DE2363523A1

DE2363523A1 - Fuehrungs- und pendeleinrichtung fuer einen schweisskopf sowie elektrodenzufuehrung hierfuer

Info

Publication number: DE2363523A1
Application number: DE19732363523
Authority: DE
Inventors: L P Bellanger; Jean Hennion
Original assignee: Fives Cail Babcock SA
Current assignee: Fives Cail Babcock SA
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1975-01-02
Also published as: GB1451495A

Description

BLUMBACH ■ WESER < BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN 2363523 DIPL-ING. P. G. BLUMBACH - DIPL-PHYS. Dr. W. WESER ■ DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

«2 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL (06121) 56 J? 43, 5619 9S MÖNCHEN

Babcock Atiantique

7, rue Montalivet I NACHCfT '-«r r!

75008 Paris, Frankreich 1 1^H-J11_'-J

Führungs- und Pendeleinrichtung für einen Schweißkopf sowie Elektrodenzuführung hierfür

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf eine Führungsund Pendeleinrichtung eines Kaschinenelemerits und insbesondere eines Schweißkopfes sowie einer Elektrodenzuführung hierfür.

Es sind Einrichtungen bekannt, mit denen Schweißbrenner oder andere Bearbeitungseleinente an Fugen, Schienen oder Gleitbahnen entlang geführt werden können und die auch für die Steuerung von Pendelbewegungen des Maschineneleinents ausgerüstet sind. Die bekannten Einrichtungen sehen im allgemeinen einen Hafter vor, der entlang des abzutastenden Weges geführt wird und der auf das bewegliche Element über elektronische, mechanische oder gemischte Steuerungen einwirkt.

Im Sonderfall des Schweißvorgangs stellt eine kompleife Steuerung zusammen mit einer gewissen Empfindlichkeit und

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einer oft nur auf bestimmte Arbeiten beschränkten Verwendungsmöglichkeit einen Nachteil derartiger Einrichtungen dar.

Es ist deshalb die Hauptaufgabe der Erfindung, eine Führungs- und Pendeleinrichtung vorzuschlagen, die einfach, widerstandsfähig und vielseitig verwendbar ist und die Verwendung eines Tastens unnötig macht, dabei aber gleichzeitig alle Möglichkeiten eines feinfühligen Ansprechens besonders auf Drücke beibehält.

Dazu ist nach der Erfindung die Führungs- und Pendeleinrichtung eines Maschinenelements und insbesondere eines Schweißkopfes zur Ausführung einer Schwingbewegung als eine von einem Impulsgeber gesteuerte Fahr- oder Pendelbewegung dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorgänge des Maschinenelements durch direkten mechanischen Kontakt des Maschinenelements an bestimmten festgelegten Punkten begrenzt werden, und daß jede Bewegungsdauer gleich einem wahlweise vorbestimmten Bruchteil des Intervalls zwischen zwei Impulsen ist, wobei der verbleibende Bruchteil eine Ruhezeit zv/ischen zwei Bewegungsvorgängen des Maschinenelements darstellt.

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Vorzugsweise umfasst die Einrichtung nach der Erfindung eine Strömungsmittel-Steuerung des Maschinenelements, und Mittel zur Regelung der Geschwindigkeit des Maschinenelements bei seiner Hin- und Herbewegung. Diese Regelungsmittel wirken vorteilhafter Weise auf den Durchsatz des antreibenden Strömungsmittels ein.

Eine derartige Anordnung bietet den Vorzug, daß das Tastelement wegfallen kann und daß die Bewegung des beweglichen Maschinenelements direkt durch Oberflächen oder Anschläge, die vorbestimmt sind, begrenzt werden kann. Die Impulssteuerung bestimmt die Frequenz der Pendelbewegung, während die Regelungsmittel auf den Durchsatz des antreibenden Strömungsmittels einwirken und damit wahlweise die Dauer des Arbeitsweges bestimmen und damit auch die Ruhezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bewegungsvorgängen. Die Erfindung sieht an sich bekannte Regelungsmittel für die Frequenz der Steuerungsimpulse vor.

Entsprechend einem der Kennzeichen der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung m it Strömungsmittel-Steuerung des Maschinenelements Mittel, die feinfühlig auf die Erhöhung des Strömungsmittel-Drucks reagieren,

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wie er infolge der Beendigung des Bewegungsvorganges durch mechanischen Kontakt entsteht, worauf die Mittel den umgekehrten Bewegungsvorgang mit Hilfe von Verzögerungssteuerungen auslösen, so daß die Ruhezeit mit Hilfe der Verzögerungssteuerung unabhängig von der Dauer eines Bewegungsvorganges des Maschinenelements geregelt werden kann.

Bei dieser Ausführungsform kann die Regelung der beiden Parameter, nämlich Dauer eines Bewegungsvorganges und Ruhezeit zwischen zwei Bewegungsvorgängen in gegenseitiger Unabhängigkeit erfolgen. Die Erhöhung des Druckes des antreibenden Strömungsmittels löst nämlich in Abhängigkeit von dem durch mechanischen Kontakt erfolgten Anschlag des beweglichen Maschinenelements die Umkehrung der Querbewegung über eine Verzögerungssteuerung aus, die z.B. mit Druckluft arbeiten kann.

Es ist vorteilhaft, wenn die Steuerungsmittel Druckluft-Relais sind, die z.B. unabhängig am Ende einer Hin- oder Herbewegung in Aktion treten; dadurch können verschiedene Ruhezeiten an den beiden Schlußpunkten der Bewegungsvorgänge vorgesehen werden, und diese Möglichkeit kann oder auch nicht mit der Regelung der Feinfühligkeit der auf die Erhöhung des Drucks (oder des Durchsatzes) des antreibenden Strömungsmittels ansprechenden Mittel verbunden werden.

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Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung umfasst die Einrichtung Blockierungsmittel, mit denen das Maschinenelement in einer der Stellungen des mechanischen Kontakts gehalten werden kann.

Diese Mittel werden auf der Stufe der Verteilung des antreibenden Strömungsmittels eingesetzt, um einmal das bewegliche Maschinenelementin einer bestimmten Lage auf dem Bewegungsweg festzuhalten, und um zum anderen einen sofortigen Übergang von einer Endstellung zur anderen auszulösen.

Nach der einen dieser Möglichkeiten bezieht sich die Einrichtung auf die Ausrüstung eines Schweißkopfes mit einer Elektrodenzuführung, in Verbindung mit einem in Längsrichtung beweglichen Schlitten und der Möglichkeit, Querschwingungen auszuführen, wobei der Schweißkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pendelbewegungen durch eine Einrichtung entsprechend der Erfindung gesteuert werden.

Nach einer Anwendungsmöglichkeit eines solchen Schweißkopfes bei der Ausführung einer Schweißnaht und besonders bei der Auffüllung einer Fuge zwischen zwei sich gegenüberliegenden Seiten von zu schweißenden Werkstücken, wobei die Elektrodenzuführung so angebracht ist, daß sie in Längs-

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und Querrichtung zwischen den Werkstücken entlang der Seiten oder entlang einer Führungsschiene geführt werden kann, wird die Beendigung des Bewegungsvorganges beim Querpendeln der Elektrodenzuführung durch mechanischen Kontakt mit den Seiten oder der Führungsschiene hergestellt.

'Nach einer anderen Anwendungsmöglichkeit eines derartigen Schweißkopfes wirken zwei Einrichtungen entsprechend der Erfindung zusammen entsprechend zwei Bewegungsrichtungen, so daß das bewegliche Maschinenelement vorher festgelegte Bewegungen innerhalb eines Raumes ausführt, der durch vier im wesentlichen je zwei zu zwei parallele Oberflächen, die entsprechend der genannten Bewegungsrichtungen verlaufen, begrenzt werden. Die Bewegungsrichtungen können insbesondere rechtwinklig sein.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist ein Schweißkopf mit einer Elektrodenzuführung vorgesehen, bei der mindestens eine zusätzliche Drahtelektrode endlos zugeführt wird und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der mechanische Kontakt über eine austauschbare .Leitrolle hergestellt wird, die drehbar um eine Achse gelagert ist, die im wesentlichen parallel zu der Achse der Drahtelektrode verläuft und die in unmittelbarer Nachbar-

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schaft des unteren Endes der Elektrodenzuführung angebracht ist, wobei der Durchmesser der Leitrolle in Anschlagposition gegen eine der Wände des zu schweißenden Werkstücks oder gegen die Führungsschiene den Abstand der Schweißelektrode von einer der Seiten oder der Führungsschiene bestimmt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Elektrodenzuführung aus einer um eine im wesentlichen senkrechte Achse beweglichen Halterung besteht, die an ihrem Unterteil einen ersten und zweiten Haltearm trägt, die sich ihrerseits im wesentlichen senkrecht und in einem Abstand voneinander erstrecken, daß zwischen beiden die senkrechte Drahtelektrode hindurchgeführt werden kann, wobei der zweite Haltearm, der mit der Schweißstromquelle verbunden werden kann, an seinem unteren, freien Ende Mittel zur Versorgung der Drahtelektrode mit Schweißstrom aufweist, während der erste Haltearm, der gegen den Schweißstrom isoliert ist, an seinem unteren, freien Ende einmal die austauschbare Leitrolle trägt und zum anderen mit einem Mittel versehen ist, das gleichzeitig die Führung der Drahtelektrode und ihre Anpressung gegen die Stromzuführung gestattet.

Entsprechend dem Kennzeichen dieses Aspekts der Erfindung bestehen die Stromzuführungsmittel aus einem Kontaktstück

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aus einem "beliebigen geeigneten leitenden Material wie z.B. einer Hartlegierung; das Kontaktstück ist mit einer senkrechten Nut versehen, die die Drahtelektrode teilweise aufnimmt, und die mit dem zweiten Arm auf geeignete Weise, z.B. durch Hartlötung, verbunden ist.

Die Führungs- und Anpresseinrichtung oberhalb der Leitrolle gegenüber der Stromzuführung am zweiten Haltearm bestehen aus einer Gleitvorrichtung aus einem in dem ersten Haltearm vorgesehenen Führung-gleitenden Gehäuse, in dem ein aus Isoliermaterial, wie z.B. Keramik bestehendes Gleitstück sitzt, wobei das Gehäuse federbelastet ist, so daß das Gleitstück die Drahtelektrode gegen die Stromführung drückt.

Nach einer abweichenden Ausführungsform sind in der Elektrodenzuführung zwei im wesentlidaen parallele Drahtelektroden vorgesehen, deren Achsen in einer gemeinsamen Ebene mit dem ersten und zweiten Haltearm liegen, wobei der zweite Haltearm gegenüber der Reibvorrichtung des ersten Haltearms mit einem Führungszwischenstück versehen ist, das in seinem Oberteil um eine waagrechte Achse drehbar ist und zwei -senkrechte Führungsnuten aufweist, in denen die beiden Drahtelektroden teilweise aufgenommen werden.

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Nach wieder einem Kennzeichen der Erfindung haben der erste und zweite Haltearm die Form von dünnen, im wesentlichen senkrechten Blättern, deren Größe der Tiefe der Schweißfuge angepasst werden kann und deren Breitseite sich parallel zu den sich gegenüberliegenden Seiten der zu schweißenden Werkstücke erstreckt.

Mit Hilfe dieser Einrichtungen können Arbeiten zwischen Werkstücken ausgeführt werden, deren Dicke von 15 bis 500 mm variiert, indem die Größe der beiden Haltearme oder dünnen Blätter verändert wird, die die Elektrode führen und mit Strom versorgen, wobei der Mindestabstand zwischen den parallelen Seiten der zu schweißenden Werkstücke bei ungefähr 10 mm liegen kann, wobei eine weitere Verringerung möglich ist, wenn Blätter von sehr geringer Dicke verwendet werden.

Die Vorrichtung kann für tiefe Schweißnuten mit geraden und im wesentlichen parallelen Wänden wie auch für solche mit variierendem Profil Verwendung finden. Dazu ist nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ein Sicherheitsund Meldemittel vorgesehen, mit dessen Hilfe die Mittigkeit der Achse des Weges der Elektrodenzuführung zu der Achse der Schweißnaht wiederhergstellt werden kann, da dieses

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Mittel bei Überschreiten eines vorbestimmten Abstandes zwischen der Achse des Bewegungsweges der Elektrodenzuführung und der Achse der Schweißfuge betätigt wird, so daß die Vorrichtung auch für Schweißungen von Schweißfugen verwendet werden kann, deren Seiten ein variierendes Profil haben.

Das Sicherheits- und Meldemittel besteht vorzugsweise aus Mikrokontakten, die durch an der Elektrodenzuführung angebrachten, festgelegten Anschlägen betätigt werden, und zum anderen durch Licht- oder Tonsignale, die in Abhängigkeit von der Betätigung der Mikrokontakte ausgelöst werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Schweißkopfes mit der Führungs- und Pendeleinrichtung sowie der Elektrodenzuführung entsprechend der ■ Erfindung;

Fig. 2 eine in einem größeren Maßstab ausgeführt Ansicht der Elektrodenzuführung nach Fig. 1; Fig. 3 ein leicht vergrößerter Schnitt entlang der . Linie III-III der Fig. 2;

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Fig. 4 eine Teilansicht einer Ausführungsform der Elektrodenzuführung nach Fig. 2;

Fig. 5 ein leicht vergrößerter Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 die schematische Darstellung des Schaltkreises einer .Ausführungsform der Pendeleinrichtung;

Fig. 7 in ihrem Teil A die Amplitudenkennlinie von Bewegungsvorgang/-Zeit des Schweißkopfes nach der Ausführungsform der Fig. 6, und im Teil B das Steuerimpuls-Diagramm;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Schaltkreises einer anderen Ausführungsform der Pendeleinrichtung;

Fig. 9 die Diagramme der Fig. 7 in ihrer Anwendung auf die Ausführungsform der Fig. 8;

Fig. 10 eine vereinfachte Ansicht einer Ausführungsform der Pendeleinrichtung bei eher Pendelbewegung;

Fig. 11 in ihren Teilen A und B zwei Beispiele über die Abtastung einer Schweißfuge, wie sie mit Hilfe der beiden im Abstand von 90' voneinander eingesetzten Schwingungseinrichtungen erreicht werden kann;

Fig. 12 die Wirkungsweise der Pendeleinrichtung bei Durchlaufen einer geschwungenen Schweißfuge.

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Nach der beispielhaften Ausführungsform, wie sie in Fig.1 dargestellt ist, umfasst der Schv/eißkopf 1, der auf der Gleitschiene 2 einer nicht dargestellten Schweißmaschine sitzt, eine Führungs- und Pendeleinrichtung 3 sowie eine Elektrodenzuführung 4. Diese beiden Einrichtungen werden zuerst getrennt beschrieben.

Nach der Fig.1 besteht der Schweißkopf 1 aus einem Rahmen 11, der ungefähr die Form eines nach unten offenen U hat. Zwischen den beiden Seitenwänden 12 und 13 des Rahmens 11 ist eine Schlitten 14 angebracht, der auf Kugelführungen 15 und 16 gleitet und durch einen doppelt wirkenden Zylinder 17 gesteuert wird, der durch ein Druckluft-Programm von dem Steuerkasten 18 aus gesteuert wird. Die Bewegung des Schlittens 14 erfolgt waagerecht in einer im wesentlichen zu der Vorschubachse des Schweißkopfes auf der Gleitschiene 2 senkrechten Richtung. An den beiden Enden der Kolbenstange des Zylinders 17 sind zwischen den Seitenwänden 12 und 13 Mikrokontakte 19 und 2o, letzterer ist in Fig.1 nicht gezeigt, vorgesehen, die aufgrund von Vorgängen, die im weiteren beschrieben werden sollen, betätigt werden, wenn der Schlitten in der einen oder anderen Richtung bei seinem Weg einen bestimmten Wert überschreitet.

Bei normalem Ablauf wird der Weg des Schlittens 14 durch den direkten mechanischen Kontakt mit einer Seite oder einer Schiene durch eine Leitrolle 6o begrenzt, die in die Elektro-

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denzuführung 4 eingegliedert ist und diesem Zusammenhang beschrieben wird*

Der Zylinder 17 wird von dem Steuerkasten 18 über zwei biegsame Leitungen 21 und 22 versorgt. Im nachfolgenden wird unter Bezug auf Fig.6 und 7 die Steuervorrichtung für die Pendelbewegung sowie ihre Arbeitsweise beschrieben. Zum besseren Verständnis des nachfolgenden muss zuerst festgestellt werden, dass der Schweißkopf 1 mit seiner Elektrodenzuführung 4 in einer Schweißnaht zwischen den dickwandigen Werkstücken 1oo und 1o1 eingesetzt wird, die bereits teilweise aufgefüllt ist.

Der doppelwirkende Zylinder 17 entsprechend der Fig.1 wird an seinen beiden Zylinderenden 5o1 und 5o2 über ein Wegeventil 5o3 versorgt, mit dem er durch die beiden Leitungen 5o4 und 5o5 verbunden ist; die aus dem Versorgungsnetz kommende Druckluft gelangt über den Steuerkasten 18 (Fig.1) nacheinander durch einen Luftfilter 525, ein Hochdruck-Sicherheitsventil 5o6 mit Druckmesser 5o7, eine Schmiervorrichtung 5o8 zu einer Kreuzung 5o9; über ein Druckminderventil 51ο und ein Mengenregelventil 511 versorgt eine Mittelleitung 512, die von der Kreuzung 5o9 ausgeht, das Wegeventil mit Druckluft und gewährleistet damit eine Geschwindigkeitsregelung des Schlittens 14. Die beiden seitlichen Leitungen 513 und 514 stellen die Verbindung zu dem Vorsteuerventil 515 her für die Steuerung des Schiebers des

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Wegeventils 5o3» Das Vor steuerventil 514 wird über ein Stromversorgungsgehäuse 516 durch einen Impulsgenerator 517 mit einstellbarer Frequenz gesteuert. Eine Handbetätigung 518 erlaubt den direkten Eingriff in die Steuerung des Vorsteuerventils 515 auf der Stufe des Stromversorgungsgehäuses 516.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Einrichtung entsprechend der Erfindung geht aus Fig.3 hervor; zu Beginn befindet sieh die Elektrodenzuführung in einer der beiden Endstellungen, die durch den mechanischen Kontakt der Leitrolle 60 mit z.B. der Wandung des Werkstücks I00 (Fig.6) bestimmt sind.

Zu den Zeitpunkten o,2 T ... 2 nT sendet der Impulsgenerator Steuerimpulse aus, die eine Dauer T (Kurve E) haben; während der Dauer T des Impulses wird das Vorsteuerventil 515 angeregt und betätigt den Vorsteuerkreislauf des Schiebers des Wegeventils 5o3, so dass der Zylinder 17 entsprechend mit Strömungsmittel versorgt wird und den Schlitten 14 von der Wandung des Werkstücks I00 zu der entgegengesetzten Wandung Ιοί bewegt.

Als Funktion der Stellung des Mengenregelventils 511 erfolgt die Bewegung L. in einer variablen Zeit, z.B. t. (Diagramm A der Fig.7).

Im Zeitabschnitt t^ geht die Leitrolle 60 gegen die Wandung

des Werkstücks Ιοί an und verbleibt dort bis zum Zeitpunkt

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T, indem das Vorsteuerventil 515 nicht mehr angeregt wird und damit durch die entgegengesetzte Vorsteuerung der Versorgung des Zylinders 17 die Rückbewegung beginnt; diese Bewegung, die im Zeitpunkt T beginnt, endet zum Zeitpunkt T + t^, wenn die Leitrolle 60 mit der anderen Wandung der Schweißfuge (Werkstück 100) in Kontakt tritt und ein neuer Impuls durch den Impulsgenerator 514 ausgesandt wird. Unter diesen Bedingungen ist die Ruhezeit in den Anschlagstellungen bei Pendel-Querbewegung gleich dem Unterschied T - t^ zwischen der Dauer eines halben Zyklus gleich T und der Dauer einer einfachen Querbewegung gleich t^.

Hat die Bewegung eine andere Amplitude, die z.B. höher liegt (Lp) und das Mengenregelvent'il 511 für eine unveränderte Durchsatzmenge sorgt, dann wächst die Bewegungszeit auf den Wert tpj demgegenüber findet in dem Zeitpunkt T die Umkehrung der Bewegungsrichtung wie vorher statt, so daß die Ruhezeit T - tp verringert wird.

Die Ruhezeit ist also variabel als Funktion der Bewegungsdauer des Schlittens, wobei die Bewegungsdauer selbst durch die Amplitude der Bewegung bedingt ist, wie auch durch die Stellung des Mengenregelventils 511. Natürlich kann auch die Amplitude der Bewegung durch andere Anschlag-

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mittel begrenzt werden, die z.B. auf der Stufe des Schlittens wirksam werden.

Die Figuren 8 und 9 entsprechen einer anderen Ausführungsform der Steuereinrichtung für die Pendelbewegung nach der Erfindung. In der Fig. 8 wird gezeigt, daß die zur Aufnahme des antreibenden Strömungsmittels vorgesehenen Teile des Wegeventils 503 unverändert sind, jedoch zwei Vorsteuerventile 519 und 520 vorgesehen sind; Druck-(Durchfluß-) Prüfer 521 und 522, die im Nebenschloß an die Eingänge 501 und 502 der Leitungen 504 und 505 am Zylinder 17 angeschlossen sind, betätigen variable Verzögerungsrelais 523 und 524, die ihrerseits wieder die Vorsteuerventile 519 und 520 steuern.

Das Diagramm in der Fig. 9 stellt die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Einrichtung dar. Zum Zeitpunkt 0 liegt die Leitrolle 60 in Anschlagposition\ der Schieber des Wegeventils gewährleistet die Versorgung eines der Zylinderenden des Zylinders 17 mit Strömungsmitteln.

Im Zeitabschnitt t. durchfährt der Schlitten 14 einen Amplitudenweg L. j beim Anschlag erfolgt ein Anstieg des

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Druckes im Zylinder 17; wenn dieser Druck einen bestimmten Wert erreicht, betätigt der entsprechende Prüfer 521 oder 522 die mit ihm verbundenen Verzögerungsrelais 523oder 524, die ihrerseits wieder am Ende der Verzögerung das entsprechende Vorsteuerventil anregen und damit die Verschiebung des Schiebers des Wegeventils auslösen. Zum Zeitpunkt t^ + a (a ist die Verzögerung eines der Relais), beginnt der Rückweg und die Ruhezeit entsprechend a¹ ist eine Funktion der Regelung des angeregten Verzögerungsrelais.

Die Ruhezeiten a und a¹ können also gleich oder verschieden sein, sind aber auf jeden Fall unabhängig von der Amplitude des Weges und von der Stellung des Mengenregelve'ntils.

Unabhängig von der einen oder anderen Ausführungsform entsprechend den Fig. 6 und 8 kann die Wirkung einer der Seiten des Zylinders 17 ausgeschaltet werden, so daß die Leitrolle 60 im Anschlag an der Leitschiene oder an einer der beiden Wände der Schweißfuge verbleibt und sich damit in einer gleichmäßigen Entfernung von dieser Wand oder Schiene befindet. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Handsteuerung '518 je nach Wunsch der Übergang des Schlittens und der Elektrodenzuführung von einer Endstellung zur anderen, z.B.

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zur Durchführung einer Einstellung erfolgen.

Ein weiteres mechanisches Ausführungsbeispiel der Einrichtung (Fig. 10) gestattet die Durchführung einer Pendelschwingung der Elektrodenzuführung anstelle der beschriebenen Schwingung, wobei die Elektrodenzuführung immer mit sich selbst parallel ist ader wo eine Führung bei einer außerordentlich geringen Neigung der Elektrodenzuführung ermöglicht wird.

Der Schlitten 14, dessen Anbringung bereits beschrieben wurde, wird in Mittelstellung zur Längsachse der abzutastenden Oberfläche durch eine mechanische Führung 5 gehalten, die sich an einer der senkrechten Wände der Werkstücke 100, 101, die die Schweißfuge bilden, abstützt, oder die automatisch zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Schweißfuge zentriert wird. Die Elektrodenzuführung 4 (schematisch dargestellt) ist um eine Achse 6 drehbar angebracht. Der Zylinder 17 steuert entsprechend einer der Ausführungsbeispiele die durch die Leitrolle 60 oder durch die Mittel 7 und 8 (z.B. Mikrokontakte) begrenzte Pendelbewegung.

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Unter Bezug auf die Fig. 2 bis 5 werden im nachfolgenden die Konstruktiondetäils· der Elektrodenzuführung der darüberliegenden Führungs- und Pende!einrichtung dargestellt.

Die Elektrodenzuführung 4 besteht im wesentlichen aus einer beweglichen Halterung 41 und zwei Haltearmen 42 und 43, zwischen denen die Drahtelektrode 44 verläuft,die von einer an sich bekannten Rieht-» und Vorschubeinrichtung 10 (Fig. 1) zugeführt wird.

Die Halterung 41 besteht aus einer röhrenförmigen Aufhängung 44, die am Schlitten 14 befestigt und um eine senkrechte Achse 46 kippbar ist; die Halterung umfasst eine isolierende Durchgangsöffnung 47 für die Drahtelektrode 44. Der Haltearm 42 hat die Form eines Winkels, dessen kurze Seite 48 mit Schrauben 49 an einer mit der Halterung 41 einstückig verbundenen Platte 50 befestigt ist.

Die Halterung 41 und der Haltearm 42 sind gegen den Schweißkopf der Maschine elektrisch isoliert.

An der kurzen Seite' 48 des Haltearms 42 ist weiterhin der Haltearm 43 angebracht und mit Schrauben 51 befestigt; der

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Schweißstrom wird mit Hilfe eines biegsamen, nicht dargestellten Kabels über einen Kabelschuh an den Haltearm herangebracht. Halterung 41 und Haltearm 42 sind gegen den Haltearm 43' isoliert (d.h., gegen den Schweißstrom, und zwar mit Hilfe von Scheiben und Isolierringen.

Am freien Ende der Haltearme 42 und 43 wird die Drahtelektrode 44 geführt und beim Vorbeigang an einem Kontaktstück 52 mit Strom-versorgt und mit Hilfe eines isolierenden Gleitstücks gegen die Innenseite des Haltearms 43 gedrückt; das Kontaktstück 42 aus einer leitenden Hartlegierung besitzt eine senkrechte Nut, in der die Drahtelektrode 44 teilweise aufgenommen wird.

Das Gleitstück 43 sitzt in einem Gehäuse 54 (Fig. 3), das in einer Führung 55 im Haltearm 42 gleitet. Eine Federzunge 56 in einer senkrechten Ausnehmung des Haltearms ist so vorgespannt, daß sie in Richtung des Pfeils F auf den Kopf 57 eines Stösels 58, der in Kontakt mit dem Gehäuse. 54 steht, einen Druck ausübt. Die Drahtelektrode 44 wird dadurch gegen das Kontaktstück 52 gedrückt und zwischen diesem Kontaktstück und dem Gleitstück 53 während ihrer Vorschubbewegung geführt.

In unmittelbarer Nachbarschaft des unteren Endes ist der Haltearm 42 mit einer Ausnehmung 59 versehen, in der eine

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Leitrolle 60 (z.B. aus Stahl) sitzt, die sich um eine Achse 61 dreht, die parallel zu der der Elektrode 44 verläuft.

Die Leitrolle 60 dient als Anschlag an den sich gegenüberliegenden Wandungen der Werkstücke 100 und 101 oder an einer Führungsschiene (nicht dargestellt); ihr Halbmesser bestimmt den Abstand der Drahtelektrode von einer der Wände oder von der Schiene; sie ist austauschbar in Abhängigkeit von diesem vorher festzulegenden Abstand.

Das Gleitstück 53 kann auch durch eine Rolle ersetzt werden (diese Ausführungsform ist nicht dargestellt).

Der Haltearm 43 endet spitz, damit eine Absaugung oder Zuführung von Schweißpulver, Gas oder anderem entsprechend dem verwendeten Schweißverfahren in die Nähe des Elektrode geführt werden kann. Die Absaugung bzw. Zuführung 62 und sind in Fig. 1 beidseitig der Elektrodenzuführung entsprechend der Erfindung dargestellt.

In den Fig. 4 und 5 wird eine Ausführungsform der Einrichtung dargestellt, bei der zwei Drahtelektroden 44 und 64 vorgesehen sind; dabei ist der Haltearm 43 gegenüber dem Kontaktstück 52 mit einem Führungszwischenstück 65 versehen,

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das um eine waagrechte Achse 66 drehbar gelagert ist. Das Führungszwischenstück 65 weist zwei senkrechte Nuten und 68 (Fig. 5) auf. Es ist zwischen dem Gleitstück 53 und dem Kontaktstück 52 angebracht, so daß die beiden Elektroden in ihrer jeweiligen Nut gehalten, in ihrer Vorschubbewegung geführt und mit Schweißstrom versorgt werden.

Aus der Fig. 1 geht hervor, daß das untere Ende des Haltearms 43 sowie die Zuführung und Absaugung 62, 63 auf ihrer ganzen Ausdehnung mit einer isolierenden Umhüllung (z.B. Glaswolleband wie dargestellt) geschützt sind, wodurch besonders in Anschlagstellung das Risiko eines Kurzschlusses vermieden werden soll.

Die Arbeitsweise des Schweißkopfes entsprechend der Erfindung läßt in jeder der beschriebenen Ausführungsformen - die nur Beispiele darstellen, die unter einer Vielzahl von Möglichkeiten ausgewählt worden sind - die folgenden Vorteile klar heraustreten: die Drahtelektrode wird ständig in der passenden Stellung in der Schweißfuge gehalten; dadurch wird der Einschluß von Schlacke bei Schweißungen mit verdeckten Lichtbogen vermieden sowie eine fehlende Dichte infolge ungenügender Einfüllung des Bades bei Schweißen mit verdecktem Lichtbogen oder bei irgendeinem anderen Schmelzschweißverfahren.

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Es erlaubt die Schweißung von dicken Werkstücken, ohne daß Fehler bei engen Schweißfugen auftreten; die Verringerung der Schweißfuge bedingt eine entsprechende Einsparung bei der einzufüllenden Materialmenge.

Die Bewegung des Schweißkopfes kann besonders im letzteren Fall, oder auch durch eine andere Vorrichtung, durch zwei ähnliche Einrichtungen, die im Abstand von 90° zueinander eingesetzt werden und entsprechend der Teile A und B der Fig. 8 die Abtastung vornehmen (diese Beispiele stellen keine Begrenzung dar). Durch Regelung der Geschwindigkeit und der Verzögerung entsprechend der in Fig. 8 beschriebenen Ausführung läßt sich eine unendliche Zahl von Wegarten erreichen.

Ein derartiger Weg kann auch für eine Schweißfuge mit gewundenem Verlauf (Fig. 12) Anwendung finden; normalerweise schwingt der Schweißkopf durch Geradbewegung oder Pendelbewegung entsprechend einem Yieg (1) zwischen den sich gegenüberliegenden Seiten, wobel· die Wegumkehrung durch den mechanischen Kontakt der Leitrolle 60 an den Seitenwänden der Fuge ausgelöst wird. Wenn die mittlere Längsachse (gestrichelte Linie) der Fuge von der Vorschub-

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achse des Schweißkopfs (durchgezogene Linie) abweicht, dann kann die Seitverschiebung des Weges 1 einen solchen Wert erreichen, daß jenseits des Punktes A eine entsprechende Verlängerung des Schlittens 14 einen der Mikrokontakte oder 20 (Fig. 1) betätigt.(im Fall einer Pendelbewegung wurden entsprechend die Mittel 7 und 8 der ^Fig. 10 betätigt). Dadurch wird das Druckluftprogramm angesteuert und löst die Abstoppung des Schlittens 14 aus; gleichzeitig wird ein Signal ausgesandt (Ton- oder Lichtsignal), das die Bedienungsperson veranlasst, den Schlitten wieder hinsichtlich des Schweißpunktes zu zentrieren.

Der Schweißkopf mit der Führungs- und Pendeleinrichtung und der Elektrodenzuführung entsprechend der Erfindung wurde ausgangsweise zur Verbesserung von Schweißungen mit verdecktem Lichtbogen für Mehrfachwege bei dickwandigen Werkstücken entwickelt. Andere Anwendungsgebiete übertreffen z.B. die Schweißung von dickwandigen Werkstücken mit anderen Schmelzschweißverfahren die Schweißung von verhältnismäßig dünnen Werkstücken in einem oder zwei Durchgängen, Schweißungen mit verdecktem Lichtbogen oder allgemein allter Schmelzschweißverfahren, Auftragsschweißung, Trennschweißen mit Sauerstoff und Bearbeitung. Das zur Betätigung des Zylinders verwandte Strömungsmittel kann gasförmig oder flüssig sein.

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Claims

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1. Führungs- und Pendeleinrichtung eines Maschinenelemente und insbesondere eines Schweißkopfes zur Ausführung einer Schwingbewegung als eine von einem Impulsgeber gesteuerte Fahr- oder Pendelbewegung, dadurch gekennzeichnet , daß die Bewegungsvorgänge des Maschinenelements durch direkten mechanischen Kontakt des Maschinenelements an bestimmten festgelegten Punkten begrenzt werden, und daß jede Bewegungsdauer gleichzeitig ein wahlweise vorbestimmter Bruchteil des Intervalls zwischen zwei Impulsen ist, wobei der verbleibende Bruchteil eine Ruhezeit zwischen zwei Bewegungsvorgängen des Maschinenelements darstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einer Strömungsmittel-Steuerung für das Maschinenelement, dadurchgekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Maschinenelements bei seiner Hin- und Herbewegung geregelt werden kann.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung den Durchsatz des antreibenden Strömungsmittels regelt.

4. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ruhezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden , Bewegungsvorgängen eine Funktion der Dauer dieses Bewegung svor ganges ist.

5. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3» mit einer Strömungsmittel-Steuerung für das Maschinenelement,

dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die auf einen Anstieg des Drucks des Strömungsmittels infolge der Beendigung eines Bewegungsvorganges durch mechanischen Kontakt ansprechen und einen umgekehrten Bewegungsvorgang über eine Verzögerungssteuerung auslösen, so daß die Ruhezeit mit Hilfe der Verzögerungssteurung unabhängig von der Dauer des Bewegungsvorgangs des Maschinenelements geregelt werden kann.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5 mit einer an das Verteilermittel für das Strömungsmittel angeschlossenen Strömungsmittel-Steuerung für das Maschinenelement, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druck des Strömungsmittels ansprechenden Mittel auf die Verteilungsmittel über Verzögerungsrelais, und besonders solcher pneumatischer Art, einwirken.

7. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für die Regelung der Frequenz der Impulssteuerung vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Blockierungsmittel vorgesehen sind, die das Maschinenelement in einer der Stellungen des mechanischen Kontakts oder in irgendeiner anderen Stellung festhalten.

9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierungsmittel so ausgebildet sind, daß sie.auf die Verteilungsmittel einwirken und das Maschinenelement ohne Aufenthalt von einer Endstellung zur anderen führen.

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10. Schweißkopf mit einer Elektrodenzuführung und mindestens einer Drahtelektrode, mit einem in Längsrichtung bewegbaren Schlitten, und der Fähigkeit, Querschwingungen ausführen,

dad u rchgekenn zeichnet , daß die Schwingungen mit Hilfe der Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert werden.

11. Anwendung des Schweißkopfes nach Anspruch 10 zur Ausführung von Schweißnähten, und besonders zur Ausfüllung zweier sich gegenüberstehender Seiten der Werkstücke, wobei die Elektrodenzuführung so angebracht ist, daß sie in Längs- und Querrichtung zwischen den beiden Werkstücken entlang der Seiten oder entlang einer Führungsschiene,

dadurch gekennzeichnet , daß die Bewegungsvorgänge bei der seitlichen Schwingbewegung der Elektrodenzuführung durch mechanischen Kontakt mit den Seiten oder der Führungsschiene abgestoppt werden.

12. Anwendung der beiden,Einrichtungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die beiden Einrichtungen

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entsprechend den zwei Bewegungsrichtungen zusammenwirken, so daß das bewegliche Maschinenelement vorbestimmte Bewegungen innerhalb eines durch vier im wesentlichen jeweils zwei zu zwei parallele Oberflächen, die in den bereits genannten Richtungen verlaufen, begrenzten Raumes ausführt. -

13· Anwendung des Schweißkopfes nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Richtungen rechtwinklig, zueinander verlaufen.

14. Schweißkopf nach der Anwendung des Anspruchs 11, mit einer Elektrodenzuführung mit mindestens einer endlos zugeführten Zusatzelektrode,
dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Kontakt mit Hilfe einer auswechselbaren Leitrolle hergestellt wird, die drehbar um eine im wesentlichen zur Achse der Drahtelektrode pajallelen Achse gelagert ist und sich in unmittelbarer Nachbarschaft des unteren Endes der Elektrodenzuführung befindet, wobei der Durchmesser der Leitrolle in Anschlagposition an einer der Wände des zu schweißenden Werkstückes oder an der Führungsschiene die Entfernung der Drahtelektrode zu einer dieser Wände oder der Führungsschiene bestimmt.

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15. Schweißkopf nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrodenzuführung aus einer um eine im wesentlichen senkrechte Achse bewegbaren Halterung besteht, an der an deren unteren Ende ein erster und zweiter Haltearm angebracht sind, die sich im wesentlichen senkrecht und im Abstand zueinander erstrecken, so daß zwischen ihnen die Drahtelektrode senkrecht geführt wird, wobei der zweite Haltearm, der so ausgeführt ist, daß er mit einer Schweißstrom-Quelle verbunden werden kann, an seinem unteren, freien Ende eine Zuführungsvorrichtung für Schweißstrom für die Drahtelektrode aufweist, während der erste Haltearm, der gegen den Schweißstrom isoliert ist, an seinem unteren, freien Ende einmal die austauschbare Leitrolle aufnimmt und zum anderen Einrichtungen, die gleichzeitig die Führung der Drahtelektrode und deren Anpressung an die Stromversorgung gewährleisten.

16. Schweißkopf nach Anspruch 15,

dadurchgekennze lehnet, daß die Halterung aus einer aus isolierendem Material hergestellten röhrenförmigen Aufhängung besteht (z.B. aus Keramik), die einen isolierten Durchgang für, den Elektrodendraht aufweist und an deren unterem Teil eine Platte angebracht ist, die den ersten und zweiten Haltearm trägt.

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17. Schweißkopf nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung aus einem Kontaktstück aus einem beliebigen leitenden Material wie z.B. einer Hartlegierung besteht, wobei dieses Kontaktstück mit einer senkrechten Nut zur teilweisen Aufnahme der Drahtelektrode versehen und mit dem zweiten Haltearm auf geeignete Weise, z.B. durch Hartlöten, verbunden ist.

18. Schweißkopf nach Anspruch 15»
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und Anpresseinrichtung, die über der Leitrolle und gegenüber der Stromzuführung des zweiten Haltearms angebracht ist, aus einer Gleiteinrichtung besteht, nämlich aus einem in einer zu diesem Zweck in dem ersten Haltearm vorgesehenen Führung gleitenden Gehäuse, in dem ein Gleitstück aus Isoliermaterial sitzt, wobei das Gehäuse einer Federwirkung unterliegt, so daß das Gleitstück die Drahtelektrode gegen die Stromzuführung presst.

19.- Schweißkopf nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Gleiteinrichtung eine Gleitrolte aus Isoliermaterial enthält.

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20. Schweißkopf nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet , daß zwei im wesentlichen parallele Drahtelektroden vorgesehen sind, deren Achsen in einer gemeinsamen Ebene mit dem ersten und zweiten Haltearm liegen, wobei der zweite Haltearm gegenüber der Gleiteinrichtung des ersten Haltearms mit einem Fuhrungszwischenstück versehen ist, das in seinem Oberteil um eine waagrechte Achse schwenkbar ist, und das mit zwei senkrechten Führungsnuten versehen ist, die die beiden Drahtelektroden teilweise aufnehmen.

21. Schweißkopf nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf mit einer Zuführung und Abführung' für Schweißpulver, Gas oder Kühlmittel versehen ist.

22. Schweißkopf nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Haltearme zumindest teilweise mit einer Isdier-Ümhüllung wie z.B. einem Glaswolle-Band oder einer isolierenden Auflage versehen sind, wodurch besonders in Anschlagstellung das Risiko eines Kurzschlusses vermieden werden soll.

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23. Schweißkopf nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Haitearm die Form dünner, im wesentlichen senkrechter Blätter haben, deren Größe der Tiefe der Schweißfuge angepasst werden kann, und deren Breitseite parallel zu den sieh gegenüberliegenden Seiten der zu schweißenden Werkstücken erstreckt,

24. Schweißkopf nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 23_f dadurch/gekennzeichnet, daß der Schweißkopf für Schweißungen in engen und tiefen, mit geraden, im wesentlichen parallelen Wänden versehenen Schweißfugen angepasst werden kann.

25. Schweißkopf nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheits- und Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die die Mittigkeit der Achse des Bewegungsweges der Elektrodenzuführung gegenüber der Achse der Schweißnaht gewährleisten soll und die in Aktion treten, sobald eine vorbestimmte Abweichung zwischen der Achse des Bewegungsweges der Elektrodenzuführung und der Achse &er Schweißnaht überschritten wird, womit die Einrichtung für Schweißungen von Schweißfugen mit unterschiedlichem Wandprofil verwendet werden kann.

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26. Schweißkopf nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheits- und Anzeigevorrichtungen einerseits aus Mikrokontakten bestehen, die durch mit der Elektrodenzuführung einstückig verbundenen festgelegten Anschlägen betätigt werden und die andererseits aus Leuchtoder Schallvorrichtungen bestehen, die bei Betätigung der Mikro-Unterbrecher ausgelöst werden.

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