DD213612A1

DD213612A1 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung von positioniersensoren

Info

Publication number: DD213612A1
Application number: DD24814083A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Faber; Dieter Lindenau
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1984-09-19
Also published as: DD213612B1; DE3403054A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ueberwachung von Positioniersensoren beim Schweissen, welches eine Kontrolle ihrer Funktion und Betriebssicherheit erlaubt sowie eine Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens. Ziel ist die Erfassung von Defekten bzw. unzulaessiger Betriebszustaende am Sensorkopf oder am Uebertragungsteil, um Stoerungen an der eingesetzten Geraetetechnik zu verhindern.Es sind deshalb ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, die die Funktion der eingesetzten Positioniersensoren waehrend des Schweissens kontrollieren, Fehlinformationen vermeiden und Stoerungen signalisieren. Erfindungsgemaess erfolgt die dazu erforderliche Stromaufnahme ueber drei geeignete Schwellwertschalter und die logische Auswertung der binaeren Signale durch serielle Verknuepfung derart, dass ueber die Groesse des gewonnenen Signals die Arbeitsweise des Positioniersensors kontrolliert wird, wobei zur Erfassung unterschiedlicher Betriebszustaende der Gesamtbereich in vier Unterbereiche unterteilt ist.Durch eine Anordnung geeigneter technischer Mittel wird das Verfahren realisiert.

Description

Verfahren und Anordnung zur Überwachungvon Positioniersensoren . . ··.·;· ' '-s ..·.·.- /·.-, ; · ..- ; ' .-..

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur -Überwachung von Positioniersensoren beim Schweißeny- welches eine Kontrolle ihrer Funktion und Betriebssicherheit erlaubt sowie eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens./ " .

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, in der Schweißtechnik zur automatischen Nahtführung Positioniersensoren einzusetzen. Diese Sensoren sind mechanisch am Schweißbrenner bzw· in seiner Nähe befestigt und damit der Gefährdung durch den Schweißprozeß ausgesetzt. Über relativ lange Meßkabel und eine Anzahl notwendiger Steckverbinder werden die Weßsignale der Sensoren den peripheren Steuerungen zugeführt. Eine über einen langen Zeitraum zuverlässige Signalübertragung ist damit nicht gesichert. Das Entfernen der Sensoren vom Arbeitsort bzw. aus der gefährdeten Zone ist zum Beispiel durch den Einsatz der Videotechnik möglich, die mit entsprechenden Objektiven die notwendigen Größen aufnimmt. Der Umfang der dazu notwendigen steuerungstechnischen Anlagen ist enorm, an die Aufnahmetechnik und Auswerteelektronik werden große Anforderungen gestellt. Eine weitere Möglichkeit zur sicheren Übertragung von Meßpignalen besteht darin, diese zu digitalisieren. Der gerätetechnische Aufwand ist in diesem Fall ebenfalls sehr groß. Eine Überwachung der Funktion des Sensors ist gegenwärtig nicht bekannt. Defekte am Sensor und damit eine nicht programmgerechte Arbeitsweise der Gesamtanlage können zu umfangreichen Störungen an der Gerätetechnik führen. Um das zu verhindern, ist der zusätzliche Einsatz elektrischer und mechanischer Elemente, z, B. in Form von Kollisionsschutzeinrichtungen, erforderlich, die einen erheblichen Mehraufwand sowohl material· als auch kostenmäßig bedeuten und die Anlage weiter komplizie-. ren. ' ' '; ' . · .

E$ ist lediglich das automatische Abrufen von Sensoren in der Schweißtechnik bekannt, wenn diese Signale aus dem Lichtbogenauswerten.

Ziel der Erfindung

^: Es ist Ziel der Erfindung, das Überwachen der Funktionsweise beliebiger Positioniersensoren während des Schweißprozesses . mit einfachen technischen Mitteln zu ermöglichen, ;umbei ! an ihnen, am Prozeß und am Übertragungsteil auftretenden

Defekten Störungen an der eingesetzten Gerätetechnik zu " "-; ' \. vermeiden. . . . " . ':':.: . : : ;"/ ': '' ' '>^;''.:.' , ; · '. ,.' ' ' .'

Das Wesen der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnungzu entwickeln, um die Funktion der eingesetzten Pösitioniersenspren während des Schweißens zu kontrollieren, Fehlinformatlohen zu vermeiden und das Auftreten von Störungen zu signalisieren. Erfindungsgemäß -wird ..diese Aufgabe gelöst, indem die Stromaufnahme des Positioniersensors über 3 geeignete SchTwellwertschalter und die logische Auswertung der binären Signale durch eine serielle Verknüpfung derart erfolgt,: daßί über die Größe; des gewonnenen Signals die Arbeitsweise des Positioniersensors kontrolliert wird, wobei zur Erfassung unterschiedlicher Betriebszustände der Gesamtbereich in vier Unterbereiche unterteilt ist. ' ' .. .^; : '. ; -. .Λ. ·^: \'.:-^::'/};:.:/ ;.'. "-/ ' ; '...^:-^: _: ^: λ' ,' '^''/ ' Der.Bereich I ist gekennzeichnet durch eine zu kleine Stromauf nähme des Sensorkopfes, die bei;elektrischen Störungen, insbesondere Kabelbrüchen und KontaktProblemen, auftretenw Bereich II beschreibt einen intakten Sensorkopf> dessen technologische Einsatzbedingungen> ζ· B* Brennen des Lichtbogens oder Vorhandensein der Zusatzenergie, nicht oder nur. : unvollständig erfüllt sind. Im Bereich III arbeitet der Sensor. Bereich IV gibt einen elektrischen Störungsfall, z. B.

Kurzschluß;' in der Kabelzuführung an.

Zur Ausübung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Anordnung vorgeschlagen, die durch folgende technische Mittel gekennzeichnet ist:

In der SignalVerarbeitungseinheit des Positioniersensors sind sowohl lsi positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler angeordnet. Sie sind sekundärseitig zusammen mit dem Ausgang eines einstellbaren Schwellwertschalters, der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers überwacht, in Reihe geschaltet und bei entsprechender Signalgabe/ des Relais mit dem positiven Potential + U verbunden. Im Serisorkopf des Positioniersensors befindet sich ein weiterer einstellbarer Schwellwertschalter, welcher eingangsseitig mit einem Ileßwiderstand in Verbindung steht, und dessen Ausgang über eine separate Stromleitung auf den zweiten Relaisanschluß geführt ist.

liit dieser Anordnung wird folgende Arbeitsweise des Positioniersenssensörs erreicht:

Bereich I: Treten z. B. in der Steuerleitung zwischen dem Sensorkopf und der SignalVerarbeitungseinheit des Positioniersensors Kabelbrüche oder Fehler an den Steckkontakten auf, wird der zum Betreiben der Optokoppler, die sich im positiven und negativen Strompfad befinden, benötigte Mindeststrom unterschritten, und sie arbeiten dann als festeingestellte Schwellwertschalter. Es wird kein für periphere Einrichtungen geeignetes Signal erzeugt und der Positioniersensor arbeitet nicht.

Bereich II: Sind die technologischen Betriebsbedingungen des Positioniersensors nicht erfüllt, wird.über den Meßwertempfänger des Sensorkopfes in Zusammenwirkung mit einem Meßwiderstand ein zu kleiner Strom aufgenommen, d. h. der Kindestström zum Betreiben der Optokoppler wird unterschritten und der Positioniersensor arbeitet nicht.

Bereich III: Bei Brennen des Lichtbogens oder bei Vorhandensein eines .Wärmefeldes wird über einen Meßwertempfänger ein

genügend großer Strom aufgenommen. Dieses Signal wird auf einen Schwellwertschalter gegeben, der zusammen-'mit einem. zweiten Schwellwertschalter das Arbeiten des,Positioniersensors ermöglicht. _: . ;_; "

Das Schalten des Ausgangssignales erfolgt über ein Relais, das mit, den Ausgängen der Schwellwertschalter und Optokoppler in Reihe geschaltet ist. V ΐ

Bereich IV: Entsteht im Sensorkopf ein Kürzschluß, erhöht sich der durch die Leuchtdiode des Optokopplers fließende Strom. Daraus resultiert ein erhöhter SpannurigsabialL über die Leuchtdiode, wodurch ein Schwellwertschalter betätigt wird. Dadurch wird über ein Relais das Sensorausgangssignal abgeschaltet und der Positiöniersensor -arbeitet nicht,

Ausführungsbeispiel _: "' _:'^:'\.^: _:' ":·.„ J' '-'-'---^'-'^:, ..".. .' ' ' '

Die Erfindung soll nachstehend an einetaÄusführungsbeispiel näher erläutert v/erden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung zur Ausübung des Verfahrens zum Überwachen von Positioniersensören beim Schweißen. Der Positioniersensor besteht aus den Baugruppen Sensorkopf 14, der sich in der Regel am Schweißkopf befindetundder Sighalverarbeitungseinheit 15, die vorzugsweise im Steuerschrank angeordnet ist. Beide Baugruppen sind durch eine vieradrige Steuerleitung miteinander verbunden. ; Die Stromversorgung des Sensorkopfes 14 erfolgt von der SignalVerarbeitungseinheit 15 über die im positiven und negativen Strompfad angeordneten Optokoppler 6,7· Bei linterschreiten eines zum Betreiben der Optokoppler 6,7 notwendigen Mindest stromes von ca. 5 mA, z. B. bei Kabelbrüchen zwischen Sensorkopf 14 und Signalverarbeitüngseiiiheit 15, bei fehlerhaften Steckkontakten u.a., sperrt der Foto-

transistor des Optokopplers 7 den sekundärseitigen Stromfluß, die Optokoppler 6,7 arbeiten als fes^eingestellte Schwellwertschälter (Bereich I).

Fließt dagegen ein Mindeststrom ( - 5 mA) durch den Sensorkopf 14, wird über den im positiven Strompfad angeordneten Optokoppler 7 ein Schwellwertschalter 8 aktiviert, der den Spannungsabfall über der Diode des Optokopplers 6 überwacht. Sofern dieser kleiner ist als eine einstellbare Größe, die entsprechend der Diodenkennlinie mit der Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 äquivalent ist, liegt der Ausgang Q des Schwellwertschalters 8 auf positivem Versorgungsspannungspotential, ansonsten auf· negativem. Dieses Meßsystem dient der Erfassung eines störungsbedingten zu großen Aufnahmestromes, z. B. bei Kurzschluß am Sensorkopf 14 (Bereich IV)ν Zur Vermeidung eines möglichen Schwingverhaltens des Schwellwertschalters 8 wird eine definierte Schalthysterese eingestellt. ' ; ',· ' ' - . '

Die Unterscheidung zwischen den Bereichen II und III wird vom Schwellwertschalter 4 des Sensorkopfes 14 vorgenommen. Zusammen mit dem Meßwiderstand 2 wird die Stroiaauf nähme des Meßwertempfängers 1, der ζ; Β. als Gleichstrombrücke ausgeführt ist, überwacht. Wenn die Betriebsbedingungen des Positioniersensors erfüllt sind (gezündeter Lichtbogen oder vorhandenes Licht- bzw. Wärmefeld),nimmt die Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 einen solchen' Wert an, daß der Schwellwertschalter 4 den Ausgang Q auf Masse schaltet. Zur Auswertung kleiner Stromstärkeänderungen besitzt der Schwellwertschalter 4 eine kleine Schalthysterese. Die Ausgänge der eingesetzten Schwellwertschalter 4,8 und der Optokoppler 6,7 sind mit einem Relais 5 in Reihe geschalten, wodurch dieses nur anzieht, wenn der Sensorkopf14volle Punktion besitzt (Bereich III). Dieses Relais5 schaltet sum einen über einen Öffnerkontakt 12 dasvom Differenzverstärker 10 gebildete Differenzsignal, das durch Vergleich des analogen Ausgangssignals des Vorverstärkers 3 im Senäprkppf 14 mit dem mittels

Sollwertρ otent iomet er 9 erzeugten.Spannungswert; ent st ent, über einen Schutzwiderstand 11 bei FeEiien eier vollständigen Sensorfunktion gegen Masse und zum anderen über einen potentialfreien Schließkontakt 13 periphere AblaufSteuerungen oder Überwachungs-T und Sigi^lisierungseinrichttingen.

Claims

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r f i η du η g s a η s ρ ru c h

1. Verfahren zur überwachung von Positiohiersensoren beim Schweißen durch Auswertung bestirnrnter, aus einer unterschiedlichen Stromaufnahme des Sensorkopfes gewonnener Signale, ge kennzeichnet dadurch j daß die Stromaufnähme über 3 geeigneteι Schwellwertschalter und die logische Auswertung der binären Signale durch eine serielle Verknüpfung derart erfolgt,.daß über die Größe des gewonnenen Signais die Arbeitsweise deö Positioniersensors kontrolliert wird, wobei zurJEr^assüiig unterschiedlicher Betriebszustand^ der Gesamtbereich invier Unterbereiche

. ; '. unterteilt ist. .- -' ..^;,..;,· .:^'.i:^:-^y-"^y^::_:· '. ^:'- . ' ϊ^:.' ' ' '..". ' -.'\ ' ' ·
2. Anordnung zur Ausübung des Verfahreris zum pberwachen von Positioniersensoren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Signalverarbeitungseihheit (15) sowohl im positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler (6,7) angeordnet sind, welche sekundärseitig zusammen mit dem Ausgang Q des einstellbaren Schw^llvrertschaiters (8), der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers

(6) überwacht, in Reihe geschaltet und beientsprechender Signalgabe des Relais (5) mit dem positiven Pot eilt ial ·". ;.· + U_Q verbunden sind, und daß sich im Sensorkopf (14) des : Positioniersensors ein weiterer Heinstellbarer Schwellwertschalter (4) befindet, welcher eingangsseitig ca.it dem Meßwiderstand (2) in Verbindungisteht, ωιά dessen Ausgang Q über eine separate Stromleitung: auf den ^weiten An- _: Schluß des Relais (5j geführt ist·; : ;

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