DE1615172C - Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs eines Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren - Google Patents
Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs eines Schweißkopfes für ein Lichtbogen-SchweißverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs
des zugehörigen Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren zum Schweißen senkrechter
Nähte.
Durch das Buch »Elektro-Schlacke-Schweißung« . ist es bekannt, die Vorschubgeschwindigkeit des
Schweißkopfes zum Schweißen z. B. senkrechter Nähte durch in den Gleitschuhen angeordnete Meßorgane
automatisch zu steuern, deren Ausgangsspannung einer Regelschaltung zugeführt wird. Bei
diesem Schweißverfahren wird die Lage des Schmelzbades unter dem Gleitschuh durch Temperaturmessung
mit einem Differential-Thermoelement oder durch eine Spannungsmessung zwischen dem Ende
einer in das Schlackenbad eintauchenden gekühlten Sonde und dem Spiegel des Schmelzbades bestimmt.
Aus der schweizerischen Patentschrift 129 941 ist es weiter bekannt, die Lichtbogenlänge bei elektrischer
Lichtbogenschweißung zu regulieren und die Vorschubgeschwindigkeit der Schweißelektrode unter
Benutzung einer Fotozelle zu regeln. Wird der Lichtbogen bei dieser bekannten Schweißvorrichtung
durch Abbrennen der Schweißelektrode langer, fällt auf die Fotozelle mehr Licht, was zu einer Beschleunigung
des Vorschubs führt. Dadurch wird der Lichtbogen wieder auf die gewünschte Länge zurückgeführt.
Wird der Lichtbogen umgekehrt verkleinert, führt dies zu einer Verzögerung des Vorschubs.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorschubgeschwindigkeit des ortsveränderlichen
Schweißkopfes in Abhängigkeit von der Intensität des Lichtbogens und des von der Metallschmelze abgestrahlten
Lichtes automatisch zu steuern. Zu berücksichtigen ist dabei, daß der Schweißkopf ortsveränderlich
ist und es damit unmöglich wird, ein Meßorgan an einem bestimmten ortsfesten Platz
innerhalb der Schweißvorrichtung anzuordnen. Andererseits ist es auch unmöglich, ein Meßorgan unmittelbar
am Schweißkopf anzuordnen, da es wegen der dort auftretenden hohen Temperaturen stark gefährdet
ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Er-. findung daher vor, daß an dem Gleitschuh des zugehörigen
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 ortsveränderlichen Gleitschuhs auftretende Lichtstärke ständig und mit geringen Lichtverlusten
erfaßt. Dadurch wird es möglich, den Vorschub 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 Meßeinrichtung 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. ..■'·■
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 Fig. 5.
Fig. 1 zeigt die beiden vertikal stehenden Platten 10 und 11, die zwischen sich einen Spalt 12 einschließen,
in dem das Schweißmetall 13 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 Keile 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 F i g. 1 und 3 gezeigt
wird, und läuft dann auf die Schweißstelle zu. Über nicht gezeigte elektrische Anschlüsse wird dem aus
Kupfer bestehenden Kontaktrphr 24 Spannung zugeführt.
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.
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 Auf-
3 4
tragen der Schmelze auf der anderen Seite des eine Feder offengehalten werden, werden geschlossen.
Spaltes durchleckt. Diese Stellung wird in F i g. 2 gezeigt. Der zu dem
Gemäß den F i g. 2 und 3 ist die Fotozelle 30 so Motor 62 führende Stromkreis wird damit geangeprdnet,
daß sie Licht über das Rohr 33 erhält, schlossen, und der Schweißkopf kann um eine bedas
von der fotoelektrischen Zelle bis in die Nähe 5 stimmte Strecke weitergeschoben werden. Während
des Lichtbogens läuft. Das vom Lichtbogen abge- des Vorschubs des Schweißkopfes wird der Schweißstrahlte
Licht tritt durch das Rohr 33 durch und Vorgang fortgesetzt und der Lichtbogen aufrechttrifft
auf die Fotozelle 30 auf. Gemäß F i g. 3 hat die erhalten. Dabei wird Wärme und Licht erzeugt
Fotozelle 30 eine Bohrung 34, in die ein Nippel 35 und Schweißmetall aufgetragen. Durch die Bewegung
eingeschraubt ist. Mit seinem anderen Ende ist der io des Schweißkopfes und die gleichzeitige Bewegung
Nippel 35 in ein Ventil 36 eingeschraubt. Ein des Schuhs, wobei sich das Kontaktrohr 24 und der
weiterer Nippel 37 liegt zwischen dem anderen Ende Schuh 27 gemeinsam bewegen, wird die Stärke des
des Ventils 36 und einem T-Stück 38. Ein dritter durch das Rohr 33 durchtretenden Lichtes herab-Nippel
39 sitzt zwischen dem anderen Ende des gesetzt, da die der Schweißstelle und dem Licht-T-Stückes
und dem Gleitschuh 27. Der Schuh 27 15 bogen zugekehrte öffnung des Rohres ihren Abstand
weist noch eine Bohrung 40 auf, die in einer Linie . über der Metallschmelze erhöht. Dies führt zu einer
mit dem Rohr 33 liegt. Die Verwendung des Ventils Herabsetzung der Stärke des durch das Rohr 33 auf
36 ist freigestellt. Zweckmäßig wird es jedoch vor- die Fotozelle 30 fallenden Lichtes. Nach einer ausgesehen,
so daß die Stärke des durch das Rohr 33 reichenden Verschiebung hat die Stärke des Lichtes,
durchtretenden Lichtes nach Wunsch geändert wer- 30 das auf die Fotozelle auftrifft, genügend weit abden
kann, damit die Fotozelle 30 von der Schweiß- genommen, so daß die Zelle wieder nichtleitend
stelle eine vorgegebene Lichtmenge erhält. In den wird und den Stromkreis unterbricht. Das Relais 60
dritten Schenkel des T-Stückes 38 ist ein Nippel 41 fällt ab, und die Kontakte 61 werden wieder geeingeschraubt.
Dieser Nippel 41 trägt ein Rohr 31. öffnet.
Über dieses Rohr wird ein Schutzgas, wie z. B. 35 Die Wegstrecke, um die sich der Schweißkopf und
Kohlendioxyd, zugeführt. Dieses Schutzgas tritt aus der Gleitschuh 27 gleichzeitig bei Antrieb durch den
dem T-Stück 38 in das Rohr 33 ein, von dem es bis Motor 62 bewegen, wird durch die Menge des auf
in das Gebiet 42 oberhalb der Metallschmelze strömt. die Fotozelle 30 fallenden Lichtes bestimmt. Da das
Dort bildet es eine schützende Decke und verhindert von der Schweißstelle abgegebene Licht in Abein
unmittelbares Auftreffen von Luft auf die Metall- 30 hängigkeit von der Stärke der Schweißnaht und der
schmelze. Für diesen Zweck kann jedes geeignete Menge des aufgetragenen geschmobenen Metalls
Schutzgas verwendet werden. Kohlendiöxyd und steht, können Schwankungen des auf die Fotozelle
Argon sind jedoch besonders brauchbar. Obwohl 30 fallenden Lichtes durch richtige Einstellung des
das Schutzgas auch auf andere Weise zugeführt wer- Ventils 36 ausgeglichen werden. Die von dem
den kann, hält die Zuführung durch das Rohr 33 die 35 Schweißkopf und dem Schuh zurückgelegte Strecke
Bohrung 40 frei von Schmutz und rein, so daß das liegt im allgemeinen bei etwa 12 bis 25 mm. Wähvon
dem Lichtbogen und dem geschmolzenen Metall rend dieser Teilbewegung werden das Schweißen und
abgegebene Licht ungehindert auf die Fotozelle auf- der Metallauftrag fortgesetzt. Am Ende dieser Vertrifft.
Schiebung bringt der weitergeführte Auftrag von
Zum Steuern der öffnung des Rohres 33 können 40 Schweißmetall den Lichtbogen näher an die Bohrung
auch andere Mittel verwendet werden. So zeigt 40 in dem Schuh 27, so daß die Stärke des durch
Fig. 4 eine Blende44, die in das Rohr 33 eingesetzt das Rohr 33 durchtretenden Lichtes allmählich bis
wird. Die öffnung der Blende wird so eingestellt, auf die vorbestimmte Lichtstärke ansteigt, die erdaß
noch ausreichend Licht zum Erregen der Foto- forderlich ist, um die Fotozelle 30 leitend zu machen,
zelle 30 auf diese auftrifft. Irisblenden, wie sie in 45 Sobald dies geschehen ist, wird die Relaisspule 60
Fotoapparaten gebraucht werden, lassen sich ver- erregt, und die nächste Teilbewegung findet statt,
wenden. Anstatt eine solche Teilbewegung des Schweiß-
wenden. Anstatt eine solche Teilbewegung des Schweiß-
Die F i g. 5 und 6 zeigen eine andere Möglichkeit kopfes und des Gleitschuhs 27 hervorzurufen, kann
zum Steuern der öffnung des Rohres 33. So wird das eine Fotozelle zusammen mit der erforderlichen
Rohr 33 mit einer öffnung versehen, in die eine 50 Schaltung verwendet werden, um eine kontinuierzylindrische
Scheibe 50 eingesetzt wird, die eine liehe, aber nicht unbedingt gleichförmige Bewegung
Bohrung 51 vorgegebener Größe aufweist. Eine Stell- des Schweißkopfes entlang der Schweißnaht zu beschraube52
hält die Scheibe 50. Bei Verwendung wirken. Die Stärke des von einer Fotozelle abgemehrerer
Scheiben 50 mit Bohrungen 51 verschiede- gebenen Stromes schwankt proportional zu der
ner Größe läßt sich der Betrag des durch das Rohr 55 Stärke des auf sie fallenden Lichtes. Da die Stärke
33 auf die Fotozelle 30 auftreffenden Lichtes auf des von dem Lichtbogen und der Metallschmelze erjeden
beliebigen Wert einregeln. zeugten Lichtes beim Auftragen des Schweißmetalls
Als Beispiel für eine Fotozelle, die in dem Gleit- schwankt, können die Schwankungen des von der
schuh verwendet wird, sei auf eine Zelle aus Fotozelle abgegebenen Lichtes dazu verwendet wer-Kadmiumsulfid
hingewiesen, die bei einer Wolfram- 60 den, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißlichtquelle mit 2854° K eine Spitzenempfindlichkeit kopfes entlang der Schweißnaht zu erhöhen oder zu
von 5000 bis 6000 Angström hat. vermindern, um den Auftrag einer brauchbaren
Wenn im Betrieb Licht vorgegebener Stärke auf Schweiße zu bewirken und, falls dies erwünscht ist,
die im Normalzustand nicht leitende Fotozelle 30 . um das geschmolzene Metall hinter dem Schuh zu
fällt, wird die Zelle leitend und schließt den Strom- 65 halten.
kreis, so daß ein Relais erregt wird. Damit erhält die Die vorstehend beschriebene Erfindung ist auch
in F i g. 2 gezeigte Relaiswicklung 60 Spannung, und brauchbar bei Horizontal- und Flachschweißdie
Relaiskontakte 61, die im Normalzustand durch verfahren.
Claims (3)
1. Gleitschuh mit einem Meßorgan zum automatischen Regeln des Vorschubs des zugehörigen
Schweißkopfes für ein Lichtbogen-Schweißverfahren zum Schweißen senkrechter Nähte, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Gleitschuh (27) ein Rohr (40,39, 38, 33,35) befestigt
ist, an dessen dem Gleitschuh abgekehrten Ende eine Fotozelle (30) derart angeordnet ist,
daß sie das von dem Lichtbogen und der Metallschmelze abgestrahlte Licht auffängt.
2. Gleitschuh nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem Rohr (40>
39,38,33,35) angeordnete Blende (44).
3. Gleitschuh nach Anspruch 1 ocjer 2, gekennzeichnet
durch eine an das Rohr (40, 39, 38, 33, 35) angeschlossene Leitung (31) zum Zuführen
eines Schutzgases.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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