DD213375A1

DD213375A1 - SCRAPER FOR CARRYING WELDING POULTS

Info

Publication number: DD213375A1
Application number: DD24762183A
Authority: DD
Inventors: Christian Langner; Werner Schmidt; Rudolf Greger; Klaus Gross; Christian Hanser
Original assignee: Goerlitz Waggonbau Veb
Priority date: 1983-02-01
Filing date: 1983-02-01
Publication date: 1984-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Abtastorgans zur automatischen Steuerung eines Schweisskopfes mit einer Lichtquelle, insbesondere zum automatischen Herstellen von symmetrischen Kehl- oder V-Naehten in Verbindung mit regelbaren elektrischen Antrieben. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, mit geringem technischen Aufwand denWirkungsgrad sowie die Genauigkeit der automatischen Steuerung einesSchweisskopfes zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das optisch-mechanisch Abtastorgan aus einem in einer Huelse vertikal bewegbaren und verdrehsicheren Fuehrungsteil und einer ihm seitlich angeordneten Platte gebildet ist , die beide jeweils mindestens einen Lichtkanal aufweisen und als Ganzes um einen Drehpunkt zwischen zwei als Halterung dienenden Lagerhaelften schwenkbar angeordnet sind, wobei den Lichtkanaelen versetzt gegenueberliegend fotoelektrische Bauelemente zugeordnet sind.The invention relates to the arrangement of a Abtastorgans for automatic control of a welding head with a light source, in particular for the automatic production of symmetrical Kehl- or V-seams in conjunction with controllable electrical drives. The aim and object of the invention is to increase the efficiency and accuracy of automatic control of a welding head with little technical effort. According to the invention, the object is achieved in that the opto-mechanical scanning element is formed by a vertically movable in a Hülse and torsion guide member and a laterally disposed plate, both each have at least one light channel and as a whole about a pivot point between two serving as a holder Lagerhaelften are pivotally mounted, wherein the Lichtkanaelen offset opposite photoelectric components are assigned.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Abtastorgan zur Führung von SchvveißköpfenScanning element for guiding Schvveißköpfen

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein mechanisch-optisches Abtastorgan zur Steuerung eines mit ihm fest verbundenen SchweiSkopfes, insbesondere zum automatischen Herstellen von T-Stößen und Stumpfstoßen in Verbindung mit einer Lichtquelle und regelbaren elektrischen Antrieben.The invention relates to a mechanical-optical sensing device for controlling a welding head firmly connected to it, in particular for the automatic production of T-joints and butt joints in conjunction with a light source and controllable electric drives.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist ganz allgemein bekannt, daß auf mechanisch-optischen oder induktiven Weg eine automatische Steuerung eines Schvveißköpf es möglich ist.It is generally known that an automatic control of a Schvveißköpf it is possible on a mechanical-optical or inductive way.

In der Praxis sind noch Beispiele mechanischer Abtastungen bekannt, die mit Hilfe von Zwischenelementen, wie Parallelogrammen oder Hebeln, von einer Kopierlinie die Schweißkopf führung auf den Brenner übertragen. Der Nachteil dieser Abtastungen besteht darin, daß der Schweißkopf nur in einer Richtung eingesteuert werden kann. Weiterhin ist mit der PS-DD 147 213 eine Anordnung zur optischen Höhensteuerung eines Schweißkopfes beschrieben. Bei dieser Steuerung ist der mit dem Schweißkopf fest verbundene optische Aufnahmekopf in einem bestimmten Höhenwinkel quer zur Nahtfuge eingestellt und gegenüberliegend die Lichtquelle so angeordnet, daß das schräg einfallende Licht an der Nahtfuge einen Schlagschatten erzeugt, der in der Bildebene des Aufnahmekopfes abgebildet wird«In practice, examples of mechanical scans are still known, the transfer with the help of intermediate elements, such as parallelograms or levers, from a copying the welding head leadership on the burner. The disadvantage of these scans is that the welding head can be controlled only in one direction. Furthermore, with the PS-DD 147 213 an arrangement for optical height control of a welding head is described. In this control, the optical pickup head fixedly connected to the welding head is set transversely to the seam joint at a certain elevation angle, and the light source is arranged opposite to it so that the obliquely incident light at the seam joint produces a drop shadow which is imaged in the image plane of the pickup head.

In der Bildebene sind zwei fotoelektrische Bauelemente angeordnet, die eine Seitenverschiebung des Schlagschattens infolge der Höhenänderung zwischen Nahtfuge und Aufnahmekopf in ein elektrisches Signal umsetzen. Der Nachteil dieser Anordnung zur optischen Höhensteuerung besteht darin, daß neben einem hohen technischen Aufwand der Schweißkopf nur in einer Koordinate korrigierbar ist.In the image plane, two photoelectric components are arranged, which convert a side shift of the drop shadow as a result of the change in height between seam and receiving head in an electrical signal. The disadvantage of this arrangement for optical height control is that in addition to a high technical complexity of the welding head can be corrected only in one coordinate.

In der PS DD 152 734 ist ein Verfahren zur Brennführung beschrieben, daß die von den durch den beim Schweißen auftretenden Bedampfungseffekt homogenisierten Oberfläche der Werkstücke reflektierten Streulichtanteile des Lichtbogens selbst in einem konstanten Abstand von wenigen Millimetern beidseitig der Schweißnaht aufgefangen wird. Diese Streu-In PS DD 152 734 a method for burning guidance is described, that the scattered light components of the arc reflected by the occurring due to the vaporization effect homogenized surface of the workpieces even at a constant distance of a few millimeters on both sides of the weld is collected. This scatter

—' lichtanteile werden elektrisch umgesetzt und in ein dem Streulichtverhältnis analogen Differenzsignal zur Ansteuerung eines elektrischen Äntriebssystems zur Korrektur der Brennerposition umgewandelt. In Anerkennung der Vorteilhaftigkeit dieser Lösung, daß der Brenner berührungslos geführt wird, überwiegt jedoch der Nachteil bei dieser Brennerführung, daß er nur für Schweißverfahren mit offenem Lichtbogen eingesetzt werden kann. Um das Schweißen von HV-Nähten zu ermöglichen, ist ein hoher technischer Aufwand nötig, weil keine symmetrische Schweißnaht gegeben ist.- 'light proportions are electrically converted and converted into a scattered light ratio analog differential signal for driving an electrical drive system to correct the burner position. In recognition of the advantage of this solution, that the burner is guided without contact, however, the disadvantage prevails in this burner guide that it can be used only for welding processes with open arc. In order to enable the welding of HV seams, a high technical complexity is necessary because there is no symmetrical weld.

Es ist weiterhin eine Einrichtung zur selbsttätigen Zentrierung von Schweißgeräten bekannt (PS-DD 83 503), Vielehe pa-Furthermore, a device for the automatic centering of welding devices is known (PS-DD 83 503), many

^) rallel oder quer zum Kehlnahtschenkel angeordnete Magnetpolpaare besitzt, die auf der Symmetrielinie der Schweißnaht im Nahtbereich eine oder mehrere von Kugelpfannen aufgenommene paramagnetische Kugeln so aufnehmen, daß der sich zwischen den Kehlnahtschenkeln und den Magnetpolen einstellende Luftspalt veränderbar ist. Der Nachteil dieser Einrichtung sind die Magnetpolpaare, welche eine unerwünschte Ablenkung des Lichtbogens bewirken und eine saubere Oberfläche der zu verschweißenden Bauteile erfordern. Die beschriebene Einrichtung sieht keine Höhen- und Seitensteuerung vor und ist nicht für Stumpfstoße sowie dem Schweißen mit verdeckten Lichtbogen geeignet.^) has magnetic pole pairs arranged in parallel or transversely to the fillet weld, which receive one or more paramagnetic spheres picked up by ball sockets on the line of symmetry of the weld in the seam region in such a way that the air gap established between the fillet limbs and the magnet poles is variable. The disadvantage of this device are the magnetic pole pairs, which cause an undesirable deflection of the arc and require a clean surface of the components to be welded. The device described does not provide height and lateral control and is not suitable for butt joints and arc welding.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit geringem technischen Aufwand den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der automatischen Steuerung eines Schweißkopfes zu erhöhen.The aim of the invention is to increase the efficiency and accuracy of the automatic control of a welding head with little technical effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abtastorgan zu entwickeln, mit dem auf mechanisch-optischen Weg die automatische Höhen- und Seitensteuerung eines Schweißkopfes für gerade und gekrümmte Nähte bei offenen und verdeckten Lichtbodsn ermöglicht wird.The invention has for its object to develop a scanning, with the mechanical-optical way the automatic height and side control of a welding head for straight and curved seams in open and concealed Lichtbodsn is made possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das optisch-mechanische Abtastorgan aus einem in einer Hülse vertikal bewegbaren und verdrehsicheren Führungsteil und einer ihm seitlich angeordneten Platte gebildet ist, die beide jeweils mindestens einen Lichtkanal aufweisen, als Ganzes um einen Drehpunkt zwischen zwei als Halterung dienenden Lagerhälften schwenkbar angeordnet ist, wobei den Lichtkanälen versetzt gegenüberliegend fotoelektrische Bauelemente zugeordnet sind. Darüber hinaus ist bei einer Mehrzahl von Lichtkanälen deren Anordnung innerhalb oder außerhalb der zugehörigen fotoelektrischen Bauelemente vorzusehen. Weiterhin soll bei dem Abtastorgan der Drehpunkt etwa in Mitte zwischen dem Werkstück und dem höchstliegenden fotoelektrischen Bauelement liegen.According to the invention, the object is achieved in that the optical-mechanical sensing element is formed of a vertically movable in a sleeve and a torsion guide member and a laterally disposed plate, both each having at least one light channel, as a whole about a pivot point between two serving as a holder Bearing halves is pivotally mounted, wherein the light channels offset opposite photoelectric components are assigned. Moreover, in the case of a plurality of light channels, their arrangement is to be provided inside or outside the associated photoelectric components. Furthermore, the pivot point should lie approximately in the middle between the workpiece and the highest photoelectric component in the scanning element.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below by way of example. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: das am Schweißkopf angeordnete und ihm voranlaufende Abtastorgan Fig. 2: Schnitt A-A von Fig. 1 Fig. 3: Schnitt B-B von Fig. 2FIG. 2: section A-A of FIG. 1 FIG. 3: section B-B of FIG. 2; FIG

Für das automatische Schweißen gerader bzw. gekrümmter Nähte macht sich in vorteilhafter Weise eine Höhen- und Seitensteuerung des Schweißkopfes erforderlich.For the automatic welding of straight or curved seams, height and lateral control of the welding head are advantageously required.

Bei der vorliegenden mechanisch-optischen Abtastung, die mit einem Schweißkopf 1 fest verbunden ist, wird ein Führungsteil 2 in einer Hülse 3 vertikal und verdrehsicher geführt. Das Führungsteil 2 besitzt eine oder mehrere übereinander angeordnete Lichtkanäle 4, die im vorliegenden Beispiel als Bohrungen ausgeführt sind. Die Hülse 3 ist in Lagerhälften 5, 6 um einen Drehpunkt 7 schwenkbar gelagert. Die Lägerhälften 5, 6 sind durch Stege 8 fest miteinander verbunden.In the present mechanical-optical scanning, which is firmly connected to a welding head 1, a guide member 2 in a sleeve 3 is guided vertically and against rotation. The guide member 2 has one or more superimposed light channels 4, which are designed as bores in the present example. The sleeve 3 is pivotally mounted in bearing halves 5, 6 about a pivot point 7. The bearing halves 5, 6 are connected by webs 8 firmly together.

Der Drehpunkt 7 soll dabei annähernd in der Mitte zwischen den fotoelektrischen Bauelementen 16, 16* und dem Werkstück 21 angeordnet werden*The pivot point 7 is intended to be arranged approximately in the middle between the photoelectric components 16, 16 * and the workpiece 21 *

An der Hülse 3 ist starr eine Platte 9 befestigt. Die Platte 9 besitzt eine oder mehrere nebeneinander angeordnete Lichtkanäle 10, die ebenfalls als Bohrungen ausgebildet sind. In der Hülse 3 befinden sich seitlich versetzt zu den Licht-Kanälen 4 ein oder mehrere sich gegenüberliegende fotoelektrische Bauelemente 11, II¹·On the sleeve 3, a plate 9 is rigidly attached. The plate 9 has one or more juxtaposed light channels 10, which are also formed as holes. In the sleeve 3 are laterally offset from the light channels 4 one or more opposing photoelectric components 11, II ¹ ·

Ein Bügel 12 ist fest mit der Hülse 3 verbunden und dient zur Aufnahme der Druckfeder 13 sowie der Schraube 14 und Mutter 15, die als Einstellelement für die Andrück- und Rückstellkraft vorgesehen sind.A bracket 12 is fixedly connected to the sleeve 3 and serves to receive the compression spring 13 and the screw 14 and nut 15, which are provided as an adjustment for the pressing and restoring force.

In der Lagerhälfte 5 befinden sich ein oder mehrere den Lichtkanälen 10 nebeneinander zugeordnete fotoelektrische Bauelemente 16, 16'.In the bearing half 5, one or more light channels 10 are adjacent to each other associated photoelectric devices 16, 16 '.

Die Lichtkanäle 10 in der Platte 9 werden mittels Federn 17, Einstellelementen 18 und Muttern 19 zu den fotoelektrischen Bauelementen 16, 16' auf einen definierten Abstand eingestellt. Die Lichtkanäle 4, 10 können innerhalb oder außerhalb zu den zugehörigen fotoelektrischen Bauelementen 11, 11" bzw. 16, 16' vorgesehen werden. Eine mögliche Variante ist die Anordnung von nur einem Lichtkanal 4 und 10, der dann stets innerhalb der fotoelektrischen Bauelemente 11, 11' und 16, 16' angeordnet werden mußThe light channels 10 in the plate 9 are adjusted to a defined distance by means of springs 17, adjusting elements 18 and nuts 19 to the photoelectric devices 16, 16 '. The light channels 4, 10 can be provided inside or outside the associated photoelectric components 11, 11 "or 16, 16 'A possible variant is the arrangement of only one light channel 4 and 10, which is then always within the photoelectric components 11, 11 'and 16, 16' must be arranged

Erfolgt durch das Werkstück 21 eine Verschiebung des Führungs- If the workpiece 21 causes a shift in the guiding

teiles 2 in der Hülse 3 oder Verdrehung der Platte 9, so ergibt sich eine Veränderung des Abstandes der Lichtkanäle 4 oder IO zu den fotoelektrischen Bauelementen 11, 11' bzw. 16, 16'. Ist die Verschiebung bzw. die Verdrehung so groß» daß sich die Lichtkanäle 4, 10 mit den fotoelektrischen Bauelementen 11, 11" bzw. 16, 16' teilweise oder ganz überdekken, dann gelangt ein Lichtsignal von 11 nach 11" bzw. von 16 nach 16* .Part 2 in the sleeve 3 or rotation of the plate 9, the result is a change in the distance of the light channels 4 or IO to the photoelectric devices 11, 11 'and 16, 16'. If the displacement or the rotation is so large that the light channels 4, 10 partially or completely overlap with the photoelectric components 11, 11 "or 16, 16 ', then a light signal passes from 11 to 11" or 16, respectively 16 *.

Dieses Lichtsignal wird zur Ansteuerung der elektrischen Antriebe verwendet, die den Schweißkopf 1 wieder auf Schweißnahthöhe und Schweißnahtmitte korrigieren.This light signal is used to control the electric drives, which correct the welding head 1 back to the weld height and weld center.

Durch die Korrektur des Schweißkopfes 1 werden die Lichtkanäle 4, 10 gegenüber den fotoelektrischen Bauelementen 11, 11' und 16, 16' wieder in den definierten Abstand gebracht. Um einen unerwünschten Lichteinfall zwischen den sich aneinander bewegenden Bauteilen zu vermeiden, sind diese durch eine nichtdargestellte beliebige Verkleidung zu schützen. Am Führungsteil 2 befindet sich ein auswechselbares Formstück 20, welches dem jeweiligen Werkstück 21 angepaßt ist. Das Formstück 20 gestattet noch die sichere Schweißung von Werkstücken 21 mit einer minimalen Flauschbreite von 20 mm.By the correction of the welding head 1, the light channels 4, 10 are compared to the photoelectric devices 11, 11 'and 16, 16' brought back into the defined distance. In order to avoid unwanted light incidence between the moving components, they are to be protected by an unillustrated arbitrary panel. On the guide part 2 is an exchangeable fitting 20, which is adapted to the respective workpiece 21. The fitting 20 still allows the secure welding of workpieces 21 with a minimum Flauschbreite of 20 mm.

Claims

E rf i η ds a η s ρ rices

1. A mechanical-optical sensing device for controlling a fixedly connected to him welding head, in particular for the automatic production of T-joints and butt joints in conjunction with a light source and controllable electric drives, characterized in that the optical-mechanical sensing element of a in a sleeve ( 3) vertically movable and torsion-proof guide part (2) and a laterally arranged plate (9) is formed, both each having at least one light channel (4, 10) and as a whole about a pivot point (7) between two serving as a holder bearing halves ( 6) are arranged pivotably, wherein the light channels (4, 10) offset opposite photoelectric components (11, II ¹ ) and (16, 15 ') are assigned.

2. Mechanical-optical sensing element according to item 2, characterized in that in a plurality of light channels to be provided (4, 10) whose arrangement is provided inside or outside of the associated photoelectric components (10, 11 'or 16, 16').

3. Mechanical-optical scanning element according to item 1, characterized in that the pivot point (7) approximately in the middle between the workpiece (21) and the highest photoelectric components (16, 16 ').

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