和驅(qū)動馬達的尺寸可以比較小，這是因為在焊絲輸送的過程中，驅(qū)動馬達不必克服任何摩擦力。因此，可以采用尺寸較小、質(zhì)量較輕的驅(qū)動馬達，從而使焊炬的結(jié)構(gòu)尺寸以及焊炬中的驅(qū)動元件最小化。由此，能夠充分提高自動焊接設(shè)備的可達性或可用性。
此外，根據(jù)權(quán)利要求2和3的構(gòu)造是非常有利的，因為它能夠使焊芯的躲避區(qū)域位于擴大的焊絲導(dǎo)向軟管中。因此，能夠有利地確保以簡單的方式在所述擴大的導(dǎo)向軟管的整個區(qū)域形成焊絲緩沖存儲器，從而提供出占據(jù)較小空間尺寸的非常大的焊絲緩沖存儲器。
根據(jù)權(quán)利要求4至6的構(gòu)造也是非常有利的，因為它能夠通過簡單更換軟管包裝件將這種類型的焊絲緩沖存儲器隨后安裝在現(xiàn)有設(shè)備中。因此，不必如現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備那樣，不需要在現(xiàn)有設(shè)備中設(shè)置形成焊絲緩沖存儲器的轉(zhuǎn)換或額外裝置。
根據(jù)權(quán)利要求7至9以有利方式形成的構(gòu)造能夠使焊絲的輸送獨立于軟管包裝件，其中仍然由焊絲導(dǎo)向軟管形成所述焊絲緩沖存儲器。
根據(jù)權(quán)利要求5至9的構(gòu)造的另一個優(yōu)點在于，由于焊絲導(dǎo)向軟管的特殊設(shè)置、即螺旋形或盤旋形布置，使得焊絲緩沖器的容積、即用于接納多余焊絲的存儲容積顯著增大，借此使焊絲導(dǎo)向軟管的長度增加。
根據(jù)權(quán)利要求10的構(gòu)造也是有利的，因為它能夠容易地測定焊絲緩沖器的裝載水平或儲存在焊絲緩沖器中的焊絲數(shù)量。
根據(jù)權(quán)利要求11至14中一項或多項的構(gòu)造也是有利的，由于這種構(gòu)造能夠快速更換焊絲導(dǎo)向軟管，因此可以縮短不能進行焊接的故障時間。
本發(fā)明的目的還可進一步由所限定類型的焊接設(shè)備實現(xiàn)，其中在軟管包裝件內(nèi)或其周圍形成被設(shè)計為焊絲緩沖存器的裝置，其優(yōu)點在于，在焊接過程中，當(dāng)以不同的焊絲輸送速度或前/后移動地輸送焊絲時，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的動力。


下面通過示出了焊絲緩沖存儲器的示范性實施例的附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
其中圖1是焊機或焊接裝置的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中所使用的軟管包裝件的示意圖；圖3是帶有螺旋形焊絲導(dǎo)向軟管的新型軟管包裝件的示意圖；圖4示出了其外部設(shè)置有螺旋形焊絲導(dǎo)向軟管的軟管包裝件；圖5示出了焊絲緩沖存儲器的存儲原理的示意圖，其中具有最小存儲容積；圖6進一步示出了根據(jù)圖5所示的存儲原理的示意圖，其中具有最大存儲容積；圖7至11示意性地示出了具有不同結(jié)構(gòu)的焊接設(shè)備；圖12示出了用于形成焊絲緩沖存儲器的另一變型實施例；圖13是用于檢測焊芯運動的傳感器的簡圖；圖14示出了用于檢測焊芯運動的傳感器的另一示范性實施例；圖15是包括插入式連接件的焊絲緩沖存儲器的簡圖；以及圖16示意性地示出了該插入式連接件。
具體實施例方式
圖1示出了一焊接裝置1或焊機，它可用于各種焊接工藝或方法，例如MIG/MAG焊接或WIG/TIG焊接，電極(焊條)焊接法、雙絲/縱列焊接法、等離子焊或釬焊法等。
焊接裝置1包括帶有執(zhí)行元件/功率元件(power element)3的電源2、控制裝置4以及分別與功率元件3和控制裝置4相連的開關(guān)件5。開關(guān)件5和控制裝置4還與布置在氣體8的供給線7上的控制閥6相連，特別是，所述氣體為保護氣體，例如二氧化碳、氦氣和氬氣等，所述氣體供給線7位于氣體存儲器9和焊炬10或焊槍之間。
此外，通常用于MIG/MAG焊接的送絲器11也可由控制裝置4致動，附加材料或焊絲13可以從送料盤(feed drum)14或焊絲卷經(jīng)過供給線12輸送到焊炬10附近。當(dāng)然，還可以將送絲器11與焊接裝置1結(jié)合為一體，特別是，這種基本構(gòu)架是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，而不必設(shè)計成如圖1所示帶有輔助裝置的模式。
使送絲器11將焊絲13或附加材料從焊炬外部供給到處理地點也是可行的，為此，優(yōu)選將不熔化電極設(shè)置在焊炬10內(nèi)，這種情況通常適用于WIG/TIG焊接。
可將用于產(chǎn)生介于熔化電極和工件16之間的電弧15、特別是焊接用電弧的能量從電源2的執(zhí)行元件3經(jīng)過焊接線17供應(yīng)給焊炬10，特別是供應(yīng)給電極，其中需要焊接的工件16由幾部分構(gòu)成，同樣它通過另一條焊接線18與焊接裝置1和電源相連，因此用于加工的電源電路能夠形成電弧15或等離子流。
為了冷卻焊炬10，可通過在冷卻回路19中利用放入其中的流量控制器20將焊炬10與流體貯存器21、特別是水貯存器21相連，借此當(dāng)操作焊炬10時能夠起動冷卻回路19、特別是起動可對水貯存器21中容納的流體起作用的液壓泵，以便達到冷卻焊炬10的效果。
焊接裝置1還包括輸入和/或輸出裝置22，通過它們可分別設(shè)置和調(diào)用焊接裝置1的不同焊接參數(shù)、操作方式或焊接程序。在這種情況下，由輸入和/或輸出裝置22設(shè)定的焊接參數(shù)、操作方式或焊接程序可被傳輸?shù)娇刂蒲b置4，反過來，控制裝置4隨后起動焊機或焊接裝置1的各元件，并且分別對所需要的控制值進行預(yù)定義。
此外，示范性實施例中所示的焊炬10可通過軟管包裝件23與焊接裝置1或焊接設(shè)備相連。軟管包裝件23中容納有從焊接裝置1延伸到焊炬10的各線路。軟管包裝件23通過連接裝置24與焊炬10相連，而軟管包裝件23中各線路通過連接插座或插入式連接件與焊接裝置1的各觸點相連。為了確保軟管包裝件的適當(dāng)應(yīng)變消除，軟管包裝件23可通過應(yīng)變消除裝置25與機架26、特別是與焊接裝置1的基本機架相連。當(dāng)然，還可以使用同樣用于焊接裝置1的連接的連接裝置24。
基本上，應(yīng)當(dāng)指出的是，不必將上述所有組件均使用或應(yīng)用到不同的焊接方法或焊接裝置1中，例如WIG裝置或MIG/MAG設(shè)備或等離子裝置。例如，將焊炬10設(shè)計為空冷焊炬10也是可行的。
圖2示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)中的軟管包裝件23的部分截面圖。這里，這些焊接工藝所需要的線路，例如電源線或電極電纜17a、用于液體冷卻焊炬10的冷卻導(dǎo)管28、以及一根或多根控制線29均布置在保護外套27中。
經(jīng)由軟管包裝件23并通過被引入到焊芯30中，焊接工藝所需要的焊絲13從焊接裝置1或送絲器11中被輸送出去。在使焊絲13穿過之前，將焊芯30插入到設(shè)置在軟管23內(nèi)的焊絲導(dǎo)向軟管31中。焊絲導(dǎo)向軟管31的內(nèi)徑32僅稍稍大于焊芯30的外徑33。如此產(chǎn)生的優(yōu)點是，焊芯能夠被精確地導(dǎo)向，并且易于更換不同直徑的焊絲。這樣做是必要的，這是因為在焊接設(shè)備中所使用的各種焊絲13具有不同的直徑34，借此這種焊芯30的簡單更換使得采用任何所需的帶有各自匹配焊芯30的焊絲變得可行，因此能夠使焊芯30與焊絲13的直徑34達到最佳匹配。在這種情況下，對大多數(shù)不同直徑34的焊絲13來說，焊芯30的外徑33基本保持不變，以便能夠盡可能基本無間隙地引導(dǎo)焊芯30中的焊絲。
圖3至12示出了用于形成焊絲13的緩沖裝置、即焊絲緩沖器或焊絲緩沖存儲器35的示范性實施例，當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于所示出的示范性實施例。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，最重要的是將焊絲緩沖存儲器35設(shè)置于一個送絲器36和另一個送絲器37之間，焊絲13優(yōu)選在該兩個送絲器36，37之間在焊芯30中被引導(dǎo)，其中所述送絲器36布置在焊接裝置1或外部送絲機構(gòu)11上，而另一個送絲器37則優(yōu)選位于焊炬10附近，或位于焊炬中。焊絲緩沖存儲器35以下述方式設(shè)計，即至少在部分區(qū)域上使帶有焊絲13的焊芯30置于焊絲導(dǎo)向軟管38內(nèi)，該焊絲導(dǎo)向軟管38具有比焊芯30的橫截面或外徑33充分大或大得多的橫截面39或內(nèi)徑，焊絲緩沖存儲器35的存儲容積由該充分大的焊絲導(dǎo)向軟管38的橫截面39和長度限定。
根據(jù)圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)，焊絲導(dǎo)向軟管31被設(shè)計成僅僅稍大于焊芯30的外徑。相反，在根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案中，如圖3所示，焊絲導(dǎo)向軟管38的內(nèi)徑或橫截面39大于焊芯30的外徑33或橫截面，并優(yōu)選至少為焊芯30的外徑33或橫截面的1.5倍。焊芯30被布置成可在焊絲導(dǎo)向軟管38內(nèi)自由移動。此外，焊絲導(dǎo)向軟管38可以按照螺旋形或盤旋形的方式在軟管包裝件23內(nèi)延伸，而根據(jù)圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中的焊絲導(dǎo)向軟管31則基本上沿直線延伸穿過軟管包裝件23。當(dāng)然，將這種充分大的焊絲導(dǎo)向軟管38類似地線性布置于軟管包裝件23內(nèi)也是可行的。焊絲導(dǎo)向軟管38以螺旋形或盤旋形延伸的優(yōu)點在于能夠借此使焊芯30稍微彎曲，以便于焊芯30例如以彈簧的形式變形。
如圖4所示，也可以將焊絲導(dǎo)向軟管38布置到軟管包裝件23的外部。在這種情況下，優(yōu)選使焊絲導(dǎo)向軟管38仍然以螺旋形或盤旋形的方式在軟管包裝件23的周圍延伸。此外，也可以獨立于軟管包裝件23布置焊絲導(dǎo)向軟管38，以便焊絲導(dǎo)向軟管38圍繞一載體材料或任何所需的焊接系統(tǒng)的管路以螺旋或盤旋方式延伸，其中所述載體材料或管路也同樣設(shè)置在軟管包裝件23的外部。
由于焊絲導(dǎo)向軟管38的螺旋形布置，位于軟管包裝件23的兩個端部之間的焊絲導(dǎo)向軟管38的長度相對于布置在該軟管包裝件23內(nèi)的其他管線而言被延長，因此能夠以上述有利方式提供出由焊絲導(dǎo)向軟管38的橫截面限定的緩沖容積，即緩沖容積由焊絲導(dǎo)向軟管38的內(nèi)徑和外徑上的螺旋線的長度差異產(chǎn)生。通常基本線性布置在軟管包裝件23內(nèi)的其他管線優(yōu)選也以螺旋或盤旋延伸的方式布置在焊絲導(dǎo)向軟管38中。當(dāng)然，其他管線在軟管包裝件23內(nèi)螺旋延伸也是可以的，也可以說，焊絲導(dǎo)向軟管38與其他管線纏繞。
根據(jù)本發(fā)明的緩沖裝置、即焊絲緩沖存儲器35的操作原理如圖5和6所示。這里，焊絲緩沖存儲器35在兩個送絲器36，37之間延伸。優(yōu)選將焊芯30的一端固定或緊固在焊接裝置1或外部送絲機構(gòu)11附近，在這里可將焊絲13從焊絲卷引入到焊芯30中，而焊芯30的另一端可自由移動，其優(yōu)選終止于焊炬10附近。因此，焊芯30可在焊絲導(dǎo)向軟管38內(nèi)自由移動。同時，焊芯30的自由端可以進行作為焊絲導(dǎo)向軟管38內(nèi)的焊芯30的彎曲狀態(tài)的函數(shù)、即存儲狀態(tài)的函數(shù)縱向移動。
焊絲導(dǎo)向軟管38的優(yōu)選的螺旋形構(gòu)造可確保焊芯30也以螺旋形方式延伸，因此可提供出焊絲13的限定半徑40，同樣也因此提供出焊芯30的半徑。通過改變半徑40、即改變焊絲導(dǎo)管軟管38內(nèi)的焊芯30的位置，焊絲緩沖存儲器35被形成。在圖5中示意性地示出了具有最小存儲容積的緩沖裝置，圖6示意性地示出了具有最大存儲容積的緩沖裝置。顯然，在最小存儲容積時，焊芯30位于焊絲導(dǎo)向軟管38的內(nèi)側(cè)，同時形成較大的半徑40，而在最大存儲容積時，焊芯30位于焊絲導(dǎo)向軟管38的外側(cè)42，同時形成較小的焊芯30的半徑40。此外，很明顯，由于存儲狀態(tài)不同，可使焊芯30產(chǎn)生移動、特別是縱向移動，這種移動可由焊芯30的自由端的長度43的變化顯現(xiàn)出來。
通過以不同送絲速度或輸送方向改變焊芯30的半徑40，這種類型的焊絲緩沖存儲器35構(gòu)造能夠?qū)⒑附z13、特別是將焊絲13的多余長度收集到焊絲緩沖存儲器35內(nèi)，而不是如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣不得不將焊絲推出到整個軟管包裝件13之外。因此，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，可得出這樣的結(jié)論，即可作為焊絲導(dǎo)向軟管38的結(jié)構(gòu)、也就是說焊絲導(dǎo)向軟管38的長度和橫截面39的函數(shù)向焊絲13提供不同的存儲容積，這意味著焊絲緩沖存儲器35能夠容納或多或少的多余焊絲13。這樣通過分別改變焊絲導(dǎo)向軟管38或軟管包裝件23便能夠影響所需的存儲容積的調(diào)配。
為了利用這種類型的焊絲緩沖存儲器35實現(xiàn)最優(yōu)化的焊絲輸送，提供一種裝置，以用于檢測焊絲緩沖存儲器35的裝載水平(填充水平)或存儲狀態(tài)，所述檢測裝置能夠檢測或確定焊絲30的縱向移動，借此可推斷出焊絲緩沖存儲器35的填充狀態(tài)。舉例來說，如圖5、6所示，可借助于驅(qū)動器臂44將焊芯30的自由端與電位計45或增量傳感器相連，便能夠以簡單的方式實現(xiàn)上述目的，從而可通過控制裝置4從焊芯30的縱向變化43推斷出焊絲緩沖存儲器35的裝載水平。當(dāng)然，也可以采用其他用來檢測裝載水平的傳感器，稍后將通過圖13和14對此進行詳細說明。
焊絲緩沖存儲器35的這種縱向設(shè)計的主要優(yōu)點在于焊絲緩沖存儲器35被直接布置于焊炬10的后面，因此在輸送焊絲的過程中幾乎不產(chǎn)生額外的摩擦損失。另一個優(yōu)點在于，焊絲緩沖存儲器35直接結(jié)合于軟管包裝件23中或者位于軟管包裝件23的周圍，因此能夠為現(xiàn)有的焊接設(shè)備配備或隨后提供這種焊絲緩沖存儲器35。對機器人應(yīng)用的操作也不會受到縱向取向的明顯影響。
根據(jù)圖7至12示意性示出的其他焊接系統(tǒng)可以用來說明緩沖裝置、即焊絲緩沖存儲器35在不同結(jié)構(gòu)的焊接設(shè)備中的應(yīng)用。這里僅以功能塊的形式示意性地表示出焊接設(shè)備。
基本上，需要指出的是，在不需要使用者采取任何措施的情況下，焊絲緩沖存儲器35(如果提供的話)也可以被停止使用，即焊絲緩沖存儲器35具有停止工作的功能。因此，同樣可以執(zhí)行不必存儲多余焊絲13的標準焊接過程。在這種情形下，例如當(dāng)僅僅向前輸送焊絲13時，通過控制送絲機構(gòu)36，37，焊芯30將會調(diào)節(jié)成最小或最大狀態(tài)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)通常的焊接工藝。
圖7示出了一焊接設(shè)備，它包括其上布置有送料盤14或焊絲卷以及第一送絲器36的焊接裝置1、帶有成一體的焊絲緩沖存儲器35的軟管包裝件23、另一個送絲器37以及焊炬10。設(shè)置在焊接裝置1中的送絲器36從送料盤14上拉出焊絲13，并通過焊芯30(未示出)將其輸送至另一個送絲器37處，然后又通過焊炬10將其輸送至焊接處理位置。
在這種情況下，將第一送絲器36、即封裝在焊接裝置中的送絲器作為所謂的主動裝置(主驅(qū)動器)進行操作并將另一個送絲器37作為所謂的從動裝置(輔助驅(qū)動器)是可行的。以稍高的速度操作該副驅(qū)動器，由此在拉應(yīng)力的作用下使焊絲13保持在軟管包裝件23中并因此保持在焊絲緩沖存儲器35中，這可由一條直線示意性地表示。在此情形下，焊絲緩沖存儲器35的存儲容積在幾乎所有時間內(nèi)均處于最小位置(與圖5比較)，這時的焊絲緩沖存儲器35沒有起到作用。
由于主動裝置總是以恒速操作，因此這種控制的優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個送絲器36，37的簡單控制。舉例來說，如果從動裝置的速度臨時降低，或者在從動裝置的作用下導(dǎo)致傳動輥出現(xiàn)滑動，也不必以任何形式控制主動裝置，這是因為由主動裝置輸送的焊絲13在短期內(nèi)的余量會被焊絲緩沖存儲器35接納。
在如圖8所示的應(yīng)用中，布置在焊接裝置1中的送絲器36被用作從動裝置，而設(shè)置在焊炬10附近或直接設(shè)置在焊炬10中的送絲器37則被用作主動裝置。該從動裝置、即設(shè)置在焊接裝置1中的送絲器36優(yōu)選以調(diào)節(jié)力矩的方式從送料盤14上拉出焊絲13。同時，主動裝置、即布置在焊炬10附近的送絲器37以控制速度的方式除去形成于焊絲緩沖存儲器35內(nèi)的波動，這意味著幾乎在所有時間內(nèi)焊絲緩沖存儲器35均被填充至其最大容積。
這種應(yīng)用的優(yōu)點在于，由于軟管包裝件10的扭力(＝Bowden牽引效應(yīng))，焊絲13的長度的改變可由焊絲緩沖存儲器35進行調(diào)整或補償。
圖9示出了一種動態(tài)焊絲輸送方式，通過這種輸送方式，能夠以不受力的方式向焊炬10提供焊絲13，也就是說，既沒有來自于送絲器36和37的拉力、也沒有來自于送絲器36和37的壓力被施加于焊絲13上。在這種情況下，焊絲緩沖存儲器35的裝載水平優(yōu)選維持在中等水平，即控制為處于最小和最大位置之間的平均值，這樣焊絲輸送時短期產(chǎn)生的波動便能夠被焊絲緩沖存儲器35吸收。由于剩余的焊絲能夠被容納到焊絲緩沖存儲器35中，因此這種控制容許焊絲13進行前后移動和改變輸送速度。
為此，將設(shè)置在焊接裝置1中的送絲器36設(shè)計為從動裝置，并且將布置在焊炬10附近的送絲器37設(shè)計為主動裝置。該從動裝置從送料盤14上拉動焊絲13，然后不施加力地將其引導(dǎo)至軟管包裝件23中，即引導(dǎo)至焊絲緩沖存儲器35內(nèi)。主動裝置實施控制運動，即以下述方式控制兩個送絲器36和37，其中使焊絲緩沖存儲器35的裝載水平保持在一平衡水平上，或者也可以通過使兩個送絲器始終相互協(xié)調(diào)，借此實施控制運動，這意味著能夠根據(jù)它們的扭矩和速度控制兩個送絲器36，37。
這種動態(tài)平衡的焊絲輸送能夠使兩個送絲器36，37脫離，由此實現(xiàn)真正的推拉式焊絲輸送(向前/向后輸送)，即位于上游的送絲器36(在這種情形下為主動裝置)能夠?qū)崿F(xiàn)向前/向后輸送焊絲13，由此形成一種脈動式的焊絲移動。實際上，基于焊絲緩沖存儲器35的特定設(shè)計，這種推拉式焊絲輸送的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)成為可能，因為不必將焊絲13推回以使其穿過整個焊芯30，即穿過整個軟管包裝件23，而且從現(xiàn)有技術(shù)中已知，目前的現(xiàn)有技術(shù)會產(chǎn)生非常高的摩擦損失和很高的慣性，而本發(fā)明將多余的焊絲13推入直接位于焊炬10后面的焊絲緩沖存儲器35內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輸送方向的快速反向。因此，這種推拉式驅(qū)動的時鐘脈沖周期可以大大增加。在以不同的輸送速度輸送焊絲的過程中同樣也可執(zhí)行這種輸送方式。
由于焊絲緩沖存儲器35直接設(shè)置在焊炬10后面的這種特殊布置，在焊絲13向后移動通過焊絲裝置37時，沒有或僅產(chǎn)生少量摩擦損失，由此反向于旋轉(zhuǎn)方向的反作用行為得到充分提高，從而能夠利用低操作性能的焊絲裝置37實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換。
從圖10所示的焊接設(shè)備中可以看出，示出了將設(shè)置在焊接裝置1內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)中已知的焊絲緩沖存儲器46和根據(jù)本發(fā)明設(shè)置在軟管包裝件23中的焊絲緩沖存儲器35結(jié)合在一起的一種應(yīng)用。在這種情況下，第一焊絲緩沖存儲器46以焊絲1圍繞著送料盤14和焊絲卷移動從而形成類似于環(huán)路的方式形成，并且焊絲1通過第一送絲器47從送料盤14中被拉出。接著，通過設(shè)置在焊接裝置1中的另一個送絲器36將焊絲13從焊絲緩沖存儲器46輸送到軟管包裝件23中，進而被輸送到縱向設(shè)計的的焊絲緩沖存儲器35內(nèi)，然后通過布置在焊炬10附近的送絲器37將位于焊絲緩沖存儲器35中的焊絲供應(yīng)給焊炬10。
根據(jù)這種構(gòu)造，可以實現(xiàn)將焊絲13不受力地輸送到軟管包裝件23內(nèi)。在這種情況下，在拉動焊絲13離開焊絲卷或送料盤14的過程中，焊絲卷或送料盤14的松弛不會影響用于將焊絲13引入軟管包裝件23中的送絲器36。在此情況下，也可通過利用送絲器36將焊絲13直接輸送至軟管包裝件23內(nèi)而省去第三送絲器47。
圖11示出了另一示范性應(yīng)用，其中若干個軟管包裝件23利用例如位于它們之間的送絲器47彼此連接在一起。在這種情況下，可以僅在其中一個軟管包裝件23內(nèi)布置根據(jù)本發(fā)明的焊絲緩沖存儲器35，即布置在最接近焊炬10的軟管包裝件23內(nèi)。
當(dāng)然，焊絲緩沖存儲器35可以不僅僅由如上所述的焊絲導(dǎo)向軟管38構(gòu)成。例如，可以用以類似于螺旋形式延伸的管道48代替焊絲導(dǎo)向軟管38，所述管道48可以具有任何所需的截面形狀，如矩形、三角形、橢圓形等。這種例子從圖12中可明顯看出。可獨立于軟管包裝件23設(shè)置管道48，或者甚至可將其置于軟管包裝件23內(nèi)。也可以采用若干個管道48或焊絲導(dǎo)向軟管38，以便形成多焊絲焊接設(shè)備。
還可以采用不帶有任何焊芯30的焊絲緩沖存儲器35，或者將焊芯30設(shè)計成使其能夠為容納于其中的焊絲13提供適當(dāng)?shù)淖杂煽臻g，這意味著用于容納焊絲13的孔例如應(yīng)為焊絲13的外徑33的1.5倍。但是，這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的缺陷是很難實現(xiàn)對焊絲緩沖存儲器的裝載水平進行檢測。
在圖13和14中以局部剖視圖示出了用于檢測焊芯30的縱向移動的特定示范性實施例，為清楚起見，這里僅示出了最基本的元件。在這些實施例中，用于檢測焊芯35的縱向移動的裝置由傳感器51構(gòu)成，該傳感器51能夠無接觸地測量焊芯30的縱向移動。
圖13概略示出了帶有相關(guān)送絲器37的傳感器51以及終止于該傳感器51內(nèi)的插入焊芯30，而圖14所示的焊芯30則穿過傳感器51。
傳感器51包括外殼52，焊芯30直接延伸到外殼52中，并且一測定元件53也被設(shè)置在外殼中。傳感器51的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)能夠使其布置在焊炬10或軟管包裝件23內(nèi)，其優(yōu)選布置在焊炬10內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)置在焊炬手柄中。
此外，在該實施例中，一指示器54以與焊芯30剛性連接的方式設(shè)置在焊芯30上。指示器54例如由鐵磁材料制成，并且構(gòu)成焊芯30的終端，即焊芯30通過終端指示器54終止于傳感器51中。為了能夠無接觸地檢測焊芯30的縱向移動，測定元件53優(yōu)選由至少一個電線圈55構(gòu)成。當(dāng)傳感器被設(shè)計成這種形式時，可通過線圈55內(nèi)感應(yīng)的變化，即通過由于指示器54移動導(dǎo)致線圈55內(nèi)的電感的變化來實現(xiàn)對位置的測量，即實現(xiàn)對焊芯30的縱向移動的測量，以便能夠通過線路中的測定裝置或控制裝置4確定或計算位置。
傳感器51還包括用于焊絲13的排出管(runout pipe)56，其開口的直徑僅僅稍大于焊絲13的直徑。因此，可以確保焊芯30不會通過排出管56露出。在一優(yōu)選實施方式中，排出管56通過螺紋與外殼52相連，以便能夠方便、快速地更換，從而能夠使排出管56與所采用的焊絲13相匹配。
基于線圈55的感應(yīng)變化的測量原理，可通過傳感器51檢測焊芯30的縱向移動。這種測量原理已經(jīng)公知于現(xiàn)有技術(shù)中，不必再進行詳細說明。當(dāng)然，也可以按照其他測量原理操作傳感器51，例如，該傳感器可由電容傳感器或光學(xué)傳感器組成。而且，所采用的傳感器51也可用于需要檢測焊芯30的縱向移動的其他目的。
傳感器51通過線路(未示出)以下述方式與焊接裝置1的測定裝置或控制裝置4相連，以使得測定裝置或控制裝置4測量或計算作為分別位于外殼52中的焊芯30或指示器54的位置的函數(shù)的焊絲緩沖存儲器35的裝載水平。
圖14示出了傳感器51的結(jié)構(gòu)的另一示范性實施例。與上述示范性實施例相反，該實施例中的焊芯30被引導(dǎo)穿過傳感器51的外殼52。指示器54依然被緊固在焊芯30上并且被定位，以便能夠位于外殼中。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于不必將傳感器51僅設(shè)置在焊芯30的一端，而是可將其定位在焊絲輸送系統(tǒng)中的任一所需位置上。因此，傳感器51可以與現(xiàn)有技術(shù)中已知的任一種焊絲緩沖存儲器35一起使用。
通過使用這種類型的傳感器51，使得根據(jù)控制裝載水平由焊接裝置1的控制裝置4起動送絲器36，37變得可行，以控制焊絲緩沖存儲器35的裝載水平。
圖15和16示出了焊絲緩沖存儲器35的結(jié)構(gòu)的又一實施例，其中焊絲緩沖存儲器35設(shè)置在軟管包裝件23的外部。在這種情形下，如圖4示意性示出的那樣，焊絲導(dǎo)向軟管38位于軟管包裝件23周圍，為清楚起見，這里已經(jīng)將軟管包裝件23省去。
這一示范性實施例可以說明在不需要使用者進行任何特定改裝或適應(yīng)性工作的情況下，也能夠容易地更換焊絲緩沖存儲器35。
為此，將一終端元件、特別是將一快速鎖定件(quick-lock)49，50設(shè)置到焊絲導(dǎo)向軟管38的任一端上，以使軟管與一中央連接件(未示出)相連。所述中央連接件可根據(jù)專利申請WO 02/090034A1進行構(gòu)造，從而不必再詳細說明這種中央連接件的結(jié)構(gòu)。舉例來說，可將快速鎖定件49，50設(shè)計成鎖銷/卡口連接件(bayonet catch)，并且焊絲導(dǎo)向軟管38能夠以簡單的方式夾持在該鎖銷上。
連接有快速鎖定件49，50的焊絲導(dǎo)向軟管38以這樣的方式設(shè)計，以使用于焊絲13的插入焊芯30(未示出)終止于由焊絲導(dǎo)向軟管38和快速鎖定件49，50組成的單元中。這使得焊絲緩沖存儲器35能夠由一結(jié)構(gòu)單元組成，該結(jié)構(gòu)單元由其上連接有快速鎖定件49，50的焊絲導(dǎo)向軟管38和焊芯30構(gòu)成，可通過簡單地將快速鎖定件49，50連接到中央連接件上并隨后將其纏繞在軟管包裝件23周圍的簡單操作步驟安裝或更換所述單元。
位于焊炬10的側(cè)面的快速鎖定件49被設(shè)計成可以使導(dǎo)向件57穿過中央連接件伸出，所述導(dǎo)向件57直接終止于傳感器51中，以便能夠采用圖13所示的傳感器51。但是，與圖13所示不同的是，這種情形下的傳感器51不但能夠接納焊芯30，還被設(shè)計成能夠接納快速鎖定件49的導(dǎo)向件57。不過，這種傳感器依然保持有按照圖13所示測量焊芯30的位置的功能，這是因為焊芯30與指示器54一起被設(shè)置在導(dǎo)向件57中，因此線圈55內(nèi)會再次產(chǎn)生感應(yīng)的變化。導(dǎo)向件57優(yōu)選由非磁性材料、例如黃銅制成。
另一快速鎖定件50被放置在焊接1設(shè)備或外部送絲機構(gòu)11附近，在該快速鎖定件50上設(shè)置有另一導(dǎo)向件，不過，該導(dǎo)向件的功能是為了將焊芯30緊固在快速鎖定件50上，這里省去了結(jié)構(gòu)示意圖。為此，可通過旋轉(zhuǎn)帶有陽螺紋的螺母將焊芯30固定在導(dǎo)向元件內(nèi)而以簡單的方式實現(xiàn)夾緊連接或插入。在這種情況下，焊芯30可從突出導(dǎo)向件外，從而一旦快速鎖定緊固，焊芯30便能夠進入焊接裝置1或外部送絲機構(gòu)11中。
因此，其優(yōu)點在于，通過提供這樣一種由焊絲導(dǎo)向軟管38、快速鎖定件49，50和帶有指示器54的焊芯30組成的單一單元/組件，可以在不需要額外操作步驟的情況下通過快速鎖定件與中央連接件的簡單連接實現(xiàn)對所述單一單元的快速安裝和更換。為確保使用者將焊絲導(dǎo)向軟管38螺旋或盤旋式放置，在對所述單一單元進行測量和供給時使焊絲導(dǎo)向軟管38實現(xiàn)預(yù)變形，這意味著在將其安裝到軟管包裝件23之前，焊絲導(dǎo)向軟管38已經(jīng)具有螺旋或盤旋形狀，從而使用者只需按照預(yù)先給定的相同繞法將焊絲導(dǎo)向軟管38纏繞在軟管包裝件周圍即可。因此，可在不使用任何工具或輔助裝置的情形下快速更換焊絲緩沖存儲器35。
此外，在軟管包裝件23較長的情況下，焊絲導(dǎo)向軟管38的較大的橫截面可不必在整個區(qū)域上延伸，而是可僅有一小部分的軟管按照所需的緩沖容積具有較大的橫截面，其余部分則可按現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種用于焊絲的緩沖裝置，其中將一焊絲緩沖器、特別是一焊絲緩沖存儲器布置在一個送絲器和另一個送絲器之間，所述一個送絲器位于一焊接裝置或一外部送絲機構(gòu)上，所述另一個送絲器優(yōu)選位于一焊炬附近或該焊炬內(nèi)，所述焊絲在一焊芯內(nèi)部在所述兩個送絲器之間被引導(dǎo)，其特征在于，按照如下方式設(shè)計所述焊絲緩沖存儲器(35)，以使得所述焊芯(30)的一端被緊固或固定，其另一端則可以自由移動，并且至少在部分區(qū)域上，所述焊芯(30)和所述焊絲(13)一起被布置成可在一焊絲導(dǎo)向軟管(38)內(nèi)自由移動，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)具有充分大于所述焊芯(30)的橫截面或外徑(33)的橫截面(39)或內(nèi)徑，并且所述焊絲緩沖存儲器(35)的存儲容積由所述充分大的焊絲導(dǎo)向軟管(38)的橫截面(39)和長度限定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊芯(30)被固定或緊固在所述焊接裝置(1)或外部送絲機構(gòu)(11)的附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)的內(nèi)徑或橫截面(39)大于所述焊芯(30)的外徑(33)并至少為其1.5倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)被設(shè)置在一軟管包裝件(23)內(nèi)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)以螺旋形或盤旋形的方式在所述軟管包裝件(23)內(nèi)延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緩沖裝置，其特征在于，布置在所述軟管包裝件(23)內(nèi)的其它管線被布置在所述螺旋形或盤旋形延伸的焊絲導(dǎo)向軟管(38)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)布置在一軟管包裝件(23)的外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)以螺旋形或盤旋形的方式布置在所述軟管包裝件(23)的周圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)以螺旋形或盤旋形的方式布置在一獨立于所述軟管包裝件(23)的載體材料周圍。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，設(shè)置有一用于檢測所述焊絲緩沖存儲器(35)的裝載水平或焊絲(13)的數(shù)量的裝置，所述檢測裝置檢測所述焊芯(30)、特別是所述焊芯(30)的自由端的縱向移動。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲緩沖存儲器(35)由一包括所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)和所述焊芯(30)的結(jié)構(gòu)單元組成，在所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)的任一端上設(shè)置有一終端元件、特別是一快速鎖定件(49，50)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲緩沖存儲器(35)可在無需任何工具的情況下進行更換。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的緩沖裝置，其特征在于，所述終端元件、特別是快速鎖定件(49，50)的一導(dǎo)向件(57)伸入一用于檢測所述焊芯(30)的縱向移動的傳感器(51)內(nèi)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的緩沖裝置，其特征在于，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)以螺旋形或盤旋形的方式形成。
15.一種焊接設(shè)備，它包括有焊接裝置、軟管包裝件以及焊炬，其中所述軟管包裝件將所述焊炬與所述焊接裝置相連，所述焊接設(shè)備還包括一被設(shè)計為一焊絲緩沖存儲器并布置在兩個送絲器之間的裝置，其特征在于，所述裝置或焊絲緩沖存儲器(35)形成于所述軟管包裝件(23)內(nèi)或其周圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的焊接設(shè)備，其特征在于，所述裝置或焊絲緩沖存儲器(35)根據(jù)權(quán)利要求1至14中的一項或多項設(shè)計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于緩沖焊絲(13)的裝置，由此一焊絲緩沖器、特別是一焊絲緩沖存儲器(35)被布置到一個送絲器(36)和另一個送絲器(37)之間，所述另一個送絲器(37)優(yōu)選設(shè)置在一焊炬(10)的附近或其內(nèi)，并且所述焊絲(13)可在一焊芯(30)內(nèi)在所述兩個送絲器(36，37)之間行進。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種盡可能簡單和緊湊的緩沖裝置，并且使動態(tài)特性得到改善，其中所述焊芯(30)的一端被固定或緊固，其另一端則可以自由移動，所述焊芯(30)和焊絲(13)被布置成可在一焊絲導(dǎo)向軟管(38)內(nèi)自由移動，所述焊絲導(dǎo)向軟管(38)具有充分大于所述焊芯(30)的外徑(33)的橫截面(39)，并且所述焊絲緩沖存儲器(35)的存儲容積由所述充分大的焊絲導(dǎo)向軟管(38)的橫截面(39)和長度限定。
文檔編號B23K9/133GK1802234SQ200480012103
公開日2006年7月12日 申請日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者曼弗雷德·舍爾古貝爾, 伯恩哈德·海丁格爾 申請人:弗羅紐斯國際有限公司