DE2611171C2 - Vorrichtung mit Regelung des Schweißstromes bei einem entlang einer Schweißnaht bewegten Lichtbogenschweißbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vor cn lung mit Regelung des Schweißstromes bei einem entlang einer Schweißnaht bewegten Lichtbogenschweißbrenner, insbesondere bei Brennern mit nicht abschmelzender Elektrode, durch Temperaturmessung mit Hilfe einer auf der dem Brenner gegenüberliegenden Seite des Werkstückes mit Abstand vom Werkstück angeordneten Fotodiode, deren reziproke Spannung direkt zur Regelung des Schweißstromes benutzt wird.

Solche Vorrichtungen sind durch die US-PS 32 99 250 und US-PS 33 53 254 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird die Fotodiode mit dem Brenner entlang der Schweißnaht bewegt. Dazu muß dort für die Fotodiode ein entsprechender Bewegungsmechanismus vorgesehen werden, der den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung und deren Anpassung an unterschiedliche Nahtformen erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie mit möglichst wenig Aufwand an unterschiedliche Nahtformen angepaßt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß eine Kette von mehreren parallel geschalteten Fotodioden vorhanden ist, die alle mit etwa gleichem Abstand von der Schweißnaht entlang dieser angeordnet sind. Durch die Anordnung mehrerer parallel geschalteter Fotodioden erreicht man, daß nur die jeweils höchste Temperatur des Werkstückes gemessen wird.

Damit wird praktisch immer an der Stelle gemessen, an der sich der Brenner gerade befindet, so daß man auf komplizierte Mechanismen zur Koordination der Bewegung von Brenner und Meßgerät verzichten kann. Die hier vorgeschlagenen Fotodioden haben die Eigenschaft, daß die von allen parallel geschalteten Fotodioden gemeinsam abgegebene höchste Spannung nur immer von der einen Fotodiode beeinflußt wird, die gerade die höchste Temperatur mißt. Die nur geringere Spannung abgebenden benachbarten Fotodioden sowie die übrigen, gar nicht beaufschlagten Fotodioden verändern weder in positiver noch in negativer Hinsicht die abgegebene Spannung. Wenn alle Fotodioden etwa den gleichen Abstand von der Schweißnaht aufweisen, ist gewährleistet, daß alle unter gleichen Bedingungen messen. Theoretisch ändert sich die Meßspannung natürlich, wenn sich der Brenner gerade zwischen zwei to Fotodioden befindet Dieser Einfluß kann aber bei genügend geringem Abstand benachbarter Fotodioden voneinander vernachlässigt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Kette von Fotodioden auf der Innenseite von U-förmiis gen Kästen angeordnet sein. Diese U-förmigen Kästen können durch an sich bekannte Spannvorrichtungen auf die dem Brenner gegenüberliegende Seite des Werkstückes gepreßt werden. Einerseits schützen sie die Fotozellen vor Beschädigungen und vor unerwünschter Licht- bzw. Wärmestrahlung von außen, andererseits sorgen sie für ständig konstanten Abstand der Fotozellen von der Schweißnaht und verhindern, daß in unkontrollierbarer Weise die Wärmestrahlung der Schweißnaht an die Umgebung abgegeben wird. Selbstvcrständlieh können diese Kasten gleichzeitig zur Führung eines Schutzgases dienen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere dieser Kästen flexibel miteinander verbunden sein. Bei unebenem oder gekrümmten Werkstücken wird auf diese Weise erreicht, daß die Fotodioden immer einen annähernd konstanten Abstand von der Schweißnaht haben. Wenn zwei Rohre mit gleicher Längsachse von innen miteinander verschweißt werden sollen, kann es zweckmäßig sein, die Kette von Fotodioden auf der Innenseite von zwei oder mehr kreisbogenförmig gekrümmten Kästen anzuordnen, die flexibel miteinander verbunden sind und mit einer an sich bekannten Spannvorrichtung um die beiden miteinander zu verschweißenden Rohre hcrumgelegl werden.
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung zum Schweißen von Stumpfnähten auf der Innenseite von Rohren in der Nähe eines Rohrbodens oder einer Rohrplatte, beispielsweise bei Wärmetauschern, kann die Kette von Fotodioden auf der Innenseite eines aus mehrercn Sektoren zusammengesetzten hohlen Kegels angeordnet sein, wobei diese Sektoren flexibel miteinander verbunden sein können. Diese Vorrichtung, die allerdings für jeden Rohrdurchmesser und für jeden Abstand der Schweißnaht vom Ruhrboden unterschiedlich angefertigt werden muß. ist besonders zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen benachbarten Rohren gering ist.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

F i g. 1 zeigt die Schweißung einer Stumpfnaht von zwei ebenen waagerechten Blechen, an deren Oberseite ein Schweißbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode entlang fährt und an deren Unterseite eine U-förmige Schiene angebracht ist, die eine Kette von mehreren W) parallel geschalteten Fotodioden enthält.

F i g. 2 zeigt in einem senkrechten Längsschnitt die Schweißverbindung zweier stumpf aneinander stoßender Rohre, bei denen der Schweißbrenner auf der Innenseite dieser Rohre rotiert, und die Fotodioden in einem außen angebrachten, aus mehreren kreisbogenförmigen Segmenten bestehenden und flexibel miteinander verbundenen Kästen angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt den waagerechten Schnitt A-A durch

F ig. 2.

F i g. 4 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine waagerechte Rohrplatte, an deren Unterseite ein Rohr angeschweißt werden soll.

F i g. 5 zeigt den waagerechten Schnitt B-B durch F ig. 4.

In F i g. 1 wird die Elektrode 1 geradlinig und parallel zum Schweißspalt 2 über die beiden aneinander stoßenden Bleche 3 una 4 geführt. Unterhalb dieser beiden Bleche ist ein U-förmiger Kasten 5 angeordnet, der an seiner inneren Unterseite, aber außerhalb der Schweißspaitebene eine Reihe von parallel geschalteten Fotodioden 6 enthält, die durch ja zwei Kabel 7 und 8 verbunden sind und die auf die Schweißnaht gerichtet sind. Diese Fotodioden sind bewußi außerhalb der Schweißspaltebene angeordnet, damit sie auf keinen Fall von dem elektrischen Lichtbogen beeinflußt werden. Sie sollen auf die Wandtcmperatur der Werkstücke in unmittelbarer Nähe der Schweißnaht ansprechen und zwar annähernd gleichmäßig innerhalb eines Kegels mit einem Kegeiwinkel von ca 100". Dadurch wird sirherge stellt, daß der Schweißstrom sich nicht ändert, weil sich der Brenner gerade in der Mitte zwischen zwei Fotodioden befindet.

In Fig.2 und 3 ist die waagerechte Elektrode 1 an einer senkrechten, rotierenden Säule 20 befestigt, die mit einer geeigneten Haltevorrichtung 21 auf dem Rohr 22 zentriert ist und mit einer Antriebseinheit 23 in gleichmäßige Bewegung versetzt wird. Das Rohr 22 sowie das damit zu verschweißende Rohr 24 sind im Bc- jo reich der Schweißnaht von einem aus mehreren Segmenten 25 bestehenden Kasten 26 umgeben, der wiederum von einem Band 27 umgeben ist, das wiederum von einer Klammer 28 gespannt wird. Innerhalb des Kastens 26 sind wiederum eine Reihe von Fotodioden 6 js angeordnet, die durch zwei Kabel 7 und 8 verbunden sind und die wie in Fig. i außerhalb der Ebene des Schweißspaltes 29 angeordnet sind. In stark vereinfachter Form ist dargestellt, wie die Spannung der Fotodioden 6 über einen Ist-Wert-Regler 30 und einen regelbaren Verstärker 31 auf die Stromquelle 32 einwirkt. Von dieser Stromquelle führt in „n sich bekannter Weise eine Stromzufuhr zur Elektrode 1.

In den Fi g. 4 und 5 ist die Elektrode 1 ähnlich wie in den F i g. 2 und 3 rotierend angeordnet Auch die Schallung der Fotodioden 6 in bezug auf Verstärker 31 und Stromquelle 32 ist genauso wie in F i g. 2 und 3. Da in Fig.4 ein Rohr 40 mit einem Rohrboden 41 verschweißt werden soll, sind hier die Fotodioden auf der Innenseite eines aus mehreren Sektoren 42 von beson- so derer Form zusammengesetzten hohlen Kegels angeordnet. Auch diese Sektoren werden von einem flexiblen Band 43 und mittels einer Spannvorrichtung 28 zusammengehalten.

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit Regelung des Schweißstromes bei einem entlang einer Schweißnaht bewegten Lichtbogenschweißbrenner, insbesondere bei Brennern mit nicht abschmelzender Elektrode, durch Temperaturmessung mit Hilfe einer auf der dem Brenner gegenüberliegenden Seite des Werkstückes mit dem Abstand vom Werkstück angeordneten Fotodiode, deren reziproke Spannung direkt zur Regelung des Schweißstromes benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette von mehreren parallel geschalteten Fotodioden vorhanden ist, die alle mit etwa gleichen Abstand von der Schweißnaht entlang dieser angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette von Fotodioden auf der Innenseite ve»* U-förmigen Kasten angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Kästen flexibel miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Schweißen von Stumpfnähten auf der Innenseite von Rohren in der Nähe eines Rohrbodens, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette von Fotodioden auf der Innenseite eines aus mehreren Sektoren zusammengesetzten hohlen Kegels angeordnet ist.