DE1080712B

DE1080712B - Method and device for arc welding with control of the electrode at the seam center

Info

Publication number: DE1080712B
Application number: DE19581080712D
Authority: DE
Inventors: Rodger Thomas Lovrenich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-22
Filing date: 1958-10-22
Publication date: 1960-04-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen unter Einsteuern der Elektrode auf Nahtmitte Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Lichtbogenschweißung einer beliebig verlaufenden Schweißnaht, bei dem der Automatenschweißkopf durch elektrische Mittel auf Nahtmitte eingesteuert wird.Method and device for arc welding under control of the electrode on the middle of the seam The invention relates to a method for automatic Arc welding of any welding seam, in which the automatic welding head is controlled by electrical means at the seam center.

Es ist bereits bekannt, zur automatischen Seitensteuerung der Elektrode mechanische Mittel wie Fühlfinger, Leitrollen usw. und optische Mittel einzusetzen, auch magnetische und kapazitive Sonden sind hierfür verwendet worden. Diese bekannten Verfahren bedingen zusätzliche Einrichtungen am Schweißkopf dicht an der Schweißstelle, und dadurch entstehen oft Schwierigkeiten durch räumlich beengte Verhältnisse und infolge der Schweißhitze.It is already known for automatic lateral control of the electrode use mechanical means such as feelers, guide rollers, etc. and optical means, magnetic and capacitive probes have also been used for this purpose. These well-known Procedures require additional equipment on the welding head close to the welding point, and this often creates difficulties due to limited space and as a result of the welding heat.

Die Erfindung bezweckt, eine automatische Seitensteuerung der Elektrode ohne zusätzliche Anordnungen am Schweißkopf zu erzielen.The invention aims to provide automatic lateral control of the electrode to achieve without additional arrangements on the welding head.

Die Erfindung besteht darin, daß bei brennendem Lichtbogen durch die beim Abweichen der Schweißelektrode von der Nahtmitte zwischen den Werkstücken entstehende Spannungsdifferenz die Schweißelektrode auf die Nahtmitte eingesteuert wird.The invention consists in that when the arc is burning by the when the welding electrode deviates from the seam center between the workpieces Voltage difference, the welding electrode is directed to the center of the seam.

Vorzugsweise wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Höchstwertes des Potentials zwischen den beiden Werkstücken die Elektrode zur Nahtmitte hin seitwärts bewegt.Preferably, when a predetermined maximum value is exceeded of the potential between the two workpieces, move the electrode sideways towards the middle of the seam emotional.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Antrieb für die 0uerbewegung in an sich bekannter Weise ein Reversiermotor verwendet ist, der unmittelbar oder über ein Verstärkersystem von der Spannungsdifferenz betätigt ist. Vorzugsweise ist die Spannungsdifferenz dem Reversiermotor in an sich bekannter Weise über einen Kontaktvoltmeter zugeführt.The invention also relates to a device for exercising the Method according to the invention, which is characterized in that as a drive for the 0uerbewigung is used in a known manner, a reversing motor is actuated by the voltage difference directly or via an amplifier system. The voltage difference is preferably known per se to the reversing motor Way supplied via a contact voltmeter.

Es ist festgestellt worden, daß beim Lichtbogenschweißen zwischen den beiden Werkstücken ein Spannungsunterschied erzeugt wird, der bei durchschnittlichen Schweißbedingungen etwa 0,1 Millivolt bis etwa 1,0 Minivolt beträgt. Daher kann das elektrische Signal, das sich aus der Spannungsdifferenz zwischen den zwei Werkstücken ergibt, durch übliche und bereits bekannte elektrische Instrumente verstärkt werden, um ein Signal zu geben, welches auf ein einen Reversiermotor steuerndes Relais übertragen werden kann. Der Reversiermotor kann wiederum mit der Schweißelektrode verbunden werden, so daß die Stromrichtung zwischen den beiden Werkstücken die Drehrichtung des Reversiermotors und damit mittelbar die Richtungseinstellung der Elektrode mit Bezug auf den Spalt zwischen den Stücken bestimmt.It has been found that when arc welding between a voltage difference is generated between the two workpieces, which with average Welding conditions is about 0.1 millivolt to about 1.0 mini-volt. Hence can the electrical signal that results from the voltage difference between the two workpieces results, are amplified by common and already known electrical instruments, to give a signal which is transmitted to a relay controlling a reversing motor can be. The reversing motor can in turn be connected to the welding electrode so that the direction of current between the two workpieces determines the direction of rotation of the reversing motor and thus indirectly the setting of the direction of the electrode Determined in relation to the gap between the pieces.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated using an exemplary embodiment with reference to the drawings explained in more detail.

Fig. 1 ist ein Schema, welches die Verbindungsart der verschiedenen mechanischen und elektrischen Elemente zeigt; Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung einer selbttätigen Bogenschweißvorrichtung; Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Teilausschnittes der Fig. 2, um die Lage einzelner mechanischer Elemente deutlicher zu zeigen.Fig. 1 is a diagram showing the type of connection of the various shows mechanical and electrical elements; Fig. 2 is a perspective view an automatic arc welding device; Fig. 3 is a front view of a Partial section of Fig. 2, the position of individual mechanical elements more clearly to show.

Die Fig. 1 zeigt, daß-ein Teil 20 der Werkstücke 12, 18 schon verschweißt worden ist. Die elektrischen Leiter 10, 16 gehen durch die Spulen 22 und 24 eines Millivoltmeters 26, welches mit zwei Begrenzungsanschlägen 28, 30 an den gegenüberliegenden Enden des Zifferblattes 32 versehen ist. Eine Nadel 34 in dem Voltmeter 26 ist mit einem Leitstab 36 versehen, welcher mit den Anschlägen 28 und 30 einen elektrischen Kontakt herzustellen vermag. Verstärkungssysteme 38, 40 sind vorgesehen, um das elektrische Signal, welches durch das Millivoltmeter 26 geleitet wird, zu verstärken. Die verstärkten Signale werden dann an die Relais 42 bzw. 44 weitergegeben, wobei diese Relais Schalter 46 bzw. 48 betätigen. Die Schalter 46 bzw. 48 befinden sich in der einen Reversiermotor 52 speisenden Stromleitung 50.Fig. 1 shows that part 20 of the workpieces 12, 18 is already welded has been. The electrical conductors 10, 16 go through the coils 22 and 24 of one Millivoltmeters 26, which with two limit stops 28, 30 on the opposite Ends of the dial 32 is provided. A needle 34 in the voltmeter 26 is with a guide rod 36 is provided, which with the stops 28 and 30 an electrical Able to establish contact. Reinforcement systems 38, 40 are provided to electrical signal which is passed through the millivoltmeter 26 to amplify. The amplified signals are then passed on to the relays 42 and 44, respectively Operate these relay switches 46 or 48. The switches 46 and 48 are located in the power line 50 feeding a reversing motor 52.

Einzelheiten des elektrischen Systems werden hier nicht angegeben, da sie keinen Teil der Erfindung darstellen. Es gibt zahlreiche bekannte Standardausrüstungen, welche diesen Zweck der Verstärkung und Relaiswirkung erfüllen.Details of the electrical system are not given here, as they do not form part of the invention. There are numerous well-known standard equipments which fulfill this purpose of reinforcement and relay action.

In den Fig. 2 und 3, wie auch in der Fig. 1, wird eine Elektrode 54 in richtiger Stellung zur Bewegung in Längsrichtung und zur Seitwärtsbewegung mit Bezug auf den Spalt 14 gezeigt. Die Elektrode 54 und der Elektrodenhalter 56 sind an einer seitwärts beweglichen Schiene 58 befestigt, wobei diese mittels Rollen 62, 64, 66, 68 an dem senkrechten Pfosten 60 befestigt ist. Der Reversiermotor 52 liegt auf einem Sockel 70, welche starr mit dem senkrechten Pfosten 60 verbunden ist. Ein Zahnrad 72 wird von dem Motor 52 getrieben und ist mit einer einen Teil der waagerechten Schiene 58 bildenden Zahnzange 74 im Eingriff.In FIGS. 2 and 3, as well as in FIG. 1, an electrode 54 in the correct position to move lengthways and move sideways with relation shown on the gap 14. The electrode 54 and the electrode holder 56 are on one laterally movable rail 58 attached, which by means of rollers 62, 64, 66, 68 is attached to the vertical post 60. The reversing motor 52 is on a base 70 which is rigidly connected to the vertical post 60. A Gear 72 is driven by the motor 52 and is a part of the horizontal Toothed tongs 74 in engagement with the rail 58.

Der senkrechte Pfosten 60 ist für eine Längsbewegung mit Bezug auf eine feststehende Grundplatte 76 eingerichtet. Die Einzelheiten dieser letztgenannten selbsttätigen Längsbewegung werden nicht im einzelnen gezeigt, da sie bekannt sind und keinen Teil dieser Erfindung darstellen. Es sind viele Wege zur Erlangung dieser Längsbewegung der Schweißstange längs dem Werkstück möglich, und es gibt viele Möglichkeiten zur Unterstützung der verschiedenen Bauteile oberhalb des Werkstückes. Zur vollen Ausnutzung der Erfindung ist es nur erforderlich, daß die Unterstützungen die Aufnahme eines Reversiermotors in Längsrichtung des Spaltes zwischen den Werkstücken gestattet, so daß dieser Motor und die Elektrode ihre abhängige örtliche Lage behalten.The vertical post 60 is for longitudinal movement with respect to FIG a fixed base plate 76 is set up. The details of this latter automatic longitudinal movement are not shown in detail as they are known and do not form part of this invention. There are many ways of obtaining this Longitudinal movement of the welding rod along the workpiece is possible, and there are many possibilities to support the various components above the workpiece. To the full Taking advantage of the invention, it is only necessary that the supports include the recording a reversing motor allowed in the longitudinal direction of the gap between the workpieces, so that this motor and the electrode keep their dependent local position.

In der Praxis werden die beiden Werkstücke 12, 18 aneinandergelegt, so daß der zu verschweißende Spalt im wesentlichen mit der selbsttätigen Längsbewegung der Schweißelektrode 54 in einer Richtung verläuft. Wenn der elektrische Lichtbogen hergestellt wird, entstehen in den beiden Werkstücken Streuströme. Wird dieSchweißelektrode54 auf dieMitte desSpaltes gerichtet, so sind die Streuströme in den Werkstücken im wesentlichen gleich, und es wird nur ein geringes oder gar kein Spannungssignal zur Weiterleitung an das Millivoltmeter 26 gegeben werden. In einem solchen Falle wird kein Signal an den Reversiermotor 52 gegeben werden und infolgedessen keine Seitwärtsbewegung der Elektrode 54 stattfinden.In practice, the two workpieces 12, 18 are placed against one another, so that the gap to be welded essentially with the automatic longitudinal movement the welding electrode 54 extends in one direction. When the electric arc is produced, stray currents arise in the two workpieces. If the welding electrode 54 directed towards the center of the gap, the stray currents in the workpieces are in essentially the same, and there is little or no voltage signal to be passed on to the millivoltmeter 26. In such a case no signal will be given to the reversing motor 52 and consequently none Sideways movement of the electrode 54 take place.

Wenn jedoch die Richtung des Spaltes 14 von der Richtung der Längsbewegung des Tragrahmens für die Elektrode abweichen sollte, dann würde in den beiden Werkstücken ein Unterschied zwischen den Streuströmen vorhanden sein. Dieser wird die Nadel 34 des Minivoltmeters 26 veranlassen, je nach der Richtung des Spaltes 14 mit Bezug auf die Elektrode 54 entweder nach rechts oder nach links auszuschlagen. Wenn diese Abweichung jedoch verhältnismäßig gering ist, berührt der Kontaktstab 36 auf der Nadel 34 keinen der seitlichen Kontaktanschläge 28,30 des Millivoltrneters, und es wird wiederum kein Signal an den Reversiermotor gegeben werden. Wenn jedoch die Abweichung genügend groß ist, wird der Kontaktstab 36 der Nadel des Minivoltmeters den einen oder anderen der seitlichen Kontaktanschläge 28, 30 beberühren. Hierdurch wird dann ein elektrischer Stromkreis durch die Nadel des Voltmeters hergestellt, und es wird ein Strom je nach Art der Abweichung in das linke Relais 42 oder das rechte Relais 44 fließen.However, if the direction of the gap 14 were to deviate from the direction of the longitudinal movement of the support frame for the electrode, then there would be a difference between the stray currents in the two workpieces. This will cause the needle 34 of the mini-voltmeter 26 to deflect either to the right or to the left, depending on the direction of the gap 14 with respect to the electrode 54. If this deviation is relatively small, however, the contact rod 36 on the needle 34 does not touch any of the lateral contact stops 28, 30 of the millivolt, and again no signal will be given to the reversing motor. If, however, the deviation is sufficiently large, the contact rod 36 of the needle of the mini-voltmeter will touch one or the other of the lateral contact stops 28, 30. This then creates an electrical circuit through the needle of the voltmeter and a current will flow into the left relay 42 or the right relay 44 depending on the type of deviation.

In dem Falle, daß das Instrument so eingestellt ist, daß eine Abweichung des zu verschweißenden Spaltes 14 nach links von der Elektrode aus eine Abbiegung der Nadel 34 nach links verursacht, dann wird ein Spannungssignal durch den linken Verstärkerstromkreis 38 zu dem linken Relais 42 geführt. Die sich daraus ergebende Wirkung des linken Relais gestattet es dem Strom 50, durch den Schalter 46 zu dem Reversiermotor 52 zu fließen und den Reversiermotor in die Richtung in Bewegung zu setzen, die eine Bewegung der Schweißelektrode nach links zur Folge hat. Wenn sich die Elektrode genügend weit nach links bewegt hat, so daß sie sich wieder über dem Spalt zwischen den beiden Werkstücken befindet, dann werden die Streuströme wieder einen gleichen Wert annehmen, und das Signal im Millivoltmeter wird etwas unter dem zur Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen dem Kontaktstab 36 der Nadel 34 und dem linken Kontaktanschlag 28 erforderlichen liegen.In the event that the instrument is set so that a deviation of the gap to be welded 14 to the left of the electrode from a bend caused by needle 34 to the left, then a voltage signal is passed through the left Amplifier circuit 38 led to the left relay 42. The resulting Action of the left relay allows current 50 to pass through switch 46 to the Reversing motor 52 to flow and the reversing motor in the direction of motion which causes the welding electrode to move to the left. if the electrode has moved enough to the left that it is back over the gap between the two workpieces, then the stray currents assume the same value again, and the signal in the millivoltmeter will be something below that to maintain the connection between the contact rod 36 of the needle 34 and the left contact stop 28 are required.

Obwohl zur Erläuterung in Verbindung mit Fig. 1 ein Voltmeter gezeigt worden ist, ist ein solcher Voltmeter bei der Verwendung der Erfindung nicht erforderlich. In einer bevorzugten Anordnung werden die Leiter unmittelbar an das Verstärkersystem angeschlossen, um die zur Betätigung des Umkehrmotors erforderliche Verstärkung zu erlangen. Ebenso können auch die Relais und die äußere Stromquelle in Fortfall kommen, da der Motor direkt von der verstärkten elektrischen Spannung zwischen den beiden Werkstücken aus betätigt werden und eine seitliche Bewegung der Elektrode in Abhängigkeit von einer solchen Spannung bewirken kann.Although shown in conjunction with FIG. 1 for purposes of illustration, a voltmeter is shown such a voltmeter is not required when using the invention. In a preferred arrangement, the conductors are connected directly to the amplifier system connected to provide the gain required to operate the reversing motor to get. The relays and the external power source can also be omitted come because the motor directly from the amplified electrical voltage between the both workpieces are actuated and a lateral movement of the electrode depending on such a voltage.

Ähnlich ist auch der Reversiermotor als Erzeuger einer seitlichen Bewegung der Schweißelektrode über ein Antriebsritzel und eine Zahnstange gezeigt; es ist jedoch offensichtlich, daß eine solche Bewegung auch durch eine Anzahl verschiedener elektrischer und hydraulischer Mittel erzielt werden kann.The reversing motor is similar as it generates a lateral one Movement of the welding electrode via a drive pinion and a rack shown; however, it is obvious that such a movement can also be caused by a number of different electrical and hydraulic means can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS-. 1. A method for the automatic arc welding of a randomly extending weld seam, in which the automatic welding head is controlled by electrical means to the seam center, characterized in that when the arc is burning by the deviation of the welding electrode (54) from the seam center (14) between the workpieces (12 , 18) resulting voltage difference the welding electrode (54) is directed to the seam center (14) .

2. Procedure according to claim 1, characterized in that when a predetermined one is exceeded Maximum value of the potential between the two workpieces (12, 18) the electrode (54) is moved sideways towards the middle of the seam (14).

3. Device for implementation of the method according to claim 1 and 2, characterized in that as a drive for a reversing motor (52) is used for the transverse movement in a manner known per se, the voltage difference directly or via an amplifier system (38, 40, 42, 44) is actuated.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the voltage difference the reversing motor (52) in a manner known per se via a contact voltmeter (26) is fed. Considered publications: German Patent Specifications No. 569174, 892 691, 741249, 630 339; U.S. Patent Nos. 2,522,851, 2,747,152; "ETZ-B" magazine, 1952, issue 12, p. 341.