DD213612B1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung von positioniersensoren beim schweissen - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

DieErfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Positioniersensoren beim Schweißen durch Auswertung bestimmter, aus einer unterschiedlichen Stromaufnahme des Sensorkopfes gewonnener Signale

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es ist bekannt, in der Schweißtechnik zur automatischen Nahtfuhrung Positioniersensoren einzusetzen Diese Sensoren sind mechanisch am Schweißbrenner bzw in seiner Nahe befestigt und damit der Gefahrdung durch den Schweißprozeß ausgesetzt Über relativ lange Meßkabel und eine Anzahl notwendiger Steckverbinder werden die Meßsignale 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 Großen aufnimmt Der Umfang der dazu notwendigen Steuerungstechniken Anlagen ist enorm, an die Aufnahmetechnik und Auswerteelektronik werden große Anforderungen gestellt Eine weitere Möglichkeit zur sicheren Übertragung von Meßsignalen besteht dann, diese zu digitalisieren Der geratetecnnische Aufwand ist in diesem Fall ebenfalls sehr groß Eine Überwachung der Funktion des Sensors ist gegenwartig nicht bekannt Defekte am Sensor und damit eine nicht programmgerechte Arbeitsweise der Gesamtanlage können zu umfangreichen Störungen an der Geratetechnik fuhren Um das zu verhindern, ist der zusätzliche Einsatz elektrischer und mechanischer Elemente, ζ B in Form von Kollisionsschutzeinrichtungen, erforderlich, die einen erheblichen Mehraufwand sowohl material- als auch kostenmäßig bedeuten und die Anlage weiter komplizieren Es ist lediglich das automatische Abrufen von Sensoren in der Schweißtechnik bekannt, wenn diese Signale aus dem Lichtbogen auswerten

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist das Überwachen der Funktionsweise beliebiger Positioniersensoren wahrend des Schweißprozesses mit einfachen technischen Mitteln zu ermöglichen, um bei an ihnen, am Prozeß und am Ubertragungsteil auftretenden Defekten Störungen an der eingesetzten Geratetechnik zu vermeiden

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, die in der Lage ist, die Funktion der eingesetzten Positioniersensoren wahrend des Schweißens zu kontrollieren, Fehlinformationen zu vermeiden und das Auftreten von Störungen zu signalisieren

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Schaltungsanordnung gelost, bei welcher in einer Signalverarbeitungseinheit sowohl im positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler angeordnet sind, welche sekundarseitig zusammen mit dem Ausgang Q eines einstellbaren Schwellwertschalters, der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers überwacht, in Reihe geschaltet und bei entsprechender Signalgabe eines Relais mit dem positiven Potential + U₀ verbunden sind, und daß sich im Sensorkopf des Positioniersensors ein weiterer einstellbarer Schwellwertschalter befindet, welcher eingangsseitig mit einem Meßwiderstand in Verbindung steht, und dessen Ausgang Q über eine separate Stromleitung auf den zweiten Anschluß des Relais gefuhrt ist

Durch die Anordnung wird folgende Arbeitsweise des Positioniersensors erreicht Die Stromaufnahme des Positioniersensors wird erfaßt, über Schwellwertschalter ausgewertet und aus der seriellen Verknüpfung der binaren Signale eine Große gebildet, die die Arbeitsweise des Sensors beschreibt Zur Erfassung unterschiedlicher Betriebszustande des Positioniersensors wird der Gesambereich der Stromaufnahme in vier Unterbereiche unterteilt Der Bereich I ist gekennzeichnet durch eine zu kleine Stromaufnahme des Sensorkopfes, die bei elektrischen Störungen, insbesondere Kabelbruchen und Kontaktproblemen, auftreten Bereich Il beschreibt einen intakten Sensorkopf, dessen technologische Einsatzbedingungen, ζ B Brennen des Lichtbogens oder Vorhandensein der Zusatzenergie, nicht oder nur unvollständig erfüllt sind Im Bereich IM arbeitet der Sensor

Bereich IV signalisiert einen elektrischen Storungsfall, ζ B Kurzschluß in den Kabelfuhrungen Durch die Schaltungsanordnung wird dies folgendermaßen realisiert:

Bereich I Tretenz B in der Steuerleitung zwischen dem Sensorkopf und derSignalverarbeitungsemheitdesPositioniersensors Kabelbruche oder Fehler an den Steckkontakten auf, wird derzum Betreiben derOptokoppler diesich im positiven und negativen Strompfad befinden, benotigte Mindeststrom unterschritten, und sie arbeiten dann als festeingestellte Schwellwertschalter Es wird kein fur periphere Einrichtungen geeignetes Signal erzeugt und der Positioniersensor arbeitet nicht Bereich Il Sind die technologischen Betriebsbedingungen des Positioniersensors nicht erfüllt, wird über den Meßwertempfanger des Sensorkopfes in Zusammenwirkung mit einem Meßwiderstand ein zu kiemer Strom aufgenommen, d h der Mindeststrom zum Betreiben des Schwellwertschalters wird unterschritten und der Positionssensor arbeitet nicht Bereich III Bei Brennen des Lichtbogens oder bei Vorhandensein eines Warmefeldes wird über einen Meßwertempfanger 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 Ausgangssigna leserfolgt über ein Relais, das mit den Ausgangen der Schwellwertschalter und Optokoppler in Reihe geschaltet ist

Bereich IV Entsteht im Sensorkopf ein Kurzschluß erhöht sich der durch die Leuchtdiode des Optokopplers fließende Strom Daraus rrsultiert ein erhöhter Spannungsabfall über die Leuchtdiode, wodurch ein Schwellwertschalter betätigt wird Dadurch wird über ein Relais das Sensorausgangssignal abgeschaltet und der Positioniersensor arbeitet nicht

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel und der dazugehörigen Zeichnung naher erläutert werden die das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zum Überwachen von Positioniersensoren beim Schweißen zeigt Der Positioniersensor besteht aus den Baugruppen Sensorkopf 14 der sich in der Regel am Schweißkopf befindet und der Signalverarbeitungseinheit 15, die vorzugsweise im Steuerschrank angeordnet st Beide Baugruppen sind durch eine vieradnge 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 Unterschreiten eines zum Betreiben der Optokoppler 6, 7 notwendigen Mindeststromes von ca 5 mA, ζ B bei Ka bei bruch en zwischen Sensorkopf 14 und Signalverarbeitungsheit 15, bei fehlerhaften Steckkontakten u a , sperrt der Fototransistor des Optokopplers 7 den sekundarseitigen Stromfluß, die Optokoppler 6 7 arbeiten als fest eingestellte Schwellwertschalter (Bereich I)

Fließt dagegen ein Mindeststrom (>5mA) 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 Große die entsprechend der Diodenkennlinie mit der Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 äquivalent ist, hegt der Ausgang Q des Sch well wertschalters 8 auf positivem Versorgungsspann ungspotential, ansonsten auf negativem Dieses Meßsystem dient der Erfassung eines storungsbedingten zu großen Aufnahmestromes, ζ Β bei Kurzschluß am Sensorkopf 14 (Bereich IV) Zur Vermeidung eines möglichen Schwingverhaltens des Schwellwertschalters 8 wird eine definierte Schalthysterese eingestellt

Die Unterscheidung zwischen den Bereichen Il und III wird vom Schwellwertschalter 4 des Sensorkopfes 14 vorgenommen Zusammen mit dem Meßwiderstand 2 wird die Stromaufnahme des Meßwertempfangers 1 der ζ B als Gleichstrombrucke ausgeführt ist, überwacht Wenn die Betriebsbedingungen des Positioniersensors erfüllt sind (gezündeter Lichtbogen oder vorhandenes Licht- bzw Warmefeld), nimmt die Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 einen solchen Wert an, daß der Schwellwertschalter 4 den Ausgang Q auf Masse schaltet Zur Auswertung kleiner Stromstarkeanderungen besitzt der Schwellwertschalter 4 eine kleine Schalthysterese Die Ausgange der eingesetzten Schwellwertschalter 4,8 und derOptokoppler 6, 7sindmiteinemRe!ais5inReihe geschalten, wodurch dieses nur anzieht wenn der Sensorkopf 14 volle Funktion besitzt (Bereich III) Dieses Relais 5 schaltet zum einen über einen Offnerkontakt 12 das vom Differenzverstärker 10 gebildete Differenzsignal, das durch Vergleich des analogen Ausgangssignals des Vorverstärkers 3 im Sensorkopf 14 mit dem mittels Sollwertpotentiometer 9 erzeugten Spannungswert entsteht, über einen Schutzwiderstand 11 bei Fehlen der vollständigen Sensorfunktion gegen Masse und zum anderen über einen potentialfreien Schließkontakt 13 periphere Ablaufsteuerungen oder Uberwachungs und Signalisierungseinrichtungen

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Schaltungsanordnung zur Überwachung von Positioniersensoren beim Schweißen durch Auswertung bestimmter, aus einer unterschiedlichen Stromaufnahme des Sensorkopfes gewonnener Signale, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Signalverarbeitungseinheit (15) sowohl im positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler (6, 7) angeordnet sind, welche sekundarseitig zusammen mit dem Ausgang Q des einstellbaren Schwellwertschalters (8) der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers (6) überwacht, in Reihe geschaltet und bei entsprechender Signalgabe aes Relais (5) mit dem positiven Potential + U₀ verbunden sind, und daß sich im Sensorkopf (14) des Positioniersensors ein weiterer einstellbarer Schwellwertschalter (4) befindet, welcher eingangsseitig mit dem Meßwiderstand (2) in Verbindung steht, und dessen Ausgang Q über eine separate Stromleitung auf den zweiten Anschluß des Relais (5) gefuhrt ist