Una conexión a tierra giratoria de alta-corriente proporciona una ruta controlada para la corriente de soldadura entre las secciones estacionaria y giratoria de un accesorio, posicionador, plataforma giratoria, eje o sistema de sujeción de piezas.
Se utiliza comúnmente en soldadura automatizada de tanques, soldadura de tuberías, producción de recipientes a presión-, soldadura de costura circunferencial, accesorios de corte giratorios y otros procesos en los que la pieza de trabajo debe girar mientras permanece en el circuito de trabajo eléctrico.
Seleccionar uno implica algo más que igualar el amperaje máximo que se muestra en la fuente de alimentación de soldadura. El diseño real debe tener en cuenta la duración de la corriente, el ciclo de trabajo, la resistencia de contacto, la caída de voltaje, el calor, el montaje, los cables, los terminales, la rotación, la contaminación, el mantenimiento y las pruebas de aceptación.
Para obtener una descripción general de las soluciones ByTune desarrolladas para esta función, consulteAcoplamientos de tierra para máquinas de soldar.y la gama más amplia dedispositivos de transmisión de corriente de soldadura.
¿Qué es una tierra rotativa de alta-corriente?
Una tierra rotativa de alta-corriente normalmente es una conexión eléctrica rotativa de circuito único-diseñada para transportar una corriente de proceso sustancial a través de una interfaz giratoria.
La palabra "tierra" se usa ampliamente en los nombres de productos de soldadura, pero puede resultar engañosa. En un circuito de soldadura por arco-, el cable conectado a la pieza de trabajo es ellíder de trabajo, y la fijación a la pieza de trabajo o accesorio es elconexión de la pieza de trabajo. No es lo mismo que el conductor de conexión a tierra de protección que se utiliza para reducir el riesgo de descarga eléctrica-.
Guía de conexión a tierra para soldadura de Lincoln Electricexplica que la conexión de la pieza de trabajo a menudo se denomina informalmente abrazadera de tierra, aunque las dos funciones son diferentes. OSHA exige por separado que los marcos de las máquinas de soldar-estén conectados a tierra adecuadamente. Por lo tanto, una conexión a tierra de soldadura rotativa debe tratarse como parte de la ruta de corriente del trabajo de soldadura-y no como un reemplazo de la conexión a tierra del equipo de protección.
¿Tierra de soldadura giratoria, abrazadera de trabajo fija o anillo deslizante?
| Dispositivo | Función primaria | Aplicación típica |
|---|---|---|
| Pinza de trabajo fija | Conecta el cable de trabajo a una pieza de trabajo o accesorio estacionario. | Soldadura manual y accesorios no-giratorios |
| Tierra rotativa de alta-corriente | Lleva un circuito de trabajo de alta-corriente a través de una interfaz giratoria | Posicionadores de soldadura, soldadura de tanques y soldadura de tuberías. |
| Anillo colector multi-canal | Lleva varios circuitos de potencia, control, sensores o datos. | Automatización, robots, grúas y equipos de embalaje. |
| Conjunto giratorio híbrido | Combina circuitos eléctricos con gas, aire, medios hidráulicos u otros servicios. | Dispositivos de soldadura automatizados complejos |
No se debe suponer que una señal convencional o un anillo deslizante de baja-corriente transporta corriente de soldadura simplemente porque hay canales no utilizados disponibles. Los circuitos de alta-corriente imponen diferentes exigencias en cuanto al área del conductor, los materiales de contacto, la disipación de calor, los terminales y la construcción mecánica.
La descripción técnica deanillos colectores de alta-corrienteproporciona antecedentes adicionales sobre esta distinción.
¿Cuándo necesita un dispositivo de soldadura una conexión a tierra giratoria?
Generalmente se requiere una conexión a tierra giratoria cuando la corriente de soldadura debe pasar entre una fuente de energía estacionaria y una pieza de trabajo o accesorio que gira durante el ciclo de soldadura.
Sin una conexión giratoria adecuada, el cable de trabajo puede retorcerse alrededor del dispositivo, restringir la rotación, requerir reposicionamiento manual, rozar contra piezas de la máquina o colocar cargas no deseadas en terminales y cables.
Una mesa giratoria no requiere automáticamente una base giratoria. La cuestión determinante es si la corriente de trabajo de soldadura debe cruzar la interfaz mecánica giratoria.
Cinco decisiones de ingeniería que controlan la selección
1. Corriente, ciclo de trabajo, resistencia y calor
La salida máxima de la fuente de poder de soldadura no es una especificación completa del producto. El equipo de ingeniería debe documentar:
- Corriente de soldadura normal
- Corriente máxima y de pulso
- Duración de cada soldadura
- Tiempo entre soldaduras
- Número de ciclos por hora
- Porcentaje de tiempo bajo carga
- Temperatura ambiente
- Cambios de proceso futuros planificados
Un dispositivo que transporta 800 A durante diez segundos seguidos de varios minutos de enfriamiento tiene un requisito térmico diferente al de uno que transporta 500 A continuamente. El proveedor debe indicar si una clasificación es continua, intermitente, limitada en el tiempo-, dependiente de la temperatura-o de una disposición de enfriamiento específica.
Los valores de resistencia pequeños se vuelven importantes a alta corriente. La caída de voltaje se calcula como:
V = I × R
El calor generado en el punto resistivo se calcula como:
P = I² × R
Por ejemplo, una conexión que transporte 600 A con una resistencia de 0,5 mΩ produciría:
- 0,3 V de caída de tensión
- 180 vatios de calor
Esta es una ilustración matemática, no una calificación de producto ByTune. Muestra por qué una resistencia que parece muy pequeña aún puede generar un calentamiento sustancial en un circuito de soldadura.
La ruta de resistencia completa incluye el contacto giratorio, los conductores internos, los terminales, los terminales de cable, las uniones atornilladas, el dispositivo, la conexión de la pieza de trabajo y el cable de retorno. Un acoplamiento de alta-corriente no puede compensar un cable de tamaño insuficiente, un terminal suelto o una conexión de pieza de trabajo contaminada.
Para proyectos en diferentes rangos actuales, ByTune proporciona dedicadoAcoplamiento a tierra 800A, Acoplamiento a tierra 1200AyAcoplamiento a tierra 2000Apáginas. La selección final aún debe verificarse en función del ciclo de trabajo, la temperatura, los terminales y la instalación.
2. Montaje del extremo-del-eje o del-agujero pasante
El diseño de la máquina generalmente determina si se debe evaluar primero un rectificado rotatorio del extremo-del-eje o del-agujero.
| Factor de selección | Fin-del-diseño del eje | A través del-diseño de orificios |
|---|---|---|
| Acceso al extremo del eje- | Requerido | No requerido |
| Paso central de gas o fluido. | Generalmente menos conveniente | Puede pasar por el centro. |
| espacio axial | Requiere espacio más allá del extremo del eje | Se puede instalar alrededor del eje. |
| espacio radial | A menudo más bajo | Generalmente requiere un diámetro exterior mayor |
| Uso de modernización | Adecuado cuando el extremo del eje es accesible | Adecuado cuando la geometría del eje existente debe permanecer |
| Acceso al servicio | A menudo sencillo | Depende de la máquina circundante |
Puede preferirse un diseño de orificio pasante-cuando un eje, tubería de gas, cable u otro servicio debe pasar por el centro. La dimensión del orificio no se puede evaluar sola; aumentar el diámetro interior también puede aumentar el diámetro exterior y afectar el espacio de montaje disponible.
por tunesrango de anillo deslizante pasante-agujeroilustra estructuras de eje hueco-comunes. Cuando la corriente eléctrica y el gas o el aire deben compartir el mismo eje, unaanillo colector híbrido eléctrico-neumáticopuede proporcionar un punto de partida más integrado.
El proveedor debe recibir un plano controlado que muestre el eje, el orificio, la superficie de montaje, la brida, el diámetro máximo, la longitud máxima, los lados estacionario y giratorio, la salida del cable y el espacio libre de servicio. Una declaración como "hacer que se ajuste a un eje de 50 mm" no define tolerancias, alineación o acceso a la instalación.
3. Cables, Terminales y Circuito de Trabajo Completo
La unidad rotativa es sólo un elemento del circuito de trabajo de soldadura. Los requisitos de cable y terminación deben incluir:
- Material conductor y área de sección transversal-
- Longitud del cable y clasificación de aislamiento
- Flexibilidad y radio de curvatura.
- Tipo de orejeta y tamaño de perno
- Condición de la superficie y revestimiento.
- Dirección de salida del cable-
- Alivio de tensión
- Conexión al dispositivo giratorio
Las superficies de conexión deben ser mecánicamente seguras, compatibles con el material del conductor, protegidas contra aflojamiento y accesibles para inspección.
No se debe permitir que la corriente de soldadura encuentre un camino involuntario a través de los cojinetes de la máquina, las guías lineales o los contactos de los engranajes. SKF explica que la corriente eléctrica que pasa a través de un rodamiento puede provocar erosión eléctrica, incluidas picaduras y estrías.
Los detalles de instalación deben compararse con los de ByTune.instrucciones de instalación del anillo colector. la comparación detecnologías de contacto de oro y grafitoTambién proporciona contexto sobre por qué se utilizan diferentes sistemas de contacto para diferentes requisitos de corriente y señal.
4. Temperatura, ambiente y mantenimiento
El aumento de temperatura depende de la corriente, la resistencia, el ciclo de trabajo, la temperatura ambiente, el calor de soldadura cercano, las condiciones del gabinete, el flujo de aire, el tamaño del cable, los terminales y los intervalos de enfriamiento.
La especificación debe definir:
- Temperatura ambiente mínima y máxima
- Temperatura terminal máxima aceptable
- Temperatura máxima aceptable de la vivienda
- Ciclo actual y de trabajo durante la prueba.
- Si el conjunto gira durante la prueba
- Lugares de medición
- Método de enfriamiento
El aire forzado, la refrigeración por agua o un disipador de calor deben tratarse como parte de la configuración aprobada cuando la clasificación actual depende de ello. No se debe agregar después de que aparezca un sobrecalentamiento en la producción.
El artículo de ByTune sobreControlar el aumento de temperatura en los anillos colectores.proporciona consideraciones de diseño-térmico relacionadas.
Los entornos de soldadura pueden exponer la conexión giratoria a salpicaduras, polvo de esmerilado, partículas metálicas, humo, aceite, refrigerante, humedad e impactos mecánicos. Una carcasa sellada no protege automáticamente terminales, cables, sujetadores o conexiones de accesorios expuestos.
Términos como "mantenimiento-gratuito" deben interpretarse con cuidado. Un producto puede requerir poco ajuste interno y al mismo tiempo necesitar inspección externa para detectar terminales sueltos, daños en los cables, corrosión, contaminación, calentamiento anormal, daños en los sellos o holgura mecánica.
5. Criterios de prueba y aceptación
Una clasificación de amperaje general y un esquema general no son suficientes para la aprobación final. Cada requisito crítico debe estar conectado a una prueba medible y un resultado documentado.
| Prueba | Objetivo | Salida típica |
|---|---|---|
| Inspección dimensional | Confirme el ajuste del eje, el diámetro interior, la brida, la longitud y la holgura del cable. | Informe de inspección dimensional |
| Resistencia al frío | Establecer la condición eléctrica inicial antes de calentar. | Registro de medición de baja-resistencia |
| Resistencia dinámica | Identificar la variación de resistencia durante la rotación. | Traza de variación o resistencia máxima |
| Prueba de caída de voltaje- | Verifique la ruta actual completa bajo carga | Registro de caída de voltaje- |
| Prueba de aumento de temperatura- | Confirmar el rendimiento térmico durante el ciclo de soldadura requerido | Registro de temperatura por punto de medición |
| Prueba de velocidad y dirección. | Confirmar la operación en el perfil de movimiento especificado | Informe de prueba rotacional |
| Prueba de soldadura de aplicaciones | Confirmar el rendimiento en la máquina y el proceso reales. | Registro de aceptación del cliente |
Cómo medir la baja resistencia de forma más fiable
Cuando la resistencia que se mide es muy baja, la resistencia en los cables de prueba y los contactos de la sonda puede ser significativa en comparación con el componente mismo.
El NIST señala que las mediciones de baja-resistencia en conductores grandes suelen utilizar un método Kelvin o de cuatro-terminales para reducir los errores causados por la resistencia de la conexión. En una disposición de cuatro-cables, un par de cables suministra la corriente de prueba y un par separado mide el voltaje en los puntos seleccionados.
Para una tierra de soldadura rotativa, el plan de prueba debe definir claramente:
- Puntos de medición
- Si se incluyen cables y terminales
- Resistencia al frío antes de la operación.
- Resistencia al girar
- Resistencia después del ciclo de trabajo de soldadura.
- Velocidad de rotación
- Corriente de prueba aplicada
- Temperatura ambiente y de componentes.
- Tasa de muestreo o variación máxima registrada
Los puntos de prueba no deben cambiarse entre las mediciones de frío y calor. De lo contrario, la comparación puede incluir diferentes resistencias de cable, terminal o superficie.
La guía de ByTune sobrecómo probar un anillo colectorproporciona más contexto sobre la inspección eléctrica y mecánica.
Ejemplo hipotético: puesta a tierra giratoria para un dispositivo de soldadura de tanque
El siguiente ejemplo es ilustrativo y no es una recomendación de producto ni un caso de cliente.
Un fabricante está diseñando un dispositivo automatizado que hace girar tanques cilíndricos mientras un soplete fijo produce una soldadura circunferencial. El sistema tiene:
- Alta corriente de soldadura
- Ciclos de producción repetidos
- Rotación continua durante la soldadura.
- Un paso de gas de protección central-
- Acceso limitado al extremo del eje.
- Polvo metálico y salpicaduras de soldadura
Una solicitud de "tierra rotativa de 800 A" no sería suficiente.
| Grupo de requisitos | Información necesaria |
|---|---|
| Eléctrico | Corriente normal, corriente máxima, duración de la soldadura, intervalo de enfriamiento, polaridad y caída de voltaje permitida |
| Mecánico | Diámetro del eje, diámetro interior requerido, límite de diámetro exterior-, longitud, montaje, alineación y descentramiento |
| Movimiento | RPM normales, RPM máximas, arranques, paradas y ciclos diarios |
| Térmico | Temperatura ambiente, calor de soldadura cercano, recinto y aumento de temperatura permitido |
| Paso de gas | Requisitos de medio, presión, flujo, ajuste y fugas. |
| Ambiente | Salpicaduras, polvo, método de limpieza, humedad y cubiertas protectoras. |
| Validación | Prueba de resistencia al frío, resistencia dinámica, caída de voltaje, aumento de temperatura y soldadura de producción. |
Debido a que el extremo del eje es de difícil acceso y el gas protector debe pasar a través del centro, primero se evaluaría una estructura híbrida integrada o de orificio pasante. El modelo final aún dependería de todos los requisitos actuales, térmicos, dimensionales y de prueba.
Síntomas de falla y prioridades de inspección
| Síntoma observado | Posible causa | Primer punto de inspección |
|---|---|---|
| Terminal o terminal de cable caliente | Junta floja, conductor de tamaño insuficiente, contaminación o alta resistencia | Terminal, sujetador, cable y superficie terminal |
| Caída de voltaje creciente | Desgaste de contactos, conexión floja o aumento de temperatura | Resistencia al frío y al calor en puntos de medición definidos |
| Corriente de soldadura inestable | Contacto de la pieza de trabajo, configuración-de la fuente de alimentación, variación del cable o de la interfaz-rotativa | Circuito de trabajo completo en lugar de la unidad rotativa sola |
| Marcas de quemaduras o arcos | Conexión floja, contaminación o contacto interrumpido | Terminales, conexión de accesorios y sistema de contacto interno. |
| Par anormal o ruido | Desalineación, problema de rodamientos, carga mecánica o contaminación | Montaje, alineación del eje y disposición antirrotación |
| Corrosión o daño al sello | La protección del medio ambiente no coincide con la instalación. | Carcasa, entradas de cables, sujetadores y terminales expuestos |
Estos síntomas no prueban que el propio acoplamiento a tierra haya fallado. Se debe inspeccionar todo el circuito de trabajo de soldadura antes de reemplazar el componente rotativo.
Para un contexto de mantenimiento adicional, consulte la discusión de ByTune sobredesgaste en anillos colectores de alta-potencia.
¿Qué aumenta la personalización, el costo y el tiempo de entrega?
La complejidad del proyecto puede aumentar cuando la aplicación requiere:
- Un orificio o carcasa inusual
- Corriente continua muy alta
- Verificación de sobrecarga por tiempo-limitado
- Cables, terminales o adaptadores especiales
- Operación de alta-velocidad
- Pasajes integrados de gas o fluido
- Refrigeración activa
- Materiales resistentes a la corrosión-
- Pruebas o accesorios específicos del cliente-
- Documentación formal del primer-artículo
Las cotizaciones deben separar el costo del producto estándar, cables o adaptadores personalizados, ingeniería, herramientas, prototipo o primer artículo, pruebas, documentación, cantidad de producción y unidades de repuesto.
No se debe asumir ningún precio general ni cifra de plazo-sin una configuración definida y una cotización actual del proveedor.
Lista de verificación de RFQ de terreno rotativo de alta-actualidad
- Descripción del proceso de soldadura y accesorios.
- Lados estacionarios y giratorios.
- Corriente normal, máxima y de pulso.
- Duración de la soldadura y ciclo de trabajo.
- Polaridad y frecuencia.
- Caída de tensión máxima aceptable
- Aumento de temperatura máximo permitido
- RPM normales y máximas
- Rotación u oscilación continua
- Límites de eje, diámetro interior, diámetro y longitud
- Plano de montaje e información de descentramiento
- Preferencia del extremo-del-eje o del-agujero pasante
- Material, tamaño y longitud del cable.
- Requisitos de terminales y terminales
- Temperatura ambiente y fuentes de calor cercanas.
- Salpicaduras, polvo, agua y exposición a productos químicos
- Disposición de enfriamiento
- Requisitos de paso de gas o fluido
- Expectativas de inspección y mantenimiento.
- Pruebas de aceptación eléctricas, térmicas y mecánicas.
- Prototipo y cantidades de producción.
- cronograma del proyecto
- Fotografías de instalación
Las propuestas de los proveedores deben compararse utilizando el mismo ciclo de trabajo, temperatura, cable, terminal, rotación y condiciones de prueba. por tunesinformación de gestión de calidadse puede revisar junto con el plan de inspección y prueba específico del producto-.
Preguntas frecuentes
P: ¿Es una tierra de soldadura giratoria lo mismo que una tierra protectora?
R: No. Es parte del circuito de corriente de trabajo-de soldadura. La tierra de protección cumple una función de seguridad separada y sigue siendo necesaria cuando lo requieran el diseño del equipo y las regulaciones aplicables.
P: ¿Puede un anillo colector ordinario transportar corriente de soldadura?
R: Solo cuando el producto exacto está diseñado y clasificado específicamente para la corriente, el ciclo de trabajo, la resistencia, la temperatura, los terminales y el entorno requeridos. Los canales de señal de repuesto no deben considerarse adecuados.
P: ¿Cuánta capacidad de amperaje adicional se debe especificar?
R: No existe un porcentaje universal. La selección depende del perfil de corriente real, la duración de la soldadura, el ciclo de trabajo, la temperatura ambiente, la refrigeración, la configuración del cable y del terminal, y el método de clasificación del fabricante.
P: ¿Por qué se vuelve popular una conexión laboral rotaria?
R: El calor puede generarse por la resistencia en el contacto giratorio, cables, terminales, orejetas, uniones atornilladas o conexión de la pieza de trabajo. Las pruebas deben evaluar la ruta actual completa.
P: ¿Qué es mejor: el extremo-del-eje o el-agujero pasante?
R: Los diseños de extremo-de-eje suelen ser más sencillos cuando se puede acceder al extremo del eje. Los diseños de orificio pasante-son útiles cuando un eje, una tubería o un conducto de gas deben permanecer en el centro.
P: ¿El mantenimiento-gratuito significa que no hay inspección?
R: No. Es posible que los cables externos, terminales, sujetadores, sellos y accesorios de montaje aún requieran inspecciones periódicas incluso cuando el sistema de contacto interno requiera poco mantenimiento de rutina.
Recomendación final
Seleccione una tierra rotativa de alta-corriente de todo el proceso de soldadura, no solo del amperaje.
Primero defina el ciclo actual y de trabajo. Luego documente la resistencia, la caída de voltaje, el aumento de temperatura permitido, el montaje, la rotación, los cables, los terminales, el entorno, el acceso para mantenimiento y las pruebas de aceptación.
Este enfoque permite a los proveedores evaluar los mismos requisitos y reduce el riesgo de descubrir sobrecalentamiento, caída de voltaje, conflictos de instalación o rendimiento de soldadura inestable después de que el dispositivo entre en producción.
Envíe la especificación completa, el plano y la información-del ciclo de trabajo a través delPágina de contacto y cotización de ByTunepara la revisión de la solicitud.