DE2448252A1 - Schweissgeraet und verfahren zu dessen steuerung - Google Patents

Description

Cecil Equipment Co., Inc., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Ohio, 6186 Norwalk Road, MEDINA, Ohio 44256 (V.St.A.)

Schweißgerät und Verfahren zu dessen Steuerung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißgerät nebst Verfahren zum.automatischen Zusammenschweißen im Verlauf einer Naht von zwei Metaliplatten oder Blechen, die sich überwiegend in einer einzigen Ebene erstrecken und mindestens eine die Naht kreuzende Aufwölbung aufweisen.

Hierbei handelt es sich insbesondere um Schweißgeräte mit einer an die aufgewölbten Oberflächen angebrachten Schweißvorrichtung, die Mittel zur Führung und Steuerung eines Schweißkopfes besitzt, der identisch auf gewölbte Oberflächen ohne Rücksicht auf die Ausrichtung dieser Oberflächen verschweißt.

Weil diese aufgewölbten Bleche im allgemeinen zur Herstellung relativ großer, vollständig eingeschlossener und selbsttragender Konstruktionen benutzt werden, ist

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es erforderlich, die Bleche von der Innenseite her zusammenzuschweißen; das Gerät muß daher relativ klein, leicht und in der Lage sein , das Verschweißen unter jedem möglichen Winkel durchzuführen. Außerdem soll das Gerät in der Lage sein, die Schweißarbeit ohne körperliche Unterstützung mit Ausnahme der aufgewölbten Oberflächenabschnitte in der Nähe der Schweißnaht durchzuführen.

Steuersysteme zur Durchführung automatischer Schweißoperationen sind bekannt. Beispielsweise ist in der US-Patentanmeldung Nr. 874 153 vom 5. November 1969 eine Anordnung zur Führung einer Schweißvorrichtung in Abhängigkeit von vertikalen und/oder horizontalen Schweißnaht-Positionen bzw. des daraus resultierenden Vektors beschrieben worden. Bei dieser Anordnung bewegen sich Schweißvorrichtung und Werkstück relativ zueinander, um die Schweißnaht am Werkstück zu vollenden. Ein Abtaster stellt Variationen in der Vertikal- und/oder Horizontal-Position der Naht im Raum fest und erzeugt ein Signal, welches zum Positionieren des Schweißbrenners auf dem Vektor ausgenutzt wird, der sich aus solchen Änderungen ergibt.

Das erfindungsgemäße Schweißgerät variiert die Positionierung der Schweißvorrichtung automatisch in Abhängigkeit von Veränderung des räumlichen Verlaufes der Schweißnaht. Im vorliegenden Falle muß die Relativposition der Schweißvorrichtung senkrecht zur Hauptebene der aufgewölbten Bleche häufig durchgeführt werden. Eine Änderung dieser Dimension gegenüber dem Werkstück mit aufgewölbter Oberfläche stellt beträchtliche Anforderungen an ein automatisches Schweißgerät.

Die Feststellung von Änderungen in der Relativposition

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der Schweißvorrichtung senkrecht zur Hauptebene hat sich als schwierig erwiesen, insbesondere bei großen Abweichungen, wie sie bei den aufgewölbten Oberflächen für große Container zur Verschiffung von Flüssiggas, Brennstoff und dergleichen benutzt werden. In diesem Falle ist die Ausnutzung der Information zur Steuerung der Positionierung der Schweißvorrichtung schwierig. Die bisher unternommenen Versuche, solche Container automatisch zu verschweißen, waren nicht erfolgreich.

Das Problem wird noch dadurch erschwert, daß beim Verschweißer der aufgewölbten Bleche kein Füllmaterial benutzt wird. Das heißt, zwei sich-überlappende aufgewölbte Bleche werden bis zum Schmelzpunkt aufgeheizt und dann ohne zusätzliches Metall verschmolzen. In einem solchen Falle ist die exakte Positionierung der Schweißvorrichtung äußerst wichtig. Gelangt nämlich die Schweißwärme nicht auf den Überlappungspunkt der Bleche, sondern an andere Stellen, ist ein Durchbrennen möglich. Selbst wenn eine Schweißpunktverlagerung nicht zum Durchbrennen des Bleches führt, ist die gewünschte Eindringtiefe der Schweißung immer von der richtigen Positionierung der Schweißvorrichtung abhängig.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt für die Konstruktion eines Gerätes zum Verschweißen von aufgewölbten Oberflächen betrifft Geschwindigkeitsveränderungen, mit denen die Schweißvorrichtung in Richtung der Schweißnaht vorwärtsbewegt wird. Hierbei ist zu bedenken, daß im Bereich der Aufwölbungen ein Luftvolumen an der entgegengesetzten Blechseite vorhanden ist. Solch ein Luftvolumen verursacht einen Wärmestau in den Blechen und kann somit zum Durchbrennen führen. Beim Verschweißen der Aufwölbungen muß also entweder die Geschwindigkeit erhöht oder der Schweißstrom herabgesetzt werden, wenn man sich solchen Stellen nähert und dort zu schweißen beginnt; die Komplexität und der Grad der Richtungsänderung an den Aufwölbungen bedingt sowohl beim

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Erreichen als auch nach Beendigung des Überlaufes solcher Aufwölbungen eine Korrektur dieser Variablen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes automatisches Schweißgerät zu schaffen, welches die nachfolgend aufgeführten Bedingungen erfüllt:

Das Schweißgerät soll die Bewegungen eines Schweißkopfes in drei Richtungen steuern, nämlich vor und zurück, zur Seite und/oder nach oben und unten, oder vertikal gegenüber der zu verschweißenden Oberfläche; sie soll Mittel enthalten, welche den Schweißkopf senkrecht oder unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der zu verschweißenden Oberfläche führen, auch wenn die Oberfläche bogenförmige oder anders geformte Oberflächenabschnitte enthält, die in von der Hauptebene der zu verschweißenden Bleche abweichenden Ebenen liegen, wie dies bei aufgewölbten Oberflächen der Fall ist. Das Gerät soll ferner Mittel enthalten, welche die Bewegungsrichtung auf einem vorbestimmten konstanten Wert gegenüber der Schweißnaht halten, also eine konstante Geschwindigkeit des Schweißbrenners gegenüber der zu schweißenden Naht aufrechterhalten, auch wenn diese Geschwindigkeit von der Lineargeschwindigkeit der Schweißvorrichtung als Ganzes abweichen; das Gerät soll ferner in der Lage sein, die übrigen Bewegungsrichtungen in einer senkrecht zu der' zu verschweissenden Oberfläche verlaufenden Ebene zu ermöglichen, die Schweißkopfbewegung in Längsrichtung der zu verschweißenden Oberfläche besorgen und die Schweißkopfbewegungen in Richtung auf die zu verschweißende Oberfläche zu und von ihr fort zu steuern.

Ferner sollen Befestigungseinrichtungen das schnelle Anbringen und Lösen des Schweißgerätes an aufgewölbten

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Oberflächen ermöglichen, um das Repositionieren des Gerätes zu erleichtern und Beschädigungen der aufgewölbten Oberflächen zu vermeiden.

Ferner soll das Gerät in der Lage sein, den Grad der Wärmeeindringung beim Schweißen im gesamten Nahtverlauf konstant zu steuern, insbesondere durch Steuerung des e ffektiven Schweißstromes, und ferner soll die Schweißeindringtiefe ohne Rücksicht auf die relative Ausrichtung des Schweißkopfes effektiv gesteuert werden.

Das Gerät soll ferner nach Ansteuerung automatisch im wesentlichen in Längsrichtung einer aufgewölbten Oberfläche entlanglaufen, bis der automatische Vorschub durch andere Steuermittel unterbrochen wird; bei festgestellten wesentlichen Abweichungen von einem normalerweise planen Abschnitt einer im wesentlichen aufgewölbten Oberfläche soll der vorprogrammierte automatische Ablauf unterbrochen werden; außerdem soll das Gerät bei solchen festgestellten Abweichungen von einer normalerweise planen Oberfläche programmierbare Oberflächencharakteristiken für das automatische Ablaufen auf normalerweise planen Abschnitten ersetzen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale, die in den der Beschreibung folgenden Patentansprüchen dargelegt sind, gelöst.

Zur Einstellung des Kurses, den ein Schweißkopf neben einer zu schweißenden aufgewölbten Oberfläche ausführt, können mehrere Schlitten vorhanden sein, welche den Schweißkopf nach einer abgetasteten Funktion zur aufgewölbten Oberfläche führen.

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Ferner können angepaßte verzahnte und um eine geraeinsame Achse verdrehbare Bogensegmente benutzt werden, um den Schweißkopf unabhängig von der Längsbewegung des Gerätes zu führen. Mehrere Kreisbögen gestatten eine höhere Geschwindigkeit als ein einzelner Kreisbogen und ermöglichen eine größere Bewegungsfreiheit des Schweißkopfes .

Das erfindungsgemäße Schweißgerät hat ferner den Vorteil» besonders leicht zu sein und sich von zwei Arbeitern leicht anheben zu lassen. Außerdem gestatten seine Gesamtabmessungen ein leichtes Positionieren und Bedienen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung entnommen werden. Darin zeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Frontansicht des gesamten Schweißgerätes;

Fig. 2 eine vergrößerte Einzeldarstellung einer

Einrichtung der Erfindung zum Halten eines Schweißkopfes gegenüber einer zu verschweißenden Oberfläche;

Fig. 3 einen Schnitt im Verlauf einer Linie 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt im Verlauf einer Linie 4-4 von Fig. 1;

Fig. 5 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Bogensegmentes aus dem Gerät von Fig. 1;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Ausschnitt von Fig. 5;

Fig. 7 ein Blockschaltbild von einem Steuersystem zur Steuerung des Schweißgerätes; und

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Fig. 8a

und 8b je eine Darstellung einer elektrostatischen

Steuerkarte zur Steuerung der linearen bzw.

winkelmäßigen Auswanderung des Schweißkopfes,

Zur Herstellung eines Gefäßes oder Behälters mit ziemlich großen Abmessungen, jedoch ohne zusätzliche Stützelemente innerhalb des Behälters, ist es üblich, in die Behälterwandung integrale Rippen bzw. Auswölbungen einzuarbeiten. Diese integralen Verstärkungselemente sind so in die Oberfläche eingearbeitet, daß sie sich gegenseitig senkrecht in einer symmetrischen Anordnung schneiden. Derartige Oberflächenabschnitte, die diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zugrunde gelegt sind, wurden ursprünglich in Frankreich und später in anderen Ländern patentiert, und sie werden gewöhnlich in Platten mit den Abmessungen 1 m oder 3 m χ 0,65 m hergestellt. Zur Herstellung eines Gefäßes überlappen sich diese mit integralen Verstärkungen versehenen Platten in der notwendigen Ausrichtung und bilden dabei den Boden, die Seitenwände und die Oberwand des Gefäßes einschließlich schräger Abschnitte.

Ein solches, unter Verwendung des oben erwähnten Patentes aufgebautes Gefäß ist Bestandteil eines Gesamtsystems zum Transport von Flüssiggas auf einem Seeschiff. Das nach dem Erfinder benannte System wird als Membransystem bezeichnet. Der Behälter, wenn er aus sich überlappenden verschweißten Blechen hergestellt ist, dient zur Aufnahme von Propangas mit extrem niedriger Temperatur; ein normalerweise gasförmiger Stoff wird somit als Flüssigkeit transportiert.

Da der Behälter vollständig dicht sein muß, werden die Metallplatten mit überlappten Nähten geschweißt. Dabei ergeben sich mehrere Probleme. Zunächst sollen die Platten

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in einer bestimmten Ausrichtung verschweißt werden. Ein weiteres Problem stellen die Auswölbungen in den Platten dar. Ein Gerät zum automatischen Verschweißen der Platten und der darin befindlichen Auswölbungen muß notwendigerweise recht kompliziert sein. Ein weiteres Problem ist die Notwendigkeit, daß die Oberfläche der Platten sauber sowie frei von Narben oder anderen ernsthaften Beschädigungen sein muß, wenn die Schweißung vollendet ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Schweißgerät eignet sich zum automatischen Verschweißen von überlappten Metallplatten oder Blechen 11 mit darin eingeformten sich schneidenden Verstärkungen bzw. Auswölbungen 12 und 13. Um einen Schweißkopf gegenüber der Schweißoberfläche zu fixieren, erfassen eine Anzahl von Befestigungseinrichtungen 14 die Oberfläche der Bleche 11 fest im Bereich von Kreuzungspunkten 15, wo sich die Auswölbungen schneiden.

Eine Führungsschiene 17 ist fest, jedoch einstellbar gegenüber jeder beliebigen Kante des Bleches 11 an den Befestigungseinrichtungen 14 angebracht, und sie läßt sich ferner parallel zu dieser Kante des zu verschweißenden Bleches 11 ausrichten. Den übrigen Teil des Schweißgerätes 10 trägt ein Schlitten 19, der auf der Führungsschiene 17 ruht und sich über diese hinwegbewegen kann.

Gemäß Fig. 4 besitzt die Führungsschiene 17 vier schräge Flächen 20, an denen Laufrollen 21 des Schlittens angreifen, die sich mittels einer Spindel 22 spielfrei einstellen lassen. Eine sich über die Gesamtlänge der Führungsschiene 17 erstreckende Zahnstange 24 ermöglicht das Positionieren des Schlittens 19 an jeden beliebigen Punkt der Führungsschiene 17 mit Hilfe eines geeigneten Zahnrades 25, welches durch einen steuerbaren Motor 26 antreibbar ist.

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Zum Schlitten 19 gehört ein erster Unterschlitten 28, der an geeigneten Säulen 29 des Schlittens geführt und mittels eines steuerbaren Motors 31 über eine Gewindespindel 30 vertikal verschiebbar ist. Mittels eines weiteren steuerbaren Motors 34 läßt sich ein schwenkbar im ersten Unterschlitten 28 gelagertes erstes Zahnbogensegment 33 gegenüber diesem Unterschlitten bewegen, und dieses erste Zahnbogensegment wird von einem zweiten Zahnbogensegment 36 von gleicher Konstruktion genau überdeckt, welches an dem ersten Zahnbogensegment befestigt ist. Auf diesem zweiten Zahnbogensegment 36 ist unabhängig vom ersten Unterschlitten 28 ein zweiter Unterschlitten 38 geführt und mit einem steuerbaren Motor 39 versehen, der mittels eines geeigneten Zahntriebes in das zweite Zahnbogensegment 36 eingreift.

Auf dem zweiten Unterschlitten 38 befindet sich eine Schweißkopfanordnung 41, bestehend aus einer Schweißspannungsteuereinheit 42 von der TekTran Division of Air Products & Chemical, Inc. als Teil einer 150-Ampere-Schweißvorrichtung, einem Schweißbrenner 43, und einem mechanischen Sensor 44 zur Feststellung von Oberflächenabweichungen an den zu verschweißenden Blechen 11.

Ferner gehört zum Schweißgerät 10 noch eine von der TekTran Division of Air Products and Chemical, Inc. hergestellte Stromversorgung 46, die zwecks Einbeziehung der für das erfindungsgemäße Schweißgerät 10 erforderlichen Steuerelemente beträchtlich modifiziert wurde. Die Stromversorgung und die übrige Ausrüstung zur Erzeugung des Schweißlichtbogens ruht auf einem geeigneten Träger 47.

Die Schweißbogenerzeugungseinrichtung ist mit der Stromversorgung 46 durch geeignete Kabelanschlüsse und dem Schweißbrenner 43 durch ein einzelnes Kabel'48 verbunden.

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Die restlichen Elemente des Schweißgerätes 10 sind mit der Stromversorgung 46 durch entsprechende Leitungen verbunden.

Weil die Bleche 11, aus denen der gesamte herzustellende Behälter besteht, mal horizontal,mal vertikal oder in anderer Lage angeordnet sind, muß die Befestigungseinrichtung 14 in der Lage sein, die darauf befestigten Teile des Schweißgerätes 10 in jeder beliebigen Lage der Bleche 11 sicher zu tragen. Andererseits darf das Anbringen der Befestigungseinrichtungen 14 an den Blechen zu keinen Blechbeschädigungen führen.

Die Anzahl der benötigten Befestigungseinrichtungen 14 hängt von der Länge des zu verschweißenden Bleches 11 ab; bei einer Länge des Bleches 11 von nur einem Meter reichen zwei Befestigungseinrichtungen 14 zur Fixierung der damit verbundenen Teile des Schweißgerätes 10 aus . Bei einer Blechlänge von 3 m würde man vorzugsweise vier Befestigungseinrichtungen 14 benötigen. Gemäß Fig. 3 gehört zu der einzelnen Befestigungseinrichtung 14 ein Befestigungsknebel 50 zum Festlegen der entsprechenden Geräteteile gegenüber der Befestigungseinrichtung 14 und damit gegenüber dem.Blech 11. Werden nur zwei Befestigungseinrichtung 14 verwendet^ dann werden die beiden Befestigungsknebel 50 so eingesetzt, daß die betreffenden Teile des Schweißgerätes 10 an der einen Kante des Bleches 11 fixiert werden. Verwendet man jedoch mehr als zwei Befestigungseinrichtungen 14, dann benutzt man nur bei zweien von ihnen die Befestigungsknebel 50, während auf den übrigen Befestigungseinrichtungen die Führungsschienen 17 nur schwimmend gelagert ist.

Den Aufbau der Befestigungseinrichtung 14 zeigt Fig. 2;

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ein erstes Element 52 ist fest, und ein zweites Element 54 ist verschiebbar gegenüber einem Rahmen 53 angebracht. Die einander zugekehrten Seiten der beiden· Elemente 52 und 54 sind gemäß Fig. 2 den Konturen der dazwischenliegenden Auswölbung 12 des Bleches 11 angepaßt. Somit liegen die beiden Elemente 52 und 54 lediglich an den Auswölbungen 12 und 13 an. Eine Beschädigung der zwischen den Auswölbungen liegenden, im wesentlichen flachen Oberflächenabschnitte 55 des Bleches 11 ist somit ausgeschlossen.

Ferner besitzen beide Elemente 52 und 54 eine dem Kreuzungspunkt 15 der Blechoberfläche entsprechende zweite Oberflächenkontur 56 (Fig. 3).

Die nach dem erwähnten französischen Patent ausgebildeten Bleche 11 besitzen am Kreuzungspunkt 15 der Auswölbungen 12 und 13 Vertiefungen 58, welche das sichere und feste Anbringen der Befestigungseinrichtungen 14 an dem zu schweißenden Blech 11 gestatten.

Nach dem Positionieren der zu verschweißenden Bleche 11 wird das Schweißgerät 10 in zuvor beschriebener Weise an dem Blech 11 befestigt. Da das Schweißen im Verlauf der sich überlappenden Blechränder erfolgt, richtet man die Führungsschiene 17 parallel und so relativ zu der Schweißrichtung aus, daß der Schweißbrenner 43 sich an dem zu verschweißenden Rand des Bleches 11 befindet.

Dann wird das Schweißgerät 10 entweder an einer Bedienungsplatte 60 (Fig. 1) oder mittels einer nicht dargestellten Fernsteuereinrichtung in Betrieb gesetzt. Nach der erforderlichen Einbrennzeit für den Schweißbrenner 43 beginnt sich der bewegliche Teil des Schweißgerätes 10 auf seiner

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Führungsschiene 17 über das Blech 11 hinwegzubewegen. Die Bleche sind so konstruiert, daß am zu verschweißenden Rand des. Bleches immer erst ein flacher Oberflächenabschnitt 55 zur Verfugung steht, nicht etwa eine der Auswölbungen 12 oder 13.

Der Schweißbrenner 43 beginnt seinen Schweißbetrieb mit gegebener Geschwindigkeit, gegebenem Strom sowie mit gegebener Amplitude und Pulsdauer, wie an der Stromversorgung 46 einprogrammiert. Die Steuerung dieser Funktionen und Zustände wird anschließend eingehend erläutert. Der Schweißbrenner 43 folgt dem Randverlauf des Bleches 11 mit Hilfe des steuerbaren Motors 26, der in die Zahnstange 24 der Führungsschiene 17 eingreift und den Schlitten 19 längs bewegt. Zeitablauf und Größe der dem Motor 26 zuteil werdenden Steuerung sind eine Funktion, die von der Oberflächencharakteristik des Bleches 11 abhängig ist. Während im allgemeinen eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit auf dem Schweißpfad erwünscht ist, erfordern komplizierte Bewegungen der Schweißkopfanordnung 41 aufgrund der Auswölbungen 12 und 13 eine Reduzierung der Vorwärtsbewegung des Schlittens 19. Bei der Vorwärtsbewegung des Schweißbrenners 43 im Verlauf des Randes des zu verschweißenden Bleches 11 muß dieser zwei wichtige Ausrichtungsmerkmale einhalten. Erstens muß der Brenner 43 immer im wesentlichen den gleichen vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Bleches 11 einhalten, und zweitens muß der Brenner 43 immer senkrecht zur Schweißoberfläche stehen, in jedem Augenblick.

Die erste Forderung wird erfüllt durch den Motor 31 mit Gewindespindel 30, welche den ersten Unterschlitten 28 entweder an die zu verschweißende Oberfläche heranbewegt oder von dieser entfernt, und durch einen Motor 61 an der Schweißspannungssteuereinheit 42 der Schweißkopfanordnung 41,

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welche den Schweißbrenner 43 relativ zum zweiten Unterschlitten 3 8 verschiebt.

Die zweite Forderung wird direkt durch eine Bewegung des ersten Zahnbogensegmentes 33 relativ zum ersten Unterschlitten 28 gelöst, angetrieben durch Motor 34, und ferner durch eine Bewegung des zweiten Unterschlittens 38 gegenüber dem zweiten Zahnbogensegment 36, angetrieben durch den steuerbaren Motor 39. Zu Beginn des Schweißprozesses, bewegt sich der Schweißbrenner 43 zunächst geradlinig entsprechend dem zuvor beschriebenen Kantenverlauf des Bleches 11, das verschweißt werden, soll= Der Schweißbrenner 43 ist so positioniert, daß das Blech 11 verschweiß wird, sobald der Bewegungsablauf begonnen hat. sollte eine kleine Abweichung im Oberflächenverlauf vorliegen, so stellt die Schweißspannungsteuereinheit 42 eine Abweichung des sich entwickelnden Schweißbogens an der Oberfläche fest und steuert den Abstand zwischen Schweißbrenner 43 und der Oberfläche durch Ansteuerung des Motors 61 so nach, daß der Schweißbrenner 43 entweder angenähert oder von der Oberfläche abgerückt wird.

Während sich der Schweißbrenner 43 über den flachen Oberflächenabschnitt 55 des Bleches 11 hinwegbewegt, wird der mechanische Sensor 44 ausgelöst, sobald eine wesentliche Abweichung vom normalen Oberflächenverlauf vorliegt. Eine solche wesentliche Abweichung stellt unter normalen Betriebsbedingungen immer eine Auswölbung 12 oder 13 dar. Die Betätigung des mechanischen Sensors 44 löst in dem Schweißgerät 10 eine zeitliche Seguenz von Steuerfunktionen aus.

Diese Steuerfunktionen sind in das Schweißgerät 10 unter Benutzung einer Anzahl von elektrostatischen Leseeinrichtungen, 63 für variable Informationen (Fig;. 1) einprogrammiert

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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63 vom Typ Data-track, Model #- 5310 Kartenprogrammierer, bezogen von der Research Incorporation, und in die Stromversorgung 46 einbezogen unter Modifizierung der Schaltungen und Hardware. Die Anwendung der Leseeinrichtungen ist weiter unten erläutert.

Der zeitliche Ablauf der Steuerfunktionen erfolgt, wie gesagt, sobald der Sensor 44 die Annäherung an eine Auswölbung 12 oder 13 feststellt. Anschließend wird sofort der Anstellwinkel des Schweißbrenners 43 gegenüber dem Blech 11 geändert. Die Winkeländerung ist das direkte Ergebnis einer gleichzeitigen Ansteuerung der beiden steuerbaren Motoren 34 und 39, so daß die gesamte Schweißkopfanordnung 41 relativ zur Oberfläche des Bleches 11 verschwenkt wird. Die zu dieser Winkeländerung führende Information ist in eine der elektrostatischen Leseeinrichtungen 63 einprogrammiert.

Im Zuge der Winkeländerung des Schweißbrenners 43 behält der Schlitten 19, angetrieben vom steuerbaren Motor 26, seine Längsbewegung bei. Zusätzlich gestattet der Motor 61 der Schweißspannungssteuereinheit 42 in der Schweißkopfanordnung 41 eine Bewegung des Schweißbrenners 43 zu und von der Oberfläche des Bleches 11. Diese Operationsweise dauert an, bis der Schweißbrenner 43 in eine zu dem flachen Oberflächenabschnitt 55 des Bleches 11 im wesentlichen parallele Position geschwenkt worden ist. Während dieser Zeit hat der Schweißbrenner 43 den gesamten Radius 65 am Übergang von der Auswölbung 12 oder 13 zum flachen Oberflächenabschnitt 55 des Bleches 11 geschweißt.

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Die der Winkelbewegung des Schweißbrenners 43 dienenden steuerbaren Motoren 34 und 39 bewegen das erste Zahnbogensegment 33 gegenüber dem ersten Unterschlitten 28 bzw. den zweiten Unterschlitten 38 gegenüber dem zweiten Zahnbogensegment 36. Da beide Zahnbogensegmente 33 und 36 fest miteinander verbunden sind, führt die gleichzeitige Ansteuerung der Motoren 34 und 39 zu einer Verlagerung des Schweißbrenners 43, die doppelt so groß ist wie die Winkelbewegung durch einen der Motoren 34 oder 39. Daraus folgt, daß der Schweißbrenner 43 eine bestimmte Winkelposition in der Hälfte der Zeit erreicht, die bei Verwendung nur eines einzigen Zahnbogensegmentes benötigt würde.

Fig. 5 zeigt den Schweißbrenner 43 in einer Position, die er unmittelbar vor Beginn der nächsten Steuerfunktion im Zeitplan einnimmt. Nachdem der Radius 65 fertig geschweißt ist, werden im zweiten Abschnitt des Zeitplans die Bewegungen des Schweißbrenners 43 gesteuert und der Motor 26 für die Längsbewegung des Schlittens 19 außer Betrieb gesetzt. Zwischen dem .fertiggestellten Radius 65 und einem Gipfelradius 66 überstreicht der Schweißbrenner 43 einen schräg nach oben führenden, fast linearen Abschnitt 67 und wird dabei von einer in die elektrostatische Leseeinrichtung 63 eingespeicherten variablen Information gesteuert, welche den Schweißbrennerwinkel und die lineare Auswanderung von dem im wesentlichen flachen Oberflächenabschnitt 55 enthält. In diesem Schweißabschnitt erfolgt lediglich eine Justierung hin und von der gerade geschweißten Oberfläche mit Hilfe des Motors 61 der Steuereinheit 42. Während die lineare Abrückinformation den ersten Unterschlitten 28 von der Oberfläche des Bleches 11 fortbewegt, steuert die Schweißbrenner-Winkelinformation die Motoren 34 und 39 so an, daß sie den Schweißbrenner 43 immer senkrecht zur Oberfläche der Auswölbung 12 oder 13 halten.

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Ein dritter Abschnitt des Zeitplanes steuert den Schweißbrenner 43 von der Verbindungsstelle des Abschnittes 67 mit dem Gipfelradius 66 bis zum Übergang in einen anderen fast linearen Abschnitt 68 auf der anderen Seite des Gipfelradius 66., In diesem Zeitraum wird der Motor 26 für die Längsbewegung des Schlittens 19 wieder in Betrieb gesetzt, der Motor 61 dafür jedoch abgeschaltet. Die Steuerung des Schweißbrenners 43 erfolgt also in diesem Abschnitt nur über die Längsbewegung des Schlittens 19, die Beeinflussung des Schweißbrennerwinkels und der linearen Abweichung von dem im wesentlichen flachen Oberflächenabschni 11 5 5 -

In diesem dritten Abschnitt des Zeitplanes führt der Schweißbrenner 43 den größten Teil seiner Rotationsbewegung unter der Einwirkung des ersten und zweiten Zahnbogensegmentes 33 und 36 auf. Der Abstand zwischen Schweißbrenner 43 und der Oberfläche der Auswölbung 12 oder 13 wird in diesem dritten Zeitplanabschnitt durch den ersten Unterschlitten 28 eingehalten, der durch die lineare Abweichbewegungs-Information gesteuert wird.

Der vierte Abschnitt des Zeitplanes beginnt mit dem Übergang des Gipfelradius 66 in den fast linearen Abschnitt 68 der Auswölbung 12 oder 13 und endet mit dem Radius 65 am Übergang zum flachen Oberflächenabschnitt 55. In diesem Zeitraum wird weder der Motor 26 für die Längsbewegung abgeschaltet. Statt dessen erfolgt die Steuerung des Schweißbrenners 43 durch die Schweißspannungs-Steuereinheit 42 und die lineare Abweichung. Am extremen Ende dieses Abschnittes verläuft der Schweißbrenner 43 fast parallel zum flachen Oberflächenabs hnitt 55. In dieser Position haben das erste und das zweite Zahnbogensegment 33 und 36 und der zweite Untorschlitten 38 fast das äußere Ende ihres Weges gemäß Fiq. im Uhrzeigersinne erreicht.

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Im letzten Abschnitt des Zeitplanes für die Steuerung der Schweißbrennerbewegung führt der Schweißbrenner 43 das Schweißen des Radius 65 durch. Auch hier wird wie zuvor der Schweißbrennerwinkel nach und nach durch Ansteuerung der Motoren 34 und 39 für die beiden Zahnbogensegmente 33 und 36 und für den zweiten Unterschlitten verändert. Anschließend erfolgt durch Ansteuerung des Motors 26 eine Längsbewegung des Schlittens 19. Ferner wird der Motor 61 wieder den Steuerbefehlen der Schweißspannungssteuereinheit 42 unterstellt, um den Schweißbrenner 43 zu oder von der zu schweißenden Oberfläche zu bewegen.

Sobald der Schweißbrenner 43 anschließend wieder eine senkrecht zum Blech 11 ausgerichtete Stellung erreicht hat, ist die gesamte Auswölbung 12 oder 13 fertig geschweißt. Dann geht die Steuerung der Schweißbrennerbewegung wieder in die vorbestimmte automatische Betriebsweise über. Diese Betriebsweise hält an, bis der mechanische Sensor 44 die nächste Auswölbung 12 oder 13 feststellt. Die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63 werden nach Zyklusabschluß automatisch wieder auf Null zurückgestellt, um für die nächste Auswölbung zur Verfügung zu stehen.

Die Bewegungssteuerung des Schweißbrenners 43 relativ zur geschweißten Oberfläche erfolgt die ganze Zeit über die Stromversorgung 46, jedoch modifiziert durch die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a, b, c, d, e und f. In Fig. 7 sind die Stromversorgung 46 und die zugeordneten Steuerschaltungen als Block 70 schematisch dargestellt.

Die Schweißkopfanordnung 41 enthält den .Schweißbrenner 43, den mechanischen Sensor 44, die Schweißspannungssteuereinheit 42 und den Motor 61 zur Bewegung der Schweißkopfanordnung 41, wenn er entsprechende Befehle dazu von der

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Schweißspannungssteuereinheit 42 über eine Leitung 75a von einem Sensor 75 erhält. Zur Schweißkopfanordnung 41 gehört ferner ein Linearpotentiometer 71, dessen Schleifer 72 der Bewegung des Schweißbrenners 43 in Abhängigkeit von der Schweißspannungssteuereinheit 42 folgt. Eine am Schleifer 72 abzunehmende Spannung ist der zurückgelegten Distanz des Schweißbrenners 43 proportional, und sie wird innerhalb einer Aktivierschaltung 73 mittels einer geeigneten Schaltung, beispielsweise einer Brückenschaltung mit einer anderen Spannung verglichen, die von der stromversorgung 46 über eine Leitung 74 eingespeist wird. Diese von der Stromversorgung 46 eingespeiste Spannung ist das Resultat eines vorbestimmten Wertes für die Schweißbogenlänge zwischen Schweißbrenner 43 und der zu schweißenden Oberfläche. Stellt die Schweißspannungssteuereinheit 42 fest, daß die Schweißbogenlänge nicht dem gewünschten Wert entspricht, dann wird der Motor 61 zu einer entsprechenden Korrekturbewegung des Schweißbrenners 43 veranlaßt, bis die Spannungswerte übereinstimmen.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält der Schweißbrenner 43 die richtigen Spannungs- und Stromwerte für das Schweißen von der Stromversorgung 46 über drei elektrostatische Leseeinrichtungen 63a, b und c. Hiervon steuert die Leseeinrichtung 63a den Schweißstrom mit allen für verschiedene zu verschweißende Oberflächenabschnitte notwendigen Änderungen.

Im wesentlichen wird der Schweißbrenner 43 mit einem von der elektrostatischen Leseeinrichtung 63a bestimmten Gleichstrom versorgt, dem wünschenswerterweise eine Wechselspannung überlagert ist, um die Stromversorgung des Schweißbrenners 43 vorteilhaft pulsierend zu gestalten. Durch diesen pulsierenden Effekt fließt das geschmolzene Metall gleichmäßiger, bildet keine Raupen,

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und es wird eine sehr gleichmäßige Naht geschweißt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wechselspannung durch die beiden elektrostatischen Leseeinrichtungen 63b und c zugeführt. Hiervon regelt die'erste Leseeinrichtung 63b die Amplitude, und die andere Leseeinrichtung 63c die Pulsbreite der Wechselspannung. Obwohl beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Anstieg beim Anwachsen und Abnehmen des Impulses nicht fortlaufend gesteuert werden, sondern eher in der Stromversorgung voreingestellt sind, ist eine fortlaufende Regelung des Impulsanstieges möglich, wenn man eine zusätzliche elektrostatische Leseeinrichtung verwendet.

Die zuletzt besprochenen drei elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a, b und c zur Stromsteuerung für den Schweißbrenner 43 sind mit der Stromversorgung 46 durch elektrische Kabel 76, 77 bzw. 78 verbunden. Die Verbindung dieser Leseeinrichtungen 63a, b und c mit dem Schweißbrenner 43 erfolgt durch entsprechende elektrische Kabel 79a, b und c.

Die elektrostatische Leseeinrichtung 63d regelt den steuerbaren Motor 26 und damit die Längsbewegung des Schlittens 19 auf der Führungsschiene 17 gegenüber der Oberfläche des Bleches 11. Diese Leseeinrichtung 63d ist mit der Stromversorgung 46 über ein Kabel 80 und mit dem Motor 26 über ein Kabel 81 verbunden. Wie schon gesagt, läuft der Motor 26 im Bereich des flachen Oberflächenabschnittes 55 kontinuierlich und wird erst geregelt, wenn der mechanische Sensor 44 eine Auswölbung 12 oder 13 feststellt. Deshalb ist der Sensor 44 mit der elektrostatischen Leseeinrichtung 63d über eine elektrische Leitung 82a verbunden.

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Der erste Unterschlitten 28 nimmt eine stationäre Ausgangsposition ein, bis der mechanische Sensor 44 eine Auswölbung 12 oder 13 an dem zu schweißenden Blech 11 feststellt und den Motor 31 ansteuert, um den ersten Unterschlitten 28 zu bewegen. Zu einem solchen Zeitpunkt veranlaßt der Sensor 44 über eine elektrische Leitung 82b eine andere elektrostatische Leseeinrichtung 63e, den steuerbaren Motor 34 in Betrieb zu setzen, um die richtige Bewegung des ersten Unterschlittens 28 durchzuführen.

Fig. 8a zeigt eine Karte 84 für die elektrostatische Leseeinrichtung 63e mit der Information für die gewünschten Bewegungen des ersten Unterschlittens 48. Da das zu

schweißende Blech 11 gegenüber der Horizontalen und der Vertikalen jede beliebige Richtung einnehmen kann, sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bewegungen des ersten Unterschlittens 28 auf die linearen Auslenkungen des Schweißbrenners 43 gegenüber dem flachen Oberflächenabschnitt 55 des Bleches 11 bezogen. Fig. 8a läßt erkennen, daß die Information der Karte 84 in Gestalt einer Kurvenform 85 im wesentlichen der tatsächlichen Konfiguration der zu schweißenden Auswölbung entspricht. Für andere zu schweißende Auswölbungen muß man die Information der Karte 84 ändern. Die Leseeinrichtung 63e ist mit der Stromversorgung 46 über ein Kabel 87 und in ähnlicher Weise mit dem Motor 31 über ein Kabel 88 elektrisch verbunden.

Gemäß Fig. 4 und 5 ist mit der vom Motor 31 angetriebenen Gewindespindel 30 über ein Zahnrad 91 ein Potentiometer 90 gekoppelt und verändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Bewegung des ersten Unterschlittens 28. Der abgetastete Widerstandswert wird auf dem Wege über eine Leitung 115 in einer Aktivierschaltunq 92 für den steuerbaren Motor 31 ausgenutzt, welcher über eine Leitung 117 an die elektrostatische Leseeinrichtung 63 e angeschlossen ist.

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Stellt der sensor 44 die Annäherung einer Auswölbung 12 oder 13 fest, dann werden die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63d, e und f sowie die Stromversorgung 46 aktiviert» Von der Leseeinrichtung 63e für den ersten Unterschlitten 28 wird über die Leitungen 82 a bis d nach den Informationen der Karte 84 der Motor 31 angesteuert, bis die Aktivierschaltung 92 den Abschaltbefehl für diese Ansteuerung gibt.

Soviel zu den elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a, b, c, d, e und f. Eine typische Karte 84 für diese Leseeinrichtungen besitzt ein gleichmäßiges elektrostatisches Feld auf ihrer gesamten Oberfläche. Die Wellenlinie als Information auf dieser Karte unterbricht dieses einheitliche elektrostatische Feld. Das Lesen der Information aus der Karte wird in der V/eise durchgeführt, daß man die Position berechnet, an welcher das gleichmäßige Feld unterbrochen ist. Diese festgestellte Position wird in eine Spannung umgesetzt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Position der Unterbrechung des gleichmäßigen Feldes festgelegt gegenüber einer vorbestimmten Basislinie. Diese Basislinie ist als Funktion eines Schweißpfades oder einer Strecke über das zu schweißende Blech kalibriert. Auf diese Weise wird durch die Spannungen, welche die Position der Feldunterbrechung repräsentieren, nicht nur der Grad der gewünschten Auslenkung festgelegt, sondern auch die Bewegungsrichtung.

Nach Inbetriebsetzung des Motors 31 für den ersten Unterschlitten 28 wird dieser Motor 31 aufgrund eines Signals von der Aktivierschaltung 92 über eine Leitung 116 wieder abgeschaltet. Dieses Stopsignal ist das Ergebnis eines SpannungsVergleiches der elektrostatischen fLeseeinrichtung 63e zwischen der die Feldunterbrechungs-Position darstellenden Spannung und der durch den Widerstandswert

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des Potentiometers 90 erzeugten Spannung. Dieser Spannungsvergleich erfolgt beispielsweise mittels einer Brückenschaltung. Sobald Spannungsgleichheit vorliegt, wird der Motor 31 durch die Aktivierschaltung 92 angehalten.

Jede nachfolgende Änderung in der Position der Feldunterbrechung auf der Karte 84 hat eine Nachsteuerung des ersten Unterschlittens 28 durch den Motor 31 zur Folge.

Die oben besprochene Ansteuerung der Motoren 34 und 39 erfolgt simultan, und zwar über eine einzige elektrostatische Leseeinrichtung 63f. Eine entsprechende Karte 94 hierfür mit der kodierten Information zur Steuerung dieser Motoren zeigt Fig. 8b. Die Information auf der Karte 94 repräsentiert die unterschiedlichen Winkelstellungen des Schweißbrenners 43 gegenüber dem zu schweißenden Blech 11. Auch in diesem Falle stellt die Kurve 95 auf Karte 94 eine Unterbrechung im sonst gleichmäßigen elektrostatischen Feld dar, die zur Erzeugung einer Spannung führt. Diese der Winkelstellung des Schweißbrenners entsprechende Spannung enthält Aussagen über Richtung und Größe der Verdrehung für eine gewünschte Winkeländerung.

Bei Ansteuerung des Motors 34 wird über ein Zahnrad 99 das erste Zahnbogensegment 33 relativ zum ersten Unterschlitten 28 verdreht. Gemäß Fig. 5 und 6 greift außerdem ein Zahnrad 96 in das erste Zahnbogensegment 33 ein; es ist auf einer Welle 97 eines Linearpotentiometers 98 befestigt, welches am ersten Unterschlitten 28 angebracht ist. In ähnlicher Weise ist ein weiteres Linearpotentiometer 100 am zweiten Unterschlitten 38 befestigt und greift in das zweite Zahnbogensegment 36 ein.

Die Ansteuerung der Motoren 34 und 39 erfolgt, wie bei

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den anderen Motoren, über den eine Auswölbung 12 oder feststellenden Sensor 44 auf dem Wege über eine an die Leseeinrichtung 63f angeschlossene Leitung 101. Ferner ist die elektrostatische Leseeinrichtung 63f mit der . Stromversorgung 46 über ein Kabel 102 elektrisch verbunden.

Bei Auftreten einer Auswölbung 12 oder 13 im Blech beginnt die elektrostatische Leseeinrichtung 63f die Informationen von ihrer zugeordneten Karte zu lesen. Sobald eine Unterbrechung des sonst einheitlichen elektrostatischen Feldes gegenüber einer Basislinie auftritt, erzeugt die lesende Einrichtung 63f eine Spannung, welche der Ausdehnung und der Richtung dieser Abweichung entspricht.

Sobald eine solche abweichende Information auftritt, werden beide Motoren 34 und 39 aktiviert. Die von der Leseeinrichtung 63 f erzeugte Spannung wird für die beiden Motoren 34 und 39 über Leitungen 106 und 107 in je eine Aktivierschaltung 104 bzw. 106 eingespeist. Die bei einer Wellenverdrehung der Potentiometer 98 und 100 auftretenden Widerstandswerte werden über Leitungen 108 und 109 an die zugeordneten Aktivierschaltungen 104 bzw. 105 übertragen. Diese Aktivierschaltungen enthalten ebenso wie die bereits besprochenen Aktivierschaltungen 73 und 92 elektrische Brückenschaltungen zum Vergleich der Widerstandswerte der •Potentiometer 98 und 100 mit Werten der Leseeinrichtung 63f, welche der Information der Abweichung von der Basislinie auf der Karte entsprechen. Sobald die Widerstandswerte im wesentlichen gleich sind, erfolgt eine Abschaltung der Motoren 34 und 39 über Leitungen 110 und 111.

Stromversorgung 46, Schweißspannungssteuereinheit 42 und die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a bis f müssen

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alle vielfältig modifizierbar sein. Bei der Stromversorgung 46, beschafft von der TekTran Division of Air Products and Chemical Inc., sind die meisten Modifizierungen ein direktes Ergebnis der Verwendung der elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a bis f im Schweißgerät 10.

Die Modifizierung der Schweißspannungssteuereinheit

42 beschränkt sich auf das Linearpotentiometer 71, dessen Schleifer 72 mit der Bewegung des Schweißbrenners 43 gekoppelt ist, und auf die Anbringung des Schweißbrenners

43 und des mechanischen Sensors 44.

Die elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a bis f von der Research Incorporation erfordern beträchtliche Modifikation. In die Leseeinrichtungen 63a bis f wird eine kodierte Karte eingegeben und auf Kommando durch die Einrichtung hindurchbefördert, bis in einer bestimmten Relativposition eine Unterbrechung des sonst gleichmäßigen elektrostatischen Feldes festgestellt wird. Sobald die Karte im Bewegungsverlauf durch die Einrichtung eine Position erreicht, wo die Basislinie wieder hergestellt ist, wird die Karte automatisch in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt, die sie beim Einlegen eingenommen hat.

Von der Durchlaufgeschwindigkeit der Karte durch die elektrostatische Leseeinrichtung 63a hängt direkt die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißbrenners 43 ab, und diese Durchlaufgeschwindigkeit der Karte ist somit ein kritischer Faktor. Die Schweißgeschwindigkeit des Schweißgerätes 10, oder zumindest die maximale Schweißgeschwindigkeit liegt oberhalb der Geschwindigkeit, mit der die Karten durch die handelsüblichen Leseeinrichtungen 63a bis f hindurch bewegt werden kann. Aus diesem Grunde werden

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die Leseeinrichtungen 63a bis f so abgeändert, daß die Karten mit erhöhter Geschwindigkeit durchlaufen können.

Ferner werden die innerhalb der elektrostatischen Leseeinrichtungen 63a bis f zu lesenden Karten so modifiziert, daß die verschiedenen Karten nicht falsch in die Einrichtungen eingelegt werden können.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht nur auf das beschriebene Ausführungsbeispiel. Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Schweißgerät, das einen Schweißkopf so stützt,.führt und steuert, daß er eine Normallage zu dem jeweiligen Konturverlauf von sich überlappenden aufgewölbten Metallblechen einnimmt, um diese miteinander zu verschweißen. Das Gerät läßt sich an den aufgewölbten Metallblechen ohne Rücksicht auf deren relative Lage (vertikal*, schräg oder nach oben oder nach unten horizontal) anbringen. Zwecks Erzielung einer vorbestimmten fortgesetzten Durchdringung während des ganzen Blechschweißvorganges wird die Lage des Schweißkopfes, die am Schweißkopf erzeugte Wärmemenge und die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes präzise geregelt. Die Ausrichtung des Schweißkopfes zum Blech wird mittels eines mechanischen Sensors gesteuert, der eine vorprogrammierte Formsteuereinrichtung aktiviert, welche Daten erstellt, die im wesentlichen identisch mit jeder einzelnen Abweichung von dem normalen linearen Oberflächenverlauf des Bleches ist. Mit Ausnahme von Abweichungen von dem linearen Abschnitt der Bleche ist das Gerät so programmiert, daß es nach vorbestimmten Bedingungen linear transportiert wird.

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Claims (20)

Ansprüche

1. Schweißgerät zum automatischen Zusammenschweißen

im Verlauf einer Naht von zwei Metallplatten oder Blechen, die sich überwiegend in einer einzigen Ebene erstrecken und mindestens eine die Naht kreuzende Aufwölbung aufweisen, gekennzeichnet durch eine Schlitteneinrichtung (19) mit einem darauf befestigten Schweißkopf (41), eine Schieneneinrichtung (17) zur lösbaren Bewegungsführung der Schlitteneinrichtung, einen an der Schlitteneinrichtung angebrachten und zu der Blech- und Nahtebene vielfältig bewegbaren Schweißbrenner (43), eine vom Nahtverlauf abhängige Einrichtung (44) mittels der der Brenner in einem vorbestimmten Abstand von der Naht gehalten wird, wenn der Brenner die die Naht kreuzenden Aufwölbungen (12, 13) überquert, und durch eine Einrichtung (14) zur lösbaren Befestigung der Schieneneinrichtung an mindestens einer dieser Aufwölbungen (z.B. 12), und zum lösbaren Halten der Schieneneinrichtung (17) mit allen direkt oder indirekt darauf befestigten Elementen in einer Relativposition zu der Naht ohne Rücksicht auf die räumliche Anordnung der Ebene und der Richtung, in welche die Ebene zeigt.

2. Schweißgerät mit Mitteln zur automatischen Führung einer Schweißvorrichtung relativ zu einer aufgewölbten Oberfläche beim Verschweißen zweier gleichartig aufgewölbter Oberflächen miteinander, gekennzeichnet durch Befestigungseinrichtungen (14) zur sicheren Anbringung der Schweißvorrichtung (41) an der aufgewölbten Ober-

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flache ohne Rücksicht auf deren Lage, durch eine zu der aufgewölbten Oberfläche justierbare Bewegungseinrichtung mit einer Schieneneinrichtung (.17) und einer Zahnstange (24), durch einen lösbar auf die Schieneneinrichtung aufgesetzten Schlitten (19) mit einer in die Zahnstange eingreifenden Antriebseinrichtung (25) zur selektiven Positionierung des Schlittens relativ bzw. in Längsrichtung zu der aufgewölbten Oberfläche, und durch eine an dem Schlitten befestigte Schweißkopfanordnung (41), die mittels einer Antriebseinrichtung (30, 31) senkrecht zum Schlitten (19) bewegbar und mittels einer zweiten Antriebseinrichtung (34, 39...) senkrecht zu der aufgewölbten Oberfläche haltbar ist, und durch eine Steuereinrichtung (Fig. 7) zum Aktivieren der Antriebseinrichtungen in der Weise, daß die Schweißkopfanordnung relativ zu der aufgewölbten Oberfläche (12, 13) bewegt wird und identische aufgewölbte Oberflächenabschnitte verschweißt werden.

3. Schweißgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Schlitteneinrichtung bzw. dem Schlitten (19) ein mittels einer Antriebseinrichtung (31) senkrecht zu der Schieneneinrichtung (17) bewegbarer erster Unterschlitten (28) gehört, an dem ein erstes Zahnbogensegment (33) befestigt und mittels einer Antriebseinrichtung (34), die in das Zahnbogensegment eingreift, gegenüber dem ersten Unterschlitten bewegbar ist; daß an dem ersten Zahnbogensegment ein zweites Zahnbogensegment (36) fest angebracht, diesem genau überlagert ist und einen zweiten Unterschlitten (38) trägt, der mittels einer unabhängigen Antriebseinrichtung (39),die in den Zahnkranz des zweiten Zahnbogensegmentes eingreift, relativ zu diesem zweiten Zahnbogensegment verschiebbar ist; daß an dem zweiten Unterschlitten· (38) die Schweißkopf-

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anordnung (41) und eine Sensoreinrichtung (44) fest angebracht ist, welche aufgrund festgestellter wesentlicher Variationen der aufgewölbten Oberfläche Signale abgibt; und daß die verschiedenen Antriebseinrichtungen durch die Steuereinrichtung (Fig. 7) in der Weise aktiviert werden, daß die Schweißkopfanordnung in einer gewünschten Lage relativ zu und in einem vorbestimmten Abstand von der aufgewölbten Oberfläche (12, 13) geführt wird.

4. Schweißgerät nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (14) lösbar in Vertiefungen (58) der aufgewölbten Oberfläche (11) eingreift, die das Resultat von im wesentlichen dominierenden Aufwölbungen (13) sind, die sich an einer Anzahl vorbestimmter Positionen schneiden. (Fig. 2).

5. Schweißgerät nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnbogensegmente (33, 36) so ausgebildet sind, daß sie gemeinsam eine Senkrechtlage der Schweißkopfanordnung (41) gegenüber der aufgewölbten Oberfläche (12, 13) ermöglichen.

6. Schweißgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuereinrichtung programmierbare Eingabeeinrichtungen (63a...) gehören, von denen die Antriebseinrichtungen für die Bewegungen des ersten Unterschlittens (28) und der beiden Zahnbogensegmente (33, 36) abhängig sind.

7. Schweißgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Befestigungseinrichtung (14) erste und zweite

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Klammerelemente (52, 54) mit einer Oberflächengestalt gehören, die mit der dominierenden Aufwölbung (13) der aufgewölbten Oberfläche im wesentlichen übereinstimmen; daß die Klammerelemente relativ zueinander beweglich an einem Rahmen (53) angebracht und in einer die Aufwölbung zwischen sich fixierenden Stellung mittels einer Einrichtung (50) gegenseitig festsetzbar sind; und daß die Schweißvorrichtung zu dem Rahmen mittels einer Schwenkeinrichtung selektiv in einer zu der aufgewölbten Oberfläche (z.B. 12) parallelen Ebene positionierbar ist.

8. Schweißgerät nach Anspruch 7, in Verbindung mit einer aufgewölbten Oberfläche mit mehreren im wesentlichen dominierenden Aufwölbungen, die sich senkrecht an einer Anzahl vorbestimmter Kreuzungspunkte schneiden, wobei eine aufgewölbte mit einer anderen identisch aufgewölbten Oberfläche verschweißt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Klammerelement (52, 54) je eine' erste Oberfläche, die im wesentlichen mit einem Querschnitt einer der Aufwölbungen übereinstimmt, und eine zweite Oberfläche, die mit einem Abschnitt eines Querschnittes der gewölbten Oberfläche., wo er sich mit der dominierenden Aufwölbung (13) schneidet, besitzen. Daß das eine (52) der beiden Klammerelemente mit dem Rahmen (53) verbunden und das andere verschiebbar an demselben geführt ist; daß das verschiebbare Klammerelement (54) an mehreren selektiv bestimmbaren Positionen mittels einer Verriegelungseinrichtung, (50) gegenüber dem Rahmen festsetzbar ist; und daß die Schweißvorrichtung (41) gegenüber dem Rahmen (53) selektiv in eine zur aufgewölbten Oberfläche (z.B. 12) parallele Lage positionierbar ist.

9. Schweißgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Oberfläche der beiden Klammerelemente in Vertiefungen (58) der aufgewölbten Oberfläche (13) an mehreren

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vorbestimmten Positionen, wo sich die im wesentlichen dominierenden Aufwölbungen (12, 13) schneiden, eingreift (Fig. 2).

10. Schweißgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Unterschlitten mittels der ihm zugeordneten Antriebseinrichtung (39) so relativ zu dem Zahnbogensegment (36) auf einer Kreisbahn bewegbar ist, daß die zur Schweißvorrichtung gehörige Schweißkopfanordnung (41) um jeden Punkt verdrehbar ist,, welchen der erste Unterschlitten (28) relativ zu dem Schlitten (19) einnimmt.

11. Schweißgerät nach Anspruch 2, 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch gesteuerte Aktivierung der ersten (31) und der zweiten (34) Antriebseinrichtung des ersten Unterschlittens (28) und der unabhängigen Antriebseinrichtung (39) für den zweiten Unterschlitten (38) die Schweißkopfanordnung (41) an jedem zu schweißenden Punkt genau senkrecht zu der aufgewölbten Oberfläche (z.B. 12) positionierbar ist.

12. Schweißgerät nach mindestens einem der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (31...) für die Bewegung der Schweißkopfanordnung (41) steuerbar und durch Schaltungseinrichtungen in vorbestimmter Weise ansteuerbar sind; daß ein programmierbares Steuerorgan (63) für ein variables Ansprechen der Antriebseinrichtungen sorgt; und daß die Steuereinrichtung selektiv eine der Schaltungseinrichtungen und das programmierbare Steuerorgan bei Anwesenheit von Aufwölbungen (12, 13) aktiviert.

13. Schweißgerät nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvor-

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richtung mittels einer ersten Antriebseinrichtung (26) parallel zu einer einzigen Hauptebene (55) der aufgewölbten Oberfläche, mittels einer zweiten Antriebsein— richtung (31) senkrecht dazu, und mittels einer dritten Antriebseinrichtung (34, 39) gleichzeitig zur zweiten Antriebseinrichtung verschwenkbar ist; daß die erste Antriebseinrichtung (26) die Schweißvorrichtung längs der Hauptebene (55) bewegt; daß ein mechanischer Sensor (44) bei Erreichen einer Aufwölbung (z.B. 12) entsprechende Signale abgibt; daß eine zweite Steuereinrichtung auf Veranlassung von Signalen des Sensors die erste, zweite und dritte Antriebseinrichtung entsprechend ansteuert; und daß das programmierbare Steuerorgan (63...) variable Informationen an die erste und zweite Steuereinrichtung abgibt und die Schweißvorrichtung (41) steuert.

14. Schweißgerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein in das programmierbare Steuerorgan (63...) einführbares Kartenelement (Fig.8), das mit veränderlicher Information durch Abwandlung eines effektiv einheitlichen elektrostatischen Feldes auf dem Kartenelement versehen ist, und dessen Information mittels einer elektrostatischen Abtasteinrichtung lesbar ist.

15. Schweißgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu der dritten Antriebseinrichtung das erste und das zweite Zahnbogensegment (33, 36) mit je einem individuellen Zahnkranzsegment versehen sind, in welche individuelle Motorantriebe (96, 99...) eingreifen und die Schweißvorrichtung (41...) schwenkend bewegen (Fig. 5).

16. Verfahren zum automatischen Führen einer Schweißvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bislS, im.Verlauf einer Schweißnaht auf einer aufgewölbten Oberfläche mit mindestens einer die Schweißnaht kreuzenden,

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im wesentlichen dominierenden Aufwölbung, um eine aufgewölbte Oberfläche mit einer anderen identischen aufgewölbten Oberfläche zu verschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung an der Schweißnaht entlang bewegt, die im wesentlichen dominierende und die Schweißnaht kreuzende Aufwölbung abgetastet, eine dieser Aufwölbung entsprechende variable Information bereitgestellt, die Schweißvorrichtung senkrecht zur Schweißnaht in partieller Abhängigkeit von dieser variablen Information bewegt, und die Schweißvorrichtung relativ zu der aufgewölbten Oberfläche in partieller Abhängigkeit von der variablen Information geschwenkt wird, wobei die Schweißvorrichtung während des Schweißens der im wesentlichen dominierenden Aufwölbung senkrecht zu der aufgewölbten Oberfläche gehalten wird.

17. Vorrichtung zur Unterstützung eines Arbeitskopfes in einer Betriebsstellung gegenüber einer Oberfläche, aus der mindestens ein Vorsprung herausragt und in seinen Seitenabschnitten zwischen der Oberfläche und seinem freien Ende Ausnehmungen aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Arbeitskopf verbundene Klammereinrichtung (14), welche unter Eingriff in die Vertiefungen (58) fest an dem Vorsprung (13) anbringbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Klammereinrichtung (14) und dem Arbeitskopf ein Rotationselement angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Arbeitskopf selektiv relativ zu der Oberfläche positionierbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationselement ein Schwenken des Arbeitskopfes über mindestens 360° ermöglicht.

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20. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammereinrichtung (14) in ein erstes und ein zweites Klammerelement (52, 54) unterteilt ist und ein relativ weiches Material enthält, welches ein Beschädigen der Oberfläche des erfaßten Vorsprunges (13) verhindert.

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