DE1957835B2 - Vorrichtung zum selbsttätigen Führen eines Schweißkopfes entlang einem Schweißspalt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Schweißnaht, insbesondere an Werkstücken großer Länge, mit einem einen Brenner oder eine Elektrode aufweisenden beweglichen Schweißkopf, bei der der Verlauf des Schweißspaltes mittels eines die Abweichungen des Schweißspaitverlaufs von einer Bezugslinie registrierenden Tastkopfes speicherbar, der gespeicherte Verlauf mittels eines Lesers wiedergebbar und die Verschiebung des Schweißkopfes in Abhängigkeit von der Leseranzeige steuerbar ist.

Beim Schweißen von Rohren ist es zur Erzielung einer gltichmäßigen Verschmelzung der Kanten des Schweißspaltes wichtig, die Elektrode möglichst genau in der Mitte des Schweißspaltes zu führen. Anderenfalls können Schweißfehler auftreten.

Eine manuelle Führung der Elektrode mit der gewünschten Genauigkeit stellt hohe Anforderungen an die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson dar, die insbesondere bei hohen Stückzahlen zu Lasten der Qualität nicht immer gewährleistet ist.

Man ist daher bestrebt, die Elektrode beim Schweißen selbsttätig zu führen.

Zu diesem Zweck ist es bekannt (US-PS 30 80 472), am Schweißkopf einen Taster zu befestigen, der vor der s Schweißelektrode im Schweißspalt entlanggeführt wird. Hierbei stimmt die abgetastete Stelle des Schweißspaltes jedoch nicht mit der Schweißstelle überein, weil der Taster der Schweißelektrode vorauseilt Wenn der Schweißspalt zwischen Taster und Schweißelektrode ίο eine seitliche Krümmung aufweist, verschiebt sich die Schweißelektrode relativ zur Mitte des Schweißspaltes. Andererseits ist es nicht möglich, den Taster unmittelbar an oder in unmittelbarer Nähe der Schweißstelle anzuordnen.

•5 Bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art (US-PS 31 58 121) wird daher zunächst der Verlauf des Schweißspaltes abgetastet und gespeichert und dann anschließend die Schweißelektrode dem gespeicherten Verlauf des Schweißspaltes nachgeführt. Der Speicher weist hier jedoch eine Folge von Stiften auf, die durch einen mechanischen, den Verlauf des Schweißspaltes abtastenden Tastkopf in ihrer Höhe so versteiit werden, daß sie den Verlauf des Schweißspaltes stufenartig wiedergeben. Die dem Schweißspalt parallele Speicherkurve wird in Höhe des Schweißkopfes durch eine Rolle abgefahren, die ihre Bewegungen auf den Schweißkopf überträgt Diese Vorrichtung ist wegen der abgestuften Speicherung nicht nur ungenau, sondern auch aufwendig. Bei langen Schweißnähten ist eine unübersehbare Vielzahl von Speicherstiften mit entsprechenden Verriegelungs- und Entriegelungseinrichtungen für die Stifte erforderlich.

Sodann ist es bekannt (US-PS 31 50 624), die Kontur eines zu verschweißenden Rohres mittels eines der Schweißelektrode vorauseilenden Tasters abzutasten und auf einem Magnetband aufzuzeichnen, das gegensinnig zur Vorschubrichtung von Taster und Schweißelektrode läuft Ein mit der Schweißelektrode gekoppelter Bandleser steuert dann die Lage der Schweißelektrode in Abhängigkeit von der am ,gezeichneten Kontur. Hierbei muß die Magnetbandgeschwindigkeit jedoch so geregelt werden, daß ein auf dem Magnetband aufgezeichneter Punkt der Kontur genau dann vom Bandleser abgelesen wird, wenn die Schweißelektrode an der vom vorauseilenden Taster zuvor abgetasteten Stelle eintrifft. Dies erfordert eine aufwendige Regeleinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die

so bei geringerem Aufwand ein genaueres Führen des Schweißkopfes über der Schweißspaltmitte ermöglicht.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst,

daß der Tastkopf längs des Schweißspaltes mittels einer ersten Einrichtung verschiebbar ist, die einer feststehenden geraden Bezugsbahn nachführbar ist, daß der Tastkopf quer zu dieser ersten Einrichtung verschiebbar ist, daß das Bild des Schweißspaltes auf einem feststehenden Aufzeichnungsträger mittels eines am Tastkopf befestigten Schreibstiftes aufzeichenbar ist,

M daß der Leser und der Schweißkopf mittels einer zweiten Einrichtung verschiebbar ist, die der gleichen Bezugsbahn wie die erste Einrichtung nachführbar ist, während der Leser den gespeicherten Verlauf des Schweißspaltes wiedergibt, und daß die Verschiebungen

des Schweißkopfes quer zu der Bezugsbahn in Abhängigkeit von der Leseranzeige steuerbar sind.

Bei dieser Schweißvorrichtung kommt man mit einem sehr einfaqhen Aufzeichnungsträger aus, z. B. einem

Streifen Papier.

Entsprechend einfach kann der Schreibstift ausgeführt sein. Die aufgezeichnete Linie verläuft genau analog und parallel zum SchweiDspalt, so daß der Schweißkopf ebenfalls genau Ober der Schweißspaltmitte geführt werden kann. Im Vergleich zu einer mit magnetischem Aufzeichnungsträger arbeitenden Vorrichtung ergibt sich nicht nur ein geringerer Aufwand, da ein kostspieliger magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem entsprechend kostspieligen magnetischen Aufzeichnungskopf und eine aufwendige Magnetbandgeschwindigkeits-Regeleinrichtung entfallen, sondern auch — wegen des Wegfalls der mit zusätzlichen Regelungenauigkeiten behafteten Bandgeschwindigkeits-Regeleinrichtung — eine höhere Nachführgenauigkeit

Sodann kann für eine zweckmäßige Ausführung der Vorrichtung gesorgt sein durch einen ersten auf geradlinigen Schienen geführten Motorschlitten, der den Tastkopf trägt, durch die Verschiebung des Tastkopfes quer zu den Schienen gestattende Führungseinrichiungen sowie durch einen zweiten Motorschlitten, der auf denselben Schienen geführt ibt und den Schweißkopf sowie einen elektronischen Lerer für die Abtastung des Schweißspaltbildes vom Aufzeichnungsträger und zur Steuerung der Verschiebung des Schweißkopfes quer zu den Schienen trägt. Die Schienen erfüllen hierbei zwei Aufgaben. Zum einen definieren sie die Bezugslinie und zum anderen sorgen sie für eine Führung der Motorschlitten parallel zu dieser Bezugslinie.

Ferner können beide Schlitten zu einem einzigen Motorschlitten vereinigt sein. Ein zweiter Schlitten kann hierbei entfallen, so daß sich der Aufwand noch weiter verringert

Die Zeichnung stellt schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer Schweißvorrichtung dar. Es zeigt

F i g. I eine perspektivische, schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform und

Fig.2 in gleicher Weise eine zweite Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Schweißkopf 18 mit einer Schweißelektrode dargestellt, der auf einem mit einem Motor versehenen Schlitten 19 montiert ist. Das zu schweißende Werkstück B besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Rohrrohling, der durch die Schweißvorrichtung geführt wird und in der Form eines geschweißten Rohres wieder austritt

Ein zweiter mit einem Motor versehener Schlitten 119 bewegt sich auf den gleichen Schienen 120 wie der Schlitten 19, der den Sci.weißkopf 18 trägt. Am Schlitten 119 ist ein Querarm 121 befestigt, auf dem sich eine Einheit 122 frei verschieben kann, die zwei vertikale Arme 123 und 124 besitzt Der erste Arm trägt einen Tastkopf mit einer Tastrolle 125, die durch nicht dargestellte Mittel abhebbar ist Die Tastrolle greift in den Schweißspalt des Rohrrohlings B. Der andere Vertikalarm 124 der Einheit 122 trägt einen Schreibstift 126, der auf einem feststehenden Aufzeichnungsträger in Form eines Streifens 127 eine Linie X zeichnet, die ω genau den Schweißspalt reproduziert, weil die Arme 123 und 124 mit der Einheit 122 einen Körper bilden, der von der Tastrolle 12S mitgeführt wird.

Der Schlitten 19 trägt einen Querarm 130 auf dem ein Servomotor 131 montiert ist, der den Schweißkopf 18 längs des Arms verschieben kann. Der Servomotor 13f ist mit einem elektronischen Leser 132 verbunden, der die Spur A^-abtastet und, wenn diese nach der einen oder anderen Seite von einer geraden Linie abweicht, mit Hilfe des Servomotors 131 den Schweißkopf 18 so steuert, daß dieser eine Querbewegung gleich der aufgezeichneten Abweichung vollführt

Aus Gründen der Klarheit der Beschreibung sind die beiden Schlitten 19 und 119 in zwei verschiedenen Stellungen auf dem Gestell 101 dargestellt In Wirklichkeit verschieben sich die beiden Schlitten auf einer gleichen Länge der Schienen 120, die ziemlich genau einer Rohrlänge entspricht, die bei einem Arbeitsschritt geschweißt wird. In F i g. 1 ist der Schlitten 119 während der Phase T des Aufzeichnens dargestellt, während der Schlitten 19 sich in der Phase S des Schweißens befindet, die aber gleich der Bahn der Zeichenphase T ist, wobei die Verschiebungsrichtuiig durch Pfeile angegeben ist

Die Schweißvorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Wenn ein Rohrrohling B in das Gestell eingezogen worden ist und der Motorschlitten 119 seine Anfangssteliung am Eintrittsende einnimmt, vird die Tastroiie 125 in den Schweißspalt des Rohlings Beingeführt und gleichzeitig der Schreibstift 126 mit dem seitlichen Streifen 127 in Kontakt gebracht Der Schlitten 119 wird dann leben dem Schweißspalt verschoben, wobei der Schreibstift 126 auf dem Streifen eine Linie X zeichnet, die genau den Schweißspalt einschließlich eventueller seitlicher Abweichungen mit Bezug auf eine gerade Linie reproduziert Dann wird de; Schreibstift 126 abgehoben und der Schlitten 119 zurückgeführt Der Motorschlitten 19 bewegt sich dann nach vorn bis zum Ausgangspunkt der Bahn des Schlittens 119, d. h. bis zu einem Punkt, wo der elektronische Leser 132 den Anfangspunkt der Spur X findet Dann wird die Elektrode des Schweißkopfes 18 an Spannung gelegt und der Schlitten 19 verschoben. Der elektronische Leser 132 tastet hierbei die Spur X auf dem Streifen 127 ab und verschiebt den Schweißkopf 18 imme! dann in Querrichtung, wenn diese Spur eine Biegung aufweist

Das fertige geschweißte Rohr wird anschließend hi.aer das Schweißgestell gezogen, und die beschriebenen Arbeitsgänge können beim Schweißen eines neuen Rohrabschnittes wiederholt werden.

Man erhält eine beträchtliche Zeitersparnis im Verlauf jedes Zyklus, wenn während des Laufs des Schlittens 19 und des Schweißkopfes 18 gleichzeitig der Rohrrohling B durch das Gestell gezogen wird.

F i g. 2 zeigt eine andere, vereinfachte Ausführungsform mit nur einem Motorschlitten 139, der die Tastrolle 125, den Schreibstift 126, den elektronischen Leser 132 und den Schweißkopf 18 trägt. Die Funktion dieser Vorrichtung ist vergleichbar mit derjenigen der Fig. 1; sie arbeitet aber schneller, weil das Zeichnen der Spur X und das Schweißen gleichzeitig im Vorlauf des Schlittens in Pfei'richtung erfolgen. Die ganze Einheit kehrt anschließend in die Ausgangsstellung zurück damit eine neue Schweißung durchgeführt werden kann. Während des Vorlaufs wird der Schweißkopf 18 durch den elektronischen Leser 132 ebenfalls genau der den Schweißspalt abbildenden Spur-Ynachgeführt.

Anstelle von Rohren können auf diese Wiise auch Werkstücke mit beliebigem Querschnitt, die eine unbegrenzte Länge haben können oder unmittelbar aufeinanderfolgen, geschweißt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Schweißnaht, insbesondere an Werkstücken großer Länge, mit einem einen Brenner oder eine Elektrode aufweisenden beweglichen Schweißkopf, bei der der Verlauf des Schweißspaltes mittels eines die Abweichungen des Schweißspaltverlaufs von einer Bezugslinie registrierenden Tastkopfes speicherbar, der gespeicherte Verlauf mittels eines Lesers wiedergebbar und die Verschiebung des Schweißkopfes in Abhängigkeit von der Leseranzeige steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (125) längs des Schweißspaltes mittels einer ersten Einrichtung (119) verschiebbar ist, die einer feststehenden geraden Bezugsbahn (120) nachführbar ist, daß der Tastkopf quer zu dieser ersten Einrichtung verschiebbar (121,122) ist, daß das Bild des Schweißspaltes auf einem feststehenden Aufzeichnungsträger (127) mittels eines am Tastkopf befestigte« Schreibstiftes (126) aufzeichenbar ist, daß der Leser (i32) und der Schweißkopf (18) mittels einer zweiten Einrichtung (19) verschiebbar ist, die der gleichen Bezugsbahn (120) wie die erste Einrichtung nachführbar ist, während der Leser den gespeicherten Verlauf (X) des Schweißspaltes wiedergibt, und daß die Verschiebungen des Schweißkopfes quer zu der Bezugsbahn in Abhängigkeit von der Leseranzeige steuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten auf geradlinigen Schienen (120) geführten Motorschlitten (119), der den Tastkopf (125) trägt, durch die Verschiebung des Tastkopfes quer zu den Schienen gestattende Führungseinrichtungen (121, 122) sov/ie d-rch einen zweiten Motorschlitten (19) der auf denselben Schienen geführt ist und den Schweißkopf (18) sowie einen elektronischen Leser (132) für die Abtastung des Schweißspakbildes (X) vom Aufzeichnungsträger und zur Steuerung der Verschiebung des Schweißkopfes quer zu den Schienen trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlitten zu einem einzigen Motorschlitten (139) vereinigt sind.