DE2437443C2 - Verfahren zum selbsttätigen Einstellen der beiden Spanneinrichtungen einer Stumpfschweißmaschine und Stumpfschweißmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum selbsttätigen Einstellen der beiden Spanneinrichtungen einer Stumpfschweißmaschine und Stumpfschweißmaschine zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/241—Electric supplies
- B23K11/246—Electric supplies for flash welding
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Einstellen der beiden Spanncinrichtungen einer
Stumpfschweißmaschine zum Zusammenschweißen von zwei Metall blechen ungleicher Dicke, bei dem die
Spanneinrichtungen zum gegenseitigen Ausrichten bezüglich der Dicke der zu verschweißenden Bleche relativ
zueinander elektrisch gesteuert verstellt werden. Die Erfindung betrifft weiter eine Stumpfschweißmaschine
zur Durchführung des Verfahrens.
Bei einem bekannten derartigen Verfahren (DE-AS 02 310) wird eine selbsttätige Fluchtlinieneinstellung
zweier Werkstückteile mittels zwei auf diesen aufliegenden Tasthebeln durchgeführt, von denen der eine mit
einem verstellbaren Rahmen und der andere mit einer darin geführten Kulissenstange verbunden ist Die
Werkstückteile werden zwischen zwei Spannbackenpaaren der Stumpfschweißmaschine eingespannt, von
denen das eine fest und das andere zur Höhen- und Seitenverschiebung beweglich angeordnet ist Der Antrieb
für die Bewegung des verstellbaren Spannbackenpaares in der einen oder anderen Richtung erfolgt mit
Hilfe an dem rechten und linken Rahmenteil angeordneter Druckschalter, deren Druckkontaktstifte bei Einlauf
in von Einkerbungen an der Kulissenstange festgelegte Nullage entspannt werden, wodurch eine öffnung der
Druckkontakte der Druckschalter erfolgt so daß der Umkehrmotor für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Spannbackenpaares stromlos wird und sofort stehen bleibt Bei diesem bekannten Verfahren können
neben Werkstücken gleicher Höhe und gleichen Profils auch Werkstücke ungleicher Höhe und verschiedenen
Querschnitts fluchtlinienmäßig eingestellt werden.
Bei Abbrennschweißmaschinen ist es weiterhin bekannt (US-PS 30 36 202) MctaHbleche unterschiedlicher
Dicke mittig angeordnet stumpfzuverschweißen, wobei die Spannbacken Scherteile zum Entfernen der Grate
und Druckwulste sofort nach der Bildung der Schweißnaht aufweisen. Maßnahmen zur elektrischen oder mechanischen
Steuerung zwecks Ausrichtung, der zu verschweißenden Metallbldche sind dabei nicht angeführt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß eine exakte Zentrierung der Mittellinie der zu verschweißenden Metallbleche gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß eine exakte Zentrierung der Mittellinie der zu verschweißenden Metallbleche gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils nach dem Einspannen der Bleche ein der
Weite der Spalte zwischen den beiden Spannbacken jeder Spanneinrichtung entsprechender elektrischer
Wert von einem gemeinsamen Bezugspunkt gemessen wird und daß die Spanneinrichtungen gegenseitig um
eine Strecke verstellt werden, die der Hälfte der Differenz dieser beiden elektrischen WertctTtspricht
Die Stumpfschweißmaschine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch
aus, daß eine der beiden Spanneinrichtungen mit der Basis der Maschine fest verbunden ist und die andere
Spanneinrichtung relativ zur Basis verstellbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Stumpfschweißmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Stumpfschweißmaschine zu dessen Durchführung ermöglichen
eine exakte Zentrierung der Mittellinien der zu verschweißenden Metallbleche und damit eine verbesserte
Schweißtechnik.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Stumpfschweißmaschine zu seiner Durchführung werden nun
anhand der Zeichnungen näher erläutert. In letzteren ist Fig. 1 eine schematische Darstellung der Stumpfschweißmaschine
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig.2 ein Schaltplan einer Steuerschaltung der Schweißmaschine nach Fig. 1;
Fig.2 ein Schaltplan einer Steuerschaltung der Schweißmaschine nach Fig. 1;
Fig.3 ein Schnitt durch eine herkömmliche Stumpfschweißung
zwischen Metallblechen ungleicher Dicke, wobei die Unterseiten der Metallbleche in einer gemeinsamen
Ebene gelegen sind; und
Fig.4 eine der Fig.3 ähnliche Darstellung einer
Stumpfschweißung zwischen Metallblechen ungleicher Dicke, bei der das erfindungsgemäße Verfahren verwendet
wurde.
Die in F i g. 1 dargestellte StumpfschweiBmaschinc
weist eine Basis tO mit einem Maschinenbett !1 auf, von dem sich ein Unterbau 12 nach oben erstreckt, der am
oberen Ende eine waagerechte Gleitfläche 14 aufweist. Auf der Gleitfläche 14 ist ein aufrechtstehendes herkömmliches
Gehäuse 15 waagerecht gleitbar gelagert und kann von einem herkömmlichen hydraulischen Zylinder
16 bewegt werden. Das Gehäuse 15 trägt einen Schlitten 17, an dem eine obere Spannbacke 18 befestigt
ist. Die Spannb?eke 18 weist am vorderen Teil einen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Einsatz
19 und am hinteren Teil einen vorzugsweise aus Stahl bestehenden Einsatz 20 auf. Die unteren ebenen
Flächen der Einsätze 19 und 20 sind in einer gemeinsamen waagerechten Ebene gelegen und kommen mit der
Oberseite eines Stahlbleches 21 einwärts von dessen Ende in Eingriff.
An einer am Gehäuse 15 gebildeten Unterlage 22 ist eine untere Spannbacke 23 befestigt, auf die obere
Spannbacke 18 senkrecht ausgerichtet und in entsprechender Weise mit einem Einsatz 24 aus Kupfer oder
einer Kupferlegierung sowie mit einem aus Stahl bestehenden Einsatz 25 ausgestattet. Die oberen ehenen Flächen
der Einsätze 24 und 25 sind in einer gemeinsamen waagerechten Ebene gelegen und zwischen ihnen und
den entsprechenden Flächen der Einsätze 19 und 20 ist das Stahlblech 21 fest eingespannt Der Schlitten 17 ist
in herkömmlicher Weise von einem nicht dargestellten hydraulischen Zylinder vertikal bewegbar.
Mit dem Gehäuse 15 wirkt ein zweites ortsfestes Gehäuse 30 zusammen, das auf einem Unterbau 31 aufrechtsteht,
der von nicht dargestellten Seitenstangen der Basis 10 senkrecht bewegbar getragen ist Wie aus
F i g. 1 zu ersehen ist sind im Unterbau 31 zwei exzentrische Trommeln 32 gelagert, deren nicht dargestellte
Stummelwellen in den Seitenstangen der Basis 10 gelagert sind. An jeder Trommel 32 ist ein Arm 33 befestigt.
Die Arme 33 sind durch eine Stange 34 miteinander verbunden, die von einem doppeltwirkenden hydraulischen
Zylinder 35 waagerecht bewegt wird. Wird die Stange 34 i/i der einen oder der anderen Richtung bewegt,
so wird der Unterbau 31 senkrecht bewegt.
Auch das Gehäuse 30 trägt einen Schlitten 36, an dessen unterem Ende eine obere Spannbacke 37 befestigt
ist Die Spannbacke 37 weist am vorderen Teil einen Einsatz 38 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung
und am rückwärtigen Teil einen aivi, Stahl bestehenden
Einsatz 39 auf. Die unteren Flächen der Einsätze 38 una
39 sind in einer gemeinsamen waagerechten Ebene gelegen und stehen mit der Oberseite eines Stahlbleches
40 in Eingriff.
An einem sich nach oben erstreckenden Teil 41 des Unterbau* 31 ist eine untere Spannbacke 42 befestigt
die zur oberen Spannbacke 37 senkrecht ausgerichtet ist und einen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden
Einsatz 43 sowie einen aus Stahl bestehenden Einsatz 44 aufweist. Die ebenen oberen Flächen der
Einsätze 43 und 44 sind in einer gemeinsamen waagerechten Ebene gelegen und zwischen ihnen und den
entsprechenden Flächen der Einsätze 38 und 39 ist das Stahlblech 40 fest eingespannt. Der Schlitten 36 ist in
herkömmlicher Weise von einem nicht dargestellten hydraulischen Zylinder senkrecht bewegbar.
Beim normalen Stumpfschweißen werden die Spanneinrichtungen geöffnet, wie in F i g. I dargestellt ist. Von
entgegengesetzten Seiten der Stumpfschweißmaschine aus werden die Stahlbleche 21 und 40 so eingelegt, daß
deren gegenüberliegeiide Enden einen vorherbestimmten
Abstand voneinander aufweisen, der mit einer nicht dargestellten herkömmlichen Meßlehre bestimmt wird.
Die Spannbacken 18 und 23 sowie 37 und 42 werden gleichzeitig das Stahlblech 21 bzw. 40 zwischen sich
einspannend geschlossen. Bei der waagerechten Bewegung des Gehäuses 15 in Richtung zum ortsfesten Gehäuse
30 wird ein Schalter geschlossen, wodurch das Verschweißen der gegenüberliegenden Enden der Metallbleche
eingeleitet wird, das Gehäuse 15 einen Aufwärtshub ausführt und die zusammenstoßenden Enden
der beiden Stahlbleche 21 und 40 zusammengeschweißt werden. Die Spanneinrichtungen werden dann geöffnet
und die miteinander verschweißten Stahlbleche werden darauf durch die Stumpfschweißmaschine bewegt.
Nach Schließen der Spanneinrichtungen, jedoch vor Beginn des Schweißens werden die Mittellinien des dünneren
Bleches »Ta und des dickeren Bleches »S« selbsttätig exakt zentriert. F i g. 4 zeigt daß an beiden Seiten
der miteinander verschweißten Bleche nur kleine quer verlaufende Schultern 52 erzeugt werden, die bei der
Weiterverarbeitung der Bleche keine Schwierigkeiten verursachen.
Da das Ende des dünnen Bleches »T« i.;; den Mittelteil
des dickeren Bleches »5« versetzt wird, wird eine gute Schweißverbindung geschaffen, d. h. eine Querrippe 50
wie beim Stand der Technik gemäß F i g. 3 wird vermieden.
Die Stumpfschweißmaschine ist so ausgerichtet, daß die Oberseiten der Einsätze 24, 25 der ortsfesten unteren
Spannbacke 23 in bezug auf den Maschinenrahmen eine bestimmte Stellung einnehmen. Die Oberseiten der
Einsätze 43,44 der unteren Spannbacke 42 bleiben konstant in bezug auf irgend eine Stelle des senkrecht bewegbaren
Unterbaus 31, der die untere Spannbacke 42 trägt. Die relativen senkrechten Stellungen der oberen
Flächen der Einsätze der beiden unteren Spannbacken können durch Erfassen der senkrechten Stellungen von
Bezugspunkten am ortsfesten Maschinenrahmen und dem senkrecht bewegbaren Unterbau 31 bestimmt werden.
Diese Messung wird z. B. von einem Lineaipotentiometer oder von einem linear veränderbaren Differentia!·
ransformator ausgeführt, die ein elektrisches Signal erzeugen, das proportional der physikalischen Versetzung
/wischen den ortsfesten und den bewegbaren Abschnitten des Linearpotentiometers oder des Differentialtransformators
ist.
Für die selbsttätige Einstellung der beiden Spanneinrichtungen sind sechs Messungen der Spaltweiten notwendig,
und zwar jeweils drei Messungen zwischen den Spannbacken, die in Nähe der Bedienungsperson angeordnet
sind und drei Messungen zwischen den von der Bedienungsperson entfernt liegenden Spannbacken. Es
werden nur die drei Messungen in bezug auf die Spannbacken beschrieben, die in Nähe der Bedienungsperson
angeordnet sind.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Linearpotentiometer
LP2 an der rückwärtigen Seite der Spannbacken 37
und 42 und ein weiteres Linearpotentiometer LP\ an der rückwärtigen Seite der Spannbacken 18 und 23 angeordnet.
Da die Stihleinsätze 20 und 25 sowie 39 und 44 an den rückwärtigen Teilen der Spannbacken 18 und 23
b/.w. 37 und 42 verschleißfester sind als die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Einsätze 19
und 24 sowie 38 und 43 sind die Linearpotentiometer
μ LP\ und LP2 an den rückwärtigen Teilen der Spannbakken
18,23 b/.w. 37, Yl angeordnet.
Gemäß F i g. I ist der ortsfeste Teil 60 des Linearpotcntiometers
LP\ an der unteren Spannbacke 23 befe-
stigt, während der bewegbare Teil f>l an der oberen
Spannbacke i8 befestigt ist. Ebenso ist der ortsfeste Teil 62 des Linearpotentiometers LPj an der unteren Spannbacke
42 und der bewegbare Teil 63 an der oberen Spannbacke 37 befestigt. Eine Umkehrung dieser Anordnung
ist möglich. Ein drittes Linearpotentiometer LP) bestimmt die relativen Stellungen der oberen Einsatzflächen
der beiden unteren Spannbacken 23 und 42. in dem in der Vertikalen die relativen Lagen oder Bezugspunkte
am Maschinenrahmen und dem senkrecht bewegbaren Unterbau 31 erfaßt werden. Wie aus Fig.)
hervorgeht, ist der ortsfeste Teil 65 des dritten Linearpotentiometers LPj am Unterbau 3t und der bewegbare
Teil 66 am Maschinenrahmen befestigt. Auch diese Anordnung kann umgekehrt werden. Das elektrische Signal
aus dem Linearpotentiometer LP1 gibt bei dessen ordnungsgemäßer Eichung die relativen senkrechten
Stellungen der zusammenstoßenden Kanten der Oberseiten der beiden unteren Spannbacken 23 und 42 mit
einer Genauigkeit von ±0,05 mm innerhalb einer Versetzung von ±6,35 mm an.
Das Linearpotentiometer LPj zeigt mit einer Genauigkeit
von ±0,025 mm die Weite des Spaltes zwischen den oberen Einsatzflächen der unteren Spannbacke 42
und den entsprechenden unteren Einsatzflächen der oberen Spannbacke 37 an. Das Linearpotentiometer
LPi zeigt mit einer Genauigkeit von ±0,025 mm die Weite des Abstandes zwischen den oberen Einsatzflächen
der unteren Spannbacke 23 und den entsprechenden unteren Einsatzflächen der Spannbacke 18 an.
Gemäß dem in Fig.2 dargestellten Schaltplan der elektrischen Steuerschaltung wird an die Linearpotentiometer
LPi und LP2 eine Gleichspannung angelegt, so
daß bei einer Aufwärtsbewegung der oberen Spannbakke in bezug auf die untere Spannbacke eine höhere
Spannung in bezug auf die Erdung der Steuerschaltung erzeugt wird. Jedoch müssen die Polaritäten entgegengesetzt
zu den in F i g. 2 dargestellten Polaritäten sein. Die Polaritäten können miteinander vertauscht werden,
wenn die die senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung VMM und das Linearpotentiometer LPi gleichfalls
gegenüber der Anordnung gemäß F i g. 2 ausgetauscht werden. Die die senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung
VMM entspricht dem in F i g. 1 dargestellten hydraulischen Zylinder 35. Die Spannungen beider Linearpotentiometer
LPi und LP7 werden so eingestellt, daß
eine Spannung von 1 Volt ±0,0005 Volt pro 25,4 mm Übertragerlänge angelegt wird.
Die Linearpotentiometer LPi und LP2 können etwas
größer bemessen werden, als die gesamte Verstellstrekke der oberen Spannbacken beträgt. Das Positionssignal
ist daher größer als Null (Schaltungsordnung) und kleiner al? die angelegte Spannung. Werden die oberen
Spannbacken abgesenkt, bis die oberen und unteren Einsatzflächen der oberen und unteren Spannbacken
miteinander in Berührung stehen, so sind die Ausgangssignale der Linearpotentiometer je nach der Befestigung
der Linearpotentiometer LPi und LP2 arithmetisch
einander gleich oder verschieden.
Wie F i g. 2 zeigt, ist ein Digitalvoltmetcr mit einer Auflösung von 0,000t-0,0001 zwischen den Ausgang eines
Pufferelementes OPj und Erde geschaltet, wobei ein Schleifkontakt 70 des Potentiometers zur Einstellung
des Wertes Null bewegt wird, bis der Ausgang des Pufferelementes
OPz bei Null ±0,0005 Volt Hegt Der Pufferverstärker
OP3 ist mit nicht umkehrenden Pufferverstärkern
OPi und OPj so zusammengeschaltet, daß der
Verstärkungsgrad aller drei Verstärker den Wert Eins aufweist, so daß bei einer Differenz der Weiten der
Spulte zwischen den Spannbacken infolge unterschiedlicher Blechdicke am Ausgang des Pufferverstärkers OPj
ein Signal erzeugt wird, das pro 25,4 mm Differenz der Weiten der Spalte einen Bereich von 1,0 ± 0,001 Volt
umfaßt. Es kann natürlich auch eine andere Skala verwendet werden, beispielsweise 10 Volt pro 25,4 mm Differenz
der Weiten der Spalte.
Da die Ausgänge der nicht umkehrenden Pufferverstärker OPi und OP2 beim Verstärkungsgrad Eins entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, ist der Ausgang des Pufferverstärkers OPj gleich der Differenz der Weiten der Spalte der Spannbacken, wobei eine negative Polarität besteht, wenn die Weite des Spaltes zwischen den dem Linearpotentiometer LP2 zugeordneten Spannbakken größer ist fLPrSignal), während eine positive Polarität besteht, wenn die Weite des Spaltes zwischen den dem Linearpotentiometer LPi zugeordneten Spannbakken größer ist CLPi-Signal).
Da die Ausgänge der nicht umkehrenden Pufferverstärker OPi und OP2 beim Verstärkungsgrad Eins entgegengesetzte Polaritäten aufweisen, ist der Ausgang des Pufferverstärkers OPj gleich der Differenz der Weiten der Spalte der Spannbacken, wobei eine negative Polarität besteht, wenn die Weite des Spaltes zwischen den dem Linearpotentiometer LP2 zugeordneten Spannbakken größer ist fLPrSignal), während eine positive Polarität besteht, wenn die Weite des Spaltes zwischen den dem Linearpotentiometer LPi zugeordneten Spannbakken größer ist CLPi-Signal).
Die Pufferverstärker On und GP2 »üilen die elektrischen
Belastungen der Linearpotentiometer LPi und LPi herabsetzen, so daß deren Ausgangssignale als Folge
der Belastung nicht wesentlich verschoben werden. Die Ausgänge der Pufferverstärker OPi und OP2 sind
mit den entgegengesetzten Enden eines Spannungsteilers verbunden, der aus zwei Festwiderständen R\ und
R2 und aus einem Potentiometer Pi zusammengesetzt
ist. Die Festwiderstände R\ und R2 begrenzen den Einstellbereic.j
des Potentiometers Pi und führen zu einem kleineren Teilerverhältnis pro Grad der Potentiometerbewegung.
Da die Spanneinrichtungen gegenseitig um eine Strecke verstellt werden, die gleich der Hälfte der Differenz
zwischen den Weiten der Spalte sein soll (oder gleich der Hälfte der Differenz der Dicken der beiden
Metallbleche), wird der Ausgang des Pufferverstärkers OPj von dem aus den Widerständen Ri und Rt bestehenden
Spannungsteiler durch den Wert zwei dividiert. Der Ausgang des Spannungsteilers wird einem Pufferverstärker
OP», mit der Verstärkung Eins zum Herabsetzen der Belastung des Widerstandes Ri eingegeben. Der
Ausgang des Pufferverstärkers OP* ist gleich der Hälfte der Differenz der Weiten der Spalte bei einer Einteilung
von 1,00 Volt ± 0,001 Volt pro 243 mm Differenz. Der
4r> Ausgang des Pufferverstärkers OP4 wird über einen Widerstand
Ri an den Eingang eines nicht umkehrenden Pufferverstärkers OPs gelegt, der als hochverstärkender
Spannungskomparator wirkt, wobei der Ausgang des Pufferverstärkers OPt als Basisspannung dient, mit der
das Ausgangssignal eines Pufferverstärkers OPf, verglichen wird.
Das Linearpotentiometer LP3 mißt die senkrechte
Verstellstrecke zwischen den Oberseiten der benachbarten Enden der beiden unteren Spannbacken. Die an
das Linearpotentiometer LP3 angelegte Spannung wird
so reguliert, daß eine Spannung von 1,000 Volt ± 0,0005 Volt pro 25,4 mm Übertragerlänge
angelegt wird. Bei einer Aufwärtsbewegung der auf dem Unterbau gelagerten Spannbacken wird eine ansteigende
negative Spannung erzeugt Da dies bei derselben Gradeinteilung erfolgt die für die Linearpotentiometer
LPi und LP2 benutzt wird, führt eine gleiche
Änderung der Schleifkontakteinstellung zu gleichen Änderungen des Spannungssignals für alle drei Linearpotentiometer.
Der Ausgang des Linearpotentiometers LP3 wird über einen Pufferverstärker OPi zu einem
Summierwiderstand A8 und danach zum umkehrenden
Eingang des Pufferverstärkers OPb geleitet
Die eine senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung VMM (Zylinder 35) wird von Hand betätigt und
bewegt die untere Spannbacke 41 in vertikaler Richtung bis die Oberseiten der Einsätze der beiden unteren
Spannbacken 23 und 42 in derselben waagerechten Ebene gelegen sind. Das Linearpotentiometer LPj muß so
eingestellt werden, daß dessen Schleifkontakt ungefähr in der Mitte der Kontaktbahn steht Das Ausgangsspannungbjifjial
des Linearpotentiometers LPj besteht nunmehr aus einer den Wert Null übersteigenden positiven
oder negativen Spannung, die kleiner als die höchsten angelegten Spannungen oder Null ist. Diese Spannung
tritt am Ausgang des Pufferverstärkers OPi mit der entgegengesetzten
Polarität auf.
Zum Eichen der elektrischen Steuerschaltung muß der Ausgang des Pufferverstärkers OPt, auf den Wert
Null gebracht werden, wenn die Oberseiten der Einsätze der unteren Spannbacken 23 und 42 in derselben
waagerechten Ebene gelegen sind. Zu diesem Zweck wird von einem Potentiometer P* dem nicht umkehrenden
Eingang eines Pufferverstärkers OP» eine Spannung zugeführt, deren Höhe reguliert wird, bis der Ausgang
des Pufferverstärkers OP6 gleich Null ±0,0005 Volt ist,
wobei dasselbe Voltmeter benutzt wird, das zum Einstellen der Nullstellung des Potentiometers P\ benutzt
wird. Während dieser Einstellung wird die Verstärkung des Pufferverstärkers OPt auf den Höchstwert eingestellt.
Der Pufferverstärker OPb wird als umkehrender Summierverstärker
benutzt und erzeugt einen Ausgang, dessen Wert gleich dem Kehrwert der algebraischen
Summe der an die Widerstände Ri und R» angelegten
beiden Eingangsspannungen ist. Während das Voltmeter zum Messen des Ausganges des Pufferverstärkers
OPb angeschlossen bleibt, wird die eine senkrechte Bewegung
bewirkende Einrichtung VMM (Zylinder 35) von Hand betätigt, wobei eine gemessene Bewegung
des Linearpotcniiomcters LP3 bewirkt wird. Das Verstärkungspotentiometer
Pi wird dann eingestellt, bis die Änderung der Ausgangsspannung des Pufferverstärkers
OPf, gleich der Änderung der Bewegung des Linearopotentiometers
LPj ist und bei 1,00 Volt ± 0,001 Volt pro 25,4 mm liegt Der Ausgang
des Pufferverstärkers OPb wird zum umkehrenden Eingang
des Pufferverstärkers OP5 über den Widerstand Rt,
geleitet.
Der Pufferverstärker OP5 wird als hoch verstärkender
Spannungskomparator benutzt und wirkt in der folgenden Weise. Wird das Linearpotentiometer LPj so
eingestellt, daß sein Ausgang Null ist — die Oberseiten der Einsätze der unteren Spannbacken 23 und 42 sind
dann in derselben waagerechten Ebene gelegen — und daß zwischen den ortsfesten Spannbacken 18 und 23 ein
3,2 mm starkes Metallblech 21 und zwischen den beweglichen Spannbacken 37 und 42 ein 1,58 mm starkes
Metallblech 40 eingespannt ist so ergibt sich am Ausgang des Linearpotentiometers LPx eine Änderung von
+0,125 V, während am Ausgang des Linearpotentiometers
LPi eine Änderung von —0,0625 V erscheint Der
Ausgang des Pufferverstärkers OP», ist gleich der Hälfte der algebraischen Summe der Änderungen oder
+ 0,03125V.
Da der Verstärkungsgrad des Pufferverstärkers OP5 sehr hoch ist sättigt sich dessen Ausgang bei einer positiven
Polarität sobald am nicht umkehrenden Eingang eine positive Spannung auftritt Dieser Ausgang sorgt
für eine Vorspannung im Vorwärissinne an einer Diode L\, wobei ein Relais 2CR Strom erhält Die normalerweise
offenen Kontakte des Relais 2CR werden geschlossen, wobei die eine senkrechte Bewegung bewirkende
Einrichtung VMM Strom erhält und die Spannbacken 37 und 42 nach oben bewegt. Da das 1,58 mm
s starke Metallblech 21 von den Spannbacken festgehalten wird, ist die Aufwärtsbewegung korrekt. Bei Fortsetzung
dieser Bewegung wird der Ausgang des Linearpotentiometers LPj negativer, während der Ausgang
des Pufferverstärkers OPt positiver wird. Ist der arithmetische Wert des Ausganges des Pufferverstärkers
OPt gleich dem Ausgang des Pufferverstärkers OPt1 so
sinkt der Ausgang des Pufferverstärkers OP5 auf den Wert Null ab, wobei das Relais 2CR stromlos und die
senkrechte Bewegung der Spannbacken 37 und 42 beendet wird. Die beiden Metallbleche 21 und 40 sind
nunmehr senkrecht so eingestellt, daß deren Mittellinien mit einer Toleranz von ±0,125 mm infolge der Einstellung
sowie von ±0,19 mm infolge der Toleranzen der Linearität der Linearpotentiometer, d. h. insgesamt von
±0,32 mm zenirieri sind. Eine größere Genauigkeit
kann erreicht werden, wenn Linearpotentiometer einer besseren Linearität benutzt werden.
Die Verstärkung des Pufferverstärkers OP·, wird mittels
eines negativ rückkoppelnden Potentiometers Pi auf einen Verstärkungsgrad eingestellt, bei dem die Relais
\CR und 2CR mit einer Eingangsdifferenz des Pufferverstärkers ΟΡί von 0,002 Volt betrieben werden,
wobei ein Überschwingen der die senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung VMM verhindert wird, wenn
die Einstellungsgeschwindigkeit der Spannbacken 0,25 mm pro Sekunde nicht überschreitet.
Bei einer größeren Weite des Spaltes zwischen den senkrecht bewegbaren Spannbacken 37 und 42, d. h.,
wenn zwischen diesen Spannbacken das dickere Metallblech eingespannt wird, wird dem Widerstand Λ5 eine
negative Spannung zugeführt, so daß das Relais \CR Strom erhält und die Spannbacken abgesenkt werden.
Sind die Weiten beider Spalte einander gleich, d. h„ wenn beide eingespannte Metallbleche die gleiche Stärke
aufweisen, so erhält der Widerstand Rs keine Signale.
Außerdem erhält weder das Relais \CR noch das Relais 2CR Strom, wenn die senkrecht bewegbaren Spannbakken
37 und 42 hoch oder niedrig als Folge der vorherigen Einstellung sind.
Der normalerweise offene Kontakt eines Relais CRj
ist mit den Wicklungen der Relais ICi? und 2CR in Serie
geschaltet, um ein Arbeiten der Einstellungsschaltung zu verhindern, bis übliche Druckmesser ein Signal erzeugen,
das anzeigt, daß die Spannbacken beide Bleche eingespannt haben. Das Relais 3CR wird abgeschaltet,
wenn entweder das Relais \CR oder das Relais 2CR stromlos wird, oder wenn die von einer nicht dargestellten
Zeitverzögerungsschaltung, die beim Beginn des Arbeitens
des Druckmessers in Betrieb gesetzt wird, bestimmte Zeitspanne abgelaufen ist Diese Zeitverzögerung
ist dann erwünscht wenn weder das Relais \CR noch das Relais 2CR arbeiten soll. Bei Abschaltung des
Relais 1CR oder 2CR oder nach Ablauf der Zeitverzögerungsspanne
wird ein Signal erzeugt das die Fortsetzung der weiteren Stumpfschweißung bewirkt Diese
Arbeitsverkettungen können mit Hilfe herkömmlicher einfacher logischer Schaltungen bewirkt werden.
Die eine senkrechte Bewegung bewirkenden Einrichtungen VMM können elektrohydraulische oder elektromechanische
Einrichtungen sein. Die elektrohydraulische Einrichtung kann von dem doppeltwirkenden Zylinder
35 gemäß F i g. 1 einem doppeltwirkenden Elektromagneten oder einem vier Kanäle aufweisenden
Ventil gebildet sein, das von einer Feder in eine sperrende Mitteleinstellung zurückgeführt wird.
Ist das Ventil stromlos, so wird eine hydraulisch oder
mechanisch betätigte, nicht dargestellte Spannbacke
verwendet, um zu verhindern, daß der Zylinder infolge 5 einer Undichtheit eine Bewegung bewirkt. Ein Elektromotor mit einem entsprechenden Getriebe kann ebenfalls die die senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung bilden.
mechanisch betätigte, nicht dargestellte Spannbacke
verwendet, um zu verhindern, daß der Zylinder infolge 5 einer Undichtheit eine Bewegung bewirkt. Ein Elektromotor mit einem entsprechenden Getriebe kann ebenfalls die die senkrechte Bewegung bewirkende Einrichtung bilden.
10
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
20
30
35
40
4ΐ
50
55
60
65
Claims (5)
1. Verfahren zum selbsttätigen Einstellen der beiden Spanneinrichtungen einer Stumpfschweißmaschine
zum Zusammenschweißen von zwei Metallblechen ungleicher Dicke, bei dem die Spanneinrichtungen
zum gegenseitigen Ausrichten bezüglich der Dicke der zu verschweißenden Bleche relativ zueinander
elektrisch gesteuert verstellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach
dem Einspannen der Bleche ein der Weile des Spaltes zwischen den beiden Spannbacken jeder Spanneinrichtung
entsprechender elektrischer Wert von einem gemeinsamen Bezugspunkt gemessen wird
und daß die Spanneinrichtungen gegenseitig um eine Strecke verstellt werden, die der Hälfte der Differenz
dieser beiden elektrischen Werte entspricht
2. Stumpfschweißmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß eine der beiden Spanneinrichtungen (18,23) mit der Basis (10) der Maschine fest verbunden ist
und die andere Spanneinrichtung (37,42) relativ zur Basis (10) verstellbar ist.
3. Stumpfschweißmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Messung der Weite des Spaltes zwischen den Spannbacken und zur Messung der Verstellstrecke
jeweils Linearpotentiometer (LP,, LP1, LPj) vorgesehen sind.
4. Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken der
Spanneinrichtungen (18,73; 37,*·?) jeweils am rückwärtigen
Teil mit Stahleinsätzen (20,25; 39,44) versehen sind und die LinearpcientK-mcter (LPt, LP2)
an diesen Teilen angeordnet sind.
5. Stumpfschweißmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Steuerung drei Pufferverstärker (OPu OP2, OPi) enthält, die derart zusammengeschaltet
sind, daß der Verstärkungsgrad aller drei Pufferverstärker den Wert eins aufweist, und
daß die beiden der Weite des Spaltes entsprechenden elektrischen Werte jeweils am Eingang des ersten
und des zweiten Pufferverstärkers (ΌΡι, ΟΡ2).
die entgegengesetzte Polarität aufweisen, anliegen, daß die Ausgänge dieser beiden Pufferverstärker
(OPu OP2) und der Eingang des dritten Pufferverstärkers (OPj) miteinander verbunden sind und der
Ausgang des dritten Pufferverstärkers (OPi) über einen halbierenden Spannungsteiler (Rj, R<) geerdet
ist, dessen Abgriff den Verstellwert liefert.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US00384797A US3816695A (en) | 1973-08-02 | 1973-08-02 | Flash welders |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2437443A1 DE2437443A1 (de) | 1975-02-20 |
| DE2437443C2 true DE2437443C2 (de) | 1984-08-09 |
Family
ID=23518800
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