DE2800569C3

DE2800569C3 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Regeln des Schweißkopfvorschubes beim Verschweißen senkrechter Nähte mittels Elektro-Schlacke (ES)- und Elektro-Gas (EG)-Schweißverfahren

Info

Publication number: DE2800569C3
Application number: DE19782800569
Authority: DE
Inventors: Peter Hirsch; Franz-Josef Dr. King; Rolf Ing.(Grad.) 5100 Aachen Schaefer; Bernhard 4280 Borken Wuebbels
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-07
Filing date: 1978-01-07
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2800569A1; DE2800569B2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem ES- und EG-Schweißen und betrifft dabei insbesondere die Regelung des Schweißkopfvorschubes. Bekanntlich kommt bei diesen Verfahren die Schweißverbindung prinzipiell in einem einzigen Arbeitsgang zustande, und zwar vertikal von unten nach oben. Dabei werden beide Seiten der Nahtfuge durch wassergekühlte Kupfergleitschuhe abgedeckt.

Bei fortschreitender Schweißung steigt der Spiegel des Schmelzbades an. Der den Schweißdraht zuführende Schweißkopf sowie die gekühlten Kupfergleitschuhe müssen in demselben Maße aufwärts bewegt werden, wie der Schmelzbadspiegel steigt, da sonst ein Auslaufen des Bades erfolgen kann.

Eine unmittelbare Beobachtung ci-,τ Schweißstelle durch den Bedienungsmann wird zum einen durch die Anordnung der Gleitschuhe und Sch-.'eißrüssel sehr erschwert, zum anderen ist ein Nachstellen von Hand immer von der subjektiven Beurteilung und besonders der dauernden Aufmerksamkeit des Schweißers abhängig. Um einerseits diesen zu entlasten, andererseits eine gleichbleibende gute Qualität der Verbindung zu gewährleisten, sind verschiedene Methoden entwickelt worden, die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes automatisch zu regeln.

Die bisher bekannten Regelungen arbeiten mit thermoelektrischen Zellen oder einer Meßsonde, bei deren fortgeschrittener Ausführung in Abhängigkeit von einer durch die Änderung der Höhe der Schweißbadoberfläche beeinflußten, sich ändernden Widerstandsstrecke zwischen der in einem Kühlschuh angebrachten Sonde und einem Anschlußkontakt unterhalb des Schweißbades das Meßsignal gebildet wird. Andere Verfahren nutzten die Induktivitätsänderung in einer an einem Gleitschuh angebrachten Spule bei Überschreitung der Curie-Temperatur im Werkstück aus oder bedienen sich statt der Drosselspule eines Magneten, bei dem unter denselben Voraussetzungen der Kraftlinienfluß unterbrochen wird.

Diese Verfahren haben alle den Nachteil, daß zusätzlich angebrachte Meßsysteme den Einflüssen, insbesondere den thermischen, der Schweißung ausgesetzt sind und so in ihrer Zuverlässigkeit, Dauerhaftigkeit und Meßgenauigkeit im allgemeinen stark beeinträchtigt werden.

Aus diesen Gründen wäre es von Vorteil, auf ein zusätzliches, am Schweißkopf oder den Gleitschuhen anzubringendes Meßsystem zu verzichten und statt dessen das Meßsignal für die Vorschubregelung aus dem Schweißprozeß selbst zu gewinnen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und verläßliches Verfahren der Regelung der vertikalen Vorschubbewegung des Schweißkopfes und der an diesem befestigten, den Schweißspalt und das

Schweißbad begrenzenden Kupfergleitschuhe in Abhängigkeit vom steigenden Metallbadspiegel beim ES- und EG-Schweißen zu ermöglichen, das alle Mängel der bisher bekannten Einrichtungen dadurch vermeidet, daß das Meßsignal aus dem Prozeß selbst gewonnen wird und deshalb auf zusätzliche Meßeinrichtungen verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Regeln des Schweißvorschubes der Schweißstiom gemessen und mit einein vorgegebenen Sollwert verglichen wird und der Vorschub so geregelt wird, daß der Sollwert des Schweißstromes und damit eine konstante Höhe der Schlackenbadoberfläche relativ zu den Kupfergleitschuhen und zu dem Schweißrüssel erreicht wird.

Bei Abstandsänderungen zwischen Schweißrüssel und Metallschmelzbad, hervorgerufen durch einen der momentanen Abschmeizleistung nicht angepaßten Schweißvorschub ändert sich die Länge des freien Drahtendes der Drahtelektroden und führt zu einem veränderten Spannungsabfall zwischen Stromkontakt und Schmelzbad. Dieser bewirkt eine Änderung der Schweißstromstärke, die. durch Meßshunts gemessen und einem Vergleicher zugeführt wird. In einem Regelkreis wird daraufhin die Vorschubbewegung von Schweißkopf und Kühlgleitschuhen so lange verändert, bis sich der Abstand zwischen Schweißrüssel und den Gleitschuhen gegenüber der Oberfläche des Schweißbades und damit die vorgegebene Schweißstromstärke wieder eingestellt hat

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Die F i g. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Schweißkopfvorschubregelung beim Elektro-Schlacke-Schweißen Durch eine Drehzahlregelvorrichtung 1 des Drahtvorschubmotors 2, deren Einzelheiten nicht Gegenstand dieser Erfindung sind, wird die Drahtelektrode 3 mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt. In der Stromzuführung befindet sich ein Meßshunt 8 mit einem Spannungsabfall von 150 mV bei 3000 A, mit dem der gesamte Schweißstrom gemessen wird, den die Energiequelle 7 liefert. Bei Abstandsänderungen zwischen Schweißrüssel 4 und Schlackenbadoberfläche 5, hervorgerufen durch einen der momentanen Abschmelzleistung nicht angepaßten Schweißvorschub durch den Motor 13, ändert sich die Länge des freien Drahtendes der Drahtelektrode 3 und führt zu einem veränderten Spannungsabfall zwischen Schweißrüssei und Schmelzbad. Dieser Spannungsabfall bewirkt eine Änderung der Schweißstromstärke und damit des

SS Spannungsabfalles am Meßshunt 8. Dies führt nach einem Vergleich mittels eines Gerätes 9 mit dem über ein Potentiometer 10 vorgegebenen Sollstrom zu einem Stellsignal, das über einen Verstärker 12 elektronisch verstärkt den Schweißkopfschubmotor 13 antreibt, wobei dieser die Vorschubbewegung von Schweißkopf 4 und Kupfergleitschuhen 6 so lange verändert, bis sieh die vorgegebene Schweißstromstärke wieder eingestellt hat und damit die Schlackenbadoberfläche 5 und der Schweißrüssel 4 die zu den Kupfergleitschuhen 6 festgelegte Höhe hat.

Für das Elektro-Gas-Schweißverfahren kann das gleiche Meßprinzip und die gleiche Regeleinheit benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum automatischen Regeln des SchweiOkopfvorschubes beim Verschweißen senkrechter Nähte des Elektro-Schlacke- und des Elektro-Gas-Schweißverfahrens dadurch gekennzeichnet, daß zum Regeln des Schweißkopfvorschubes der Schweißstrom gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird und der Vorschub so geregelt wird, daß der Sollwert des Schweißstromes und damit eine konstante Höhe der Schlackenbadoberfläche relativ zu den Kupfergleitschuhen (6) und zu dem SchweißrOssel (4) erreicht wird.