DE1565944A1 - Einrichtung zur automatischen Fuehrung eines Schweisskopfes auf Schweissspaltmitte - Google Patents

Description

• Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweißkopfes auf Schweißspaltmitte Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweißkopfes auf Schweißspaltmitte mittels eines das Schweißteil nicht berührenden magnetischen Abtastsystems.
• Das Zusammenschweißen ebener Bleche geschieht bekanntlich zum größten Teil auf Vorrichtungeng wobei die zu verschwei-Benden Blechkanten genau zur Fahrbahnflucht des Schweißautomaten ausgerichtet werden müssen. Bei*ungenauem Ausrichten muß der Schweißer eine NachJ?egulierung des Sch.weißkopfes während des Schweißens auf Spaltmitte von Hand vornehmen. Es.sind aber auch Einrichtungen bekannt, die mit Hilfe eines Abtastkopfes den Schweißspalt mechanisch oder auch berührungslos abtasteng den Meßwert verstärken und einem Stellmotor zuführen, der die Schweißkopfverstellung vornimmt. Eine feste Kopplung des hIeßkopfes mit der Schweißdüse schließt den Regelkreis. Die zum Teil rotierenden Liießköpfe sind vorwiegend auf magnetischer Grdndlage aufgebaut und besitzen den Nachteil, da3 sie fÜr den Schweißgebrauch nicht robust genug gebaut werden können,und daß sie außerdem eine einwandfreie Nahtvorbereitung erfordern. So ist z.B. das Verschweißen von zwei Blechen mit den genannten hießköpfen nicht möglich, wenn die Blechoberflächen nicht in einer Ebene nebeneinander liegen. Dieser sogenannte Kantenversatz der Bleche wirkt sich mißweisend auf die bisher konstruierten magnetischen Geber aus. Auch ein als Differentialtransformator ausgebildeter, mit E-fÖrmigem magnetischen Kern ve rsehener Geber muß, um den Kantenversatz als Fehlerquelle auszuschalten, auf beiden Blechen entlanggleiten oder -rollen. Diese Art des Spaltsuchers unterliegt dem Verschleiß und gibt Mißweisungen, wenn er einseitig Über ein Hindernis, beispielsweise eine Quernaht oder Schlackenreste und dergleichen, rollt. Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweißkopfes auf Sc'".i,7eißspaltmitte mittels eines das Schweißteil nicht berührenden magnetischen Abtastsystems zu schaffen, die auch dann einwandfrei arbeiten soll, wenn die Schweißnahtkanten nicht nur in einer E-bene nebeneinander, sondern auch versetzt zueinander liegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt Lelöst : Die Einrichtung zur automatischen Führung eines Schweißkopfes auf Schweißspaltmitte für zusammenzuschweißende ebene Bleche oder Rohre mittels eines das Schweißteil nicht berührenden ma&netischen Abtastsystems ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter deise vor dem Schweißkopf angeordneter auf Eeiten- und höhenfehler sowie Kantenversatz ansprechender Fühler die beiden li,ehlersignale zur Seiten- und Höhenregelung vermittelt und sie über Meßverstärker je einem Motor zur Seiten- und Höhenverstellung der SchweißdÜse zufÜhrt. Labei wird einem Differentialtransformator mit fest eingestelltem magnetisChen Nebenschluß das Signal für die Höhenverstellung entnommen. Eine Kombination zweier Differentialtransformatoren, die auf beiden Seiuen des Spaltes der zu verschweißenden Bleche mit dem Schweißkopf in Verbindung mit einem mittig zum Schweißspalt angeordneten Tastanker bewegt werden, liefert das Signal für die Seitenverstellung der Schweißdüse. Hierbei ist die Ausgangsspannung der beiden Differentialtransformatoren gegeneinander und die Spannung des letztgenannten Tastankers gegen die Summe der Spannungen der beiden Differentialtransformatoren geschaltet. Die Einrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß als Erregerspannung für die Differentialtransformatoren eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 bis 5000 Hz verwendet wird und daß beide Differentialtransformatoren gegen äußere magnetische Fe-Ider,abgeschirmt sind, Die Gesamtanordnung der Höhen- und Seitenfühler kann in einem Block vergossen sein. Soll beispielsweise eine Kehlnaht geschweißt werden, so sind beide Differentialtransformatoren senkrecht Über den zu verschweißenden-Blechen angeordnet. Die Signale beider Transformatoren müssen dann je einem Meßverstärker für die entsprechenden Koordinatenmotoren des Schweißautomaten getrennt zugeführt werden. Zur Eliminierung der vom Magnetfeld des Schweißlichtbogens in die Fühler induzierten Spannungen ist zweckmäßigerweise zwischen Geber und Demodulator ein BandfiIer oder Tiefpaß geschaltet. Mit der genannten Erfindung ist es möglich, ohne Berührung des Meßkopfes mit der Blechoberfläche ebene Bleche und Rohre zu verschweißen, unabhängig davong ob eine exakte Nahtvorbereitung erfolgte oder die Bleche in einer Ebene nebeneinander oder die Kanten versetzt liegen. Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1: einen Differentialtrarsformator mit H-förmigem magnetischen Kern, Fig. 2: schematisch die Gesamtanordnung des Abtastsystems. Zwei in an sich bekannter ' ;leise aufgebaute Differentialtransformatoren 1; 2 mit H-förmigem maf:netischen Kern (Fig. 1) werden beiderseitse des zu"schweißenden Spaltes zusammen mit der Schweißdüse geführt und tasten Jeder für sich die Hölhe des Luftspaltes 11 über'dem Blech 12 ab. Der Mittelschenkel 3 wird von einem i'd'Eci#sclstrom erregt, so daß in dcn die Außenschenkei 4; 5 umschließenden Spulen 6; 7 eine ".'9'echselspannung induziert wird. Die Spannung der beiden Spulen 6; 7 ist Eegeneinander gesc;ialtet, Sie ist gleich Nul-L. wenn beide leilflüsse 8; 9 in den Außenschenkeln gleich groß sind. Durch unmagnetisches Material wird ein Joch 10 in einem --'Lixierten-Abstand 13 vom Außenschenkelpaar gehalten. Ist der , stand 11 des Kerns von Blech li? gleich dem Abstand 13 des Joches 10 vom Kern, so sind beide 1'eilflüsse 8; 9 gleich groß. Eine Abstandsänderung aus dieser 1#ullage bewirkt ein phasenabhänEiges Wechselsranr.un,--#s S- > c--,- #al 14. In Fig. 2 wirkt einer dieser beiden Differentialtransformatoren als Höhengeber 15o Sein Signal 16 wird Über einen Verstärker 19 einem Motor 18 zugeführt, der die Schweißdüse immer in'der vorgeschriebenen Röhe vom Werkstück 12 hält.
• Die Ausgänge 19 beider Differentialtransformatoren ll- 2 sind wiederum gegeneinandergeschaltet# so daß nur dann ein Signal entstehen kann, wenn die beiden zu verschweißenden Bleche nicht'in einer Ebene nebeneinander liegen. Dieses durch Kantenversatz gewonnene Signal 19 wird einer Spannung 20 überlagert, die einem über dem Spalt 22 laufenden Tastarker 21 entnommen wird* Der den Spalt 22 suchende Tastanker 21 liefert ebenfalls je nach Abweichung vom Spalt 22 eine phasenabhängige Spannung 20. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann der Spalt 22 genau verfolgt werden, auch wenn die Kanten der zu'verschweißenden Bleche 12 gegeneinander versetzt sind, Zu diesem Zweck werden die Erregerspulen, die die Mittelschenkel der Kerne der beiden Differentia:ltransformatoren 1; 2 umfassen, gegenphasig erregt, so daßz= Beispiel zwischen den beiden Schenkeln 23; 24 quer über dem Spalt 22 ebenfalls ein Wechselfeld entstehtg das aus dem Spalt 22 austritt. Dieses austretende Feld induziert in dem Tastanker 21 die Spannung 20. Ein Potentiometer 25 gleicht die Spannung 19 der beiden Differentialtransformatoren 1 ; 2 der Spannung 20 des Tastankers 21.ans Die so gewonnene Fehlerspannung 26 wird ebenfalls einem Verstärker 27 zugeführtg der dann einen Stellmotor 28 unmittelbar ansteuert.

Claims (2)

1. Patentans-Prüche Einrichtung-zur automatischen Führung eines Schweißkopfes'auf Schweißspaltmitte und auf Abstand von zusammenzuschweißenden ebenen Blechen oder Röhren mittels eines das Schweißteil nicht berührenden magnetischen Abtastsystemsq dadurch gekennzeichnetg daß-.das-Signal für die Höhenverstellung des Schweißkopfes einem Differentialtransformator (1) mit einem festeingestellten magnetischen Nebenschluß und das Signal für die Seitenverstellung einer Kombination zweier Differentialtransformatore-n (1; 2)9 die auf beiden Seiten des Spaltes (22) der zu verschweißendeii Bleche (12) mit dem Schweißkopf in Verbindung mit einem mittig zum Schweißspalt (22) angeordneten Tabtanker (21) bewegt werden, entnbmmen wird und wobei die AusgangPspannungen (19) an den-beiden Diffe*rentialtransformatoren (1; 2) gegeneinander und die Spannung (20) des Tastankers (21) gegen die Summe der Spannungen der beiden Differentialtransformatoren (1; 2) geschaltet ist und gewonnenen Spannungen-über Meßverstärker (17; 27) je einem Motor (18; 28)'zur Seiten- und Höhenverstellung der Schweißdüse zugeführt werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetg daß für die Ermittlung des Höhensignals einer der beiden zur Kompensation des Kantenversatzes vorgesehenen Differentialtransformatoren benutzt wird. 3. Einrichtung nach Anspruch 1'dadurch gekennzeichnetl daß der Tastanker (21) aus einer Spule mit einem Eisenkern besteht, insbesondere aus einer Spule mit rechteckigem Querschnitt, vorzugsweise mit einem Seitenverhältniä a : b 4, Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Erregerspannung für die Differentialtransformatoren eine Wechselspannung mit einer Niederfrequenz von vorzugsweise 50 bis 5000 Hz verwendet wird. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden getrennt den drehbar gelagerten Differentialtransformatoren (1; 2) entnommenen Signale (19) über je einen Meßverstärker (17; 27) den entsprechenden Koordinatenmotoren (18; 28) des Schweißautomaten zugeführt werden.' 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch geken-nzeichnet, daß zwischen dem Geber und einem Demodulator in den Verstärkern (17; 27) ein Bandfilter bzw. ein Tiefpaß geschaltet ist, der die vom Magnetfeld des Schweißlichtbogens in dem Abtastsystem induzierten Spannungen eliminiert.