DD243395A3 - Fuehrungseinrichtung fuer schweissbrenner - Google Patents

Abstract

Fuehrungseinrichtung fuer Schweissbrenner, welche bei einfachem Aufbau auch bei grosser Waermebelastung funktionssicher arbeitet. Als Aufgabe steht die Schaffung einer Einrichtung, die Funktionsstoerungen durch Verunreinigungen, dem Schweissbrenner vorauslaufende Gleitkoerper sowie Sensoren vermeidet. Die Erfindung besteht darin, dass am Schweissbrenner isolierte Gleitstifte angeordnet sind, die den Nahtbereich unmittelbar neben dem Schweisslichtbogen abtasten und Abweichungen der Fuehrungseinrichtung vom Nahtverlauf auf ein Steuerteil uebertragen. Die Erfindung ist insbesondere zum Schweissen von Kehlnaehten an grossen traegerfoermigen Bauteilen anwendbar. In der Zeichnung ist die Erfindung deutlich dargestellt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfndung betrifft eine elektromechanische Führungseinrichtung für Schweißbrenner. Sie ist insbesondere zum Schweißen von Kehlnähten an großen trägerförmigen Bauteilen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Automatisierung von Schweißarbeiten kommt der Führung der Schweißbrenner eine besondere Bedeutung zu. In der Literatur sind zahlreiche Vorschläge zur Realisierung und Anwendung verschiedenartiger Sensoren für Schweißarbeiten bekannt. In jeden? Fall werden die Anforderungen an den Sensor durch den Prozeß bestimmt, dessen Bestandteil er ist. Das DD-WP 213375 beschreibt ein optisch-mechanisches Abtastorgan, bei dem erforderliche Bahnkorrekturen der Brennerführungseinrichtung durch verschiebbare Lichtkanäle und fotoelektrische Bauelemente gesteuert werden. Diese Lösung ermöglicht über ein Formstück die Naht in Nähe des Schweißprozesses abzutasten. Nachteilig ist jedoch, daß das Führungsteil mit den Lichtkanälen gleitend in der Hülse gelagert ist. Durch Verunreinigung kann es hierbei leicht zu einem Verklemmen des Führungsteiles kommen. Dabei treten besonders bei zu tiefliegender Naht Störungen auf. Des weiteren führen bei den Gleitbewegungen in die Lichtkanäle abgestriffene Schmutzpartikel zu Störungen einer sicheren Lageanzeige. Das in Schweißrichtung dem Schweißbrenner vorgelagerte Formstück verhindert das Ausschweißen von Nahtecken und ähnlichen Nahtpositionen.

In dem DD-WP 155306 und dem Fachartikel in der Zeitschrift „Schweißen und Schneiden" Heft 3 von 1980 Seite 90, Bild 7 sind mechanische Führungseinrichtungen für Schweißbrenner beschrieben. Dem Schweißbrenner vorauslaufende Rollen oder Gleitkörper tasten die Naht ab und steuern ihn über Steuereinrichtungen.

Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß durch die vorauslaufenden mechanischen Führungseinrichtungen die Schweißnahtecken und ähnliche Nahtpositionen nicht ausgeschweißt werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch Führungseinrichtungen in Verbindung mit den elektrischen Schaltkontakten zwangsläufig eine Schalthysteresis vorhanden ist. Innerhalb der Schalthysteresis werden die Brennerabweichungen nicht ausgeglichen, dadurch folgt der Brenner nicht dem exakten Nahtverlauf und es werden geringere Qualitätsparameter der Schweißnaht erreicht. In der DD-PS 67523 ist eine weitere Schweißvorrichtung bekannt, die zur selbsttätigen Steuerung von Schweißköpfen die Anordnung von Gegenmassen vorsehen. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß damit das Schweißen nur in der Wannenlage erreicht wird.

In den DD-WP 216880,209761 und 214316 werden berührungslos arbeitende induktive Abstandssensoren beschrieben, die jedoch den Nachteil haben, daß sie trotz erheblicher technischer Aufwendungen temperaturabhängig arbeiten und daß damit ' ein relativ großer Abstand vom Sensor zum Schweißprozeß eingehalten werden muß.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer wenig aufwendigen Führungseinrichtung für Schweißbrenner, die auch bei großer Wärme- und Schmutzbelastung funktionssicher und Störungen vermeidend arbeitet, die die Führung des Schweißbrenners entlang der Mitte einer Nahtkehle sicher gewährleistet, eine hohe Qualität der Schweißnahtparameter erreicht und die das Ausschweißen von Ecken nicht behindert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führungseinrichtung für Schweißbrenner, insbesondere zum Schweißen von Kehlnähten zu entwickeln, die dem Nahtverlauf exakt folgt, wobei Funktionsstörungen infolge Schalthysteresis oder Verunreinigung optischer Führungssysteme, dem Schweißbrenner vorauslaufend angeordnete Gleitkörper sowie Sensoren, deren Funktionssicherheit temperaturabhängig ist, vermieden werden sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Fühler beiderseits des Schweißbrenners zum Brenner isolierte Gleitstifte angeordnet sind, die den Nahtbereich unmittelbar neben dem Schweißlichtbogen abtasten und Abweichungen der Führungseinrichtung vom Nahtverlauf auf ein Steuerteil übertragen.

Dabei ist der Schweißbrenner mit einem Aufnahmeteil so mit dem Steuerteil verbunden, daß durch Federkraft das Aufnahmeteil mit seiner Anlage an eine ebene Anlagefläche des Steuerteiles angedrückt wird. Die Anlage des Aufnahmeteiles ist mit zwei zur Schweißrichtung parallelen Kippkanten ausgebildet.

Das Steuerteil der Führungseinrichtung ist über eine an sich bekannte Parallelogrammführung, deren Hub durch Anschläge begrenzt ist, an der Halterung des Roboterflansches befestigt. Die Federkraft zum Andrücken der Anlage des Aufnahmeteiles an der Anlagefläche des Steuerteiles ist so eingestellt, daß beim Anliegen nur eines Gleitstiftes an einer Nahtflanke das Aufnahmeteil über die dem anliegenden Gleitstift gegenüberliegende Kippkante der Anlage um einen begrenzten Betrag abkippt. Des weiteren ist die Federkraft so eingestellt, daß das Kippmoment geringer ist als das durch das Eigengewicht der Führungseinrichtung an den halterungsseitigen Befestigungspunkten der Parallelogrammführung wirkende Moment. Diese Einstellung der Federkraft bewirkt im Zusammenhang mit der Anordnung der Bauelemente, daß bei notwendiger Bahnkorrektur in zwei Richtungen immer die Seitenkorrektur vor der Höhenkorrektur anspricht. Sowohl die Kippbewegung als auch die Bewegung der Parallelogrammführung wird über Schaltelemente überwacht.

Beim Anliegen nur eines Gleitstiftes an einer Nahtflanke wird, hervorgerufen durch den einseitigen Anlagedruck des Gleitstiftes, die Kippbewegung ausgelöst und gleichzeitig ein Schaltelement, welches die Kippbewegung überwacht, betätigt. Durch das von diesem Schaltelement zur Verfügung stehende Signal wird eine definierte Korrekturbewegung quer zur Schweißnaht ausgelöst, bis die Federkraft die Kippbewegung aufheben kann, d. h. bis auf beide Gleitstifte ein annähernd gleicher Anlagedruck wirkt. Die Parallelogrammführung läßt ihrerseits einen durch Anschläge begrenzten Hub in Richtung Schweißbrennerachse zu. An · dem Steuerteil sind zwei Schaltelemente so befestigt, daß sie diesen Hub in drei definierte Bereiche einteilen. Im unteren Bereich stützt sich der Schweißbrenner nicht oder nicht genügend auf den Nahtflanken ab, da er zu hoch ist. Im mittleren Bereich stützt ersieh mit seinen Gleitstiften auf den Nahtflanken ab und wird im richtigen Abstand geführt. Mit seinen Gleitstiften stützt sich der Schweißbrenner im oberen Bereich auf den Nahtflanken ab, wird jedoch in zu geringem Abstand zur Naht durch den Roboter geführt. Dabei ist der mittlere Bereich zweckmäßigerweise auf ca. 2-5mm Hüb eingestellt.

Im Interesse der Erweiterung der Einsatzbedingungen der Führungseinrichtung für das Kehlnahtschweißen von Wannenlage bis Normallage bzw. in allen Zwischenwerten wurden an dem Steuerteil zu dem Eigengewicht des Schweißbrenners abgestimmte Gegenmassen an Pendeln angeordnet, die über eine mit dem Aufnahmeteil verbundene Umkehrwippe das bei Schräglage des Schweißbrenners durch sein Eigengewicht entstehende Moment durch ein gleich großes Gegenmoment ausgleichen. Damit wird bewirkt, daß auch bei schräger Brennerstellung über beide Kippkanten der Anlagefläche eine gleich große Kraft zum Auslösen der Kippbewegung erforderlich ist und daß damit die Führungseinrichtung auch bei schrägem Brenner quer zur Naht in beiden Richtungen gleich feinfühlig reagiert.

Zweckmäßigerweise sind die Gleitstifte beiderseits des Schweibrenners in schwenkbaren Aufnahmen axial nachstellbar befestigt. Diese Aufnahmen sind mit Mitnehmern ausgebildet und zwischen den Aufnahmen ist eine Feder gespannt, die die Aufnahmen stets in ihren Endlagen fixieren. Zum Reinigen der Brennerdüse können die Gleitstifte nach außen durch einen Abstreifer an der Reinigungsstation weggeklappt werden. Dabei werden die Befestigungspunkte der Feder über die Drehpunkte der Aufnahmen geschwenkt, wodurch wiederum die Gleitstifte in der hochgeschwenkten Lage durch die vorgespannte Feder eindeutig in ihrer zweiten Endlage fixiert sind,

Der Vorteil der Erfindung besteht neben der Robustheit und Einfachheit im Aufbau der Vorrichtung in der wesentlichen Verbesserung der Qualitätsparameter der Schweißnaht bei gleichzeitiger Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispieles erläutert und zwar zeigt: Fig. 1: eine Seitenansicht der Führungseinrichtung

Für das automatische Schweißen gerader bzw. gekrümmter Nähte ist eine Höhen- und Seitensteuerung des Schweißbrenners in Abhängigkeit des tatsächlichen Nahtverlaufes am Bauteil erforderlich.

Bei der vorliegenden elektromechanischen Führungseinrichtung werden die Signale zur Bahnkorrektur durch die Schaltelemente 1 und 2 geliefert, die einerseits über eine Parallelogrammführung 3 den Hub in Richtung Brennerachse 4 und andererseits die Lage des Schweißbrenners 5 quer zur Naht über eine Anlagefläche 6 mit Kippkanten 7 überwachen. Beiderseits des Schweißbrenners 5 sind Gleitstifte 10 angeordnet, welche die Schweißnaht in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens abtasten, dabei wird der Schweißbrenner 5 in einem Steuerteil 8 mit einem Aufnahmeteil 9 geführt.

Das Aufnahmeteil 9 wird durch Federn 11 mit seiner Anlage an die Anlagefläche 6 des Steuerteiles 8 angedrückt. Dabei sind an der Anlage des Aufnahmeteiles 9 Kippkanten 7 angeordnet, welche bewirken, daß das Aufnahmeteil 9 bei unterschiedlicher Krafteinwirkung auf die Gleitstifte 10 über eine Kippkante 7 abkippt. Diese Kippbewegung wird über die am Steuerteil 8 befestigten Schaltelemente 1 erfaßt und direkt zur Bahnkorrektur quer zur Schweißnaht verwendet. Das Steuerteil 8 ist über die Parallelogrammführung 3 mit der Halterung 12 am Roboterflansch befestigt. Der durch die Parallelogrammführung 3 ermöglichte Hub in Richtung Brennerachse 4, bei Einwirken einer annähernd gleichgroßen Kraft auf die Gleitstifte 10, wird durch die am Steuerteil 8 befestigten Schaltelemente 2 überwacht und in drei Bereiche eingeteilt. Dabei werden die Signale der beiden äußeren Bereiche direkt zur Bahnkorrektur senkrecht zur Schweißnaht verwendet.

Die Federn 11 sind so vorgespannt, daß das Moment für das Auslösen des Kippens über die Kippkanten 7 geringer ist als das Moment, welches durch das Eigengewicht der Führungseinrichtung an den halterungsseitigen Befestigungspunkten der Parallelogrammführung 3 wirkt.

An dem Steuerseil 8 sind über Pendel 13 zu dem Eigengewicht des Schweißbrenners 5 abgestimmte Gegenmassen 14 angekoppelt, die durch eine ebenfalls an dem Steuerteil 8 schwenkbar gelagerten Umkehrwippe 15 mit dem Aumahmeteil 9 des Schweißbrenners 5 unterhalb dessen Schwerpunkt verbunden sind. Diese Anordnung bewirkt bei Schräglage des Schweißbrenners 5 an den Kippkanten 7 des Aufnahmeteiles 9 wirkenden Momentes durch ein gleichgroßes Gegenmoment. Die Gleitstifte 10 sind an dem Schweißbrenner 5 in begrenzt schwenkbaren Aufnahmen 16 befestigt. Dabei sind vorgespannte Federn 17 so angeordnet, daß sie die Befestigungspunkte 18 der vorgespannten Federn 17 bei dem Schwenken der Aufnahme 16 von einer Endstellung in die andere über die Drehpunkte 19 der Aufnahmen 16 hinwegschwenken. An den Aufnahmen 16 sind des weiteren die Mitnehmer 20 angeordnet, die bei dem Hineinfahren des Schweißbrenners 5 in die Reinigungsstation das Spreizen der Gleitstifte 19 auslösen, indem die Mitnehmer 20 an den Abstreifern 21 der Reinigungsstation hängenbleiben und beim weiteren Hineinfahren die Aufnahmen 16 um ihre Drehpunkte 19 geschwenkt werden. Bei dem Herausfahren des Schweißbrenners 5 aus der Reinigungsstation bleiben die gespreizten Gleitstifte 10 an den Abstreifern 21 hängen und schwenken wieder in die Ausgangsstellung zurück.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Führungseinrichtung für Schweißbrenner mit Fühlern arbeitend, insbesondere zum Schweißen von Kehlnähten an großen, trägerförmigen Bauelementen, gekennzeichnet dadurch, daß am Schweißbrenner (5) als Fühler Gleitstifte (10) angeordnet sind und daß der Schweißbrenner (5) in einem Steuerteil (8) durch ein mit einer Anlagefläche (6) und zwei parallelen Kippkanten (7) versehenen Aufnahmeteil (9) geführt wird und das Steuerteil (8) durch eine Parallelogrammführung (3) mit der Halterung (12) der Führungseinrichtung verbunden ist, wobei die Schaltelemente (1) und (2) zur Überwachung der Stellung der Anlagefläche (6) und der Parallelogrammführung (3) an dem Steuerteil (8) angeordnet sind und daß an dem Steuerteil (8)

   'über Pendel (13) Gegenmassen (14) befestigt sind, die über eine ebenfalls am Steuerteil (8) befestigte Umkehrwippe (15) mit dem Aufnahmeteil (9) des Schweißbrenners (5) unterhalb dessen Schwerpunkt in einem momentenausgleichenden Verhältnis gekoppelt sind.
2. 2. Führungseinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleitstifte (10) axial einstellbar in schwenkbar gelagerten und mit Mitnehmern (20) versehenen Aufnahmen (17) am Schweißbrenner (5) befestigt sind, wobei die Aufnahmen (16) durch vorgespannte Federn (17) mit ihren Befestigungspunkten (18) über die Drehpunkte (19) schwenkend angeordnet sind.