Une masse rotative à courant élevé-fournit un chemin contrôlé pour le courant de soudage entre les sections fixes et rotatives d'un appareil, d'un positionneur, d'un plateau tournant, d'un arbre ou d'un système de maintien de pièce.
Il est couramment utilisé dans le soudage automatisé de réservoirs, le soudage de tuyaux, la production de récipients sous pression, le soudage circonférentiel, les dispositifs de coupe rotatifs et d'autres processus dans lesquels la pièce à usiner doit tourner tout en restant dans le circuit de travail électrique.
En sélectionner un implique plus que faire correspondre l’ampérage maximum indiqué sur la source d’alimentation de soudage. La conception réelle doit tenir compte de la durée du courant, du cycle de service, de la résistance de contact, de la chute de tension, de la chaleur, du montage, des câbles, des bornes, de la rotation, de la contamination, de la maintenance et des tests d'acceptation.
Pour un aperçu des solutions ByTune développées pour cette fonction, voiraccouplements de terre pour machines à souderet la gamme plus large dedispositifs de transmission de courant de soudage.
Qu'est-ce qu'un-sol rotatif à courant élevé ?
Une masse rotative à courant élevé-est normalement une connexion électrique rotative à circuit unique-conçue pour transporter un courant de processus substantiel à travers une interface rotative.
Le mot « masse » est largement utilisé dans les noms de produits de soudage, mais il peut être trompeur. Dans un circuit de soudage à l'arc-, le câble connecté à la pièce est lechef de travail, et la fixation à la pièce ou au montage est leconnexion de la pièce. Ce n'est pas la même chose que le conducteur de mise à la terre de protection utilisé pour réduire le risque de choc électrique-.
Conseils de mise à la terre pour le soudage de Lincoln Electricexplique que la connexion de la pièce à usiner est souvent appelée de manière informelle pince de masse, même si les deux fonctions sont différentes. L'OSHA exige séparément que les cadres des machines à souder- soient correctement mis à la terre. Une mise à la terre de soudage rotative doit donc être traitée comme faisant partie du chemin de courant des travaux de soudage -, et non comme un remplacement de la mise à la terre de l'équipement de protection.
Masse de soudage rotative, pince de travail fixe ou bague collectrice ?
| Appareil | Fonction principale | Application typique |
|---|---|---|
| Pince de travail fixe | Connecte le fil de travail à une pièce ou un accessoire fixe | Soudage manuel et-fixations non rotatives |
| Masse rotative à courant élevé- | Transporte un circuit de travail à courant élevé-sur une interface rotative | Positionneurs de soudage, soudage de réservoirs et soudage de tuyaux |
| Bague collectrice multi-canaux | Transporte plusieurs circuits d'alimentation, de contrôle, de capteur ou de données | Automatisation, robots, grues et équipements d'emballage |
| Ensemble rotatif hybride | Combine des circuits électriques avec du gaz, de l'air, des fluides hydrauliques ou d'autres services | Appareils de soudage automatisés complexes |
Il ne faut pas supposer qu'un signal conventionnel ou une bague collectrice à faible courant-transmet du courant de soudage simplement parce que des canaux inutilisés sont disponibles. Les circuits à courant élevé-imposent différentes exigences en termes de surface du conducteur, de matériaux de contact, de dissipation thermique, de bornes et de construction mécanique.
L'aperçu technique debagues collectrices-à courant élevéfournit des informations supplémentaires sur cette distinction.
Quand un appareil de soudage a-t-il besoin d’une mise à la terre rotative ?
Une masse rotative est généralement requise lorsque le courant de soudage doit passer entre une source d'alimentation fixe et une pièce ou un accessoire qui tourne pendant le cycle de soudage.
Sans une connexion rotative appropriée, le câble de travail peut s'enrouler autour du luminaire, restreindre la rotation, nécessiter un repositionnement manuel, frotter contre des pièces de la machine ou exercer une charge indésirable sur les bornes et les câbles.
Une table tournante ne nécessite pas automatiquement un sol rotatif. La question déterminante est de savoir si le courant de travail de soudage doit traverser l'interface mécanique rotative.
Cinq décisions techniques qui contrôlent la sélection
1. Courant, cycle de service, résistance et chaleur
La puissance maximale de la source d’énergie de soudage ne constitue pas une spécification complète du produit. L’équipe d’ingénierie doit documenter :
- Courant de soudage normal
- Courant maximum et impulsionnel
- Durée de chaque soudure
- Temps entre les soudures
- Nombre de cycles par heure
- Pourcentage de temps sous charge
- Température ambiante
- Modifications futures prévues des processus
Un luminaire transportant 800 A pendant dix secondes suivi de plusieurs minutes de refroidissement a des besoins thermiques différents de celui d'un luminaire transportant 500 A en continu. Le fournisseur doit indiquer si une évaluation est continue, intermittente, limitée dans le temps,-limitée dans le temps, dépendante de la température-ou dépend d'un système de refroidissement spécifié.
Les petites valeurs de résistance deviennent importantes à courant élevé. La chute de tension est calculée comme suit :
V = I × R
La chaleur générée au point résistif est calculée comme suit :
P = I² × R
Par exemple, une connexion transportant 600 A avec une résistance de 0,5 mΩ produirait :
- 0,3 V de chute de tension
- 180 W de chaleur
Il s'agit d'une illustration mathématique et non d'une évaluation du produit ByTune. Cela montre pourquoi une résistance qui semble très petite peut néanmoins créer un échauffement important dans un circuit de soudage.
Le chemin de résistance complet comprend le contact rotatif, les conducteurs internes, les bornes, les cosses de câble, les joints boulonnés, la fixation, la connexion de la pièce à usiner et le câble de retour. Un couplage à courant élevé-ne peut pas compenser un câble sous-dimensionné, une borne desserrée ou une connexion de pièce contaminée.
Pour les projets dans différentes gammes de courant, ByTune propose desCouplage de terre 800A, Couplage de terre 1200AetCouplage de terre 2000Apages. La sélection finale doit encore être vérifiée par rapport au cycle de service, à la température, aux bornes et à l'installation.
2. Montage à l'extrémité-de-arbre ou à travers-alésage
La configuration de la machine détermine généralement si une extrémité-d'un-arbre ou un-sol rotatif à alésage traversant doit être évalué en premier.
| Facteur de sélection | Fin-de la-conception du puits | Grâce à la-conception d'alésage |
|---|---|---|
| Accès à l'extrémité de l'arbre- | Requis | Non requis |
| Passage central de gaz ou de fluide | Généralement moins pratique | Peut passer par le centre |
| Espace axial | Nécessite de l'espace au-delà de l'extrémité de l'arbre | Peut être installé autour de l'arbre |
| Espace radial | Souvent inférieur | Nécessite généralement un diamètre extérieur plus grand |
| Utilisation en rénovation | Convient lorsque le bout de l'arbre est accessible | Convient lorsque la géométrie de l'arbre existante doit rester |
| Accès aux services | Souvent simple | Cela dépend de la machine environnante |
Une conception à passage traversant-peut être préférée lorsqu'un puits, une conduite de gaz, un câble ou un autre service doit passer par le centre. La dimension de l'alésage ne peut pas être évaluée seule ; l'augmentation de l'alésage peut également augmenter le diamètre extérieur et affecter l'espace de montage disponible.
ParTuneplage de bagues collectrices à trou traversant-illustre les structures courantes à arbre creux-. Lorsque le courant électrique et le gaz ou l'air doivent partager le même axe, unbague collectrice hybride électrique-pneumatiquepeut constituer un point de départ plus intégré.
Le fournisseur doit recevoir un dessin contrôlé montrant l'arbre, l'alésage, la surface de montage, la bride, le diamètre maximum, la longueur maximale, les côtés fixes et rotatifs, la sortie du câble et le dégagement de service. Une déclaration telle que « l'adapter à un arbre de 50 mm » ne définit pas les tolérances, l'alignement ou l'accès à l'installation.
3. Câbles, bornes et circuit de travail complet
L'unité rotative n'est qu'un élément du circuit de travail de soudage. Les exigences en matière de câbles et de terminaisons doivent inclure :
- Matériau du conducteur et-surface de la section transversale
- Longueur du câble et indice d'isolation
- Flexibilité et rayon de courbure
- Type de cosse et taille de boulon
- État de surface et placage
- Direction de sortie du câble-
- Décharge de traction
- Connexion au luminaire rotatif
Les surfaces de connexion doivent être mécaniquement sécurisées, compatibles avec le matériau conducteur, protégées contre le desserrage et accessibles pour inspection.
Le courant de soudage ne doit pas trouver un chemin involontaire à travers les roulements de la machine, les guides linéaires ou les contacts des engrenages. SKF explique que le courant électrique traversant un roulement peut provoquer une érosion électrique, notamment des piqûres et des cannelures.
Les détails d'installation doivent être comparés à ceux de ByTune.instructions d'installation de la bague collectrice. La comparaison detechnologies de contact or et graphitefournit également un contexte expliquant pourquoi différents systèmes de contact sont utilisés pour différentes exigences de courant et de signal.
4. Température, environnement et maintenance
L'augmentation de la température dépend du courant, de la résistance, du rapport cyclique, de la température ambiante, de la chaleur de soudage à proximité, des conditions du boîtier, du débit d'air, de la taille des câbles, des bornes et des intervalles de refroidissement.
Le cahier des charges doit définir :
- Température ambiante minimale et maximale
- Température terminale maximale acceptable
- Température maximale acceptable du boîtier
- Courant et cycle de service pendant le test
- Si l'assemblage tourne pendant les tests
- Lieux de mesure
- Méthode de refroidissement
L'air pulsé, le refroidissement par eau ou un dissipateur thermique doivent être traités comme faisant partie de la configuration approuvée lorsque la valeur nominale actuelle en dépend. Il ne doit pas être ajouté après l'apparition d'une surchauffe en production.
L'article de ByTune surcontrôler l'augmentation de la température dans les bagues collectricesfournit des considérations liées à la-conception thermique.
Les environnements de soudage peuvent exposer la connexion rotative aux éclaboussures, à la poussière de meulage, aux particules métalliques, à la fumée, à l'huile, au liquide de refroidissement, à l'humidité et aux impacts mécaniques. Un boîtier scellé ne protège pas automatiquement les cosses, câbles, fixations ou connexions de luminaires exposés.
Des termes tels que "sans maintenance-sans maintenance" doivent être interprétés avec prudence. Un produit peut nécessiter peu d'ajustements internes tout en nécessitant une inspection externe pour déceler des bornes desserrées, des dommages aux câbles, de la corrosion, une contamination, un échauffement anormal, des dommages aux joints ou un desserrage mécanique.
5. Critères de test et d'acceptation
L’ampérage nominal et le dessin d’ensemble ne suffisent pas pour l’approbation finale. Chaque exigence critique doit être liée à un test mesurable et à un résultat documenté.
| Test | But | Sortie typique |
|---|---|---|
| Contrôle dimensionnel | Confirmer l'ajustement de l'arbre, l'alésage, la bride, la longueur et le jeu du câble | Rapport d'inspection dimensionnelle |
| Résistance au froid | Établir l'état électrique initial avant de chauffer | Faible-enregistrement de mesure de résistance |
| Résistance dynamique | Identifier la variation de résistance pendant la rotation | Variation maximale ou trace de résistance |
| Test de chute de tension- | Vérifier le chemin actuel complet sous charge | Record de chute de tension- |
| Test d'augmentation de la température{{0} | Confirmer les performances thermiques sur le cycle de soudage requis | Enregistrement de température par point de mesure |
| Test de vitesse et de direction | Confirmer le fonctionnement au profil de mouvement spécifié | Rapport de test de rotation |
| Essai de soudage d'application | Confirmer les performances de la machine et du processus réels | Dossier d'acceptation du client |
Comment mesurer une faible résistance de manière plus fiable
Lorsque la résistance mesurée est très faible, la résistance des cordons de test et des contacts de la sonde peut être importante par rapport à celle du composant lui-même.
Le NIST note que les mesures de faible-résistance sur les gros conducteurs utilisent généralement une méthode Kelvin ou à quatre-bornes pour réduire les erreurs causées par la résistance de connexion. Dans une disposition à quatre -fils, une paire de fils fournit le courant de test et une paire distincte mesure la tension aux bornes des points sélectionnés.
Pour un terrain de soudage rotatif, le plan d'essai doit clairement définir :
- Points de mesure
- Si les câbles et les cosses sont inclus
- Résistance au froid avant opération
- Résistance en rotation
- Résistance après le cycle de soudage
- Vitesse de rotation
- Courant d'essai appliqué
- Température ambiante et des composants
- Taux d'échantillonnage ou variation maximale enregistrée
Les points de test ne doivent pas être modifiés entre les mesures à froid et à chaud. Dans le cas contraire, la comparaison peut inclure différentes résistances de câble, de cosse ou de surface.
Le guide de ByTune surcomment tester une bague collectricefournit un contexte supplémentaire sur l’inspection électrique et mécanique.
Exemple hypothétique : mise à la terre rotative pour un appareil de soudage de réservoir
L'exemple suivant est illustratif et ne constitue pas une recommandation de produit ou un cas client.
Un fabricant conçoit un dispositif automatisé qui fait tourner les réservoirs cylindriques tandis qu'une torche fixe produit une soudure circonférentielle. Le système possède :
- Courant de soudage élevé
- Cycles de production répétés
- Rotation continue pendant la soudure
- Un passage de gaz de protection central-
- Accès limité au bout de l'arbre
- Poussière de métal et éclaboussures de soudure
Une demande d'un "sol rotatif 800 A" ne serait pas suffisante.
| Groupe d'exigences | Informations nécessaires |
|---|---|
| Électrique | Courant normal, courant maximum, durée de soudure, intervalle de refroidissement, polarité et chute de tension admissible |
| Mécanique | Diamètre de l'arbre, alésage requis, limite de diamètre extérieur-, longueur, montage, alignement et faux-rond |
| Mouvement | RPM normal, RPM maximum, démarrages, arrêts et cycles quotidiens |
| Thermique | Température ambiante, chaleur de soudure à proximité, enceinte et élévation de température admissible |
| Passage de gaz | Exigences en matière de fluide, de pression, de débit, de raccord et de fuite |
| Environnement | Éclaboussures, poussière, méthode de nettoyage, humidité et housses de protection |
| Validation | Résistance au froid, résistance dynamique, chute de tension, élévation de température et essai de soudage en production |
Étant donné que l'extrémité de l'arbre est difficile d'accès et que le gaz de protection doit passer par le centre, une structure hybride traversante ou intégrée sera évaluée en premier. Le modèle final dépendrait toujours de l’ensemble des exigences actuelles, thermiques, dimensionnelles et d’essais.
Symptômes de défaillance et priorités d'inspection
| Symptôme observé | Cause possible | Premier point de contrôle |
|---|---|---|
| Cosse ou borne de câble chaud | Joint desserré, conducteur sous-dimensionné, contamination ou résistance élevée | Surface de cosse, de fixation, de câble et de borne |
| Chute de tension croissante | Usure des contacts, connexion desserrée ou augmentation de la température | Résistance au froid et au chaud sur des points de mesure définis |
| Courant de soudage instable | Contact de la pièce, réglage de la-source d'alimentation, variation du câble ou de l'interface-rotative | Circuit de travail complet plutôt que l'unité rotative seule |
| Marques de brûlure ou arcs électriques | Connexion lâche, contamination ou contact interrompu | Bornes, connexion du luminaire et système de contact interne |
| Couple ou bruit anormal | Désalignement, problème de roulement, charge mécanique ou contamination | Montage, alignement de l'arbre et disposition anti--rotation |
| Corrosion ou dommages aux joints | La protection de l'environnement ne correspond pas à l'installation | Boîtier, entrées de câbles, fixations et cosses apparentes |
Ces symptômes ne prouvent pas que le couplage de terre lui-même est défaillant. Le circuit complet de travail de soudage doit être inspecté avant de remplacer le composant rotatif.
Pour un contexte de maintenance supplémentaire, voir la discussion de ByTune surusure des bagues collectrices-à haute puissance.
Qu'est-ce qui augmente la personnalisation, les coûts et les délais de livraison ?
La complexité du projet peut augmenter lorsque l'application nécessite :
- Un alésage ou un boîtier inhabituel
- Courant continu très élevé
- Vérification de surcharge-à durée limitée
- Câbles, cosses ou adaptateurs spéciaux
- Fonctionnement à grande-vitesse
- Passages de gaz ou de fluide intégrés
- Refroidissement actif
- Matériaux résistants à la corrosion-
- Montages ou tests spécifiques au client-
- Documentation officielle du premier-article
Les devis doivent séparer le coût du produit standard, les câbles ou adaptateurs personnalisés, l'ingénierie, l'outillage, le prototype ou le premier article, les tests, la documentation, la quantité de production et les unités de rechange.
Aucun prix général ou-délai de livraison ne doit être supposé sans une configuration définie et un devis actuel du fournisseur.
Liste de contrôle de l'appel d'offres pour les-sols rotatifs à courant élevé
- Processus de soudage et description du montage
- Côtés fixes et rotatifs
- Courant normal, maximum et impulsionnel
- Durée de soudure et cycle de service
- Polarité et fréquence
- Chute de tension maximale acceptable
- Élévation de température maximale autorisée
- Régime normal et maximum
- Rotation ou oscillation continue
- Limites d’arbre, d’alésage, de diamètre et de longueur
- Schéma de montage et informations sur le faux-rond
- Préférence d'extrémité-d'-arbre ou d'alésage traversant-
- Matériau, taille et longueur du câble
- Exigences en matière de cosses et de bornes
- Température ambiante et sources de chaleur à proximité
- Exposition aux éclaboussures, à la poussière, à l’eau et aux produits chimiques
- Disposition de refroidissement
- Exigences de passage de gaz ou de fluide
- Attentes en matière d’inspection et d’entretien
- Essais de réception électriques, thermiques et mécaniques
- Quantités de prototypes et de production
- Calendrier du projet
- Photographies d'installation
Les propositions des fournisseurs doivent être comparées en utilisant les mêmes conditions de cycle de service, de température, de câble, de terminal, de rotation et de test. ParTuneinformations sur la gestion de la qualitépeuvent être examinés parallèlement au plan d'inspection et de test-spécifique au produit.
FAQ
Q : Une terre de soudage rotative est-elle la même qu'une terre de protection ?
R : Non. Cela fait partie du circuit de courant des travaux de soudage-. La terre de protection remplit une fonction de sécurité distincte et reste nécessaire lorsque la conception de l'équipement et les réglementations applicables l'exigent.
Q : Une bague collectrice ordinaire peut-elle transporter du courant de soudage ?
R : Uniquement lorsque le produit exact est spécifiquement conçu et évalué pour le courant, le cycle de service, la résistance, la température, les bornes et l'environnement requis. Les canaux de signal de rechange ne doivent pas être considérés comme appropriés.
Q : Quelle capacité d’ampérage supplémentaire doit être spécifiée ?
R : Il n’existe pas de pourcentage universel. La sélection dépend du profil de courant réel, de la durée de soudure, du cycle de service, de la température ambiante, du refroidissement, de la configuration des câbles et des bornes et de la méthode de tarification du fabricant.
Q : Pourquoi une connexion de travail rotative devient-elle chaude ?
R : La chaleur peut être générée par la résistance du contact rotatif, des câbles, des bornes, des cosses, des joints boulonnés ou de la connexion de la pièce à usiner. Les tests doivent évaluer le chemin actuel complet.
Q : Quel est le meilleur : extrémité-d'arbre-ou traversant-alésage ?
R : Les conceptions d'extrémité-d'-arbre sont souvent plus simples lorsque l'extrémité de l'arbre est accessible. Les conceptions à passage traversant-sont utiles lorsqu'un puits, un tuyau ou un passage de gaz doit rester au centre.
Q : La maintenance-gratuite signifie-t-elle aucune inspection ?
R : Non. Les câbles externes, les bornes, les fixations, les joints et le matériel de montage peuvent toujours nécessiter une inspection périodique même lorsque le système de contacts internes nécessite peu d'entretien de routine.
Recommandation finale
Sélectionnez une masse rotative à courant élevé-à partir du processus de soudage complet, et non à partir de l'ampérage uniquement.
Définissez d'abord le courant et le cycle de service. Documentez ensuite la résistance, la chute de tension, l'échauffement admissible, le montage, la rotation, les câbles, les bornes, l'environnement, l'accès à la maintenance et les tests d'acceptation.
Cette approche permet aux fournisseurs d'évaluer les mêmes exigences et réduit le risque de découvrir une surchauffe, une chute de tension, des conflits d'installation ou des performances de soudage instables après l'entrée en production du luminaire.
Envoyez les spécifications complètes, les dessins et les informations sur le-cycle d'utilisation via lePage de contact et devis ByTunepour l'examen de la demande.