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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Schweißdrahts.
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Bei Schweißrobotern wird Schweißdraht oftmals als Endlosdraht herangefördert. Während des Heranförderns werden mit dem Schweißdraht häufig auch unerwünschte Fremdstoffe wie Partikel bzw. Staub in eine Drahtvorschub-Station oder zu der Schweißstelle transportiert.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Schweißdraht während des Heranförderns an eine Schweißstelle möglichst effizient zu reinigen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11 gelöst.
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Gemäß Patentanspruch 1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Schweißdrahtes vorgesehen. Das Reinigen beinhaltet ein Abscheiden oder Auffangen magnetischer Partikel bzw. magnetischem Staubes, die bzw. der vom Schweißdraht herrühren. Die Vorrichtung kann deshalb auch als eine Abscheidevorrichtung bezeichnet werden. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, dessen Gehäusewandung einen Gehäuseeingang und einen Gehäuseausgang zum Hindurchführen des Schweißdrahtes hat. Im Gehäuse ist mindestens eine Magneteinheit zum Abscheiden bzw. Einfangen magnetischer Partikel angeordnet. Jede Magneteinheit enthält mindestens einen Magneten. Die mindestens eine Magneteinheit zieht magnetische Partikel vom Schweißdraht an, der in den Gehäuseeingang hineingeführt und durch den Gehäuseausgang aus dem Gehäuse hinausgeführt wird und dabei an der mindestens einen Magneteinheit vorbeigeführt wird. Außerdem kann die mindestens eine Magneteinheit magnetische Partikel im Bereich des Gehäuseeingangs anziehen, welche dort vorhanden sind, z.B. im Innenbereich einer an den Gehäuseeingang angeschlossenen Drahtführungsleitung. Dort kann ebenfalls magnetischer Abrieb des Schweißdrahtes vorhanden sein.
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Mittels der Vorrichtung gelangen weniger Fremdstoffe, insbesondere magnetischer Staub bzw. magnetische Partikel an die Schweißstelle. Beispielsweise werden eine Drahtvorschubeinheit und darin angeordnete Förderrollen für den Vorschub bzw. Transport des Schweißdrahts hin zu der Schweißstelle deutlich reduziert oder gar nicht mehr mit metallischem Staub zugesetzt. Hierdurch kann der Schweißdraht leichter und mit konstanter Geschwindigkeit gefördert werden. Dies unterstützt eine gleichmäßigere Schweißqualität. Außerdem verringert sich in die Zugkraft, die zur Förderung bzw. Vorschub des Schweißdrahtes benötigt wird. Darüber hinaus gelangen mit dem Schweißdraht weniger Fremdstoffe in das Schmelzgut der Schweißnaht. Weniger Fremdstoffe im Bereich des Schweißgutes bewirken eine reduzierte Anzahl von Einschlüssen, Lunkern und Schweißfehlern an der Schweißstelle. Entsprechend wird die Qualität des Schweißprozesses signifikant verbessert.
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Das Gehäuse kann aus einem Kunststoff bestehen. Insbesondere besteht es zumindest teilweise aus Aluminium. Es kann einstückig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt hergestellt sein. Der Schweißdraht ist vorzugsweise als Endlosdraht ausgebildet.
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Die Magneteinheit enthält mindestens einen Magneten, der insbesondere als Permanentmagnet ausgebildet ist.
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Die Vorrichtung weist mindestens eine Magneteinheit, vorzugsweise zwei Magneteinheiten, auf. Sie können am Gehäuse derart verteilt angeordnet sein, dass der Schweißdraht entlang seine Mantelumfanges an verschiedenen Positionen von jeweils einer Magneteinheit flankiert ist.
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Für eine montagetechnisch einfache Handhabung der Magneteinheit weist diese vorzugsweise ein Magnet-Trägerelement auf, welches eine Magnet-Anschlussöffnung in der Gehäusewandung durchsetzt. Das Magnet-Trägerelement dient der Fixierung der Magneteinheit und somit des mindestens einen Magneten dieser Magneteinheit. Das Magnet-Trägerelement ist beispielsweise aus Kunststoff hergestellt. Weiterhin hat das Magnet-Trägerelement insbesondere eine hülsenartige Ausgestaltung, welche den oder die Magneten umfassen oder ummanteln und hierdurch gegen etwaige Beschädigungen oder anderweitigen Verschleiß schützen kann.
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Vorzugsweise weist das Magnet-Trägerelement nach Art einer Schraube ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde der Magnet-Anschlussöffnung korrespondiert. Hierdurch wird eine stabile Positionierung der Magneteinheit in dem Gehäuse unterstützt.
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Vorzugsweise ist in dem Gehäuse eine Sensorik zur Detektion abgeschiedener bzw. abgefangener magnetischer Partikel angeordnet. Diese Sensorik bietet eine kostengünstige Möglichkeit für eine integrierte Überwachung des Zustands der Vorrichtung bezüglich eines Maßes (z.B. Konzentration, Menge, Volumen) der mittels der Magneteinheit aufgefangenen magnetischen Partikel.
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Insbesondere ist jeder Magneteinheit eine Sensorik zugeordnet.
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Vorteilhaft kann ein Sensorsignal der Sensoreinheit dazu genutzt werden, einen Vorgang zur Entfernung bzw. Entsorgung des von der Magneteinheit aufgefangenen magnetischen Staubs bzw. magnetischer Partikel auszulösen. Beispielsweise wird ein erfasstes Ist-Sensorsignal mit einem definierten Schwellenwert verglichen und bei einem entsprechenden Vergleichsergebnis (z.B. Unter- oder Überschreiten des Schwellenwertes) eine Entsorgung der an der Magneteinheit aufgefangenen bzw. abgeschiedenen magnetischen Partikel ausgelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sensorik einen Leitwertsensor zur Detektion oder Sensierung eines elektrischen Leitwertes auf. Der Leitwertsensor ist besonders geeignet, da er aufgefangene magnetische Partikel erkennen kann und gleichzeitig dessen Sensorsignale von der Magneteinheit selbst nicht beeinflusst werden. Der Sensor enthält vorzugsweise zwei elektrisch leitende Sensordrähte, welche jeweils mit einem Drahtabschnitt im Gehäuse angeordnet sind. Diese Sensor-Drahtabschnitte flankieren eine zugeordnete Magneteinheit in einem geeigneten Abstand. Diese technisch einfache und raumsparende Ausgestaltung der Sensorik ermöglicht deren Verwendung auch bei besonders kleinen Baugrößen oder beengten Raumverhältnissen des Gehäuses der Vorrichtung. Eine raumsparende Handhabung der Sensorik am Gehäuse wird auch dadurch unterstützt, dass eine Auswerteelektronik zur Auswertung der Sensorsignale nicht an der Messstelle im Gehäuse, sondern davon entfernt angeordnet werden kann, z.B. in einem Schaltschrank.
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Für eine montagetechnisch einfache Handhabung der Sensor-Drahtabschnitte sind diese vorzugsweise jeweils an einem Sensor-Trägerelement der Sensorik angeordnet oder fixiert. Das Sensor-Trägerelement durchsetzt eine Sensor-Anschlussöffnung in der Gehäusewandung. Das Sensor-Trägerelement ist beispielsweise aus Kunststoff hergestellt. Weiterhin hat das Sensor-Trägerelement insbesondere eine hülsenartige Ausführungsform, welche einen Sensor-Drahtabschnitt umfassen oder ummanteln und hierdurch gegen etwaige Beschädigungen oder anderweitigen Verschleiß schützen kann.
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Vorzugsweise weist das Sensor-Trägerelement nach Art einer Schraube ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde der Sensor-Anschlussöffnung korrespondiert. Hierdurch wird eine stabile Positionierung der Sensorik in dem Gehäuse unterstützt.
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Der bereits erwähnte Vorgang zur Entfernung bzw. Entsorgung des von der Magneteinheit aufgefangenen magnetischen Staubs bzw. magnetischer Partikel wird insbesondere mittels Druckluft durchgeführt. Hierbei weist die Gehäusewandung vorzugsweise mindestens eine Leitungs-Anschlussöffnung zum Anschluss einer Druckluftleitung auf, um die aufgefangenen magnetischen Partikel von der Magneteinheit wegzublasen. Um die derart weggeblasenen Partikel auf einfache Weise zu entsorgen, weist die Gehäusewandung vorzugsweise mindestens eine Ausleitungsöffnung zum Ausleiten abgeschiedener bzw. aufgefangener magnetischer Partikel aus dem Gehäuse auf. Hierdurch wird mit geringem technischen Aufwand eine Reinigung der im Gehäuse angeordneten Magneteinheiten erzielt, wenn diese mit magnetischen Partikeln zugesetzt sind.
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Die eingangs erwähnte Aufgabe wird außerdem mit einer Anordnung gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Diese Anordnung weist einen Schweißroboter, eine Drahtvorschubeinheit für einen Transport bzw. Vorschub des Schweißdrahts (vorzugsweise als Endlosdraht ausgebildet) zum Schweißroboter und eine Vorrichtung zum Abscheiden magnetischer Partikel des Schweißdrahts auf. Die zum Patentanspruch 1 genannten Vorteile gelten gleichermaßen für die gesamte Anordnung.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung in Transportrichtung des Schweißdrahts vor der Drahtvorschubeinheit angeordnet. Die Vorrichtung kann somit unmittelbar vor der Drahtvorschubeinheit angeordnet oder befestigt werden. Mittels des Schweißdrahts bis zur Drahtvorschubeinheit transportierte magnetische Partikel werden deshalb noch vor einem Eintritt in die Drahtvorschubeinheit abgefangen. Magnetischer Abrieb gelangt deshalb zumindest teilweise erst gar nicht in die Drahtvorschubeinheit. Dies unterstützt, wie bereits erwähnt, einen stabilen Schweißvorgang und eine qualitativ hochwertige Schweißnaht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gehäuseeingang der Vorrichtung an eine Drahtführungsleitung angeschlossen. Dies ermöglicht eine mechanisch einfache „Zwischenschaltung“ der Vorrichtung zwischen einer herkömmlichen Drahtvorschubeinheit und einer herkömmlich an diese Drahtvorschubeinheit angeschlossenen Drahtführungsleitung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
- 1 eine erste perspektivische Ansicht eines Gehäuses der Vorrichtung,
- 2 eine zweite perspektivische Ansicht des Gehäuses gemäß 1,
- 3 eine Draufsicht des Gehäuses in Blickrichtung III gemäß 1, und
- 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Schweißroboter und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt ein Gehäuse 10 der in 4 schematisch dargestellten Vorrichtung 12 zum Abscheiden magnetischer Partikel eines Schweißdrahtes 14, der in 4 als Endlosdraht ausgebildet ist. Das Gehäuse 10 gemäß 1 weist einen Gehäuseausgang 16 zum Hinausführen des Schweißdrahtes 14 aus der Vorrichtung 12 entlang einer Transportrichtung 18 zu einer Drahtvorschubeinheit 20 (4). In Richtung einer Längserstreckung oder einer Axialrichtung 22 dem Gehäuseausgang 16 gegenüberliegend weist das Gehäuse 10 einen Gehäuseeingang 24 zum Hineinführen des Schweißdrahtes 14 auf. Der Gehäuseausgang 16 und der Gehäuseeingang 24 sind an den beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten 32, 34 des Gehäuses 10 angeordnet. Sie bilden gemeinsam mit einem dazwischen angeordneten Gehäusemantel 28 eine Gehäusewandung des Gehäuses 10. Diese Gehäusewandung begrenzt einen Hohlraum 62 des Gehäuses 10. Der Gehäusemantel 28 weist mehrere Durchgangslöcher auf, die teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
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Unter den vorgenannten Durchgangslöchern des Gehäusemantels 28 sind u.a. zwei Magnet-Anschlussöffnungen 30. Jede Magnet-Anschlussöffnung 30 dient der Aufnahme einer Magneteinheit 38 und ist von zwei Sensor-Anschlussöffnungen 36 in dem Gehäusemantel 28 flankiert. Die Sensor-Anschlussöffnungen 36 dienen der Aufnahme einer Sensorik in Form eines Leitwertsensors 40. Weiterhin ist der Gehäusemantel 28 von mehreren Leitungs-Anschlussöffnungen 42 für den Einlass von Druckluft perforiert, um Druckluft zur Reinigung der Magneteinheiten 38 von angesetztem magnetischen Staub in den Hohlraum 62 des Gehäuses hineinzublasen. Außerdem ist der Gehäusemantel 28 von mehreren Ausleitungsöffnungen 44 durchsetzt. Die an den Magneteinheiten 38 aufgefangenen magnetischen Partikel können mittels der in den Hohlraum 62 des Gehäuses 10 eingeblasenen Druckluft aus dem Gehäuse 10 ausgeleitet und entsorgt werden. Weiterhin ist der Gehäusemantel 28 von Fixierlöchern 46 durchsetzt. Diese Fixierlöcher 46 können in hier nicht näher beschriebener Weise dazu dienen, spezifische Elemente an dem Gehäuse 10 zu fixieren und/oder das Gehäuse 10 in einer Position zu fixieren.
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In 3 ist die Anordnung der verschiedenen Durchgangslöcher am Gehäusemantel 28 gut erkennbar. Zwei Magnet-Anschlussöffnungen 30 sind entlang einer Umfangsrichtung 48 des Gehäuses 10 in einem Umfangswinkel von 90° zueinander angeordnet. Den Magnet-Anschlussöffnungen 30 ist jeweils diametral gegenüberliegend jeweils eine Leitungs-Anschlussöffnung 42 für den bereits erwähnten Einlass von Druckluft angeordnet. Insgesamt vier Ausleitungsöffnungen 44 durchsetzen den Gehäusemantel 28. Sie sind in Umfangsrichtung 48 gleichmäßig verteilt, wobei eine Ausleitungsöffnung 44 zwischen den beiden Magnet-Anschlussöffnungen 30 angeordnet ist.
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Die Magneteinheit 38 weist ein hülsenartiges Magnet-Trägerelement 50 - vorzugsweise aus Kunststoff - auf, welches einen Magneten 52 umfasst und hierdurch trägt (4). Das Magnet-Trägerelement 50 hat an seiner Außenseite ein lediglich angedeutetes Außengewinde 54, welches mit einem Innengewinde 56 der Magnet-Anschlussöffnung 30 korrespondiert. Somit wird das Magnet-Trägerelement 50 für eine einfache und stabile Positionierung der Magneteinheit 38 am Gehäuse 10 an der Magnet-Anschlussöffnung 30 eingeschraubt.
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Der Leitwertsensor 40 zur Sensierung oder Detektion eines elektrischen Leitwerts weist zwei Sensordrähte 58 oder elektrische Kabel auf, welche jeweils mit einem Sensor-Drahtabschnitt 60 in dem Hohlraum 62 des Gehäuses 10 angeordnet sind (4). Die beiden Sensor-Drahtabschnitte 60 sind jeweils von einem hülsenartigen, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten, Sensor-Trägerelement 64 umfasst, welches ein lediglich angedeutetes Außengewinde 66 aufweist. Das Außengewinde 66 korrespondiert mit einem Innengewinde 68 der Sensor-Anschlussöffnung 36. Somit werden die Sensor-Trägerelemente 64 für eine einfache und stabile Positionierung des Leitwertsensors 40 am Gehäuse 10 an den Sensor-Anschlussöffnungen 36 eingeschraubt.
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In 4 ist schematisch und hinsichtlich der einzelnen Bestandteile nicht maßstäblich eine Anordnung 70 mit einem Schweißroboter 72, einer Drahtvorschubeinheit 74 mit den Schweißdraht 14 transportierenden Drahtförderrollen 76 und einer Drahtführungsleitung 78 dargestellt. Entlang der Transportrichtung 18 ist zwischen der Drahtvorschubeinheit 74 und der Drahtführungsleitung 78 die Abscheidevorrichtung 12 mechanisch zwischengeschaltet. Die Drahtvorschubeinheit 74 kann auf herkömmliche Weise an dem Schweißroboter 72 montiert sein. Die Drahtführungsleitung 78 ist an den Gehäuseeingang 24 angeschlossen und abschnittsweise von einem Federelement 80 als Knickschutz umgeben. Durch mechanische Zwischenschaltung der Abscheidevorrichtung 12 in eine herkömmliche Anordnung zum robotergestützten Schweißen kann der Schweißdraht 14 kostengünstig und effizient gereinigt und folglich die Schweißqualität sowie der Schweißprozess mit einfachen technischen Mitteln verbessert werden.
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Der Schweißdraht 14 wird in Transportrichtung 18 hin zum Schweißroboter 72 transportiert, um in üblicher Weise für einen robotergestützten Schweißvorgang verwendet zu werden. Während dieses Transports können herkömmlich Fremdstoffe, insbesondere magnetischer Staub, durch den Schweißdraht 14 in die Drahtführungsleitung 78 und in die Drahtvorschubeinheit 74 gelangen. Dies wird mit der Anordnung 70 vermieden, indem die Abscheidevorrichtung 12 magnetischen Staub bzw. Partikel vom Schweißdraht 14 und aus der Drahtführungsleitung 78 magnetisch anzieht. Wenn eine Magneteinheit 38 mit einer bestimmten Menge magnetischen Staubs zugesetzt ist, reagiert der Leitwertsensor 40, da dessen Sensor-Drahtabschnitte 60 einen elektrischen Kontakt mit dem magnetischen Staub haben. Die Sensorsignale des Leitwertsensors 40 werden von einer Steuereinheit 82 verarbeitet. Abhängig von den Sensorsignalen steuert die Steuereinheit 82 eine Ventileinheit 84 (z.B. Magnetventil) an, welche in eine Druckluftleitung 86 zwischengeschaltet ist. Abhängig von der Steuereinheit 82 wird Druckluft (z.B. von einer Steuerung des Schweißroboters) über die Druckluftleitung 86 in eine oder mehrere Leitungs-Anschlussöffnungen 42 und somit in den Hohlraum 62 des Gehäuses 10 hineingeführt und von dort wieder hinausgeblasen. Auf diese Weise können die Magneteinheiten 38, wie bereits erläutert, von dem aufgefangenen magnetischen Staub automatisch gereinigt werden.
