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Da das Rückstreuverhalten im Bereich der Stoßfuge sich von dem Rückstreuverhalten
der ebenen Werkstückflächen unterscheidet, kann anhand des zeitlichen Verlaufs des
Rückstreustromes festgestellt werden, wann der Elektronenstrahl die Stoßfuge jeweils
überquert. Bei dem bekannten Verfahren .erden Fugenabtastung und Schweißvorgang
zeitlich voneinander getrennt. Während der Fugenabtastung findet
außerdem
eine Verringerung der Elektronenstrahlleistung gegenüber der Schweißphase statt.
Die Position der Schweißfuge in Bezug auf die Mittelachse des Abtastfeldes wird
festgestellt. indem die Zeit gemessen wird, die der Elektronenstrahl, ausgehend
von der Mittelachse, benötigt, um die Stoßfuge zu erreichen.
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Wird die Stoßfuge nicht erkannt, dann wird die Zeitmessung bis zum
Erreichen der maximalen Strahlauslenkung fortgesetzt, was zu Fehlerkennungen bzw.
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nicht deutbaren Messungen führen kann. Eine hinreichend sichere Erkennung
der Schweißfuge ist bei dem bekannten Verfahren auch insbesondere deshalb nicht
gewährleistet, weil der Abstand der Schweißfuge von der Längsachse des Abtastfeldes
in unmittelbarer Nähe der Schweißstelle gemessen wird. Hier kann die Schweißfuge
durch herumfliegende Partikel bedeckt werden. Schließlich ist die Regelung bei dem
bekannten Verfahren ungenau, weil der Verlauf der Schweißfuge nicht im voraus gemessen
wird, sondern eine Korrektur immer erst dann erfolgt, wenn eine Abweichung der Schweißnaht
von der Stoßfuge aufgetreten ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, das die Bestimmung des Verlaufs der Stoßfuge auch bei Auftreten von
Störungen mit Sicherheit und großer Genauigkeit gewährleistet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Position der Stoßfuge in einem Abtastzyklus während mehrerer Querbewegungen an unterschiedlichen
Stellen gemessen wird, und daß im Anschluß an die Messungen eine Mittelwertbildung
der ermittelten Positionen erfolgt.
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Während bei dem bekannten Verfahren die Mehrfachauslenkung des Elektronenstrahls
in der Meßphase ausschließlich mit dem Ziel erfolgt, die Zeileninform3-tion für
das Fernsehbild zu erzeugen während die Messung an nur einer einzigen Abtastlin;e
in Höhe der Schweißstelle erfolgt, werden nach der Erfindung bei jedem Abtastzyklus
mehrere Meßwerte in Richtung der Stoßfuge hintereinander ermittelt. um so etwaige
Abweichungen der Stoßfuge von der Längsachse des Abtastfeldes festzuste;len und
durch eine selbsttätige Strahlnachführung ausregeln zu können. Wenn die Stoßfuge
an einzelnen querverlaufenden Abtastlinien nicht erkannt wird, weil sie z. B. mit
Ablagerungen überdeckt oder zu schmal ist, dann spielt dies für dic Auswertung keine
Rolle, da an den übrigen Abtastlinien Meßergebnisse gewonnen werden und anschließend
eine Mittelwertbildung erfolgt, bei der nur die Ergebnisse an solchen Abtastlinien
ausgewertet werden, an denen die Stoßfuge erkannt worden ist.
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Die Auswertung mehrerer Meßergebnisse durch Mittelwertbildung hat
weiterhin den Vorteil, daß der Verlauf der Stoßfuge nicht nur an einem Punkt ermittelt
wird, sondern innerhalb des gesamten Abtastfeldes, also über eine gewisse Fugenlänge
hinweg. Kleine Störstellen in der Nähe der Stoßfuge haben also keine schwerwiegenden
Auswirkungen auf das gemittelte Meßergebnis und insbesondere auch nicht auf die
in Abhängigkeit von dem Meßergebnis erfolgende Strahlnacnführung.
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Damit in das gemittelte Meßergebnis nur solche Werte eingehen, an
denen die Position der Stoßfuge innerhalb des Meßbereichs tatsächlich erkannt worden
ist, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen. daß zur Messung
der Position der Stoßfuge jeweils die Zeit zwischen einem durch die Stoßfuge erzeugten
Fugenimpuls und dem nächstfolgenden
Nulldurchgang der Steuerspannung des Ablenksystems
ermittelt wird. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren setzt der Fugenimpuls die
Zeitmessung in Gang, während der nächstfolgende Nulldurchgang sie beendet. Im umgekehrten
Fall, wie er im Stand der Technik anzutreffen ist, wird die Zeitmessung durch einen
Extremwert der Steuerspannung des Ablenksystems begonnen. Wird anschließend kein
Fugenimpuls erzeugt, dann wird die Zeitmessung bis zum nächsten Extremwert der Steuerspannung
des Ablenksystems fortgesetzt. Dies kann zur Folge haben, daß die Maschine abgeschaltet
werden muß, weil der Eindruck entsteht, daß die Stoßfuge das Abtastfeld verlassen
hat.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die
Ermittlung der Position der Stoßfuge ausschließlich in denjenigen Zeitintervallen,
in denen sich der Elektronenstrahl, ausgehend von einem Punkt extremer Auslenkung,
in Richtung auf die Mittellinie des Abtastfeldes bewegt. In diesem Fall wird die
Zeitspanne vom Auftreten des Fugenimpulses bis zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs
der Spannung des Ablenkrystems gemessen.
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Eine Ermittlung der Position der Stoßfuge in der Nähe der Schweißstelle
hat einerseits den Nachteii. daß das zu schweißende Material an dieser Stelle stark
erhitzt und beunruhigt ist, so daß Meßfehler auftreten können, und zum anderen den
Nachteil, daß Abweichungen der Elektronenstrahlposition von der Stoßfuge erst festgestellt
werden, wenn sie bereits aufgetreten sind, die Schweißnaht sich also von der Stoßfuge
abgesetzt hat. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist in vorteilhafter Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der Elektronenstrahl zu Beginn eines Abtastzyklus
in einem Sprung in Richtung der noch offenen Stoßfuge von der Schweißstelle fortbewegt
und erst danach quer über die Stoßfuge geführt wird. Die Messung erfolgt eine gewisse
Strecke vor der Schweißstelle, so daß der Verlauf der Stoßfuge im voraus ermittelt
wird. Dies ermöglicht eine exakte Nachregelung, wodurch erreicht wird, daß der Elektronenstrahl
sich beim Schweißen exakt entlang der Stoßfuge bewegt. Durch die sprungweise Fortbewegung
des Elektronenstrahles von der Schweißstelle vor dem Beginn der Meßphase und durch
eine hohe Ablenkgeschwindigkeit des Strahles im Abtastfeld wird erreicht, daß die
gesamte Abtastung bei voller Energie des Elektronenstrahles durchgeführt werden
kann, da dann keine schädliche Beeinflussung (Anschmelzen, Umwandlungen des Gefüges)
der Werkstückoberflächen auftreten. Die erforderliche Reduzierung der Elektronenstrahlleistung
während der Meßphase hat bei dem bekannten Verfahren den Nachteil, daß die Elektronenstrahlquelle
starken Stoßbelastungen ausgesetzt wird, und durch die dabei auftretenden Hochspannungsänderungen
eine Verschiebung der Strahlfokuslage erfolgt.
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Infolge der durch die Stoßbelastungen entstehenden Strahlleistungsschwankungen
ist eine erhebliche Störung des Schweißablaufes und eine Verminderung der Schweißnahtqualität
kaum zu vermeiden.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit einer Elektronenstrahlquelle, einem elektromagnetischen Ablenksastem, einer
an eine Impulserzeugerschaltung angeschlossenen Auffangplatte für die von den zu
verschweißenden Teilen reflektierten Elektronen und einer Steuereinrichtung für
das Ablenksystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen von einem
Taktgenerator gespeisten ersten Zähler enthält. dem immer dann eine
Zählimpulsfolge
zugeführt wird, wenn an der Impulserzeugerschattung ein das Überstreichen der Stoßfuge
anzeigender Impuls auftritt, daß die Impulserzeugerschaltung an einen zweiten Zähler
angeschlossen ist, der die Anzahl der auftretenden Fugenimpulse zählt, und daß eine
Divisionsschaltung vorgesehen ist, die den Zählerstand des ersten Zählers durch
den Zählerstand des zweiten Zählers teilt.
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Hierbei erfolgt die Zeitmessung durch Zählen der in dem zu messenden
Zeitintervall von der Impulserzeugerschaltung abgegebenen Impulse, die eine feste
Impulsfolgefrequenz haben. Um von der gemessenen Zeit auf den entsprechenden Abstand
der Stoßfuge von der Mittelachse des Abtastfeldes schließen zu können, wird der
Elektronenstrahl zweckmäßigerweise gemäß einer Zickzackbewegung mit linear ansteigenden
und linear abfallenden Flanken geführt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der die Querbewegung des Elektronenstrahles steuernde Y-Ablenkgenerator an eine
Extremwert-Erkennungsschaltung und eine Nulldurchgangs-Lrkennungsschaltung angeschlossen
ist, die die Impuisversorgung des ersten Zählers derart steuern, daß dem ersten
Zähler Zählimpulse nur in denjenigen Phasen der Y-Ablenkspannung zugeführt werden
können, in denen die Y-Ablenkspannung sich von einem Extremwert aus dem Nullwert
nähert. Eine derartige Schaltung kann beispielsweise mit Kippstufen leicht realisiert
werden.
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Sie stellt sicher, daß die Zeitmessung durch den Fugenimpuls gestartet
und beim Nulldurchgang beendet wird, so daß die Zeitmessung überhaupt nur beim Auftreten
eines Fugenimpulses erfolgen kann.
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Um Abweichungen des Fugenverlaufs von der Mittelachse des Abtastfeldes
vorzeichenrichtig erkennen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der erste Zähler ein Vorwärts/Rückwärtszähler ist,
der von der Extremwert-Erkennungsschaltung derart gesteuert ist, daß er während
der ansteigenden Flanken der Y-Ablenkspannung in der einen Richtung und während
der abfallenden Flanken in der anderen Richtung zählt.
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Liegen in unmittelbarer Nähe von der Mittelachse des Abtastfeldes
Abweichungen mit positiven und negativen Vorzeichen hintereinander vor, dann kompensieren
diese sich gegenseitig.
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Wenn das Abtastfeld gegenüber der Schweißstelle entlang der Stoßnaht
vorverlegt ist, müssen die Positionswerte der Stoßfuge in einem Laufzeitspeicher
abgespeichert werden, damit sie erst dann wirksam werden, wenn die Schweißstelle
die Meßstelle erreicht hat. Zu diesem Zweck einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung der Ausgang der Divisionsschaltung mit einem bei jedem Abtastzyklus getakteten
Laufzeitspeicher verbunden sein. Der Laufzeitspeicher wird bei jedem Abtastzyklus
um eine Stelle weitergeschaltet.
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Aus dem Laufzeitspeicher wird der entsprechende Positionswert der
Stoßfuge immer dann ausgegeben, wenn die Schweißnaht die betreffende Stelle erreicht
hat.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine quasi-kontinuierliche
Regelung. Die Abtastfelder können sich nämlich gegenseitig überlappen, so daß die
gesamte Stoßfuge durchgehend von dem abtastenden Elektronenstrahl erfaßt wird.
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Zweckmäßigerweise ist die effektive Länge des Laufzeitspeichers entsprechend
der Schweißgeschwindigkeit des Elektronenstrahles einstellbar. Dies kann dadurch
geschehen. daß ein7elne Stellen des l.auf7eit-
speichers überbrückt werden.
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Bei hoher Abtastgeschwindigkeit benötigt man einen Laufzeitspeicher
mit geringem Speicherumfang, während bei niedriger Schweißgeschwindigkeit ein Laufzeitspeicher
mit vielen Speicherstellen benötigt wird, um die Meßwerte, die sich auf den Bereich
zwischen dem augenblicklichen Abtastfeld und der Schweißstelle beziehen, festhalten
zu können. Reicht die Länge des Laufzeitspeichers bei niedrigen Schweißgeschwindigkeiten
nicht aus, besteht die Möglichkeit, mit Änderungen der Abtastwiederholrate eine
Anpassung an die Schweißgeschwindigkeit durchzuführen.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der
Stoßfugenabtastung mit dem Elektronenstrahl F i g. 2 Spannungsdiagramme zur Erläuterung
der Erzeugung des Fugenimputses, F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Einrichtung
zur Regelung der Schweißstrahlposition in Abhängigkeit vom Verlauf der Stoßfuge,
Fig.4 und 5 verschiedene Spannungsverläufe der Schaltung nach F i g. 3 und F i g.
6 eine Variante eines Teiles des Blockschaltbildes der F i g. 3, wobei lediglich
die relativen Änderungen der nacheinander ermittelten Meßwerte ausgewertet werden.
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Gemäß Fig. 1 sollen zwei Werkstücke 10, 11 die entlang einer Stoßfuge
12 gegeneinanderstoßen, durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden werden.
Zu diesem Zweck wird ein stark gebündelter Elektronenstrahl 13 auf die Stoßfuge
12 geleitet, während die Werkstücke 10, 11 kontinuierlich entlang der durch den
Pfeil 14 angedeuteten Hauptrichtung der Stoßfuge 12 bewegt werden.
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Zur Beeinflussung der Richtung des Elektronenstrahls 13 ist ein Ablenksystem
15 mit zwei X-Ablenkspulen 16 und zwei Y-Ablenkspulen 17 vorgesehen. Die Y-Ablenkspulen
bewirken Auslenkung des Elektronenstrahles 13 quer zur Stoßfuge 12, während die
X-Ablenkspulen 16 bei entsprechender elektrischer Ansteuerung Ablenkungen des Elektronenstrahles
13 parallel zu der durch den Pfeil 14 gekennzeichneten Hauptrichtung der Stoßfuge
bewirken.
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Der Elektronenstrahl 13 geht durch die Öffnung einer metallischen
Auffangplatte 16 hindurch. die im Abstand über den Werkstücken 10, 11 parallel zur
Werkstückoberfläche, angeordnet und über einen Widerstand 17 mit Erdpotential verbunden
ist.
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Der Elektronenstrahl 13 wird zur Erzeugung der Schweißnaht 18 entlang
der Stoßfuge 12 benutzt.
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Zwischen den Schweißvorgängen finden Abtastvorgän.
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ge statt. Hierbei wird der Elektronenstrahl 13 spurenartig in X-Richtung
ein Stück weiterbewegt, um anschließend in einem Abtastfeld 19 Pendelungen um die
Stoßfuge 12 herum auszuführen. Danach kehrt der Elektronenstrahl 13 wieder an die
Schweißstelle zurück und setzt die Herstellung der Schweißnaht fort.
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Trifft der Elektronenstrahl während der Meßphase auf die glatte Werkstückoberfläche
auf, dann werden von dieser Elektronen reflektiert. Diese reflektierten Elektronen
werden anschließend von der Auffangplatte 16 aufgefangen und über den Widerstand
17 nach Erde abgeleitet. Am Widerstand 17 entsteht also ein konstanter Spannungsabfall.
Im Bereich der Stoßfuge 12 ist die Streuung der Elektronen naturgemäß stärker als
an den glatten Bereichen der Werkstückoberfläche.
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Daher werden, wenn der Elektronenstrahl auf die Stoßfuge 12 trifft,
weniger Elektronen auf die Auffangplatte 16 geleitet. Der Strom durch den Widerstand
17 verringert sich und demgemäß auch der Spannungsabfall an diesem Widerstand.
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Der entsprechende Kurvenverlauf für die Spannung U11 am Widerstand
17 ist in Fig. 2 dargestellt. Während des Schweißvorganges entsteht zunächst ein
Rauschsignal 20. Verläßt in Folge der Auslenkung während der nachfolgenden Meßphase
der Elektronenstrahl 13 den Aufschmelzbereich, dann entsteht ein höherer Spannungspegel
21, der während der Querbewegung des Elektronenstrahles beibehalten wird. Trifft
der Elektronenstrahl auf die Stoßfuge 12, dann erhält die Spannung 21 einen Einbruch
22. Anschließend steigt die Spannung U17 wieder an, bis die Meßphase beendet wird
und während der Schweißphase wieder das regellose Signal 20 auftritt.
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Durch entsprechende Verarbeitung kann der Spannungsbereich 22 in
einen normierten Fugenimpuls 23 umgesetzt werden, wie er in F i g. 2 in dem Diagramm
als U, dargestellt ist. Der Fugenimpuls 23 tritt also in dem Zeitpunkt auf, in dem
der Elektronenstrahl 13 sich auf der Fuge 12 befindet.
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Im folgenden werden nun unter Bezugnahme auf die Ei g. 3. 4 und 5
die Auswertung des Fugenimpulses und die Regelung des Ablenksystems zur Strahlnachführung
beschrieben.
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Ein Taktgenerator 30 erzeugt Impulse mit einer variierbaren Folgefrequenz
zwischen 1 und 100 pilz, die jeweils den Beginn eines Abtastzyklus angeben. Der
zeitliche Verlauf eines solchen Impulses ist in F i g. 4 mit b bezeichnet.
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In Fig. 3 sind diejenigen Stellen, an denen die Spannungsverläufe
b. c und d der F i g. 4 auftreten, mit denselben Buchstaben bezeichnet.
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Auf den Impuls b des Taktgenerators 30 hin erzeugt der X-Ablenkgenerator
31 den Spannungsverlauf c.
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Dieser weist einen Spannungssprung 32 und einen anschließenden linearen
Anstieg 33 auf. Bei Beendigung des Abtastzyklus fällt die X-Ablenkspannung in einer
steilen Flanke 34 wieder auf Null ab.
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Der Y-Ablenkgenerator 39 erzeugt auf den Impuls b hin eine abwechselnd
linear ansteigende und linear abfallende Spannung d, die symmetrisch zur Nullinie
verläuft, also abwechselnd positiv und negativ ist. Von dieser Spannung werden beispielsweise
vier Perioden erzeugt, d. h. vier positive und vier negative Spitzenwerte. Mit der
abfallenden Flanke 34 der Spannung c geht auch die Spannung dauf Null zurück.
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Durch die gleichzeitige Wirkung der X-Ablenkspannung und der Y-Ablenkspannung
entsteht die in F i g. 4 dargestellte Abtastkurve 40. Von der Schweißstelle 41.
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die das derzeitige Ende der Schweißnaht 18 markiert.
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macht der Elektronenstrahl während der Meßphase einen Sprung 42 nach
vorn und von dort aus wird das Abtastfeld mit dem Strahlenweg 40 bestrichen. Die
Achsrichtung des Abtastfeldes weicht bei dem in F i g. 4 dargestellten Fall von
dem Verlauf der Stoßfuge 12 ab.
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Im Anschluß an die Abtastbewegung kehrt der Elektronenstrahl wieder
zu der Schweißstelle 41 zurück und setzt von hier aus seinen Weg mit korrigierter
Richtung fort.
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Die Ausgangsspannung ddes Y-Ablenkgenerators 39 wird einem Nulldurchgangsdetektor
43. einem Detektor 44 für den unteren Spitzenwert und einem Detektor 45 für den
oberen Spitzenwert zugeführt. Die Spitzenwertdetektoren 44 und 45 sind an eine Kippschaltung
46
angeschlossen, deren Zustand sich bei jedem Spitzenwert ändert. Die Kippschaltung
46 erzeugt den in F i g. 5 dargestellten Spannungsverlauf f, der während der ansteigenden
Flanke der Y-Ablenkspannung d »O« und während der abfallenden Flanke der Y-Ablenkschaltung
d »1« ist. Das Signal f wird zusammen mit dem Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors
43 einer weiteren Kippstufe 47 zugeführt, die das ebenfalls in Ei g. 5 dargestellte
Signal g erzeugt. Das Signal g ist jeweils dann »l«, wenn das Y-Ablenksignal sich
-ausgehend von einem Extremwert (Maximum oder Minimum) - der Nullinie nähert. Überschreitet
die Y-Ablenkspannung ddie Nullinie, dann wird das Signal d »O«.
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Der Fugenimpuls h wird dem einen Eingang einer Start/Stopp-Stufe
48 zugeführt, an deren anderem Eingang das Signal g der Kippstufe 47 liegt. Die
Start/Stopp-Stufe 48 kippt in den »I«-Zustand, wenn das Signal g »1« ist und der
Fugenimpuls h auftritt. Sie kippt in den »O«-Zustand zurück. sobald das Signal g»O«
wird. Dies bedeutet, daß die Start/Stopp-Stufe 48 nur während derjenigen Flanken
der Y-Ablenkspannung d ein Ausgangssignal i erzeugen kann. die in F i g. 5 dick
dargestellt sind.
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Das Signal i. das jeweils vom Auftreten eines Fugenimpulses während
einer Rückflanke der Y-Ablenkspannung bis zum Null-Durchgang dauert. steuert einen
Taktgenerator 49, der an einen Aufwärts/Abwärts-Zähler 50 nur dann Impulse abgibt,
wenn das Signal i »l« ist. Je länger das Signal i »1« ist, um so größer ist die
Zahl der in den Zähler 50 eingegebenen Impulse. Die Steuerung des Aufwärts- und
Abwärts Zählens durch den Zähler 50 erfolgt durch das Signal f, das dem Aufwärts-Steuereingang
51 direkt und dem Abwärts-Steuereingang 52 über einen Inverter zugeführt wird. Der
Zähler 50 zählt daher die von dem Impulsgenerator 49 gelieferten Impulse, während
der negative Flanken des Y-Ablenksignals aufwärts und während der positiven Flanken
abwärts. Der Ausgang des Zählers 52 ist an eine Divisionsschaltung 53 angeschlossen.
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Die während eines Meßzyklus auftretenden Fugenimpulse 23 werden von
einem Zähler 51 gezählt. Der Zählerstand des Zählers 51 wird der Divisionsschaltung
53 als Divisor zugeführt. Während der Zähler 50 die Abweichungen, die während eines
Meßzyklus zwischen den vier nacheinander folgenden Abtastvorgängen festgestellt
werden, addiert bzw. akkumuliert. teilt die Divisionsschaltung 53 das Ergebnis durch
die Anzahl der ausgewerteten Fugenimpulse 23. Auf diese Weise entsteht eine Mittelwertbildung
bzw. eine mittlere Abweichung der Fugenposition von der Längsachse des Abtastfeldes.
Dieser Wert wird in den Laufzeitspeicher 54 eingegeben. Der Laufzeitspeicher 54
hat die Funktion eines Schieberregisters mit mehreren hintereinander geschalteten
Schieberregisterstellen. Durch das Ausgangssignal b werden nur der X- und Y-Ablenkgenerator
gestartet.
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Ein zweites Signal s des Y-Ablenkgenerators, das das Ende des Abtastzyklus
anzeigt. stellt das Schiebesignal bzw. Übernahmesignal für die Schieberregister
dar.
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Gleichzeitig wird die erste Speicherstelle zur Aufnahme des nächstfolgenden
Abtastergebnisses freigemacht.
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Die Anzahl der effektiven Schiebestellen kann durch einen Schalter
55 verändert werden, der diejenige Schiebestelle bestimmt, an der die Inhalte nacheinander
aus dem Laufzeitspeicher 54 herausgeschoben werden.
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Durch Verstellen des Schalters 55 kann also die
Speicherkapazität
des Laufzeitspeichers 54 verändert werden. Der Schalter 55 ist mit einem Digital/Analog-Umsetzer
56 verbunden, der den ausgegebenen digitalen Abweichungswert in eine Analogspannung
umsetzt. Dem Digital/Analog-Umsetzer ist ein Tiefpaß 57 nachgeschaltet, der das
stufenförmige Ausgangssignal des Digital/Analog-Umsetzers glättet. Das Ausgangssignal
des Tiefpasses 57 wird über einen Schalter 58 einem Addierer 59 zugeführt. Über
den Addierer 59 wird das Abweichungssignal an den Y-Ablenkgenerator 39 geliefert.
Dem Addierer 59 wird ferner das Signal einer Nullkorrekturvorrichtung 60 zugeführt.
Das Ausgangssignal c des X-Ablenkgenerators 31 gelangt über den X-Verstärker 62
zum Ablenksystem 15.
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Der Schalter 58 wird von dem Signal b des Taktgenerators 30 geschaltet.
Er dient dazu, während der Meßphase das über den Tiefpaß 57 kommende Korrektursignal
abzuschalten, so daß das Ablenksystem 15 nur mit den von den Ablenkgeneratoren 31
und 39 erzeugten Spannungen gesteuert wird.
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In F i g. 5 ist zusätzlich zu der Y-Ablenkspannung ein Fugenverlauf
70 eingezeichnet, bei dem die Stoßfuge oberhalb der Nullinie, also im positiven
Bereich der Y-Ablenkspannung, liegt. Zusätzlich ist strichpunktiert der Fall angedeutet,
daß eine Stoßfuge 71 im negativen Bereich der Y-Ablenkspannung liegt In den darunter
dargestellten Spannungsverläufen ist angenommen, daß die Stoßfuge den mit 71 bezeichneten
Verlauf, bezogen auf das Abtastfeld 9, hat Bei der Einrichtung gemäß F i g. 3 arbeitet
das Nachführsystem mit einer festen Position für die Nullinie des Abtastfeldes 19.
Dies liegt daran, daß der Lauf:eitspeicher 54 stets die Absolutwerte der Fugenposition,
bezogen auf die fest eingestellte Position der Nullinie (X-Achse) zur Weiterverarbeitung
durch die Y-Ablenkvorrichtung ausgibt.
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Man kann erreichen, daß das Abtastfeld 19 sich mit zunehmender Abweichung
des Fugenverlaufs von der festeingestellten X-Achse selbsttätig mitverschiebt, so
daß es der Stoßfuge automatisch folgt. Dies geschieht, indem die in F i g. 6 dargestellte
Schaltung 65' anstelle der Schaltung 65 in F i g. 3 verwendet wird. Bei der Schaltung
65' werden die Ausgangswerte der Divisionsschaltung 53 (F i g. 3) einem Addierer
75 zugeführt, dessen Ausgang mit der ersten Stufe 761 eines Laufzeitspeicheis 76
verbunden ist. Der Laufzeitspeieher 76 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
vier Stufen 761, 762, 763, 764 auf. die hintereinandergeschaltet sind und beim Auftreten
eines Taktimpulses s vom Y-Ablenkgenerator 39 den Inhalt einer Stufe jeweils in
die nächste Stufe weiterschieben. Im l .aufzeitspeicher wird immer die Summe der
ermittelten
Meßwerte aus der vorhergehenden und der letzten Messung gespeichert und
weitergeschoben, d. h. der Laufzeitspeicher enthält die Meßwerte, bezogen auf diejenige
Nullage. die der Elektronenstrahl bei Ausschaltung des Ablenksysteins einnehmen
würde. Am Ausgang der Divisionsschaltung 53 bzw. am ersten Eingang des Addierers
75 steht immer die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßwerten. da der
jeweils vorletzte absolute Meßwtrt (der Inhalt der ersten Speicherstelle) während
des laufenden Meßzyklus am Spulensystem anliegt bzw. zum Ausgangssignal des Y-Ablenkgenerators
addiert wird.
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Um den Absolutwert von der Nullage zu erhalten und in den Speicher
76 einlesen zu können, muß der gemessene Differenzwert zum vorletzten Wert addiert
werden. Die so gebildeten Summen werden nachfolgend nacheinander unter Taktung durch
das Signal s durch den Laufzeitspeicher 76 hindurchgeschoben und anschließend in
einem Digital/Analogwandler 78 in Analogsignale umgesetzt. Der Ausgang des Digital/
Analogwandlers 78 ist über einen Analogschalter 79 mit dem Y-Verstärker 61 verbunden.
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Während des Schweißens stellt also der Analogschalter 79 an dem Y-Verstärker
denjenigen Wert ein, der einige Zeit zuvor für die Abweichung der Stoßfuge ermittelt
worden ist.
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Die Nullinie des Abtastfeldes muß bei diesem Ausführungsbeispiel
nicht mit der absoluten Nullinie übereinstimmen, sondern ist um den Betrag des vorletzten
gewonnenen Meßwertes in Bezug auf die absolute Nullinie auf einen neuen relativen
Ausgangspunkt für die Messung verschoben.
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Die Ausgangssignale der ersten Stufe 761 des Laufzeitspeichers 76
werden einem weiteren Digital/ Analog-Umsetzer 80 zugeführt. Die analoge Ausgangsspannung
des Digital/Analog-Umsetzers 80 wird an einer Additionsstelle 81 zu der Ausgangsspannung
des Y-Ablenkgenerators 39 hinzuaddiert und das Additionsergebnis wird dem zweiten
Eingang des Analogschalters 79 zugeführt. Der Analogschalter 79 schaltet während
der Schweißphase das Ausgangssignai des Digital/Analogwandlers 78 an den Y-Verstärker
an und während der Meßphase das Summensignal aus der Spannung des Digital/Analogwandlers
80 und des Y-Ablenkgenerators 39. Auf diese Weise werden Meßvorgang und Schweißvorgang
voneinander getrennt.
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Das Korrektursignal für die Strahlnachführung kann neben dem beschriebenen
Einsatz zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Ablenksystems auch für eine Werktischkorrekturbewegung
genutzt werden.