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Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen
Regeln des Vorschubs des zugehörigen Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren
zum Sehweißen senkrechter Nähte.
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Durch das Buch »Elektro-Schlacke-Schweißungz< ist es bekannt, die
Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes zum Schweißen z. B. senkrechter Nähte
durch in den Gleitschuhen angeordnete Meß-
der dort auftretenden hohen Temperaturen stark gefährdet ist.
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Zur Lösung -dergestellten Aufgabe sieht die Erfindung daher vor, daß
an dem Gleitschuh des zu-
gehörigen Schweißkopfes ein Rohr befestigt ist;
an dessen dem Gleitschuh abgekehrten Ende eine Fotozelle derart angeordnet ist,
daß sie das von dem Lichtbogen und der Metallschmelze- abgestrahlte Licht auffängt.
" ` Durch die Anordnung dieses Rohres an dem Gleitschuh und die Unterbringung
der Fotozelle an dem vom Gleitschuh abgekehrten Ende dieses- Rohres wird die Fotozelle-.vor
thermischer Beanspruchung und hochspritzendem- schmelzflüssigem Metall geschützt
und trotzdem;- so gehalten, daß sie die an der Arbeitsseite des oi@sveränderlichen
Gleitschuhs auftretende Lichtstärke ständig und mit geringen Lichtverlusten erfaßt.
Dadurch wird es möglich, den Vor-Schub des Schweißkopfes genau proportional zu der
Intensität des Lichtbogens zu regeln.: Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
ist gekennzeichnet durch eine in dem Rohr angeordnete Blende. Mit dieser Blende
erzielt man eine Voreinstellung und kann die Meßeinrichiung auf die Empfindlichkeit
der Fotozelle, eine grundsätzlich gewünschte hohe oder niedrige Vorschubgeschwindigkeit
usw. voreinstellen. Eine weitere' zweckmäßige Ausführungsform ist gekennzeichnet
' durch eine an das Rohr angeschlossene Leitung zum Zuführen eines -Schutzgases.
Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine doppelte Ausnutzung des Rohres, falls
in einer Schutzgasatmosphäre geschweißt werden soll.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die
Erfindung weiter beschrieben. In der Zeichnung ist F i g 1 eine Seitenansicht des
Gleitschuhs zum Herstellen von Schweißnähten an Platten; F i g. 2 eine perspektivische
Ansicht von zwei Platten, die mit dem Gleitschuh zusammengeschweißt werden, -F i
g: 3 ein Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 die
Darstellung einer Irisblende, die zum Regeln des Lichteinfalls auf die Fotozelle.
verwendet wird; F i g. 5 die Darstellung eines anderen Mittels zum Einstellen des
Lichteinfalls auf die Fotozelle und F i g. 6 ein Vertikalschnitt entlang der Linie
6-6 in F i. g. 5.
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F i g. 1 zeigt die beiden vertikal stehenden Platten 10 und 11, die
zwischen sich 'einen Spalt 1.2 einschließen, in dem das Schweißmeta1113 eingebracht
wird. F i ;g. 1 zeigt eine lange vertikale Säule 14; die auf ihrer gesamten Vorderseite
eine Zahnstange 15
trägt. Auf der Platte 10 ist die Säule 14 mit Platten 16
befestigt. Durch in den Platten 16 vorgesehene Löcher ragen Halteklemmen
17,. die ihrerseits wieder Bohrungen aufweisen, in -die Keife 18 eingesetzt
sind. Die Klemmen 17 werden an die Platte 10 angeschweißt und später abgeschlagen.
Auf der Säule 14 sitzt noch die schematisch gezeichnete Vorschubeinrichtung 19;
die mit -der: Zahnstange 15 über Zahnräder kämmt. Ein Motor 62 sitzt auf
der Vorschubeinrichtung 19 und liefert die Antriebskraft. Mit der Vorschubeinrichtung
19 wirkt das Steuerpult 22 zusammen. Auf diesem sind die Meßgeräte und Anzeigetafeln
angeordnet, die die notwendigen Angaben über Spannung, Vorschubgeschwindigkeit u.
a. liefern. Eine Trommel 23 hält den Schweißdraht 70, der der Schweißstelle durch
einen Isolierschlauch 25 zugeführt wird. Nach seinem Austritt aus dem Schlauch 25
läuft der Draht 70 in ein elektrisches Kontaktrohr 24 ein, das in den i g. 1 und
3 gezeigt wird, und läuft dann auf die Schweißstelle zu. Über nicht -gezeigte elektrische
Anschlüsse wird dem aus Kupfer bestehenden Kontaktrohr 24 Spannung zugeführt.
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Auf der Vorschubeinrichtung 19 ist eine Vorrichtung 26 angeordnet,
die zum Halten und Einstellen des Gleitschuhs 27 an der Schweißstelle dient. Über
die Schläuche 28 und 29 wird Kühlwasser zu-und abgeleitet. Mit diesem Kühlwasser
wird der Gleitschuh 27 auf einer unter seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur
gehalten. Unmittelbar auf dem Schuh 27 ist die Fotozelle 30 befestigt. Ihre Wirkungsweise
und ihre Lage ergeben sich jedoch noch deutlicher aus den F i g: 2 und 3.
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Wie F i g. 2 zeigt, sind die Kanten der beiden miteinander zu -verbindenden
Platten 10 und 11 abgeschrägt. Auf den hinteren abgeschrägten Kanten ist
mit Heftschweißung eine Stange 32 befestigt, die den Spalt zwischen den beiden Platten
verschließt und verhindert, daß das geschmolzene Metall beim .Auftragen
der
Schmelze -auf der anderen Seite, des Spaltes durchleckt.
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Gemäß den F i g_ 2 und 3 ist die Fotozelle 30 so angeordnet, daß sie
Licht über das Rohr 33 erhält, das von der fotoelektrischen Zelle bis in die Nähe
des Lichtbogens läuft. Das vom Lichtbogen. abgestrahlte. Licht tritt durch das Rohr
33 durch und trifft auf die Fotozelle 30 auf. Gemäß F i g. 3 hat die Fotozelle
30 eine Bohrung 34, in die ein Nippel 35
eingeschraubt ist.
Mit seinem anderen Ende ist der Nippel 35 in ein Ventil 36 eingeschraubt. Ein weiterer
Nippel 37 liegt zwischen dem anderen Ende des Ventils 36 und einem T-Stück 38. Ein
dritter Nippel 39 sitzt zwischen dem anderen Ende des T-Stückes und dem Gleitschuh
27. Der Schuh 27 weist noch eine Bohrung 4e auf, die in einer Linie mit dem Rohr
33 liegt. Die Verwendung des Ventils 36 ist freigestellt. Zweckmäßig wird es jedoch
vorgesehen, so daß die Stärke des durch das Rohr 33 durchtretenden Lichtes nach
Wunsch geändert werden kann, damit die Fotozelle 30 von der Schweißstelle eine vorgegebene
Lichtmenge erhält. In den dritten Schenkel des T-Stückes 38 ist ein Nippel. 41 eingeschraubt.
Dieser Nippel 41 trägt ein Rohr 31. über dieses Rohr wird ein. Schutzgas, wie z.
B. Kohlendioxyd, zugeführt. Dieses Schutzgas tritt aus dem T-Stück 38 in das Rohr
33 ein, von dem es bis in das Gebiet 42 oberhalb der Metallschmelze strömt. Dort
bildet es eine schützende Decke und verhindert ein unmittelbares Auftreffen von
Luft auf die Metallschmelze. Für diesen Zweck kann jedes geeignete Schutzgas verwendet
werden. Kohlendioxyd und Argon sind jedoch besonders brauchbar. Obwohl das Schutzgas
auch auf andere Weise zugeführt werden kann, hält die Zuführung durch das Rohr 33
die Bohrung 40 frei von Schmutz und rein, so daß das von dem Lichtbogen und
dem geschmolzenen Metall abgegebene Licht ungehindert auf die Fotozelle auftrifft.
-Zum Steuern der Öffnung des Rohres 33 können auch andere Mittel verwendet werden.
So zeigt F i g. 4 eine Blende 44, die in das Rohr 33 eingesetzt wird. Die Öffnung
der Blende wird so eingestellt, daß noch ausreichend Licht zum Erregen der Fotozelle
30 auf diese auftrifft. Irisblenden, wie sie in Fotoapparaten gebraucht werden,
lassen sich verwenden.
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Die F 'i g. 5 und 6 zeigen eine andere Möglichkeit zum Steuern der
Öffnung des Rohres 33. So wird das Rohr 33 mit einer Öffnung versehen, in die eine
zylindrische Scheibe SO eingesetzt wird, die eine Bohrung 51 vorgegebener Größe
aufweist: Eine Stellschraube 52 hält die Scheibe 5Q. Bei Verwendung mehrerer Scheiben
50 mit Bohrungen 51 verschiedener Größe läßt sich der Betrag des durch das Rohr
; 33 auf die Fotozelle 30' auftreffenden Lichtes auf jeden beliebigen Wert
einregem.
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Als Beispiel für eine Fotozelle, die in dem Gleitschul verwendet wird,
sei auf eine Zelle aus Kadmiumsulfid hingewiesen, die bei einer Wolframlichtquelle
mit 2854° K eine Spitzenempfindlichkeit von 5000 bis 6000 Angström hat.
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Wenn im Betrieb Licht vorgegebener Stärke auf die im Normalzustand
nicht leitende Fotozelle 30 fällt, wird die Zelle leitend, und schließt den Strom-
i kreis; so daß ein Relais erregt wird. Damit erhält die in F i g. 2 gezeigte Relaiswicklung
60 Spannung; und die Relaiskontakte 61, die im Normalzustand durch eine Feder
offengehalten werden, werden geschlossen. Diese Stellung wird in F i g. 2 gezeigt:
Der zu dein Motor 62 führende Stromkreis wird damit geschlossen, und der Schweißkopf
kann um eine bestimmte Strecke weitergeschoben werden. Während des Vorschubs des
Schweißkopfes wird der Schweißvorgang fortgesetzt und der Lichtbogen aufrechterhalten.
Dabei wird Wärme und Licht erzeugt und Schweißmetall aufgetragen. Durch die Bewegung
des Schweißkopfes und die gleichzeitige Bewegung des Schuhs, wobei sich das Kontaktrohr
24 und der Schuh 27 gemeinsam bewegen, wird die Stärke des durch das Rohr 33 durchtretenden
Lichtes herabgesetzt, da die der Schweißstelle und dem Lichtbogen zugekehrte Öffnung
des Rohres ihren Abstand über der Metallschmelze erhöht. Dies führt zu einer Herabsetzung
der Stärke des durch das Rohr 33 auf die Fotozelle 30 fallenden Lichtes. Nach einer
ausreichenden Verschiebung hat die Stärke des Lichtes, das auf die Fotozelle auftrifft,
genügend weit abgenommen, so daß die Zelle wieder nichtleitend wird und den Stromkreis
unterbricht. Das Relais 60
fällt ab, und die Kontakte 61 werden wieder geöffnet.
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Die Wegstrecke, um die sich der Schweißkopf und der Gleitschuh
27 gleichzeitig bei Antrieb durch den Motor 62 bewegen, wird durch die Menge
des auf die Fotozelle 30 fallenden Lichtes bestimmt. Da das von der Schweißstelle
abgegebene Licht in Abhängigkeit von der Stärke der Schweißnaht und der Menge des
aufgetragenen geschmolzenen Metalls steht, können Schwankungen des auf die Fotozelle
30 fallenden Lichtes durch richtige Einstellung des Ventils 36 ausgeglichen werden.
Die von dem Schweißkopf und dem Schuh zurückgelegte Strecke liegt im allgemeinen
bei etwa 12 bis 25 mm. Während dieser Teilbewegung werden das Schweißen und der
Metallauftrag fortgesetzt. Am Ende dieser Verschiebung bringt der weitergeführte
Auftrag von Schweißmetall den Lichtbogen näher an die Bohrung 40 in dem Schuh 27,
so daß die Stärke des durch das Rohr 33 durchtretenden Lichtes allmählich bis auf
die vorbestimmte Lichtstärke ansteigt, die erforderlich ist, um die Fotozelle 30
leitend zu machen. Sobald dies geschehen ist, wird die Relaisspule 60
erregt,
und die nächste Teilbewegung findet statt.
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Anstatt eine solche Teilbewegung des Schweißkopfes und des Gleitschuhs
27 hervorzurufen, kann eine Fotozelle zusammen mit der erforderlichen Schaltung
verwendet werden, um eine kontinuierliche, aber nicht unbedingt gleichförmige Bewegung.
des Schweißkopfes entlang der Schweißnaht zu bewirken. Die Stärke des von einer
Fotozelle abgegebenen Stromes schwankt proportional zu der Stärke des auf sie fallenden
Lichtes. Da die Stärke des von -dem Lichtbogen und der Metallschmelze erzeugten
Lichtes beim Auftragen des Schweißmetalls schwankt, können die Schwankungen des
von der Fotozelle abgegebenen Lichtes dazu verwendet werden, um die Bewegungsgeschwindigkeit
des Schweißkopfes entlang der Schweißnaht zu erhöhen oder zu vermindern, um den
Auftrag einer brauchbaren Schweiße zu bewirken und, falls dies erwünscht ist; um
das geschmolzene Metall hinter dem Schuh zu halten.
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Die vorstehend beschriebene Erfindung ist auch brauchbar bei - Horizontal-
und Flachschweißverfahren.