DE2419084A1

DE2419084A1 - Einrichtung zum automatischen nachfuehren von werkzeugen, insbesondere von schweissbrennern

Info

Publication number: DE2419084A1
Application number: DE2419084A
Authority: DE
Inventors: Guenter Hahn; Guenther Dipl Phys Hannappel
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1974-04-20
Filing date: 1974-04-20
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2267854B3; SE7504414L; GB1493078A; JPS516840A; FR2267854A1; US4015101A

Description

MESSER GRIESHEIM GMBH ' 26.3.1974

Kennwort: Magnetische Abtastung MG 864

Erfinder: Hannappel, Hahn

Einrichtung zum automatischen Nachführen von Werkzeugen, insbesondere von Sctweißbrennern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Nachführen von Werkzeugen, insbesondere von Schweißbrennern, längs Werkstückstoßlinien und/oder Werkstückkanten, mit einer berührungslos: arbeitenden, mit dem Werkzeug verbundenen magnetischen Abtastvorrichtung, die einen, ein quer zur Werkstückstoßlinie und/oder Werkstückkante verlaufendes Magnetfeld aufbauenden Magnetfelderzeuger sowie ein Abtastkopfpaar aufweist.

Derartige Einrichtungen werden insbesondere dann eingesetzt, wenn Werkstücke nach dem Autogen-, Schutzgas-, oder Plasmaschweißverfahren stumpf aneinander geschweißt werden sollen. Beim Stumpfzusammenschweißen der Werkstücke kann je nachdem welche Nahtvorbereitung vorgesehen ist, der Abstand der beiden Bleche im zusammenzuschweißenden Bereich nahe oder gleich Null sein, daß heißt, die Bleche berühren sich, wie es beispielsweise bei einer I-, V-, X-, Y- oder K-förmigen Nahtvorbereitung der Fall ist. Derartige Nahtvorbereitungen erlauben es nicht den Schweißbrenner durch mechanisches Abtasten der Naht oder durch elektrooptische (fotoelektrische) Verfahren nachzuführen.

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Dies ist einerseits durch den bereits oben erwähnten geringen Abstand der Flächen voneinander bedingt. Zum anderen versagen die fotoelektrischen Abtastverfahren weil der optische Kontrast zwischen dem Spalt, der sich zwischen den beiden Werkstücken ausbildet/ und den diesen Spalt begrenzenden Metallflachen zu gering ist.

Weitere Nachführschwierigkeiten bei der mechanischen Abtastung ergeben sich auch dadurch, daß -wie sich in der Praxis häufig ergibt- die zu verschweißenden Werkstückkanten bei der Kantenvorbereitung mechanisch unsymmetrisch bearbeitet werden, oder dadurch, daß die Blechdicke schwankt, die Bleche nicht eben sind oder daß die Abtastmechanik in Folge vorhergehender Wurzel und/oder Heftschweißungen ungenügende Führung findet.

Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile von mechanischen oder fotoelektrischen Abtastvorrichtungen für den Schweißspalt, ist es aus der DL-PS 55096 bekannt, mittels einer magnetischen Abtastvorrichtung die zu verschweißenden Kanten abzutasten. Hierzu ist ein einziger magnetischer Abtastkopf vorgesehen, welcher das aus dem zu verschweißenden Bereich -nachfolgend als Spalt bezeichnet- austretende magnetische Streufeld abtastet. Das Ausgangssignal des Abtastkopfes wird als Seitenverstellsignal einer Vorrichtung zur Seitenverstellung des Schweißbrenners zugeführt.

Eine derartige Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß nur ferromagnetische Werkstoffe abgetastet werden können. Darüber-

oszillierenden hinaus ist durch den vorgesehenenTastanker, welcher mit einer bestimmten Frequenz über dem Spalt hin- und herbewegt wird bedingt, daß nur ein Spalt, größer 0,5 mm abgetastet werden kann. Darüberhinaus ist eine derartige Vorrichtung nicht dazu geeignet . im Wurzelbereich einer Schweißnaht bereits verbundenen Werkstücke -der Spalt ist durch eine unterste Wurzellage bereits geschlossen- abzutasten.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist und die insbesondere dazu geeignet ist, kleinste Spaltbreiten abzutasten. Darüberhinaus ist es Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zum Abtasten von nichtferromagnetischen Metallen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Abtastkopfe beidseitig der nachzuführenden Werkstückstoßlinie und/oder Werkstückkante angeordnet und die Ausgangssignale der Abtastköpfe elektrisch gegeneinander geschaltet sind.

Durch die Erfindung wird es möglich, Spaltbreiten kleiner 0,5 mm abzutasten, insbesondere Spaltbreiten die zwischen 0,05 bis 0,1 mm liegen. Auch bei diesen extrem kleinen Spaltbreiten liefert die erfindungsgemäße Einrichtung noch ein ausreichendes Signal zur Nachführung des Schweißbrenners. Auch ist die erfindungsgemäße Einrichtung dazu geeignet bei V-, X- und Y-förmigen Nahtfugenvorbereitungen mit Abständen der zu verschweißenden Kanten bis zu etwa 15 mm ausreichende Nachführsignale für den Brenner zu liefern und zwar ohne daß das Abtastsystem geändert werden muß. Darüberhinaus ist die Einrichtung vorteilhaft zum Abtasten von Werkstücken aus elektrisch gut leitendem Metall, insbesondere Aluminium und Kupfer geeignet.

Diese Vorteile der Erfindung sind insbesondere darauf zurückzuführen, daß durch die beidseitig vorgesehenen Abtastköpfe sowohl das durch den Magnetfelderzeuger aufgebaute Magnetfeld als auch das, aus dem Werkstück -dem Spalt- austretende Streufeld, welches infolge von Wirbelstrombildung durch das oben genannte Quermagnetfeld aufgebaut wird, erfaßt und ausgewertet wird. Durch die Erfassung dieses Streufeldes, welche vorzugsweise punktuell erfolgt, ist gewährleistet, daß die von den beiden Abtastköpfen aufgrund der ausgangsseitigen Gegeneinanderschaltung erzeugten Differenzausgangsspannungssignale bereits bei Abweichungen des Schweißspaltes

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von einer gewünschten theoretischen Nullinie in einem Bereich von 0,05 bis 0,1 mm ein ausreichend großes Signal für die Korrekturbewegung erzeugt wird.

Bevorzugt haben sich hierzu Abtastköpfe bewährt, die als Tonköpfe mit zwei magnetisch empfindlichen Flächen ausgebildet sind und wobei die beiden Flächen einen Abstand von vorzugsweise 5-10 Mikrometer aufweisen.

Derartig ausgebildete Abtastköpfe sind besonders gut dazu geeignet, Streu- bzw. Magnetfelder sehr kleiner Intensität exakt zu erfassen. Diese kleinen Streu-bzw. Magnetfelder treten insbesondere dann bei der Spaltabtastung auf, wenn die Werkstücke sich berühren bzw. durch eine Wurzellage miteinander verbunden sind. Oberhalb dieser Wurzellage entstehen dann nur noch sehr schwache durch die genannte Wirbelstromerzeugung aufgebaute Streufeldkomponenten. Diese Streufeldkomponenten werden durch die erfindungsgemäß angeordneten Abtastköpfe erfaßt und in ein Ausgangssignal zur Korrekturbewegung des Schweißbrenners umgewandelt.

Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung näher erläutert.

In den Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1 - Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit einem Schweißbrenner

Fig. 2 - Ein elektrisches Blockschaltbild der Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 3 - Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung

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In Fig. 1 ist die Einrichtung zum automatischen Nachführen in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Einrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Schweißbrenner 11, einer mit dem Schweißbrenner 11 verbundenen magnetischen Abtastvorrichtung 12 sowie einer sowohl mit dem Brenner 11 als auch der Abtastvorrichtung verbundenen Verstellvorrichtung 13 zur Seiten und/oder Höhen und/oder Längsbewegung des Schweißbrenners und der Abtastvorrichtung.

Der Schweißbrenner ist beim Ausführungsbeispiel als an. sich bekannter S_chutzgasbrenner mit abschmelzender Elektrode 14 ausgebildet. Der Elektrodenvorschub ist mit mit 15 und die Schutzgaszuführeinrichtung mit 16 bezeichnet. Zur Stromversorgung ist eine Stromquelle 17 vorgesehen, die einerseits mit der Elektrode Ik und andererseits mit den zu verbindenden Werkstücken 18 und 19 in elektrischer Verbindung steht.

Die Werkstücke 18 und I9 die aus einem ferromagnetische!!!

oder

Material, einem nichtferromagnetischem Material wie beispielsweise Aluminium und Kupfer bestehen können, sind beim Ausführungsbeispiel im sogenannten I-Stoß aneinandergelegt, wobei lediglich zur Verdeutlichung der Abstand also der Spalt 20

18 und 19
zwischen den beiden Werkstücken relativ groß dargestellt wurde. In der Praxis beträgt dieser Spalt wenige Zehntel Millimeter.

Der Schweißbrenner 11 soll nun automatisch dem Spalt 20 bzw. den Werkstückstoßlinien 20a und/oder Werkstückkanten 20b nachgeführt werden. Hierzu dient die magnetische Abtastvorrichtung 12, welche über Hebel 21, 22 einerseits mit dem Schweißbrenner 11 und andererseits mit der schematisch dargestellen Verstellvorrichtung 13 in Verbindung steht.

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Die magnetische Abtastvorrichtung 12 weist einen, ein quer zur Werkstückstoßlinie und/oder Werkstückkante 20a bzw. 20b verlaufendes Magnetfeld 23 aufbauenden Magnetfelderzeuger 24 auf. Der Magnetfelderzeuger 24 weist ein Magnetjoch 25 auf, welches über Spulen 26 und 27 wechselstrommagnetisiert wird. Die Spulen sind dabei gleichsinnig ausgebildet und parallel oder in Reihe zueinander mit einem Niederfrequenzgenerator in Verbindung stehend. In der Praxis wurde festgestellt, daß bei einem Abstand 28 der Magnetjoche zwischen 20 und 50 mm

ρ und einem wirksamen Polquerschnitt von ca. 25 mm auch vorteilhaft eine Erregerspule ausreicht.

Erfindungsgernäß weist die Abtastvorrichtung 12 ein Abtastkopfpaar auf, dessen beide Abtastköpfe 29 und 30 beidseitig des abzutastenden Spaltes 20 angeordnet sind. Dabei sind bevorzugt die beiden Abtastköpfe mit dem Joch 25 mechanisch fest gekoppelt. Die Abtastköpfe 29 und 30 sind gleichartig ausgebildet, vorzugsweise als Tonköpfe mit je zwei magnetisch empfindlichen Flächen, wobei die Flächen 31 bzw. 32 einen Abstand 33 von vorzugsweise 5-10 Mikrometer aufweisen. Durch diese Ausbildung wird eine besonders feinfühlige Erfassung der Magnetfeldänderungen erreicht.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weisen in Nullstellung der magnetischen Abtastvorrichtung 13 die Mittelpunkte 34 der magnetempfindlichen Flächen 31 und 32, quer zur Abtastrichtung 35 gesehen, den gleichen Abstand 36 bzw. 37 zur gewünschten Bearbeitungsebene 38 auf. Dadurch wird es vorteilhaft möglich durch Gegeneinandersehaltung der elektrischen Ausgangssignale der Abtastköpfe 29 und 30 ohne Zwischenschaltung von Korrekturgliedern direkt ein Signal zu erzeugen, welches proportional der Mittenabweiehung der Abtastköpfe von der Bearbeitungsebene ist, wenn die zu verbindenden Bleche in gleicher Ebene liegen.

Die beiden Abtastköpfe 29 und 30 sind beim Ausführungsbeispiel in einer Ebene nebeneinander angeordnet, wobei der Abstand vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 10 mm liegt.

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Es ist jedoch auch denkbar die Abtastköpfe 29 und 30 in Abtastrichtung 35 gesehen, gegeneinander versetzt anzuordnen, vorzugsweise um wenige Millimeter.

Dies hat den Vorteil, daß die magnetisch empfindlichen Flächen der Abtastköpfe sehr nahe und in den Bereich der abzutastenden WerkstUckstoßlinien oder Werkstückkanten bzw. des Spaltes 20 gebracht werden können, wenn handelsübliche Tonköpfe verwendet werden.

Bevorzugt ist der Magnetfelderzeuger 24 mit dem Joch 25 und den Spulen 26 und 27 sowie die beiden Abtastköpfe 29 und 30 von einem magnetisch abschirmenden, eine gegen die Werkstück gerichtete öffnung aufweisenden Gehäuse umgeben. Dadurch wird erreicht, daß von außerhalb der gesamten Einrichtung vorgesehenen weiteren Vorrichtungen eventuell erzeugte Magnetfelder keinen Einfluß auf die Nachführgenauigkeit ausüben.

Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist gemäß Ausführungsbeispiel jedem der Abtastköpfe eine Höhenmeßvorrichtung 39 bzw. 40 zugeordnet, die bevorzugt als an sich bekannte kapazitive Höhenmeßvorrichtungen ausgebildet sind. Auf die Funktionsweise und die Bedeutung dieser Meßvorrichtungen wird in der nachfolgenden Funktionsbeschreibung der Erfindung näher eingegangen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird insbesondere an Hand von dem elektrischen Blockschaltbild gemäß Fig. 2 beschrieben.

Mit einem Niederfrequenzgenerator 41. mit einer Frequenz von vorzugsweise größer 5000 Hz wird über die Spulen 26 und 27; sowie dem Magnetjoch 25 ein senkrecht (quer) zum Spalt 20 verlaufendes Wechselmagnetfeld aufgebaut. Sind die in Fig. dargestellten Abstände 36 bzw. 37 nicht gleich groß, das heißt also,die Abtastköpfe sind gegenüber der gewünschten Bearbeitungsebene 38 nach rechts oder links verschoben, wird durch das Magnetfeld 23 in den Spulen 42 bzw. 43 der Abtastköpfe 29 und 30 voneinander verschiedene Spannungen induziert. Da die Windungen 44 und 45 der Spulen 42 bzw. 43 direkt gegeneinander geschaltet sind; die entstehenden Spannungen also um I8o° gegeneinander phasenverschoben sind, erscheint am Ausgang eines

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_ fl -

Operationsverstärkers 46, welchem die induzierten Spannungen über Dämpfungswiderstände 47 und 48 zugeführt werden, eine Differenzspannung zwischen den in den Abtastköpfen 29 und 30 induzierten Einzelspannungen. Diese Differenzspannung ist ein direktes Maß für die Abweichung der Abtasteinheit von der gewünschten Bearbeitungsebene 38. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß auch eine indirekte Gegeneinanderschaltung der Windungen 44 und 45 möglich ist, beispielsweise, daß die Ausgangssignale der '//indungen über elektrische Bauteile wie Verstärker etc. erst umgeformt und die entstehenden Ausgangssignale erst gegeneinander geschaltet werden.'Wesentlich ist, daß die Signale, Vielehe auf Ausgangssignale der Abtastköpfe 29 und 30 zurückführbar sind, gegeneinander geschaltet sind.

Ob eine Abweichung von der Bearbeitungsebene 38 nach rechts oder nach links vorliegt wird in einem Phasendiskriminator 49 durch direkten Vergleich zwischen der Phasenlage des Niederfrequenzgenerators 41 und der vom Operationsverstärker 46 gelieferten Spannungen gebildet.

Je nach Phasenlage des Ausgangssignales des Operationsverstärkers 46 fließt am Ausgang des Diskriminators 49 ein positiver oder negativer Strom in den Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 50. Das in Verstärker 50 verstärkte Signal wird der in Fig. 1 mit 13 bezeichneten Brennerseitenverstellvorrichtung zugeführt, mittels derer die Magnetabtastvorrichtung 12 und auch das Werkzeug, in diesem Fall der Schweißbrenner 11, entsprechend zur gewünschten Arbeitsebene 38 bewegt wird.

Zur Verhinderung magnetischer Störeinflüsse, die beispielsweise beim Zünden von stromstarken Lichtbogen auftreten, ist vor den Diskriminator ein Filter 5I vorgesehen, welcher nach Art einer an sich bekannten Präsenzschaltung aufgebaut ist, deren Mittenfrequenz gleich der Frequenz des Generators 41 ist.

Die vorbeschriebene Einrichtung ist zur Abtastung völlig ebener Werkstücke voll ausreichend. Bei unebener Beschaffenheit der Oberflächen der Werkstücke 18 und I9 entsteht am Ausgang des Diskriminators 49 auch dann ein Ausgangsignal, wenn sich

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+ dann

die beiden Abtastköpfe 29 und 30 symmetrisch rechts und links der gewünschten Bearbeitungsebene 38 befinden, das heißt, die Abstände 36 und 37 weisen rechts und links der Bearbeitungsebene 38 gleiche Werte auf.

Die Entstehung des Ausgangssignales am Diskriminator 49 ist darauf zurückzuführen, daß bei unebenen Werkstückoberfläche!! , insbesondere im abzutastenden Bereich der magnetische Streufluß unsymmetrisch aus dem Spalt 20 austritt. Zur Vermeidung des dadurch bedingten Tastfehlers sind den Abtastköpfen 29 und 30 zwei an sich bekannte HÖhenmeßvorrichtungen 39 ^un^ ^O in Form von kapazitiven Höhenmeßeinrichtungen zugeordnet. Die Meßeinrichtungen 39 und 40 weisen je eine Abtastelektrode 52 auf bzw. 53 auf, welche in Verbindung mit nachgeschalteten Hochfrequenzgeneratoren 54 bzw. 55 sowie der Gleichrichter 56 bzw. 57, den Empfindlichkeitsregler 58 bzw. 59 und den nachgeschalteten Verstärkern 60 bzw. 61 ein höhenproportionales Signal liefern. Die Differenz dieser Höhensignale ist ein direktes Maß für die Höhenabweichung der beiden Abtastköpfe 29 und 30. Die Höhenabweichung wird in einem Differenzverstärker 62 ermittelt und das entstehende Ausgangssignal dem Eingang des Verstärkers 50, der die Horizontalbewegung der magnetischen Abtasteinheit 12 und des Schweißbrenners 11 steuert zum Zwecke einer Lagekorrektur zugeführt.

Gleichzeitig werden die beiden Ausgangssignale der kapazitiven Höhenmeßeinrichtungen einem Verstärker 63 zugeführt, welcher durch geeignete Dimensionierung eines Rückführwiderstandes 64 eine Halbierung der von den Verstärkern 60 und 61 gelieferten Spannungen bewirkt, der Mittelwert der Höhenabweichung der beiden Abtastköpfe ermittelt und einerⁿder Zeichnung nicht dargestellten an sich bekannten Vorrichtung zur Höhenkorrektur der Abtastvorrichtung I3 zugeführt. Diese Höhenkorrektur der magnetischen Abtastvorrichtung bewirkt vorteilhaft, daß die durch eventuellen Werkstückversatz bedingte Seitenverschiebung der Abtasteinheit weitgehendst vermieden wird.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung in schematischer Form mit elektrischem

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Blockschaltbild veranschaulicht. Bei dieser Einrichtung werden die bei der Abtastung unebener Werkstüokkanten auftretenden Seitenfehler korrigiert. Die in Pig. 3 vorgesehenen Bauteile, v/elche identisch mit den Bauteilen gemäß Fig. 1 und sind und die bereits beschrieben worden sind, wurden mit entsprechendem Bezugszeichen versehen.

Aufgrund der unterschiedlichen Lage der abzutastenden Werkstücke, die Werkstücke sind um ein Maß "A" in der Höhe gegeneinander versetzt, treten aus dem Spalt 20 unsymmetrisch verlaufende Magnetfeldlinien aus, wie durch die gestrichtelte Linie 65 schematisch dargestellt.

Dabei ist in Fig. 3 das Maximum des austretenden Magnetstreufeldes nach rechts vom Spalt 20 versetzt,, so daß der Abtasteinheit ein weiter nach rechts liegender Spalt vorgetäuscht wird. In dem Abtastkopf 30 wird somit eine unerwünscht niedrige Spannung induziert, wodurch ohne Korrektur eine Seitenverstellung in eine unerwünschte Richtung erfolgen würde.

Um dies zu vermeiden ist jedem Abtastkopf 29 bzw. 30 eine Hilfswicklung 66 bzw. 67 zugeordnet. Diesen Hilfswicklungen 66 und 67 werden über den Niederfrequenzgenerator 41 unter Zwischenschaltung von R_egelverstärkern 63 und 69 Spannungen zugeführt. Den Regelverstärkern 68 bzw. 69 wird die Ausgangsspannung der kapazitiven Meßvorrichtungen (Ausgangsspannung des Verstärkers 60 bzw. des Verstärkers 61) zugeführt. Dadurch wird erreicht, daß der Innenwiderstand der Regelverstärker dann kleiner wird, wenn sich die mit dem Magnetjoch 25 fest verbundenen Abtastelektroden 52 bzw. 53 den Werkstücken 18 bzw. I9 nähern.

Durch entsprechende Dimensionierung der Hilfswicklungen und 67 wird in den Windungen 44 bzw. 45 eine zusätzliche Spannung induziert, die so groß ist, daß die Hälfte der durch den Werkstückhöhenversatz "A" bedingten Seitenabweichung ausgeglichen wird.

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Dadurch wird erreicht, daß die Unsymmetrie des vom Spalt 20 ausgehenden magnetischen Streuflusses einen vernachlässigar kleinen Einfluß auf die Abtastgenauigkeit der Vorrichtung ausübt.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen ist der Abtastkopf bevorzugt als Tonkopf ausgebildet. Es ist selbstverständlich aber auch möglich und liegt im Rahmen der Erfindung als Abtastkopf beispielsweise eine Hallsonde, magnetempfindliche Halbleiterbauelemente wie Transistoren und dergleichen vorzusehen.

Darüberhinaus ist es selbstverständlich möglich anstelle der beschriebenen kapazitiven Höhenmeßeinrichtungen auch andere auf mechanischer, pneumatischer, elektrischer oder optischer Basis arbeitende Höhenmeßeinrichtungen einzusetztn und die entstehenden Höhensignale entsprechend als Korrekturwert in die Steuerung einzuführen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vorteilhaft anwendbar, bei der automatischen Nachsteuerung von Werkzeugen wie Schweißbrennern, Schneidbrennern, Plasmabrenner, Lasern und dergleichen wobei die Werkzeuge an Maschinen mit stationärem Fundament vorgesehen sein können. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ausgangssignal der magnetischen Abtastvorrichtung|mit einem Stellmotor eines an sich bekannten Koordinatensystems, wie es beispielsweise in Hausmitteilungen der Schoppe und Faeser GmbH vom Dezember 1959, S. 121 bis 13²I- beschrieben ist, einer Werkzeugmaschine verbunden ist. ■ Es bietet sich dabei beispielsweise die Verwendung von elektrisch gesteuerten Koordinatenwerkzeugmaschinen an, wobei anstelle der bisher üblichen photoelektrischen Abtastung von Zeichnungsunterlagen zum Nachführen eines Werkzeuges nunmehr auch das gesamte magnetische System anstelle der photoelektrischen Abtasteinrichtung vorgesehen werden kann. Dies ist besonders dadurch möglich geworden, daß durch die •Erfindung ein räumlich wenig Platz beanspruchendes Abtast-

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system geschaffen worden ist, in den keine quer oder längs zur Bearbeitungsebene pendelnde Magnetköpfe vorgesehen werden müssen.

Darüberhinaus ist es jedoch selbstverständlich auch möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung in Verbindung mit einem frei beweglichem, beispielsweise elektrisch angetriebenem,. Werkzeug, insbesondere Schweißbrennerwagen anzuwenden. Hierbei wird vorgeschlagen, daß der Ausgang der magnetischen Abtastvorrichtung mit einem Gesehwindigkeits- und/oder Richtungsverstellglied dieses freibeweglichen Viagens in Verbindung steht. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, ein mobiles Bearbeitungsgerät zu schaffen, welches selbsttätig einem nachzufahrenden Spalt nachgeführt wird. Dies ist insbesondere bei Schweißeinrichtungen für Spiralrohrschweißungen mit UP-Brennerwagen, Schiffspaneelschweißgeräten bei denen MIG-MAG-Schweißgeräte oder UP-Brennerwagen und sogar bei Senkrechtschweißung mit den verschiedensten Schweißgeräten den Vorteil, da nunmehr der bisher notwendige, das Schweißgerät entlang eines Schweißspaltes führende Bedienungsmann nicht mehr erforderlich ist.

Darüberhinaus wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, ein oder mehrere der erfindungsgemäß ausgebildeten magnetischen Abtastvorrichtungen miteinander zu koppeln und die Ausgangssignale der einzelnen Abtastvorrichtungen zu Steuerungen von verschiedenen Funktionen einer Maschine auszunutzen. So zeigt die Praxis beispielsweise, daß eine, dem richtungsbestimmenden Abtastsystem in Vorschubrichtung vorgelagerte Abtasteinheit bei Erreichen des Werkstückendes nicht nur ein rechtzeitiges Stopsignal auslösen, sondern auch zur Einschaltung eines elektrischen Speichers für die Vorschubordinaten führen kann, so daß ' - räumlich folgende Werkzeug bis zum Ende des Werkstücks der Naht folgt. Es ist ferner möglich, durch eine derartig vorgeschaltete Einrichtung die Vorschubgeschwindigkeit vor scharfen Ecken im Interesse größter Nachführgenauigkeit herabzusetzen.

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Es hat sich gezeigt, daß schon bei einer Wechselstrommagnetisierung.· des Werkstückes von weniger als 50 Oe durch das Magnetjoch 25 beigeordnete Abtastköpfe bis zu einem Abstand von etwa 100 mm eindeutige Lagesignale liefern, so daß häufig mehrere Abtasteinheiten von einem Magnetfelderzeuger 2h beeinflußt werden können.

Es ist ferner möglich, die erfindungsgemäße Plinrichtung zur konturengetreuen Abtastung von ebenen oder dreJL-dimensionalen Vorlagen zu verwenden, wobei dann die nachzufahrenden Linien beispielsweise durch magnetisierbar Zeichenflüssigkeit oder Magnetfolie markiert werden.

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Claims

AnsprUche

Einrichtung zum automatischen Nachführen von Werkzeugen, insbesondere vonSchweißbrennern längs Werkstückstoßlinien und/oder Werkstückkanten, mit einer berührungslos arbeitenden, mit dem Werkzeug verbundenen magnetischen Abtastvorrichtung, die einen, ein quer zur Werkstückstoßlinie und/oder Werkstückkante verlaufendes Magnetfeld aufbauenden AMagnetfelderzeuger sowie ein Abtastkopfpaar aufweist, dadurch gekennzeichrat, daß die beiden Abtastköpfe (29 bzw. 30) und beiseitig der nachzuführenden Werkstückstoßlinie und/oder Werkstückkante (20,20a, 20b) angeordnet und die Signale der Abtastköpfe elektrisch gegeneinander geschaltet sind.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastköpfe (29,30) als Tonköpfe mit zwei magnetisch empfindlichen Flächen (31,32) ausgebildet sind und daß die beiden Flächen (31,32) einen Abstand (33) von vorzugsweise 5 bis 10 Mm aufweisen.
3.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Nullstellung die Mittelpunkte (34) der magnetisch empfindlichen Flächen (31,32) der Abtastköpfe (29,30) quer zur Abtastrichtung (35) gesehen, den gleichen Abstand (36,37) zur gewünschten Bearbeitungsebene (38) aufweisen.

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4.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastköpfe ( 29,30 ) in Abtastrichtung (35) gesehen gegeneinander versetzt sind.

5.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger (24) sowie die Abtastköpfe (29,30) von einem magnetisch abschirmenden, eine gegen die
Werkstücke gerichtete öffnung aufweisenden
Gehäuse umgeben sind.

6.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (44,45) der Spulen (42,43) direkt gegeneinander geschaltet sind.

7.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Abtastköpfe (29,30) elektrisch mit einem Diskriminator (49) verbunden sind, dessen Ausgang mit einer Verstellvorrichtung (13) vorzugsweise einer Brennerseitenvers te llvorrichtung in Verbindung steht.

8.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der magnetischen Abtastvorrichtung (12) mit einem Verstellmotor eines an sich bekannten Koordinatensystems einer ■ Werkzeugmaschine verbunden ist.

9.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der magnetischen Abtastvorrichtung (12) mit einem Geschwindigkeits- und/oder Richtungsverstellglied
eines frei beweglichen, beispielsweise elektrisch angetriebenen Werkzeug, insbesondere Schweißbrennerwagens in Verbindung steht.

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10.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abtastkopf (29,30, eine Höhenmeßvorrichtung (39,40) zugeordnet ist, deren Ausgangssignale als Korrektursignale den Ausgangssignalen der magnetischen Abtastvorrichtung ( 12 ) zuführbar sind.

11.) Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenmeßvorrichtungen (39,²I-O) als an sich bekannte kapazitive Höhenverstellvorrichtungen ausgebildet sind.

12.) Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Höhenmeßvorrichtung (39,4o) einerseits mit einem Verstärker (63) zur Bildung eines Höhenkorrekturmittelwertes und andererseits über einen Differenzverstärker (62) mit dem Ausgang des Diskriminators (49) der magnetischen Abtastvorrichtung (12) elektrisch verbunden sind.

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