Werkstücks m it einem Brenner und einer

Absaugeinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum therm ischen Fügen wenigstens eines Werkstücks m it einem Brenner und einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von beim Schweißen, Schneiden oder Löten entstehenden Rauchgase nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Therm ische Fügeverfahren nutzen Energie, um die Werkstücke

aufzuschmelzen und sie zu verbinden. In der Blechfertigung kom men standardmäßig„M I G“,„MAG“ sowie„WI G“-Schweißen, Plasmabrenner, E- Fland-Brenner m it deren Hybridverfahren sowie Laserverfahren zum

Einsatz. Auch Schneidbrenner auf Basis von P lasma und Laser sind Ziel der Erfindung.

Bei schutzgasunterstützten Lichtbogenschweißverfahren m it

abschmelzender E lektrode (MSG) steht„M IG“ für„Metall-I nertgas“, und „MAG“ für„Metall-Aktivgas“. Bei schutzgasunterstützten

Lichtbogenschweißverfahren m it nicht-abschmelzender E lektrode (WSG) steht„WI G“ für„Wolfram-Inertgas“. D ie erfindungsgemäßen Vorrichtungen können als maschinengeführter Schwei ßbrenner ausgeführt sein, welche an einem Roboterarm angeordnet sind. Denkbar sind aber auch manuelle oder automatisierte Brenner.

Im Al lgem einen erzeugen Lichtbogenschwei ßvorrichtungen zum

Aufschmelzen des Schweißgutes einen Lichtbogen zwischen dem

Werkstück und einer abschmelzenden oder nicht abschmelzenden Schwei ßelektrode. Das Schwei ßgut sowie die Schweißstelle werden von einem Schutzgasstrom gegenüber den Atmosphärengasen abgeschirmt.

Dabei ist die Schwei ßelektrode an einem Brennerkörper eines

Schwei ßbrenners vorgesehen, der m it einem Lichtbogenschwei ßgerät verbunden ist. Der Brennerkörper enthält gewöhnlich eine Gruppe von innenl iegenden, schweißstromführenden Bauteilen, d ie den Schwei ßstrom von einer Schwei ßstromquel le in dem Lichtbogenschweißgerät zur Spitze des Brennerkopfes auf die Schweißelektrode leiten , um dann von dort aus den Lichtbogen zum Werkstück zu erzeugen.

Der Schutzgasstrom umströmt die Schwei ßelektrode, den Lichtbogen, das Schweißbad und die Wärmeeinflusszone am Werkstück und wird diesen Bereichen dabei über den Brennerkörper des Schweißbrenners zugeführt. Eine Gasdüse leitet den Schutzgasstrom zum Vorderende des

Brennerkopfes, wo der Schutzgasstrom etwa ringförm ig um die

Schwei ßelektrode aus dem Brennerkopf austritt.

Der zum Schweißen erzeugte Lichtbogen erhitzt während des

Schwei ßvorgangs das zu schwei ßende Werkstück sowie gegebenenfal ls zugeführtes Schwei ßgut, so dass diese aufgeschmolzen werden.

Neben dem Schweißen kom mt auch das Löten in Betracht, um

Blechbauteile zu verbinden. Anders als beim Schwei ßen wird dabei nicht das Werkstück, sondern nur der Zusatzwerkstoff geschmolzen. Der Grund dafür ist, dass beim Löten zwei Kanten durch das Lot als Zusatzwerkstoff m iteinander verbunden werden. D ie Schmelztem peraturen des

Lotwerkstoffes und der Bauteilwerkstoffe liegen weit auseinander, weshalb bei der Bearbeitung nur das Lot schm i lzt. Zum Löten eignen sich neben WIG-, Plasma- und M IG-Brennern auch LASE R. Die Lichtbogen-Lötprozesse können im Metal lschutzgas-(MSG-L)- und Wolfram-Schutzgas-(WSG-L)-Lötprozesse unterteilt werden. Als

Zusatzwerkstoff werden hierbei überwiegend drahtförm ige Kupferbasis- Werkstoffe eingesetzt, deren Schmelzbereiche niedriger sind, als die der Grundwerkstoffe. Das Prinzip des M SG-Lichtbogenlötens ist

gerätetechnisch weitgehend identisch m it dem MSG-Schwei ßen m it drahtförm igem Zusatzwerkstoff.

Beim Löten oder Schweißen, wie beispielsweise beim elektrischen

Lichtbogenschweißen von Metallen, entstehen in Abhängigkeit von der Zusam mensetzung und der Verunreinigung der zu schwei ßenden oder zu lötenden Materialien mehr oder weniger große Mengen an tei lweise gesundheitsschäd lichen Abgasen oder Rauchen , welche nicht nur die Sicht zur Schweiß- oder Lötstelle beeinträchtigen, sondern auch beim Benutzer der Schweiß- oder Lötvorrichtung gesundheitl iche Schäden hervorrufen können, da Augen und Atm ungsorgane gereizt werden.

Entsprechend wurden in der Praxis bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren entwickelt, welche eine Absaugung der Abgase möglichst nahe an ihrer Entstehungsstelle am Brenner ermögl ichen.

Die am häufigsten eingesetzten Absaugeinrichtungen bei

Schwei ßrauchabsaugbrennern (RAB) sind nicht regelbar bzw. lediglich am Absauggerät selbst. Eine alternative Regelung der Absaugmotorleistung durch den Schweißer beschreibt die EP 2 556 91 4 B 1 . H ierbei soll die Drehzah l des Motors über eine Fernsteuerung durch eine aktive

Betätigung einer Fernsteuerung am Handschwei ßbrenner manuel l variiert werden.

Hauptsächl ich werden heute aber RAB-Handbrenner m it mechanischen Schiebereglern versehen, durch d ie der Schwei ßer einen Tei l des

Volumenstroms im Bereich des Brennergriffs abzweigen kann. Dam it wird der Volumenstrom in Prozessnähe reduziert. Dies geschieht in der Regel über eine aufschiebbare Öffnung auf der Oberseite des

Schwei ßbrennergriffs, die m ittels Daumen verschoben werden kann , oder auch durch eine rad iale Öffnungsmöglichkeit zwischen Brennergriff und Brennerhals, wie sie in E P 2 556 91 3 B 1 beschrieben ist.

Bei Roboter-RAB-Brennern sind bisher keine spezifischen

Volumenstrom regelungen bekannt.

Eine lageabhäng ige Regelung von Schweißparametern ist aus der WO 2006/042572 A1 und aus der WO 201 6/060721 A1 bekannt.

Die WO 2006/042572 A1 beschreibt ein Sensorm ittel zum Abfühlen der Lage und/oder von Lageänderungen des Brenners, wodurch wen igstens eine Kenngröße des Füge-, Trenn- oder

Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere des

Schwei ßverfahrens, in Abhängigkeit von der abgefühlten Lage und/oder Lageänderungen beeinflussbar ist.

Ferner betrifft d ie WO 2006/042572 A1 konventionelle

Lichtbogenschweißprozesse und -brenner, d ie über keine Absaugung verfügen.

Aus der D E 20 2009 01 8 481 U 1 sind prozessabhängige E instellungen der Absaugung bekannt - zum einen ein synchron isiertes Ein- und

Ausschalten aber auch prozess- und parameterabhängige E instel lungen. Gemäß der D E 20 2009 01 8 481 U 1 ist vorgesehen, d ie Schweiß- und Absaugeinrichtung auf Basis des Prozesses zu koppeln. Unter Prozess und Parametern können insbesondere Stromstärke, aber auch d ie

Schwei ßprozesse, insbesondere Kurzlichtbogen, Im pulslichtbogen,

Übergangslichtbogen und Sprühl ichtbogen verstanden werden. Die DE 40 07 1 47 A1 beschreibt ebenfalls das synchronisierte Ein- und Ausschalten. Es soll ein konstanter Volumenstrom auch bei wechselnden Fi lterbelegungen bzw. Druckabfäl len erreicht werden. H ierzu sol l

Nebenluft zugeführt, zusätzliche Drosseln angesteuert oder der Antrieb der Absaugung gesteuert werden.

Die WO 201 6/060721 A1 beschreibt eine bewegungsabhängige

Konfiguration des Schweißprozesses, zielt aber konkret nur auf die

Regelung einer Schweißstromquel le ab. Absaugbrenner sind weder erwähnt noch dargestellt.

Aus der WO 201 3/1 66247 A1 sind Systeme und Verfahren zum

automatischen Regeln des durch eine Schwei ßrauchpistole gesaugten Rauchstroms bekannt. Die Vorrichtung weist ein Vakuumsystem auf, das zum Ansaugen eines Vakuum rauchflusses durch einen internen

Durchgang einer Schweißrauchpistole konfiguriert ist. Ferner ist ein

Sensor zur Messung es Vakuumdam pfflusses vorgesehen . Ferner sind Bypass-Lösungen auf Basis von Druckdifferenzmessungen bekannt.

Aus der DE 422 50 1 4 A1 ist eine Absaugvorrichtung für Schweiß- oder Schneidanlagen bekannt, welche einen Brenner und einen

Vakuumerzeuger zum Absaugen von Rauchgas aufweist. Am Brenner oder einem Brennerhalter ist eine Absaugdüse befestigt, wobei der m it der Absaugdüse verbundene Vakuum erzeuger ein insbesondere

veränderbares und/oder vorgebbares Hochvakuum erzeugt. Ferner sind Magnetventile zur Zuführung von Raum luft beschrieben, d ie über einen Rechner gesteuert werden.

Je nach Anwendung kann es erforderl ich sein, dass ein die

Schwei ßvorrichtung bedienender Schwei ßer die Lage des Brenners während des Schwei ßvorganges relativ zu den zu verschwei ßenden Werkstücken ändert. H ierbei ist es unter Um ständen wünschenswert oder erforderl ich, bestim mte Werte des Schwei ßverfahrens an die jeweil ige Lage des Brenners anzupassen.

Die Einstel lung des Absaugvolumenstroms bei Brennern , insbesondere bei Rauchabsaugbrennern, ist ein Kom prom iss zwischen maximaler Erfassung der Schweißrauche und m inimaler Beeinflussung der

Schutzgasabdeckung.

Am häufigsten werden Schweißprozesse in Schwerkraftrichtung

durchgeführt. Durch den Auftrieb der hei ßen Rauchgase steigen diese auf, selbst wenn keine Absaugung aktiv ist. Daher ist die notwendige Absaugleistung gegenüber einem angewinkelten Brenner oder bei

Überkopf-Schweißen geringer.

Nachteil ig an der Verwendung von aus dem Stand der Technik bekannten Schieberegeln am Brenner ist, dass der Gesamtvolumenstrom und dam it der Energiebedarf konstant bleiben. D ieser Nachteil betrifft insbesondere auch vollautomatisierte Schweißungen m it Robotern, bei denen der Energiebedarf aufgrund der hohen E inschaltzeiten besonders relevant ist.

Eine manuelle E instellung des Absaugvolumenstroms am Absauggerät ist in der Praxis beim Schwei ßen nicht umsetzbar, da in der Regel in wechselnden Positionen ohne Unterbrechung geschweißt wird . Die

Schieberegelanpassung ist bei Roboterbrennern n icht praktikabel umsetzbar.

Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachtei len liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung m it einem Brenner und einer Absaugeinrichtung derart weiter zu verbessern, dass schädliche Rauchgase bei Schweiß-, Schneid- oder Lötprozessen abgesaugt und die Prozesse sowohl h insichtlich der Anwendung als auch energetisch weiter optim iert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst m it einer Vorrichtung zum therm ischen Fügen von Werkstücken m it einem Brenner und einer Absaugeinrichtung nach Anspruch 1 .

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum therm ischen Fügen von

Werkstücken m it einem Brenner und einer Absaugeinrichtung zum

Absaugen von beim Schweißen, Schneiden oder Löten entstehenden Rauchgase.

Erfindungsgem äß ist wen igstens ein Sensorm ittel zum Bestim men der Lage und/oder Lageänderungen des Brenners und/oder eines

Bezugspunktes im Raum relativ zu einer Bezugslage des Brenners und/oder des zu bearbeitenden Werkstückes, derart vorgesehen, dass der am Brenner wirkende Volumenstrom der Absaugeinrichtung in

Abhängigkeit von der erm ittelten Lage- und/oder Lageänderung des

Brenners beeinflussbar ist.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, die Lage des Brenners und/oder Lageänderungen des Brenners relativ zu einer Bezugslage des Brenners und/oder einem Bezugspunkt im Raum und/oder den zu verschwei ßenden Werkstücken durch Sensorm ittel zu bestim men. Auf diese Weise kann der Volumenstrom der Absaugeinrichtung in

Abhängigkeit von der bestim mten Lage und/oder Lageänderung des Brenners beeinflusst werden.

Aus diesem Grund ist beispielsweise d ie Bedienung einer als

Schwei ßvorrichtung ausgebi ldeten Vorrichtung wesentlich vereinfacht und die Qual ität der m ittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Schweißverbindungen, also beispielsweise von Schweißpunkten oder Schwei ßnähten, wesentl ich erhöht. Darüber hinaus werden die Rauchgase sicher und effektiv abgeführt.

Insbesondere kann erfindungsgemäß die Beeinflussung des

Volumenstroms der Absaugeinrichtung hinsichtlich seiner Werte auch automatisch erfolgen. Beispielsweise können Steuerm ittel vorgesehen sein, die anhand von Ausgangssignalen der Sensorm ittel die Lage des Brenners bzw. Lageänderungen des Brenners, vorzugsweise auch im dreidimensionalen Raum , erkennen und in Abhängigkeit von der

erkannten Lage bzw. Lageänderung den Volumenstrom der

Absaugeinrichtung hinsichtlich seiner Werte beeinflussen. Auf d iese Weise ist die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung energetisch optim iert und die Qualität einer Schwei ßverbindung wesentl ich erhöht.

Die erfindungsgem äß vorgesehenen Sensorm ittel können entsprechend den jeweil igen Anforderungen die Lage und/oder Lageänderungen des Brenners relativ zu einer Bezugslage und/oder einem Bezugspunkt im Raum erfassen, wobei die Lageänderungen sowoh l translatorische als auch rotative Lageänderungen sowie Kom binationen von translatorischen m it rotativen Lageänderungen sein können .

H ierbei ist es mögl ich, dass Lageänderungen des Brenners während des Einwirkens auf ein und dasselbe Werkstück erfasst werden. Es ist auch möglich, Lageänderungen zu erfassen , bei denen nach einer

Lageänderung auf ein anderes Werkstück eingewirkt wird. Wird

beispielsweise m ittels einer Schwei ßvorrichtung eine Schweißaufgabe ausgeführt, d ie sich auf ein erstes Werkstück bezieht, so kann

beispielsweise ein Wechsel zu einem anderen Werkstück durch die erfindungsgemäßen Sensorm ittel erfasst und der Wert des Volumenstroms an die in Bezug auf dieses Werkstück auszuführende Schweißaufgabe angepasst werden.

Es kann anhand der Ausgangs-S ignale der Sensorm ittel jedoch auch ein automatisches Anpassen des Volumenstroms der Absaugeinrichtung nach einer Lageänderung ein neues Werkstück vorgesehen sein. D ie ist beispielsweise dann denkbar, wenn in einer vorbestim mten Reihenfolge unterschiedl iche, räum lich voneinander getrennte Werkstücke zu

bearbeiten sind.

Die erfindungsgem äße Vorrichtung eignet sich besonders gut zur

Ausführung untersch iedlicher Schweißverfahren, beispielsweise,

Strahlschwei ßverfahren, Gasschmelz-Schweißverfahren oder Lichtbogen- Schweißverfahren, insbesondere ein Schutzgas-Lichtbogen- Schwei ßverfahren sein. Die Vorrichtung kann auch als Schneidvorrichtung zur Durchführung beispielsweise eines Plasma- oder Laser- Schneidverfahrens ausgebildet sein.

Auf diese Weise wird stets ein optimaler Volumenstrom abgesaugt, der den Schwei ßprozess, insbesondere die Schutzgasatmosphäre, nicht negativ beeinflusst, aber eine bestmögliche Erfassung ermöglicht.

Ein weiterer Vortei l besteht in einem optim ieren Wirkungsgrad der

Vorrichtung aufgrund der aktiv geregelten Absaugleistung des

Absauggerätes.

Für den manuellen Bereich bei Schweißverfahren ist außerdem von Vorteil, dass der Schweißer von der m anuellen Nachregelung m ittels Schieberegler entlastet wird und die Nachtei le in Bezug auf den unnötigen Energieverbrauch infolge der unveränderten Gesamtabsaugleistung verm ieden werden. D ies betrifft naturgemäß auch vol lautomatisierte Anwendungen.

Aufgrund der automatischen Regelung des Absaugvolumenstroms beim Schwei ßen wird der Schwei ßer entlastet, es findet eine optimale

Erfassung der Rauchgase statt und es wird Energie aufgrund einer einsatzabhängigen Absaugleistung gespart.

Im automatisierten Bereich besteht der Vortei l vor allem darin, robuste Schutzgasabdeckungen trotz Rauchgasabsaugung durch die reduzierte Gefahr des Absaugens von Schutzgas gewährleisten zu können, sowie Energie zu sparen .

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine m it dem wenigstens einen Sensorm ittel verbundene Steuer- oder

Regeleinrichtungen zum automatischen Steuern oder Regeln des

Volumenstroms der Absaugeinrichtung am Brenner in Abhängigkeit von der durch den wenigstens einem Sensorm ittel erm ittelten Lage- und/oder Lageänderung des Brenners vorgesehen. Aufgrund der automatischen Regulierung des Volumenstroms ist die Bedienung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders einfach gestaltet und die Qualität einer Schweißverbindung wird weiter erhöht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Sensorm ittel wenigstens einen Sensor zum Bestim men einer

Rotationslage und/oder zur Bestimm ung der rotativen Lageänderungen und/oder zur Bestim m ung der translatorischen Lageänderung des

Brenners aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist durch den Sensor bestim m bar, ob sich der Brenner translatorisch bewegt, beispielsweise beim B ilden einer Schweißnaht. Zur Bestim m ung translatorischer Lageänderungen des Brenners können beliebige geeignete Sensoren bzw. Sensoranordnungen verwendet werden.

Beispielsweise kann an dem Brenner ein Ultraschallsender angeordnet sein, der Ultraschallwellen abstrahlt, die von einem ortsfesten

Ultraschallempfänger empfangen werden. Aus der Laufzeit der

Ultraschallwellen von dem Ultraschallsender und damit dem Brenner zu dem Ultraschallempfänger kann dann der Abstand des Brenners von dem Ultraschallsender ermittelt werden. In hierzu entsprechender Weise können die Ultraschallwellen von zwei räumlich zueinander beabstandet angeordneten Ultraschallempfängern empfangen werden, so dass aufgrund der Abstandsänderung des Brenners zu jedem der beiden

Ultraschallempfänger translatorische Lageänderungen des Brenners ermittelt werden können. Um Lageänderungen des Brenners im

dreidimensionalen Raum eindeutig zu erfassen, können in hierzu

entsprechender Weise drei räumlich zueinander beabstandete

Ultraschallempfänger vorgesehen sein, so dass sich aus dem jeweiligen Abstand des Brenners von jedem der Ultraschallempfänger die Lage des Brenners im dreidimensionalen Raum bzw. Lageänderungen eindeutig erfassen lässt.

Insbesondere translatorische Lageänderungen können auch

beispielsweise mit optischen Sensormitteln erfasst werden. Der Abstand des Brenners von einem Bezugspunkt ist beispielsweise mittels eines Laser-Interferometers ermittelbar. In hierzu entsprechender Weise sind translatorische Lageänderungen des Brenners über zwei voneinander unabhängige Laser-Interferometer und Lageänderungen des Brenners im dreidimensionalen Raum mittels dreier voneinander unabhängiger Laser interferometer erfassbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor die Geschwindigkeit und/oder

Beschleunigung einer translatorischen und/oder rotativen Bewegung des Brenners bestim mt. Auf diese Weise kann eine noch weitergehende Beeinflussung des Volumenstroms der Absaugeinrichtung erfolgen.

Beispielsweise kann bei einer Schweißvorrichtung die Am plitude des Schwei ßstromes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, m it der sich der Brenner beim B ilden einer Schwei ßverbindung über die m iteinander zu verschwei ßenden Werkstücke bewegt, beeinflusst werden. Zur

Bestim m ung einer Beschleunigung des Brenners können beispielsweise Sensoren verwendet werden, wie sie unter den Bezeichnungen MMA 6260 Q, MMA 6261 Q , MMA 6262 Q und M MA 6263 Q von der Firma Freescale Sem iconductor, I nc. Alma School Road Chandler, Arizona, USA

(www.freescale. com ) oder als 6-Achsen-Bewegungssensor-Modul 6D-BS m it je 3-Achsen Drehraten- und Beschleunigungssensor auf einem Chip der Fa. ELV vertrieben werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Brenner während des Bearbeitungsvorganges von Fland oder durch eine Flandhabungseinrichtung, insbesondere einen Schwei ßroboter, führbar ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bezugslage des Brenners und/oder ein Bezugspunkt im Raum durch die

Bedienungsperson , beispielsweise einen Schweißer, und/oder durch d ie Steuer- und/oder Regeleinrichtung wählbar ist. Bei dieser

Ausführungsform ist es insbesondere möglich, die Bezugslage an die Gegebenheiten der jeweiligen Schweißaufgabe bzw. einen die

Schwei ßvorrichtung benutzenden Schweißer anzupassen . In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtungen in Abhängigkeit von der gewählten

Bezugslage und/oder der durch d ie Sensorm ittel bestimmten Lage und/oder von Lageänderung des Brenners die Absaugleistung in

Abhängigkeit eines Kennfeldes bestim mt, das em issionsrelevante und als Prozessparameter in der Schwei ßstromquelle vorl iegende

Verfahrenskenngrößen aufweist, insbesondere die Stromstärke,

vorzugsweise die effektive und/oder Spitzenstromstärke, die

Schweißleistung und/oder die Schweißgeschwind igkeit, sowie den Draht- bzw. Elektrodendurchmesser, den Zusatzwerkstoff und das Schutzgas.

Bei dieser Ausführungsform kann also der Volumenstrom der

Absaugeinrichtung entsprechend der Lageinformation oder entsprechend der Lageinformation m it weiteren em issionsrelevanten

Verfahrenskenngrößen aus einer Kennl inie oder eines mehrdimensionalen Kennfeldes zugeordnet werden.

So steigt im Allgemeinen die entstehende Schwei ßrauchmenge m it steigender m ittlerer Stromstärke respektive der Abschmelzmenge an.

Gleiches gilt für die Zum ischung an Aktivgaskom ponenten, welche die Em issionen ebenfalls steigern. Bei Im pulsschwei ßprozessen bilden sich dagegen sowohl bei der Pulsfrequenz wie auch der Im pulsstromstärke lokale Em issionsm inima aus.

Beispielsweise können beim Verschwei ßen von B lechen einer bestim mten Dicke dem Schweißen in einer bestim mten Position, wie Steig- Ü berkopf oder Fallposition, jewei ls ein Satz von Werten der Kenngrößen zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Zuordnung von Werten zu den

Kenngrößen des Schwei ßverfahrens in Abhängigkeit von einem

Kennl inienfeld vorzunehmen. So können den Kenngrößen beispielsweise Werte in Abhängigkeit von dem Material und/oder der D icke der

m iteinander zu verschweißenden Werkstücke zugeordnet werden. Erfindungsgem äß ist es ausreichend, wenn die Sensorm ittel die Lage bzw. Lageänderungen des Brenners entlang einer Achse, also

eindimensional , oder in einer Ebene, also zweid im ensional, bestim men. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Sensorm ittel die räum liche Lage und/oder räum l iche Lageänderungen des Brenners im dreidimensionalen Raum erfassen. Bei dieser Ausführungsform kann die Lage bzw. Lageänderung des Brenners besonders genau erfasst werden, so dass sich hinsichtlich der Beeinflussung des Volumenstroms der Absaugeinrichtung besonders vielfältige Möglichkeiten ergeben.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass sich der Volumenstrom der Absaugeinrichtung m it zunehmenden Anstell- bzw. Brennerneigungswinkel, vorzugsweise kontinu ierlich erhöht. Dabei kann die Regelung sowohl bei manuell als auch bei tei lautomatisierten oder vol lautom atisierten Brennerführungen eingesetzt werden. Der Anstellwinkel ergibt sich hierbei aus dem stechenden oder schleppenden Brennerneigungswinkel in oder entgegen der Vorschubrichtung und dem seitl ichen Neigungswinkel orthogonal zur Vorschubrichtung.

Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass der Volumenstrom an der Absaugdüse durch Variation wenigstens einer Bypassöffnung für d ie Gasström ung am Brenner oder am brennerseitigen Absaugschlauch oder am absauggeräteseitigen Absaugschlauch oder am Anschlussgehäuse oder an der Absaugeinrichtung oder durch Variation einer oder m ehrerer Blenden am Brenner oder am brennerseitigen Absaugschlauch oder am absauggeräteseitigen Absaugschlauch oder am Anschlussgehäuse oder an der Absaugeinrichtung erfolgt.

Basis der Auslegung ist eine in Abhängigkeit der effektiven

Absaugleistung an der Absaugdüse des Schweißrauchabsaugbrenners durch eine der folgenden Maßnahmen: Anpassung der Absaugleistung des Absauggerätes und/oder Variation einer oder mehrerer Bypassöffnungen für die Gasström ung am Absaugsch lauch oder am maschinenseitigem Anschlussstück und/oder Variation einer oder mehrerer B lenden im

Ström ungskanal oder an der Absaugdüse zur Beeinflussung des

Druckabfal ls im Strömungskanal, vorzugsweise am Übergangsstück.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensorm ittel im Brenner oder in der Verbindung zum brennerseitigen Absaugschlauch angeordnet, vorzugsweise integriert.

Erfindungsgemäß ist es auch mögl ich, dass die Sensorm ittel als

wenigstens ein elektronisch, induktiv, kapazitiv, optisch und/oder mechanisch wirkender Sensor, insbesondere als Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder Gyrosensor ausgebildet sind.

Der Sensor kann im Brenner, in der Verbindung zum Sch lauchpaket oder im Schlauchpaket nahe dem Brenner integriert werden. Insbesondere digitale elektrische Sensoren wie Gyrosensoren können im Bereich des Handgriffs des Brenners über bereits vorhandene elektrische Anschlüsse versorgt werden. Durch die automatische Anpassung der

Absaugwirkleistung auf Basis eines Neigungssensors wird sowohl in manuellen als auch in automatisierten Anwendungen eine einfache

Steuerung ohne aufwänd ige Synchronisation von Schweißprogram men aus einer SPS oder aus einem Roboter möglich.

Wie erwähnt, kann das wenigstens eine Sensorm ittel am Handgriff des Brenners angeordnet sein und über elektrische Anschlüsse für die

Stromversorgung des Brenners gespeist werden. Denkbar ist auch, dass das Sensorm ittel über eine Batterie, einen Akku oder m ittels Solarzel len elektrisch versorgt wird. Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die Sensorm ittel an der Schweißerhand, an einer mechanischen

Brennerführung oder einer Abschaltungseinrichtung oder am Arm des Roboters befestigt sind. Die Abschaltungseinrichtung kann zwischen Brenner und Roboter sitzen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerungssignal für die Neigung des Brenners aus einer Roboter- Orientierungsinformation oder Orientierungsinformation von

Schweißvorrichtungen insbesondere von Orbitalschweißvorrichtungen des Brennerkopfes abgeleitet wird, um dam it automatisch den Volumenstrom der Absaugeinrichtung bzw. die Absaug leistung an der Absaugdüse anzupassen.

Nach einer Weiterbi ldung der Erfindung ist vorgesehen , dass die

Signalübertragung zwischen Sensor und Steuerung der Absaug leistung über Kabel oder kabellos m ittels Funk oder optischer S ignale erfolgt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Brenner und der brennerseitige Absaugschlauch m ittels eines Gelenks, bspw. eines Kugelgelenks, wirkverbunden , wobei die Sensorm ittel im Bereich des Kugelgelenks angeordnet sind. Auf diese Weise können die Sensorm ittel die Position Anstel l- bzw. Brennerneigungswinkel auf sehr einfache Weise, bspw. mechanisch oder elektronisch aus der Stel lung des Kugelgelenks bestim men.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmögl ichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung . Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bi ldlich dargestellten Merkmale für sich oder in bel iebiger sinnvoller Kom bination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusam menfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Dabei zeigen zum Teil schematisch:

Figur 1 eine Vorrichtung zum therm ischen Fügen von Werkstücken m it einem Brenner m it Bypassöffnung und einer

Absaugeinrichtung,

Figur 2 den Brenner gemäß Figur 1 in einer Brennerposition m it

Anstell- bzw. Brennerneigungswinkel in a) Seitenansicht und b) in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 3 einen Brenner m it externer Rauchabsaugvorrichtung,

Figur 4 a) ein Ansch lussgehäuse für einen Absaugschlauch und b) das Anschlussgehäuse m it Bypassöffnung,

Figur 5 ein am H andg riff des Brenners angeordnetes Sensorm ittel ,

Figur 6 ein in einem Kugelgelenk angeordnetes Sensorm ittel in a) perspektivischer Seitenansicht und b) als

Schnittdarstel lung ,

Figur 7 das Anschlussgehäuse m it einer Blende,

Figur 8 die a) Bypassöffnung und b) B lenden an einer

Absaugeinrichtung und

Figur 9 einen Schweißroboter m it Brenner. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform m it Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.

Aus Figur 1 geht eine Vorrichtung 1 0 zum therm ischen Fügen von

Werkstücken hervor, welche einen Brenner 1 und eine Absaugeinrichtung 2 zum Absaugen von beim Schweißen, Schneiden oder Löten

entstehenden Rauchgasen aufweist.

Der Brenner 1 kann während des Bearbeitungsvorganges von Hand oder durch eine Handhabungseinrichtung, insbesondere einen Schweißroboter 21 , geführt werden. Einen derartigen Schweißroboter 21 wird durch Figur 9 verdeutlicht. Die Figuren 1 , 2, 3 und 5 zeigen Handbrenner.

Die Vorrichtung 1 0 ist zur Ausführung unterschiedl icher Schweißverfahren geeignet, beispielsweise Strahlschwei ßverfahren, Gasschmelz- Schweißverfahren oder Lichtbogen-Schweißverfahren, insbesondere ein Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren geeignet. D ie Vorrichtung 1 0 kann auch als Schneidvorrichtung zur Durchführung beispielsweise eines Plasma- oder Laser-Schneidverfahrens ausgebildet sein.

Der Figur 1 ist ebenfal ls eine m it dem Brenner 1 verbundene

Absaugeinrichtung 2 zu entnehmen, welche einen brennerseitigen

Absaugschlauch 8, ein Anschlussgehäuse 1 5 m it Anschluss 1 4 und ein absauggeräteseitigen Absaugschlauch 1 2 aufweist, der in ein

Absauggerät 1 6 geführt ist.

Die Absaugeinrichtung 2 weist ferner ein Absaugrohr 1 8 und eine

Absaugdüse 1 3 auf. Gemäß Figur 3 ist ein Brenner 1 m it einer nicht im Brenner 1 integrierten Absaugeinrichtung 2 zu erkennen. Der Absaugsch lauch 8 m it Absaugrohr 1 8 und Absaugdüse 1 3 verläuft separat vom Brenner 1 .

Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 , 2, 5 und 9 ist die

Absaugeinrichtung 2 im Brenner 1 integriert.

Ein in den Figuren 5 und 6 dargestelltes Sensorm ittel 3 ist zum

Bestim men der Lage und/oder Lageänderungen des Brenners 1 und/oder eines Bezugspunktes im Raum relativ zu einer Bezugslage des Brenners 1 und/oder des zu bearbeitenden Werkstückes, derart vorgesehen, dass der am Brenner 1 wirkende Volumenstrom der Absaugeinrichtung 2, insbesondere an einer Absaugdüse 1 3, in Abhängigkeit von der

erm ittelten Lage- und/oder Lageänderung des Brenners 1 beeinflusst wird.

Im vorl iegenden Ausführungsbeispiel weisen die Sensorm ittel 3

wenigstens einen Sensor 1 7 zum Bestim men einer Rotationslage und/oder zur Bestim m ung der rotativen Lageänderungen und/oder zur Bestim m ung der translatorischen Lageänderung des Brenners 1 auf. D ie Sensorm ittel 3 bestim men die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einer

translatorischen und/oder rotativen Bewegung des Brenners 1 .

Beispielsweise kann bei einer Schweißvorrichtung die Am plitude des Schwei ßstromes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, m it der sich der Brenner beim B ilden einer Schwei ßverbindung über die m iteinander zu verschweißenden Werkstücke bewegt, beeinflusst werden.

Vorliegend können die Sensorm ittel 3 bzw. die Sensoren 1 7 im Brenner 1 oder in der Verbindung zum brennerseitigen Absaugsch lauch 8

angeordnet, vorzugsweise integriert sein. Die Sensorm ittel 3 können als wenigstens ein elektronisch, induktiv, kapazitiv, optisch und/oder mechanisch wirkender Sensor, insbesondere als Neigungssensor und/oder Besch leunigungssensor und/oder

Gyrosensor ausgebildet sein.

Gemäß Figur 5 sind die Sensorm ittel 3 am Handgriff des Brenners 1 angeordnet. S ie können über elektrische Anschlüsse für die

Stromversorgung des Brenners 1 gespeist werden. Denkbar ist auch, dass das Sensorm ittel 3 über eine Batterie, einen Akku oder m ittels Solarzel len elektrisch versorgt wird .

Die Sensorm ittel 3 bzw. die Sensoren 1 7 können aber auch an einer mechanischen Brennerführung 1 9 oder einer Abschaltungseinrichtung 20 oder am Arm 22 des Roboters 21 befestigt. Die Abschaltungseinrichtung 20 sitzt zwischen Brenner 1 und Roboter 21 , wie Figur 9 verdeutl icht.

Das Steuerungssignal für die Neigung des Brenners 1 kann aus einer Roboter-Orientierungsinform ation oder aus Orientierungsinformationen von Schwei ßvorrichtungen, insbesondere von

Orbitalschwei ßvorrichtungen des Brennerkopfes abgeleitet werden, um dam it automatisch den Volumenstrom der Absaugeinrichtung 2 bzw. d ie Absaugleistung an der Absaugdüse 1 3 anzupassen.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Figur 6 a) und b) können die Sensorm ittel 3 m it wen igstens einem Sensor 1 7 auch im

Bereich eines Gelenks, vorl iegend eines Kugelgelenks 9, vorgesehen sein. Das Kugelgelenk 9 ist vorl iegend zwischen Brenner 1 und

brennerseitigem Absaugsch lauch 8 angeordnet.

Vorliegend erfolgt die Beeinflussung des Volumenstroms der

Absaugeinrichtung 2 h insichtl ich seiner Werte in vorteilhafter Weise automatisch. H ierfür ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5, 6 vorgesehen, die anhand von Ausgangssignalen der Sensoren 3, 1 7 die Lage des Brenners 1 bzw. Lageänderungen des Brenners 1 , vorzugsweise auch im dreidimensionalen Raum , erkennt und in Abhängigkeit von der erkannten Lage bzw. Lageänderung den Volumenstrom der

Absaugeinrichtung 2 hinsichtlich seiner Werte beeinflusst.

Aus Figur 1 gehen derartige m it dem wenigstens einen Sensorm ittel 3 verbundene Steuer- oder Regeleinrichtungen 4, 5 zum Steuern oder Regeln des Volumenstroms der Absaugeinrichtung 2 am Brenner 1 in Abhängigkeit von der durch das wenigstens eine Sensorm ittel 3

erm ittelten Lage- und/oder Lageänderung des Brenners 1 hervor. Die Bezugslage des Brenners 1 und/oder ein Bezugspunkt im Raum ist durch die Bedienperson und/oder durch d ie Steuer- oder Regeleinrichtungen 4,

5 wählbar.

Die Steuereinrichtung 4 bestim mt in Abhängigkeit von der gewählten Bezugslage und/oder der durch die Sensorm ittel 3 bestim mten Lage und/oder von Lageänderung des Brenners 1 die Absaugleistung in

Abhängigkeit eines Kennfeldes, das em issionsrelevante

Verfahrenskenngrößen, insbesondere der Stromstärke, vorzugsweise der effektiven und/oder Spitzenstromstärke, der Schweißleistung und/oder der Schwei ßgeschwindigkeit, sowie des Draht- bzw. E lektrodendurchmessers, des Zusatzwerkstoffs und des Schutzgases berücksichtigen kann. D iese Verfahrenskenngrößen liegen als Prozessparameter in der

Schwei ßstromquelle 23 vor.

In der Regel steigt die entstehende Schweißrauchmenge m it steigender m ittlerer Stromstärke respektive der Abschmelzmenge an. G leiches gilt für die Zum ischung an Aktivgaskom ponenten, welche die Em issionen ebenfal ls steigern. Bei Im pulsschweißprozessen bi lden sich dagegen sowoh l bei der Pu lsfrequenz wie auch der Im pulsstromstärke lokale Em issionsm inima aus.

Im vorl iegenden Ausführungsbeispiel sol l die Absaugleistung m it steigendem Anstell- bzw. Brennerneigungswinkel 6 erhöht werden, wobei der Anstieg der Kennlinie manuell , über Program me oder in Abhängigkeit des Schwei ßverfahrens und/oder des Brennertyps verschoben werden kann. Der Anstell- bzw. Brennerneigungswinkel 6 ergibt sich hierbei aus dem stechenden oder sch leppenden Brennerneigungswinkel in oder entgegen der Vorschubrichtung und dem seitl ichen Neigungswinkel orthogonal zur Vorschubrichtung, wie aus Figur 2 a) und b) ersichtlich ist.

Vorliegend erhöht sich der Volumenstrom der Absaugeinrichtung 2 m it zunehmenden Anstell- bzw. Brennerneigungswinkel 6, vorzugsweise kontinuierl ich.

Aus Figuren 1 und 2 geht hervor, dass der Volumenstrom an der

Absaugdüse 1 3 durch Variation wenigstens einer Bypassöffnung 7 für die Gasström ung am Brenner 1 geregelt wird .

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 a) ist ein Anschlussgehäuse 1 5 für einen brennerseitigen Absaugschlauch 8 und einen

absauggeräteseitigen Absaugschlauch 1 2 zu erkennen, welches gemäß Figur 4 b) die Bypassöffnung 7 aufweist.

Gemäß Figur 8 a) ist die Bypassöffnung 7 an der Absaugeinrichtung 2 angeordnet. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Bypassöffnung 7 am absauggeräteseitigen Absaugschlauch 1 2

vorgesehen sein. Figur 7 zeigt das Anschlussgehäuse 1 5 für einen brennerseitigen

Absaugschlauch 8 m it dem absauggeräteseitigen Absaugschlauch 1 2 und m it einer oder mehreren Blenden 1 1 zur Variation des Volum enstroms an der Absaugdüse 1 3. Gemäß Figur 8 b) sind die Blenden an der

Absaugeinrichtung 2 vorgesehen . Bei nicht dargestel lten

Ausführungsformen können die Blenden 1 1 auch am Brenner 1 oder am brennerseitigen Absaugschlauch 8 oder am absauggeräteseitigen

Absaugschlauch 1 2 vorgesehen sein.

Das Steuerungssignal für die Neigung des Brenners 1 kann aus einer Roboter-Orientierungsinform ation des Brennerkopfes abgeleitet werden.

M it der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Lageänderungen des Brenners 1 während des Einwirkens auf ein und dasselbe Werkstück erfasst werden. Es ist auch möglich, Lageänderungen zu erfassen, bei denen nach einer Lageänderung auf ein anderes Werkstück eingewirkt wird. Wird beispielsweise m ittels einer Schweißvorrichtung eine

Schwei ßaufgabe ausgeführt, die sich auf ein erstes Werkstück bezieht, so kann beispielsweise ein Wechsel zu einem anderen Werkstück durch die erfindungsgemäßen Sensorm ittel 3 erfasst und der Wert des

Volumenstroms an die in Bezug auf dieses Werkstück auszuführende Schweißaufgabe angepasst werden .

Es kann anhand der Ausgangs-S ignale der Sensorm ittel 3 jedoch auch ein automatisches Anpassen des Volumenstroms der Absaugeinrichtung nach einer Lageänderung ein neues Werkstück vorgesehen sein. D ie ist beispielsweise dann denkbar, wenn in einer vorbestim mten Reihenfolge unterschiedl iche, räum lich voneinander getrennte Werkstücke zu

bearbeiten sind. Figuren 1 , 2, 4 b) und 7 a) zeigen, dass der Volumenstrom an der

Absaugeinrichtung 2 durch Variation wenigstens einer Bypassöffnung 7 für die Gasström ung am Absaugschlauch 8 der Absaugeinrichtung 2 oder an einem absaugseitigem Anschluss 1 4 oder durch Variation einer oder mehrerer B lenden 1 1 im Absaugström ungskanal oder an der Absaugdüse 1 3 der Ansaugeinrichtung 2, vorzugsweise am Ü bergangsstück des Anschlussgehäuses 1 5 des Absaugrohrs erfolgt. D ie B lenden 1 1 können in der Art von Drosselklappen ausgebildet sein. Die S ignalübertragung zwischen Sensorm ittel 3 und Steuereinrichtung 4 der Absaugleistung kann über Kabel oder kabellos m ittels Funk oder optischer Signale erfolgen.

Bezugszeichenliste

1 Brenner

2 Absaugeinrichtung

3 Sensormittel

4 Steuereinrichtung

5 Regeleinrichtung

6 Anstellwinkel bzw. Brennerneigungswinkel

7 Bypassöffnung

8 brennerseitiger Absaugschlauch

9 Gelenk

10 Vorrichtung

11 Blenden

12 absauggeräteseitiger Absaugschlauch 13 Absaugdüse

14 Absauggeräteseitiger Anschluss

15 Anschlussgehäuse

16 Absauggerät

17 Sensor

18 Absaugrohr

19 mechanische Brennerführung

20 Abschaltungseinrichtung

21 Schweißroboter

22 Arm des Roboters

23 Schweißstromquelle