DD209761A1 - Anordnung zur beruehrungslosen aequidistanten fuehrung einer schweisseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Automatisierung von Schweissarbeiten. Sie verfolgt das Ziel, auch in Faechern Kehlnahtschweissungen automatisch auszufuehren. Es ist eine neue Form eines Sensors vorgeschlagen, die mit dem Schweissbrenner gekoppelt ist. Eine besondere Schaltung, die mit Sensor und Schweissbrenner gekoppelt ist, dient zur automatischen Fuehrung des Schweissbrenners. Darueber hinaus ist die Anordnung dort einsetzbar, wo entlang einer metallischen Wand eine aequidistante Fuehrung automatisch bewirkt werden soll.

Description

Anordnung zur berührungslosen äquidistanten Führung einer Schweißeinrichtung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Automatisierung von Schweißarbeiten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Automatisierung von Schweißarbeiten kommt der Führung der Schweißköpfe eine besondere Bedeutung zu. So ist nach dem DD-WP 130 113 eine Anordnung bekannt, die mittels bekannter Näherungsinitiatoren eine Pührung von Schneid- oder Schweißbrennern ermöglicht· Der Aufbau der bekannten Anordnung sieht vor, daß die Signale der Näherungsinitiatoren über eine Brükkenschaltung ausgewertet werden und der Beeinflussung der Brennerstellung dienen. Die bekannte Anordnung hat zwar ihre speziellen Einsatzgebiete, jedoch sind ihr Grenzen gesetzt· Diese ergeben sich, wenn es darum geht, eine Kehlnahtschweissung kontinuierlich auch in einem Winkel weiter zu führen. Das tritt dann auf, wenn es sich beispielsweise um Eckverbindungen von Fächern handelt, an denen Innenschweißungen durchgeführt werden müssen. Hier werden dann Umstellung des Brenners und gegebenenfalls des Sensors notwendig. Diese Unterbrechungen des Schweißvorganges beruhen darauf, daß der an sich bekannte Näherungsinitiator Verwendung findet. Er stellt eine aus elektronischen Bauelementen aufgebaute Anordnung dar. Zum Zwecke der Beeinflussung der Brennerstellung ist er in unmittelbarer Nähe des Brenners angeordnet· Damit die durch den Lichtbogen entstehende Wärme die Funktionstüchtigkeit

nicht beeinträchtigen kann und Verfälschungen ausgeschlossen werden, muß der Näherungsinitiator mit geeigneten Kühleinrichtungen ausgestattet werden. Die konstruktive Verbindung der Kühleinrichtungen mit dem Näherungsinitiator hat den großen Nachteil, daß die geometrischen Abmessungen sich zwangsläufig vergrößern müssen. Das wiederum führt dazu, daß dar Brenner mittels der bekannten Anordnung in seiner Stellbarkeit begrenzt ist. Er ist nicht, wie es wünschenswert ist, um 45° stellbar. Das ist aber dann besonders bedeutungsvoll, wenn Kehlnahtinnenschweißungen in Fächern vorgenommen werden müssen und die Kehlnaht einen rechtwinkligen Verlauf aufweist. In solchen Fällen, wo Kehlnahtschweißungen in Fächern erfolgen müssen und die Kehlnaht einen rechtwinkligen Verlauf nimmt, sind die bekannten Einsteuerungen nicht einsetzbar. Die Ursache dafür sind die Kühleinrichtung an dem Näherungsinitiator. Während bei Schweißung der Längsnaht der Sollabstand, d. h. jener Abstand der zwischen Brenner und senkrecht stehendem Blech, konstant gehalten wird, ist das bei einem rechtwinkligen Verlauf der Kehlnaht nicht mehr gegeben. Durch den räumlichen Umfang des Sensors wird es nicht mehr möglich, so tief in die Ecken einzudringen, ohne den Sollabstand ändern zu müssen. Die bei der bekannten Anordnung notwendig werdenden Änderungen des Sollabstandes aber führen dazu, daß die Anlage recht kompliziert in der Bedienung wird.

Ziel der Erfindung

Liit der Erfindung soll erreicht werden, daß ein automatisierter Schweißprozeß auch bei der Herstellung von Kehlnähten in Fächern durchführbar ist.

Aufgabe der Erfindung

- die technische Aufgabe, die mit der Erfindung gelöst wird

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, auch bei einem rechtwinkligen Verlauf der Kehlnaht eine quasi-äquidistante Brennerführung im automatisierten Schweißproseß zu bewirken

- Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß ist eine einlagige Kupferspule, vorzugsweise haarnadeiförmig ausgebildet und senkrecht mit dem Schweißbrenner verbunden, mit einem von einem HP-Oszillator angeregten Demodulator in Wirkverbindung, dessen Ausgang über einen Verstärker an eine Auswerteelektronik geführt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Auswerteelektronik aus einer Kennlinienentzerrung mit parallelgeschaltetem, die Stellgröße für den Brenner liefernden Schwellwertschalter mit zwei Schaltpunkten.

Das sensierende Organ gemäß der Erfindung wird durch die sensierende Wand induktiv als auch kapazitiv beeinflußt und führt zu einer Amplitudenänderung im Demodulator. Die induktive Beeinflussung rührt her vom Snergieentzug im Schwingkreis, hervorgerufen durch '.Virbelströme in der zu sensierenden metallischen Wand. Die Größe des Energieentζugs ist abhängig vom Abstand des sensierenden Organs zur Wand. Da das sensierende Organ aus einer relativ massiven Kupferspule besteht, bildet seine Fläche mit der zu sensierenden Wand durch die hohe Frequenz der benutzten HF-Spannung für den Demodulatorschwingkreis eine wirksame Kapazität, dessen Größe vom Abstand des Sensors zur Wand abhängt und den Demodulatorschwingkreis verstimmt. Durch Gleichrichtung der HF-Spannung wird eine abstandsproportionale Gleichspannung gewonnen, die über eine Auswerteelektronik als Steuerspannung in einem Lageregelkreis verwendet wird.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Pig. 1: eine Ansicht des Sensors mit Schweißbrenner;

Fig. 2: eine Prinzipdarstellung des Sensors und der Auswerteelektronik;

Fig. 3i Kurvenverläufe der Ausgangsspannung U»,« der Sensorelektronik, der Steuerspannung U . für Lageregelkreis und der Ausgänge des Fensterdiskriminators.

Der Sensor 1 besteht aus einer einlagigen Cu-Spule, ist haarnadeiförmig ausgebildet und an dem Schweißbrenner 2 angeordnet. Elektrisch ist der Sensor 1 mit einem von Hochfrequenz beaufschlagten Demodulator 3 verbunden. Der Ausgang des Demodulators 3 ist an einen Verstärker 4 geführt, dessen Ausgang einmal an einer Kennlinienentzerrung 5 und zum anderen an einem Pensterdiskriminator 6 anliegt. Der Sensor 1 wird durch die sensierende Wand sowohl induktiv als auch kapazitiv beeinflußt. Er ist Bestandteil eines Schwingkreises. Bei fester Schwingfrequenz erfolgt im Demodulator 3 eine Amplitudenänderung. Die HP-Spannung wird gleichgerichtet als abständeproportionale Gleichspannung über einen Verstärker 4 als Steuerspannung in einem Lageregelkreis verwendet. Zu diesem Zwecke ist dem Verstärker 4 zum einen eine Kennlinienentzerrung 5 und zum anderen ein Fensterdiskriminator 6 nachgeschaltet. Pur die Kennlinienentzerrung 5 wird die Ausgangskennlinie in zwei Teilen aufgespaltet. Der negative Ast, d. h. in jenem Bereich wo der Sensorabstand größer als der Sollabstand ist, erfolgt über einen nicht näher dargestellten nichtinvertierenden Verstärker eine Anhebung dieses flacheren Kennlinienanteils. Der positive Teil der Kennlinie, d. h. jener Bereich wo der Sensorabstand kleiner als der Sollabstand ist, wird mit einer ultralinearen Gleichrichterschaltung abgesenkt. Dadurch daß die Verstärkung in beiden Fällen einstellbar ist, wird eine Symmetrierung der Kennlinien und eine Anpassung an die nachgeschalteten Einheiten ermöglicht.

Weiterhin ist parallel zur Kennlinienentzerrung ein Fensterdiskriminator angeordnet, der ebenfalls von der Ausgangsspannung des Verstärkers beaufschlagt ist. Der Fensterdiskriminator besteht im wesentlichen aus zwei Komporatoren. Einer davon schaltet bei einem bestimmten negativen Spannungswert, während der andere bei einem bestimmten positiven Spannungswert anspricht. Diese beiden Spannungswerte sind über eine Referenzspannungsquelle 7 symmetrisch um den Sollabstand d des Brenners verschiebbar, so daß seine Führungsbreite einstellbar ist. Über die Kennlinienentzerrung 5 und den Fensterdiskriminator 6 werden Größe und Richtung des Sollwertes für den Lageregelkreis ermittelt.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruoh

   1. Anordnung zur berührungslosen äquidistanten Führung einer Schweißeinrichtung mit Fühlern arbeitend dadurch gekennzeichnet , daß eine einlagige, vorzugsweise haarnadelförmig ausgebildete und senkrecht mit dem Sehweißbrenner (2) verbundene Kupferspule (1) mit einem, von einem HF-Oszillator angeregtem Demodulator (3) in Wirkverbindung steht, dessen Ausgang über einen Verstärker (4) an eine Auswerteelektronik (5;6) ist.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik aus einer Kennlinienentzerrung (5) mit parallelgeschaltetem, die Stellgröße liefernden Schwellwertschalter mit zwei Schaltpunkten besteht·

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