DD265100A1

DD265100A1 - Vorrichtung zum fuehren eines schweisskopfes

Info

Publication number: DD265100A1
Application number: DD30737987A
Authority: DD
Inventors: Manfred Paasch; Siegfried Tiedthke
Original assignee: Zi F Schweiss Technik Der Ddr
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1989-02-22

Abstract

Insbesondere beim automatischen Schweissen von Kehlnaehten sowie beim Einsatz von automatischen Schweissanlagen zum MIG-, MAG-, WIG- und UP-Schweissen soll mittels der Vorrichtung eine taktile Abtastung einer Schweissfuge erfolgen. Die Loesung sieht vor, dass zwischen einem aus hochschmelzendem Material bestehenden Taststift 1 und einer Einspannung 2 des Messfuehlers ein hochelastisches Formelement 3 derart zugeordnet ist, dass bei mangelndem elektrischen Kontakt zwischen dem Taststift 1 und den Fuegeteilen 4; 5 eine Nachfuehrung des Schweissbrenners 6 so lange erfolgt, bis der Messfuehler sich den Kontaktstuecken 7; 8 zu einer elektrischen Verbindung naehert. Fig. 1

Description

Auf dem Schaft des Schweißbrenners sind isoliert die verstellbaren Kontaktstücke, die ein gleiches elektrisches Potential wie das der Fügeteile besitzen, angeordnet. Wird u.a. durch eine lokale Verunreinigung der Fügeteile, wie Zunder oder Rost, dor direkte elektrische Kontakt zwischen Taststift und Fügeteile verhindert, erfolgt bei weiterer Annäherung des Meßfühlers an den Schaft des Schweißbrenners der elektrische Kontakt des Meßfühlers mit den Kontaktstücken. Damit sind drei Betriebszustände möglich

— elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Fügeteil

— elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Kontaktstück (behinderter direkter elektrischer Kontakt mit dem Fügeteil)

— kein elektrischer Kontakt von Tastfühler und Fügeteil sowie

kein elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Kontaktstück, wenn in beiden Fällen der Sensor vom Fügeteil entfernt ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Darstellung des Schweißkopfes mit Sensorsystem ' Flg. 2-4: Darstellung der drei Betriebszustände des Sensorsystems

Figur 1 zeigt einen Schweißbrenner 6 für Schutzgasschweißverfahren mit einem Sensorsystem. Die Tastspltze 1 des Sensors besteht aus einer Wolframlegierung, wodurch ein Anhaften von Spritzern vermieden v> *d. Zwischen der Tastspitze 1 und einer Einspannung 2 des Meßfühlers befindet sich ein hochelastisches Formelement 3 in Form einer Druckschraubenfeder, welche isoliert in der Einspannung 2 des Meßfühlers angeordnet ist. Kommt es infolge verrosteter oder verzunderter Oberflächen der Fügeteile 4; 5 bei Berührung der Tastspitze 1 mit den Fügeteilen 4; δ nicht zum elektrischen Kontakt, erfolgt ebenfalls kein Signal von der Sensorverarboitungseinheit 9 an die Steuerung des Schweißroboters 10, so daß sich der Schweißbrenner 6 im Sensorbetrieb weiter auf das Fügeteil 4 oder 5 zubewegt. Dabei verformt sich das Formelement 3 in Form der Druckschraubenfeder bis zum elektrischen Kontakt zwischen der Kontakthülse 11 des Meßfühlers und den Kontaktstücken 7; 8. Das dadurch der Robotersteuerung zugeführte Signal bewirkt eine gegenläufige Bewegung des Schweißbrenners 6. Das Formelement 3 in Form der Feder wird entlastet und der Meßfühler kehrt in seine Ausgangslage zurück. Zur Justierung des Abstandes Kontaktstück 7; 8 und Kontakthülse 11 sind die Kontaktstücke 7; 8 als Exzenterring ausgebildet. Durch Lösen der Mutter 12 kann durch Drehen der Exzenterringe der Abstand zwischen Kontakthülse 7; 8 und Exzenterring stufenlos eingeetelllt und fixiert werden. Das Formelement 3 als hochelastische Druckschraubenfeder des Meßfühlers verhindert auch bei ungewollten Betriebszuständen eine plastische Deformation oder Zerstörung des Meßfühlers. Betriebszustände solcher Art können u. a. durch Fehlbedienungen, Ausfall der Sensorverarboitungseinheit oder Versagen peripherer Einrichtungen sein. Nach Fig. 2 gibt es einen körperlichen Kontakt zwischen der Taslspitze 1 und dem Fügeteil 4. Bei blanken Fügeteilen erfolgt somit auch ein elektrischer Kontakt und ein Signal an die Robotersteuerung.

Bei fehlendem elektrischen Kontakt nähert sich der Schweißbrenner 6 weiter dem Fügeteil 4 und das Formelement 3 (Druckschraubenfeder) verformt sich, bis ein Kontakt zwischen Kontaktstück 7 und Kontakthülse 11 hergestellt ist. (Fig.3) Der gem. Fig.4 dargestellte Betriebszustand zeigt, wann weder ein Kontakt zwischen der Tastspitze 1 und dem Fügeteil 4 noch zwischen dom Kontaktstück 7 und der Kontakthülse 11 besteht.

Claims

Vorrichtung zum Führen eines Schweißkopfes, um mittels einer Kombination von elastisch beweglichen und elektrisch kontaktgebenden Meßfühlern Signale über den Abstand eines Schweißbrenners von einer idealen Wirkungslinie zu gewinnen und ein Reproduzieren der Lage der Meßfühler nach unerwünschten Betriebszuständen zu gewährleisten, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen einem aus hochschmelzendem Material bestehenden Taststift (1) und einer Einspannung (2) des Meßfühlers ein hochelastisches Formelement (3) derart angeordnet ist, daß bei mangelndem elektrischen Kontakt zwischen dem Taststift (1) und Fügeteilen (4; 5) eine Nachführung des Schweißbrenners (6) so lange erfolgt, bis der Meßfühler sich den Kontaktstücken (7; 8) zu einer elektrischen Verbindung nähert.

Hierzu
2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Schweißkopfes für die taktile Abtastung einer Schweißfuge. Insbesondere beim automatischen Schweißen von Kehlnähten sowie beim Einsatz von automatischen Schweißanlagen zum MIG-, MAG-, WIG- und UP-Schweißen, vorzugsweise für den Einsatz an Lichtbogenschweißrobotern, soll die Vorrichtung zum Einsatz kommen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ißt bekannt, zur Kompensation von Fertigungstoleranzen an Schweißautomaten, speziell an Schweißrobotern, Nahtverfolgungssensoren einzusetzen. Speziell Nähte mit kleineren Kehlnahtdicken und geringen Materialdicken der Fügeteile sind auf Grund der Wiederholgenauigkeit des Roboters, Fertigungstoleranzen der Bauteile und Verwerfungen der Teile beim Schweißen ohne Nahtverfolgungssensoren kaum in der geforderten Qualität auszuführen. Die gebräuchlichsten Sensoren sind induktive, kapazitive taktile und Lichtbogensensoren. Über Signalauswertung des Lichtbogens ist es möglich, den Brenner genau in der Nahtfuge zu halten, ohne daß zusätzliche Anbauten den Brenner bezüglich Volumen oder Masse vergrößern (DE-OS 2611377). Probleme des Nahtsuchens außerhalb der Schweißzeiten sind auf diese Weise nicht lösbar. Weiterhin ist diese Möglichkeit auf wenige Verfahrensvarianten beschränkt und eine Vielzahl von Randbedingungen ist einzuhalten. Kapazitive und induktive Sensoren haben infolge der notwendigen Kühlung zur Verminderung der Temperaturdrift eine große Abmessung, wodurch die Zugänglichkeit für den Schweißbrenner behindert wird. Ein weiterer Nachteil solcher Systeme besteht beim Schweißen von kurvenreichen Nähten, da diese Systeme eine große sensierte Fläche abdecken und konkave und konvexe Flächen nicht unterschieden werden können. Die einfachsten Systeme gehen von einer direkten mechanischen Abtastung der Fuge, Ecke oder Kante aus (z. B. DE-AS 1615451). Durch mechanische Kräfte, erzeugt durch Druckfedern oder durch Schwerkraft, wird das Abtastsystem, welches starr mit dem Schweißbrenner gekoppelt ist, gegen des Werkstück gedrückt und somit eine eindeutige Zuordnung Brenner-Schweißstelle geschaffen. Die großen Kräfte führen zu starkem Verschleiß. Die Rückführung zur Steuerung fehlt. Taktile Sensoren, die mit elektrischem Potentialunterschied zwischen Meßfühler und Werkstück arbeiten, haben oine punktförmige Abtastung und bei stark gekrümmten Bahnen wird ein konstanter Abstand des Brenners gewährleistet. In der DD-PS 240685 wird ein spezieller Tastfühler beschrieben, bei dem sich die Tastspitze aus einem hochschmelzenden, elektrisch leitendem Werkstoff an einem stark flexiblen Element befindet. Dadurch können auch Nähte geschweißt werden, bei denen andere Sensorsysteme stören würden. Bedingungen für die Funktionsfähigkeit solcher Systeme sind metallisch blanke Oberflächen, die bei warmgewalztem Material in der Regel nur durch eine mechanische Bearbeitung möglich sind. Rost- und Zunderschichten beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit bzw. machen den Sensor unwirksam. Systeme, die die mechanische Auslenkung des Tastfühlers auswerten (DD-PS 236 471) haben ein großes Volumen und sind gegenüber unerwünschten Betriebszuständen wie Überschwingen des Roboters oder Kollision sehr empfindlich. Beim Schweißen außerhalb der Sensorvorzugsrichtung stören die Tastfühler. Auch bei der in US 3171012 beschriebenen Lösungen führen unerwünschte Betriebszustände zur Deformation der taktilen Tastfühler.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ein Sensorsystem mit geringem Volumen, geringem Aufwand, einfachen technischen Mitteln und hoher Funktionssicherheit zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels Kombination elastisch beweglicher und elektrisch kontaktgebender Meßfühler Signale über den Abstand des Schweißbrenners von der idealen Wirkungslinie zu gewinnen und die Reproduzierbarkeit der Meßfühlerlage auch nach unerwünschten Betriebszuständen zu gewährleisten. Erfindungsgemäß besteht die Meßfühler aus einem Einspannschaft, einem elastischen Formelement und einem hochschmelzenden, elektrisch leitfähigen Taststift.