DE2631250C3

DE2631250C3 - Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte

Info

Publication number: DE2631250C3
Application number: DE2631250A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Suita Nishida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1984-11-08
Also published as: FR2317995A1; GB1517481A; FR2317995B1; DE2631250A1; CA1061869A; DE2631250B2; US4350868A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte mit dem quer zur Schweißfuge pendelnden Lichtbogen als Meßfühler sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (US-PS 32 04 081) wird eine Symmetrieabweichung eines im Lichtbogen-Schweißstromkreis meßbaren Störsignals, das beim Überqueren der Schweißfuge durch den Schweißbrenner auftritt, dazu verwendet, den Schweißbrenner selbsttätig auf Schweißfugenmitte zu führen. Dabei ist es nachteilhaft, daß eine Interferenz zwischen dem Störsignal und einer vorhandenen Welligkeit des Schweißstromes auftreten kann, was mit der Gefahr einer Störung der Einstellung auf die Schweißfugenmitte verbunden ist. Außerdem ist eine Abhängigkeit der Form des Störsignals von der jeweiligen besonderen Gestalt der Schweißfuge zu erwarten, was die Genauigkeit der Einstellung beeinträchtigen kann.

Es ist auch bekannt (DE-AS 10 80 712 entsprechend US-PS 29 44 141), eine zwischen miteinander zu verschweißenden Werkstücken auftretende kleine Potentialdifferenz, die durch vom Lichtbogen verursachte Streuströme hervorgerufen wird, als Meßgröße zur Einstellung der Schweißfugenmitte zu verwenden. Doch ist auch hierbei ein Mangel an Genauigkeit sowie Störanfälligkeit zu erwarten, da diese Potentialdifferenz von der Lage der Meßpunkte sowie der darauf bezogenen relativen Lage des Schweißbrenners beeinflußt wird. Diesbezüglich sind zwar weitere Maßnahmen für eine genauere Messung bekannt (US-PS 32 04 081), doch erscheint ^uch dadurch eine vollständige Vermeidung der vorerwähnten Nachteile nicht bewirkt.

Bei einem wci'eren bekannten Verfahren mit pendelndem Schweißbrenner (US-PS 36 46 309), bei dem auch

eine selbsttätige Höhenverstellung des Schweißbrenners vorgesehen ist, wird die an die Schweißelektrode angelegte Spannung kontinuierlich überwacht und mit einem voreingestellten Sollwert verglichen, wobei nach Zündung des Lichtbogens der Abstand des Schweißbrenners über dem Grund der Schweißnaht auf einem durch den Sollwert vorgegebenen Wert eingeregelt ist. Gleichzeitig wird der Schweißbrenner von einem Servomotor insgesamt quer zur Schweißfuge verschoben, wobei dieser Querantrieb angehalten wird, sobald durch die Abweichung der Spannung vom Sollwert die Stellung des Schweißbrenners über dem Flankenbeginn, d. h. eine Annäherung der Spitze des Schweißbrenners an die ansteigende Nahtflanke erfaßt wird. In dieser Stellung des Schweißbrenners wird sodann die Pendelbewegung des Schweißbrenners eingeschaltet. Wenn dabei die kontinuierliche ÜberwachungderSpannung eine Sollwertabweichung feststellt, die einer zu starken Annäherung des pendelnden Schweißbrenners an eine der Nahtflanken entspricht, wird die Pendelbewegung zu dieser Nahtflanke gesperrt und nun eine Pendelbewegung zur dazu entgegengesetzten Nahtrlanke ausgeführt.

Dieses auf einer kontinuierlichen Überwachung der angelegten Schweißspannung beruhende bekannte Verfahren weist eine größere Störanfälligkeit durch Fehler auf, da die Regelung auf einem Vergleich des Istwertes der Spannung mit einem von außen fest vorgegebenen Sollwert beruht.

Schließlich ist es bekannt (DE-OS 15 65 733), den Abstand zwischen einem nicht pendelnden Plasmabrenner und einem Werkstück dadurch zu regeln, daß ein der angelegten Schweißspannung oder dem fließenden Schweißstroni entsprechendes Signal kontinuierlich mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Bei einer Abweichung des Signals von dem Sollwert wird ein Stellmotor entsprechend der Größe und dem Richtungssinn der Abweichung derart angetrieben, daß der Abstand des Plasmabrenners von dem Werkstück solange verändert wird, bis die Abweichung auf Null zurückgeht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das unabhängig von Form und Material eine genauere und störunanfällige selbsttätige Führung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte erreicht ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schweißstromwerte in zeitlich aufeinanderfolgenden, örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung gemessen werden und daß der Schweißbrenner in Abhängigkeit von Größe und Richtungssinn der Schweißstromdifferenzen der gegenüberliegenden Umkehrbereiche so weit quer zur Schweißfuge verschoben wird, daß eine vorbestimmte Schweißstromdifferenz eingehalten wird.

Durch die Messung der Schweißstromwerte in den Umkehrbereichen der Lichtbogen-Pendelbewegung ist ein sehr genaues Kriterium zur Erfassung einer Abweichung des Schweißbrenners von der Schweißfugenmitte hergestellt, das weder durch eine Welligkeit des Schweißstromes noch durch die Art und Form der Schweißfuge beeinflußt wird. Ferner ist durch eine geeignete Festlegung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, einen Abgleich im Sinne einer Anpassung an unterschiedliche Formen von Schweißfugen sowie an unterschiedliche Anwendungen, wie beispielsweise KehlnahtverschweiOung, vorzunehmen.

Eine Vorrichtune zur Durchführune des erfindnnps-

gemäßen Verfahrens mit einer den Schweißbrenner tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkenden Pendeleinrichtung, die durch einen Antrieb in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit quer zur Schweißfuge bewegbar ist, und mit einer Nachlaufsteuereinheit, in der ein vom Lichtbogen als Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufsteuereinheit einen Detektor zur Messung des Schweißstromwertes während der Pendelbewegung aufweist sowie eine Speichereinheit, in der die zu den örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen gehörenden Schweißstromwerte jeweils in Form zweier CnaUkonuapfa rnainliarkni· cinj-J Al η A re-it* Λ öt- Cr»öi^K^**

ijpviuiv-i ντ 1-1 it. jpvi^iiki L/ai Siiiu, wit*, inn vxv-i υρνινιιυι * einheit verbundene Vergleichsschaltung, durch die ein einer Differenz zwischen zwei den beiden Speicherwerten zugeordneten Ausgangssignalen der Speichereinheit entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, einen Bezugssignalgenerator zum Erzeugen eines Bezugssignals und eine Befehlseinheit, deren einem Eingang das Bezugssignal und deren anderem Eingang das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung zuführbar ist und die in Abhängigkeit vom Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden Signalen ein Befehlssignal erzeugt, das durch eine in der Seitenverstelleinheit vorgesehene Antriebseinheit im Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz antreibbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert ist Es zeigt

F i g. 1 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Schweißens mit pendelndem Lichtbogen, wobei die allgemeine Anordnung einer Pendeleinrichtung in bezug auf Stahlplatten mit V-Fuge gezeigt ist,

F i g. 2 eine Darstellung einer einwandfreien Schweißnaht, erzeugt durch Schweißen mit pendelndem Lichtbogen, wie es in F i g. 1 veranschaulicht ist,

Fig.3 eine Darstellung einer nicht einwandfreien Schweißnaht beim Schweißen mit pendelndem Lichtbogen gemäß F ig. 1,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung verschweißter Stahlplatten mit V-Fuge unter Einzeichnung der x-, y- und z-Koordinate,

Fig.5 eine graphische Darstellung der Schweißstromdifferenzen am linksseitigen und rechtsseitigen Ende der Lichtbogen-Pendelbewegung bei Verschiebung der rendeieinrichtung aus der richtigen Stellung, F i g. 6 ein Biockschema einer Nachlaufsteuereinheit,

F i g. 7 ein Schema eines Tiefpaßfilters, das zweckdienlich bei der in F i g. 6 dargestellten Nachlaufsteuereinheit vorgesehen ist,

F i g. 8 eine graphische Darstellung der Dämpfungscharakteristik des in F i g. 7 gezeigten Tiefpaßfilters,

F i g. 9 ein Blockschaltschema einer anderen Ausführungsform der Nachlaufsteuereinheit,

Fig. 10 ein Biockschema einer weiteren Ausführungsform der Nachlaufsteuereinheit,

F i g. 11 ein Detailschema einer Speichereinheit in Fig. 10,

Fig. 12 ein Detailschema eines Bezugssignalgenerators und einer Befehlseinheit in F i g. 10,

Fig. 13 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Führung eines Schweißbrenners, das zum Verschweißen von Stahlplatten mit einseitiger V-Schrägung geeignet ist,

F i g. 14 ein Blockschaltschema einer weiteren Ausführungsform, bei der zusätzlich zu der Schaltungsan-5 Ordnung der F i g. 6 noch ein Vorspannungssignalgenerator vorgesehen ist,

Fig. 15 eine detaillierte Darstellung der Schaltungsanordnung des in Fig. 14 gezeigten Vorspannungssignalgenerators, und

ίο Fig. 16 ein Blockschema noch einer weiteren Ausführungsform, bei der im Unterschied zur Anordnung der F i g. 10 zwei Bezugssignalgeneratoren vorgesehen sind.
In F i g. 1,2,3 und 4 ist beispielhaft das Schweißen mit pendelndem Lichtbogen, im folgenden Pendelschweißverfahrcn genannt, erläutert. Die in diesen Figuren gezeigten Beispiele für das Pendelschweißverfahren betreffen eine als Vertikalschweißung durchgeführte Stumpfschweißung von Stahlplatten mit einer in V-Schrägung geformten Schweißfuge. In F i g. 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein an der Rückseite der V-Schrägung angebrachter Steg bezeichnet, mit der Bezugszahl 2 eine in der Betrachtungsrichtung von der Vorderseite der V-Schrägung linksseitig angeordnete Stahlplatte, mit der Bezugszahl 3 eine in der Betrachtungsrichtung von der Vorderseite der V-Schrägung rechtsseitig angeordnete Stahlplatte, mit den Bezugszahlen 4 und 5 ist ein Schweißbrenner für das Lichtbogen-Pendelschweißverfahren mit abschmelzender Elektrode bezeichnet, mit den Bezugszahlen 6 und 7 eine Schweißdüse, mit den Bezugszahlen 8 und 9~eine Abschmelzelektrode oder ein abschmelzender Draht, mit den Bezugszahlen 10 und 11 sind die Pendelkonturen bezeichnet, die Bezugssymbole /Ί und P₇ bezeichnen die entgegengesetzten Enden der Pendelkonturen, mit der Bezugszahl 12 ist eine Antriebsquelle zur Auslösung der Pendelbewegung bezeichnet, mit der Bezugszahl 13 ein hinter der Antriebsquelle 12 liegender Antriebsmotor, mit der Bezugszahl 14 ein von der V-Schrägung umgrenzter Zwischenraum, mit der Bezugszahl 15 eine Halterung für die zur Auslösung der Pendelbewegung dienende Antriebsquelle 12 und mit der Bezugszahl 16 eine Seitenverstelleinheit zum Verstellen der Halterung 15 quer zur Schweißfuge. Der Schweißbrenner ist auf die Antriebsquelle 12 aufmontiert und an dieser befestigt Die Antriebsquelle 12 mit dem Antriebsmotor 13 und die Halterung 15 stellen eine Pendeleinrichtung dar.

In der Stellung am rechten Endpunkt P\, in die der Schweißbrenner gelangt, nachdem er sich entlang der Linienzüge 10 und 11 fortbewegt hat, sind die Bauteile des Schweißbrenners in gestrichelten Linien wiederge-

versehen ist, die Schweißdüse mit der Bezugszahl 7 und der zu verbrauchende Draht mit der Bezugszahl 9. In der Stellung am linken Endpunkt Pz der Pendelbewegung ist der Schweißbrenner mit der Bezugszahl 4 bezeichnet, die Schweißdüse mit der Bezugszahl 6 und der zu verbrauchende Draht mit der Bezugszahl 8. Hier sind die Brennerteile mit durchgezogenen Linien dargestellt Die Dicke der Stahlplatten 2 und 3 ist mit dem Buchstaben //bezeichnet

Es soll nun auf die Pendelkonturen näher eingegangen werden. Beim Pendelverfahren wird der Lichtbogen an dem Punkt P\ gezündet, worauf der Linienzug 10 bis zu dem Punkt Pz durchlaufen wird und von dort der Linienzug 11, der vor dem Linienzug 10 verläuft und wieder zum Punkt P1 führt Dieser Vorgang wiederholt sich dann. Durch die Schweißung in dem Zwischenraum

14 zwischen den V-Schrägungen kann eine Schweißfuge oder Schweißnaht 17 von hoher Schweißgüte erzeugt werden, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

In F i g. 2 ist der Abstand von der Rückseite der rechten Stahlplatte 3 bis zum Übergang der Vorderseite der Schweißnaht 17 in die Schrägung der Stahlplatte 3 mit /ι bezeichnet. Mit anderen Worten, h bezeichnet die Schweißnahthöhe an der rechten Seite der Schweißnaht. Dementsprechend bezeichnet h die Schweißnahthöhe an der linken Seite der Schweißnaht. Der Abstand von der rechten Schweißdüse 7 bis zur Bogenerzeugungsstelle 18 ist mit Im bezeichnet. Somit stellt also Im die Ausfahrlänge des zu verbrauchenden Drahts am rechten Ende P\ der Pendelkontur dar. Ähnlich bezeichnet Iu die Ausfahrlänge des zu verbrauchenden ι ?> Drahts am. linken Ende P₂ der Pendelkontur. Folgt der Schweißbrenner genau der Schrägungslinie in dem Zwischenraum 14 und nimmt er mithin die in F i g. 1 und 2 gezeigten Brennerstellungen ein, so ist die rechte Schweißnahthöhe l\ der Schweißnaht 17 im wesentlichen gleich ihrer linken Schweißnahthöhe 4 wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. In diesem Fall sind auch die Ausfahrlängen 1r\ und Iu des zu verbrauchenden Drahts am rechten und am linken Ende praktisch die gleichen.

In Fig.3 ist der Fall dargestellt, daß sich die Pendeleinrichtung oder die zur Erzeugung der Pendelkonturen 10 und 11 dienende Antriebsquelle 12 aus bestimmten Gründen nach rechts verschoben haben. In diesem Fall wird eine unzulängliche Schweißnaht 19 erhalten, bei der die rechte Schweißnahthöhe I₁ im Vergleich zur linken Schweißnahthöhe k sehr groß ist. Hierbei zeigt sich, daß sich die erhaltene Schweißnaht bei einer Verschiebung der Pendeleinrichtung nach rechts ebenfalls nach rechts verlagert. Tritt dieser Fall ein, so ist die Ausfahrlänge Im des zu verbrauchenden Drahts am rechtsseitigen Ende geringer als die Ausfahrlänge Iu am linksseitigen Ende.

Die obige Erscheinung ist zu beobachten, wenn sich ein (nicht dargestellter) Wagen, auf den die Pendeleinrichtung aufmontiert ist, nicht auf einer Spur entlang der Schrägungslinie fortbewegt. Doch auch wenn sich der Wagen auf einer Spur entlang der Schrägungslinie fortbewegt, kann der Fall eintreten, daß in dem Zwischenraum 14 keine einwandfreie Schweißnaht 17 erhalten wird, wenn nämlich die Ausführung der Pendelbewegung von einem mechanischen Spiel beeinflußt wird oder wenn der zu verbrauchende Draht eine Krümmung aufweist, und auch in diesem Fall resultiert eine Schweißnaht 19 wie die in Fig.3 dargestellte. Ähnliche Erscheinungen sind auch bei der Kehlnaht- so schweißung zu beobachten.

Im Fa!! des Auftretens einer solchen rechtsschiefen Schweißnaht 19, wie sie hier in Fig.3 gezeigt ist, ist daher eine Einstellung der Seitenverstelleinheit 16 im Sinne eine.- Verschiebung der Pendeleinrichtung 12,13, 15 und des Schweißbrenners nach links vorzunehmen, d.h. in der Richtung Q'->Q. Verschiebt sich die Schweißnaht im Unterschied zum Fall der Fig.3 nach links, so muß eine zum Fall der F i g. 3 entgegengesetzte Einstellung erfolgen.

Die Darstellung der Fig.4 dient der Erleichterung des Gesamtüberblicks Ober die in Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichten Zusammenhänge. Der Buchstabe ζ bezeichnet hier die Richtung der Schweißfuge, mit dem Buchstaben χ ist eine seitliche Richtung im Blick über die Schrägung bezeichnet, mit dem Buchstaben y die Dickenrichtung der Stahlplatten 2 und 3 und mit dem Symbol G\ die Richtung der Schwerkraft Die Fortbewegungsspur wird von einer der Stahlplatten 2 oder 3 getragen, so daß sich der Wagen in der Richtung ζ fortbewegt. F i g. 1, 2 und 3 sind Schnittansichten in der Ebene x— yder F i g. 4.

Bei Fig.5 handelt es sich um eine graphische Darstellung der Schweißstromdifferenzwerte am linksseitigen und rechtsseitigen Ende einschließlich des linken und rechten Umkehrbereichs der Pendelbewegung. Die Pendeleinrichtung 12,13, 15 und die daran montierten Bauteile 8,6,4 des Schweißbrenners befanden sich ursprünglich im wesentlichen in der Mitte und sind dem Schrägungsraum 14 zugekehrt. Mit anderen Worten, die Pendelkonturen 10 und 11 sind auf die Mitte des Schrägungsraums 14 bezogen, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. In Fig.5 gilt für diese Stellung α·=0. Hierauf wurden der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung mit Hilfe der Seitenverstelleinheit 16 in Richtung der *--Achse in F i g. 4 nach rechts bewegt. Setzt man für den Schweißstromwert im rechten Umkehrbereich der Pendelbewegung (d. h. an oder nahe dem Punkt P\) den Wert /« und für den Schweißstromwert im linken Umkehrbereich (d. h. an und nahe dem Punkt P2) den Wert //., so lassen sich die Schweißstromdifferenzen an verschiedenen Stellen entlang der x-Achse auftragen (ir—Il), wie dies in F i g. 5 gezeigt ist.

In der Versuchsanordnung für die Auftragung der Kurve wurden ganz bestimmte Bedingungen eingehalten; so handelte es sich bei dem zu verbrauchenden Draht um einen Volldraht aus Flußstahl mit einem Durchmesser von 1,2 mm, die Dicke der Stahlplatten betrug etwa 25 mm, der Winkel der V-Schrägung belief sich auf 45°, die Zuführgeschwindigkeit des zu verbrauchenden Drahts auf etwa 50 g/min, die mittlere Schweißstromstärke auf etwa 170 Ampere und ais Schutzgas wurde CO2 verwendet. Die Augenscheinnahme ergab, daß eine einwandfreie Schweißraupe wie die bei 17 gezeigte erhalten wurde, wenn sich der Wert für χ in dem Bereich von 0 mm bis etwa 1 mm hielt, wogegen die Schweißraupe ähnlich wie die bei 19 dargestellte nicht einwandfrei war, wenn die Rechtsverschiebung den Wert von etwa 1 mm überschritt, d. h. wenn sich der Wert für χ in dem Bereich von etwa 1 mm bis 4 mm hielt

Aus F i g. 5 geht hervor, daß sich die Schweißstromdifferenz (i«— ii) um so mehr erhöht, je mehr sich die Pendeleinrichtung nach rechts verschiebt wie dies die Kurve A erkennen läßt Diese Erscheinung dürfte auf den Jouleschen Effekt zurückzuführen sein, der von der Ausfahrlänge des zu verbrauchenden Drahts abhängt Die Kurve A zeigt, daß i[.<iR, falls gemäß der Darstellung der F i g. 3 der Fall In > /«2 eintritt Wird die Pendeleinrichtung anders als in Fig.5 entlang der X-Achse nach links verschoben, so gilt die Beziehung k>iR- Falls sich hierbei der Wert für * in dem Bereich von etwa 0 mm bis — 1 nun (Linksverschiebung um 1 mm) hält, ist die resultierende Schweißraupe einwandfrei, wie dies "bei 17 gezeigt ist Die Größe der Schweißstromdifferenz (Ik-Il) Hegt mit χ - 1 mm bei etwa 3 bis 5 Ampere, wie aus der Kurve A zu entnehmen ist Falls also der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung aus irgendeinem Grund von der Mittellage in bezug auf den Schrägungsraum nach links oder nach rechts abweichen sollten, kann eine Einstellung dahingehend vorgenommen werden, daß die Beziehung ir = i'l gewahrt bleibt Gemäß F ϊ g. 5 sind der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung so nach links oder nach rechts zu führen, daß sich der Absolutwert der Schweißstromdifferenz (ir—il) in dem Bereich von 0 Ampere bis 3 bis 5 Ampere hält

In Fig.6 ist eine Nachlaufsteuereinheit gezeigt, die zur Durchführung des obigen Verfahrens zur selbsttätigen Führung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte, im folgenden kurz Nachlaufsteuerung genannt, geeignet ist. Mit der Bezugszahl 20 ist eine Schweißstromstelle bezeichnet, mit der Bezugszahl 21 ein Stromkabel (Erdseite), mit der Bezugszahl 22 ein Stromkabel (positive Seite), mit der Bezugszahl 23 ein Detektor zum Demodulieren des Schweißstroms und zur Messung des Schweißstromwertes, mit der Bezugszahl 24 ein Tiefpaßfilter zum Beseitigen von Hochfrequenzkomponenten des demodulierten Schweißstroms und zum Durchlassen von Niederfrequenzkomponenten des demodulierten Schweißstroms, mit der Bezugszahl

25 ein linker oder erster Schalter, der am linken Ende der Pendelbewegung einschließlich des linken Umkehrbereichs geschlossen wird, und mit der Bezugszahl 26 ein rechter oder zweiter Schalter, der am rechten Ende der Pendelbewegung einschließlich des rechten Umkehrbereichs geschlossen wird. Bei den Schaltern 25 und

26 kann es sich um Schalter üblicher Art oder um Halbleiterschalter, wie etwa Transistoren, handeln. Mit der Bezugszahl 27 ist ein linker oder erster Speicher zum Speichern des Schweißstromwerts im linken Umkehrbereich der Pendelbewegung bezeichnet, mit der Bezugszahl 28 ein rechter oder zweiter Speicher zum Speichern des Schweißstromwerts im rechten Umkehrbereich der Pendelbewegung, mit der Bezugszahl 29 eine Vergleichsschaltung in Form eines Vergleichsverstärkers zum Vergleichen der in dem linken und rechten Speicher 27 bzw. 28 gespeicherten Schweißstromwerte unter Verstärken einer etwaigen Differenz zwischen den für die linke und für die rechte Seite ermittelten Schweißstromwerten und mit der Bezugszahl 30 ein Vergleichsschalter. Immer dann, wenn der Schweißstromwert von den rechtsseitigen Umkehrbereichen durch den rechten Speicher 28 n-mal akkumuliert oder integriert worden ist (wobei π eine ganze Zahl wie 1,2,3... ist), wird der Vergleichsschalter 30 zur Weiterleitung des Ausgangssignals des Vergleichsverstärkers 29 geschlossen. Der Vergleichsschalter 30 kann auch zwischen den linken Speicher 27 und den Vergleichsverstärker 29 oder zwischen den rechten Speicher 28 und den Vergleichsverstärker 29 gelegt sein. Die Bezugszahl 31 bezeichnet einen Bezugssignalgenerator, der beispielsweise ein Bezugssignal entsprechend einem Schwellensignal von ±/₀ Ampere (/o>O) erzeugt. Es ist nicht zwingend erforderlich, daß die Absolutwerte für +1₀ und -1₀ die gleichen seien. Mit der Bezugszahl 32 ist eine Befehlseinheit bezeichnet und mit der Bezugszahl 33 eine Antriebseinheit in Form eines Profiliermotors.

Bei der Ausföhrungsform der Fig.6 ist der Profiliermotor 33 in der Weise mit der Seitenverstelleinheit 16 gekoppelt, daß der Profüiermotor 33 jeweils nach der aus der Befehlseinheit 32 herrührenden Instruktion zum Vorlauf oder Rücklauf angetrieben wird, um hierdurch die Pendeleinrichtung und den Schweißbrenner nach links oder nach rechts zu verschieben. Der in dem linken Speicher 27 gespeicherte linksseitige Schweißstromwert ist ausgedrückt durch

¹L =y. ink)

*-'

und der in dem rechten Speicher 28 gespeicherte rechtsseitige Schweißstromwert durch

k = 1

Dies gibt die Summe der Abfragungen für η Pendelzyklen für die links- und rechtsseitigen Schweißstromwerte an. Ein Pendelzyklus ist hierbei definiert als ein Umlauf des Schweißbrenners entlang der Konturen lOundll inFig. 1.

Erwünschtenfalls können die Augenblicksströme ///_n> iR(n) im rechten und linken Umkehrbereich in den betreffenden Pendelzyklen für die Zeit Γ integriert und zueinander addiert werden, wodurch man als linksseitiges und rechtsseitiges Akkumulat

■λ. =

- r

erhält. In diesem Fall ist für die Schließdauer der Schalter 25 und 26 die Zeit T gewählt. Das Ausgangssignal des Vergleichsschalters 30 ist durch «(/«— Il) gegeben, worin <% der Verstärkungsfaktor des Vergleichsverstärkers ist (λ > 0)..

Die Befehlseinheit arbeitet wie folgt: Wenn die Beziehungen o(/ä— 4)>0 und x{Ir— //.)£ +/0 gelten, erteilt die Befehlseinheit 32 einen Befehl, der bewirkt, daß sich die Pendeleinrichtung mitsamt dem Schweißbrenner entlang der x-Achse nach links verschiebt. Falls hingegen die Beziehungen «(/«— I_L)<0 und «{Ir-I)^ - /0 gelten, geht von der Befehlseinheit 32 ein Befehl zur Verschiebung der Pendeleinrichtung und des Schweißbrenners nach rechts aus. Gilt die Beziehung \«(Ir—Ii) I < /0, so erteilt die Befehlseinheit 32 keinen Befehl zum Verschieben der Pendeleinrichtung und des Schweißbrenners.

Erwünschtenfaiis kann der Vergleichsverstärker 29 auch so aufgebaut sein, daß er ein Ausgangssignal «i'L—iR) liefert Das Bewegungsinkrement der Verschiebung nach links oder nach rechts ist vorzugsweise auf einen bestimmten Betrag von Δχτητη für jede Befehlsinstruktion festgelegt

Nachdem die Pendeleinrichtung und der Schweißbrenner die Bewegung ausgeführt haben oder nachdem die Befehlseinheit 32 den Befehl erteilt hat, wird der Gehalt des linken und des rechten Speichers 27 bzw. 28 auf Nu!! rückgesteüt Durch Wiederholung des obigen Betriebsablaufs in der angegebenen Folge kann der Schweißfugennachlauf sichergestellt werden. Als Detektor 23 kann ein Stromdetektorshunt dienen. Ferner kann der Ausgang für den Detektor 23 auch von der positiven Seite (Kabel 22) entnommen werden statt von der Erdseite (Kabel 21).

Es wird davon ausgegangen, daß unter den Frequenzkomponenten des Schweißstroms eine durch die Ungleichmäßigkeit der Zuführung des zu verbrauchenden Drahts bedingte Frequenzkomponente fp enthalten ist, ferner eine durch die Kurzschlußneigung des zu verbrauchenden Drahts bedingte Frequenzkomponente fs und eine durch die Pendelbewegung bedingte Frequenzkomponente fw- Die für den Schweißfugennachlauf nutzbare Frequenzkomponente des Schweißstroms hingegen muß auf die Ausfahrlänge des zu

verbrauchenden Drahts zurückzuführen sein. Für die vorliegenden Zwecke müssen daher die Frequenzkomponenten /Jf und fs beseitigt werden. Ein Versuch ergab, daß sich /5 in dem Bereich von 20 Hz bis 100 Hz hält und />in dem Bereich von 2 Hz bis 10 Hz. Der Wert für fw betrug im Fall der Fi g. 5 0,2 Hz bis 0,3 Hz. Demgemäß ist es erwünscht, die Frequenzkomponenten />und /sdes Schweißstromwertes durch das Tiefpaßfilter 24 zu beseitigen. Ein Beispiel für das Tiefpaßfilter 24, das diesem Erfordernis genügt, ist in F i g. 7 gezeigt, nämlich ein zweistufiges ÄC-Filter. Die Bezugszahl 23 bezeichnet den Stromdetektorshunt, R\ und Ri sind Widerstände, Q und Ci sind Kondensatoren, die Bezugszahlen 34 und 35 bezeichnen Ausgangsanschlüsse des Tiefpaßfilters und die Bezugszahl 36 bezeichnet Ausgangsanschlüsse des Stromdetektorshunts 23.

In Fig.8 ist die Dämpfungscharakteristik des Tiefpaßfilters der F i g. 7 gezeigt. Die Abszisse gibt im logarithmischen Maßstab die Frequenz in Hz wieder, während die Ordinate die Dämpfung in dB wiedergibt, wobei /_a und 4 Aufteilungsfrequenzen bezeichnen (fa<fb)· Die Kurve, welche die Punkte b, c, d und e verbindet, stellt die Dämpfung für die betreffende Frequenz dar. Die Dämpfung zwischen den Punkten c und d beläuft sich auf 6 dB/Oct. und die Dämpfung zwischen den Punkten d und e beträgt 12 dB/Oct. In diesem Ausführungsbeispiel wurden R_u R2, Q und C? so gewählt, daß die Frequenz f_a bei etwa 0,2 Hz liegt und die Frequenz t'_b bei etwa 1,27 Hz, wobei die Bedingungen R\ = i?2 und G = Q eingehalten wurden. In diesem Fall wurde die Beziehung /;, = 6,2 f„ erhalten. Es sei bemerkt, daß in Fig. 7 und 8 lediglich ein Beispiel veranschaulicht ist und daß jedes Filter verwendet werden kann, das geeignet ist, die Frequenzkomponenten fs und /f so weit zu beseitigen, daß der Schweißfugennachlauf ermöglicht wird.

In Fig. 9 ist eine andere Ausführungsform gezeigt. Mit den Bezugszahlen 27' und 28' sind die Speicher bezeichnet, die den Ausgang des Tiefpaßfilters 24 nur dann speichern, wenn die dazugehörigen Schalter 37 bzw. 38 geöffnet sind. Der Schalter 37 wird auf der linken Seite der Pendelbewegung geöffnet, so daß der linke Speicher 27' dann den linksseitigen Schweißstromwert speichern kann. Der Schalter 38 wird dagegen auf der rechten Seite der Pendelbewegung geöffnet, damit der rechte Speicher 28' den rechtsseitigen Schweißstromwert speichert. Die Bezugszahlen 39 und 40 bezeichnen Speicherausgangsanschlüsse.

In Fig. 10 ist eine vereinfachte Version der Ausführungsform der Fig.6 gezeigt. In Fig. 10 ist die den Schalter 25 und den linken Speicher 27 der F i g. 6 einbegreifende Schaltung kurzgeschlossen und der Vergleichsschalter 30 der F i g. 6 ist in F i g. 10 durch den Schalter 25 ersetzt In dem Speicher 28 wird jeweils der rechtsseitige Schweißstromwert gespeichert und der Vergleichsverstärker 29 vergleicht kontinuierlich den gespeicherten rechtsseitigen Schweißstromwert mit dem Schweißstromwert in den verschiedenen Schweißbrennerstellungen eines Pendelzyklus. Die verstärkte Differenz zwischen dem gespeicherten rechtsseitigen Schweißstromwert ir und dem linksseitigen Schweißstromwert //. wird an dem Schalter 25 entnommen oder mit anderen Worten, das von dem Schalter 25 entnommene Ausgangssignal ist Oc(Jr-k)· Die Ausführungsform der Fig. 10 entspricht der Ausführungsform der F i g. 6, wenn die Zahl der Abfragevorgänge gleich 1 gewählt ist Experimentell hat es sich gezeigt, daß die Steuerung bei π = 1 am besten ist

Als Abänderung der Ausführungsform der Fig. 10 kann dann auch vorgesehen sein, den Schalter 26 und den rechten Speicher 28 in F i g. 6 kurzzuschließen und den Vergleichsschalter 30 in Fig.6 durch den Schalter 26 zu ersetzen. Falls der Schweißstrom schwach ist, kann hei den Ausführungsfonnen der F i g. 6, 9, 10 und 11 zum Verstärken des Schweißstromwerts ein Verstärker hinter das Tiefpaßfilter 24 gelegt werden. In den Zeichnungen ist die Funktionsweise der jeweils mit den

ίο gleichen Bezugszahlen oder Bezugssymbolen versehenen Einheiten und Einrichtungen stets die gleiche.

In F i g. 11 sind der Speicher 28 und die dazugehörigen Schaltungen der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform beispielhaft im Detail dargestellt. Gleiche Bezugs- zahlen oder Symbole bezeichnen jeweils die gleichen Einheiten. Mit der Bezugszahl 41 ist ein Verstärker bezeichnet und die Bezugszahl 42 bezeichnet Erde. Alle Punkte, die mit der Bezugszahl 42 versehen sind, sind in dem Schaltkreis gemeinsam aufgeschaltet. Mit Ao ist ein Servoverstärker bezeichnet, mit M₀ ein Servomotor, mit den Symbolen R^, Ra und R$ sind Widerstände bezeichnet, mit dem Symbolen R_b und R₇ ein Mehrfachpotentiometer und mit den Symbolen V₁, V₂, V_ccund Vee Konstantspannungsquellen. Die Punkte Pj und Pa bezeichnen Eingangsanschlüsse des Servoverstärkers A₀ und der Punkt P5 bezeichnet einen Ausgangsanschluß des Servoverstärkers A₀. Der Servomotor Mo wird mit dem Ausgangssignal des Servoverstärkers Aa betrieben. Die Punkte Pt und Pi bezeichnen entgegengesetzte Enden des Potentiometers Rt, Pe bezeichnet einen beweglichen Punkt an dem Potentiometer Rt, die Punkte P9 und Pio bezeichnen entgegengesetzte Enden des Potentiometers Ri, Pw bezeichnet einen beweglichen Punkt an dem Potentiometer Ry, die Punkte P₁₂ und Pi₃ bezeichnen jeweils einen Eingangsanschluß des Vergleichsverstärkers 29, mit der Bezugszahl 43 ist ein mit dem Potentiometer R_b zum Ändern des Widerstandswertes leitend verbundener Hebel bezeichnet, mit der Bezugszahl 44 ein mit dem Potentiometer R₇ leitend verbundener Hebel und mit den Bezugszahlen 45 und 46 sind Verbindungswellen zur mechanischen Verbindung der Hebel 43 und 44 mit der Abtriebswelle des Servomotors M₀ bezeichnet. Die Widerstandswerte der Potentiometer R_b und Ri, d. h. der Widerstand zwischen den Punkten P₆ und P₇ und der Widerstand zwischen den Punkten Pg und Pi 0, sind einander im wesentlichen gleich und sind durch Ro dargestellt. Der variable Widerstandswert des Potentiometers Rt, also der Widerstand zwischen den Punkten P₇ und Pg, ist dann annähernd darzustellen durch

(Länge zwischen den Punkten P₇ und P₈)

(Länge zwischen den Punkten P₇ und P_h)

Dieser variable Widerstandswert sei mit Rq_x) bezeichnet Entsprechend ist der variable Widerstandswert des Potentiometers R₇, also der Widerstand zwischen den Punkten Pw und Pn, annähernd darzustelleri durch

R₀

(Länge zwischen den Punkten P₁₀ und P₁₁) (Länge zwischen den Punkten P₁₀ und P₉)

Dieser Widerstandswert sei mit Ä_?w bezeichnet Da die Potentiometer Rs und Ä7 gekoppelt sind, ist R^_x) im wesentlichen gleich /?₇^> Ferner sind die Widerstände R₃ und Ai so gewählt, daß sie annähernd den gleichen

Widerstandswert haben. Die Absolutwerte von Vi und V₂ sind so bemessen, daß sie praktisch gleich sind, und werden durch £Ίο dargestellt. Die Spannung zwischen dem Punkt Pt des Potentiometers Rs und dsm Erdungspunkt 42 ergibt sich dann zu —{Rt(x/Ko χ £Ίο-Dementsprechend ergibt sich die Spannung zwischen dem Punkt Pu und dem Erdungspunkt 42 zu -(R₁(JRo) χ E₃₀.

Es soll nun die Speicherfunktion dieses Systems erläutert werden: Wenn der Schalter 26 am rechtsseitigen Ende des Λ-ten Pendelzyklus geschlossen wird, fließt durch die Widerstände R₃ und R₅ ein Strom in, der dem Schweißstrom am rechtsseitigen Ende entspricht Da sich die Spannung zwischen den Punkten Pg und Pj auf -(Rq_x/R₀) χ E\o beläuft, fließt ferner durch die Widerstände A4 und Äs ein Strom /12. Ober die Eingangsanschlüsse P3 und P* des Servoverstärkers Aq wird daher eine Spannung

(/11 -/12) x (Widerstandswert des Widerstandes A₅)

angelegt Der Servoverstärker Ao dient zum Antreiben des Servomotors M₀ in der Weise, daß die Spannung über den Punkten P₃ und Pt, den Wert Null annimmt, und der Servomotor M₀ bewegt im Verbund die Hebel 43 und 44 zum Verschieben der Punkte Pg und Pu um den gleichen Betrag. Anders ausgedrückt: Die Hebel 43 und 44 der Potentiometer werden im Sinne der Wahrung der Beziehung i_u = j'12 so verschoben, daß die betreffenden Widerstandswerte um ARo zum Speichern der entsprechenden Spannungen zwischen den Punkten Pe und Pi sowie den Punkten Pu und P10 verändert werden.

Wird der Schalter 26 anschließend geöffnet, so verschieben sich die Hebel 43 und 44 bis zum nächsten Schließen des Schalters 26 nicht aus den Stellungen, die dem Signal /_n entsprechen. Mit anderen Worten, das dem Wert /n entsprechende Spannungssignal ist zwischen den Punkten Pu und P10 als rechtsseitiger Schweißstromwert gespeichert worden. Der Speichergehalt im (n- l)-ten Pendelzyklus ist dann

und der Speichergehalt im n-ten Zyklus, d. h. der Speichergehalt entsprechend iu, ist

+[(R_7(x)+AR₀)/R₀] x F10.

Der Speichergehalt für den rechtsseitigen Schweißstromwert wird dem Punkt Pn zugeführt Zum anderen wird der Schweißstromwert während der Pendelbewegung ständig dem Punkt P\₃ zugeführt. Das an dem Punkt Pn zugeleitete Signal und das an dem Punkt Pi 3 zugeleitete Signal werden durch den Vergleichsverstärker 29 verglichen und verstärkt und die Differenz zwischen dem gespeicherten rechtsseitigen Schweißstromwert und dem linksseitigen Schweißstromwert wird über den Schalter 25 nur dann entnommen, wenn im Pendelzyklus das linke Ende erreicht wird. Bei den Stromquellen V_a und V« handelt es sich um bipolare Stromquellen für den Servoverstärker Ao und die Absolutwerte von V₀₇ und V_n. sind meistens einander im wesentlichen gleich.

In Fig. 12 ist beispielhaft ein Detailschaltbild für den Bezugssignalgenerator 31 und die Befehlseinheit 32 der Fig. 10 gezeigt. In Fig. 12 sind mit den Bezugssymbolen Rg, R9, R\o, Ru, R\2, R\i, Rh, R\5, Rtt, Rn, R\a, R\9, R20, R21, R22 und R23 Widerstände bezeichnet, wobei es sich bei Ais und R^ um Potentiometer handelt, Cj, G und C5 sind Kondensatoren und Tr_u Tn, Tr₃ und 7>4 sind Transistoren, und zwar handelt es sich bei Tr₁ und 7>< um npn-Transistoren und bei Tr₂ und Tr₃ um pnp-Transistorea Mit Di, Dz, D> und D₄ sind Dioden bezeichnet, mit ν«und V«. die in Fig. 11 gezeigten Stromquellen und mit CRi und CR₂ Relais, deren Elektromagnetspulen in der Zeichnung gezeigt sind. Eine Spannung Ober dem Widerotand Ä12 ist mit +Eo bezeichnet und eine Spannung über dem Widerstand R\₃ mit -E₀. Die Spannungen ±Eo sind die Bezugssignale des Bezugssignalgenerators 31, wobei die Spannung + E₀ dem in der Beschreibung von Fig.6 genannten Schwellensignal /0 entspricht, während die Spannung -E₀ dem Schwellensignal -/0 entspricht Eine Spannung über dem Kondensator C₃ ist mit V₃ bezeichnet Die Spannung V₃ entspricht einem Differenzsignal nach erfolgter Ver- Stärkung zwischen dem rechtsseitigen Schweißstrom wert und dem linksseitigen Schweißstromwert Falls «(//?— k) <0, ist die Spannung V₃ positiv, und falls o(/r— /i)<0, ist die Spannung V₃ negativ. Die Spannung + Eo wird durch Teilung des Ausgangs V« durch die Widerstände Ai₈, A₁₆ und Ri₂ erhalten und kann durch das Potentiometer Rn reguliert werden. Die Spannung -E₀ wird durch Teilung des Ausgangs V„ erhalten, die mit Hilfe der Widerstände R19, Rn und Ai₃ vorgenommen wird, wobei eine Regulierung durch das Potentio- meter Ä19 erfolgen kann.

Diese Bauelemente bilden den Bezugssignalgenerator 31. Wenn das Relais CRi durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung erregt wird, erzeugt es einen Befehl, der bewirkt, daß sich der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung nach links bewegen. Wird hingegen das Relais CR 2 erregt, so erzeugt es einen

Befehl zur Verschiebung des Schweißbrenners und der Pendeleinrichtung nach rechts. Die Wirkungsweise der Schaltung ist die folgende:

Falls V₃>0 (d.h. falls der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung nach rechts abgewichen sind) und V₃ > + £ό, so arbeitet der Transistor 7h zur Sättigung des Transistors Tr₃, was das Anlegen einer Spannung aus der Stromquelle V«. über das Relais CÄi zu dessen Erregen zur Folge hat. Falls hingegen V₃ <0 (d. h. falls der Schweißbrenner und die Pendeleinrichtung nach links abgewichen sind) und V₃ <— Eo. so wird der Transistor 7h zum Sättigen des Transistors Tr₄ betrieben, was das Anlegen einer Spannung aus der Stromquelle V_n über das Relais CR2 zu dessen Erregen zur Folge hat

In Fig. 13 ist eine Vertikalschweißung bei einseitiger Schrägung nach dem in F i g. 1 erläuterten Pendelschweißverfahren dargestellt Mit der Bezugszahl 47 ist hier eine Stahlplatte bezeichnet, mit Jr₃ die rechtsseitige Drahtausfahrlänge und mit /u die linksseitige Drahtausfahrlänge. Bei der Vornahme der in Fig. 13 gezeigten Schweißung bei einseitiger Schrägung werden die folgenden Verfahrensbedingungen eingehalten: Wie der zeichnerischen Darstellung zu entnehmen ist, gilt die Beziehung /u>/«, d.h. die Pendelkonturen 10 und Il zeigen eine asymmetrische Form.

Es sollen nun die Betriebsvorgänge der Nachlaufsteuereinheit bei unterschiedlicher Drahtausfahrlänge links und rechts erläutert werden: In diesem Fall ist der Schweißstrom /« am rechten Ende stärker als der Schweißstrom /_u am linken Ende. Es gilt also /«>//> Durch Zuführung eines zusätzlichen Stromwertes im Sinne der Einhaltung der Beziehung /» = iu + h kann eine ähnliche Schweißfugennachlaufsteuerung wie im Fall der Fig.6 erzielt werden. Ausgehend von der Anordnung der Fig.6 wird hierbei in dem linken Speicher 27 ein Stromwert /3 entsprechendes Signal

vorgespeichert oder anschließend zugeführt, so daß der Vergleichsverstärker 29 (in + I₃) mit Ir₃ vergleicht, wodurch die gleiche Steuerung bewirkt wird wie im Fall der F i g. 6.

Wie in F i g. 14 gezeigt ist, wird die Schaltungsanordnung der Fig.6 beispielsweise noch durch einen Vorspannungssignalgenerator 50 ergänzt Der Vorspannungssignalgenerator 50 ist mit dem linken Speicher 27' verbunden, der die über den Schalter 25 zugeführten Ausgangssignale speichert, die den Schweißstromwert für die linksseitige Pendelbewegung des Schweißbrenners repräsentieren. Da der Vorspannungssignalgenerator 50 ein dem Stromwert I₃ entsprechendes Vorspannungssignal erzeugt, ist das Ausgangssignal des linken Speichers 27' nun (ip + I₃). Der Vergleichsverstärker 29 vergleicht also (in + I₃) mit Ir₃ und verstärkt das Vergleichsergebnis. Die übrigen Betriebsvorgänge der Schaltung der Fig. 14 sind ähnlich denen bei der Anordnung der Fig.6, wie obenstehend bereits beschrieben wurde.

Wie aus Fig. 15 hervorgeht, in der nur ein Teil des Schaltungsaufbaus der F i g. 11 gezeigt ist, ist zwischen den Hebel 44 und den Eingangspunkt Pn des Vergleichsverstärkers 29 eine regelbare Signalquelle. V₅₀ als Bezugssignalgenerator gelegt. Die regelbare Signalquelle V_x ist so eingestellt, daß ein Spannungssignal erzeugt wird, das den Stromwert I₃ in der Polarität entspricht, wie dies in F i g. 15 gezeigt ist Infolgedessen entspricht ein zwischen dem Punkt Pn und dem Erdungspunkt 42 (Fig. 11) gebildetes Signal (Ir₃-I₃). Der Vergleichsverstärker 29 vergleicht somit Or₃-I₃) mit dem linksseitigen Schweißstromwert in, wie dies bereits näher ausgeführt wurde.

Alternativ besteht die Möglichkeit, in Fig. 10 den Ausgang des Bezugssignalgenerators 31 wie folgt einzustellen: Es werden zwei unterschiedliche Bezugssignale (I₀ + I₃) und (-/o + /3) festgelegt und falls «('«3—iui)>h + /3, wird die Pendeleinrichtung nach links geführt, wogegen sie nach rechts geführt wird, falls <x(iR3-iu)< -Io + h

Bei der Anordnung der Fig. 16, einer Abänderung des Signalschaltungsaufbaus der Fig. 10, sind zwei Bezugssignalgeneratoren 31' und 31" vorgesehen. Der Bezugssignalgenerator 31' erzeugt ein Ausgangssignal, das für ( + /0 + /3) repräsentativ ist, wogegen der andere Bezugssignalgenerator 31" ein Ausgangssignal erzeugt, das für (-/0 +/3) repräsentativ ist. Mit anderen Worten, der Bezugssignalgenerator 31 der Fig. 10 erhält zusätzlich die Funktion eines Abgleichs oder einer Kompensation der Asymmetrie der Pendelkontur. 1st das über den Schalter 25 abgegebene Ausgangssignal das «(/«—in) entspricht, größer als Null, also «('«—/u)<0, so wird ein Schalter 51 geschlossen und die Befehlseinheit 32 vergleicht «(;«—/u) mit dem Ausgangssignal (+/0 + /3) des Bezugssignalgenerators 31', wodurch der Vorgang des Schweißfugennachlaufs in der bereits beschriebenen Weise herbeigeführt wird. Ist hingegen das über dem Schalter 25 erscheinende Ausgangssignal «(ija—ia) kleiner als Null, also «(im-in)<0, so wird ein Schalter 52 geschlossen und die Befehlseinheit 32 vergleicht daher «(ija—iu) nvit dem Ausgangssignal (—/0 + /3) des anderen Bezugssignalgenerators 31", so daß der Vorgang des Schweißfu- gennachlaufs entsprechend dem Ergebnis abläuft

Im einzelnen ist eine Ausführung der Funktionen der beiden Bezugssignalgeneratoren 31' und 31" möglich, indem der Schaltungsaufbau des mit der Befehlseinheit 32 verbundenen, in Fig. 12 gezeigten Bezugssignal generators 31 leicht abgeändert wird. Zu diesem Zweck wird der Regelwiderstand Rn in Fig. 12 so eingestellt, daß ein über dem Widerstand Rn erscheinendes Spannungssignal ( + /0 + /3) entspricht statt (+Eq). Durch Einstellen des Regelwiderstandes Rn kann ferner erreicht werden, daß ein über den Widerstand R\₃ erscheinendes Spannungssignal (—/0 + /3) entspricht statt (-Eo). Durch die Erzeugung dieser beiden Bezugssignale kann im Fall der in Fig. 13 gezeigten Schweißung bei einseitiger Schrägung die Nachlauf steuerung entlang der Schweißfuge erzielt werden.

Als Detektor 23 kann jedes Bauelement dienen, das ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Schweißstrom proportional ist Als Beispiel eines Integrations-Speichersystems sei erwähnt, daß eine Transistor- Emitterfolgerschaltung mit einem Kondensator versehen werden kann, der mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, wobei das Ausgangssignal des Kondensators einer Feldeffekttransitor-Quellenfolgerschaltung zugeht, von der ein Endausgangssignal entnommer.

wird.

Es sei bemerkt, daß das beschriebene Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung nicht etwa nur auf die Vertikalsch weißung Anwendung finden kann, sondern ebenso auch für Schweißarbeiten in einer anderen Lageeinstellung, für die Rohrschweißung und die Kehlnahtschweißung. Auch beschränken sich die möglichen Pendelkonturen nicht auf die dargestellten Konturen 10 und 11, sondern es können auch geeignete andere Pendelkonturen in Betracht kommen.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Führung eines Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte mit dem quer zur SchweiBfuge pendelnden Lichtbogen als Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromwerte in zeitlich aufeinanderfolgenden, örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen der LJchtbogen-Pendeibewegung gemessen werden und daß der Schweißbrenner in Abhängigkeit von Größe und Richtungssinn der Schweißstromdifferenzen der gegenüberliegenden Umkehrbereiche so weit quer zur Schweißfuge verschoben wird, daß eine vorbestimmte Schweißstromdifferenz eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schweißfuge einen symmetrischen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromdifferenz auf den Wert Null eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schweißfuge einen unsymmetrischen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromdifferenz auf einen der Unsymmetrie entsprechenden von Null verschiedenen Wert, eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Schweißstromdifferenzen jeweils genau zeitlich aufeinander folgende, örtlich einander gegenüberiiegende Umkehrbereiche verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Schweißstromdifferenzen jeweils die Summe der Schweißstromwerte in einer Folge von auf einer Seite der Schweißfuge gelegenen, zeitlich aufeinander folgenden Umkehrbereichen und die Summe der Schweißstromwerte in einer entsprechenden, örtlich gegenüberliegenden Folge von Umkehrbereichen verwendet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer den Schweißbrenner tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkenden Pendeleinrichtung, die durch einen Antrieb in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit quer zur Schweißfuge bewegbar ist, und mit einer Nachlaufsteuereinheit, in der ein vom Lichtbogen als Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufsteuereinheit einen Detektor (23) zur Messung des Schweißstromwertes während der Pendelbewegung aufweist sowie eine Speichereinheit (27, 28; 27', 28'), in der die zu den örtlich einander gegenüberliegenden Umkehrbereichen gehörenden Schweißstromwerte jeweils in Form zweier Speicherwerte speicherbar sind, eine mit der Speichereinheit verbundene Vergleichsschaltung (29), durch die ein einer Differenz zwischen zwei den beiden Speicherwerten zugeordneten Ausgangssignalen der Speichereinheit entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, einen Bezugssignalgenerator (31) zum Erzeugen eines Bezugssignals und bs eine Befehlseinheit (32), deren einem Eingang das Bezugssignal und deren anderem Eingang das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung (29) zuführbar ist und die in Abhängigkeit von dem Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden Signalen ein Befehlssignal erzeugt, durch das eine in der Seitenverstelleinheit vorgesehene Antriebseinheit (33) im Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz antreibbar ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (27,28) aus einem ersten Speicher (27) und einem zweiten Speicher (28) besteht, von denen der erste Speicher (27) über einen zum Einspeichern der Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen der einen Seite der Schweißfuge betätigbaren ersten Schalter (25) und der zweite Speicher (28) über einen zum Einspeichern der Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen der gegenüberliege.iden Seite der Schweißfuge betätigbaren zweiten Schalter (26) mit dem Detektor (23) verbunden ist

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit einer den Schweißbrenner tragenden, die Lichtbogen-Pendelbewegung bewirkrendun Pendeleinrichtung, die durch einen Antrieb in Richtung der Schweißfuge und durch eine Seitenverstelleinheit quer zur Schweißfuge bewegbar ist, und mit einer Nachlaufsteuereinheit, in der ein vom Lichtbogen als Meßfühler erzeugtes elektrisches Signal zum Antrieb der Seitenverstelleinheit im Sinne einer Einstellung des Schweißbrenners auf Schweißfugenmitte auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufsteuereinheit einen Detektor (23) zur Messung des Schweißstromwertes während der Pendelbewegung aufweist, sowie eine Speichereinheit (28), deren Eingangsanschluß mit dem Detektor (23) über einen zum Einspeichern der Schweißstromwerte von den Umkehrbereichen einer Seite der Schweißfuge betätigbaren Schalter (26) verbunden ist, eine Vergleichsschaltung (29), deren einer Eingangsanschluß mit dem dem gespeicherten Schweißstromwert zugeordneten Ausgangsanschluß der Speichereinheit (28) verbunden und deren anderem Eingangsanschluß der vom Detektor (23) gemessene Schweißstromwert unmittelbar zugeführt ist und durch die ein einer Differenz zwischen den an ihren beiden Eingangsanschlüssen anliegenden Signalen entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist, das über einen zur Durchführung des Vergleichs zwischen dem gespeicherten Schweißstromwert und dem während der Pendelbewegung gemessenen Schweißstromwert betätigbaren Schalter (25) einem ersten Eingangsanschluß einer Befehlseinheit (32) zuführbar ist, an deren zweitem Eingangsanschluß ein von einem Bezugssignalgenerator (31) erzeugtes Bezugssignal anliegt und die in Abhängigkeit vom Größenunterschied zwischen den beiden an ihrem Eingang anliegenden Signalen ein Befehlssignal erzeugt, durch das eine in der Seitenverstelleinheit vorgesehene Antriebseinheit (33) im Sinne einer Einstellung der vorbestimmten Schweißstromdifferenz antreibbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Detektor (23) und die Speichereinheit (27, 28) ein Tiefpaßfilter (24) geschaltet ist, dessen Grenzfrequenz niedriger ist als die durch Kurzschließen des zu verbrauchenden Schweißdrahtes hervorgerufenen Frequenzkomponenten und niedriger als die durch Ungleichmäßigkeiten in der Zuführung des zu

verbrauchenden Schweißdrahtes hervorgerufenen Frequenzkomponentea

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem der beiden Speicher ein Vorspannungssignalgenerator (50) verbunden ist, wobei dessen Vorspannungssignal der durch die Asymmetrie einer einzuhaltenden Pendelkontur und durch den Unterschied zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Drzhtausfahrlänge bedingten Unterschiedlichkeit zwischen den Schweißstromwerten am linksseitigen und am rechtsseitigen Ende der Pendelbewegung entspricht und wobei ein Ausgleich für die asymmetrische Pendelkontur erzielbar ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenerator (31) zur Erzeugung zweier unterschiedlicher Bezugssignale betätigbar ist, die den durch die Asymmetrie einer einzuhaltenden Pendelkontur und durch den Unterschied zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Drahtausfahrlänge bedingten unterschiedlichen Schweißstromwerten auf der linken und auf der rechten Seite der Pendelbewegung des Schweißbrenners entsprechen, wobei ein Ausgleich für die asymmetrische Pendelkontur erzielbar ist