WO1997045227A1 - Drahtführungselemente für mehrere in etwa parallel zueinander verlaufende schweissdrähte für einen schweissbrenner - Google Patents

Drahtführungselemente für mehrere in etwa parallel zueinander verlaufende schweissdrähte für einen schweissbrenner Download PDF

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WO1997045227A1
WO1997045227A1 PCT/AT1997/000106 AT9700106W WO9745227A1 WO 1997045227 A1 WO1997045227 A1 WO 1997045227A1 AT 9700106 W AT9700106 W AT 9700106W WO 9745227 A1 WO9745227 A1 WO 9745227A1
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WO
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welding
wire guide
wire
guide elements
wires
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Application number
PCT/AT1997/000106
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Artelsmair
Martin Kepplinger
Original Assignee
Fronius Schweissmaschinen Kg Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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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
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B23K9/1735—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode making use of several electrodes

Definitions

  • Wire guiding elements for several welding wires for a welding torch which run approximately parallel to one another
  • the invention relates to a wire guide element as described in the preamble of claim 1.
  • the present invention has for its object to provide a wire guide element, a multiple wire welding device and an associated welding process, in which an independent control of the individual welding wires is guaranteed.
  • the advantage here is that the separate, electrically insulated arrangement of a plurality of wire guide elements enables independent control of the energy flow to the individual welding wires in the wire guide elements, so that when a short circuit or a fault occurs on a welding wire, the welding process in the area of the further welding wire can be continued without interference.
  • Another unpredictable advantage is that if a short circuit arises between a welding wire and the workpiece, the latter is disconnected via the associated welding current source, the further welding wire or the welding process on the further welding wire being able to be continued independently of this.
  • Another advantage is that the separately controlled material transfer from the welding wires can be achieved by the separate control of the wire guide elements.
  • An embodiment according to claims 2 to 8 is also advantageous, since this prevents the energy emitted by the welding current sources, in particular the current pulses, from spreading between the wire guide elements.
  • An embodiment according to claims 9 and 10 is advantageous because it enables separate control of the cooling circuits for the wire guide elements, so that optimal cooling of the welding torch is ensured.
  • an embodiment according to claims 11 and 12 is also advantageous, since it enables simple coordination or a simple comparison of the individual welding current sources with one another and, at the same time, data exchange between the welding current sources can be carried out.
  • An embodiment according to claim 13 is also advantageous, since as a result the wire feed speed can be matched exactly to the individual welding processes for the possibly different welding wires.
  • the embodiment according to claim 14 advantageously ensures that the holding devices belonging to the prior art can be used for the welding torch.
  • an embodiment according to claim 15 is also advantageous, since this results in better positive contacting of the welding wires in the transition piece or in the contact socket.
  • An embodiment according to claim 17 is also advantageous, since as a result the distance or the distance between the two contact sockets can be adapted to a wide variety of contact sockets.
  • an embodiment according to claims 18 to 20 is also advantageous since this prevents sparking or arcing between the contact sockets.
  • Another advantage is that the arrangement of the Isolation cap cooling of the two contact sockets is achieved at the same time.
  • the invention also encompasses a method for simultaneous welding with welding wires which are guided independently of one another in a plurality of separate wire guide elements, as described in the preamble of claim 22.
  • This method is characterized by the measures in the characterizing part of claim 22. It is advantageous here that if a fault occurs on an arc, this has no adverse effect on the further arc, so that at least the welding process for a welding wire can be continued undisturbed.
  • the measure according to claim 23 advantageously ensures that an improved material transfer between the welding wires and the workpiece can be achieved by controlling the welding wires via current pulses.
  • the measures according to claim 25 are also advantageous since the wire feed speeds on the individual welding wires can thereby be adapted to different welding processes or different materials of the welding wires.
  • the measures according to claim 26 are also advantageous, since the welding processes for the two welding wires can thereby be matched to one another.
  • a method sequence according to claim 27 is also advantageous, since it enables the welding wires to be driven synchronously or asynchronously with energy from the welding current sources.
  • Figure 1 is a diagram of a multiple wire welding device in a simplified, schematic representation.
  • FIG. 4 is a side view of a welding torch, cut and simplified schematic representation
  • Fig. 5 is an end view of the welding torch, cut along the lines V-V in Fig. 4 and a simplified, schematic representation.
  • the multiple wire welding device 1 is formed from two individual, independently operated welding current sources 2, 3 with a welding torch 4 and two independent welding wire systems 5, 6.
  • the welding current sources 2, 3 correspond to a current source, in particular an inverter current source, so that these welding current sources 2, 3 can be used independently of one another for other welding methods.
  • the two welding wire systems 5, 6 working independently of one another are assigned to a common welding torch 4 for a welding point 7.
  • Each welding wire system 5, 6 comprises its own wire guide element 8, 9, which are arranged in the welding torch 4 in an electrically separate manner.
  • the wire guide elements 8, 9 serve for the current transfer from the welding current sources 2, 3 to welding wires 12, 13 unwound from wire feed devices 10, 11 and their feeding to the welding point 7.
  • an insulation layer 14 is arranged between the two wire guide elements 8, 9.
  • the wire guide elements 8, 9 are each connected via a separate supply line 15, 16 to the positive potential of one of the two welding current sources 2, 3, whereas a workpiece 17 to be welded is connected via supply lines.
  • the two wire guide elements 8, 9 can be held at a distance from one another by means of a fastening element, as shown in dash-dotted lines, so that the insulation layer 14 is no longer absolutely necessary, since a corresponding air gap is formed between the two wire guide elements 8, 9 becomes.
  • the electrical energy is supplied from the two welding current sources 2, 3, for example by means of current pulses which can be changed with regard to their amplitude and / or frequency and / or width.
  • the welding process it is advantageous but not mandatory for the welding process to form a protective gas envelope 20 around the welding point 7 in order to be able to carry out a perfect welding process.
  • the welding torch 4 is connected to a gas bottle 22 via a gas supply line 21, so that a gas 23, in particular a protective gas, can be supplied to the welding point 7 via this gas supply line 21.
  • the gas supply line 21 is not connected to the gas bottle 22, but to an in-house gas supply device.
  • the welding current sources 2, 3 are equipped with at least one synchronization unit 24, 25, the two synchronization units 24, 25 being connected to one another via a synchronization line 26.
  • the synchronization units 24, 25 of the welding current sources 2, 3 have the task that the two welding current sources 2, 3 run synchronously internally, so that a mutual comparison between the two welding current sources 2, 3 can be carried out during the welding process.
  • a clock generator is arranged in one of the two welding current sources 2, 3, which supplies the further welding current sources 2, 3 with a clock signal, so that the two welding current sources 2, 3 are controlled via a common clock generator for the control sequence of a welding process.
  • the two synchronization units 24, 25 can be used for data transmission.
  • the slave current source in particular the welding power source 3, automatically set to the same welding parameters.
  • each welding current source 2, 3 has its own interface, in particular a standard, parallel or serial interface via which the data transfer can be carried out.
  • one of the two welding current sources 2, 3 or both welding current sources 2, 3 are equipped with several standard interfaces, so that an evaluation of the course of the welding process can be carried out using a computer, in particular a personal computer .
  • the individual welding parameters such as, for example, wire diameter, welding current, welding method, etc.
  • the individual welding parameters are switched from one user to one of the two welding current sources 2, 3, in particular at the welding current source 2, before the welding process begins. , which is then transferred via the synchronization units 24, 25 to the further or further welding current source (s) 2, 3 if more than two welding wires 12, 13 are used.
  • a start routine First, only one arc 27 is ignited between the workpiece 17 and the welding wire 12, the arc 27 being supplied via the welding current source 2.
  • the arc 27 can be ignited, as is known from the prior art, by a simple high-frequency ignition. The state of a single arc 27 is maintained until the arc 27 is stabilized on the welding wire 12, i. This means that the heating of the welding wire 12 means that the arc 27 is no longer extinguished independently.
  • a further arc 28 is ignited for the second welding wire 13. This further arc 28 is now set up with current and voltage from the welding current source 3.
  • the speed of the wire feeders 10, 1 1 is increased so that the user can start the welding process.
  • the speed of the wire feed devices 10, 11 can be increased independently of the welding current sources 2, 3 by control via control lines 29, 30.
  • This start routine is necessary because by using several welding wires 12, 13 for a significantly higher welding speed, that is to say a significantly higher wire feed speed, is achieved in a single welding process. If the welding process started immediately with the corresponding wire feed speed in the unstabilized position of the arcs 27, 28, the arc 27 or 28 would extinguish or could not build up at all, which would affect the welding quality for the welding process.
  • FIG. 2 the multiple wire welding device 1 shown in FIG. 1 is shown during a welding process.
  • a separate current-time diagram is shown for each welding current source 2, 3, the current I being plotted on the ordinate in the current-time diagram and time t on the abscissa.
  • the pulse welding method for the multiple wire welding device By using the pulse welding method for the multiple wire welding device 1, a uniform material removal for the two welding wires 12, 13 and a good material delivery or a material transfer to the welding point 7 is achieved. Another advantage of using the pulse welding process is that simple, separate control of the two welding wires 12, 13 is possible.
  • the separate activation of the two welding wires 12, 13 is achieved in that the two wire guide elements 8, 9, which are responsible for the current transfer from the welding current source 2, 3 to the welding wire 12, 13, are insulated from one another by the insulation layer 14, so that a separate pulse welding process can be carried out for each individual welding wire 12, 13 without influences on the further welding wire 12 or 13.
  • the welding current sources 2, 3 after the start routine is completed, e.g. with synchronous operation, a current pulse 32, 33 is applied to the welding wires 12, 13 via the wire guide elements 8, 9 at a common time 31.
  • the simultaneous application of the current pulses 32, 33 from the welding current sources 2, 3 is possible because the two welding current sources 2, 3 are internally synchronized with one another via the synchronization units 24, 25 and thus the transmission of the current pulses 32, 33 or the processing of individual work steps or program steps can be coordinated with one another by a central clock generator or time-coordinated clock generators.
  • the arc 28 on the further welding wire 13 is maintained in the event of a short circuit in a welding wire 12 or 13, for example the welding wire 12.
  • the two wire guide elements 8, 9 are insulated from one another via the insulation layer 14, so that when the arc 27 for the welding wire 12 goes out, the regulation of the melting of the short circuit at the welding point 7 by increasing the current pulse 32 only from the Welding current source 2 is carried out so that mutual interference is excluded.
  • the electrical separation or the isolation of the two wire guide elements 8, 9 via the insulation layer 14 means that the energy supply to the individual welding wires 12, 13 or separate control via the welding current sources 2, 3 is achieved.
  • the arc 27 for the corresponding welding wire 12 is extinguished, although the arc 28 for the welding wire 13 is maintained.
  • the disconnection of the short circuit between the welding wire 12 and the workpiece 17 is now carried out exclusively by the welding current source 2, so that an impairment of the arc 28 for the welding wire 13 is prevented.
  • the separate activation now prevents an excess current from occurring at one of the two welding wires 12, 13, so that the short circuit can be separated almost without formation of spatter.
  • a further advantage lies in the fact that the welding quality is increased by the separate activation of the two welding wires 12, 13, since if a short circuit occurs on one of the two welding wires 12 or 13, the further welding wire 12 or 13 causes a material transfer to the Welding point 7 is ensured so that an interruption of the welding bead 36 is prevented.
  • a corresponding stop routine is carried out synchronously by the welding current sources 2, 3.
  • the user can initiate the stop routine by pressing a button on one of the two welding current sources 2, 3 using a switch on the welding torch 4 or when using the multiple wire welding device 1 in a welding robot.
  • the stop routine is carried out in the reverse order to the previously described start routine. That that when the stop routine is initiated, the current supply via the corresponding welding current source 3 is ended first on a welding wire 12, 13, for example on the welding wire 13. When the power supply is ended, the arc 28 extinguishes
  • the arc 27 remains on the welding wire 12, since it is supplied with current and voltage via the welding current source 2 with the corresponding current pulse 32.
  • the welding current sources 2, 3 reduce the wire feed speed or, in the case of the corresponding welding wire 13, the wire feed speed is completely reduced.
  • FIG. 3 shows a further possible control for a welding process using the pulse welding method of the multiple wire welding device 1, the control of the welding wires 12, 13 taking place asynchronously, ie in a phase delay. This is possible because the two wire guide elements 8, 9 are galvanically separated by the insulation layer 14.
  • one of the two welding current sources 2, 3, for example the welding current source 2 sends out a current pulse 39 at a point in time 38, the current pulse 39 being applied to the welding wire 12 over a period of time 40.
  • this time period 40 it is again ensured that a material transfer in the form of a welding drop from the welding wire 12 to the workpiece 17 or to the welding point 7 is achieved.
  • a current pulse 42 is applied to the welding wire 13 from the further welding current source 3 at a preset point 41 offset from the first current pulse 39.
  • the current pulse 42 in turn has a time period 43, so that it is again ensured that a material transition takes place from the welding wire 13 to the workpiece 17 or to the welding point 7 within this time period 43.
  • the time period 40, 43 for the two current pulses 39, 42 is selected differently.
  • the times 38, 41 at which the current pulses 39, 42 are emitted are offset from one another in an adjustable manner. For example, a synchronous operation, as described in FIG. 2 and in which the current pulses 39, 42 are released simultaneously, can be converted to an asynchronous operation in which the transmission of the current pulses 39, 42 is offset to one another at different, preset or by the welding parameters automatically adjustable times 38, 41 is possible.
  • the welding current source 2 After a preset period of time 44 has elapsed, the welding current source 2 in turn sends the current pulse 39 to the welding wire 12, so that a further material transition is reached.
  • This periodic repetition of the offset transmission of the current pulses 39, 42 ensures that a continuous weld bead 36 is produced on the workpiece 17.
  • the time period 44 can be defined differently between two current pulses 39 in order to obtain a melt pool 35 that is as homogeneous as possible.
  • the welding current source 3 in turn sends the current pulse 42 for the welding wire 13 after a preset time 45, so that a material transition to the welding point 7 is again achieved for the welding wire 13.
  • the individual successive current pulses 39, 42 are sent out with different time durations 44, 45, but the coordination of the transmission of the individual current pulses 39, 42 from the welding current sources 2, 3 via the synchronization units 24, 25 can take place, so that the chronological sequence of the material transitions of the welding wires 12, 13 can be freely selected.
  • the energy transfer to the welding wires 12, 13 and possibly the gas supply and the wire feed speed can be initiated and / or ended simultaneously or with an adjustable delay.
  • the welding bead 36 is built up continuously on the workpiece 17, i.e. that the thickness of the welding bead 36 is built up in a single welding process by two material transitions of the welding wires 12, 13. It is also possible for the welding wires 12, 13 to be equipped with different alloys, so that, if desired, a multi-layer structure of the welding beads 36 can be achieved by a welding process.
  • the arrangement of the welding wires 12, 13 in the welding torch 4 can take place parallel or in succession to the welding point 7, the arrangement of the welding wires 12, 13 being able to be selected differently depending on the area of use.
  • the width of the weld bead 36 is substantially increased, as is necessary when welding two workpieces 17 together.
  • the highest possible weld bead 36 is achieved in a welding process, as is advantageous in cladding.
  • FIGS. 4 and 5 show the welding torch 4 for the multiple wire welding device 1, the same reference numerals being used for the same parts of the previously described FIGS. 1 to 3.
  • the welding torch 4 is designed for use on a welding robot.
  • this welding torch 4 can be made neutral, ie at an angle of 0 °, or the welding torch 4 can have a curvature of, for example, up to 60 °.
  • the welding torch 4 is formed from a tubular outer casing 46, onto which a gas nozzle 47 is attached in the end region. It is possible that the outer casing 46 can be formed from several individual parts.
  • the outer casing 46 of the welding torch 4 is preferably made of a non-conductive material, so that no current can flow on the outer surfaces of the outer casing 46 during a welding process. This has the advantage that when the welding torch 4 is touched by a user, none during a welding process
  • the outer casing 46 can be formed by a steel tube or other materials An insulation layer is applied inside the outer casing 46, so that again no current can flow on the outer surfaces of the outer casing 46.
  • the power supply to the welding torch 4 takes place via a connecting piece 48 coupled to the welding torch 4.
  • the connecting piece 48 consists, for example, of a plug connection 49 on which a hose package 50, 51, 52 is arranged.
  • the hose packages 50, 51, 52 serve to convey the individual components, which are necessary for a welding process, to the welding torch 4.
  • the gas supply line 21 and the supply lines 15, 16 are connected to the connection piece 48, so that the welding torch 4 with protective gas,
  • Energy, coolant, welding wire can be supplied.
  • the hose package 50 for the welding current source 2 the hose package 52 for the welding current source 3 and the hose package 51 for the gas bottle 22 are arranged.
  • the insulation layer 14 is arranged in the middle of the outer casing 46. It is possible for the insulation layer 14 to extend to the edge region of the outer casing 46, so that the arrangement of this insulation layer 14 creates two semi-tubular components. However, it is also possible for the insulation layer 14 to be arranged only in the interior of the outer casing 46, so that the individual parts, in particular the
  • Wire guide elements 8, 9, which are located inside the outer casing 46, are designed as semi-tubular parts. For the sake of simplicity, however, it is referred to as tubular structures, since in principle 4 tubular objects are used for the construction of the welding torch, which are then divided and then connected again after the insulation layer 14 has been interposed.
  • a fastening tube 53 for a holder on a welding robot is arranged on the outer casing 46, in particular for the wire guide elements 8, 9.
  • the supply piece 54 consists of a full-surface copper tube 56, this copper tube 56 being divided into two parts 57, 58 by the arrangement of the insulation layer 14 in the middle of the outer casing 46.
  • the copper tube 56 made of a solid material with a plastic cross cut can be formed. Due to the arrangement of the insulation layer 14 in the middle of the copper tube 56, a separate current supply through the supply piece 54 is achieved.
  • the supply piece 54 or the two parts 57, 58 of the copper tube 56 are each connected via the plug connection 49 to the supply lines 15 or 16 of the welding current sources 2 or 3, so that the supply piece 54 is used for separate power supply for both welding wires 12 and 13, respectively can be.
  • the welding torch 4 also has two cooling circuits 59, 60 which can be regulated independently of one another.
  • one cooling circuit 59, 60 is assigned to a welding current source 2, 3, the supply of the cooling circuit 59, 60 being supplied, for example, by a cooling liquid supplied via a hose via the plug connection 49.
  • the two cooling circuits 59, 60 are each assigned to a wire guide element 8, 9 and are controlled independently of one another via a control device arranged in the welding current source 2, 3.
  • the cooling circuits 59, 60 are connected to a cooling system arranged in the welding current sources 2, 3.
  • one or more external cooling systems can be used instead of the cooling systems arranged in the welding current sources 2, 3, whereby when using external cooling systems these are controlled by additional lines from the welding current sources 2, 3.
  • the first cooling circuit 59 is formed from at least two bores 61 for the water flow and the water return and extends from the plug connection 49 via the supply piece 54 into the transition piece 55 of the wire guide element 8. From the transition piece 55, the two bores 61 are connected via hose lines 62, 63 out of the interior of the welding torch 4. The hose lines 62, 63 are connected to connecting pieces 64, 65 arranged on the gas nozzle 47. The connecting pieces 64, 65 are connected to a cooling ring 66 running around the gas nozzle 47 and protrude into the interior of the cooling ring 66.
  • the cooling ring 66 has a groove 67 facing the gas nozzle 47, but between the two connecting pieces ken 64, 65 in the groove 67 of the cooling ring 66 a partition 68 is arranged so that the pumped in the holes 61 coolant, in particular a cooling liquid, must flow around the outer circumference of the gas nozzle 47 before it flows back into the further bore 61 to the connector 49 can.
  • a bore 61 is used for the coolant supply and the further bore 61 for the coolant return, so that a closed circuit can be established between one of the two welding current sources 2, 3 and the welding torch 4.
  • the second cooling circuit 60 in turn extends from the plug connection 49 via the supply piece 54 of the further wire guide element 9 into the transition piece 55 and is again formed by bores 61.
  • the bores 61 extend as far as the end region 69 of the transition piece 55.
  • the groove 70 is designed so that it extends over the entire end region 69 of the two wire guide elements 8, 9. If a coolant is now pumped into one of the two bores 61, this coolant exits from the inside of the wire guide element 9 via the bore 71 into the groove 70.
  • the two cooling circuits 59, 60 can be controlled independently of one another, so that different control of the two cooling circuits 59, 60 is possible when different temperatures occur at the gas nozzle 47 or at the transition piece 55.
  • Another advantage is that the separation of the two cooling circuits 59, 60 into the two wire guide elements 8, 9 achieves simultaneous cooling of the wire guide elements 8, 9.
  • a further bore 72 is arranged in the two parts 57, 58 of the copper tube 56.
  • the bore 72 has the task of guiding the welding wire 12 or 13 from the plug connection 49 to the transition piece 55 adjoining the supply piece 54.
  • the bore 72 has a substantially larger diameter 74 than a diameter 73 of the welding wire 12 or 13.
  • the larger diameter 74 of the bore 72 makes it possible for the gas 23, in particular the protective gas, to additionally flow through the bore 72 to the transition piece 55.
  • the connecting piece 55 is arranged next to the supply piece 54, and the connecting piece 54 can be connected to the transition piece 55 by soldering, welding, gluing or screwing.
  • the transition piece 55 can be formed from several individual parts, which are then assembled into a single part. It is again provided that the insulation layer 14 is arranged in the middle of the transition piece 55, so that the transition piece 55 is again divided into two halves.
  • the transition piece 55 is formed from a conductive material, in particular copper, so that the transition piece 55 in turn acts as a feeder line for the current to one or more contact sockets 75, 76 adjoining the transition piece 55, in which a bore 77, 78 for the welding wires 12, 13 is arranged, can be used.
  • An opening 80, 81 for guiding the welding wires 12, 13 is arranged in alignment in the transition piece 55 for each bore 72.
  • the openings 80, 81 have a special course, in particular an angular course, in the direction of a central longitudinal axis 82 of the welding torch 4, the openings 80, 81 being aligned parallel to the central longitudinal axis 82 at a corresponding distance from the central longitudinal axis 82.
  • the special design of the openings 80, 81 ensures that the welding wire 12, 13 is deflected in the direction of the central longitudinal axis 82 and then runs parallel to the central longitudinal axis 82.
  • the openings 80, 81 have a plurality of bores 83 running around their circumference, through which the gas 23 can flow out from the openings 80, 81 in the direction of the gas nozzle 47, so that the gas 23 is passed along the gas nozzle 47.
  • a gas distributor ring 84 is arranged over the transition piece 55.
  • the gas distributor ring 84 has bores 85 arranged next to one another around its circumference. These holes 85 have the task of distributing the gas 23, which exits through the openings 80, 81 into the interior of the gas nozzle 47, uniformly around the circumference of the gas nozzle 47, so that a uniform protective gas envelope 20 forms around the welding wires 12, 13 becomes.
  • the welding wires 12, 13 are guided in the outlet area from the wire guide elements 8, 9 through an outlet opening of the gas nozzle 47, so that the protective gas envelope 20 ensures that the two welding wires 12, 13 are sealed off from the atmosphere.
  • the contact sockets 75, 76 for each opening 80, 81 and one contact socket 75 and 76 for both openings 80, 81 are then arranged on the side of the transition piece 55 opposite the supply piece 54. It is possible that the openings 80, 81 are formed with a thread, so that the contact bushings 75, 76 can be screwed into the openings 80, 81. Of course, it is also possible that a snap or bayonet lock can be used for the contact sockets 75, 76 instead of a thread.
  • a between the contact sockets 75, 76 Insulation cap 87 is arranged.
  • the insulation cap 87 forms a protective shield between the two contact sockets 75, 76 and is formed from an insulation material, for example from polished silicon nitrite (SiN A).
  • the insulation cap 87 is designed such that it fits onto the transition piece 55 of the two wire guide elements 8, 9 connected via the insulation layer 14. Furthermore, the insulation cap 87 has a projection 88 which is adapted to the distance between the two contact sockets 75, 76, so that when the insulation cap 87 is plugged in, the space between the contact sockets 75, 76 is filled by the projection 88.
  • the insulation cap 87 It is advantageous due to the arrangement of the insulation cap 87 that no welding spatter that occurs on the weld pool 35 or due to a short circuit can be deposited in the space between the two contact sockets 75, 76. This is because the deposits of welding spatter between the contact sockets 75, 76 would reduce the distance, as a result of which arcing and / or arcing would occur between the contact sockets 75, 76.
  • the insulation cap 87 is made of a material that is both heat-resistant and non-adhesive for welding spatter.
  • the ends of the contact sockets 75, 76 may be angled, as is shown in broken lines.
  • the angular design of the contact sockets 75, 76 ensures that the two bores 77, 78 arranged in the contact sockets 75, 76 for the welding wire 12, 13 are almost prevented from closing by the welding spatter, but it should be noted that when the contact sockets 75, 76 are formed at an angle, the projection 88 of the insulation cap 87 ends with the ends of the contact sockets 75, 76.
  • a straightening path for the welding wires 12, 13 is arranged before the welding wires 12, 13 enter the welding torch 4.
  • the straightening path can consist of a straightening path that is part of the prior art, such as two rollers. If a straightening path for the welding wires 12, 13 were not arranged, the distance between the welding wires 12, 13 could vary, so that the arc 27, 28 jumps from one welding wire 12 to the other Welding wire 13 or vice versa can not be excluded.
  • the distance 86 can be changed by means of appropriate devices, so that the distance 86 can be adapted for special welding processes or for different wire diameters or contact sockets 75, 76.
  • the wire guide element 8, 9 may be designed as a common component. It is also possible for the contact socket 75, 76 to be formed as a common structural unit, the contact socket 75 and 76 being electrically separated from one another between the bores 77, 78. As a preferred embodiment, the wire guide element 8, 9 is designed as a cylinder section with a circular section or a cross-sectional cross-section, the insulation layer 14 being arranged between the cross-sectional cross-section.
  • FIGS. 1 to 3; 4 and 5; shown versions form the subject of independent, inventive solutions.
  • the relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of the figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Drahtführungselemente (8, 9) für mehrere in etwa parallel zueinander verlaufende Schweissdrähte (12, 13) für einen Schweissbrenner (4). Die Schweissdrähte (12, 13) sind über getrennt ansteuerbare Drahtvorschubgeräte (10, 11) relativ zu den Drahtführungselementen (8, 9) bewegbar. Die Drahtführungselemente (8, 9) sind mit mehreren Schweissstromquellen (2, 3) elektrisch leitend verbunden, wobei die Drahtführungselemente (8, 9) der Schweissdrähte (12, 13) elektrisch voneinander getrennt sind. Jedes der Drahtführungselemente (8, 9) ist jeweils mit einer eigenen Schweissstromquelle (2, 3) verbunden.

Description

Drahtführungselemente für mehrere in etwa parallel zueinander verlaufende Schweiß- drähte für einen Schweißbrenner
Die Erfindung betrifft ein Drahtführungselement, wie es im Oberbegriff des An¬ spruches 1 beschrieben ist.
Es sind bereits mehrere Drahtführungselemente bekannt, bei denen über einen gemein¬ samen Schweißbrenner mehrere Schweißdrähte an die Schweißstelle zugeführt werden. Die Schweißdrähte werden dabei über mehrere Schweißstromquelle mit Energie, insbe¬ sondere mit Strom und Spannung, versorgt, wobei der Stromübergang von der Schwei߬ stromquelle zu den Schweißdrähten über ein gemeinsames leitendes Drahtführungs¬ element erfolgt. Nachteilig ist hierbei, daß bei Auftreten eines Kurzschlusses zwischen einem der Schweißdrähte und dem Werkstück der zum zweiten Schweißdrahtes aufge- bauten Lichtbogen ebenfalls erlischt, da für die Auftrennung des zuerst erloschenen Lichtbogens der gesamte Strom der beiden Schweißstromquellen über den Kurzschluß an das Werkstück fließt, wodurch es zu Beeinträchtigungen in der Schweißqualität und der Schweißraupe kommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drahtführungselement, eine Mehrfachdrahtschweißvorrichtung sowie ein zugehöriges Schweißverfahren zu schaffen, bei der eine unabhängige Ansteuerung der einzelnen Schweißdrähte gewähr¬ leistet ist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des An¬ spruches 1 erreicht. Von Vorteil ist hierbei, daß durch die getrennte elektrisch isolierte Anordnung mehrerer Drahtführungselemente eine unabhängige Steuerung des Energie¬ flusses zu den einzelnen Schweißdrähte in den Drahtführungselementen möglich ist, sodaß bei Auftreten eines Kurzschlusses bzw. einer Störung an einem Schweißdraht der Schweißprozeß im Bereich des weiteren Schweißdrahtes ohne Störungen fortge¬ führt werden kann. Ein weiterer nicht vorhersehbarer Vorteil liegt darin, daß beim Auftreten eines entstandene Kurzschlusses zwischen einem Schweißdraht und dem Werkstück dieser über die zugeordnete Schweißstromquelle aufgetrennt wird, wobei der weitere Schweißdraht bzw. der Schweißprozeß an dem weiteren Schweißdraht un- abhängig davon fortgesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die getrennte Steuerung der Drahtführungselemente ein getrennt einstellbarer Werk¬ stoffübergang von den Schweißdrähten erzielt werden kann. Von Vorteil ist auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 2 bis 8, da dadurch ein Übergreifen der von den Schweißstromquellen abgegebenen Energie, insbesondere der Stromimpulse, zwischen den Drahtführungselementen verhindert wird.
Eine Ausgestaltung nach den Ansprüchen 9 und 10 ist von Vorteil, da dadurch eine getrennte Steuerung der Kühlkreisläufe für die Drahtführungselemente erreicht wird, sodaß eine optimale Kühlung des Schweißbrenners gewährleistet ist.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 1 1 und 12 von Vorteil, da da- durch eine einfache Abstimmung bzw. ein einfacher Abgleich der einzelnen Schwei߬ stromquellen aufeinander durchgeführt werden kann und gleichzeitig ein Datenaus¬ tausch zwischen den Schweißstromquellen durchgeführt werden kann.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 13, da dadurch die Drahtvor- Schubgeschwindigkeit exakt an die einzelnen Schweißprozesse für die gegebenenfalls unterschiedlichen Schweißdrähte abgestimmt werden kann.
Durch die Ausbildung nach dem Anspruch 14 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß für den Schweißbrenner die zum Stand der Technik zählenden Haltevorrichtungen ver- wendet werden können.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 15 von Vorteil, da dadurch eine bes¬ sere Zwangskontaktierung der Schweißdrähte im Übergangsstück bzw. in der Kontakt¬ buchse erzielt wird.
Bei einer Ausführungsvariante nach Anspruch 16 ist von Vorteil, daß durch eine exakte Distanz zwischen den einzelnen Kontaktbuchsen bzw. zwischen den Schwei߬ drähten ein Übergreifen des Lichtbogens bzw. eine Funkenbildung zwischen den bei¬ den Kontaktbuchsen bzw. zwischen den Schweißdrähten verhindert wird.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 17, da dadurch der Abstand bzw. die Distanz zwischen den beiden Kontaktbuchsen an die unterschiedlichsten Kontaktbuchsen angepaßt werden kann.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach den Ansprüchen 18 bis 20 von Vorteil, da da¬ durch eine Funkenbildung bzw. ein Lichtbogenüberschlag zwischen den Kontakt¬ buchsen verhindert wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die Anordnung der Isolationskappe gleichzeitig eine Kühlung der beiden Kontaktbuchsen erreicht wird.
Mit der Ausbildung nach Anspruch 21 wird erreicht, daß die Schweißdrähte von der Atmosphäre abgeschottet werden, sodaß eine nachteilige Beeinflußung des Schmelz¬ bades verhindert, bzw. ein stabiler Lichtbogenaufbau erzielt wird.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum gleichzeitigen Schweißen mit in mehre¬ ren gesonderten Drahtführungselementen unabhängig voneinander geführten Schwei߬ drähten, wie es im Oberbegriff des Anspruches 22 beschrieben ist.
Dieses Verfahren ist durch die Maßnahmen im Kennzeichenteil des Anspruches 22 ge¬ kennzeichnet. Vorteilhaft ist hierbei, daß bei Auftreten einer Störung an einem Licht¬ bogen dies keinen nachteiligen Einfluß auf den weiteren Lichtbogen hat, sodaß zumin¬ dest der Schweißprozeß für einen Schweißdraht ungestört weitergeführt werden kann.
Durch die Maßnahme nach Anspruch 23 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch die Ansteuerung der Schweißdrähte über Stromimpulse ein verbesserter Werk¬ stoffübergang zwischen den Schweißdrähten und dem Werkstück erzielt werden kann.
Mit dem Verfahrensablauf nach Anspruch 24 wird erreicht, daß der Werkstoffübergang zwischen den Schweißdrähten und dem Werkstück synchron bzw. asynchron gesteuert werden kann.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 25, da dadurch die Drahtvor- Schubgeschwindigkeiten an den einzelnen Schweißdrähten an unterschiedliche Schweißprozesse bzw. unterschiedliche Materialien der Schweißdrähte angepaßt werden kann.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 26, da dadurch die Schweißpro- zesse für die beiden Schweißdrähte aufeinander angestimmt werden können.
Schließlich ist auch ein Verfahrensablauf nach Anspruch 27 von Vorteil, da dadurch die Ansteuerung der Schweißdrähte mit Energie von den Schweißstromquellen syn¬ chron bzw. asynchron durchgeführt werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild einer Mehrfachdrahtschweißvorrichtung in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein Verfahrensablauf zur Steuerung der Mehrfachdrahtschweißvorrichtung;
Fig. 3 ein weiterer Verfahrensablauf zur Steuerung der Mehrfachdrahtschweißvor¬ richtung;
Fig. 4 einen Schweißbrenner in Seitenansicht, geschnitten und vereinfacht schema¬ tischer Darstellung;
Fig. 5 eine Stirnansicht des Schweißbrenners, geschnitten gemäß den Linien V-V in Fig. 4 und vereinfachter, schematischer Darstellung.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Schweißverfahren für eine Mehrfachdrahtschweißvorrich¬ tung 1 gezeigt.
Die Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 wird dabei aus zwei einzelnen, unabhängig voneinander betriebenen Schweißstromquellen 2, 3 mit einem Schweißbrenner 4 und zwei unabhängigen Schweißdrahtsystemen 5, 6 gebildet. Die Schweißstromquellen 2, 3 entsprechen dabei einer zum Stand der Technik zählenden Stromquelle, insbesondere einer Inverterstromquelle, sodaß diese Schweißstromquellen 2, 3 für andere Schweiß- verfahren unabhängig voneinander eingesetzt werden können.
Die beiden unabhängig voneinander arbeitenden Schweißdrahtsysteme 5, 6 sind einem gemeinsamen Schweißbrenner 4 für eine Schweißstelle 7 zugeordnet. Jedes Schwei߬ drahtsystem 5, 6 umfaßt ein eigenes Drahtführungselement 8, 9, die elektrisch getrennt im Schweißbrenner 4 angeordnet sind. Die Drahtführungselemente 8, 9 dienen dem Stromübergang von den Schweißstromquellen 2, 3 zu von Drahtvorschubgeräten 10, 1 1 abgewickelten Schweißdrähten 12, 13 und deren Zuführung zu der Schweißstelle 7. Um eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Drahtführungselemente 8, 9 zu verhin¬ dern, ist eine Isolationsschicht 14 zwischen den beiden Drahtführungselementen 8, 9 angeordnet. Die Drahtführungselemente 8, 9 sind jeweils über eine getrennte Versor¬ gungsleitung 15, 16 mit dem positiven Potential einer der beiden Schweißstromquellen 2, 3 verbunden, wogegen ein zu schweißendes Werkstück 17 über Versorgungsleitun- gen 18, 19 mit dem negativen Potential der Schweißstromquellen 2, 3 verbunden ist. Selbstverständlich ist es möglich, daß die beiden Drahtführungselemente 8, 9 über ein Befestigungselement, wie strichpunktiert dargestellt, voneinander distanziert gehaltert werden können, sodaß die Isolationsschicht 14 nicht mehr zwingend notwendig ist, da zwischen den beiden Drahtführungselementen 8, 9 ein entsprechender Luftspalt gebil¬ det wird.
Um einen Schweißprozeß mit der Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 durchführen zu können, wird von den beiden Schweißstromquellen 2, 3 die elektrische Energie, bei- spielsweise durch hinsichtlich ihrer Amplitude und/oder Frequenz und/oder Breite ver¬ änderbare Stromimpulse, zugeführt. Weiters ist es für den Schweißprozeß vorteilhaft aber nicht zwingend, eine Schutzgashülle 20 um die Schweißstelle 7 zu bilden, um einen einwandfreien Schweißprozeß durchführen zu können. Dazu ist der Schwei߬ brenner 4 über eine Gasversorgungsleitung 21 mit einer Gasflasche 22 verbunden, so- daß über diese Gasversorgungsleitung 21 ein Gas 23, insbesondere ein Schutzgas, der Schweißstelle 7 zugeführt werden kann. Dabei ist es jedoch auch möglich, daß die Gasversorgungsleitung 21 nicht mit der Gasflasche 22, sondern mit einer hausinternen Gasversorgungsvorrichtung verbunden wird.
Um eine gewisse Abhängigkeit der beiden Schweißstromquellen 2, 3 untereinander zu erreichen, sind die Schweißstromquellen 2, 3 mit zumindest einer Synchronisations¬ einheit 24, 25 ausgestattet, wobei die beiden Synchronisationseinheiten 24, 25 über eine Synchronisationsleitung 26 miteinander verbunden sind. Die Synchronisations¬ einheiten 24, 25 der Schweißstromquellen 2, 3 haben die Aufgabe, daß die beiden Schweißstromquellen 2, 3 intern synchron laufen, sodaß beim Schweißprozeß ein gegenseitiger Abgleich zwischen den beiden Schweißstromquellen 2, 3 durchgeführt werden kann. Dazu ist in einer der beiden Schweißstromquellen 2, 3 ein Taktgenerator angeordnet, der die weitere Schweißstromquelle 2, 3 mit einem Taktsignal versorgt, sodaß die beiden Schweißstromquellen 2, 3 über einen gemeinsamen Taktgenerator für den Steuerablauf eines Schweißprozesses gesteuert werden.
Weiters ist es möglich, daß die beiden Synchronisationseinheiten 24, 25 zur Daten¬ übermittlung verwendet werden können. Dadurch ist es möglich, daß nur an einer Schweißstromquelle 2, 3, beispielsweise an einer Masterstromquelle, die der Schweiß- Stromquelle 2 entspricht, die Daten für den Schweißprozeß einzustellen sind und diese anschließend über die Synchronisationseinheit 24 an die Synchronisationseinheit 25 übermittelt werden. Dadurch wird die Slavestromquelle, insbesondere die Schweiß- stromquelle 3, automatisch auf die selben Schweißparameter eingestellt. Selbstver¬ ständlich ist es möglich, daß der Datenaustausch zwischen den beiden Schweißstrom¬ quellen 2, 3 nicht über die Synchronisationseinheit 24, 25 erfolgt, sondern daß in jeder Schweißstromquelle 2, 3 eine eigene Schnittstelle, insbesondere eine standardmäßige, parallele oder serielle Schnittstelle, angeordnet ist, über die der Datentransfer durch¬ geführt werden kann. Dabei ist es auch möglich, daß eine der beiden Schweißstrom¬ quellen 2, 3 bzw. beide Schweißstromquellen 2, 3 mit mehreren standardmäßigen Schnittstellen ausgestattet sind, sodaß eine Auswertung des Verlaufes des Schwei߬ prozesses über einen Computer, insbesondere einem Personalcomputer, durchgeführt werden kann.
Um nunmehr einen Schweißprozeß mit der Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 durch¬ führen zu können, werden vor Beginn des Schweißprozesses von einem Benutzer an eine der beiden Schweißstromquellen 2, 3, insbesondere an der Schweißstromquelle 2, die einzelnen Schweißparameter, wie beispielsweise Drahtdurchmesser, Schweißstrom, Schweißverfahren usw., eingestellt, die anschließend über die Synchronisationsein¬ heiten 24, 25 an die weitere oder weiteren Schweißstromquelle(n) 2, 3, wenn mehr als zwei Schweißdrähte 12, 13 verwendet werden, übergeben wird bzw. werden.
Um den Schweißprozeß entsprechend der voreingestellten Daten durchführen zu können, ist es möglich, zuerst eine Startroutine durchzuführen. Dabei wird zuerst nur ein Lichtbogen 27 zwischen dem Werkstück 17 und dem Schweißdraht 12 gezündet, wobei die Versorgung des Lichtbogens 27 über die Schweißstromquelle 2 erfolgt. Die Zündung des Lichtbogens 27 kann dabei, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine einfache Hochfrequenzzündung erfolgen. Der Zustand eines einzigen Licht¬ bogens 27 wird so lange aufrecht erhalten, bis der Lichtbogen 27 am Schweißdraht 12 stabilisiert ist, d. h., daß durch die Erwärmung des Schweißdrahtes 12 kein selbstän¬ diges Erlöschen des Lichtbogens 27 mehr eintritt. Nachdem der Lichtbogen 27 stabi¬ lisiert ist, wird für den zweiten Schweißdraht 13 ein weiterer Lichtbogen 28 gezündet. Dieser weitere Lichtbogen 28 wird nunmehr mit Strom und Spannung von der Schwei߬ stromquelle 3 aufgebaut.
Anschließend wird die Geschwindigkeit der Drahtvorschubgeräte 10, 1 1 erhöht, sodaß der Benutzer mit dem Schweißprozeß beginnen kann. Die Erhöhung der Geschwindig- keit der Drahtvorschubgeräte 10, 1 1 kann dabei durch Ansteuerung über Steuerleitun¬ gen 29, 30 von den Schweißstromquellen 2, 3 unabhängig erfolgen. Diese Startroutine ist deshalb notwendig, da durch die Verwendung mehrerer Schweißdrähte 12, 13 für einen einzigen Schweißprozeß eine wesentlich höhere Schweißgeschwindigkeit, also eine wesentlich höhere Drahtvorschubgeschwindigkeit, erreicht wird. Bei sofortigem Beginn des Schweißprozesses mit der entsprechenden Drahtvorschubgeschwindigkeit in der nicht stabilisierten Lage der Lichtbögen 27, 28 würde der Lichtbogen 27 bzw. 28 erlöschen oder könnte sich gar nicht aufbauen, worunter die Schweißqualität für den Schweißprozeß leiden würde.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 bei einem Schweißprozeß gezeigt. Zusätzlich ist für jede Schweißstromquelle 2, 3 ein eigenes Strom-Zeit-Diagramm dargestellt, wobei bei dem Strom-Zeit-Diagramm auf der Ordi¬ nate der Strom I und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist.
Durch den Einsatz des Impulsschweißverfahrens für die Mehrfachdrahtschweißvor¬ richtung 1 wird ein gleichmäßiger Materialabtrag für die beiden Schweißdrähte 12, 13 und eine gute Werkstoffabgabe bzw. ein Werkstoffübergang an die Schweißstelle 7 erreicht. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes des Impulsschweißverfahrens liegt darin, daß eine einfache, getrennte Ansteuerung der beiden Schweißdrähte 12, 13 möglich ist. Die getrennte Ansteuerung der beiden Schweißdrähte 12, 13 wird dadurch erreicht, daß die beiden Drahtführungselemente 8, 9, die für den Stromübergang von der Schweißstromquelle 2, 3 auf den Schweißdraht 12, 13 zuständig sind, durch die Iso¬ lationsschicht 14 voneinander isoliert sind, sodaß für jeden einzelnen Schweißdraht 12, 13 ein eigener Impulsschweißprozeß ohne Einflüsse auf den weiteren Schwei߬ draht 12 bzw. 13 durchgeführt werden kann.
Bei dem angewendeten Impulsschweißverfahren wird von den Schweißstromquellen 2, 3, nachdem die Startroutine abgeschlossen ist, z.B. bei zeitsynchronem Betrieb, zu einem gemeinsamen Zeitpunkt 31 jeweils ein Stromimpuls 32, 33 über die Drahtfüh¬ rungselemente 8, 9 an die Schweißdrähte 12, 13 angelegt. Das gleichzeitige Anlegen der Stromimpulse 32, 33 von den Schweißstromquellen 2, 3 ist dadurch möglich, da die beiden Schweißstromquellen 2, 3 intern über die Synchronisationseinheiten 24, 25 miteinander synchronisiert sind und somit das Aussenden der Stromimpulse 32, 33 bzw. das Abarbeiten einzelner Arbeitsschritte bzw. Programmschritte durch einen zentralen Taktgenerator bzw. zeitlich abgestimmte Taktgeneratoren aufeinander abge¬ stimmt werden kann.
Durch das Anlegen der Stromimpulse 32, 33 an die Schweißdrähte 12, 13 wird er¬ reicht, daß innerhalb einer für den ausgesendeten Stromimpuls 32, 33 festgelegten, voreinstellbaren Zeitdauer 34 von den Schweißdrähten 12, 13 ein Werkstoff Übergang zur Schweißstelle 7 erzielt wird. Der Werkstoffübergang entsteht dabei beim Erwär¬ men der Schweißdrähte 12, 13 durch das Abtropfen des Materials der Schweißdrähte 12, 13 in das an der Schweißstelle 7 befindliche Schmelzbad 35, sodaß eine Schweiß- raupe 36 gebildet werden kann.
Nachdem die Zeitdauer 34 für die Stromimpulse 32, 33 abgelaufen ist, wird über eine weitere voreinstellbare Zeitdauer 37 den Schweißdrähten 12, 13 keine Energie zuge¬ führt und danach abermals ein Stromimpuls 32, 33 an die Schweißdrähte 12, 13 ange- legt, wodurch wiederum ein Werkstoffübergang erzielt wird. Das periodische Aus¬ senden der Stromimpulse 32, 33 wird so lange durchgeführt, bis der Schweißprozeß vom Benutzer beendet wird. Dabei ist es möglich, daß während des Schweißprozesses die Stromhöhe bzw. die Zeitdauer 34 des Stromimpulses 32, 33 sowie die Zeitdauer 37, in der kein Stromimpuls 32, 33 ausgesendet wird, vom Benutzer frei wählbar ist.
Durch das getrennte Ansteuern der beiden Schweißdrähte 12, 13 ist es nunmehr mög¬ lich, daß bei Kurzschluß eines Schweißdrahtes 12 bzw. 13, beispielsweise des Schwei߬ drahtes 12, der Lichtbogen 28 am weiteren Schweißdraht 13 aufrecht erhalten bleibt. Dies ist dadurch möglich, daß die beiden Drahtführungselemente 8, 9 über die Isola- tionsschicht 14 voneinander isoliert sind, sodaß beim Erlöschen des Lichtbogens 27 für den Schweißdraht 12 die Regelung des Aufschmelzens des Kurzschlusses an der Schweißstelle 7 durch Erhöhung des Stromimpulses 32 nur von der Schweißstrom¬ quelle 2 durchgeführt wird, sodaß eine gegenseitige Störung ausgeschlossen ist. Wären nämlich, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Drahtführungselemente 8, 9 leitend miteinander verbunden, d.h., daß keine trennende Isolationsschicht 14 ange¬ ordnet ist, so würde bei Entstehen eines Kurzschlusses an einem der beiden Schwei߬ drähte 12, 13 der weitere Lichtbogen 27 bzw. 28 ebenfalls erlöschen und die gesamte Energie der zweiten Schweißstromquelle 2, 3 zur Auftrennung des Kurzschlusses über den kurzgeschlossenen Schweißdraht 12 fließen. Durch den dadurch bedingten Strom- Überschuß würden beim Auftrennen des Kurzschlusses relativ starke Schweißspritzer durch das Verspritzen des noch nicht erkalteten Materials aus dem Schweißbad ent¬ stehen, da die überhöhte Stromstärke zu einem explosionsartigen Auftrennen des Kurz¬ schlusses führt.
Bei dem neu angewandten Schweißverfahren wird durch die elektrische Trennung bzw. die Isolation der beiden Drahtführungselemente 8, 9 über die Isolationsschicht 14 eine getrennte Steuerung der Energiezufuhr zu den einzelnen Schweißdrähten 12, 13 bzw. eine getrennte Regelung über die Schweißstromquellen 2, 3 erreicht. Bei diesen Schweißverfahren ist es nunmehr möglich, daß bei Kurzschluß eines Schweißdrahtes
12 bzw. 13 beispielsweise des Schweißdrahtes 12 mit dem Werkstück 17 der Licht¬ bogen 27 für den entsprechenden Schweißdraht 12 erlischt, wobei jedoch der Licht- bogen 28 für den Schweißdraht 13 aufrecht erhalten bleibt. Das Auftrennen des Kurz¬ schlusses zwischen dem Schweißdraht 12 und dem Werkstück 17 wird nunmehr aus¬ schließlich von der Schweißstromquelle 2 durchgeführt, sodaß eine Beeinträchtigung des Lichtbogens 28 für den Schweißdraht 13 verhindert wird. Durch das getrennte Ansteuern wird nunmehr verhindert, daß ein Stromüberschuß an einem der beiden Schweißdrähte 12, 13 entstehen kann, sodaß das Auftrennen des Kurzschlusses fast ohne Spritzerbildung durchgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Schweißqualität durch die getrennte Ansteuerung der beiden Schweißdrähte 12, 13 erhöht wird, da bei Entstehung eines Kurzschlusses an einem der beiden Schwei߬ drähte 12 bzw. 13 durch den weiteren Schweißdraht 12 bzw. 13 ein Werkstoffübergang an die Schweißstelle 7 gewährleistet ist, sodaß eine Unterbrechung der Schweißraupe 36 unterbunden wird.
Bei dem soeben beschriebenen Impulsschweißverfahren werden die Schweißdrähte 12,
13 synchron angesteuert, d.h., es wird zu einem gemeinsamen Zeitpunkt 31 synchron von jeder Schweißstromquelle 2, 3 ein Stromimpuls 32, 33 ausgesendet.
Um nunmehr den Schweißprozeß zu beenden, wird von den Schweißstromquellen 2, 3 synchron eine entsprechende Stoproutine durchgeführt. Dabei kann der Benutzer über einen Schalter am Schweißbrenner 4 bzw. bei Verwendung der Mehrfachdrahtschweiß- Vorrichtung 1 in einen Schweißroboter die Stoproutine durch Tastendruck an einer der beiden Schweißstromquellen 2, 3 einleiten. Die Stoproutine wird dabei in umgekehrter Reihenfolge wie die zuvor beschriebene Startroutine durchgeführt. D.h. daß beim Ein¬ leiten der Stoproutine zuerst an einem Schweißdraht 12, 13, beispielsweise am Schweißdraht 13, die Stromzufuhr über die entsprechende Schweißstromquelle 3 be- endet wird. Durch das Beenden der Stromzufuhr erlischt der Lichtbogen 28 am
Schweißdraht 13, wobei jedoch der Lichtbogen 27 am Schweißdraht 12 weiter beste¬ hen bleibt, da dieser über die Schweißstromquelle 2 mit dem entsprechenden Strom¬ impuls 32 weiter mit Strom und Spannung versorgt wird. Gleichzeitig bzw. bevor die Stromzufuhr zum Schweißdraht 13 unterbrochen wird, wird von den Schweißstrom- quellen 2, 3 die Drahtvorschubgeschwindigkeit reduziert bzw. beim entsprechenden Schweißdraht 13 die Drahtvorschubgeschwindigkeit zur Gänze zurückgenommen. Durch das Aufrechterhalten des einen Lichtbogens 27 für den Schweißdraht 12 kann dieser den Endkrater, der an der Schweißstelle 7 entsteht, ausfüllen, d.h., daß eine durchgehende Schweißraupe 36 mit einer entsprechenden Höhe erreicht wird. Nach¬ dem der Endkrater an der Schweißstelle 7 ausgefüllt ist, kann vom Benutzer die wei¬ tere Schweißstromquelle 2 von Hand abgeschaltet werden. Selbstverständlich ist es möglich, daß das Ausfüllen des Endkraters bei Verwendung in einem Schweißroboter automatisch durchgeführt wird, sodaß eine selbständige Abschaltung der Schwei߬ stromquelle 2 möglich ist.
In Fig. 3 ist eine weitere mögliche Ansteuerung für einen Schweißprozeß mit Impuls- schweißverfahren der Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 gezeigt, wobei die Ansteue¬ rung der Schweißdrähte 12, 13 asynchron, also in einem Phasendelay, erfolgt. Dies ist deshalb möglich, da die beiden Drahtführungselemente 8, 9 durch die Isolationsschicht 14 galvanisch getrennt sind.
Beim asynchronen Ansteuern der Schweißdrähte 12, 13 wird von einer der beiden Schweißstromquellen 2, 3, beispielsweise von der Schweißstromquelle 2, zu einem Zeitpunkt 38 ein Stromimpuls 39 ausgesendet, wobei der Stromimpuls 39 über eine Zeitdauer 40 an den Schweißdraht 12 angelegt wird. Innerhalb dieser Zeitdauer 40 ist wiederum gewährleistet, daß ein Werkstoffübergang in Form eines Schweißtropfens vom Schweißdraht 12 zum Werkstück 17 bzw. zu der Schweißstelle 7 erreicht wird.
Durch die interne Synchronisation der beiden Schweißstromquellen 2, 3 ist es nunmehr möglich, daß zu einem zum ersten Stromimpuls 39 versetzten, voreinstellbaren Zeit¬ punkt 41 von der weiteren Schweißstromquelle 3 ein Stromimpuls 42 an den Schwei߬ draht 13 angelegt wird. Der Stromimpuls 42 weist dabei wiederum eine Zeitdauer 43 auf, sodaß wiederum gewährleistet ist, daß innerhalb dieser Zeitdauer 43 ein Werk¬ stoffübergang von dem Schweißdraht 13 zum Werkstück 17 bzw. zur Schweißstelle 7 erfolgt. Dabei ist es jedoch möglich, daß die Zeitdauer 40, 43 für die beiden Strom¬ impulse 39, 42 unterschiedlich gewählt wird. Weiters ist es auch möglich, daß die Zeitpunkte 38, 41, zu denen die Stromimpulse 39, 42 ausgesendet werden, zueinander einstellbar versetzt sind. So kann beispielsweise von einem Synchronbetrieb, wie dies in Fig. 2 beschrieben ist und bei dem die Stromimpulse 39, 42 gleichzeitig abgesetzt werden, zu einem Asynchronbetrieb umgestellt werden, bei dem die Aussendung der Stromimpulse 39, 42 zueinander versetzt zu unterschiedlichen, voreinstellbaren oder durch die Schweißparameter automatisch regelbaren Zeitpunkten 38, 41 möglich ist.
Nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitdauer 44 sendet die Schweißstromquelle 2 wiederum den Stromimpuls 39 an den Schweißdraht 12, sodaß ein weiterer Werkstoff- übergang erreicht wird. Dieses periodische Wiederholen des versetzten Aussendens der Stromimpulse 39, 42 gewährleistet, daß eine durchgehende Schweißraupe 36 am Werkstück 17 entsteht. Es ist jedoch möglich, daß zwischen zwei Stromimpulsen 39 die Zeitdauer 44 unterschiedlich festgelegt werden kann, um ein möglichst homogenes Schmelzbad 35 zu erhalten.
Die Schweißstromquelle 3 sendet wiederum nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeit¬ dauer 45 den Stromimpuls 42 für den Schweißdraht 13 aus, sodaß wiederum für den Schweißdraht 13 ein Werkstoffübergang zur Schweißstelle 7 erreicht wird. Selbstver- ständlich ist es auch hier möglich, daß die einzelnen aufeinander folgenden Strom¬ impulse 39, 42 mit unterschiedlichen Zeitdauern 44, 45 ausgesendet werden, wobei jedoch die Abstimmung des Aussendens der einzelnen Stromimpulse 39, 42 von den Schweißstromquellen 2, 3 über die Synchronisationseinheiten 24, 25 erfolgen kann, sodaß die zeitliche Abfolge der Werkstoff Übergänge der Schweißdrähte 12, 13 frei ge- wählt werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, daß die Energieübertragung zu den Schweißdrähten 12, 13 und gegebenenfalls die Gaszufuhr sowie die Drahtvor¬ schubgeschwindigkeit gleichzeitig oder mit einer einstellbaren Verzögerung einge¬ leitet und/oder beendet werden kann.
Vorteilhaft ist beim Einsatz dieses asynchronen Schweißprozesses, daß die Schwei߬ raupe 36 am Werkstück 17 kontinuierlich aufgebaut wird, d.h., daß die Dicke der Schweißraupe 36 in einem einzigen Schweißprozeß durch zwei Werkstoffübergänge der Schweißdrähte 12, 13 aufgebaut wird. Dabei ist es auch möglich, daß die Schwei߬ drähte 12, 13 mit unterschiedlichen Legierungen ausgestattet sind, sodaß, wenn ge- wünscht, ein Mehrschichtaufbau der Schweißraupen 36 durch einen Schweißprozeß erreicht werden kann.
Selbstverständlich ist es möglich, daß bei der eingesetzten Mehrfachdrahtschwei߬ vorrichtung 1 nicht nur zwei Schweißdrähte 12, 13 eingesetzt werden, sondern daß mehrere Schweißdrähte 12, 13, beispielsweise drei bis vier Schweißdrähte 12, 13, eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es dann, wenn für jeden einzelnen Schweißdraht 12, 13 bzw. eine Gruppe aus zwei oder mehreren Schweißdrähten 12, 13 wiederum eine eigene Schweißstromquelle 2, 3 angeordnet wird, bzw. daß die den Stromübergang bewirkenden Drahtführungselemente 8, 9 wiederum von den weiteren Drahtführungs- elementen 8, 9 isoliert sind, sodaß eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Schwei߬ drähte 12, 13 erreicht wird. Es ist jedoch auch möglich, daß beispielsweise nicht zwei eigenständige Schweißstromquellen 2, 3 für die Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 1 eingesetzt werden, sondern daß in einem einzigen Gehäuse eines Schweißgerätes bzw. einer Schweißstromquelle 2 bzw. 3, beispielsweise zwei einzelne, unabhängig ansteuer¬ bare Schweißstromquellen 2, 3, die unabhängig voneinander betrieben werden können, angeordnet sind, sodaß wiederum eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Schwei߬ drähte 12, 13 erreicht wird.
Die Anordnung der Schweißdrähte 12, 13 im Schweißbrenner 4 kann dabei parallel bzw. hintereinander zur Schweißstelle 7 erfolgen, wobei je nach Einsatzgebiet die Anordnung der Schweißdrähte 12, 13 unterschiedlich gewählt werden kann.
Bei der Anordnung der Schweißdrähte 12, 13 parallel zueinander und in Schweißrich¬ tung nebeneinander wird erreicht, daß die Breite der Schweißraupe 36 wesentlich ver¬ größert wird, wie dies beim Verbindungsschweißen zweier Werkstücke 17 erforderlich ist.
Beim Anordnen der Schweißdrähte 12, 13 parallel zueinander aber in Schweißrichtung hintereinander wird erreicht, daß eine möglichst hohe Schweißraupe 36 in einem Schweißprozeß erzielt wird, wie dies beim Auftragsschweißen von Vorteil ist.
In den Figuren 4 und 5 ist der Schweißbrenner 4 für die Mehrfachdrahtschweißvorrich¬ tung 1 gezeigt, wobei für dieselben Teile der zuvor beschriebenen Figuren 1 bis 3 die selben Bezugszeichen verwendet werden. Der Schweißbrenner 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel für den Einsatz auf einem Schweißroboter ausgebildet. Selbstver¬ ständlich ist es auch möglich, diesen Schweißbrenner 4 für einen Handschweißbrenner aufzubauen. Dazu kann der Schweißbrenner 4 neutral, also in einem Winkel von 0°, ausgeführt sein, bzw. kann der Schweißbrenner 4 eine Krümmung von beispielsweise bis zu 60° aufweisen.
Der Schweißbrenner 4 wird aus einer rohrförmigen Außenummantelung 46 gebildet, auf die im Endbereich eine Gasdüse 47 aufgesteckt ist. Dabei ist es möglich, daß die Außenummantelung 46 aus mehreren Einzelteilen gebildet sein kann. Die Außenum¬ mantelung 46 des Schweißbrenners 4 ist bevorzugt aus einem nichtleitenden Material ausgebildet, sodaß während eines Schweißprozesses kein Strom an den Außenflächen der Außenummantelung 46 fließen kann. Dies hat den Vorteil, daß bei Berührung des Schweißbrenners 4 durch einen Benutzer während eines Schweißvorganges keine
Stromschlaggefahr besteht. Selbstverständlich ist es möglich, daß die Außenummante¬ lung 46 durch ein Stahlrohr oder andere Materialien gebildet sein kann, wobei dazu im Inneren der Außenummantelung 46 eine Isolationsschicht aufgetragen wird, sodaß wiederum kein Strom an den Außenflächen der Außenummantelung 46 fließen kann.
Die Stromzufuhr zum Schweißbrenner 4 erfolgt über ein an den Schweißbrenner 4 an- gekuppeltes Anschlußstück 48. Das Anschlußstück 48 besteht beispielsweise aus einer Steckverbindung 49, an der ein Schlauchpaket 50, 51, 52 angeordnet ist. Die Schlauch¬ pakete 50, 51, 52 dienen dazu, die einzelnen Komponenten, die für einen Schwei߬ prozeß notwendig sind, zum Schweißbrenner 4 zu befördern. Dazu sind die Gasversor¬ gungsleitung 21 sowie die Versorgungsleitungen 15, 16 mit dem Anschlußstück 48 verbunden, sodaß über das Anschlußstück 48 der Schweißbrenner 4 mit Schutzgas,
Energie, Kühlmittel, Schweißdraht versorgt werden kann. Dazu ist beispielsweise das Schlauchpaket 50 für die Schweißstromquelle 2, das Schlauchpaket 52 für die Schwei߬ stromquelle 3 und das Schlauchpaket 51 für die Gasflasche 22 angeordnet.
Grundsätzlich sei zu dem Schweißbrenner 4 erwähnt, daß im Mittel der Außenum¬ mantelung 46 die Isolationsschicht 14 angeordnet ist. Dabei ist es möglich, daß die Isolationsschicht 14 bis an den Randbereich der Außenummantelung 46 ragt, sodaß durch die Anordnung dieser Isolationsschicht 14 zwei halbrohrförmige Bauteile ent¬ stehen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Isolationsschicht 14 nur im Inneren der Außenummantelung 46 angeordnet ist, sodaß die einzelnen Teile, insbesondere die
Drahtführungselemente 8, 9, die sich im Inneren der Außenummantelung 46 befinden, als halbrohrförmige Teile ausgebildet sind. Es wird jedoch der Einfachheit halber von rohrförmigen Aufbauten gesprochen, da grundsätzlich für den Aufbau des Schwei߬ brenners 4 rohrförmige Gegenstände eingesetzt werden, die anschließend geteilt wer- den und dann nach Zwischenschaltung der Isolationsschicht 14 anschließend wieder miteinander verbunden werden.
Weiters ist auf der Außenummantelung 46, insbesondere für die Drahtführungsele¬ mente 8, 9, ein Befestigungsrohr 53 für eine Halterung an einem Schweißroboter an- geordnet.
Im Inneren der Außenummantelung 46 sind die Drahtführungselemente 8, 9, die sich aus einem Versorgungsstück 54 sowie einem Übergangsstück 55 zusammensetzen, an¬ geordnet. Das Versorgungsstück 54 besteht dabei aus einem vollflächigen Kupferrohr 56, wobei dieses Kupferrohr 56 durch die Anordnung der Isolationsschicht 14 im Mit¬ tel der Außenummantelung 46 in zwei Teile 57, 58 geteilt ist. Selbstverständlich ist es möglich, daß das Kupferrohr 56 aus einem Vollmaterial mit einem Kunststoffquer- schnitt gebildet sein kann. Durch die Anordnung der Isolationsschicht 14 im Mittel des Kupferrohres 56, wird eine getrennte Stromführung über das Versorgungsstück 54 er¬ reicht. Das Versorgungsstück 54 bzw. die beiden Teile 57, 58 des Kupferrohres 56 sind über die Steckverbindung 49 jeweils für sich mit den Versorgungsleitungen 15 oder 16 der Schweißstromquellen 2 oder 3 verbunden, sodaß das Versorgungsstück 54 zur getrennten Stromzuführung für beide Schweißdrähte 12 bzw. 13 verwendet werden kann.
Der Schweißbrenner 4 weist weiters zwei unabhängig voneinander regelbare Kühl- kreisläufe 59, 60 auf. Jeweils ein Kühlkreislauf 59, 60 ist einer Schweißstromquelle 2, 3 zugeordnet, wobei die Versorgung des Kühlkreislaufes 59, 60 beispielsweise durch eine über einen Schlauch zugeführte Kühlflüssigkeit über die Steckverbindung 49 ver¬ sorgt wird. Die beiden Kühlkreisläufe 59, 60 sind jeweils einem Drahtführungselement 8, 9 zugeordnet und werden über eine in der Schweißstromquelle 2, 3 angeordnete Steuervorrichtung unabhängig voneinander gesteuert. Die Kühlkreisläufe 59, 60 sind dabei mit einem in den Schweißstromquellen 2, 3 angeordneten Kühlsystem verbun¬ den. Selbstverständlich ist es möglich, daß anstelle der in den Schweißstromquellen 2, 3 angeordneten Kühlsystemen ein bzw. mehrere externe Kühlsysteme verwendet wer¬ den können, wobei bei Verwendung von externen Kühlsystemen diese über Zusatz- leitungen von den Schweißstromquellen 2, 3 gesteuert werden.
Der erste Kühlkreislauf 59 wird aus zumindest zwei Bohrungen 61 für den Wasservor¬ lauf und den Wasserrücklauf gebildet und erstreckt sich von der Steckverbindung 49 über das Versorgungsstück 54 in das Übergangsstück 55 des Drahtführungselementes 8. Vom Übergangsstück 55 werden die beiden Bohrungen 61 über Schlauchleitungen 62, 63 aus dem Inneren des Schweißbrenners 4 geführt. Die Schlauchleitungen 62, 63 sind mit an der Gasdüse 47 angeordneten Anschlußstücken 64, 65 verbunden. Die An¬ schlußstücke 64, 65 sind mit einem an die Gasdüse 47 umlaufenden Kühlring 66 ver¬ bunden und ragen in das Innere des Kühlringes 66. Der Kühlring 66 weist eine zu der Gasdüse 47 zugewandte Nut 67 auf, wobei jedoch zwischen den beiden Anschlußstük- ken 64, 65 in der Nut 67 des Kühlringes 66 eine Trennwand 68 angeordnet ist, sodaß das in den Bohrungen 61 gepumpte Kühlmittel, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, um den Außenumfang der Gasdüse 47 fließen muß, bevor diese in der weiteren Bohrung 61 zur Steckverbindung 49 zurückfließen kann. Bei dem ersten Kühlkreislauf 59 wird eine Bohrung 61 für den Kühlmittelvorlauf und die weitere Bohrung 61 für den Kühl¬ mittelrücklauf verwendet, sodaß ein geschlossener Kreislauf zwischen einer der beiden Schweißstromquellen 2, 3 und dem Schweißbrenner 4 hergestellt werden kann. Der zweite Kühlkreislauf 60 erstreckt sich wiederum von der Steckverbindung 49 über das Versorgungsstück 54 des weiteren Drahtführungselementes 9 in das Übergangs¬ stück 55 und wird wiederum durch Bohrungen 61 gebildet. Im Übergangsstück 55 er¬ strecken sich die Bohrungen 61 bis zum Endbereich 69 des Übergangsstückes 55. Am Endbereich 69 des Übergangsstückes 55 ist wiederum eine umlaufende Nut 70 ange¬ ordnet, durch die die beiden Bohrungen 61 über weitere Bohrungen 71 verbunden sind. Die Nut 70 ist dabei so ausgebildet, daß diese über den gesamten Endbereich 69 der beiden Drahtführungselemente 8, 9 verläuft. Wird nunmehr in eine der beiden Bohrun¬ gen 61 ein Kühlmittel eingepumpt, so tritt dieses Kühlmittel vom Inneren des Draht- führungselementes 9 über die Bohrung 71 in die Nut 70 aus. Von dort fließt das Kühl¬ mittel am Umfang des Übergangsstückes 55 der beiden Drahtführungselemente 8, 9 zu der weiteren Bohrung 71 und tritt anschließend über die Bohrung 71 in das Innere des Drahtführungselementes 9, also in die Bohrung 61 , ein, wodurch der Kühlmittelrück¬ lauf geschlossen ist.
Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung der beiden Kühlkreisläufe 59, 60, daß gleichzeitig die Gasdüse 47 und das Übergangsstück 55 gekühlt werden können. Dabei ist von Vorteil, daß die beiden Kühlkreisläufe 59, 60 unabhängig voneinander ansteuerbar sind, sodaß bei Auftreten unterschiedlicher Temperaturen an der Gasdüse 47 bzw. am Übergangsstück 55 eine unterschiedliche Ansteuerung der beiden Kühlkreisläufe 59, 60 möglich ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die Auftrennung der beiden Kühlkreisläufe 59, 60 in die beiden Drahtführungselemente 8, 9 eine gleichzeitige Kühlung der Drahtführungselemente 8, 9 erreicht wird.
In den beiden Teilen 57, 58 des Kupferrohres 56 ist eine weitere Bohrung 72 ange¬ ordnet. Die Bohrung 72 hat die Aufgabe, den Schweißdraht 12 bzw. 13 von der Steck¬ verbindung 49 zu den an das Versorgungsstück 54 anschließende Übergangsstück 55 zu leiten. Die Bohrung 72 weist dabei gegenüber einem Durchmesser 73 des Schwei߬ drahtes 12 bzw. 13 einen wesentlich größeren Durchmesser 74 auf. Durch den größe- ren Durchmesser 74 der Bohrung 72 ist es möglich, daß zusätzlich in der Bohrung 72 das Gas 23, insbesondere das Schutzgas, zum Übergangsstück 55 durchströmen kann. Durch das Befördern des Gases 23 über die Bohrung 72 mit dem Schweißdraht 12 bzw. 13 wird erreicht, daß keine Luft in den Schweißbrenner 4 gelangen kann, sodaß der Schweißdraht 12 bzw. 13 nicht oxydieren kann und somit ein guter Stromübergang zum Schweißdraht 12 bzw. 13 erreicht wird.
Weiters ist es möglich, daß für den Schweißdraht 12 bzw. 13 in den Bohrungen 72 eine zusätzliche Führungsvorrichtung angeordnet ist, sodaß eine stabile Zuführung des Schweißdrahtes 12 bzw. 13 zum Übergangsstück 55 erreicht wird.
Anschließend an das Versorgungsstück 54 ist das Übergangsstück 55 angeordnet, wo- bei das Verbinden des Versorgungsstückes 54 mit dem Übergangsstück 55 durch Ver¬ löten, Verschweißen, Kleben oder Verschrauben erfolgen kann. Das Übergangsstück 55 kann dabei aus mehreren Einzelteilen gebildet werden, die anschließend zu einem einzigen Teil zusammengefügt werden. Dabei ist wiederum vorgesehen, daß im Mittel des Übergangsstückes 55 die Isolationsschicht 14 angeordnet ist, sodaß das Übergangs- stück 55 wiederum in zwei Hälften aufgeteilt ist. Das Übergangsstück 55 wird dabei aus einem leitenden Material, insbesondere aus Kupfer, gebildet, sodaß das Übergangs¬ stück 55 wiederum als Zubringerleitung für den Strom zu einer oder mehreren an das Übergangsstück 55 anschließenden Kontaktbuchsen 75, 76, in denen eine Bohrung 77, 78 für die Schweißdrähte 12, 13 angeordnet ist, verwendet werden kann. Selbstverständ- lieh ist es möglich, daß anstelle der beiden Kontaktbuchsen 75, 76 nur eine Kontakt¬ buchse 75 bzw. 76 angeordnet ist, wobei in dieser durch die Isolationsschicht 14 ge¬ trennt Kontaktbuchsen 75 bzw. 76 mit Bohrungen 77, 78 für die getrennte Anspeisung der Schweißdrähte 12, 13 angeordnet sein können. Die beiden Drahtführungselemente 8, 9 werden dabei über ihre Seitenflächen 79 über die Isolationsschicht 14 verbunden und trennen somit den Schweißbrenner 4 in zwei spiegelbildliche Hälften.
Im Übergangsstück 55 ist für jede Bohrung 72 fluchtend ein Durchbruch 80, 81 für die Führung der Schweißdrähte 12, 13 angeordnet. Die Durchbrüche 80, 81 weisen dabei einen besonderen Verlauf, insbesondere einen winkeligen Verlauf, in Richtung einer Mittellängsachse 82 des Schweißbrenners 4 auf, wobei bei einem entsprechenden Ab¬ stand zur Mittellängsachse 82 die Durchbrüche 80, 81 parallel zu der Mittellängsachse 82 ausgerichtet werden. Durch die spezielle Ausbildung der Durchbrüche 80, 81 wird erreicht, daß der Schweißdraht 12, 13 in Richtung der Mittellängsachse 82 abgelenkt wird und anschließend parallel zur Mittellängsachse 82 verläuft. Dies hat den Vorteil, daß dadurch eine Zwangskontaktierung aufgrund der gegengleichen Ablenkung der Schweißdrähte 12, 13 in den Durchbrüchen 80, 81 bzw. in den Bohrungen 77, 78 der Kontaktbuchsen 75, 76 erreicht wird, sodaß ein einwandfreier Stromübergang von dem Übergangsstück 55 bzw. von den Kontaktbuchsen 75, 76 auf die Schweißdrähte 12, 13 erfolgt. Weiters weisen die Durchbrüche 80, 81 mehrere um ihren Umfang verlaufende Bohrungen 83 auf, durch die das Gas 23 von den Durchbrüchen 80, 81 in Richtung der Gasdüse 47 ausströmen kann, sodaß entlang der Gasdüse 47 das Gas 23 weitergeleitet wird. Durch das seitliche Vorbeiführen des Gases 23 an dem Übergangsstück 55 wird um die Schweißstelle 7 eine Schutzgashülle 20 gebildet. Dazu ist es möglich, daß über das Übergangsstück 55 ein Gasverteilerring 84 angeordnet ist. Der Gasverteilerring 84 weist dabei um seinen Umfang nebeneinander angeordnete Bohrungen 85 auf. Diese Bohrungen 85 haben die Aufgabe, das Gas 23, das über die Durchbrüche 80, 81 in den Innenraum der Gasdüse 47 austreten, gleichmäßig um den Umfang der Gasdüse 47 zu verteilen, sodaß eine gleichmäßige Schutzgashülle 20 um die Schweißdrähte 12, 13 ge¬ bildet wird. Die Schweißdrähte 12, 13 werden dabei im Austrittsbereich aus den Draht¬ führungselementen 8, 9 durch eine Austrittsöffnung der Gasdüse 47 hindurchgeführt, sodaß die Schutzgashülle 20 eine Abschottung von der Atmosphäre für die beiden Schweißdrähte 12, 13 gewährleistet.
An der dem Versorgungsstück 54 gegenüberliegenden Seite des Übergangsstückes 55 werden anschließend die Kontaktbuchsen 75, 76 für jeden Durchbruch 80, 81 bzw. eine Kontaktbuchse 75 bzw. 76 für beide Durchbrüche 80, 81 angeordnet. Dabei ist es möglich, daß die Durchbrüche 80, 81 mit einem Gewindegang ausgebildet sind, sodaß die Kontaktbuchsen 75, 76 in die Durchbrüche 80, 81 eingeschraubt werden können. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß anstelle eines Gewindes ein Schnapp- oder Bajounettverschluß für die Kontaktbuchsen 75, 76 eingesetzt werden kann.
Damit nunmehr mit dem erfindungsgemäßen Schweißbrenner 4 ein Schweißprozeß durchgeführt werden kann, muß darauf geachtet werden, daß eine bestimmte Distanz 86 zwischen den beiden aus den Kontaktbuchsen 75, 76 austretenden Schweißdrähten 12, 13 bzw. zwischen den Kontaktbuchsen 75, 76 eingehalten wird, da ansonsten bei Zündung eines Lichtbogens 27, 28 ein Überspringen des Lichtbogens 27 bzw. 28 von einem Schweißdraht 12 auf den weiteren Schweißdraht 13 stattfinden könnte. Würde nämlich die Distanz 86 zwischen den Schweißdrähten 12, 13 zu klein gewählt werden, so würde aufgrund der Schutzgashülle 20 eine gegenseitige magnetische Beeinflussung zwischen den Schweißdrähten 12, 13 entstehen, sodaß anstelle von mehreren Werk¬ stoffübergängen ein gemeinsamer Werkstoffübergang entstünde, d.h., daß anstelle von zwei einzelnen kleinen Schweißtropfen ein großer gemeinsamer Schweißtropfen ge¬ bildet wird. Würde jedoch die Distanz 86 zwischen den beiden Schweißdrähten 12, 13 zu groß gewählt werden, so kann es an der Schweißstelle 7 zu einer Porenbildung im Schmelzbad 35 kommen, d.h., daß dabei nicht ein gemeinsames Schmelzbad 35 für die beiden Schweißdrähte 12, 13 gebildet wird, sondern daß durch die zu große Distanz 86 das Schmelzbad 35 abkühlen würde, sodaß für die beiden Schweißdrähte 12, 13 je¬ weils ein eigenes Schmelzbad 35 gebildet wird, was eine Porenbildung am Schmelzbad 35 zur Folge hat. Dazu ist es möglich, daß zwischen den Kontaktbuchsen 75, 76 eine Isolationskappe 87 angeordnet ist. Die Isolationskappe 87 bildet dabei einen Schutz¬ schild zwischen den beiden Kontaktbuchsen 75, 76 und wird dabei aus einem Isola¬ tionsmaterial, beispielsweise aus poliertem Siliziumnitrit (SiN A gebildet. Die Isola¬ tionskappe 87 ist dabei so ausgebildet, daß sie auf das Übergangsstück 55 der beiden über die Isolationsschicht 14 verbundenen Drahtführungselemente 8, 9 aufgesteckt werden kann. Weiters weist die Isolationskappe 87 einen an die Distanz zwischen den beiden Kontaktbuchsen 75, 76 angepaßten Vorsprung 88 auf, sodaß beim Aufstecken der Isolationskappe 87 der Zwischenraum zwischen den Kontaktbuchsen 75, 76 durch den Vorsprung 88 ausgefüllt wird.
Vorteilhaft ist durch die Anordnung der Isolationskappe 87, daß dadurch keine Schweißspritzer, die am Schmelzbad 35 bzw. durch einen Kurzschluß entstehen, in den Zwischenraum der beiden Kontaktbuchsen 75, 76 abgelagert werden können. Es würde nämlich durch die Ablagerungen von Schweißspritzern zwischen den Kontakt- buchsen 75, 76 die Distanz verringert werden, wodurch ein Funken- und/oder Licht¬ bogenüberschlag zwischen den Kontaktbuchsen 75, 76 entstehen würde. Weiters ist von Vorteil, daß die Isolationskappe 87 aus einem Material besteht, daß sowohl wärmebeständig als auch nicht haftend für Schweißspritzer ausgebildet ist.
Weiters ist es noch möglich, daß die Enden der Kontaktbuchsen 75, 76 winkelig ausge¬ bildet sind, wie dies strichliert dargestellt ist. Durch die winkelige Ausbildung der Kontaktbuchsen 75, 76 wird erreicht, daß ein Verschließen der beiden in den Kontakt¬ buchsen 75, 76 angeordneten Bohrungen 77, 78 für den Schweißdraht 12, 13 durch die Schweißspritzer fast verhindert wird, dabei ist jedoch zu beachten, daß bei der winke- ligen Ausbildung der Kontaktbuchsen 75, 76 der Vorsprung 88 der Isolationskappe 87 mit den Enden der Kontaktbuchsen 75, 76 endet.
Weiters ist darauf zu achten, daß aufgrund der unterschiedlichen Dressuren der Schweißdrähte 12, 13 beim Wechseln der Schweißdrähte 12, 13 bzw. beim Einlegen eines neuen Schweißdrahtes 12, 13 die Distanz 86 beim Austreten aus den Kontakt¬ buchsen 75, 76 neu definiert werden muß. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, daß vor dem Eintritt der Schweißdrähte 12, 13 in den Schweißbrenner 4 eine Richt¬ strecke für die Schweißdrähte 12, 13 angeordnet wird. Die Richtstrecke kann dabei aus einer zum Stand der Technik zählenden Richtstrecke, wie z.B. aus zwei Rollen, be- stehen. Würde nämlich keine Richtstrecke für die Schweißdrähte 12, 13 angeordnet sein, so könnte der Abstand zwischen den Schweißdrähten 12, 13 variieren, sodaß ein Überspringen des Lichtbogens 27, 28 von einem Schweißdraht 12 auf den weiteren Schweißdraht 13 oder umgekehrt nicht auszuschließen ist. Dies ist deshalb möglich, da bei der Lagerung des Schweißdrahtes auf Schweißrollen eine entsprechende Dressur bzw. Biegung in die Schweißdrähte 12, 13 angeordnet werden, sodaß beim Abspulen von Drahtvorschubgeräten 10, 11 diese Biegung in dem Schweißdraht aufrecht erhal- ten bleibt, sodaß beim Austreten aus den Kontaktbuchsen 75, 76 der Schweißdraht 12, 13 bemüht ist, sich in die durch die Schweißdrahtrollen vorgegebene Biegung zurück- zuverformen. Um dies zu vermeiden, muß vor dem Eintritt in den Schweißbrenner 4 bzw. im Schweißbrenner 4 der Schweißdraht 12, 13 in eine Gerade gestreckt werden, sodaß beim Austreten des Schweißdrahtes 12, 13 aus den Kontaktbuchsen 75, 76 keine Verformung des Schweißdrahtes 12, 13 mehr zustande kommt.
Selbstverständlich ist es möglich, daß die Distanz 86 durch entsprechende Vorrich¬ tungen verändert werden kann, sodaß für spezielle Schweißverfahren bzw. für unter¬ schiedliche Drahtdurchmesser bzw. Kontaktbuchsen 75, 76 die Distanz 86 angepaßt werden kann.
Weiters ist es möglich, daß das Drahtführungselement 8, 9 als ein gemeinsames Bau¬ teil ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, daß die Kontaktbuchse 75, 76 als eine ge¬ meinsame Baueinheit gebildet wird, wobei zwischen den Bohrungen 77, 78 die Kon- taktbuchse 75 bzw. 76 elektrisch voneinander getrennt ist. Als bevorzugte Ausbildung wird das Drahtführungselement 8, 9 als Zylinderabschnitt mit einem Kreisabschnitt bzw. kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei zwischen dem kreisseg- mentförmigen Querschnitt die Isolationsschicht 14 angeordnet ist.
Abschließend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, daß in den Zeichnungen einzelne Bauteile und Baugruppen zum besseren Verständnis der Erfindung unpropor¬ tional und maßstäblich verzerrt dargestellt sind.
Es können auch einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mit anderen Einzelmerkmalen von anderen Ausführungsbeispielen oder jeweils für sich alleine den Gegenstand von eigenständigen Erfindungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 3; 4 und 5; gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbe- züglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen der 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 n g
1 Mehrfachdrahtschweißvorrichtung 41 Zeitpunkt
2 Schweißstromquelle 42 Stromimpuls
3 Schweißstromquelle 43 Zeitdauer
4 Schweißbrenner 44 Zeitdauer
5 Schweißdrahtsystem 45 Zeitdauer
6 Schweißdrahtsystem 46 Außenummantelung
7 Schweißstelle 47 Gasdüse
8 Drahtführungselement 48 Anschlußstück
9 Drahtführungselement 49 Steckverbindung
10 Drahtvorschubgerät 50 Schlauchpaket
11 Drahtvorschubgerät 51 Schlauchpaket
12 Schweißdraht 52 Schlauchpaket
13 Schweißdraht 53 Befestigungsrohr
14 Isolationsschicht 54 Versorgungsstück
15 Versorgungsleitung 55 Übergangsstück
16 Versorgungsleitung 56 Kupferrohr
17 Werkstück 57 Teile
18 Versorgungsleitung 58 Teile
19 Versorgungsleitung 59 Kühlkreislauf
20 Schutzgashülle 60 Kühlkreislauf
21 Gasversorgungsleitung 61 Bohrung
22 Gasflasche 62 Schlauchleitung
23 Gas 63 Schlauchleitung
24 Synchronisationseinheit 64 Anschlußstück
25 Synchronisationseinheit 65 Anschlußstück
26 Synchronisationsleitung 66 Kühlring
27 Lichtbogen 67 Nut
28 Lichtbogen 68 Trennwand
29 Steuerleitung 69 Endbereich
30 Steuerleitung 70 Nut
31 Zeitpunkt 71 Bohrung
32 Stromimpuls 72 Bohrung
33 Stromimpuls 73 Durchmesser
34 Zeitdauer 74 Durchmesser
35 Schmelzbad 75 Kontaktbuchse
36 Schweißraupe 76 Kontaktbuchse
37 Zeitdauer 77 Bohrung
38 Zeitpunkt 78 Bohrung
39 Stromimpuls 79 Seitenfläche
40 Zeitdauer 80 Durchbruch 81 Durchbruch
82 Mittellängsachse
83 Bohrung
84 Gasverteilerring
85 Bohrung
86 Distanz
87 Isolationskappe
88 Vorsprung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Drahtführungselemente für mehrere in etwa parallel zueinander verlaufende Schweißdrähte für einen Schweißbrenner, die über getrennt ansteuerbare Drahtvor¬ schubgeräte relativ zu den Drahtführungselementen bewegbar sind, welche mit mehreren Schweißstromquellen elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Drahtführungselemente (8, 9) der Schweißdrähte (12, 13) elektrisch voneinander getrennt sind und jedes der Drahtführungselemente (8, 9) jeweils mit ei- ner eigenen Schweißstromquelle (2, 3) verbunden ist.
2. Drahtführungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungselemente (8, 9) für mehrere Schweißdrähte ( 12, 13) als gemeinsamer Bauteil ausgebildet sind.
3. Drahtführungselemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drahtführungselement (8, 9) aus mehreren in Förderrichtung der Schwei߬ drähte (12, 13) hintereinander angeordneten, miteinander verbundenen Einzelteilen ge¬ bildet ist.
4. Drahtführungselemente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile jedes Drahtführungselementes (8, 9) durch ein mit einem Ende eines Über¬ gangsstückes (55) verbundenes Versorgungsstück (54) und eine mit einem anderen Ende desselben verbundene Kontaktbuchse (75, 76) für den Schweißdraht ( 12, 13) ge- bildet sind.
5. Drahtführungselemente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchsen (75, 76) für mehrere Schweißdrähte ( 12, 13) in einer gemeinsamen Baueinheit elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind.
6. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtführungselement (8, 9) als Zylinderabschnitt mit einem kreisabschnitt- bzw. kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
7. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drahtführungselementen (8, 9) eine Isola¬ tionsschicht (14) angeordnet ist.
8. Drahtführungselemente nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drahtführungselemente (8, 9) im Bereich ihrer Seitenfläche (79) über die Isolationsschicht (14) verbunden sind.
9. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Drahtführungselement (8, 9) ein Kühlkreislauf (59, 60) angeordnet ist, wobei der erste Kühlkreislauf (59) sich auf das Drahtführungse¬ lement (8) sowie die Gasdüse (47) und der zweite Kühlkreislauf (60) auf das Drahtfüh¬ rungselement (9) und das Übergangsstück (55) erstreckt.
10. Drahtführungselemente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkreisläufe (59, 60) mit mindestens einer Steuervorrichtung in der Schweißstrom¬ quellen (2, 3) zur unabhängigen Steuerung verbunden sind.
1 1. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Drahtführungselement (8, 9) zugeordnete Schweißstromquelle (2, 3) zumindest eine Synchronisationseinheit (24, 25) aufweist, die mit jeder Schweißstromquelle (2, 3) leitungsverbunden ist.
12. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis_l l, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißstromquelle (2, 3) eine Synchronisationsein¬ heit (24, 25) zugeordnet ist, die über eine Synchronisationsleitung (26) miteinander verbunden sind.
13. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Schweißdraht (12, 13) zugeordneten Drahtvor¬ schubgeräte (10, 1 1) von Schweißdrahtsystemen (5, 6) unabhängig voneinander ansteu¬ erbar sind.
14. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungselemente (8, 9) in einer Außenummante¬ lung (46) des Schweißbrenners (4) angeordnet sind.
15. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht (12, 13) über einen Teilbereich des Drahtführungselementes (8, 9) winkelig zu einer Mittellängsachse (82) des Schwei߬ brenners (4) angeordnet ist.
16. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbuchsen (75, 76) bzw. die Schweißdrähte (12, 13) in einer einen Funken- und/oder Lichtbogenübergang verhindernden Distanz (86) voneinander angeordnet sind.
17. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz (86) zwischen den Schweißdrähten (12, 13) einstellbar ist.
18. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich (69) des Übergangsstückes (55) der Draht¬ führungselemente (8, 9) eine Isolationskappe (87) angeordnet ist.
19. Drahtführungselemente nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationskappe (87) einen Vorsprung (88) aufweist, der die Distanz zwischen den
Kontaktbuchsen (75, 76) ausfüllt.
20. Drahtführungselemente nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Isolationskappe (87) aus einem nichtleitenden Material, bei- spielsweise Siliziumnitrit, gebildet ist.
21. Drahtführungselemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißdrähte ( 12, 13) im Austrittsbereich aus den Drahtführungselementen (8, 9) durch eine Austrittsöffnung einer diesen Austrittsbe- reich umhüllenden Gasdüse (47) für ein Gas (23), insbesondere ein Schutzgas, hin¬ durch geführt sind.
22. Verfahren zum gleichzeitigen Schweißen mit in mehreren gesonderten Drahtführungselementen unabhängig voneinander geführten Schweißdrähten, bei wel- chen durch Zufuhr von elektrischer Energie über die Schweißdrähte, gegebenenfalls in¬ nerhalb eines Gasmantels, ein oder mehrere Lichtbögen zwischen den Schweißdrähten und dem Werkstück aufgebaut und dabei die zu verschweißenden Grundmaterialien verflüssigt und mit dem Material der Schweißdrähte vermischt werden, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die elektrische Energie jedem der Schweißdrähte unabhängig von- einander von einer eigenen Schweißstromquelle zugeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie mittels veränderbarer Stromimpulse zugeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfunktionen der beiden Schweißstromquellen synchronisiert werden.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 24, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Vorschub der Schweißdrähte unabhängig voneinander erfolgt.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 25, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Energieübertragung zu den Schweißdrähten und gegebenenfalls die Gaszufuhr sowie die Drahtvorschubgeschwindigkeit gleichzeitig oder mit einer ein¬ stellbaren Verzögerung eingeleitet und/oder beendet werden kann.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 26, dadurch ge- kennzeichnet, daß die zeitliche Abfolge der Werkstoffübergänge der Schweißdrähte frei gewählt werden kann.
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