DE2631250B2 - Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf SchweißfugenmitteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf
Schweißfugenmitte mit dem quer zur Schweißfuge pendelnden Lichtbogen als Meßfühler sowie auf eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (US-PS 32 04 081) wird eine Symmetrieabweichung
eines im Lichtbogen-Schweißstromkreis meßbaren Störsignals, das beim Überqueren der
Schweißfuge durch den Schweißbrenner auftritt, dazu verwendet, den Schweißbrenner selbsttätig auf
Schweißfugenmitte zu führen. Dabei ist es nachteilhaft, daß eine Interferenz zwischen dem Störsignal und einer
vorhandenen Welligkeit des Schweißstromes auftreten kann, was mit der Gefahr einer Störung der Einrtellung
auf die Schweißfugenmitte verbunden ist Außerdem ist eine Abhängigkeit der Form des Störsignals von der
jeweiligen besonderen Gestalt der Schweißfuge zu erwarten, was die Genauigkeit der Einstellung beeinträchtigen
kann.
Es ist auch bekannt (DE-AS 10 80 712 entsprechend US-PS 29 44 141), eine zwischen miteinander zu
verschweißenden Werkstücken auftretende kleine Potentialdifferenz, die durch vom Lichtbogen verursachte
Streuströme hervorgerufen wird, als Meßgröße zur Einstellung der Schweißfugenmitte zu verwenden. Doch
ist auch hierbei ein Mangel an Genauigkeit sowie Störanfälligkeit zu erwarten, da diese Potenttaldifferenz
von der Lage der Meßpunkte sowie der darauf bezogenen relativen Lage des Schweißbrenners beeinflußt
wird. Diesbezüglich sind zwar weitere Maßnahmen für eine genauere Messung bekannt (US-PS 32 04 081),
doch erscheint auch dadurch eine vollständige Vermeidung der vorerwähnten Nachteile nicht bewirkt
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art unter Vermeidung
der vorerwähnten Nachteile zu schaffen, durch dis
unabhängig von Form und Material eine genauere und störunanfällige selbsttätige Führung des Schweißbrenners
auf Schweißfugenmitte erreicht ist
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schweißstromwerte in zeitlich aufeinanderfolgenden, örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung gemessen werden und daß der Schweißbrenner in Abhängigkeit
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schweißstromwerte in zeitlich aufeinanderfolgenden, örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung gemessen werden und daß der Schweißbrenner in Abhängigkeit
ίο von Größe und Richtungssinn der Schweißstromdifferenzen
der gegenüberliegenden Umkehrbereiche so weit quer zur Schweißfuge verschoben wird, daß eine
vorbestimmte Schweißstromdifferenz eingehalten wird. Durch die Messung der Schweißstromwerte in den
Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung ist ein sehr genaues Kriterium zur Erfassung einer
Abweichung des Schweißbrenners von der Schweißfugenmitte hergestellt, das weder durch eine Welligkeit
des Schweißstromes noch durch di. Art und Form der Sehwcißiuge beeinflußI wird. Ferner ist durch eine
geeignete Festlegung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz eine besonders einfache Möglichkeit
geschaffen, einen Abgleich im Sinne einer Anpassung an unterschiedliche Formen von Schweißfugen sowie an
unterschiedliche Anwendungen, wie beispielsweise Kehlnahtverschweißung, vorzunehmen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit einer den Schweißbrenner tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkenden
Pendeleinrichtung, die durch einen Antrieb in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit
quer zur Schweißfuge bewegbar ist, und mit einer Nachlaufsteuereinheit in der ein vom Lichtbogen
als Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer
Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist, ist dadurch gekennzeichnet iaß die
Nachlaufsteuereinheit einen Detektor zur Messung des Schweißstromwertes während der Pendelbewegung
au "weist sowie eine Speichereinheit, in der die zu den örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen
gehörenden Schweißstromwerte jeweils in Form zweier Speicherwerte speicherbar sind, eine mit der Speichereinheit
verbundene Vergleichsschaltung, durch die ein einer Differenz zwischen zwei den beiden Speicherwerten
zugeordneten Ausgangssignalen der Speichereinheit entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, einen
Bezugssignalgenerator zum Erzeugen eines Bezugssignals und eine Befehlseinheit, deren einem Eingang das
so Bezugssignal und deren anderem Eingang das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung zuführbar ist
und die in Abhängigkeit vom Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden
Signalen ein BefcHssignal erzeugt das durjh eine in der
Seitenverstelleinheit vorgesehene Antriebseinheit irr Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz
antreibbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung, in der die
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher r. rläutert ist. Es
zeigt
F i g. 1 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Schweißens mit pendelndem Lichtbogen, wobei die
allgemeine Anordnung einer Pendeleinrichtung in bezug auf Stahlplatten mit V-Fuge gezeigt ist,
F i g. 2 eine Darstellung einer einwandfreien Schweißnaht
erzeugt durch Schweißen mit pendelndem
Lichtbogen, wie es in F i g. 1 veranschaulicht ist,
F i g. 3 eine Darstellung einer nicht einwandfreien Schweißnaht beim Schweißen mit pendelndem Lichtbogen gemäß F ig. I,
F i g. 4 eine perspektivische Darstellung verschweiß- <;
ter Stahlplatten mit V-Fuge unter Einzeichnung der *-, y- und /-Koordinate,
Fig.5 eine graphische Darstellung der Schweißstromdifferenzen am linksseitigen und rechtsseitigen
Fnde der Lichtbogen-Pendelbewegung bei Verschiebung der Pendeleinrichtung aus der richtigen Stellung,
F i g. 6 ein Blockschema einer Nachlaufsteuereinheit, F i g. 7 ein Schema eines Tiefpaßfilters, das zweckdienlich bei der in F i g. 6 dargestellten Nachlaufsteuereinheit vorgesehen ist, j-,
F i g. 6 ein Blockschema einer Nachlaufsteuereinheit, F i g. 7 ein Schema eines Tiefpaßfilters, das zweckdienlich bei der in F i g. 6 dargestellten Nachlaufsteuereinheit vorgesehen ist, j-,
F i g. 8 eine graphische Darstellung der Dämpfungscharakteristik des in F i g. 7 gezeigten Tiefpaßfilters,
ί i g. 3 ein mockäoiiäibcneiiia einer anderen Ausfünmngsform
der Nachlaufsteuereinheit,
Fig. 10 ein Blockschema einer weiteren Ausfüh- ?<
> rungsform der Nachlaufsteuereinheit,
F i g. 11 ein Detailschema einer Speichereinheit in
Fig. 10.
fig. 12 ein Detailschema eines Bezugssignalgenerators
und einer Befehlseinheit in F i g. 10, y,
(ig. 13 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Führung eines Schweißbrenners, das
/um Verschweißen von Stahlplatten mit einseitiger V-Schrägung geeignet ist,
Fig. 14 ein Blockschaltschema einer weiteren Aus- jo
fuhrungsforni, bei der zusätzlich zu der Schaltungsanordnung
der Fig. 6 noch ein Vorspannungssignalgenerator vorgesehen ist,
Fig. 15 eine detaillierte Darstellung der Schaltungsanordnung
des in Fig. 14 gezeigten Vorspannungssi η enalgenerators, und
Fig. 16 ein Blockschema noch einer weiteren
Ausfuhrungsform, bei der im Unterschied zur Anordnung der F i g. 10 zwei Bezugssiijnalgeneratoren vorgesehen
sind. in
In F i g. 1. 2. 3 und 4 ist beispielhaft das Schweißen mit
pendelndem Lichtbogen, im folgenden Pendelschweiß-% erfahren genannt, erläutert. Die in diesen Figuren
gezeigten Beispiele für das Pendelschweißverfahren betreffen eine als Vertikalschweißung durchgeführte *-,
Stumpfschweißung von Stahlplatten mit einer in V-Schrägung geformten Schweißfuge. In Fig. 1 ist mit
der Bezugszahl 1 ein an der Rückseite der V-Schrägung angebrachter Steg bezeichnet, mit der Bezugszahl 2 eine
in der Betrachtungsrichtung von der Vorderseite der V-Schrägung linksseitig angeordnete Stahlplatte, mit
der Bezugszahl 3 eine in der Betrachtungsrichtung von der Vorderseite der V-Schrägung rechtsseitig angeordnete Stahlplatte, mit den Bezugszahlen 4 und 5 ist ein
Schweißbrenner für das Lichtbogen-Pendelschweißverfahren mit abschmelzender Elektrode bezeichnet, mit
den Bezugszahlen 6 und 7 eine Schweißdüse, mit den Bezugszahlen 8 und 9 eine Abschmelzelektrode oder ein
abschmelzender Draht, mit den Bezugszahlen 10 und 11
sind die Pendelkonturen bezeichnet, die Bezugssymbole Pi und Pi bezeichnen die entgegengesetzten Enden der
Pendelkonturen, mit der Bezugszahl 12 ist eins Antriebsquelle zur Auslösung der Pendelbewegung
bezeichnet, mit der Bezugszahl 13 ein hinter der Afitricbsqueüe 12 Hegender Antriebsmotor, mit der
Bezugszahl 14 ein von der V-Schrägung umgrenzter Zwischenraum, mit der Bezugszahl 15 eine Halterung
für die zur Auslösung der Pendelbewegung dienende Antriebsquelle 12 und mit der Bezugszahl 16 eine
Seitenverstelleinheit zum Verstellen der Halterung 15 quer zur Schweißfuge. Der Schweißbrenner ist auf die
Antriebsquelle 12 aufmontiert und an dieser befestigt. Die Antriebsquelle 12 mit dem Antriebsmotor 13 und
die Halterung 15 stellen eine Pendeleinrichtung dar.
In der Stellung am rechten Endpunkt P\, in die der Schweißbrenner gelangt, nachdem er sich entlang der
Linienzüge 10 und 11 fortbewegt hat, sind die Bauteile
des Schweißbrenners in gestrichelten Linien wiedergegeben, wobei der Schweißbrenner mit der Bezugszahl 5
versehen ist, die Schweißdüse mit der Bezugszahl 7 und der zu verbrauchende Draht mit der Bezugszahl 9. In
der Stellung am linken Endpunkt P2 der Pendelbewegung
ist der Schweißbrenner mit der Bezugszahl 4 bezeichnet, die Schweißdüse mit der Bezugszahl 6 und
der zu verbrauchende Draht mit der Bezugszahl 8. Hier sind die Brerinerieiie mit durchgezogenen Linien
dargestellt. Die Dicke der Stahlplatten 2 und 3 ist mit dem Buchstaben //bezeichnet.
Es soll nun auf die Pendelkonturen näher eingegangen werden. Beim Pendelverfahren wird der Lichtbogen
an dem Punkt P\ gezündet, worauf der Linienzug 10 bis
zu dem Punkt P2 durchlaufen wird und von dort der
Linienzug U, der vor dem Linienzug 10 verläuft und wieder zum Punkt P\ führt. Dieser Vorgang wiederholt
sich dan.v. Durch die Schweißung in dem Zwischenraum
14 zwischen den V-Schrägungen kann eine Schweißfuge oder Schweißnaht 17 von hoher Schweißgüte erzeugt
werden, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.
In F i g. 2 ist der Abstand von der Rückseite der
rechten Stahlplatte 3 bis zum Übergang der Vorderseite der Schweißnaht 17 in die Schrägung der Stahlplatte 3
mit l\ bezeichnet. Mit anderen Worten, l\ bezeicnnet die
Schweißnahthöhe an der rechten Seite der Schweißnaht. Dementsprechend bezeichnet h die Schweißnahthöhe
an der linken Seite der Schweißnaht. Der Abstand von der rechten Schweißdüse 7 bis zur Bogenerzeugungsstelle
18 ist mit Im bezeichnet Somit stellt also Irx
die Ausfahrlänge des zu verbrauchenden Drahts am rechten Ende P\ der Pendelkontur dar. Ähnlich
bezeichnet lu die Ausfahrlänge des zu verbrauchenden
Drahts am linken Ende P7 der Pendelkontur. Folgt der
Schweißbrenner genau der Schrägungslinie in dem Zwischenraum 14 und nimmt er mithin die in F i g. 1 und
2 gezeigten Brennerstellungen ein, so ist die rechte Schweißnahthöhe A der Schweißnaht 17 im wesentlichen
gleich ihrer linken Schweißnahthöhe 4 wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. In diesem Fall sind auch die
Ausfahrlängen Ir\ und Iu des zu verbrauchenden Di ahts
am rechten und am linken Ende praktisch die gleichen.
In Fig.3 ist der Fall dargestellt, daß sich die
Pendeleinrichtung oder die zur Erzeugung der Pendelkonturen 10 und 11 dienende Antriebsquelle 12 aus
bestimmten Gründen nach rechts verschoben haben. In diesem Fall wird eine unzulängliche Schweißnaht 19
erhalten, bei der die rechte Schweißnahthöhe h im
Vergleich zur linken Schweißnahthöhe k sehr groß ist Hierbei zeigt sich, daß sich die erhaltene Schweißnaht
bei einer Verschiebung der Pendeleinrichtung nach rechts ebenfalls nach rechts verlagert Tritt dieser Fall
ein, so ist die Ausfahrlänge te des zu verbrauchenden
Drahts am rechtsseitigen Ende geringer als die Ausfahrlange Iu am linksseitigen Ende.
Die obige Erscheinung ist zu beobachten, wenn sich
ein (nicht dargestellter) Wagen, auf den die Pendeleinrichtung aufmontiert ist, nicht auf einer Spur entlang der
Schrägungslinie fortbewegt Doch auch wenn sich der
Wagen auf einer Spur entlang der Schrägungslinie
fortbewegt, kann der Fall eintreten, daß in dem Zwischenraum 14 keine einwandfreie Schweißnaht 17
erhalten wird, wenn nämlich die Ausführung der Pendelbewegung von einem mechanischen Spiel beein
flußt wird oder wenn der zu verbrauchende Draht eine Krümmung aufweist, und auch in diesem Fall resultiert
eine Schweißnaht 19 wie die in F i g. 3 dargestellte. Ähnliche Erscheinungen sind auch bei der Kehlnahtschweißung
zu beobachten.
Im Fall des Auftretens einer solchen rechtsschiefen Schweißnaht 19, wie sie hier in Fig.3 gezeigt ist, ist
daher eine Einstellung der Seitenverstelleinheit 16 im Sinne einer Verschiebung der Pendeleinrichtung 12, 13,
15 und des Schweißbrenners nach links vorzunehmen, d. h. in der Richtung Q'-* Q. Verschiebt sich die
Schweißnaht im Unterschied zum Fall der Fig. 3 nach iinks, so muß eine zum Faii der F i g. j entgegengesetzte
Einstellung erfolgen.
Die Darstellung der Fig.4 dient der Erleichterung
des Gesamtüberblicks über die in Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichten Zusammenhänge. Der Buchstabe ζ
bezeichnet hier die Richtung der Schweißfuge, mit dem Buchstaben χ ist eine seitliche Richtung im Blick über
die Schrägung bezeichnet, mit dem Buchstaben y die Dickenrichtung der Stahlplatten 2 und 3 und mit dem
Symbol C\ die Richtung der Schwerkraft. Die FortbewegungssDur wird von einer der Stahlplatten 2 oder 3
getragen, so daß sich der Wagen in der Richtung ζ fortbewegt. Fig. 1, 2 und 3 sind Schnittansichten in der
Ebene χ — /der F i g. 4.
Bei F i g. 5 handelt es sich um eine graphische Darstellung der Schweißstromwerte am linksseitigen
und rechtsseitigen Ende einschlieflli.h des linken und rechten Umkehrbereichs der Pendelbewegung. Die
Pendeleinrichtung 12, 13, 15 und die daran montierten Bauteile 8, 6, 4 des Schweißbrenners befanden sich
ursprünglich im wesentlichen in der Mitte und sind dem Schrägungsraum 14 zugekehrt. Mit anderen Worten, die
Pendelkonturen 10 und 11 sind auf die Mitte des Schrägungsraums 14 bezogen, wie dies in F i g. 1 gezeigt
ist. In Fig.5 gilt für diese Stellung x^O. Hierauf
wurden der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung mit Hilfe der Seitenverstelleinheit 16 in Richtung der
x-Achse in F i g. 4 nach rechts bewegt Setzt man für den Schweißstromwert im rechten Umkehrbereich der
Pendelbewegung (d. h. an oder nahe dem Punkt Pi) den
Wert ir und für den Schweißstromwert im linken
Umkehrbereich (d. h. an und nahe dem Punkt P2) den
Wert i'l, so lassen sich die Schweißstromdifferenzen an
verschiedenen Stellen entlang der Ar-Achse auftragen Or— Il), wie dies in F i g. 5 gezeigt ist
In der Versuchsanordnung für die Auftragung der Kurve wurden ganz bestimmte Bedingungen eingehal
ten; so handelte es sich bei dem zu verbrauchenden Draht um einen Volldraht aus Flußstahl mit einem
Durchmesser von 1,2 min, die Dicke der Stahlplatten
betrug etwa 25 mm, der Winkel der V-Schrägung belief sich auf 45°, die Zuführgeschwindigkeit des zu
verbrauchenden Drahts auf etwa 50 g/min, die mittlere Schweißstromstärke auf etwa 170 Ampere und als
Schutzgas wurde CO2 verwendet Die Augenscheinnahme ergab, daß eine einwandfreie Schweißraupe wie die
bei 17 gezeigte erhalten wurde, wenn sich der Wert für χ
in dem Bereich von 0 mm bis etwa ί mm hielt, wogegen
die Schweißraupe ähnlich wie die bei 19 dargestellte nicht einwandfrei war, wenn die Rechtsverschiebung
den Wert von etwa 1 mm überschritt, d. h. wenn sich der
Wert für χ in dem Bereich von etwa 1 mm bis 4 mm hielt.
Aus F i g. 5 geht hervor, daß sich die Schweißstrom differenz (ι«—/'(.) um so mehr erhöht, je mehr sich die
Pendeleinrichtung nach rechts verschiebt, wie dies die > Kurve A erkennen läßt. Diese Erscheinung dürfte auf
den Jouleschen Effekt zurückzuführen sein, der von der Ausfahrlänge des zu verbrauchenden Drahts abhängt.
Die Kurve A zeigt, daß k<iR, falls gemäß der
Darstellung der F i g. 3 der Fall Il2
> Im eintritt. Wird die
in Pendeleinrichtung anders als in Fig. 5 entlang der
,Y-Achse nach links verschoben, so gilt die Beziehung //.>/«. Falls sich hierbei der Wert für χ in dem Bereich
von etwa 0 mm bis -1 mm (Linksverschiebung um 1 mm) hält, ist die resultierende ,Schweißraupe einwand-
i> frei, wie dies bei 17 gezeigt ist. Die Größe der
Schweißstromdifferenz (Ir-Il) liegt mit χ = 1 mm bei
etwa 3 bis 5 Ampere, wie aus der Kurve A zu entnehmen ist. Fails also der Schweißbrenner und die Pendeieinrichtung
aus irgendeinem Grund von der Mittellage in
>o bezug auf den Schrägungsraum nach links oder nach
rechts abweichen sollten, kann eine Einstellung dahingehend vorgenommen werden, daß die Beziehung
ir = >l gewahrt bleibt. Gemäß F i g. 5 sind der Schweißbrenner
und die Pendeleinrichtung so nach Iinks oder nach rechts zu führen, daß sich der Absolutwert der
Schweißstromdifferenz (ir—il) in dem Bereich von 0
Ampere bis 3 bis 5 Ampere hält.
In F i g. 6 ist eine Nachlaufsteuereinheit gezeigt, die zur Durchführung des obigen Verfahrens zur selbsttäti-
jo gen Führung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte,
im folgenden kurz Nachlaufsteuerung genannt, geeignet ist. Mit der Bezugszahl 20 ist eine Schweißstromstelle
bezeichnet, mit der Bezugszahl 21 ein Stromkabel (Erdseite), mit der Bezugszahl 22 ein
1-5 Stromkabel (positive Seite), mit der Bezugszahl 23 ein
Detektor zum Demodulieren des Schweißstroms und zur Messung des Schweißstromwertes, mit der Bezugszahl 24 ein Tiefpaßfilter zum Beseitigen von Hochfrequenzkomponenten
des demodulierten Schweißstroms und zum Durchlassen von Niederfrequenzkomponenten
des demodulierten Schweißstroms, mit der Bezugszahl
25 ein linker oder erster Schalter, der am linken Ende der Pendelbewegung einschließlich des linken Umkehrbereichs
geschlossen wird, und mit der Bezugszahl 26 ein rechter oder zweiter Schalter, der am rechten Ende
der Pendelbewegung einschließlich des rechten Umkehrbereichs geschlossen wird. Bei den Schaltern 25 und
26 kann es sich um Schalter üblicher Art oder um Halbleiterschalter, wie etwa Transistoren, handeln. Mit
der Bezugszahl 27 ist ein linker oder erster Speicher zum Speichern des Schweißstromwerts im linken
Umkehrbereich der Pendelbewegung bezeichnet, mit der Bezugszahl 28 ein rechter oder zweiter Speicher
zum Speichern des Schweißstromwerts im rechten Umkehrbereich der Pendelbewegung, mit der Bezugszahl 29 eine Vergleichsschaltung in Form eines
Vergleichsverstärkers zum Vergleichen der in dem linken und rechten Speicher 27 bzw. 28 gespeicherten
Schweißstromwerte unter Verstärken einer etwaigen Differenz zwischen den für die linke und für die rechte
Seite ermittelten Schweißstromwerten und mit der Bezugszahl 30 ein Vergleichsschalter. Immer dann,
wenn der Schweißstromwert von den rechtsseitigen Umkehrbereichen durch den rechten Speicher 28 /j-mal
akkumuliert oder integriert worden ist (wobei η eine
ganze Zahl wie 1,2,3... ist), wird der Vergleichsschalter
30 zur Weiterleitung des Ausgangssignals des Vergleichsverstärkers 29 geschlossen. Der Vergleichsschal-
ter 30 kann auch zwischen den linken Speicher 27 und den Vergleichsverstärker 29 oder zwischen den rechten
Speicher 28 und den Vergleichsverstärker 29 gelegt sein. Die Bezugszahl 31 bezeichnet einen Bezugssignalgenerator,
der beispielsweise ein Bezugssignal entsprechend einem Schwellensignal von ±/o Ampere (/o>0)
erzeugt. Es ist nicht zwingend erforderlich, daß die Absolutwerte für + Z0 und -10 die gleichen seien. Mit
der Bezugszahl 32 ist eine Befehlseinheit bezeichnet und mit der Bezugszahl 33 eine Antriebseinheit in Form
eines Profiliermotors.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 ist der Profiliermotor 33 in der Weise mit der Seitenverstelleinheit
16 gekoppelt, daß der Profiliermotor 33 jeweils nach der aus der Befehlseinheit 32 herrührenden
Instruktion zum Vorlauf oder Rücklauf angetrieben wird, um hierdurch die Pendeleinrichtung und den
Schweißbrenner nach iinks oder nach rechts zu
verschieben. Der in dem linken Speicher 27 gespeicherte linksseitige Schweißstromwert ist ausgedrückt durch
k = I
und der in dem rechten Speicher 28 gespeicherte rechtsseitige Schweißstromwert durch
Ik = I
Dies gibt die Summe der Abfragungen für η Pendelzyklen für die links- und rechtsseitigen Schweißstromwerte an. Ein Pendelzyklus ist hierbei definiert als
ein Umlauf des Schweißbrenners entlang der Konturen 10und 11 in Fig. 1.
Erwünschtenfalls können die Augenblicksströme ίμη>,
iR(n) im rechten und linken Umkehrbereich in den
betreffenden Pendelzyklen für die Zeit T integriert und ^ueinander addiert werden, wodurch man als linksseitiges
und rechtsseitiges Akkumulat
40
45
50
erhält. In diesem Fall ist für die Schließdauer der Schalter 25 und 26 die Zeit T gewählt Das
Ausgangssignal des Vergleichsschalters 30 ist durch 0((Ir-Il) gegeben, worin « der Verstärkungsfaktor des
Vergleichsverstärkers ist (« > 0).
Die Befehlseinheit arbeitet wie folgt: Wenn die Beziehungen «(/«— 4)>0 und «(/«—//.) ^ -!-/0 gelten,
erteilt die Befehlseinheit 32 einen Befehl, der bewirkt, daß sich die Pendeleinrichtung mitsamt dem Schweißbrenner
entlang der *-Achse nach links verschiebt Falls hingegen die Beziehungen «(Ir—Il)
<0 und <χ(/λ — Il) S — /ο gelten, geht von der Befehlseinheit 32 ein
Befehl zur Verschiebung der Pendeleinrichtung und des Schweißbrenners nach rechts aus. Gilt die Beziehung
|oc(/r— Il) I
< /0, so erteilt die Befehlseinhen 32 keinen
Befehl zum Verschieben der Pendeleinrichtung und des Schweißbrenners.
Erwünschtenfalls kann der Vergleichsverstärker 29 auch so aufgebaut sein, daß er ein Ausgangssignal
«('/.— /«) liefert. Das Bewegungsinkrement der Verschiebung
nach Iinks oder nach rechts ist vorzugsweise auf einen bestimmten Betrag von Axmm für jede
Befehlsinstruktion festgelegt.
Nachdem die Pendeleinrichtung und der Schweißbrenner die Bewegung ausgeführt haben oder nachdem
die Befehlseinheit 32 den Befehl erteilt hat, wird der Gehalt des linken und des rechten Speichers 27 bzw. 28
auf Null rückgestellt. Durch Wiederholung des obigen Betriebsablaufs in der angegebenen Folge kann der
Schweißfugennachlauf sichergestellt werden. Als Detektor 23 kann ein Stromdetektorshunt dienen. Ferner
kann der Ausgang für den Detektor 23 auch von der positiven Seite (Kabel 22) entnommen werden statt von
der Erdseite (Kabel 21).
Es wird davon ausgegangen, daß unter den Frequenzkumpuiieiiien
des SchweiOsiiunis eine durch die
Ungleichmäßigkeit der Zuführung des zu verbrauchenden Drahts bedingte Frequenzkomponente />
enthalten ist, ferner eine durch die Kurzschlußneigung des zu verbrauchenden Drahts bedingte Frequenzkomponente
/5 und eine durch die Pendelbewegung bedingte Frequenzkomponente fw. Die für den Schweißfugennachlauf
nutzbare Frequenzkomponente des Schweißstroms hingegen muß auf die Ausfahrlänge des zu
verbrauchenden Drahts zurückzuführen sein. Für die vorliegenden Zwecke müssen daher die Frequenzkomponenten
/>und fs beseitigt werden. Ein Versuch ergab,
daß sich /sin dem Bereich von 20 Hz bis 100 Hz hält und
/pin dem Bereich von 2 Hz bis 10 Hz. Der Wert für fw
betrug im Fall der F i g. 5 0,2 Hz bis 0,3 Hz. Demgemäß ist es erwünscht, die Frequenzkomponenten />und /sdes
Schweißstromwertes durch das Tiefpaßfilter 24 zu beseitigen. Ein Beispiel für das Tiefpaßfilter 24, das
diesem Erfordernis genügt, ist in F i g. 7 gezeigt, nämlich ein zweistufiges ÄC-Filter. Die Bezugszahl 23 bezeichnet
den Stromdetektorshunt, Ri und R2 sind Widerstände,
C\ und C2 sind Kondensatoren, die Bezugszahlen 34
und 35 bezeichnen Ausgangsanschlüsse crs Tiefpaßfilters und die Bezugszahl 36 bezeichnet Ausgangsanschlüsse
des Stromdetektorshunts 23.
in F i g. 3 ist die Dämpfungscharakteristik des Tiefpaßfilters der F i g. 7 gezeigt. Die Abszisse gibt im
logarithmischen Maßstab die Frequenz in Hz wieder, während die Ordinate die Dämpfung in dB wiedergibt,
wobei /ä und h Aufteilungsfrequenzen bezeichnen
(fa<fb). Die Kurve, welche die Punkte b, c, d und e
verbindet, stellt die Dämpfung für die betreffende Frequenz dar. Die Dämpfung zwischen den Punkten c
und d beläuft sich auf 6 dB/Oct. und die Dämpfung zwischen den Punkten rf und e beträgt 12 dB/Oct. In
diesem Ausführungsbeispiel wurden Rx, R2, Q und C2 so
gewählt, daß die Frequenz fa bei etwa 0,2 Hz liegt und
die Frequenz fb bei etwa 1,27 Hz, wobei die Bedingungen
Rx = R2 und G = C2 eingehalten wurden. In diesem
Fall wurde die Beziehung h = 6,2 /„ erhalten. Es sei
bemerkt, daß in Fig.7 und 8 lediglich ein Beispiel
veranschaulicht ist und daß jedes Filter verwendet werden kann, das geeignet ist, die Frequenzkomponenten
fs und fr so weit zu beseitigen, daß der
Schweißfugennachlauf ermöglicht wird.
In Fig.9 ist eine andere Ausführungsfonn gezeigt
Mit den Bezugszahlen 27' und 28' sind die Speicher bezeichnet, die den Ausgang des Tiefpaßfilters 24 nur
dann speichern, wenn die dazugehörigen Schalter 37 bzw. 38 geöffnet sind. Der Schalter 37 wild auf der
linken Seite der Pendelbewegung geöffnet, so daß der
linke Speicher 27' dann den linksseitigen Schweißstromwert speichern kann. Der Schalter 38 wird dagegen auf
der rechten Seite der Pendelbewegung geöffnet, damit der rechte Speicher 28' den rechtsseitigen Schweißstromwert speichert Die Bezugszahlen 39 und 40
bezeichnen Speicherausgangsanschlüsse.
In Fig. 10 ist eine vereinfachte Version der Ausführungsform der Fig.6 gezeigt. In Fig. 10 ist die
den Schalter 25 und den linken Speicher 27 der F i g. 6 einbegreifende Schaltung kurzgeschlossen und der
Vergleichsschalter 30 der F i g. 6 ist in F i g. 10 durch den
Schalter 25 ersetzt. In dem Speicher 28 wird jeweils der rechtsseitige Schweißstromwert gespeichert und der
Vergleichsverstärker 29 vergleicht kontinuierlich den gespeicherten rechtsseitigen Schweißstromwert mit
dem Schweißstromwert in den verschiedenen Schweißbrennerstellungen
eines Pendelzyklus. Die verstärkte Differenz zwischen dem gespeicherten rechtsseitigen
Schweißstromwert ir und dem linksseitigen Schweißstromwen.
/j. wird an dem Schalter 25 entnommen oder mit anderen Worten, das von dem Schalter 25
entnommene Ausgangssignal ist «(//»—//.). Die Ausführungsform
der F i g. 10 entspricht der Ausführungsform der F i g. 6, wenn die Zahl der Abfragevorgänge gleich 1
gewählt ist. Experimentell hat es sich gezeigt, daß die Steuerung bei π = 1 am besten ist.
Als Abänderung der Ausführungsform der Fig. 10 kann dann auch vorgesehen s ;in, den Schalter 26 und
den rechten Speicher 28 in F i g. β kurzzuschließen und den Vergleichsschalter 30 in F i g. 6 durch den Schalter
26 zu ersetzen. Falls der Schweißstrom schwach ist, kann bei den Ausführungsformen der F i g. 6, 9, 10 und
11 zum Verstärken des Schweißstromwerts ein Verstärker
hinter das Tiefpaßfilter 24 gelegt werden. In den Zeichnungen ist die Funktionsweise der jeweils mit den
gleichen Bezugszahlen oder Bezugssymbolen versehenen Einheiten und Einrichtungen stets die gleiche.
In F i g. 11 sind der Speicher 28 und die dazugehörigen
Schaltungen der in F i g. 10 gezeigten Ausführungsform beispielhaft im Detail dargestellt. Gleiche Bezugszahlen oder Symbole bezeichnen jeweils die gleichen
Einheiten. Mit der Bezugszahl 41 ist ein Verstärker bezeichnet und die Bezugszahl 42 bezeichnet Erde. Alle
Punkte, die mit der Bezugszahl 42 versehen sind, sind in dem Schaltkreis gemeinsam aufgeschaltet. Mit Ao ist ein
Servoverstärker bezeichnet mit M0 ein Servomotor, mit
den Symbolen R3, Ra und A5 sind Widerstände
bezeichnet mit dem Symbolen Rt und Rj ein Mehrfachpotentiometer
und mit den Symbolen V|, V2, Vcc Und Vce
Konstantspannungsquellen. Die Punkte P3 und Pi
bezeichnen Eingangsanschlüsse des Servoverstärkers An und der Punkt Pi bezeichnet einen Ausgangsanschluß
des Servoverstärkers A0. Der Servomotor M0 wird mit
dem Ausgangssignal des Servoverstärkers A0 betrieben.
Die Punkte Pf, und Pj bezeichnen entgegengesetzte
Enden des Potentiometers Rt, Pg bezeichnet einen
beweglichen Punkt an dem Potentiometer Rt, die
Punkte Pg und P\o bezeichnen entgegengesetzte Enden
des Potentiometers Rj, Pn bezeichnet einen beweglichen
Punkt an dem Potentiometer Rr, die Punkte Pi2 und
Po bezeichnen jeweils einen Eingangsanschluß des Vergleichsverstärkers 29, mit der Bezugszahl 43 ist ein
mit dem Potentiometer Rt zum Ändern des Widerstandswertes
leitend verbundener Hebel bezeichnet mit
der Bezugszahl 44 ein mit dem Potentiometer R7 leitend
verbundener Hebel und mit den Bezugszahlen 45 und 46 sind Verbindungswellen zur mechanischen Verbindung
der Hebel 43 und 44 mit der Abtriebswelle des Servomotors Mo bezeichnet. Die Widerstandswerte der
Potentiometer Rt und Rj, d. h. der Widerstand zwischen
den Punkten Pe und Pj und der Widerstand zwischen den
Punkten P) und Pio, sind einander im wesen lichen gleich
und sind durch Ro dargestellt. Der va; iable Widerstandswert
des Potentiometers Rt, also der Widerstand zwischen den Punkten P7 und P8, ist dann annähernd
darzustellen durch
'" (Länge zwischen den Punkten P-< und Pn)
(Länge zwischen den Punkten Pr und P,,)
Dieser variable Widerstandswert sei mit Rkl^
π bezeichnet. Entsprechend ist der variable Widerstandswert des Potentiometers Λ?, also der Widerstand
zwischen den Punkten Piο und Pn, annähernd darzustellen durch
)(1 (Länge zwischen den Punkten P10 und Pn)
(Länge zwischen den Punkten P11, und P1,)
Dieser Widerstandswert sei mit Rj1x/ bezeichnet. Da
die Potentiometer R6 und Rj gekoppelt sind, ist Ryx) im
>) wesentlichen gleich Rfx). Ferner sind die Widerstände Rx
und Ri so gewählt, daß sie annähernd den gleichen
Widerstandswert haben. Die Absolutwerte von Vi und V2 sind so bemessen, daß sie praktisch gleich sind, und
werden durch Eio dargestellt. Die Spannung zwischen
so dem Punkt P8 des Potentiometers Rf1 und dem
Erdungspunkt 42 ergibt sich dann zu -(R^Ro χ Ει ο.
Dementsprechend ergibt sich die Spannung zwischen dem Punkt Pn und dem Erdungspunkt 42 zu
-(Rj(x/Rn) X E10.
ü Es soll nun die Speicherfunktion dieses Systems erläutert werden: Wenn der Schalter 26 am rechtsseitigen
Ende des η-ten Pendelzyklus geschlossen wird, fließt durch die Widerstar.de R3 und Rs ein Strom /n, der
dem Schweißstrom am rechtsseitigen Ende entspricht.
4i) Da sich die Spannung zwischen den Punkten P8 und P7
auf -(Rt(x/Rn) x Eio beläuft, fließt ferner durch die
Widerstände P4 und R5 ein Strom /|2. ''ber die
Eingangsanschlüsse P3 und P4 des Servoverstärkers A0
wird daher eine Spannung
(Zn - /12) x (Widerstandswert des Widerstandes P.5)
angelegt Der Servove stärker Ao dient zum Antreiben des Servomotors Mn in der Weise, daß die Spannung
über den Punkten P3 und P4 den Wert Null annimmt, und
der Servomotor M0 bewegt im Verbund die Hebel 43 und 44 zum Verschieben der Punkte Ps und Pn um den
gleichen Betrag. Anders ausgedrückt: Die Hebel 43 und 44 der Potentiometer werden im Sinne der Wahrung der
Beziehung /n = /12 so verschoben, daß die betreffenden
Widerstandswerte um ARo zum Speichern der entsprechenden
Spannungen zwischen den Punkten P8 und P7
sowie den Punkten Pi 1 und Pio verändert werden.
Wird der Schalter 26 anschließend geöffnet so verschieben sich die Hebel 43 und 44 bis zum nächsten
Schließen des Schalters 26 nicht aus den Stellungen, die dem Signal /n entsprechen. Mit anderen Worten, das
dem Wert i\\ entsprechende Spannungssignal ist zwischen den Punkten Pn und Pio als rechtsseitiger
Schweißstromwert gespeichert worden. Der Speichergehalt im (n— l)-ten Pendelzyklus ist dann
und der Speichergehalt im n-ten Zyklus, d. h. der
χ £10.
Der Speichergehalt für den rechtsseitigen Schweißstromwert wird dem Punkt Pn .zugeführt Zum anderen
wird der Schweißsixomwert während der Pendelbewegung ständig dem Punkt Pm zugeführt. Das an dem
Punkt Pn zugeleitete Signal und das an dem Punkt Pn
zugeleitete Signal werden durch den Vergleichsverstärker 29 verglichen und verstärkt und die Differenz
zwischen dem gespeicherten rechtsseitigen Schweißstromwert und dem linksseitigen Schweißstromwert
wird über den Schalter 25 nur dann entnommen, wenn im Pendelzyklus das linke Ende erreicht wird. Bei den
Stromquellen Vx und V« handelt es sich um bipolare
Stromquellen für den Servoverstärker Ao und die
Absolutwerte von VIr und Vn sind meistens einander im
wesentlichen gleich.
In F i g. 12 ist beispielhaft ein Detailschaltbild für den
Bezugssignalgenerator 31 und die Befehlseinheit 32 der F i g. 10 gezeigt In F i g. 12 sind mit den Bezugssymbolen R», R* RtO, Ru, Rn, Rn, /?14, RlS Ä16, Äl7, ÄlSt .^19, Ä20,
Ri], Rn und Ru Widerstände bezeichnet, wobei es sich
bei R\s und Rw um Potentiometer handelt, Cj, O und Q
sind Kondensatoren und Th, Tr2, Tr3 und Tn sind
Transistoren, und zwar handelt es sich bei Th und Tn um npn-Transistoren und bei TJr2 und Tr3 um pnp-Transii'oren. Mit D1, D2, D3 und A sind Dioden bezeichnet,
mit Va:und V«die in Fig. 11 gezeigten Stromquellen
und mit CR\ und CRi Relais, deren Elektromagnetspulen
in der Zeichnung gezeigt sind. Eine Spannung über dem
Widerstand Rn ist mit + Eo bezeichnet und eine Spannung über dem Widerstand /?n mit -Eo. Die
Spannungen ± E0 sind die Bezügssignale des Bezugssignalgenerators 31, wobei die Spannung + E0 dem in der
Beschreibung von F i f. 6 genannten Schwellensignal /0
entspricht während die Spannung — E0 dem Schwellensignal -/0 entspricht Eine Spannung über dem
Kondensator C3 ist mit V3 bezeichnet Die Spannung V3
entspricht einem Differenzsignal nach erfolgter Verstärkung zwischen dem rechtsseitigen Schweißstromwert und dem linksseitigen Schweißstromwert Falls
«(/«— /l)<0, ist die Spannung V3 positiv, und falls
«(/«— /t)<0, ist die Spannung V3 negativ. Die Spannung
+ E0 wird durch Teilung des Ausgangs Vn? durch die
Widerstände Ri8, R16 und Ri2 erhalten und kann durch
das Potentiometer R\t reguliert werden. Die Spannung
- E0 wird durch Teilung des Ausgangs Vn. erhalten, die
mit Hilfe der Widerstände Ri9, Rn und Rn vorgenommen wird, wobei eine Regulierung durch das Potentiometer /?i9 erfolgen kann.
Diese Bauelemente bilden den Bezugssignalgenerator 31. Wenn das Relais CRi durch Anlegen einer
vorgegebenen Spannung erregt wird, erzeugt es einen Befehl, der bewirkt, daÜ sich der Schweißbrenner und
die Pendeleinrichtung nach links bewegen. Wird hingegen das Relais CR 2 erregt, so erzeugt es einen
Befehl zur Verschiebung des Schweißbrenners und der Pendeleinrichtung nach rechts.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist die folgende: Falls V3>0 (d.h. falls der Schweißbrenner und die
Pendeleinrichtung nach rechts abgewichen sind) und V3S +Eo, so arbeitet der Transistor Tn zur Sättigung
des Transistors Th, was das Anlegen einer Spannung aus der Stromquelle V„ über das Relais CR\ zu dessen
Erregen zur Folge hat Falls hingegen V3<0(d.h. falls
der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung nach links abgewichen sind) und V3S-Eo, so wird der
Transistor Tk zum Sättigen des Transistors Tr.
betrieben, was das Anlegen einer Spannung aus dei
Stromquelle V„ über das Relais CR2 zu dessen Erreger
zur Folge hat
In F i g. 13 ist eine Vertikalschweißung bei einseitige!
Schrägung nach dem in F i g. 1 erläuterten Pendel schweißverfahren dargestellt Mit der Bezugszahl 47 is
hier eine Stahlplatte bezeichnet, mit Aa die rechtsseitige
Drahtausfahrlänge und mit Iu die linksseitige Drahtaus
fahrlänge. Bei der Vornahme der in Fig. 13 gezeigter Schweißung bei einseitiger Schrägung werden die
folgenden Verfahrensbedingungen eingehalten: Wie dei zeichnerischen Darstellung zu entnehmen ist, gilt die
Beziehung Il3>Ig3, d.h. die Pendelkonturen 10 und 11
zeigen eine asymmetrische Form.
Es sollen nun die Betriebsvorgänge der Nachlauf Steuereinheit bei unterschiedlicher Drahtausfahrlänge
links und rechts erläutert werden: In diesem Fall ist dei Schweißstrom im am rechten Ende stärker als dei
Schweißstrom Ir3 am linken Ende. Es gilt also iin>Iu
Durch Zuführung eines zusätzlichen Stromwertes irr Sinne der Einhaltung der Beziehung i/o = in + h kanr
eine ähnliche Schweißfugennachlaufsteuerung wie irr Fall der Fig.6 erzielt werden. Ausgehend von dei
Anordnung der Fig.6 wird hierbei in dem linker
Speicher 27 ein Stromwert /3 entsprechendes Signa vorgespeichert oder anschließend zugeführt, so daß dei
Vergleichsverstärker 29 (Ir3 + /3) mit im vergleicht
wodurch die gleiche Steuerung bewirkt wird wie im FaI
der F i g. 6.
Wie in Fi g. 14 gezeigt ist, wird die Schaltungsanord
nung der Fig.6 beispielsweise noch durch einer Vorspannungssignalgenerator 50 ergänzt Der Vorspan
nungssignalgenerator 50 ist mit dem linken Speicher 27
j5 verbunden, der die über den Schalter 25 zugeführter
Ausgangssignale speichert, die den Schweißstromwer für die linksseitige Pendelbewegung des Schweißbren
ners repräsentieren. Da der Vorspannungssignalgenera tor 50 ein dem Stromwert I3 entsprechendes Vorspan
nungssignal erzeugt, ist das Ausgangssignal des linker Speichers 27' nun (/u + I3). Der Vergleichsverstärkei
29 vergleicht also (113 + I3) mit im und verstärkt da>
Vergleichsergebnis. Die übrigen Betriebsvorgänge dei Schaltung der Fig. 14 sind ähnlich denen bei dei
Anordnung der Fig.6, wie obenstehend bereit; beschrieben wurde.
Wie aus Fig. 15 hervorgeht, in der nur ein Teil de;
Schaltungsaufbaus der F i g. 11 gezeigt ist, ist zwischer
den Hebel 44 und den Eingangspunkt Pn de;
Vergleichsverstärkers 29 eine regelbare Signalquelle Vw als Bezugssignalgenerator gelegt Die regelbare
Signalquelle V50 ist so eingestellt, daß ein Spannungssig
nal erzeugt wird, das den Stromwert I3 in der Polarität
entspricht, wie dies in F i g. 15 gezeigt ist Infolgedesser
entspricht ein zwischen dem Punkt Pn und derr
Erdungspunkt 42 (Fig. 11) gebildetes Signal Or3-I3)
Der Vergleichsverstärker 29 vergleicht somit (im—13
mit dem linksseitigen Schweißstromwert in, wie die:
bereits näher ausgeführt wurde.
Alternativ besteht die Möglichkeit, in Fig. 10 der
Ausgang des Bezugssignalgenerators 31 wie folgt einzustellen: Es werden zwei unterschiedliche Bezugs
signale (I0 + I3) und (- /0 + /3) festgelegt und falls
«{im—in)>k + h wird die Pendeleinrichtung nach
links geführt, wogegen sie nach rechts geführt wird, fall: a(im~in)<-h + /j.
Bei der Anordnung der Fig. 16, einer Abänderung
des Signaischaltungsaufbaus der Fig. 10, sind zwei
Bezugssignalgeneratoren 3t' und 31" vorgesehen. Der Bezugssignalgenerator 31' erzeuge ein Ausgangssignai,
das für (+ /o + h) repräsentativ ist, wogegen der andere Bezugssignalgenerator 31" ein Ausgangssignal erzeugt,
das für (— /o + h) repräsentativ ist Mit anderen
Worten, de"· Bezugssignalgenerator 31 der Fig. 10
erhält zusätzlich die Funktion eines Abgleichs oder einer Kompensation der Asymmetrie der Pendelkontur.
Ist das über den Schalter 25 abgegebene Ausgangssignal das λ(/'κι—//j) entspricht, größer als Null, also
«(/«—/jj)<0, so wird ein Schalter 51 geschlossen und
die Befehlseinheit 32 vergleicht ä(/jq—/u) mit dem
Ausgangssignal ( + Io + h) des Bezugssignalgenerators 3Γ, wodurch der Vorgang des Schweißfugennachlaufs
in der bereits beschriebenen Weise herbeigeführt wird. Ist hingegen das über dem Schalter 25 erscheinende
Ausgangssignal «(j'jb—/u) kleiner als Null, also
ot(iin — Ju) <0, so wird ein Schalter 32 geschlossen und
die Befehlseinheit 32 vergleicht daher «(/«3—Ju) mit
dem Ausgangssignal ( — k + h) des anderen Bezugssignaigenerators
3i", su daß der Vorgang des Sehweißfugennachlaufs
entsprechend dem Ergebnis abläuft
Im einzelnen ist eine Ausführung der Funktionen der beiden Bezugssignalgeneratoren 3 Γ und 31" möglich,
indem der Schaltungsaufbau des mit der Befehlseinheit 32 verbundenen, in Fig. 12 gezeigten Bezugssignalgenerators
31 leicht abgeändert wird. Zu diesem Zweck wird der Regelwiderstand Rm in Fig. 12 so eingestellt.
daß ein über dem Widerstand A12 erscheinendes
Spannungssignal ( + Z0 + /3) entspricht statt (+ E0).
Durch Einstellen des Regelwiderstandes Λ)9 kann ferner
erreicht werden, daß ein über den Widerstand R\i
erscheinendes Spannungssignal (-I0 + I1) entspricht
statt (-Ea). Durch die Erzeugung dieser beiden Bezugssignale kann im Fall der in Fig. 13 gezeigten
Schweißung bei einseitiger Schrägung die Nachlaufsteuerung entlang der Schweißfuge erzielt werden.
Als Detektor 23 kann jedes Bauelement dienen, das ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Schweißstrom
proportional ist Als Beispiel eines Integrations-Speichersystems
sei erwähnt, daß eine Transistor-Emitterfolgerschaltung mit einem Kondensator versehen
werden kann, der mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, wobei das Ausgangssignai des Kondensators
einer Feldeffekttransitor-Quellenfolgepc:haltung
zugeht, von der ein Endausgangssignal entnommen wird.
2n Es sei bemerkt, daß das beschriebene Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung nicht
etwa nur auf die Vertikalschweißung Anwendung finden kann, sondern ebenso auch für Schweißarbeiten in einer
anderen Lageeinstellung, für die Rohrschweißung und die Kehlnahtschweißung. Auch beschränken sich die
möglichen Pendelkonturen nicht auf die dargestellten Konturen 10 und 11, sondern es können auch geeignete
andere Pendelkonturen in Betracht kommen.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte mit dem
quer zur Schweißfuge pendelnden Lichtbogen als Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß
die SchweiBstromwerte in zeitlich aufeinanderfolgenden, örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung ge-
messen werden und daß der Schweißbrenner in Abhängigkeit von Größe und Richtungssinn der
Schweißstromdifferenzen der gegenüberliegenden Umkehrbereiche so weit quer zur Schweißfuge
verschoben wird, daß eine vorbestimmte Sehweißstromdifferenz eingehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schweißfuge einen symmetrischen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromdifierenz auf den Wert Nd! eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schweißfuge einen unsymmetrischen Querschnitt
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromdifferenz auf einen der Unsymmetrie entsprechenden von Null verschiedenen Wert eingestellt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der
Schweißstromdifferenzen jeweils genau zeitlich aufeinander folgende, örtlich einander gegenüberliegende Umkehrbereiche verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der
Schweißstromdifferenzen jev^jils die Summe der
Schweißstromwerte in einer Folge von auf einer Seite der Schweißfuge gelegenen, zeitlich aufeinander folgenden Umkehrbereichen und die Summe der
Schweißstromwerte in einer entsprechenden, örtlich gegenüberliegenden Folge von Umkehrbereichen
verwendet werden.
S. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer den
Schweißbrenner tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkenden Pendeleinrichtung, die
durch einen Antrieb in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit quer zur
Schweißfuge bewegbar ist, und mit einer Nachlaufsteuereinheit, in der ein vom Lichtbogen als
Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer
Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nachlaufsteuereinheit einen Detektor (23) zur Messung des Schweißstromwertes während der
Pendelbewegung aufweist sowie eine Speicherein- y-, heit (27, 28; 27', 28'), in der die zu den örtlich
einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen gehörenden Schweißstromwerte jeweils in Form
zweier Speicherwerte speicherbar sind, eine mit der Speichefeitiheit verbundene Vergleichsschaltung
(29), durch die ein einer Differenz zwischen zwei den beiden Speicherwerten zugeordneten Ausgangssignalen der Speichereinheit entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, einen Bezugssignalgenerator (31) zum Erzeugen eines Bezugssignals und
eine Befehlseinheit (32), deren einem Eingang das Bezugssignal und deren anderem Eingang das
Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung (29)
zuführbar ist und die in Abhängigkeit von dem
Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden Signalen ein Befehlssignal
erzeugt, durch das eine in der Seitenverstelleinheit
vorgesehene Antriebseinheit (33) im Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz antreibbar ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurcn gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (27,28) aus einem
ersten Speicher (27) und einem zweiten Speicher (28) besteht, von denen der erste Speicher (27) über einen
zum Einspeichern der Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen der einen Seite der Schweißfuge
betätigbaren ersten Schalter (25) und der zweite Speicher (28) über einen zum Einspeichern der
Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen der gegenüberliegenden Seite der Schweißfu^e betätigbaren zweiten Schalter (26) mit dem Detektor (23)
verbunden ist
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit einer den Schweißbrenner
tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkrenden Pendeleinrichtung, die durch einen Antrieb
in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit quer zur Schweißfuge bewegbar ist, und mi; einer Nachlaufsteuereinheit in der
ein vom Lichtbogen als Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist dadurch
gekennzeichnet daß die Nachlaufstcuereinheit einen
Detektor (23) zur Messung des Schweißstromwertes während der Pendelbewegung aufweist sowie eine
Speichereinheit (28), deren Eingangsanschluß mit dem Detektor (23) über einen zum Einspeichern der
Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen einer Seite der Schweißfuge betätigbaren Schalter
(26) verbunden ist eine Vergleichsschaltung (29), deren einer Eingangsanschluß mit dem dem
gespeicherten Schweißstromwert zugeordneten Ausgangsanschluß der Speichereinheit (28) verbunden und deren anderem Eingangsanschluß der vom
Detektor (23) gemessene Schweißstromwert unmittelbar zugeführt ist und durch die ein einer Differenz
zwischen den an ihren beiden Eingangsanschlüssen anliegenden Signalen entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, das über einen zur Durchführung
des Vergleicns zwischen dem gespeicherten Schweißstromwert und dem während der Pendelbewegung gemessenen Schweißstromwert betätigbaren Schalter (25) einem ersten Eingangsanschluß
einer Befehlseinheit (32) zuführbar ist, an deren zweitem Eingangsanschluß ein von einem Bezugssignalgenerator (31) erzeugtes Bezugssignal anliegt
und die in Abhängigkeit vom Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden
Signalen ein Befehlssignal erzeugt, durch das eine in der Seitenverstelleinheit vorgesehene Antriebseinheit (33) im Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstföttidifferenz antreibbar ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Detektor (23) und die Speichereinheit (27, 28) ein
Tiefpaßfilter (24) geschaltet ist, dessen Grenzfrequenz niedriger ist als die durch Kurzschließen des
zu verbrauchenden Schweißdrahtes hervorgerufenen Frequenzkomponenten und niedriger als die
durch Ungleichmäßigkeiten in der Zuführung des zu
verbrauchenden Schweißdrahtes hervorgerufenen Frequenzkomponenten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß mit einem der beiden Speicher ein Vorspannungssignalgenerator (SO) verbunden ist,
wobei dessen Vorspannungssignal der durch die Asymmetrie einer einzuhaltenden Pendelkontur und
durch den Unterschied zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Drahtausfahrlänge bedingten
Unterschiedlichkeit zwischen den Schweißstromwerten am linksseitigen und am rechtsseitigen Ende
der Pendelbewegung entspricht und wobei ein Ausgleich für die asymmetrische Pendelkontur
erzielbar ist
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenerator
(31) zur Erzeugung zweier unterschiedlicher Bezugssignale beiäiigbar ist, die den durch die
Asymmetrie einer einzuhaltenden Pendtikontur und durch den Unterschied zwischen der linksseitigen
und der rechtsseitigen Drahtausfahrlänge bedingten unterschiedlichen Schweißstromwerten auf der
linken und auf der rechten Seite der Pendelbewegung des Schweißbrenners entsprechen, wobei ein
Ausgleich für die asymmetrische Pendelkontur erzielbar ist
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