DE1615172C - Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs eines Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs des zugehörigen Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren zum Schweißen senkrechter Nähte.

Durch das Buch »Elektro-Schlacke-Schweißung« . ist es bekannt, die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes zum Schweißen z. B. senkrechter Nähte durch in den Gleitschuhen angeordnete Meßorgane automatisch zu steuern, deren Ausgangsspannung einer Regelschaltung zugeführt wird. Bei diesem Schweißverfahren wird die Lage des Schmelzbades unter dem Gleitschuh durch Temperaturmessung mit einem Differential-Thermoelement oder durch eine Spannungsmessung zwischen dem Ende einer in das Schlackenbad eintauchenden gekühlten Sonde und dem Spiegel des Schmelzbades bestimmt.

Aus der schweizerischen Patentschrift 129 941 ist es weiter bekannt, die Lichtbogenlänge bei elektrischer Lichtbogenschweißung zu regulieren und die Vorschubgeschwindigkeit der Schweißelektrode unter Benutzung einer Fotozelle zu regeln. Wird der Lichtbogen bei dieser bekannten Schweißvorrichtung durch Abbrennen der Schweißelektrode langer, fällt auf die Fotozelle mehr Licht, was zu einer Beschleunigung des Vorschubs führt. Dadurch wird der Lichtbogen wieder auf die gewünschte Länge zurückgeführt. Wird der Lichtbogen umgekehrt verkleinert, führt dies zu einer Verzögerung des Vorschubs.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorschubgeschwindigkeit des ortsveränderlichen Schweißkopfes in Abhängigkeit von der Intensität des Lichtbogens und des von der Metallschmelze abgestrahlten Lichtes automatisch zu steuern. Zu berücksichtigen ist dabei, daß der Schweißkopf ortsveränderlich ist und es damit unmöglich wird, ein Meßorgan an einem bestimmten ortsfesten Platz innerhalb der Schweißvorrichtung anzuordnen. Andererseits ist es auch unmöglich, ein Meßorgan unmittelbar am Schweißkopf anzuordnen, da es wegen der dort auftretenden hohen Temperaturen stark gefährdet ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Er-. findung daher vor, daß an dem Gleitschuh des zugehörigen Schweißkopfes ein Rohr befestigt ist, an dessen dem Gleitschuh abgekehrten Ende eine Fotozelle derart angeordnet ist, daß sie das von dem Lichtbogen und der Metallschmelze abgestrahlte Licht auffängt.

Durch die Anordnung dieses Rohres an dem Gleitschuh und die Unterbringung der Fotozelle an dem vom Gleitschuh abgekehrten Ende dieses Rohres wird die Fotozelle vor thermischer Beanspruchung und hochspritzendem schmelzflüssigem Metall geschützt und trotzdem so gehalten, daß sie die an der Arbeitsseite des ortsveränderlichen Gleitschuhs auftretende Lichtstärke ständig und mit geringen Lichtverlusten erfaßt. Dadurch wird es möglich, den Vorschub des Schweißkopfes genau proportional zu der Intensität des Lichtbogens zu regeln.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine in dem Rohr angeordnete Blende. Mit dieser Blende erzielt man eine Voreinstellung und kann die Meßeinrichtung auf die Empfindlichkeit der Fotozelle, eine· grundsätzlich gewünschte hohe oder niedrige Vorschubgeschwindigkeit usw. voreinstellen.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine an das Rohr angeschlossene Leitung zum Zuführen eines Schutzgases. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine doppelte Ausnutzung des Rohres, falls' in einer Schutzgasatmosphäre geschweißt werden soll. ..■'·■

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung weiter beschrieben. In der Zeichnung ist -

F i g. 1 eine Seitenansicht des Gleitschuhs zum Herstellen von Schweißnähten an Platten,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht von zwei Platten, die mit dem Gleitschuh zusammengeschweißt werden,

F i g. 3 ein Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 die Darstellung einer Irisblende, die zum Regeln des Lichteinfalls auf die Fotozelle verwendet wird, .

F i g. 5 die Darstellung eines anderen Mittels zum Einstellen des Lichteinfalls auf die Fotozelle und

F i g. 6 ein Vertikalschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt die beiden vertikal stehenden Platten 10 und 11, die zwischen sich einen Spalt 12 einschließen, in dem das Schweißmetall 13 eingebracht wird. F i g. 1 zeigt eine lange vertikale Säule 14, die auf ihrer gesamten Vorderseite eine Zahnstange 15 trägt. Auf der Platte 10 ist die Säule 14 mit Platten 16 befestigt. Durch in den Platten 16 vorgesehene Löcher ragen Halteklemmen 17, die ihrerseits wieder Bohrungen aufweisen, in die Keile 18 eingesetzt sind. Die Klemmen 17 werden an die Platte 10 angeschweißt und später abgeschlagen. Auf der Säule 14 sitzt noch die schematisch gezeichnete Vorschubeinrichtung 19, die mit der Zahnstange 15 über Zahnräder kämmt. Ein Motor 62 sitzt auf der Vorschubeinrichtung 19 und liefert die Antriebskraft. Mit der Vorschubeinrichtung 19 wirkt das Steuerpult 22 zusammen. Auf diesem sind die Meßgeräte und Anzeigetafeln angeordnet, die die notwendigen Angaben über Spannung, Vorschubgeschwindigkeit u. a. liefern. Eine Trommel 23 hält den Schweißdraht 70, der der Schweißstelle durch einen Isolierschlauch 25 zugeführt wird. Nach seinem Austritt aus dem Schlauch 25 läuft der Draht 70 in ein elektrisches Kontaktrohr 24 ein, das in den F i g. 1 und 3 gezeigt wird, und läuft dann auf die Schweißstelle zu. Über nicht gezeigte elektrische Anschlüsse wird dem aus Kupfer bestehenden Kontaktrphr 24 Spannung zugeführt.

Auf der Vorschubeinrichtung 19 ist eine Vorrichtung 26 angeordnet, die zum Halten und Einstellen des Gleitschuhs 27 an der Schweißstelle dient. Über die Schläuche 28 und 29 wird Kühlwasser zu- und abgeleitet. Mit diesem Kühlwasser wird der Gleitschuh 27 auf einer unter seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur gehalten. Unmittelbar auf dem Schuh 27 ist die Fotozelle 30 befestigt. Ihre Wirkungsweise und ihre Lage ergeben sich jedoch noch deutlicher aus den F i g. 2 und 3.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Kanten der beiden miteinander zu verbindenden Platten 10 und 11 abgeschrägt. Auf den hinteren abgeschrägten Kanten ist mit Heftschweißung eine Stange 32 befestigt, die den Spalt zwischen den beiden Platten verschließt und verhindert, daß das geschmolzene Metall beim Auf-

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tragen der Schmelze auf der anderen Seite des eine Feder offengehalten werden, werden geschlossen. Spaltes durchleckt. Diese Stellung wird in F i g. 2 gezeigt. Der zu dem

Gemäß den F i g. 2 und 3 ist die Fotozelle 30 so Motor 62 führende Stromkreis wird damit geangeprdnet, daß sie Licht über das Rohr 33 erhält, schlossen, und der Schweißkopf kann um eine bedas von der fotoelektrischen Zelle bis in die Nähe 5 stimmte Strecke weitergeschoben werden. Während des Lichtbogens läuft. Das vom Lichtbogen abge- des Vorschubs des Schweißkopfes wird der Schweißstrahlte Licht tritt durch das Rohr 33 durch und Vorgang fortgesetzt und der Lichtbogen aufrechttrifft auf die Fotozelle 30 auf. Gemäß F i g. 3 hat die erhalten. Dabei wird Wärme und Licht erzeugt Fotozelle 30 eine Bohrung 34, in die ein Nippel 35 und Schweißmetall aufgetragen. Durch die Bewegung eingeschraubt ist. Mit seinem anderen Ende ist der io des Schweißkopfes und die gleichzeitige Bewegung Nippel 35 in ein Ventil 36 eingeschraubt. Ein des Schuhs, wobei sich das Kontaktrohr 24 und der weiterer Nippel 37 liegt zwischen dem anderen Ende Schuh 27 gemeinsam bewegen, wird die Stärke des des Ventils 36 und einem T-Stück 38. Ein dritter durch das Rohr 33 durchtretenden Lichtes herab-Nippel 39 sitzt zwischen dem anderen Ende des gesetzt, da die der Schweißstelle und dem Licht-T-Stückes und dem Gleitschuh 27. Der Schuh 27 15 bogen zugekehrte öffnung des Rohres ihren Abstand weist noch eine Bohrung 40 auf, die in einer Linie . über der Metallschmelze erhöht. Dies führt zu einer mit dem Rohr 33 liegt. Die Verwendung des Ventils Herabsetzung der Stärke des durch das Rohr 33 auf 36 ist freigestellt. Zweckmäßig wird es jedoch vor- die Fotozelle 30 fallenden Lichtes. Nach einer ausgesehen, so daß die Stärke des durch das Rohr 33 reichenden Verschiebung hat die Stärke des Lichtes, durchtretenden Lichtes nach Wunsch geändert wer- 30 das auf die Fotozelle auftrifft, genügend weit abden kann, damit die Fotozelle 30 von der Schweiß- genommen, so daß die Zelle wieder nichtleitend stelle eine vorgegebene Lichtmenge erhält. In den wird und den Stromkreis unterbricht. Das Relais 60 dritten Schenkel des T-Stückes 38 ist ein Nippel 41 fällt ab, und die Kontakte 61 werden wieder geeingeschraubt. Dieser Nippel 41 trägt ein Rohr 31. öffnet.

Über dieses Rohr wird ein Schutzgas, wie z. B. 35 Die Wegstrecke, um die sich der Schweißkopf und Kohlendioxyd, zugeführt. Dieses Schutzgas tritt aus der Gleitschuh 27 gleichzeitig bei Antrieb durch den dem T-Stück 38 in das Rohr 33 ein, von dem es bis Motor 62 bewegen, wird durch die Menge des auf in das Gebiet 42 oberhalb der Metallschmelze strömt. die Fotozelle 30 fallenden Lichtes bestimmt. Da das Dort bildet es eine schützende Decke und verhindert von der Schweißstelle abgegebene Licht in Abein unmittelbares Auftreffen von Luft auf die Metall- 30 hängigkeit von der Stärke der Schweißnaht und der schmelze. Für diesen Zweck kann jedes geeignete Menge des aufgetragenen geschmobenen Metalls Schutzgas verwendet werden. Kohlendiöxyd und steht, können Schwankungen des auf die Fotozelle Argon sind jedoch besonders brauchbar. Obwohl 30 fallenden Lichtes durch richtige Einstellung des das Schutzgas auch auf andere Weise zugeführt wer- Ventils 36 ausgeglichen werden. Die von dem den kann, hält die Zuführung durch das Rohr 33 die 35 Schweißkopf und dem Schuh zurückgelegte Strecke Bohrung 40 frei von Schmutz und rein, so daß das liegt im allgemeinen bei etwa 12 bis 25 mm. Wähvon dem Lichtbogen und dem geschmolzenen Metall rend dieser Teilbewegung werden das Schweißen und abgegebene Licht ungehindert auf die Fotozelle auf- der Metallauftrag fortgesetzt. Am Ende dieser Vertrifft. Schiebung bringt der weitergeführte Auftrag von

Zum Steuern der öffnung des Rohres 33 können 40 Schweißmetall den Lichtbogen näher an die Bohrung auch andere Mittel verwendet werden. So zeigt 40 in dem Schuh 27, so daß die Stärke des durch Fig. 4 eine Blende44, die in das Rohr 33 eingesetzt das Rohr 33 durchtretenden Lichtes allmählich bis wird. Die öffnung der Blende wird so eingestellt, auf die vorbestimmte Lichtstärke ansteigt, die erdaß noch ausreichend Licht zum Erregen der Foto- forderlich ist, um die Fotozelle 30 leitend zu machen, zelle 30 auf diese auftrifft. Irisblenden, wie sie in 45 Sobald dies geschehen ist, wird die Relaisspule 60 Fotoapparaten gebraucht werden, lassen sich ver- erregt, und die nächste Teilbewegung findet statt,
wenden. Anstatt eine solche Teilbewegung des Schweiß-

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine andere Möglichkeit kopfes und des Gleitschuhs 27 hervorzurufen, kann zum Steuern der öffnung des Rohres 33. So wird das eine Fotozelle zusammen mit der erforderlichen Rohr 33 mit einer öffnung versehen, in die eine 50 Schaltung verwendet werden, um eine kontinuierzylindrische Scheibe 50 eingesetzt wird, die eine liehe, aber nicht unbedingt gleichförmige Bewegung Bohrung 51 vorgegebener Größe aufweist. Eine Stell- des Schweißkopfes entlang der Schweißnaht zu beschraube52 hält die Scheibe 50. Bei Verwendung wirken. Die Stärke des von einer Fotozelle abgemehrerer Scheiben 50 mit Bohrungen 51 verschiede- gebenen Stromes schwankt proportional zu der ner Größe läßt sich der Betrag des durch das Rohr 55 Stärke des auf sie fallenden Lichtes. Da die Stärke 33 auf die Fotozelle 30 auftreffenden Lichtes auf des von dem Lichtbogen und der Metallschmelze erjeden beliebigen Wert einregeln. zeugten Lichtes beim Auftragen des Schweißmetalls

Als Beispiel für eine Fotozelle, die in dem Gleit- schwankt, können die Schwankungen des von der schuh verwendet wird, sei auf eine Zelle aus Fotozelle abgegebenen Lichtes dazu verwendet wer-Kadmiumsulfid hingewiesen, die bei einer Wolfram- 60 den, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißlichtquelle mit 2854° K eine Spitzenempfindlichkeit kopfes entlang der Schweißnaht zu erhöhen oder zu von 5000 bis 6000 Angström hat. vermindern, um den Auftrag einer brauchbaren

Wenn im Betrieb Licht vorgegebener Stärke auf Schweiße zu bewirken und, falls dies erwünscht ist, die im Normalzustand nicht leitende Fotozelle 30 . um das geschmolzene Metall hinter dem Schuh zu fällt, wird die Zelle leitend und schließt den Strom- 65 halten.

kreis, so daß ein Relais erregt wird. Damit erhält die Die vorstehend beschriebene Erfindung ist auch

in F i g. 2 gezeigte Relaiswicklung 60 Spannung, und brauchbar bei Horizontal- und Flachschweißdie Relaiskontakte 61, die im Normalzustand durch verfahren.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs des zugehörigen Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren zum Schweißen senkrechter Nähte, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gleitschuh (27) ein Rohr (40,39, 38, 33,35) befestigt ist, an dessen dem Gleitschuh abgekehrten Ende eine Fotozelle (30) derart angeordnet ist,

daß sie das von dem Lichtbogen und der Metallschmelze abgestrahlte Licht auffängt.

2. Gleitschuh nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem Rohr (40> 39,38,33,35) angeordnete Blende (44).

3. Gleitschuh nach Anspruch 1 ocjer 2, gekennzeichnet durch eine an das Rohr (40, 39, 38, 33, 35) angeschlossene Leitung (31) zum Zuführen eines Schutzgases.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen