DD265100A1 - DEVICE FOR OPERATING A WELDING HEAD - Google Patents

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DD265100A1
DD265100A1 DD30737987A DD30737987A DD265100A1 DD 265100 A1 DD265100 A1 DD 265100A1 DD 30737987 A DD30737987 A DD 30737987A DD 30737987 A DD30737987 A DD 30737987A DD 265100 A1 DD265100 A1 DD 265100A1
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DD
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welding
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sensors
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DD30737987A
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Manfred Paasch
Siegfried Tiedthke
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Zi F Schweiss Technik Der Ddr
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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. 1In particular, in the automatic welding of Kehlnaehten and the use of automatic welding systems for MIG, MAG, TIG and UP welding should be done by means of the device tactile sampling of a weld. The solution provides that between a high-melting material stylus 1 and a clamping 2 of the Meßfuehlers a highly elastic mold element 3 is assigned such that in case of lack of electrical contact between the stylus 1 and the foot parts 4; 5 a Nachfuehrung the welding torch 6 is carried out until the Meßfuehler the contact pieces 7; 8 approaches to an electrical connection. 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 möglichOn the shaft of the welding torch, the adjustable contact pieces, which have the same electrical potential as that of the parts to be joined, are arranged in isolation. Will u.a. by a local contamination of the parts to be joined, such as scale or rust, dor direct electrical contact between the stylus and parts to be prevented, takes place on further approach of the probe to the shaft of the welding torch, the electrical contact of the probe with the contact pieces. This makes three operating states possible

— elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Fügeteil- Electrical contact of the probe with the adherend

— elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Kontaktstück (behinderter direkter elektrischer Kontakt mit dem Fügeteil)- electrical contact of the probe with the contact piece (disabled direct electrical contact with the adherend)

— kein elektrischer Kontakt von Tastfühler und Fügeteil sowie- no electrical contact of touch probe and joining part as well

kein elektrischer Kontakt des Tastfühlers mit dem Kontaktstück, wenn in beiden Fällen der Sensor vom Fügeteil entfernt ist.no electrical contact of the probe with the contact piece, if in both cases the sensor is removed from the joining part.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: Darstellung des Schweißkopfes mit Sensorsystem 'Fig. 1: Representation of the welding head with sensor system ' Flg. 2-4: Darstellung der drei Betriebszustände des SensorsystemsFlg. 2-4: Representation of the three operating states of the sensor system

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.FIG. 1 shows a welding torch 6 for inert gas welding processes with a sensor system. The probe 1 of the sensor is made of a tungsten alloy, which prevents sticking of splashes v> * d. There is a highly elastic mold element 3 in the form of a compression coil spring, which is arranged in isolation in the clamping 2 of the probe between the probe tip 1 and a clamping 2 of the probe. If it comes as a result of rusted or scaled surfaces of the joining parts 4; 5 when touching the stylus tip 1 with the joining parts 4; δ not for electrical contact, there is also no signal from the Sensorverarboitungseinheit 9 to the control of the welding robot 10, so that the welding torch 6 in the sensor operation continues to move to the joining part 4 or 5. In this case, deforms the mold element 3 in the form of the compression coil spring to the electrical contact between the contact sleeve 11 of the probe and the contact pieces 7; 8. The thus supplied to the robot control signal causes an opposite movement of the welding torch 6. The mold element 3 in the form of the spring is relieved and the sensor returns to its original position. To adjust the distance contact piece 7; 8 and contact sleeve 11 are the contact pieces 7; 8 designed as an eccentric ring. By loosening the nut 12, by turning the eccentric rings, the distance between the contact sleeve 7; 8 and eccentric ring are infinitely eingeetelllt and fixed. The mold element 3 as a highly elastic compression coil spring of the probe prevents even in unwanted operating conditions plastic deformation or destruction of the probe. Operating conditions of this kind can u. a. due to incorrect operation, failure of the sensor processing unit or failure of peripheral devices. According to Fig. 2, there is a physical contact between the Taslspitze 1 and the joining part 4. When bare joining parts thus takes place also an electrical contact and a signal to the robot controller.

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.In the absence of electrical contact, the welding torch 6 continues to approach the joining part 4 and the shaped element 3 (compression coil spring) deforms until a contact between the contact piece 7 and contact sleeve 11 is made. (Fig.3) The gem. Fig. 4 illustrated operating state shows when neither a contact between the probe tip 1 and the joining part 4 is still between dom contact piece 7 and the contact sleeve 11.

Claims (2)

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.Apparatus for guiding a welding head to obtain signals about the distance of a welding torch from an ideal line of action by means of a combination of elastically movable and electrically contacting sensors and to ensure the position of the sensors after undesired operating conditions, characterized in that between one of refractory Material existing stylus (1) and a clamping (2) of the probe a highly elastic form element (3) is arranged such that in the lack of electrical contact between the stylus (1) and joining parts (4, 5) tracking the welding torch (6) so is long, until the probe approaches the contact pieces (7, 8) to an electrical connection. HierzuFor this 2 Seiten Zeichnungen2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention 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.The invention relates to a device for guiding a welding head for the tactile scanning of a welding joint. In particular, in the automatic welding of fillet welds and in the use of automatic welding systems for MIG, MAG, TIG and UP welding, preferably for use in arc welding robots, the device should be used. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art 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.It is known to use seam tracking sensors to compensate for manufacturing tolerances on welding machines, especially welding robots. Especially seams with smaller fillet thicknesses and small material thicknesses of the parts to be joined can hardly be produced in the required quality due to the repeat accuracy of the robot, manufacturing tolerances of the components and warping of the parts during welding without seam tracking sensors. The most common sensors are inductive, capacitive tactile and arc sensors. About signal evaluation of the arc, it is possible to keep the burner exactly in the seam without additional attachments increase the burner volume or mass (DE-OS 2611377). Problems of seam searching outside of the welding times are not solvable in this way. Furthermore, this possibility is limited to a few process variants and a variety of boundary conditions must be observed. Capacitive and inductive sensors have a large size due to the need for cooling to reduce temperature drift, thereby hindering accessibility to the torch. Another disadvantage of such systems is the welding of curved seams, as these systems cover a large sensed area and concave and convex surfaces can not be distinguished. The simplest systems are based on a direct mechanical scanning of the joint, corner or edge (eg DE-AS 1615451). By mechanical forces, generated by compression springs or by gravity, the scanning system, which is rigidly coupled to the welding torch, pressed against the workpiece and thus created a unique assignment burner weld. The big forces lead to heavy wear. The feedback to the controller is missing. Tactile sensors, which work with electrical potential difference between sensor and workpiece have oine punctiform sampling and with highly curved paths a constant distance of the burner is ensured. In DD-PS 240685 a special touch probe is described, in which the probe tip is made of a refractory, electrically conductive material on a highly flexible element. As a result, seams can be welded in which other sensor systems would interfere. Conditions for the functionality of such systems are metallic bare surfaces, which are usually possible with hot rolled material only by mechanical processing. Rust and scale layers impair the functionality or make the sensor ineffective. Systems that evaluate the mechanical deflection of the feeler (DD-PS 236 471) have a large volume and are very sensitive to undesirable operating conditions such as overshoot of the robot or collision. When welding outside the sensor preferred direction disturb the feeler. Even in the solutions described in US 3171012 undesirable operating conditions lead to deformation of the tactile feeler. Ziel der ErfindungObject of the invention Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ein Sensorsystem mit geringem Volumen, geringem Aufwand, einfachen technischen Mitteln und hoher Funktionssicherheit zu schaffen.The present invention aims to provide a sensor system with low volume, low cost, simple technical means and high reliability. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention 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.The invention has for its object to gain signals by means of combination of elastically movable and electrically contacting sensor signals on the distance of the welding torch from the ideal line of action and to ensure the reproducibility of the sensor position even after undesirable operating conditions. According to the invention, the sensor consists of a clamping shaft, an elastic mold element and a refractory, electrically conductive stylus.
DD30737987A 1987-09-29 1987-09-29 DEVICE FOR OPERATING A WELDING HEAD DD265100A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017121722A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 Alexander Binzel Schweisstechnik Gmbh & Co. Kg Burner body for thermal joining
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