DE3021659A1

DE3021659A1 - Verfahren zur messung und steuerung der vorschubgeschwindigkeit von schweissautomaten

Info

Publication number: DE3021659A1
Application number: DE19803021659
Authority: DE
Inventors: Franz 4200 Oberhausen Rüter
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1981-12-17
Also published as: IT1137086B; US4426565A; ES502625A0; GB2077910B; GB2077910A; DE3021659C2; ES8203251A1; BR8103647A; FR2483823A1; SE8103597L; FR2483823B3; IT8122239A0

Description

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M.A.N.

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

Aktiengesellschaft

Verfahren zur Messung und Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit von Schweißautomaten

Die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes von Schweißautomaten ist von mehreren Parametern abhängig, beispielsweise von der Dicke der auszuführenden Schweißnaht, dem zu schweißenden Werkstoff und Schweißzusatzwerkstoff bzw. der Schweißelektrode, sowie der verwendeten Spannung und Stromstärke. Die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes soll jedoch während der Ausführung der Schweißnaht in aller Regel konstant gehalten werden. Bei geradlinigen Schweißnähten bereitet dies deshalb keine Schwierigkeiten, weil die Vorschubgeschwindigkeit am Schweißautomaten fest eingestellt wird.

Schweißautomaten werden jedoch auch zur Herstellung von Schweißnähten verwendet, die nicht geradlinig sondern kurvenförmig verlaufen. Handelt es sich dabei um Schweißnähte, die beispielsweise beim Schweißplattieren von kreisrunden Flächen, in Form einer Spirale verlaufen, oder aber um sol-

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ehe Schweißnähte, bei denen der spiralförmige Verlauf darin besteht, daß die Schweißraupen übereinander liegen und mit jeder vollen Umdrehung der von der Schweißraupe gebildete Ring einen größeren Durchmesser aufweist, dann verändert sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schweißkopf und dem zu schweißenden Werkstück bei konstantem Schweißkopfvorschub stetig. Man hat bei derartigen Schweißungen dieser Schwierigkeit dadurch abzuhelfen versucht, daß die Üorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes von Zeit zu Zeit von Hand nachgestellt wurde. Bei dieser Verfahrensweise ergeben sich jedoch zwangsläufig sehr große und nicht ohne weiteres erkennbare Unregelmäßigkeiten und Schwankungen der Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißkopfes gegenüber dem Werkstück.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verfahrensweise und eine zu deren Durchführung geeignete Vorrichtung anzugeben, mittels derer die eingangs genannte Schwierigkeit behoben werden und eine einmal fest eingestellte Vorschubgeschwindigkeit des Schweißkopfes gegenüber dem Werkstück stets konstant eingehalten werden kann, und zwar unabhängig davon, wie groß die Absolutgeschwindigkeit zwischen der Schweißvorrichtung und dem Werkstück ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung und Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit von Schweißautomaten besteht darin, daß die Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Schweißkopf und dem zu schweißenden Werkstück durch Reibungs-Kraftschluß abgegriffen und mechanisch in eine Drehzahl umgesetzt wird, durch welche geschwindigkeitssynchrone Lichtpulse erzeugt werden, die mittels eines Glasfaserlichtleiters aus der Wärmezone heraus und einem Sensor zugeführt, zu einer Digitaloder/und Analoganzeige gebracht und/oder einer Verstärkeranordnung zur Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden.

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Die u/eitere Ausgestaltung dieses Verfahrens besteht darin, daß zum Abgriff der Vorschubgeschii/indigkeit ein dem Schweißkopf voreilendes, mit diesem verbundenes, unter einem Anpreßdruck auf dem Werkstück abrollendes Reibrad dient, und daß die Lichtpulse mittels einer einem mit Lichtdurchtrittsöffnungen versehenen, vom Drehmoment des Reibrades angetriebenen Lochblende zugeordneten Lichtquelle erzeugt \i/erden.

Durch den unmittelbaren Abgriff der jeweiligen Absolut-Geschwindigkeit zwischen dem Schweißkopf und dem zu schweißenden Werkstück bzw. der Schweißstelle durch den Reibungs-Kraftschluß und der Umwandlung dieser Geschwindigkeit in geschwindigkeitssynchrone Lichtpulse ergibt sich eine absolut zuverlässige Meßgröße, die den tatsächlichen Schweißfortschritt angibt. Durch Vergleich dieser Meßgröße mit der am Schweißautomat eingestellten Absolutgeschwindigkeit kann diese im Sinne einer Erhöhung oder Verminderung entweder manuell oder durch eine Vergleichsschaltung derart verändert werden, daß die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit zwischen der Schweißstelle und dem Schweißkopf stets konstant beibehalten wird. Keine der bekannten Methoden ermöglicht es, in zuverlässiger Weise die am Schweißautomaten eingestellte Konstant-Vorschubgeschwindigkeit mit der zwischen der Schweißstelle und dem Schweißkopf tatsächlich sich ergebende Bewegungsgeschwindigkeit zu vergleichen, weil es bisher an einer Möglichkeit gefehlt hat, diese Geschwindigkeit unmittelbar im Bereich der Schweißstelle abzugreifen.

Die weiteren Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht in erster Linie darin, daß das unter Feder-Anpreßwirkung stehende Reibrad vor der Schweißspitze des Schweißkopfes angeordnet und gelagert ist und daß das Drehmoment des Reibrades über ein Übersetzungsgetriebe die Lochblende antreibt, Dabei hat diese Lochblende erfindungsgemäß die Form einer Kreisscheibe, welche mit den kreisförmig angeordneten Licht-

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durchtrittsöffnungen versehen ist, u/obei die von einer Lichtquelle den Lichtdurchtrittsöffnungen zugeführten Lichtstrahlen als aus der Lochblende austretende Lich.tpulse auf eine lichtempfindliche Zelle treffen und Stromimpulse erzeugen.

Da im Bereich der Schweißstelle außerordentlich hohe Temperaturen herrschen, wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, die Lichtquelle, beispielsweise eine Lampe, nicht unmittelbar im Bereich der Schweißhitze anzubringen, sondern vielmehr die Lichtquelle in einer Entfernung vom Schweißbereich außerhalb von deren Wärmezone anzuordnen und zur Zuführung der Lichtstrahlen zu den Lichtdurchtrittsöffnungen der Lochblende einen Glasfaserlichtleiter bzw. eine Faseroptik zu verwenden. Nach einem weiteren Merkmal treffen die aus der Lochblende austretenden Lichtpulse auf das Ende eines weiteren Glasfaserlichtleiters bzw. einer Faseroptik und beeinflussen eine entfernte, außerhalb der Wärmezone angeordnete lichtempfindliche Zelle oder einen dergl. Sensor, der die Signale einer Digital- oder Analog-Anzeige zuführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die stumpf aufeinandertreffenden Enden von zwei Teilen einer Hohlwelle, die mittels einer V-Naht-Schweißung miteinander verbunden werden sollen;

Fig. 2 einen Schweißkopf mit der Reibradanordnung; Fig. 3 einen Schnitt durch die Reibradanordnung;

Fig. 4 eine Einzelheit gem. Fig. 3 in einer anderen Ausführung;

Fig. 5 die Draufsicht auf eine begonnene spiralförmige Plattierungsschweißung einer kreisrunden Fläche.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sollen die beiden stumpf aufeinandertreffenden Enden einer Hohlwelle 13 durch eine V-Naht-Schweissung miteinander verbunden werden. Die erste volle Schweißraupe ist in der Darstellung fertiggestellt.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im oberen Teil angedeutet. Ferner ist eine Induktionswicklüng 14 zur Erwärmung der Schweißstelle angedeutet.

In Fig. 2 ist der Schweißkopf mit 1,2 bezeichnet. In Verbindung mit dem Schweißkopf steht das Gehäuse 15 für das Übersetzungsgetriebe, in welchem das Reibrad 4 gelagert ist. Es wird durch eine nicht näher dargestellte Federanordnung 16 auf das Werkstück W angedrückt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist das Reibrad 4 in dem Gehäuse 15 gelagert und überträgt das Drehmoment mittels der Übersetzung 8,9 auf die Lochblende 6, mit den Lichtdurchtrittsöffnungen 5. Diesen wird das Licht von der Lichtquelle 7 (Fig. 2) über den Glasfaserleiter 10 zugeführt und die sich ergebenden Lichtimpulse werden über den Glasfaserleiter 12 dem Sensor 11 zugeleitet.

Eine Abwandlung der Anordnung gem. Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt. Hier werden die Lichtstrahlen und die gewonnenen Lichtimpulse ebenfalls über die Glasfaserleiter 10,12 zu- und abgeführt, jedoch mittels der Spiegeloptiken 16 auf die Lochblende 5 übertragen. Diese Anordnung hat den Vorteil weniger raumaufwendig zu sein.

Ein Anwendungsbeispael der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, die in Draufsicht eine kreisrunde Fläche zeigt, welche mittels spiralförmig aufgelegter Schweißraupen plattiert wird.

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Leerseite

Claims

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M.A.N.

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

Aktiengesellschaft

Verfahren zur Messung und Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit von Schweißautomaten

Patentansprüche

Verfahren zur Messung und Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit von Schweißautomaten,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorschubgeschwipdigkeit zwischen dem Schweißkopf und dem zu schweißenden Werkstück durch Reibungs-Kraftschluß abgegriffen und mechanisch in eine Drehzahl umgesetzt wird, durch welche geschwinoigkeitssynchrone Lichtpulse erzeugt werden, die mittels eines Glasfaserlichtleiters aus der Wärmezone heraus und einem Sensor zugeführt, zu einer Digital- oder/und Analoganzeige gebracht und/oder einer Verstärkeranordnung zur Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß zum Abgriff der Vorschubgeschwindigkeit ein dem Schweißkopf (1,2) voreilendes, mit diesem verbundenes, unter einem Anpreßdruck auf dem Werkstück (3) abrollen-

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des Reibrad (4) dient, und daß die Lichtpulse (L) mittels einer einem mit Lichtdurchtrittsöffnungen (5) versehenen, vom Drehmoment des Reibrades (4) angetriebenen-Lochblende (6) zugeordneten Lichtquelle (7) erzeugt werden .

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß da's unter Feder-An'preßwirkung stehende Reibrad (4) vor der Schweißspitze (2) des Schweißkopfes (1) angeordnet und gelagert ist, und daß das Drehmoment des Reibrades (4) über ein Übersetzungsgetriebe (8,9) die Lochblende (6) antreibt.

4c Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Lochblende (6) die Form einer Kreisscheibe hat, welche mit den kreisförmig angeordneten Lichtdurchtrittsöffnungen (5) versehen ist, und daß die von einer Lichtquelle (7) den Lichtdurchtrittsöffnungen (5) zugeführten Lichtstrahlen als aus der Lochblende (6) austretende Lichtpulse (L) auf eine lichtempfindliche Zelle (11) treffen und Stromimpulse erzeugen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4_S dadurch gekennzeichnet,

daß die Lichtquelle (7) in einer Entfernung vom Schweißbereich außerhalb von deren Wärmezone angeordnet ist und daß zur Zuführung der Lichtstrahlen zu den Lichtdurchtrittsöf fnungen (5) der Lochblende (6) ein Glasfaser- lichtleiter bzw. eine Faseroptik (10) dient.

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Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die aus der Lochblende (6) austretenden Lichtpulse (L) auf das eine Ende eines Glasfaserlichtleiters bzw. Faseroptik (12) auftreffen und an dessen Ende eine entfernte, außerhalb der Wärmezone angeordnete lichtempfindliche Zelle oder einen dergl. Sensor (11) beeinflussen, die bzw. der die Signale einer Digital- oder Analog-Anzeige zuführt.

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