DD216880A1 - Einrichtung zur beruehrungslosen abstandserfassung beim schweissen und schneiden - Google Patents
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Abstract
Die Einrichtung zur beruehrungslosen Abstandserfassung beim Schweissen und Schneiden bezieht sich auf die Erhoehung der Messgenauigkeit der Brennerfuehrung beim automatischen Schweissen und Schneiden, insbesondere bei hohen Einsatztemperaturen und gleichzeitig auf die Erweiterung der Einsatzmoeglichkeiten von Abstandsmessungen in unmittelbarer Brennernaehe. Die Erfindung hat eine Erweiterung des Einsatztemperaturbereiches sowie eine Volumenminimierung von Abstandssensoren zum Ziel und realisiert diese Aufgabe durch Einbeziehung einer temperaturkompensierten Sensorspule in den frequenzbestimmenden HF-Reihenschwingkreis eines Oszillators, durch einen mit dem Oszillatortransistor thermisch gekoppelten Kompensationstransistor, durch Ansteuerung der Basis dieses Kompensationstransistors mittels einer Baugruppe mit hohem dynamischen Innenwiderstand und durch eine infolge der gewaehlten Schwingkreiskonfiguration moegliche raeumliche Trennung von Sensorspule und Oszillator mit Auswerteschaltung. Moegliches Anwendungsgebiet der Erfindung ist die beruehrungslose Ermittlung von Abstaenden zu ferromagnetischen und nichtferromagnetischen metallischen Werkstueckoberflaechen in einer automatisierten Fertigung, insbesondere beim Schweissen und Schneiden. Fig. 1
Description
Einrichtung zur berührungslosen Abstandserfassung beim Schweißen und Schneiden ,
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft, eine Einrichtung zur berührungsiosen Abstandserfacsung beim Schweißen und Schneiden von metallischen Werkstoffen im Abstandsbereich zwischen 1 mm bis ca. 20 ram unter erhöhter Temperaturbelastung zum Einsatz vorzugsweise in automatischen Schweißanlagen·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es.ist eine Einrichtung zur berührungslosen Abstandserfassung nach DDWP 130113 bekannt, die auf der Basis industriell gefertigter Hoherungsinitiatoren nach dem Aussetz-Oszillatorprinzip arbeitet. Dieses Prinzip; gewährleistet nur einen kleinen aktiven Bereich bei der Abstandserfassung· -Weiterhin sind infolge der räumlichen Konzentration von Sensorspule und Oszillatorschaltung eine relativ voluminöse Baugröße und größere Temperatureinflüsse zu erwarten
Von T. Araya (Schweißtechnik 30, 1980, Heft 4, S· 157 ff.) wird eine technische Lösung beschrieben, die im Niederfrequenzbereich mit einer Erregerspule und zwei Meßspulen in Differentialschaltung realisiert wird. Diese Mehrfachanordnung hat den Kachteil eines großen Volumenbedarfes und der Forderung nach einer entsprechenden Anzahl von Zuleitungen·
Eine weitere Gruppe von Lösungen nach DDWP 55096, DDV/P. 84548, DDWP 105407, DEAS' 2146422 und DEOS 2419084 nutzt
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ein Kiederfrequenzraagnetfeld zur Abstandserfassung und ist dadurch auf die Erfassung ferromagnetischer Werkstücke beschrankt. Weitefhin weisen derartige Einrichtungen infolge ihres komplizierten Aufbaues ebenfalls ein großes Volumen auf und benötigen viele Anschlußleitungen·
Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat zum Ziel, eine Einrichtung zur Abstandserfassung beim Schweißen und Schneiden zu verbessern und damit gleichzeitig die Meßgenauigkeit beim Einsatz als Schweißsensor zu erhöhen·· Weiterhin soll zwecks universeller Einsetzbarkeit an Schweiß- und Schneidautomaten eine .Bauform'mit minimalem Volumen realisiert werden.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der ISrfindtmg liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur berührungslosen Abstandserfassung sowohl an ferromagnetischen, als, auch an dia- und paramagnetischen Werkstoffen im Abstandsbereich zwischen 1 mm bis ca. 20 mm b.ei einer zulässigen oberen Arbeitsteraperatur von mindestens 373 0K und bei Gewährleistung eines minimalen Volumens des
20xin unmittelbarer Brennernähe angeordneten Schweißsensors zu schaffen· ' ^
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur berührungsloBen Abstandserfassung beim Schweißen und, Schneiden unter Verwendung eines durch einen Schwingkreiskondensator und eine, bei Annäherung an metallische Werkstücke bedämpfte, temperaturkompensierte Sensorspule rea-, lisierten Hochfrequenz-Schwingkreises als Bestandteil einer an sich bekannten Clapp-Oszillatorschaltung, deren Schwingungsamp'litude bei Annäherung eines Metallteiles an
3.0 die aktive 5'läche der temperaturkompensierten Sensorspule reduziert wird, eines nachgeschalteten symmetrischen Tiefpasses .zur Unterdrückung restlicher Anteile der Oszillatorwechselspannung, und eines Differenzverstärkers mit nachgeschalteter Baugruppe!für Linearisierung dadurch gelöst,' daß einem, den aktiven Bestandteil der an sich be-
kannten Clapp-Oszillatorschaltung realisierenden Oszillatortransistor ein in unmittelbarem thermischen Kontakt mit diesem befindlicher Kompensationstransistor, vorzugsweise technisch in einem Doppeltransistor realisiert, zu-
„5 geordnet ist, womit erreich^ wird, daß sich die durch Temperatureinflüsse an beiden Transistoren auftretenden Fehler kompensieren· Weiterhin ist der Basisanschluß des zweiten Transistors über eine Baugruppe für Basisspeisung mit dem zur statischen Funktion dieses Transistors erforderlichen Potential verbunden, wobei diese Baugruppe'für Basisspeisung zur Sicherung der Verstärkungsfunktion des zweiten Transistors einen hohen dynamischen Innenwiderstand aufweist. Außerdem ist zwecks Gewährleistung eines minimalen Volumens des in unmittelbarer Brennernähe angeordneten Schweißsensors dieser in Form der temperaturkompensierten Sensor-spule räumlich getrennt von den übrigen Bestandteilen der Einrichtung angeordnet, wobei diese räumliche Trennung durch die Anordnung der temperaturkompensierten Sensorspule und des Schwingkreiskondensators in Form eines Reihenschwingkreises ermöglicht wird.
Ausführungsbeispiel '
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· Die zugehörige Zeichnung zeigt:
Fig. 1: das Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur berührungslosen Abstandserfassung
Die Einrichtung wird durch zwei räumlich getrennte Baueinheiten in Form einer temperaturkompensierten Sensorspule 1, bestehend aus einer Spule mit räumlich zugeordnetem temperaturabhängigem Kompensationswiderstand,'als eigentlichem Meßelement einerseits, sowie der dazugehörigen.Oszillatorschaltung mit Signalaufbereitung andererseits realisiert. Die temperaturkompensierte Sensorspule 1 bildet mit einem Schwingkreiskondensator 2 einen Reihenschwingkreis, der das-frequenzbestimmende Element einer Clapp-Oszillatorschaltung darstellt. Diese Anordnung ermöglicht
A
eine räumliche Trennung der temperaturkompensierten Sensorspule 1 von der übrigen Ossiilatorschaltung. Die Oszillatorschaltung besteht weiterhin aus zwei Kondensatoren 3*4 zwecks Pestiegung des RückkoppeIfaktors, einem Oszillatortransistor 5 als aktivem Bauelement, einem Kollektorwiderstand 7 und einer Stromquelle 9«, Zur Kompensation ν der physikalisch bedingten Temperaturabhängigkeit des Oszillatortransistors 5 wird der Oszillatorschaltung ein Kompensationstransistor 6 mit einem Kollektorwiderstand 8 zugeordnet» Oszillatortransistor 5 und Kompensationstransistor 6 müssen eine gute thermische Kopplung aufweisen und werden zweckmäßigerweise in Porm eines Doppeltransistors realisiert« Durch die dem Emitterzweig von Oszillatortransistor 5 und Kompensationstransistor 6 gemeinsam zugeordnete Stromquelle 9 wird zum einen die Summe beider Kollektorströme festgelegt und damit der statische Arbeitspunkt der Oszillatorschaltung bestimmt und zum anderen am Verbindungspunkt der Brrnitter ein hoher dynamischer Innenwiderstand, gesichert 0 . Zwecks Sicherung der Verstärkungsfunktion des Kompensationstransistors 6 wird dessen Basis der erforderliche Basisstrom über eine Baugruppe für Basisspeisung 10 zugeführte Diese Baugruppe für Basisspeisung 10 besitzt einen geringen statischen Innenwiderstand bei gleichzeitiger Forderung nach einem hohen dynamischen Innenwiderstand· Sie wird beispielsweise durch eine Konstant' stromquelle oder durch eine Induktivität, deren Eigenresonanzfrequenz größer als die Oszillatorfrequenz sein muß, realisierte Im unbedämpften' Zustand der Oszillator— schaltung, d«, h. bei großem Abstand der aktiven Fläche der
30 temperaturkompensierten'Sensorspule 1 von Metallteilen ist die Differenz der Kollektorpotentiale des Oszillatortransistors 5 und des Korapensationstransistors 6 gleich Null. Jede Bedämpfung der teraperaturkompensierten Sensorspule 1 infolge Annäherung1 an Metall bewirkt' eine gegenläufige Verschiebung der Kollektorpotentiale» Diese Potentialdifferenz wird nach Unterdrückung restlicher Anteile der Oszi.llatorfreqi.iens mittels, eines symmetrischen Tiefpasses 11 in· einem Differenzverstärker 12 verstärkt, wobei zugleich
das Ruhepotential der Kollektoren des Oszillatoriransistors 5 und des Kompensationstransistors 6 eliminiert wird« ^ Zwecks Linearisierung des Zusammenhanges zwischen der Potentialdifferenz und dem Abstand tetnperaturkompensierte Sensorspule 1 - Metalloberfläche wird dem Differenzverstärker 12 eine Baugruppe für Linearisierung 13 nachgeschaltet*
Claims (1)
- '·- . . ' -6 -." ....Brfindungsanspruch1. Einrichtung zur berührungslosen Abstandserfassung-'beim Schweißen und Schneiden unter Verwendung eines durch einen Schwingkreiskondensator und eine bedämpfte, temperaturkompensierte Se'nsorspule realisierten Hochfrequenz-Schwingkreises als Bestandteil einer Glapp-Oszillatorschaltung, eines nachgeschalteten symmetrischen Tiefpasses mit zugehörigem Differenzverstärker, sowie einer Baugruppe für Linearisierung, dadurch gekennzeichnet, daß einem Oszillatortransistor (5) ein mit diesem thermisch gekoppelter Kom-.pensationstransistor (6), vorzugsweise in einem Doppeltransistor realisiert, zugeordnet ist, an dem Basisanscliluß des Kompensationstransistors (6) eine Baugruppe für Basisspeisung (10) anliegt und daß die temperaturkompensierte Sensorspule (1) räumlich getrennt von den übrigen Bestandteilen der Einrichtung angeordnet ist·- Hierzu 1 Blatt Zeichnung -
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25425883A DD216880A1 (de) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | Einrichtung zur beruehrungslosen abstandserfassung beim schweissen und schneiden |
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Publications (1)
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| DD216880A1 true DD216880A1 (de) | 1985-01-02 |
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Country Status (1)
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1983
- 1983-08-26 DD DD25425883A patent/DD216880A1/de unknown
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