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Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweisskopfes
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweisskopfes auf Schweissspaltmitte und auf Abstand von zusammenzuschweissenden Werkstücken mit nicht in einer Ebene liegender Oberfläche im Nahtbereich, bestehend aus zwei auf Schweissspaltmitte laufenden Tastankern und zwei beiderseitig davon angeordneten Differentialtransformatoren, aus denen nach bekannter Schaltungsanordnung ein Signal für die Höhenverstellung und ein kombiniertes Signal für die Seitenverstellung entnommen wird.
Zur Steuerung eines Schweissbrenners auf Nahtmitte und auf Abstand vom Werkstück sind induktive Steuereinrichtungen bekannt, bei denen zwei H-förmige Differentialtransformatoren und zwei Tastanker in einem kompakten Bauteil zusammengefasst sind, wobei die Tastanker in Nahtrichtung hintereinander und die Differentialtransformatoren beiderseits davon angeordnet sind. Zwischen den beiden Differentialtransformatoren entsteht im Werkstück ein magnetischer Fluss, der über dem Nahtspalt als Streufluss austritt und von den beiden Tastankern zur Nahteinsteuerung ausgewertet wird.
Das Signal für die Seitenverstellung wird zwei Spulen entnommen, die je einen der dem Werkstück zugewandten Schenkel der Differentialtransformatoren umschliessen und mit den Signalen der beiden Tastanker wie folgt kombiniert : Die Ausgangsspannungen der Spulen werden gegeneinander, die Spannungen der Tastanker hintereinander und die Summe dieser Spannungen werden über einen Einstellwiderstand in Reihe geschaltet. Das so gewonnene Endsignal wird über einen Verstärker dem Stellmotor für die Seitenbewegung zugeführt. Diese Schaltungsanordnung soll garantieren, dass bei einem Kantenversatz an der Schweissnaht das fehlerhafte Signal der Tastanker durch eine Gegenspannung aus den Differentialtransformatoren korrigiert wird. Das Signal für die Höhenverstellung wird einem der beiden Differentialtransformatoren unabhängig vom Regelkreis für die Seitenverstellung entnommen.
Der Arbeitsbereich der Differentialtransformatoren und Tastanker wird auf einen bestimmten Abstand vom Werkstück fest eingestellt. Wenn diese Abstände bei zu starkem Kantenversatz oder bei konkavem, konvexem oder andersgeformten Nahtbereich zu unterschiedliche Werte annehmen, können die Teilsignale nicht mehr zu einem eindeutigen Steuersignal zusammengefügt werden. Die Steuereinrichtung ist also in diesen Anwendungsgebieten nicht brauchbar.
Es ist Zweck der Erfindung, eine Fehleinsteuerung bei besonders geformtem Nahtbereich zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch eine konstruktive Veränderung der Steuereinrichtung eindeutige Steuersignale zu erzielen.
Erfindungsgemäss wird die Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweisskopfes auf Schweissspaltmitte konstruktiv so verändert, dass sie den verschieden geformten Oberflächen im Nahtbereich auf einfache Weise angepasst werden kann. Bei der konstruktiven Ausführung dieser
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Änderungen kann man verschiedene Wege beschreiten. Eine universelle Anwendung der Erfindung wird durch die bauliche Trennung von linkem und rechtem Differentialtransformator und der Tastanker erreicht. Diese Teile werden unabhängig voneinander in Seiten-und Höhenrichtung verstellbar und um eine oder mehrere zur Schweissrichtung parallele Achsen schwenkbar angeordnet. Auf diese Weise kann jeder Teil der Steuereinrichtung auf den seinem optimalen Arbeitsbereich entsprechenden Abstand zum Werkstück eingestellt werden.
Die Lageveränderung der Teile des Steuerkopfes kann aber auch mittels besonderer Einrichtungen auf vorgeschriebenen geeigneten Bahnen erfolgen. So können für das Schweissen von Rohrlängsnähten die beiden Differentialtransformatoren mit Hilfe eines Schneckengetriebes verschiedenen Rohrkrümmungen angepasst werden. Werden Bleche unterschiedlicher Stärke mit einem vorgegebenen Kantenversatz von mehr als 2 mm verschweisst, genügt es, die Steuereinrichtung als einheitlichen Bauteil in einem bestimmten Radius um die Schweissnaht schwenkbar anzuordnen. Dadurch werden die unterschiedlichen Abstände des linken und des rechten Differentialtransformators zum Werkstück in genügendem Masse ausgeglichen und das Seitensignal wird nicht mehr durch den Kantenversatz beeinträchtigt.
Mit Hilfe der Einrichtung zur Anpassung des Tastkopfes an das Werkstück kann die Anwendbarkeit der Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweisskopfes auf solche Schweissnähte ausgedehnt werden, die quer zur Schweissnaht einen nichtebenen Nahtbereich aufweisen, bzw. die einen vorgegebenen Kantenversatz von mehr als 2 mm haben. Grosse wirtschaftliche Vorteile ergeben sich besonders beim Schweissen von Rohren, da auf diese Weise grosse Nahtlängen vollautomatisch geschweisst werden können.
Die Erfindung soll anschliessend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. l einen geteilten Steuerkopf zur Nahteinsteuerung an Rohren und in Fig. 2 einen schwenkbaren Steuerkopf zur Nahteinsteuerung bei starkem Kantenversatz.
Die Fig. l zeigt eine Steuereinrichtung speziell für die Innen-und Aussenschweissung von Längsnähten an Rohren von verschiedenen Durchmessern. Die beiden hintereinanderliegenden Tastanker - sind fest mit einer Haltevorrichtung--9--verbunden, während die Differentialtransfor- motoren--1 und 2--in Verbindung mit je einem Schneckenrad--4 und 5-- um jeweils eine parallel zur Schweissrichtung liegenden Achse--6 und 7--schwenkbar angeordnet sind. Zwei
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verschiedenen Rohrdurchmessern von innen oder von aussen anpassen können, indem der Abstand der Differentialtransformatoren--l und 2-- zum Werkstück --10-- immer gleich bleibt, und deren Längsachse immer radial zum jeweiligen Rohrquerschnitt verläuft.
Die Fig. 2 zeigt eine Steuereinrichtung zum Schweissen von Blechen mit unterschiedlichen Materialdicken bzw. mit vorgegebenem starken Kantenversatz.
Der Steuerkopf--11--in der bekannten kompakten Bauweise ist mittels eines Kulissensteines - -12--, der in einer kreisbogenförmigen Führungsnut--13--verschiebbar ist, um einen Mittelpunkt, der etwa auf der Nahtlängsachse liegt, schwenkbar gemacht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweisskopfes auf Schweissspaltmitte und auf Abstand von zusammenschweissenden Werkstücken mit nicht in einer Ebene liegender Oberfläche im Nahtbereich, bestehend aus zwei auf Schweissspaltmitte laufenden Tastankern und zwei beiderseitig davon angeordneten Differentialtransformatoren, aus denen nach bekannter Schaltungsanordnung ein Signal für die Höhenverstellung und ein kombiniertes Signal für die Seitenverstellung entnommen wird
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