Станция для сварки и шлифования проволоки

Изобретение относится к станции (100) для сварки и шлифования проволоки. Станция содержит сварочный аппарат (112) для проволоки, электродвигатель (114) переменного тока для приведения в действие шлифовальной машины (116) и источник питания (110) переменного тока для сварочного аппарата (112) и электродвигателя (114) переменного тока. Модуль (118) плавного пуска предназначен для уменьшения пускового тока для электродвигателя (114) переменного тока при запуске. Использование модуля (118) плавного пуска позволяет использовать аккумуляторную батарею (102) в качестве источника питания, а использование аккумуляторной батареи в качестве источника питания имеет преимущество, заключающееся в практической подвижности станции и получении стабильных сварочных токов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к станции для сварки и шлифования проволоки.

Уровень техники

Проволока обычно бывает доступной или поставляется с длиной, которая является дискретной величиной. Часто необходимо соединить две длины проволоки, чтобы достичь требуемой длины или обеспечить непрерывность процесса.

Соединение двух отрезков металлической проволоки, такой как стальная проволока, обычно выполняется сваркой с последующей операцией шлифования.

Плоская перпендикулярная поверхность формируется по длине проволоки на каждом ее конце. Концы проволоки выравниваются, приводятся в контакт под давлением для их осадки, а затем электрически нагреваются до температуры сварки, в результате чего концы свариваются вместе. Затем давление поддерживается до тех пор, пока сварной материал не затвердеет. Из-за приложенного давления диаметр может быть увеличен в точке сварки. Затем производится шлифовка, чтобы уменьшить диаметр до первоначального значения.

Из-за низкой тепловой инерции проводов, которая вызывает быстрое нагревание и охлаждение, незначительные изменения параметров во время сварки приводят к значительным изменениям структуры металла и качества сварного шва. Таким образом, колебания в источнике поставляемого электропитания от коммерческой сети вызывают изменения качества сварных швов.

Другая проблема заключается в том, что для соединения сварочной станции с коммерческой электрической сетью требуются длинные электрические шнуры. Сварочная станция должна быть подвижной, чтобы сварочный аппарат мог перемещаться в другие местоположения для сварки. Это требует установки множества электрических розеток с системой GFCI (прерыватель системы короткого замыкания на землю) в инфраструктуре завода, чтобы они находились поблизости, а шнуры электропитания были достаточно длинными, чтобы можно было использовать сварочную станцию в пределах рабочей зоны. Использование электрических шнуров создаёт угрозу безопасности для сотрудников, поскольку - вследствие подвижности - они не могут быть надлежащим образом закреплены и защищены от опасности отключения или поражения электрическим током из-за повреждения, или запутывания из-за технологического оборудования.

Кроме того, шлифование выполняется шлифовальной машиной, которая приводится в действие электродвигателем переменного тока. Поскольку этот двигатель переменного тока требует высокого тока при запуске, так называемого пускового тока, этот двигатель переменного тока также требует прямого подключения к электрической сети, что добавляет другие длинные электрические шнуры и добавляет сложности для решения вышеупомянутой проблемы.

Раскрытие сущности изобретения

Основной задачей изобретения является решение проблем предшествующего уровня техники.

Более конкретная задача изобретения состоит в том, чтобы избежать или уменьшить необходимость использования длинных электрических шнуров для сварочных станций и шлифовальных станций.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение практичной и свободно перемещаемой сварочной и шлифовальной станции.

В соответствии с изобретением предусматривается единая и комбинированная станция для сварки и шлифования проволоки. Эта станция содержит сварочный аппарат для проволоки, электродвигатель переменного тока для приведения в действие шлифовальной машины для шлифовки металла, и источник питания переменного тока для подачи электропитания как на сварочный аппарат для проволоки, так и на электродвигатель переменного тока. Станция дополнительно содержит модуль плавного пуска, который может сокращать время запуска электродвигателя переменного тока шлифовальной машины на 2 секунды, чтобы уменьшить пусковой ток, требуемый электродвигателем переменного тока при запуске. Без такого модуля плавного пуска запуск двигателя переменного тока сопровождается пусковыми токами, в семь-десять раз превышающими рабочий ток. Пусковой крутящий момент может быть в три раза выше рабочего момента. Это увеличивает нагрузки на источник питания электрическим током. Модули плавного пуска временно снижают нагрузку и крутящий момент в силовой передаче и скачки напряжения при запуске двигателя.

Термины «станция сварки и шлифовки проволоки» относятся к станции сварки и шлифования как для металлических проволок, так и для металлических кордов или металлических канатов, например, для стальной проволоки, стальным кордам и стальным канатам.

Модуль плавного пуска облегчает объединение сварочной проволоки и шлифовальной машины в одной станции с одним источником питания.

Более конкретно и предпочтительно, источник переменного тока представляет собой инвертор, который питается от аккумуляторной батареи. Модуль плавного пуска предотвращает выход из строя инвертора из-за перегрузки. Кроме того, модуль плавного пуска позволяет аккумуляторной батарее подавать питание через инвертор на сварочный аппарат и электродвигатель переменного тока. Наличие батареи исключает необходимость в длинных электрических соединениях с помощью шнуров. Иначе говоря, использование модуля плавного пуска позволяет использовать аккумуляторную батарею в качестве источника питания, а использование аккумуляторной батареи в качестве источника питания создаёт преимущество практической подвижности и стабильных сварочных токов, поскольку он не зависит от колебаний питающей сети.

Предпочтительно, чтобы прерыватель цепи короткого замыкания на землю был установлен между инвертором и сварочным аппаратом/ электродвигателем переменного тока.

Комбинированная станция сварки и шлифования проволоки, в соответствии с изобретением, предпочтительно содержит индикатор заряда батареи, чтобы показывать оператору, когда батарея должна быть перезаряжена.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения комбинированная станция для сварки и шлифования проволоки представляет собой блок, который может легко перемещаться одним оператором из одной рабочей области в другую рабочую область без необходимости наматывать и разматывать электрические шнуры, а также без необходимости отключать и снова подключать эти шнуры к коммерческой электрической сети.

В другом практическом варианте осуществления изобретения станция для сварки и шлифования проволоки также содержит портативную тележку. Эта портативная тележка предназначается для хранения резервной или запасной аккумуляторной батареи и зарядного устройства. Тележка используется для безопасного и эффективного перемещения резервной аккумуляторной батареи от сварочной станции до точки пополнения мощности и наоборот. Требуется только минимальная длина электрического шнура.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана общая схема комбинированной сварочно-шлифовальной станции согласно изобретению.

На фиг. 2 схематично показана портативная тележка в качестве вспомогательного устройства для комбинированной сварочно-шлифовальной станции.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг. 1, комбинированная станция 100 для сварки и шлифования в соответствии с изобретением имеет 12-вольтную аккумуляторную батарею 102 глубокого цикла, которая подаёт постоянный ток 104 на 120-вольтный силовой инвертор 106. Этот инвертор 106 должен быть достаточно большим, чтобы обеспечивать 15 ампер переменного тока, необходимого для обеспечения желаемых сварных соединений стальных проволок. Прерыватель 108 цепи короткого замыкания на землю позиционируется на соединении переменного тока между инвертором 106 и остальной частью станции 100. Инвертор подаёт переменный ток 110 на сварочный аппарат 112 для проволоки и электродвигатель 114 переменного тока, который приводит в действие шлифовальную машину 116. Электродвигатель 114 переменного тока имеет 120-вольтный модуль плавного пуска 118 для уменьшения пускового тока, требуемого электродвигателем 114 переменного тока во время запуска. Небольшая задержка, вызванная этим модулем 118 плавного пуска, не оказывает заметного влияния на удобство использования. Примером модуля плавного пуска может служить модуль плавного пуска Schneider Electric модели ATS01N112FT.

Сварочный аппарат 112 для проволоки дополнительно оборудуется двумя удерживающими губками 120, 122, каждая из которых удерживает конец 124, 126 проволоки, который должен быть сварен вместе с другим концом. Удерживающие губки 120, 122 позволяют совмещать концы 124, 126 проволоки, сжимать их вместе и подавать на них электрический ток для выполнения сварки.

Как показано на фиг. 2, комбинированная станция 100 сварки и шлифования может также иметь в качестве вспомогательного оборудования портативную тележку 202 с резервной аккумуляторной батареей 204 и зарядным устройством на 120 вольт. Резервная батарея 204 заряжается зарядным устройством на 120 В, используя минимальную длину электрического шнура 208 для электрического соединения стандартной инфраструктуры. Тележка может безопасно и эффективно перемещаться от и к станции 100 сварки и шлифования. Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что станция 100 для сварки и шлифования остаётся в точке использования во время пополнения мощности.

Каждая станция 100 сварки и шлифования способна производить более 40 сварных соединений на заряд батареи, причём точное количество зависит от диаметра стальной проволоки. Практика показала, что станцию 100 для сварки и шлифования можно использовать по меньшей мере в течение двенадцати часов.

Станция для сварки и шлифования согласно изобретению, особенно подходит для сварки и шлифования проволок из низкоуглеродистой стали и проволок из высокоуглеродистой стали, стальных кордов и стальных канатов.

Проволока из низкоуглеродистой стали может иметь диаметр проволоки от 0,4 до 10,0 мм.

Проволока из высокоуглеродистой стали может иметь диаметр проволоки от 0,10 до 15,0 мм и более.

Стальные корды состоят из нескольких стальных нитей, которые скручены вместе. Диаметр стальных нитей составляет от 0,15 до 0,60 мм, например, от 0,15 мм до 0,40 мм для шинного корда.

Используемый здесь термин диаметр не обязательно означает, что все проволоки или нити имеют круглое поперечное сечение. Диаметр некруглой проволоки или нити представляет собой диаметр круга, имеющего то же поперечное сечение, что и некруглый провод или нить.

В случае стальных кордов все нити или только их часть будут сварены вместе.

Проволока из низкоуглеродистой стали обычно имеет содержание углерода в диапазоне от 0,04 до 0,20 весового %. Полный состав низкоуглеродистой стальной проволоки может иметь следующий вид: содержание углерода 0,06 весового %, содержание кремния 0,166 весового %, содержание хрома 0,042 весового %, содержание меди 0,173 весового %, содержание марганца 0,382 весового %, содержание молибдена 0,013 весового %, содержание азота 0,006 весового %, содержание никеля 0,077 весового %, содержание фосфора 0,007 весового %, содержание серы 0,013 весового %, остальное составляет железо и неизбежные примеси.

Проволоки из высокоуглеродистой стали обычно имеют содержание углерода в диапазоне от 0,40 до 1,20 весового %, например, от 0,70 до 1,1 весового %; содержание марганца в диапазоне от 0,10 до 1,0 весового %, например, от 0,20 до 0,80 весового %; содержание кремния в диапазоне от 0,10 до 1,50 весового %, например, от 0,15 до 0,70 весового %; содержание серы ниже 0,03 весового %, например, ниже 0,01 весового %; содержание фосфора ниже 0,03 весового %, например, ниже 0,01 весового %, остальное составляет железо и возможные микролегирующие элементы, такие как хром, ванадий, молибден, медь, ниобий в количестве максимум до 0,4 весового %.

Список номеров ссылочных позиций

100 - комбинированная станция для сварки и шлифования

102 - аккумуляторная батарея

104 - постоянный ток

106 - инвертор

108 - прерыватель системы короткого замыкания на землю (GFCI)

110 - переменный ток

112 - сварочный аппарат для проволоки

114 - электродвигатель переменного тока

116 - шлифовальная машина

118 - модуль плавного пуска

120 - удерживающая губка

122 - удерживающая губка

124 - конец проволоки

126 - конец проволоки

128 - индикатор заряда аккумуляторной батареи

202 - переносная тележка

204 - запасная или резервная аккумуляторная батарея

206 - зарядное устройство

208 - электрический шнур.

1. Свободно перемещаемая станция для сварки и шлифования проволоки, содержащая сварочный аппарат для проволоки, электродвигатель переменного тока для снабжения энергией шлифовальной машины для шлифовки металла и источник питания переменного тока для подачи электроэнергии на указанный сварочный аппарат и на электродвигатель переменного тока, при этом указанная станция дополнительно содержит модуль плавного пуска для уменьшения пускового тока, требуемого указанным электродвигателем переменного тока во время запуска, а указанный источник переменного тока является инвертором, обеспечивающим преобразование постоянного тока в переменный ток, причем указанная станция дополнительно содержит аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью подачи питания на указанный инвертор.

2. Станция по п. 1, которая дополнительно содержит прерыватель цепи короткого замыкания на землю, расположенный между упомянутым инвертором с одной стороны и сварочными электродами и электродвигателем переменного тока с другой стороны.

3. Станция по п. 1 или 2, которая дополнительно содержит индикатор заряда аккумуляторной батареи, обеспечивающий визуализацию для оператора необходимости перезарядки указанной батареи.

4. Станция по любому из пп. 1-3, которая представляет собой блок, выполненный с возможностью его перемещения одним оператором.

5. Станция по любому из пп. 1-4, которая дополнительно содержит портативную тележку, выполненную с возможностью хранения резервной аккумуляторной батареи и зарядного устройства для батареи.