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STUMPFSCHWEISSMASCHINE ZUM KONTINUIERLICHEN ABBRENNEN
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VON BRZSUGNISSICN Die vorliegende Erfindung betrifft die Verschweissung
von Erzeugnissen und bezieht sich insbesondere auf Stumpfschweisemaschinen zum kontinuierlichen
Abbrennen von Erzeugnissen.
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Es ist eine Stumpfschweissmaschine zum kontinuierlichen Abbrennen
von Erzeugnissen bekannt, die ein Gehäuse mit einem daran angeordneten beweglichen
und unbeweglichen Spannzeug, einen durch einen Folgeschieber mit einer Stange gesteuerten
hydraulischen Mechanismus zur Verschiebung des beweglichen Spannzeuges und Izinrichtungen
zur automatischen Steuerung der Abbrenngeschwindigkeit, des Anfanges der Stauchung
und des Stauchweges mit in Form eines einheithohen Aggregats ausgeführten Stellmechanismen
enthält. Abgesehen
davon, daß die Parameter, nach denen der Scilweillvorgang
geregelt wird, auf die Ausbildung einer Schweißverbindung und auf die Stabilität
des Abbrennprozesses unmittelbar einwirken, zeigen die Betriebserfahrungen für die
Stumpfschweißmaschinen, daß Fälle der Erhaltung von Schweißverbindungen vorliegen
Können, deren Eingeschaften in eincr häufig : die notwendigen Anforderung licht
erfüllen.
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Eine Instabilität der Güte der Stumpfstöße entsteht infolge: - zufälliger
Kurzschlüsse an den abzubrennenden Stirnseiten in einem der Stauchung unmittelbar
vorausgehenden Augenblick; - Abweichung des Staucnweges vom Rechenwert und der Stauchzeit
von der Vorgabezeit unter ein Stromwirkung.
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an den Kurzschlüsse abzubrennenden Stirnseiten vor der Stauchung
werden mit einem beträchtlichen Spannungsabfall im Speisenetz sowie mit einem hohen
Niveau der in den Schweißstücken durch Erhöhung der Abbrenngeschwindigkeit entwickelten
Leistung beobachtet. Kurzzeitige, einige Perioden ausmachende Kurzschlüsse werden
durch die Maschine wegen der Trägheit ihrer beweglichen Platte nicht berücksichtigt.
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Eine Nichtübereinstimmung des Stauchweges mit dessen vorgegebenem
Rechenwert entsteht bei einer Druckänderung in der Hydraulik der Maschine und im
Falle eines Durchschlüpfens von Schweißstücken im Spannzeug der Maschine.
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Eine Abweichung der Stauchzeit vom Optimalwert unter ein Stromwirkung
wird bei Ausfalleivon den Schweißtransformator abschaltenden Stellmechanismen beobachtet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine StumpfschweiX,maschine
zum kontinuierlichen Abbrennen von drzeugniEsen zu scnaffeii, die für eine stabile
Güte der Schweißverbindungen durch Aufspürung und Registrierung mangelhafter Schweißverbindungen
sorgt.
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einer Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daX in Stumpfschweißmaschine
zum kontinuierlichen Abbrennen von Erzeugnissen, die ein Gehäuse l;lit einem daran
angeordneten beweglichen und unbeweglichen Spaimzeug, einen durch einen Folgeschieber
gesteuerten nydraulischen Mechanismus zur Verschiebung des beweglichen Spannzeuges
und Einrichtungen zur automatischen Steuerung der Abbrenngeschwindigkeit, des Anfanges
der Stauchung und des otauchweges mit in Porm eines einheitlichen Aggregats ausgeführten
Stellmechanismen enthält, die Einrichtungen zur automatischen steuerung des Anfanges
der stauchung und des xtauchweges gemäß der Erfindung in einer eine Rechenmaschine
enthaltenden Einheit vereinigt sind und einen Schweißstrommesser, dessen Eingang
an die Primärwicklung eines Schweißtransformators angeschlossen ist, einen an den
Ausgang des Schweißstrommessers angescislossenen Geber für die Kurzschlußdauer im
Schweißstromkreis, ein Kont,rollgerät für Abweichungen des Stauchweges mit einem
am
Spannzeug angeordneten Geber für die Abweichung der Verschiebung der Stange des
Folgeschiebers bezüglich seines Gehäuses und einen Befehlsformer für die Freigabe
einer Oberwachung des Schweißvorganges aufweisen, wobei die ßingänge des Kontrollgeräts
für Abweichungen des Stauchweges an die Ausgänge des Gebers für das Durchschlüpfen
von Schweißstücken im Spannzeug der Maschine und an dexl Ausgang des Gebers für
die Abweichunu, der Eingang des Bet'ehlsformmers für die Freigabe einer Überwachung
des Schweißvorganges mit dem Ausgang der Rechenmaschine und dessen Ausgänge mit
einem im Endstadium der Abbrennung und im Stauchprozeß einsohaltbaren Geber für
die Kurzschlußdauer im Schweißstromkreis und mit dem Kontrollgerüt für die Abweichung
des Stauchweges verbunden sind.
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Der Geber für die Kurzschlußdauer im Schweißstromkreis kann drei
Meßkanäle zur Kontrolle der Kurzschlußdauer im Endstadium der Abbrennung vor der
Stauchung und der Stauchzeit unter ein Stromwirkung in Bezug auf deren minimal und
maximal zulässigen Wert enthalten, deren jeder eine Reihenschaltung aus einem Einsteller
von Zeitintervallen und einer Vergleichseinheit mit einem Speicherelement und einem
Anzeigeteil aufweist, wobei der Eingang des zNeiten und des dritten Kanals an den
befehlsformer für die freigabe einer jedoch Uberwachung unmittelbar, der Eingang
des ersten Kanals an den Befehlsformer für die Freigabe einer Uberwachung, an einen
Geber für das Vorhandensein des Schweißstroms und einen
Geber für
die Frequenz von Pulsationen des ochweiBstroms über eine logische Einheit zur Ermittlung
von Kurzschlüssen angeschlossen und der Ausgang des Gebers für das Vorhandensein
von Sohweißstrom mit den Eingängen der Vergleichseinheiten des zweiten und des dritten
Meßkanals gekoppelt ist.
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Zweckmäßig enthält der Befehlsformer für die treigabe einer Überwachung
des Schweißvorganges einen Wandler für die Temperatur der abzubrennenden Stirnseiten
der xrzeugnisse in eine Spannung und eine UND-NICHT-Schaltung mit zwei Eingangen,
deren einer über einen Inverter und eine Vergleichseinheit an einen dem Anfang der
Kontrolle der Kontinuität der Abbrennung entsprechenden Temperaturgeber für die
Stirnseiten der ErzeugniEse und an den Ausgang des Temperaturwandlers und deren
zweiter Eingang an Sciiließkontakte eines an die Rechenmaschine und an einen zweiten
Inverter angeschalteten Relais angschlossen ist, wobei eine Eingangklemme des Temperaturwandlers
mit dem Potentlometersculeifer des Temperaturgebers für die abzubrennenden Stirnseiten
vor der Stauchung, die zweite Eingangsklem me des Temperaturwandlers mit einer einen
Verbindungspunkt mit dem Eingang eines phasenempfindlichen Verstärkers der Rechenmaschine
aufweisenden dignalwicklung eines Differentialtransformatorwandlers eines Gebers
ür Abstände von Thermoelementpaaren von den abzubrennenden Stirnseiten der Erzeugnisse,
der Ausgang der UND-NiCHT-schaltung mit dem
ersten Meßkanal des
Gebers für die Kurzschlußdauer und der Ausgang des zweiten Inverters mit den Eingangen
des zweiten und des dritten Meßkanals des Gebers für die Kurzschlußdauer und über
ein Verzögerun£sglied mit einem Kontrollerät für die Abweichung des otauchweges
verbunden sind.
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wenn die Es ist vorteilhaft, der Wandler der Temperatur der , umwandelt,
abzubrennenden Stirn eiten in eine Spannung ein an eine Spannungsquelle angeschlossenes
Kompensat ionspot-eatiometrr mit einer logarithmischen Tranformat iünskennl iiiie
enthält, dessen Eingangsklemmen mit einer der Eingangsklemmen des Temperaturwandlers
und mit dem Eingang eines Nullorgans gekoppelt sind, an dessen Ausgang ein elektrischer
lieversiermotor geschaltet ist, dessen Welle mit dem schleifer des Kompensationspotentiometers
und mit dem Schleifer eines an eine Gleichstromspannungsquelle angeschlossenen Linearpotentiometers
kraftschlüssig gekoppelt ist, wobei die zweite Eingangsklemme des Nullorgans mit
der zweiten Eingangsklemme des Temperaturwandlers verbunden ist, dessen Eingangsklemmen
mit dem Schleifer und dem Grenzpunkt des Schleifdrantes des Linearpotentiometers
gekoppelt sind.
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Zweckmäßig enthält die Recjienmaschine zwei zur Umwandlung der MeXtemperatur
in Drehwinkel von wellen der Elektromotoren vorgesehene automatische Kompensationsumformer
mit elektrischen Reversiermotoren, Operationselemente für die Logarithmierung, Multiplikation
und algebraische
Addition wobei die Elemente für die Logarithmierung
und Multiplikation einheitlich in Form von Schleifdrahtpotentiometern mit einer
logarithmischen Kennlinie ausgeführt sind, deren Grenzpunkte an die Ausgänge des
Gebers für Abstände der Thermoelementpaare von den abzubrennenden Stirnseiten und
der Temperaturgeber für die Stirnseiten der Erzeugnisse und die Stoßkannte sowie
an den Ausgang eines in Form eines einen am Gehäuse montierten und sich bezüglich
einer Spule mit zwei Signalwicklungen und einer am beweglichen Spannzeug starr befestigten
Lrregerwicklung verschiebenden Kern enthallenden bifferentialtransformatorwandlers
ausgeführten Gebers für den Zeitwert des Stauchweges ajigeschlossen sind, wobei
die Jcijleifer der SchleiIdrahtpotentiometer mit den Wellen der tJrriformer kraftsonlüssig
gekoppelt sind, an deren Eingang in geeigneter Weise die Ausgänge von Temperaturgebern
angeschlossen sind, während die Operationselemente für die algebraische Addition
durch eine elektrische Reinhenschaltung der Ausgangsstromkreise der genannten Operationselemente
und des Gebers gebildet sind.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand einer Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 das trukturbild Staumpfschweißmaschine um kontinuierlichen Abbrennen von
Erzeugnissen gemäß der Brfindung;
Fig. 2 das Funktionsschaltbild
der Secheneinrichtung Fig. 3 das Funktionschaltbild des Befeiilsformers für die
Freigabe einer Uberwachung des Schweißvorganges, Fig. 4 die Schaltung des Gebers
für die Kurzschlußdauer im chweißstromkreis, Fig. 5 die Schaltung des Kontrollgeräts
für die Abweichung des Stauchweges, Die Stumpfschweißmaschinezum kontinuierlichen
Abbrennen von Erzeugnissen enthält einen Schweißtransformator 1 (Fig. 1), ein unbewegliches
Spannzeug 2 und ein bewegliches Spannzeug 3 für Schweißstücke 4 mit Stromzuführungen
5, einen hydraulischen Mechanismus 6 zur Verschiebung des beweglichen Spannzeuges
3 und ein in Gestalt eines Folgeschiebers 7 ausgeführt es Steuerorgan für diesen
Mechanismus 6 sowie eine Meßeinheit b für die Temperatur T1 und T in zwei in verschiedenen
Abständen xl und x2 von den abzubrennenden Stirnseiten befindlichen Schnitten der
Schweißücke 4. Darüber hinaus weist die Stumpfschweißmaschine eine Rachenmaschine
9 mit einem Geber 10 für die Temperatur Tk der abzubrennenden Stirnseiten der Erzeugnisse
vor der Stauchung und mit windel Geber 11 für die Temperatur Tb der toßkwite, die
eine Steuerung des Anfanges der Stauchung und des otauchweges der Erzeugnisse newährleistet,
einen Stellmechanismus 12 für die Steuerung
des SChweißvorganges,
der in Form eines die Stellmechanismen zur automatischen Steuerung der Geschwindiskeit
einer kontinuierlichen Abbrennung, des Anfanges der Stauchung und des Stauchweges
der Erzeugnisse vereinigten Aggregats ausgeführt ist, auf. Die Maschine verfügt
über einen Spannungswandler 13 im Jciiweißstromkreis, einen Spannungsmesser 14 für
die Primärwicklung des SchweiXtransformators 1, eine Einrichtung 15 zur automatischen
Steuerung der Abbrenngeschwindigkeit mit einem Einsteller 16 für den relativen Pegel
der in den Schweißstücken 4 entwickelten Leistung, sowie über ein Kontrollgerät
17 für die Abweichung des Stauchweges mit einem Einsteller lb für dessen linearen
Wert und mit Gebern 19 für ein Durchschlüpfen der Schweißstücke 4 in den Spannzeugen
2 und 3 der Maschine. Die Stumpfe schweißmaschine . enthält auderdem einen Geber
20 für die Abweichung der Verschiebung der Stange des Folgeschiebers 7 bezüglich
seines Gehäuses, einen Geber 21 für die Kurzschlußdauer im Schweißstromkreis im
9,ndstadium der Abbrennung und im StauchprozeX, einen Befehlsformer 22 für die Freigabe
einer Uberwachung des Schweivorganges und einen Schweißstrommesser 23, als welcher
beispielsweise ein an die Primärwicklung des SchweiXtransformators 1 angeschlossener
Stromwandler dienen kann.
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Die Ausgänge der MelSeinheit 8 für die Temperatur sind an die Rechenmaschine
9, die Ausgänge des Wandlers 13 und des Spannungsmessers 14 an die Eingänge der
Einrichtung 15
angeschlossen und oie Ausgänge der Recnenmasciiine
9 und der Einrichtung 15 mit dem auf den Schieber 7 zur steuerung des Mechanismus
6 zur Verschiebung des beweglichen Spannzeuges 3 einwirkenden Stellmechanismus 12
verbunden. An den Ausgang des Schweißstrommessers 23 ist der Geber al für die Kurzschlußdauer
angeschlossen, der Eingang des Befehlsformers 22 ist mit dem Ausgang der Rechermaschine
9 und dessen Ausgang an den Geber 21 und an das Kontrollgerät für die Abweichung
des Stauchweges angekoppelt, während die Eingänge des letzteren mit den Gebern 19
für das Durchschlüpfen und mit dem Geber 20 für die Abweichung der Verschiebung
der Stange des Folgeschiebers 7 verbunden sind.
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Die Rechenmaschine 9 weist uuf: ein Relais 24 (Fig. 2) mit Schließkontakten
241 sowie zwei automatische Kompensationsspannungsumformer 25, die zu den Temperaturen
T1 und T2 proportionale Signale in Drehwinkel umsetzen. Jeder der Wandler 25 weist
ein Kompensationspotentiometer 26 auf, das an eine Spannungsquelle 27 angeschlossen
ist. Eine Ausgangsklemme des Potentiometers 26 ist mit der Eingangsklemme eines
Nullorgangs 2b verbunden.
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Die zweite Ausgangsklemme des Potentiometers 26 des einen Spannungswandlers
25 ist an eine Klemme eines Thermoelementpaares 29 und die zweite Ausgangsklemme
des Potentiometers 26 des anderen Wandlers 25 an eine Klemme eines Thermoelementpaares
30 angeschlossen. Die zweite Klemme eines
jeden Thermoelementpaares
29,30 ist mit dem Eingang des entsprechenden Nullorgans 28 verbunden. Der Ausgang
des Nullorgans 28 ist mit einer Erregerwicklung 31 eines elektrischen Reversiermotors
gekoppelt, dessen Welle 32 mit dem Schleifer des Kompeirsatiunspotentiometers 26
formsclilüssig verbunden ist.
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Die Welle 32 des Elektromotors des ersten Wandlers 25 ist gleichfalls
formschlüssig mit den Schleifern zweier Schleifdrahtpotentiometer 33, 34 und die
Welle 32 des Elektromotors des zweiten Wandlers 25 mit den Schleifern dreier Schleifdrahtpotentiometer
35, 36, 37 verbunden.
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Die tjchleifdralztpotent iometer 33 bis 39 weisen eine logarithmische
Transformationskennlineie auf. Die Grenzpunkte der chleifdrahtpotentiometer 33 und
39 sind an Signalwicklungen 39 bzw. 38 des Differentialtransformatorwandlers eines
Gebers 40 für die Zeitwerte der Abstände der einheit 8 von den abzubrennenden Jtirnseiten
der Schweißstücke 4 (Fig. I) angeschlossen. Die Grenzpunkte der Sciileifdrähte 34,
35 sind an Signalwicklungen 41 bzw. 42 des Differentialtransforrnatorwandlrs eines
Gebers 43 für den Zeitwert des Stauchweges angeschlossen. Die GrenzpunkLe des Scnleifdralites
des Potentiometers 36 sind mit einer /Jicklung eines Transformator s 44 verbunden,
dessen Spannung einem Abstand zwischen den die Temperatur TI und T2 messenden Thermolementpaaren
29 und 50 entspricht. Die Erregerwicklungen 46, 45, 49 des Transformators 44 und
der jeweiligen
Geber 43 und 4U sind ari Speisquellen angeschlossen.
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die Potentiometer 33 bis 37 sind nintereinanderge schaltet, und eine
Klemme dieser Schaltung ist an den Schleifer eines Potentiometers 48 des Gebers
II für die 1'emperatur Tb der Stoßkante und die andere mit den Eingängen eines Verstärkers
49 und eines phasenempfindlichen Verstärkers 50 verbunden. Die zweite Klemme des
Potentiometers 48 ist mit dem Schleifer eines an eine mit einer dicklung 53 eines
Transformators 54 verbundene temperaturempfindliche Brückenschaltung 52 angeschlossenen
Potentiometers 51 verbunden. Die Speisung des I'otentiometers 48 erfolgt voll einer
zweiten Wicklung 55 des Transformators 54, ail die es mit den Grenzpunkten angeschlossen
ist. Die Klemme des Potentiometers 51 ist mit dem Eingang des Verstärkers 49 verbunden.
Die Schleifer der Potentiometer 48 und 51 sind kraftsciilüssig miteinanuer gekoppelt.
Die Erregerwicklung 56 des Transformators 54 ist an eine Speisequelle angeschlossen.
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Die eine Klemme eines Reihenkreises aus den itt;entiometern 33, 36,
57 ist an den Schleifer eines Potentiometers 57 des Gebers 10 für die Temperatur
Tk der abzubrennenden Stirnseiten vor der Stauchung angeschlossen. Die zweite Klemme
des Potentiometers 57 ist illit dem schleifer eines mit einer an eine Wicklung bU
eincs zweiten Transformators 61 angeschlossenen temperaturempfindlichen Brückenschaltung
59
verbundenen Potentiometers 58 gekoppelt. Die zweite Klemme des Potentiometers 58
ist mit dem Sinang des phasenempfindlichen Verstärkers 50 verbunden. Die Speisung
des Potentiometers 57 erfolgt von einer zweiten iVicklung 62 des Transformators
bl, an die es mit den Grenzpunkten angeschlossen ist. Die Schleifer der Potentiometer
57 und 58 sind miteinander formschlüssig gekoppelt. Die «rregerwicklung 63 des Transformators
61 ist an eine Speisequelle angeschlossen.
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An den Ausgang des Verstärkers 49 ist ein elektrischer, mit den Stellmechanismen
12 kraftschlüssig gekoppelter Rean versiermotor 64 geschaltet. An den Ausgang des
Verstärkers 50 sind der Steuerkreis eines dem Stellmechanismus 12 angehörenden Ventils
65 mit zwei Stellungen für den Anfang der Stauchung sowie ein Relais 24 angeschlossen,
das den BefehlsSormer 22 für die Freigabe einer Überwachung des Schweißvorganges
steuert, an dessen ingänge auch die Ausgangsklemmen des Reihenkreises,aus den Potentiometern
33, 36, 37 angekoppelt sind.
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Der Befehlsformer 22 für die Freigabe einer Oberwachung des Schweißvorganres
enthält einen ¢'emperaturwandler 66 (Fig. 3), der sich aus einem an eine Spannungsquelle
67 angeschlossenen Kompensationspotentiometers 68 mit einer logarithmischen Widerstand
skennl inie zusammensetzt, dessen Ausgangsklemmen mit einer der Klemmen des Reihenkreises
aus
den Potentiometern 35, 36, 37 und mit einer der Klemmen des
Einganges eines Nullorgans 69 gekoppelt sind, an dessen Ausgang eine Erregerwicklung
70 des elektrischen Reversiermotors angeschlossen ist, dessen Welle 71 mit dem Schleifer
des Potentiometers bij und mit dem Schleifer eines aii eine Gleichstromspannungsquelle
73 gessnalteten binearpotentiometers 72 kraftschlüssig gekoppelt ist. Die zweite
Eingangsklemme des Nullorgans b9 ist mit der Klemme des eihenkreises aus den Potentiometern
33r 57 und 56 verbunden.
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Der befehlsformer 22 enthält auch einen in Form eines Linearpolentiometers
74 ausgeführten Geber für die dem Anfang der Kontrolle der Kontinuität des Abbrennvorganges
vor der Stauchung entsprechende temperatur der abzubrennenden und Stirnseiten eine
auf der Basis eines Operationsverstärkers 76 mit Widerständen 77 und 78 am Eingang
ausgeführte Vergleichseinheit 75. An den Operationsverstärker 76 ist eine Diode
79 angeschaltet. Darüber hinaus weist der Befehlsformer 22 Inverter 80, l, eine
logische UND-NICHT-Schaltung 82 und ein aus einem logischen UND-ODER-NICHT-Glied
84 und einem Inverter 85 aufgebautes Verzögerungsglied 83 mit einem Integrationskreis
- Diode 87 und Kondensator 88 - am Eingang auf. Der erste Eingang der UND-NICHT-Schaltung
62 ist; über den Inverter 80 und die Vergleichseinheit 75 an den Schleifer des Linearpotentiometers
74 und an den Schleifer des Potentiometers 72 des Temperaturwandlers 66 angeschlossen.
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Der zweite Eingang der UND-NICHT-Schaltung 82 ist an die Schließkontakte
241 des Relais 24 der Rechenmaschine 9 sowie über den Inverter bl an das Verzörungsglied
83 für ein dem Gerät 17 zugeführtes Freigabesignal zur Kontrolle des linearen Wertes
der Stau8chung angeschlossen. Die Ausgänge des Inverters 81 und der UND-NICHT-Schaltung
82 sind an den Eingang des Gebers 21 für die KurzschlufSdauer angekopfpelt, wobei
sich am Aus der UND-NICHT-Schaltung 82 ein Freigabesignal für die Kontrolle der
Kontinuität der Abbrennung vor der Stauchung und am Ausgang des Inverters 81 ein
Freigabesignal für die kontrolle der Stauchzeit ureter ein Stromwirkung ausbilden.
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Der Geber 21 für die Kurzschlußdauer im Schweißstromkreis enthält
drei Meßkanäle zur Kontrolle der Kurzschlußdauer vor der Stauchung (erster Kanal)
und der Stauchzeit unter ein Stromwirkung nach dem zulässigen Minimal- (zweiter
Kanal) und Maximalwert (dritter Kanal) der Stauchung.
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Jeder der Kanäle weist eine Reihenschaltung aus einem Einsteller 891
(Fig. 4) 892, 893 von Zeitintervallen, einer Vergleichseinheit 901, 902, 903 mit
einem Speicherelement und einem Anzeiu;eteil 911, 922, 913 auf. Die b?inLän(;e der
Einsteller 892, 893 sind an den Aus6an£- des Inverters ul (Fig. 3) des Befehlsformers
22 für die Freigabe einer Überwaschung des Schweißvorganges geschaltet. Die Vergleichs
einheit 901 (Fig. 4) ist über eine logische Einheit 92 zur
Ermittlung
eines Kurzschlusses im Schweißstromkreis an den Ausgang des Inverters 82 (Fig. 3)
des Befehlstromers 22 für die Freigabe einer Überwachung des Schweißvorganges angeschlossen.
Die Eingänge der logischen Einheit 92 (Fig. 4) sind aucn an die Ausgänge eines Gebers
93 für das Vorhaneines densein Schweißstroms und einds Gebers 94 für die Frequenz
von Strompulsationen ausgeschaltet. Die Eingänge der Geber 93 und 94 sind an einer,
Schweißstrommesser 23 angeschlossen, als welcher ein im Primärstromkreis des Schweißtransformators
1 (Fig. I) liegender btromwandler in Frage kommt. Außerdem ist der Ausgang des Gebers
93 (Fig. 4) mit dem Eingang der Vergleichseinheit 902 des zweiten Kanals und über
einen Inverter 9 mit der Vergleichseinheit 903 des dritten Kanals verbunden.
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Der Geber 94 für die Frequenz von Pulsationeri des Scnweißstroms
verfügt über ein aus Widerständen 97, 98. 99 und Kondensatoren 100,101,102 aufgebautes
und auf die Speisefrequenz abgestimmtes T-nperrfilter 96, über einen Verstärker
103 mit einem transistor 104 und Wiederständen 105 und 106 und über einen aus logischen
UND-NICHT-Gliedern 10d mit einem Integrationskreis 10$; - Diode 110 und Kondensator
111 - am Eingang uni einem Inverter 112 am Ausgang aufgebauten Univibrator 107.
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Der Geber 93 für das Vohandensein eines Schweißstroms enthält eine
Diode 113, einen Verstärkcr aus einem Transistor 114 mit Widerständen 115, 116 und
117, ein eine logische UND-NICHT-Schaltung 119 und einen Integrations
kreis
120 - Diode 121 und Kapazität 122 - am Eingajig enthaltendes Verzögerungsglied 118
für ein Eingangssignal und einen Inverter 95.
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Die logische Einheit 92 zur Ermittlung eines Kurzschlusses ist aus
einer logischen UND-ODER-NICHT-Schaltung aufgebaut. Der Einsteller 891 für die zulässige
Kurzschlußdauer der abzubrennenden Stirnseiten vor der Stauchung ist in Form eines
Integrationskreises - Diode 123 und Kapazität 124 - ausgeführt. Die Vergleichseinheit
901 ist aus Mikroschaltungen 125, 126 ausgeführt, während der Anzeigeteil 911 einen
Inverter 127, einen Widerstand 128 und eine Signallampe 129 enthält.
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Der Einsteller 89 für die minimal zulässige Stauchzeit ein unter
Stromwirkung enthält ein logisches UND-ODEi-NICHT-Glied 130 und ein logiscnes UND-NICHT-Glied
131, einen Inverter 132 am Ausgang und einen Integrationskreis 133 - Diode 134 und
Kapazität 135 - am Eingang. Die Vergleichseinheit 902 mit einem Speicherelement
ist aus Mikroschaltungen 136 und 137 aufgebaut, während der Anzeigeteil 912 einen
Inverter 138, einen Widerstand 139 und eine Signallampe 140 enthält.
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Der Einsteller 893 für die maximal zulässige Stauchein zeit unter
Stromwirkung umfaßt einen Integrationskreis 141 - Diode 142 und Kapazität 143 -
am Eingang, eine logische UND-0DER-NICHT-Schaltung 144 und am Ausgang einen Inverter
145,
Die Vergleichseinheit 903 mit einem opeicherelement ist aus Mikroschaltungen 146
und 147 aufgebaut, während der Anzeigeteil 913 einen Inverter 148, einen Widerstand
149 und eine Signallampe 150 aufweist.
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Der Geber 21 für die KurzschluBdauer im SchweiBstromweiter einen
kreis hat einen eine Taste 151 und ein aus einem Widerstand 152, einem Kondensator
153 und einem Inverter 154 bestehendes L-Filter enthaltenden Löschkreis. Hierbei
ist der Ausgang des Inverters 154 mit dem Kontrollgerät 17 für die Abweichung des
Stauchweges und mit den Vergleichseinheiten 901, 902, 9°3 verbunden.
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Das Kontrollgerät 17 (Fig. 5) für die Abweichung des Stauchweges
enthält drei Meßkanäle: einen ersten Kanal zur Kontrolle der Abweichung der Zugabe
für die Stauchung unabhängig von den die Abweichung bewirkenden Ursachen, einen
zweiten und einen dritten Kanal zur Entdeckung eines Durchschlüpfens von Schweißstücken
4 (Fig. 1) im beweglichen und unbeweglichen Spannzeug 2 bzw. 3 der Maschine. Jeder
der Kanäle besteht Jeweils aus einer Reihenschaltung von Vergleichseinheiten 1551
(Fig. 5), 1552, 1533, Speichereinheiten 156, 1562, 1563 und Anzeigeteilen 1571,
1572, 1573.
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Der Eingang der Speichereinrichtung 1561 ist an den Befehlsformer
22 für die Freigabe einer Uberwachung und deren Ausgang an die Eingänge der Upeichereinrichtungen
1562, 1563 angeschlossen, wobei eine Einschaltung von Signalleitungen für das Durchschlüpfen
unter der Voraussetzung einer
Überschreitung des Sollwertes bei
der Abweichung des Stauchweges gewährleistet wird.
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Die Eingänge der Vergleichseinheit 1551 sind an die Geber 19 für
das Durchschlüpfen, an den Geber 20 für die Abweichung der Verschiebung der Stange
des Folgeschiebers 7 (Fig. 1) in Bezug auf das Gehäuse und an den Geber 18 (Fig.5)
für die zulässige Abweichung des Stauchweges angesciilossen.
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Die Eingänge der Vergleichseinheiten 1552 und 1553 sind an den Einsteller
18 und an die Geber 19 angeschlossen, die an den Klemmen der Stumpfschweibmaschine
starr befestigt werden und am Ausgang ein Linearpotentiometer aufweisen, dessen
Schleifer mit den Schwei1Sstücken 4 (Fig. 19 formschlüssig gekoppelt ist. Der Geber
20 für die Abweichung wird am Gehäuse des Folgeschiebers 7 starr befestigt, dessen
Stange mit dem Schleifer des Linearpotentiometers des Gebers 20 am Ausgang kraftschlüssig
verbunden ist.
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Die Vergleichseinheiten 1551, 1552, 1553 (Fig. 5) eines jeden Meßkanals
sind aus Gleichstrom-Operationsverstärkern 158 mit Widerständen 159 aufgebaut. An
den Ausgang eines åeden Operationsverstärkers 158 ist eine mit der Jeweiligen Speichereinrichtung
1561, 1562, 1563 gekoppelte Diode 160 angeschaltet, wobei die esrstgenglnten aus
logischen UND-NICHT-ODSR-Gliedern 161 ausgeführt sind. Der Anzeigeteil 1571r 1572,
1573 eines Jeden Meßkanals enthält einen Inverter 162, einen Begrenzungsw iderstand
163 und eine Signallampe 164.
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Vor Beginn der Verschweißung werden durch den Einsteller 18 (Fig,
1) die zulässige Abweichung des Stauchweges und durch die Einsteller 891, 892, 893
(Fig. 4) die Werte zu der kontrollierenden Kurzschlußdauer im Schweißstromkreis
eingestellt. Darüber hinaus wird mit Hilfe des Linearpotentiometers 74 (Fig. 3)
des Gebers für die dem Anfang der Kontrolle der Kontinuität des Abbrennvorganges
vor der St auchung entsprechende Temperatur der abzubrennenden Stirnseiten ein dem
Anfang der Kontrolle der KurzschluBdauer im Schweistromkreis vor der Stauchung entsprechender
Temperaturwert der abzubrennenden Stirnseiten eingestellt. Hierbei soll der durch
den Geber eingestellte Temperaturwert ungefähr um 50 bis 1000C unterhalb der durch
den Geber 10 (Fig. 1) der Rechenmaschine 9 eingestellten Temperatur Tk der abzubrennenden
Stirnseiten im Augenblick des Anfangs der Stauchung liegen. Darüber hinaus werden
Werte durch den Geber 11 und ein relativer Pegel für die Leistung durch den Einsteller
16 eingestellt. Außerdem ist es notwendig, eine Reihe vorbereitender Operationen,
nämlich: Einstellung der Sekundärspannung U20 am Schweißtransformator durchzuführen.
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Die Geber 10, 11 werden in die erforderlichen Lage durch Drehen von
Drehknöpfen der Potentiometer 51 und 58 (Fig. 2) eingestellt. Die Staucilgeschwindidkeit
wird durch Druckänderung in der den hydraulischen Mechünismus 6 (Fig. 1) zur Verschiebung
des beweglichen Spannzeuges 3 speisenden Hydraulik geändert.
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Nach der Durchführung der genannten vorbereiteten Operationen werden
die Schweißstücke 4 in die Schweißmaschine gebracht und durch das bewegliche und
unbewegliche Spannzeug 3 bzw. 2 eingespannt. Hierbei ist es nötig, da13 zwischen
den Schweißstücken 4 ein elektrischer Kontakt besteht und dessen Linie in der Mitte
zwischen den Spannzeugen 2 und 3 liegt.
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Dann wird auf das eine der Schweißstücke 4 in einem Abstand von der
abzubrennenden Stirnseite die Meßeinheit 8 mit den Thermoelementpaaren 29 und 30
(Fig. 2) für die Temperaturen T1 und T2 in den zwei Schnitten der Schweißstücke
4 (Fig. 1) abgesenkt, die sich senkrecht zur Oberfläche der Schweißstücke 4 (Fig.
1) verschiebt. Darauf werden an die Schweißstücke 4 die Stromzuführungen 5 angeschlossen
und der Schweißtransformator 1 eingeschaltet.
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Die Maschine arbeitet wie folgt.
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Im Abbrennvorgarig stellt der Leistungsregler der Einrichtung 15
die erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Sparinzeuges 3 entsprechend
der Lage des Einstellers 16 ein, indem der erstgenannte auf den Stellmechanismus
12 einwirkt. Es erfolgt eine Erhitzung der Schweißstücke 4 im Abbrennvorgang. Hierbei
erscheinen am Ausgang der Thermoelementpaare 29 und 30 (Fig. 2) zu den Temperaturen
T1 und T2 proportionale Signale, die auf die Eingänge der automatischen Kompensationsumformer
25 gelangen und im Endergebnis die Schleifer der Potentiometer 33 bis 37 mit einer
logarithmischen Transformationskennlinie bewegen.
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Dies gestattet es der decnenmaschine 9 (Fig.I), ein Gleichungssystem:
worin 100 - Stauchweg und k - bekiement der Exponente bedeuten nach Tk und loC bei
laufend zu messenden Werten von T1,T2,x1 und auf aufzulösen.
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Zur gleichen Zeit erfolgt im ergebnis der Abbrennung eine Änderung
der ursprünglichen Abstande xl und x2 (Fi.I) zwischen den abzubrennenden Stirnseiten
der Schweibstücke 4 und den Tiiermoelementpaaren 29 und 30 (Fig.2). Da im Abbrennvorgang
eine Verschiebung des beweglichen Spannzeuges 3 (Fig. I) der Maschine und eines
mit diesem verbundenen Kernes des Differentialtransformatorwandlers des Gebers 40
(Fig. 2) geschieht, erscheint an den Signalwicklungen 38 und 39 ein Verstimmungssignal,
das die ursprüngliche Stellung der Thermoelementpaare 29 und 30 bezüglich der abzubrennenden
Stirnseiten korrigiert.
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Die Abstände xl und x2 (Fig.l) zwischen den Thermoelementpaaren 29
und 30 (Fig.2) zur Temperaturmessung und den
abzubrennenden Stirnseiten
der Schweißstücke 4 CFig.l) können sich aber im Schweißvorgang auch nicht ändern.
V,u diesem Zweck ist es nötig, die Thermoelementpaare 29 und 50 (Fig. 2) im Schweißvorgang
von den abzubrennenden Stirnseiten weg mit einer Geschwindigkeit gleich der halben
Abbrenngeschwindigkeit zu verschieben.
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Am Ausgang der Potentiometer 33 bis 37 mit einer logarithmischen
Transformationskenlinie treten Signale auf, für deren Spannungswerte folgende Beziehungen:
gelten, bei wo k1, k2, k3, k4, k5 - Proportionalitätsfaktoren bedeuten.
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Die infolge einer Reihenschaltung der Ausgänge der Potentiometer
53 bis 37 erhaltene Summenspannung ist durch die Beziehung:
definiert.
Unter der Voraussetzung kl =k2 =k3 =2k4 =2k5 = m reduziert
sich die Beziehung ( 3 ) auf die Form:
Die Spannung U#1 ist ein elektrisches Analogon des linken Teiles einer die Parameter
T1,T2,x1,x2 verbindenden, infolge der Auflösung des Gleichungssystems ( 1) erhaltenen
Beziehung:
Die Gegenre ihenschalt ung der Spannung U#1 1 mit der Spannung des Gebers 11 (Fig.1)
für die Temperatur Tb der Stoßkante gleich
am Eingang des Verstärkers 49 (Fig. 2), an dessen Ausgang ein mit dem wandler des
Gebers 43 für den Zeitwert der Stauchung kraftschlüssig gekoppelter elektrischer
Reversiermotor 64 angeschlossen ist, sichert also einen automatischen Ausgleich
der Spannungen UE1 und Ull. Hierbei verschiebt sich die mit dem Elektromotor verbundene
und den berechneten Stauchweg re;nde Einrichtung (die Stütze ist
in
Fig. nicht gezei6,t) um einen Wert von 10c' was eine Gleichheit von U#1 und U11
sicherstellt und folglich eine Lösung des Gleichungssystems ( 1 ) nach lo, darstellt.
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In ähnlicher Weise wird die Summensparinung der Reihenschaltung der
Potentiometer j3, 36 und 37 mit dem Geber 10 (Fig. I) für die Temperatur Tk der
abzubrennenden Stirneiten vor der Stauchung am Eingang des Verstärkers 50 durch
die Beziehung beschrieben:
Die Spannung U#2 stellt ein elektrisches $Analogen des linken Teiles einer die Parameter
T1,T2,x1, und Tk bei der Lösung des Gleichungssystems ( 1 ) nach Tk verbindenden
Beziehung:
dar.
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Die Gegenreihenschaltung der Spannung U2,1flit der Spannung des Gebers
10 gleich
am Ausgang des phasenempfindlichen Verstärkers 50 (Fig. 2)
läßt
das an den Ausgang des Verstärkers 50 geschlossene Ventil 65 mit zwei Stellungen
für den Anfang der Stauchung im Augenblick der Erfüllung einer Gleichheit von (b)
und (9), d.h. im Augenblick der Erreichung der vorgegebenen Temperatur Tk durch
die abzubrennenden Stirnseiten, ansprechen.
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Die Spannung am Ausgang der Potentiometer 66 (Fig.5) und 72 des Temperaturwandlers
66 ergibt sich aus Beziehungen:
bei wo bei k2 und k3 - Proportionalitätsfaktoren und α relative Verschiebungen
des Potentiometerschleifers α0 sind.
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Unter Berücksichtigun, von
sind bei kl =k2
d.h. die Ausgangsspannung Ub des wandlers 66 ist zur Temperatur Tk proportional.
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Der Zeitwert der Temperatur Tk wird in der Vergleichseinneit 75 des
Befehlsförmers 22 mit einem mit llilfe des Linearpotentiometers 74 des Gebers für
die dem Anfang der Kontrolle der Kontinuität des Abrennvorganges von der Stauchung
entsprechende Temperatur der abzubrennenden Stirnseiten vorgegebenen Wert verglichen.
Falls sie gleich sind, liegt am Ausgang der Vergleichseinheit 75 und felglich auch
am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 82 ein Nullpotential (logische O) an, das ein
Freigabesignal für die Kontrolle der Kontinuität der Abbrennung darstellt.
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Kurzschlüsse im Schweißstromkreis werden durch die logische Einheit
92 (Fig. 4) des Gebers 21 für das Vorhandensein eines Schweißstroms und das Fehlen
seiner hochfrequenten Pulsationen festgestellt. ifierbei gelangen auf den Eingang
der logiscnen Einheit 92 O-inale vom Ausgang des Inventers 112 des Gebers Uberschreitet
94 und vom Ausgang des Inverters 95 des Gebers 93. die Kurzschlußdauer der abzubrennenden
Stirnseiten den zulässigen, durch den i!;insteller 891 vorgegebenen Wert, schaltet
die Signallampe 129 des Anzeigeteiles 911 ein.
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Bei Erreichen des durch den hinsteller 10 (Fig.l) vorgegebenen Temperaturwertes
Tk spricht das Ventil 65 (Fig. 2) mit zwei Stellungen für den Anfang der Stauchung
ln, und das Relais 24 schließt den Kontakt 241. hierbei bildet sich am Ausgang der
U;'D-NlCHT-Schaltung 82 (Fig. 3) ein Is-Signal aus, das eine Kontrolle der Kontinuität
im ndstadium
der Abbrennung sperrt. Gleichzeitig bildet sich am
Ausgang des Inventers 81 ein I-Signal aus, das eine Kontrolle der Stauchzeit unter
Stromeinwirkung freigibt.
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Dieses Signal schaltet die logische UND-NICHT-Schaltung 131 (Fig.
4) des Einstellers 892 für die minimal zulässige Stauchzeit unter Stromeinwirkung
in einen O-Zustand um, der im Laufe des vorgegebenen Zeit intervalls erhalten bleibt.
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Falls der Schweißtransformator L (Fig.1) im Laufe des z kontrollierenden
Zeitintervalls abgeschaltet wird, erscheint ein O-Signal am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung
119 (Fig. 4) des Verzögerungsgliedes 118 des Gebers 95. Hierbei tritt am Ausgang
der Vergleichseinheit 902 ein L-;ignal auf, und im Anzeigeteil 912 schaltet die
Signallampe 140 ein.
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ein überschreitet die Stauchzeit unter Stromwirkung die maximal zulässige,
erscheint an den Ausgängen des Inverters 95 des Gebers 93 und am Ausgang der logischen
UND-ODER-NICHT-Schaltung 144 des Einstellers 893 ein O-Signal.
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Hierbei tritt am Ausgang des Speicherelements, d.h. der logischen
UND-ODER-NICHT-Schaltung 146 der Vergleicilseinheit 90j, ein L-Signal auf, und im
Anzeigeteil 913 wird über den Inverter 148 die Signallampe 150 eingeschaltet.
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Nach Beendigung der Verschiebung des beweglichen Spannzeuges 3 (Fig.I)
im Stauchprozeß wird vom Verzögerungsglied 83 (Fig. 3) des Formers 22 auf den Eingang
der Speichereinrichtung 1561 (Fig. 5) ein L-Signal - ein Freigabesignal
zur
Kontrolle der Abweichung des Stauchweges - gegeben. Übertrifft hierbei die am Eingang
der Vergleichseinheit 1551 (Fig. 5) von den Gebern 19 und 20 (Fig. 1) eingespeiste
Summenspannung oder einer der Summanden die durch die Lage des Sinstellers 18 (Fig.1)
bestimmte zulässi-6e Abweichung des taucflweges, wird am Ausgang der Vergleichseinheit
1551 (Fig. 5) ein L~Signal anliegen, das durch die Einrichtung 1561 eingespeichert
und die Signallampe 164 des Anzeigeteiles 1571 einschalten wird. Analog erfolgt
die Auslösung der Signallampen 164 der Anzeigeteile 1572 und 1573 im Falle eines
Durchscnlüpfens der Erzeugnisse in einem der Spannzeuge 3,2 (Fig. 1) der Maschine.
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Nach Abschluß des Schweißzyklus erfolgt eine Abschaltung aller Signallampen
129, 140, 150 (Fig. 4) durch Druck auf die Taste 151.
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Dies Stumpfschweiß - Maschine gestattet es, beim Schweißen von Rohrleitungen
für ein zu errichtendes sicher Objekt defekte Stoßstellen auszuschließen und dadurch
die Betriebszuverlässigkeit des Rohrleitungssystems zu erhöhen
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