用于机械清洁保护气体‑焊炬的气体喷嘴的清洁设备

摘要

本发明涉及一种用于机械清洁保护气体‑焊炬的气体喷嘴的清洁设备，该清洁设备具有：受控制地转动驱动的清洁头(1)，该清洁头具有至少一个共同转动的清洁机构；输送和定心装置，用于在所述至少一个清洁机构的区域中相对于清洁头(1)的转动轴(21)同轴定位气体喷嘴(2)。根据本发明，清洁机构由具有两个清洁臂(19、20)的清洁剪(18)形成，所述两个清洁臂被剪刀形地、自由摆动地悬挂在清洁头(1)中的横向于转动轴(21)布置的摆动支座(22)上。在清洁臂(19、20)上分别在背离气体喷嘴的下方的端部区域上布置有离心力平衡重块(23、24)，从而在清洁头旋转时清洁剪(18)张开。清洁臂(19、20)分别在面对气体喷嘴的上方的端部区域上具有刮擦结构(27、28)，该刮擦结构在清洁剪的折叠的状态下当清洁头不旋转时被导入气体喷嘴(2)中并且该刮擦结构在清洁剪(18)张开时通过随后的清洁头旋转而滑动地和刮擦地压紧在被不能相对转动地保持的气体喷嘴(2)的气体喷嘴内表面(13)上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机械清洁保护气体-焊炬、特别是CMT+焊炬的气体喷嘴的清洁设备。

背景技术

对于已知的用于清洁焊炬的设备而言的保护气体-焊炬(EP 0090233B1)包括在焊接时引导焊丝的接触管和与之相距地包围接触管的、管状的、引导惰性保护气体的气体喷嘴。气体喷嘴具有锥形地逐渐变细的气体喷嘴顶端。此外，接触管也在端侧作为截锥体被锥形地逐渐变细地设计。

该已知的清洁设备具有：受控制地转动驱动的清洁头，该清洁头具有至少一个共同转动的清洁机构；以及输送和定心装置，用于在所述至少一个清洁机构的区域中相对于清洁头的转动轴同轴定位气体喷嘴。

具体地，在此待清洁的气体喷嘴至止挡件止被插入不能相对转动地布置的喷嘴边框中并且由此定心。同时因此将清洁叶片导入气体喷嘴的内部区域中，该清洁叶片在清洁头转动时滑动地和刮擦地压紧在接触管的外表面和气体喷嘴的内表面上。由此，这些表面应该被清洁除去残余污垢和焊接飞溅物。作为清洁叶片在此应用弹簧预紧的刮擦元件。此外也可以应用可摆动地支承的角杆，其刮擦面通过离心力径向向内为了清洁接触管而被压到该接触管上。该角杆此外借助于弹簧与其它被用于清洁气体喷嘴的内侧的清洁叶片耦合。这种具体的布置看起来是不实用的，这是因为在没有转动运动和没有离心力时，待导入气体喷嘴中的清洁叶片区域继续作为气体喷嘴孔张开，从而不能看出，当气体喷嘴被插入喷嘴边框中时，这些区域如何能够在没有附加措施的情况下被不和气体喷嘴碰撞地导入其中。

此外，作为保护气体-焊接方法的特殊类型已知了CMT焊接(冷金属过渡)，其特别作为CMT Braze+方法可以用于在车身制造中的CMT钎焊。为此应用气体喷嘴的非常细的锥形的构造形式，由此，保护气体以高速溢出并引起电弧收缩，从而在减少气体消耗的同时能达到高的钎焊速度。

通过这种气体喷嘴的极端锥形的构造形式，气体喷嘴的形成底切部的内表面实际上仅能困难地接触到并且因此仅能困难地机械清洁。因此现在使用的是成本高的超声波清洁。在机器人辅助的熔焊/钎焊方法和方法集成的自动清洁中，超声波清洁在高投资成本的情况下是特别复杂和费用高的。

发明内容

因此本发明的目的在于，以下述方式改进此类的用于机械清洁保护气体-焊炬——特别是CMT+焊炬——的气体喷嘴的清洁设备，即在简单的自动化性能和简单的成本有利的清洁设备结构的情况下能实现简单的机械清洁。

该目的利用权利要求1的特征来实现。

根据权利要求1，清洁设备具有：受控制地转动驱动的清洁头，该清洁头具有至少一个共同转动的清洁机构；输送和定心装置，用于在该一个或多个清洁机构的区域中同轴定位气体喷嘴。清洁机构根据本发明是具有两个清洁臂的清洁剪，所述两个清洁臂被剪刀形地、自由摆动地悬挂在清洁头中横向于转动轴布置的摆动支座上。在清洁臂上分别在背离气体喷嘴的端部区域上布置有离心力平衡重块，从而在清洁头旋转时清洁剪或其清洁臂通过离心力张开。

此外，清洁臂分别在面对气体喷嘴的上方的端部区域上具有刮擦结构，该刮擦结构在清洁剪的折叠的状态下被导入气体喷嘴中。该刮擦结构在清洁剪由于清洁头旋转而张开时滑动地和刮擦地压紧在被不能相对转动地保持的气体喷嘴的气体喷嘴内表面上以用于实现清洁功能。因此可以特别除去残余污垢和焊接飞溅物。

具有刮擦结构的清洁剪的上方的端部区域可以基于所应用的剪刀原理简单地这样构造，即该端部区域在清洁剪的折叠的状态下小于气体喷嘴孔并且进而能实现简单地和在必要时可自动化地导入气体喷嘴中或者说插上气体喷嘴。清洁剪的张开和与其相联系的清洁过程简单地仅借助于清洁头旋转和离心力平衡重块的离心力在没有附加调节设备的情况下进行，从而设备的构建以及运行都能简单地、功能安全地和成本有利地实施。

原则上，上述的清洁设备可以用于不同的气体喷嘴实施方案。根据本发明的清洁设备特别适合用于具有非常锥形逐渐变细的气体喷嘴顶端的气体喷嘴，如在CMT Braze+方法中所使用那样。在此具体地，清洁剪的清洁臂应该设计为扁棒式元件，而刮擦结构分别设计为朝向张开方向的刮棱，在必要时设计为可更换的刀片。该刮棱或者说可更换的刀片在此应该这样形成，即旋转的、导入气体喷嘴顶端中的刮棱形成与锥形的气体喷嘴内表面相对应的虚拟的旋转体，由此能实现气体喷嘴内表面的完全贴靠和清洁。

固定在摆动支座上的清洁臂和在必要时设计为刀片的刮棱都可以可更换地安装，从而能实现不同的结构和对不同气体喷嘴形式的适配方案。此外可以通过不同的重量、特别是不同的离心力平衡重块以及在必要时结合清洁头的不同转速来调节作用到气体喷嘴内表面上的不同压紧力以用于变化的清洁任务。

在一个有利的改进方案中，分别紧接于刮棱或者说紧接于可更换的刀片或在必要时集成在其中地在背离气体喷嘴的一侧上形成沿张开方向凸出的刮擦凸肩。这种刮擦凸肩分别这样布置和形成，即该刮擦凸肩在清洁头旋转时和在被定位的气体喷嘴中滑动和刮擦地压紧在气体喷嘴顶端的端侧上以用于清洁。因此在这种实施方式中气体喷嘴内侧和其端侧都被清洁。

为了与适合的张开几何结构相联系地施加相对高的清洁压紧力而提出，清洁臂的从摆动支座出发的、面对气体喷嘴的杆臂部分比从摆动支座出发的、背离气体喷嘴的杆臂部分短很多，优选短2至5倍。

为了加强能借助于离心力平衡重块产生的离心力，离心力平衡重块自由摆动地与清洁臂连接，优选在沿张开方向弯曲的端部区域上借助于与清洁臂的摆动支座轴向平行取向的摆动轴连接。

在一个结构简单的、适宜的和功能可靠的实施方式中，清洁头可以设计为罐形的或笼形的空心体，具有在底部侧布置在中心的驱动轴。作为与之连接的转动驱动装置可以应用本身已知的、市场上常见的马达、特别是电动马达或气动马达或液压马达。

在一种实施方式中，清洁剪在空心体的内室中在转动轴的方向上布置。空心体还具有上壁，该上壁具有中心的导入孔，通过该导入孔能将气体喷嘴连同锥形逐渐变细的气体喷嘴顶端在清洁剪的刮擦结构的区域中导入规定的清洁位置中。

有利地，可以在这种上壁上在导入孔的区域中布置有径向朝向内部的刷毛、优选塑料刷毛，用于形成塑料刷子的旋转的刷环。刷毛在此有利地具有适配于气体喷嘴锥度的刷毛长度，从而在气体喷嘴的清洁位置中，旋转的刷环整面地贴靠在气体喷嘴外表面上并且压紧以用于清洁。在这种实施方式中因此除了气体喷嘴内表面之外和在必要时除了气体喷嘴端侧之外也清洁气体喷嘴外表面。

此外在一种特别优选的有利的改进方案中，在上壁上不能相对转动地、也就是说不和清洁头共同转动地布置和支承有定心辅助构件。该定心辅助构件具有中心的锥形的、适配于锥形的气体喷嘴外表面的定心辅助孔，因此气体喷嘴在整面地贴靠在定心辅助孔中时到达并保持在预设的规定的清洁位置。该预设的清洁位置结合气体喷嘴的几何结构被适配于清洁剪的对应的设计方案及其运动学。

在自动化的熔焊/钎焊方法中，对运动过程进行编程设定并借助于机器人实施该运动过程，在该机器人的机器人臂上布置有焊炬和因此布置有气体喷嘴。有利地，可以因此在预先确定的熔焊/钎焊循环之后也自动地开启清洁设备。气体喷嘴向其清洁位置中的不对称或倾斜进入能够在此有利地通过凸出的定心辅助构件来最小化/受到限制。此外，用于气体喷嘴的锥形地逐渐变细的定心辅助孔用作为沿导入方向的止挡件，由此防止气体喷嘴过深地进入清洁系统中，否则这可能导致转动运动卡住和/或导致清洁面和/或刮擦结构的过于剧烈的磨损。

定心辅助构件还可以有利地用作为编程设定辅助件，这是因为由此为编程设定者提供了正确的清洁位置和开关位置以用于接通清洁头的转动运动。

定心辅助构件可以有利地是不能相对转动的外部容器的组成部分，此外，其布置在污物收集槽上方。

利用中心的剪支撑件可以预设不旋转的基础位置中的剪刀打开宽度。

作为其它编程设定辅助件不直接应用锥形的定心辅助孔，而是应用形锁合地插入定心孔中的、具有特定壁厚的嵌入漏斗，该特定壁厚相当于定心辅助孔与导入的气体喷嘴之间的规定的间距。嵌入漏斗可以在此为了更好可见而优选地由半壳形成。该间距可以特别被用作在编程设定时用于转动驱动清洁头的接通点，从而有利的是，早在处理待清洁的表面之前的短时间内清洁头就已经被转动驱动。此外，该间距可以被用作用于借助于焊接机器人将气体喷嘴输送到清洁头时的编程设定高度在运行情况下(在移除嵌入漏斗时)可以随后在达到该编程设定高度时进行编程设定使得以低速和施加小的力使气体喷嘴到达在定心辅助构件中的终端位置和清洁位置，以便尤其避免损坏。

用于预防清洁设备和/或气体喷嘴的损坏的另一个措施可以根据特殊的具体情况由此实现，即清洁设备、特别是外部容器在气体喷嘴的导入方向上可回缩地、特别是弹性地或空气支承地与位置固定的构件连接。该位置固定的构件作为基础部件可以例如是承重框架。

附图说明

根据附图进一步说明本发明。

其中:

图1示出清洁设备的清洁头和定位在其中的气体喷嘴顶端的示意性纵剖面图，该清洁设备具有插入定心辅助构件中的嵌入漏斗，

图2示出定心辅助构件的俯视图和横剖面图，

图3示出嵌入漏斗的半壳的俯视图和横剖面图，

图4示出相应于图1的在接通转动驱动装置之前的清洁头视图，其中，气体喷嘴顶端位置相同，没有嵌入漏斗，

图5示出根据图4的在接通转动驱动装置之后的视图，

图6示出相应于图5的视图，其中，气体喷嘴顶端位于其完全进入定心辅助构件中的清洁位置中，和

图7示出相应于图4的视图，其中尤其补充地和具体地示出了定心辅助构件。

具体实施方式

在图1中示出未进一步示出的清洁设备的清洁头1的横剖面图，该清洁设备用于机械清洁保护气体-焊炬、特别是CMT+焊炬的气体喷嘴2。清洁头1作为圆柱形的空心体设计为罐形的或笼形的并且能通过在底部侧的中心的驱动轴3借助于(未示出的)可控制的转动驱动装置旋转。清洁头1的上壁4具有中心的导入孔5，其中，利用径向向内的塑料刷毛6形成锥形地构造的刷环7。

在上壁4上，定心辅助构件8借助于球形或锥形轴承环9这样支承，即在清洁头空心体旋转时，定心辅助构件8通过未示出的与位置固定的支架或壳体的连接被不能相对转动地保持。

定心辅助构件8具有锥形地向下方逐渐变细的定心辅助孔10，嵌入漏斗11(见图3)被形锁合地插入该定心辅助孔中。气体喷嘴2又利用其强烈锥形地逐渐变细的气体喷嘴顶端12形锁合地插入该嵌入漏斗11中。

气体喷嘴顶端12在其前面的打开的端部区域上具有待清洁的气体喷嘴内表面13、气体喷嘴外表面14和气体喷嘴端面15。在气体喷嘴2中还在中心布置有非常接近地位于气体喷嘴孔16前方的接触管17。

为了清洁气体喷嘴内表面13，作为清洁机构使用清洁剪18，该清洁剪具有两个清洁臂19、20，所述两个清洁臂被剪刀形地、自由摆动地悬挂在清洁头1的横向于转动轴21布置的摆动支座22上。

清洁臂19、20是可相对彼此张开的扁棒式元件，具有沿张开方向弯曲的端部区域，在所述端部区域上，离心力平衡重块23、24分别自由摆动地借助于摆动轴25、26轴向平行于摆动支座22固定。

可以看出，清洁臂19、20的从摆动支座22出发的、面对气体喷嘴的、上方的杆臂部分比清洁臂19、10的从摆动支座22出发的、背离气体喷嘴的、下方的杆臂部分短很多。

清洁臂19、20在面对气体喷嘴的上方的端部区域上分别具有刮擦结构27、28，其构造和功能结合图6详细说明。由图1(和图4)必然能看出，在所示出的清洁剪基础位置上(清洁头1不旋转)，刮擦结构27、28能被导入气体喷嘴孔16中。

在图2a中示出设计为环形的定心辅助构件8的俯视图，该定心辅助构件具有中心地位于支撑十字结构上的气体喷嘴2。在图2b中示出沿线A-A的横剖面图，在该横剖面图中示意性地示出轴承环9，借助于该轴承环将定心辅助构件8相对于旋转的清洁头1不能相对转动地固定。通过在支撑十字结构的支柱之间的自由空间能够很好地观察到特别是气体喷嘴2的规划。

在图3a中示出设计为半壳29的嵌入漏斗11的俯视图，而在图3b中示出其侧视图。

图4相应于图1，其中，在示出的运行情况下在嵌入漏斗11被移除时通过机器人已经将气体喷嘴2导入定心辅助构件8中相应于图1的位置中。借助于嵌入漏斗11和由此规定的气体喷嘴位置确定用于自动接通用于清洁头1的转动驱动装置的(未示出的)驱动马达的接通点。图4示出在清洁头1还未旋转时接通的瞬间。

图5示出在清洁头1已经旋转时(转动箭头40)转动驱动装置接通之后短时间内的状态。摆动支座22与清洁头1共同转动地安装，从而通过旋转使得离心力作用到离心力平衡重块23、24上(箭头30、31)并且清洁剪18利用清洁臂19、20由此张开。因此，刮擦结构27、28的上方的区域已经贴靠在气体喷嘴孔16中，尽管气体喷嘴顶端12还没有形锁合地导入定心辅助孔10中而是还存在规定的间距32，该间距作为接通位置被用于自动接通转动驱动装置。

在图6中在清洁头1已经旋转时，气体喷嘴顶端12已经通过机器人形锁合地完全朝向转动轴21的方向在清洁头1已经转动时导入锥形的定心辅助孔10中。

由此刷环7贴靠以用于清洁气体喷嘴外表面14。

在图6中，刮擦结构27、28的具体的设计形式在其功能位置中可以更明显地看到。为了清洁位于气体喷嘴顶端12的端部区域中的气体喷嘴内表面13，在清洁臂19、20上安装有刮棱33、34，该刮棱这样定位：在气体喷嘴顶端12形锁合地位于定心辅助孔10中并且清洁剪18——如在图6中所示——相应张开时，在清洁头1旋转时刮棱形成虚拟的锥形的转动体，该转动体与待清洁的气体喷嘴内表面13的锥度相对应。

此外紧接于刮棱33、34分别设有沿张开方向凸出的刮擦凸肩35、36，该刮擦凸肩这样布置，即在气体喷嘴顶端12位于图6中所示的清洁位置中时，刮擦凸肩分别为了清洁而贴靠在气体喷嘴端面15上。

在清洁头1的预先确定的旋转时间和进而清洁时间之后，气体喷嘴2可以被机器人辅助地重新反向于导入方向(导入箭头37)移出并且因此被准备用于另一预设的数量的焊接循环，在这些焊接循环之后气体喷嘴2重新被机器人辅助地输送给清洁设备。

根据具体情况可以将清洁头1利用定心辅助构件8相对于固定的支撑件38可回缩地支撑以用于安全地避免在气体喷嘴2导入时发生损坏，这示意性地在图1中通过弹簧39示出。

图7示出大约相应于图4的在清洁头1不旋转时在转动驱动装置接通之前的状态下的清洁设备视图，尤其补充地和具体地示出了定心辅助构件8。定心辅助构件8是包围清洁头1的、不能相对转动的外部容器40的组成部分，清洁头1可旋转地支承在该外部容器中。由旋转的清洁头1，通过离心力使得排出污物侧向地排出(箭头49)。外部容器40在此设计为罐形的并且在侧壁上具有用于排出污物到污物收集槽42中的壁孔41，该污物收集槽布置在外部容器40下方。污物收集槽42配备有用于积聚的污物的集成的斜槽44，该斜槽通入排出管45中。

不能相对转动的外部容器40一方面用作为用于清洁头1的保持件和支撑件和另一方面用作为用于在其中旋转的清洁头1的工作和接触保护件。为此可以罐形地封闭外部容器40或在必要时设计为孔眼紧密的笼。

此外，在此补充地在清洁头1中布置有中心的、优选可更换的剪支撑件43，利用该剪支撑件在清洁头1不旋转时在基础位置中预设剪刀打开宽度。为此，清洁臂19、20的下方的区域已经略微张开地贴靠在剪支撑件43的上方的拱起的端部上，从而面对气体喷嘴的上方的端部区域利用刮擦结构27、28张开到以下程度，即它们一方面能导入气体喷嘴孔16中，但是另一方面不会与焊丝46碰撞。剪支撑件43可以为了使剪刀几何结构适配于不同的气体喷嘴2而具有不同的构造并且设计为可更换的。

外部容器40在此竖直地、在气体喷嘴2的导入方向上可回缩地借助于弹簧39支撑在位置固定的基础部件38上(这已经示意性地在图1中表明)。因此可以调节用于支撑位于定心辅助构件8中的气体喷嘴2的反作用力以用于固定地支撑和用于安全地避免损坏。位置固定的标记箭头47——在此固定在位置固定的污物收集槽42上——可以与外部容器40上的测量刻度48相结合地被用于确定弹簧反作用力。