DD265827A1

DD265827A1 - Kapazitiver sensor fuer das lichtbogenschweissen

Info

Publication number: DD265827A1
Application number: DD30880087A
Authority: DD
Inventors: Klaus Bitterlich; Manfred Huebsch; Dieter Kluge; Joachim Preiss; Christian Reinhold
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1989-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor zur Hoehen- und Seitensensierung von Schweissfugen, Blechkanten bzw. -flaechen mittels kapazitivem Wirkprinzip. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass der Sensorkopf direkt im unteren Teil der Gashuelse eines Schutzgasschweissbrenners isoliert eingebracht ist. Mittels bauteilbezogenen Sensorkoepfen wird eine kapazitive Hoehen-, Kanten- und Seitensensierung ermoeglicht. Der Sensor besitzt eine hohe Temperaturresistenz und liefert selbst bei langen Schweisszeiten ein stabiles Ausgangssignal.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Automatisierung der Fertigung durch den sensorgestützten Einsatz von Schweißrobotern und erstreckt sich auf automatische Lichtbogenschweißverfahren, wobei der Sensor Maßabweichungen von dor Sollbahn aufnimmt und über die Steuerung eine Korrektur der Brennerposition und der Brennerbewegung bowirkt wird. Dor Sensor arbeitet auf der Grundlage der kapazitiven Wirkprinzipien, r iit welchem das Erkennen von Werkstück'.unten und •fugen im Kehlnaht· und Stumpfnahtbereich möglich ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Als Nachteil des bisherigen Standes der Technik ist anzuführen, daß alle bekennten Sensorwirkprinzipien, wie die induktiven und taktilen, im Abstand zum Schweißbrenner arbeiten. Dies hat zur Folge, daß ihre Anwendungen einseitig und auf spezielle Einsatzgebiete begrenzt wird, weil durch die Anordnung des Sensors außerhalb des Schweißbrenners ciie Zugänglichkeit dieser Schweißbrenner-Sensor-Kombination vermindert und d.imit ihre Anwendung stark eingeschränkt wird, Bei der Anwendung der bisherigen Lösungen ergab sich andererseits ein hohe' gerätetechnischer Aufwand verbunden mit räumlichen Rechner· und Korrekturprogrammen, um Schweißnähte mit komplizierten Verläufen in der Ebene oder im Raum bearbeiten zu können.

Eine Erfassung und Kompensierung von Maßabweichungen und Fehlern durch den Schweißprozeß ist mit don bekannten Lösungen nicht möglich, da diese im Abstand zum Schweißbrenner arbeiten unr! die genannten Maßabweichungen zum Teil erst direkt durch den Schweißprozeß im Lichtbogen unmittelbar unter dem Brenner entstehen.

Die in den Erfindungebei-hroibungen DE-OS 3127608, DE-OS 3225341 und DD-PS 63825 beschriebenen Sensoren weisen einen Mindestabstand zum Brenner, bedingt durch deren konstruktive Lösungen und Yemperaturanfälligkeit, auf. Damit ergibt sich als weilerer Nachteil ein begrenzter Einsatz infolge der schlechten Zugänglichkeit hei bestimmten Konstruktionen bzw. bestimmte Schweißnahtbereiche bleiben unsensiert und damit eventual¹ vorhandene Fehlor unberücksichtigt, was zur Gebrauchsunfähigkeit der in dieser Art unsensiert geschweißten Erzeugnisse führen kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, daß mit Hilfe eines in den B enner integrierten kapazitiven Sensors für das Lichtbogenschweißen Suhweißfugen ohne Vorlauf erfaßt werden können.

Ebenfalls soll eine wesentliche Vereinfachung des Sensierungsaufwandes vor bzw. während des Schweißprozesses ermöglicht werden.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem kapazitiven Sensor für das Lichtbogenschweißen Nahtverläufe bei unzugänglichen und komplizierten Konstruktionen zu sensieren, indem dor Brennerabstand zum Werkstück konstant gehalten und seine Positionierung ermöglicht wird. Weiterhin soll Fugenanfang und -ende signalisiert werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sensorkopf direkt im unteren Teil der Gashülse eines Schutzgasschweißbrenners isoliert eingebracht ist. Mittels bauteilbezogenen Sensorköpfen wird eine kapaiui.v. Höhen-, Kanten- und Seitensensierung ermöglicht.

Der Sensor besitzt eine hohe Tempe· aturresistenz und liefert selbst bei langon Schweißzeiten ein stabiles Ausgangssignal. Mittels eines ringförmigen Sensorkopfes wird eine Höhen- und Kantensensierung und durch seitlich eingebrachte Sensorköpfe eine Seitensensierung ermöglicht.

Ausführungsbolsplel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles in Form eines kapazitiven Ringsensors näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt die Gesamtansicht des Sensors im eingebauton Zustand.

Im unteren Teil der Gashülse 3 befindet sich ein ringförmiger Sensorkopf 2, der gegen andere Teile des Schweißbrenners 1 isoliert ist. Die geschirmte Anschlußleitung wird im Schweißbrenner 1 entlanggeführt. Bei Annäherung des Sensorl-.opfes an des

Werkstück kommt es zur Änderung der Größe des Luftspaltes zwischen Sensor und Werkstück.

Infolge der bestehenden analogen Beziehung zwischen Größe des Li'ftspaltes, Stärke des Dielektrikums und Kapazität der Flächen vtlrd mittels Auswerteelektronik ein entsprechendes digitales Signal an den Roboter zur Schweißbrennerverstellung erzeugt und weitnrgeleitet. Somit ist eine Ist-Soll-Bahnkorrektur möglich und der Schweißbrenner stellt eich automatisch auf dio Schweißfuge, Blechkante bzw. -fläche ein.

Claims

1. Kapazitiver Sensor für das Lichtbogenschweißen₍bestehend aus einem spezieilen Sensorkopf und einer abgeschirmten Leitung, gekonnzeichnet dadurch, daß der Sensorkopf im unteren Teil der Gashülse eines Schutzgasschweißbrenners isoliert eingebracht ist.

2. Kapazitiver Sensor für das Lichtbogenschweißen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mittels eines bauteilbezogenen Stnsorkopfes eine kapazitive Höhen-, Kanten- und Soitensensierung ermöglicht wird.