DD261317A1 - Ueberwachungseinrichtung zum kollisionsschutz an mig/mag-schweissbrennern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ueberwachungseinrichtung zum Kollisionsschutz an MIG/MAG-Schweissbrennern, vorzugsweise beim automatisierten Lichtbogenschweissen mittels Schweissroboter oder -automaten. Mittels einer Ueberwachungseinrichtung soll eine Kollision von schweissstromfuehrenden und von potentialfreien Brennerbestandteilen an die Positionssteuerung signalisiert werden, unabhaengig vom Einschaltzustand der Schweissspannung. Kennzeichnend ist, dass zwei getrennte Auswerteschaltungen angeordnet sind, die aus jeweils zwei Komparatoren bestehen, wobei zwei Komparatoren mit einer Zeitschaltung gekoppelt sind. Allen Auswertesignalen ist ein gemeinsames logisches ODER-Verknuepfungsglied zugeordnet, welches ueber einen Schaltverstaerker mit einem Relais in Verbindung steht. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung zum Kollisionsschutz an MIG/MAG-Schweißbrennern, vorzugsweise beim automatisierten Lichtbogenschweißen mittels Schweißroboter oder -automaten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß Kollisionen von maschinengeführten Schutzgasschweißbrennern mit massepotentialführenden Hindernissen durch Überwachung der Schutzgasdüse oder des potentialfreien Außenmantels des Brenners signalisiert und bei entsprechender steuerungstechnischer Verarbeitung Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Bekannt sind dabei Schaltungen, die auf einer zwischen Schutzgasdüse und Schweißteil oder Vorrichtung angelegten Hilfsspannung basieren. Brennergasdüse und kollidierendes Teil wirken als Schaltkontakte.

Sind sie geschlossen, wird der Stillstand des Roboters oder Automaten eingeleitet. Solche einfachen Anordnungen haben den Nachteil, daß bei Ausbildung von leitfähigen Spritzerbrücken zwischen Strom kontaktdüse und Schutzgasdüse und bei laufendem Schweißprozeß über den brennenden Lichtbogen der Hilfsstromkreis geschlossen wird und irrtümlich Kollision gemeldet wird, was einen unerwünschten Abbruch der Schweißung verursacht.

In DD-PS 211 735 wird eine Lösung vorgeschlagen, mit der eine Differenzierung zwischen eingetretener Verschmutzung und Kollision möglich ist. Nachteilig ist, daß die Differenzierung nur bei eingeschalteter Schweißspannung möglich ist. Wird die Schweißspannung abgeschaltet, wird das zuvor angezeigte Verschmutzungssignal zur Kollisionsmeldung und es kommt zur Programmunterbrechung.

Ein weiterer gemeinsamer Nachteil der aufgeführten Lösungen besteht darin, daß Kollisionen mit schweißpotentialführenden Brennerteilen z. B. der Stromkontaktdüse nicht signalisiert werden können. Dieser Nachteil gewinnt besonders bei Brennern mit seitlicher Gaszuführung, bei hervorstehenden Stromkontaktdüsen oder bei einfachen Maschinenbrennern ohne isolierenden Außenmantel an Gewicht.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung soll mit Hilfe einer Einrichtung Schäden an Robotern und Automaten durch Kollision des Brenners mit dem Schweißteil vermeiden und den Anwendungsbereich durch sicheres Signalisieren einer Kollision erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung zum Kollisionsschutz an MIG/MAG-Schweißb;'3nnern zu entwickeln, die eine Kollision von schweißstromführenden und von potentialfreien Brennerbestandteilen an die Positioniersteuerung signalisiert, unabhängig vom Einschaltzustand der Schweißspannung.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei getrennte Auswerteschaltungen angeordnet sind, die aus Jeweils zwei Komparatoren bestehen, wobei ein Komparator mit einer Zeitschaltung gekoppelt ist und derart in Wirkverbindung steht, daß Kurzschlüsse der Schweiß- und Meßspannung ausgeblendet werden, und daß allen Auswertesignalen ein gemeinsames logisches ODER-Verknüpfungsglied zugeordnet ist, welches über einen Schaltverstärker mit einem Relais in Verbindung steht.

Kennzeichnend ist, daß Schutzgasdüse und Stromkontaktdüse und damit die abschmelzende Elektrode über zwei Entkopplungsdioden mit einem definierten Potential beaufschlagt werden, welches gleichzeitig mit den Meßeingängen zweier voneinander getrennt aufgebauter Auswerteschaltungen, bestehend aus jeweils zwei Komparatoren, in Wirkverbindung steht. Diese zwei Komparatoren verfügen über zwei unterschiedliche Schwellwerte. Da die auf die Gas- und Stromkontaktdüse geführte Spannung während des Schweißens und im schweißspannungsfreien Zustand im Falle einer Kollision erfahrungsgemäß auf Grund bestehender Übergangswiderstände auf unterschiedliche Werte zusammenbricht und die während des Schweißens auftretenden Kurzschlüsse von Schweiß- und Meßspannung über eine Zeitschaltung ausgeblendet werden und ausgangsseitig

zusammengefaßt aus ein Relais einwirken, welches mit der Positioniersteuerung eines Roboters so verbunden ist, tritt sofort ein Bewegungsstop ein und der Schweißprozeß wird gegebenenfalls abgebrochen. Die Meßspannungsquelle ist derart beschaffen, daß sie bei ausgeschalteter Schweißspannung nicht über dem Innenwiderstand der Schweißstromquelle zusammenbricht. Überraschender Weise fallt die Meßspannung auf zwei verschiedene Werte zusammen, abhängig ob Schweißspannung an der Gas- oder Stromkontaktdüse anliegt oder nicht. Auf Grund dieser Tatsache wird die bei Kollision zusammengebrochene Meßspannung in zwei Wertebereiche eingeteilt und eingangsseitig zwischen schweißstromführenden und an sich potentialfreien Brennerbestandteilen unterschieden und getrennt ausgewertet, wobei der konstruktive Aufbau des Brenners keine Rolle spielt. Auch bei Verschmutzung des Schweißbrenners durch Schweißspritzer und die daraus resultierende elektrisch leitende Verbindung zwischen Strom- und Gasdüse hat keinen Einfluß auf die Kollisionsmeldung. Weiterhin wird auch ein Berühren des Schweißdrahtes mit dem zu schweißenden Werkstück bzw. der Vorrichtung bei ausgeschalteter Schweißspannung als Kollision signalisiert. Auf Grund dessen ist ein Verbiegen der aus der Stromkontaktdüse herausstehenden Schweißdrahtspitze beim Positionieren des Schweißbrenners nahezu ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß kann die Entkopplungsdiode zur Stromkontaktdüse in Form einer Halbleiterschicht zwischen dem schweißpotentialführenden Innenteil und dem potentialfreien Außenteil des Brenners konstruktiv vorgesehen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung des Kollisionsschutzes.

Der Schutzgasdüse 14 und der Stromkontaktdüse 17 werden mittels der Schweißleitung 19 über jeweils eine Entkopplungsdiode 12,13 eine definierte Meßspannung 16 zugeleitet. Diese liegt mit ihrem Wert im kollisionsfreien Zustand über dem oberen Schwellwert der nachfolgend beschriebenen Auswerteschaltungen. Gleichzeitig ist jede Düse mit dem Eingang 10,11 einer separaten Auswerteschaltung verbunden. Die Auswerteschaltung setzt sich jeweils aus zwei Komparatoren 1,2 und 3,4 zusammen, die eingangsseitig mit den nichtinvertierenden Eingängen zusammengeschaltet sind. Über den Spannungsteiler 18 wird beiden Komparatoren eine unterschiedliche Referenzspannung zugeführt, so daß jede Auswerteschaltung über zwei Schaltschwellen verfügt. Die untere Schaltschwelle muß so ausgelegt sein, daß die beim Schweißen auftretenden Kurzschlüsse der Schweißspannung/bereitgestellt von einer Schweißstromquelle 15, und damit auch der Meßspannung 16 nicht als Kollision gewertet werden. Somit überwachen die Komparatoren 2 und 4 den momentanen Wert der Meßspannung an Gas- und Stromdüse bei ausgeschalteter Schweißspannung. Der obere Schwellwert gilt für die Komparatoren 1 und 3 und sollte ca. dem 3fachen Wert der unteren Schaltschwelle entsprechen, da erfahrungsgemäß die Meßspannung bei eingeschalteter Schweißspannung bzw. brennendem Lichtbogen im Falle einer Kollision unter diesen Wert abfällt, jedoch die untere Schaltschwelle nicht erreicht. Die nachgeschalteten Zeitschaltungen 5, 6 blenden die erwähnten Kurzschlüsse von Schweiß- und Meßspannung aus, da diese betragsmäßig die obere Schaltschwelle unterschreiten und somit jeder Kurzschluß eine Kollisionsmeldung zur Folge hätte. Ausgangsseitig wirken alle Komparatoren 2,4 und Zeitschaltungen 5, 6 mittels eines logischen ODER-Verknüpfungsgliedes 7 über einen Schaltverstärker 8 auf ein Relais 9, dessen Schaltkontakt betätigt wird und einen sofortigen Bewegungsstop des Roboters oder Automaten bewirkt und damit gegebenenfalls der laufende Schweißprozeß abgebrochen wird. ^]

Claims (1)

1. Überwachungseinrichtung zum Kollisionsschutz an MIG/MAG-Schweißbrennern, vorzugsweise beim automatisierten Lichtbogenschweißen mittels Schweißroboter oder -automaten, die ein Auswerten des momentan anliegenden Potentials an der an sich galvanisch getrennt angeordneten Schutzgasdüse realisieren, gekennzeichnet dadurch, daß zwei getrennte Auswerteschaitungen angeordnet sind, die aus jeweils zwei Komparatoren (1,2 bzw. 3,4) bestehen, wobei der Komparator (1, 3) mit einer Zeitschaltung (5,6) gekoppelt ist und derart in Wirkverbindung steht, daß Kurzschlüsse der Schweiß- und Meßspannung ausgeblendet werden, und daß allen Auswertesignalen ein gemeinsames logisches ODER-Verknüpfungsglied (7) zugeordnet ist, welches über einen Schaltverstärker (8) mit einem Relais (9) in Verbindung steht.

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