DE3047722A1

DE3047722A1 - "schweissmaschine mit automatischer geschwindigkeitskontrolle"

Info

Publication number: DE3047722A1
Application number: DE19803047722
Authority: DE
Inventors: Fredrick 53051 Waukesha Wis. Balfanz jun.
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS5699085A; NL8006646A; FR2472439A1; IT8026595A0; US4316076A; NO803510L; CA1150782A; IT1134694B; GB2067310A; SE8009082L

Description

MESSER GRIESHEIM GMBH TMG 1248

Kennwort: Schweißmaschine/

Geschwindigkeitskontrolle
Erfinder: Ordner: II

Fredrick J. BaIfanz

Schweißmaschine mit automatischer Geschwindigkeitskontrolle

Diese Erfindung betrifft eine Nahtschweißmaschine mit automatischer Geschwindigkeitskontrolle beim Schweißen. Seit langem bekannt sind Schweißmaschinen, die entweder mittels manueller Einstellung oder einer Programmiereinrichtung, wie z.B. einer numerischen oder Nachführ-Steuerung, den Schweißkopf bei vorgegebener Geschwindigkeit entlang eines vorgezeichneten Wegs führen. Diese Maschinen wurden eingesetzt bei der Herstellung von relativ großen Teilen, wie z.B. Ausleger, Sondenbügel u.a., bei denen nicht nur geradlinige Ausschnitte vorkommen, sondern auch Formteile.

Viele dieser bekannten Schweißmaschinen haben einen Querbzw. Brückenträger, der eine Quer- bzw. X-Achse bezeichnet und der entlang Schienen o.a. verfahrbar ist, welche eine Längs- bzw. Y-Achse beschreiben. An einem Schlitten, der

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entlang der Brücke verfährt, ist ein metallbearbeitendes Werkzeug befestigt, wie z.B. ein Schweißkopf o.a.

Überlicherweise wird ein Sensor, wie z.B. eine Sonde, unmittelbar vor den Schweißkopf montiert, um die Lage der zu schweißenden Fuge oder Naht zu ertasten.

Zur weiteren Erklärung solcher Maschinentypen verweisen wir auf die gleichfalls anhängige US-Patentanmeldung Nr. 24 696, eingereicht am 28. März 1979 unter dem Titel "Programmierte Schweißmaschine mit ständig überwachter Geschwindigkeitssteuerung".

Bei der Herstellung von Sondenbügeln u.a. ist es erforderlich, zwei Teile entlang einer Fuge mittels einer Naht zusammenzuschweißen. Die Teile werden vor dem Schweißen passend hingelegt und, wenigstens teilweise, zusammengeheftet, um sie in ihrer Position zu halten. Aufgrund der Besonderheiten mancher Metallteile, die geschweißt werden sollen bzw. aufgrund von Unregelmäßigkeiten beim Heften u.a. kann die Fugenbreite unregelmäßig sein und über die Länge variieren. Beim Nahtschweißen mit einer gleichmäßig zugeführten Drahtelektrode wird die Maschine normalerweise so eingestellt (entweder manuell oder über ein entsprechendes Programm), daß der Schweißkopf die Fuge bei konstanter Geschwindigkeit durchführt, wobei eine adäquate Schweißraupe entsteht, die die beiden Metallteile fest verbindet. Wenn die Fuge jedoch während dieses Vorgangs brei-0 ter oder enger werden sollte (bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Schweißkopfes), wird die Qualität der Schweißung beeinträchtigt. Ist die Fuge zu breit, füllt die Schweißraupe sie nicht aus und es entsteht eine schwache Verbindung. Ist die Fuge zu eng, läuft das Schweiß-5 material unerwünschterweise über.

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Weil jeweils zwei zu verbindende Werkstücke immer anders sind als zwei andere und weil jede Heftnaht unterschiedlich ausfüllt, können Änderungen der Schweißkopfgeschwindigkeit zur Anpassung an Abweichungen in der Fugenbreite nicht in der Steuereinheit vorprogrammiert werden. Daher mußten solche Geschwindigkeitsänderungen von einem Bedienungsmann manuell vorgenommen werden, der durch visuelle Beobachtung Abweichungen in der Fugenbreite feststellen mußte.

Die Erfindung dient hauptsächlich der Anwendung beim Schweißen von zwei Metallteilen, die zu einer Schweißfuge zusammengelegt sind und wobei dieses Zusammenlegen ungenau ist bzw. eines der Teile gleichmäßig ist innerhalb der zulässigen Toleranzen und das andere nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es - vorausgesetzt die zu schweißenden Teile wurden nicht vorschriftsmäßig zusammengefügt und bilden eine Fuge von unerwünscht willkürlieh sich ändernder Breite - mit Hilfe der Oberfläche wenigstens eines der Teile die Abweichungen in der Fugenbreite zu messen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es - ob die Teile nun richtig zusammengefügt wurden oder nicht - daß, wenn eines der beiden zu schweißenden Teile innerhalb der zulässigen Toleranzen gleichmäßig ist und das andere nicht, oder, wenn beide Teile nicht innerhalb der gewünschten Toleranzen liegen, die Oberfläche wenigstens eines der Teile dazu dient, die Abweichungen in der Fugenbreite zu messen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu haben, die automatisch willkürliche Änderungen in der zu schweißenden Fugenbreite mißt und die solehe Änderungen dadurch ausgleicht, daß sie die Geschwin-

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digkeit des Schweißkopfantriebs ändert.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist, bei der Durchführung der Funktionen der automatischen Vorrichtung die Hauptsonde zum Ertasten der Fugenposition bzw. eine Hilfssonde einzusetzen.

In einer Version der Erfindung sind erste und zweite Tastsonden vorgesehen, wobei die erste Sonde dazu dient, den Schweißkopf beim Durchfahren der Fuge zu führen und zu steuern. Die Sonden sind fest miteinander verbunden, wobei die erste Sonde bestimmt ist, einer Nut zu folgen, während die zweite Sonde an der äußeren Oberfläche des anderen Teils angreifen s.c-11.

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in einer anderen Version der Erfindung sorgt eine Abweichung in der Fugenbreite aufgrund von unerwünschten willkürlichen Änderungen in besagter Schweißfuge dafür, daß über die erste Sonde der Aufbau der zweiten Sonde bewegt wird und dabei Signale abgibt zur Änderung der Geschwin-0 digkeit des Schweißkopf-Antriebsmotors.

In einer weiteren Version der Erfindung wird durch eine Abweichung in der Fugenbreite aufgrund von unerwünschten willkürlichen Veränderungen in der Oberfläche des anderen 5 Teils ebenfalls von der zweiten Sonde ein Signal abgegeben zur Änderung der Geschwindigkeit des Schweißkopf-Antriebsmotors .

In einer weiteren Version der Erfindung wird die erste 0 Sonde über eine elektrische Ausgleichsschaltung gegen die Fugenwand gedrückt, während die zweite Sonde mechanisch gegen die äußere Oberfläche des anderen Teils gedrückt wird und auf Positionsänderungen zwischen Spitze und Gehäuse anspricht, um ein Signal zur Änderung der Geschwin-5 digkeit des Antriebsmotors abzugeben. Das Ergebnis ist, daß die Fugenbreite ständig überwacht und ausgeglichen wird.

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Die beigefügten Zeichnungen stellen die beste gegenwärtig vom Erfinder vorgesehene Ausführungsart der Erfindung dar.

In den Zeichnungen veranschaulicht

Fig. 1 eine Nahtschweißmaschine nach der Erfindung in Perspektivansicht

Fig. 2 Perspektivansicht eines vergrößerten Ausschnittes

der Schweißvorrichtung beim Anlegen einer Schweiß-₁Q naht (mit zum Zwecke der Übersichtlichkeit wegge

lassenen Teilen);

Fig. 3 eine Draufsicht, welche die Entfernungsrelationen und möglichen Abweichungen zwischen den Sonden während des Schweißvorgangs darstellt;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild für die erste Sonde und den Quer-Steuermotor

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild mit der zweiten Sonde und den Motor zum Antrieb des Schweißkopfes entlang der Fuge.

Die bevorzugte Ausführungsart nach der Erfindung ist in Figur 1 allgemein dargestellt, wobei eine Schweißmaschine ein rahmenartiges Netz von Hauptteilen enthält und bestimmt ist, auf ein Paar längsverlaufender Schienen 2 und 3 montiert zu werden, die im Boden verankert sind. Stützportale 4 und 5 sind angebracht zum Verfahren entlang der betreffenden Schienen, wobei die Portale die Enden eines Querträgers bzw. einer Brücke 6 tragen, die sich über den Schweißbe-

3Q reich erstreckt. Ein Schlitten 7 ist zürn Verfahren entlang Brücke 6 montiert.

Brücke 6 definiert eine horizontale Haupt-X-Achse, während Schienen 2 und 3 parallel zu einer horizontalen Haupt-Y-Achse verlaufen.

Brücke 6 soll mittels eines passenden Antriebsmittels ent-

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lang der Y-Achse bewegt werden, wie z.B. mittels Motor 8, der im Portal 5 montiert ist und ein Ritzel 9 hat, welches in eine auf Schiene 3 verlegte Zahnstange 10 eingreift.

Ein entsprechender, nicht abgebildeter Motor kann auch auf 5

Schiene 2 vorgesehen sein. Ebenso soll Schlitten 7 entlang der X-Achse b-wegt werden und zwar über entsprechende Antriebsmittel wie Motor 11 auf Schlitten 7, der ein Ritzel

12 hat, welches in eine auf der Brücke verlegte Zahnstange

13 eingreift.
10

Es gibt eine Vorrichtung zur Steuerung der Motoren 8 und 11 sowie andere Elemente der üblichen, bekannten Art. Während in diesem Beispiel die Steuerung manuell vorgenommen werden könnte, wird erwogen, ob eine programmierbare Steuerung

ι·

- wie z.B. N/C - vorzuziehen wäre. Siehe auch die oben erwähnte, gleichfalls anhängige Patentanmeldung sowie Patente, auf die darin Bezug genommen wird.

In der vorliegenden Ausführungsart wird eine Eingabe-Steuereinheit 14 2um Programmieren und Bedienen der numerischen Steuervorrichtung eingesetzt. Sie enthält einen Lochstreifen oder ein Magnetband 15, welches über den üblichen Aufnahmekopf 16 läuft, um eine Ausgabe zu erzeugen, wonach die vorgenannten Motoren in der Geschwindigkeit und Richtung angetrieben werden, die für einen programmierten Weg des Schlittens erforderlich sind.

Entsprechende Rückkopplungsvorrichtungen 17 und 18 für die Motoren 8 und 11 können jeweils ineinandergreifend mit den Zahnstangen 10 und 13 verbunden sein und zur Steuerung der 3Q Einheit 14 in bekannter Weise dienen.

In Fig. 1 und 2 ist an Schlitten 7 eine Schweißvorrichtung 19 angebracht. Zu diesem Zweck ist senkrecht zu Schlitten 7 eine Klammer 20 angebracht, an deren unterem Ende eine sich nach vorn erstreckende, plattenartige Halterung 21 befestigt ist. Am inneren Ende der Halterung 21 befindet

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sich ein senkrechter Schweißkopf 22 mit Spitze 23, dem von einer beliebigen Quelle Schweißdraht zugeführt werden■ kann (nicht abgebildet).

Schweißkopf 22 dient dazu, zwei Metall-Werkstücke zu einer Einheit zusammenzufügen. Auf diese Art können natürlich zahlreiche Arten von Einheiten gebildet werden. In dem vorliegenden Beispiel soll ein Motorblock gefertigt werden, der aus der oberen und unteren horizontalen Platte 1Q 25 (26) besteht, deren Kanten mittels der langgestreckten Formteile 27, 28 verbunden werden.

Die Platten 25, 26 und die Teile 27, 28 sind eigentlich separate Teile; jedes wurde separat gefertigt. Gewöhnlich werden die Platten 25, 2,.6 durch Brennschneiden in die gewünschte Form gebracht, während die Formteile 27, 28 stranggegossen wurden o.a. Es kann sein, daß eines oder mehrere dieser Teile von der eigentlichen, gewünschten Kontur abweichen. Z.B. können die Platten 25, 26 aufgrund größerer Toleranzen innerhalb des Brennschneidvorgangs abweichen. Die Formteile 27, 28 können abweichen infolge von unsachgemäßer Handhabung während oder nach dem Stranggießen.

Ungeachtet der Frage, ob die Teile 25 bis 28 innerhalb der

gewünschten Toleranzen sind, ergibt sich eine weitere Schwie-25

rigkeit aus der möglicherweise ungenauen Positionierung einer zu schweißenden Platte oder eines Formteils. So kann z.B. Platte 25 exakt eingestellt sein und Formteil 27 nicht oder umgekehrt.

3Q In diesen Fällen ist die Breite der Fuge dazwischen nicht gleichmäßig.

Bei der folgenden erläuternden Beschreibung wird angenommen, daß die Kanten der Platte ungenau sind, während die äußeren Oberflächen der Formteile innerhalb sehr enger Toleranzen liegen und ihren vorgeschriebenen Maßen sehr nahe kommen.

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Es wird angenommen, daß Platte 26 bereits mit den Teilen 27, 28 verschweißt wurde und daß dieser Teilaufbau umgedreht wurde und auf einer entsprechenden Unterlage 29 wie in Abbldg. 1 dargestellt - liegt. Als nächstes soll Platte 25 an die Teile 27, 28 angeschweißt werden. Entsprechend Abbldg. 2 ist die Konstruktion so, daß Formteil 27 eine innen vorspringende Kante 30 hat, die eine Stützleiste 31 bildet, auf der der lange Kantenteil von Platte 25 ruht.

Platte 25 liegt innen nicht an Teil 27 an, so daß eine dreiseitige Schweißfuge entsteht, deren Boden von Leiste 31 gebildet wird, eine äußere Seitenwand oder Nut 33 von Teil 27 und eine innere {seitenwand 34 von der Kante der

Platte 25. ι·

Normalerweise - und besonders, wenn Fuge 32 über einen Teil der Länge gebogen ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist ein vertikaler Sensor 35 mit einem Gehäuse 36 und einer mit einer Feder zentrierten Spitze 37 fest am

2Q äußeren Ende der Halterung 21 montiert. Soll die Schweißung parallel zur Y-Achse und unter Betätigung von Motor 8 verlaufen, läuft Sonde 35 im allgemeinen vor Schweißkopf 22 und sorgt dafür, daß letzterer jeder Änderung in der Grundkontur der Fuge 32 folgt, indem Motor 11 in bekann-

2t- ter Weise betätigt wird.

Um sicher zu gehen, daß Sonde 35 der Fuge 32 richtig folgt, ist die Spitze 37 gegen die Innenwand 34 der Fuge elektrisch vorgespannt (also gegen die Kante der Platte 25). Daher und wie in Figur 4 dargestellt - ist Spitze 37 über eine Feder 38 auf eine Mittelposition eingestellt. Der Sondenausgang wird über Leitung 39 zu einer Brückenschaltung geführt, die wiederum über eine Eingangsleitung 41 mit einem Verstärker 42 verbunden ist, welcher an Motor 11 angeschlossen ist. Brückenschaltung 40 beinhaltet einen Netz-5 transformator 4 3 und ein paar parallel geschaltete Dreh-

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widerstände. Wenn die Drehwiderstände im Normal-Abgleich sind, wird an Verstärker 42 oder Motor 11 kein Signal abgegeben. Unter besonderen Umständen allerdings, wie z.B. be einer Änderung der Hauptrichtung von Fuge 32, wird Sonde in den Widerständen und in der Brückenschaltung einen Abgleichfehler verursachen, wobei ein Signal an Verstärker 42 und somit an Motor 11 gegeben wird. Motor 11 bleibt in Betrieb, bis daß die Brücke wieder im Gleichgewicht ist.

Die oben erwähnte elektrische Vorspannung wird erzeugt 10

durch den Einbau eines manuell bedienbaren Vorspannungsschalters 46 irgendeines bekannten Fabrikats, der an eine Stromquelle angeschlossen ist. Der Schalterausgang ist über Leitung 47 als zweilier oder ergänzender Eingang an Verstärker 42 angeschlossen.

Bei richtiger Einstellung der Ausgangsspannung von Schalter 46 kann Verstärker 42 Motor 11 in Betrieb setzen, so, als ob Brückenschaltung 40 aus dem Gleichgewicht wäre. Sobald Motor 11 anfängt, in die gewünschte Richtung zu wirken, wird Schlitten 7 veranlaßt, die Sondenspitze 37 gegen die Nut 34 zu drücken. Das bringt Brückenschaltung 40 aus dem Gleichgewicht und schickt ein zweites Signal durch Verstärker 42. Dieser Vorgang dauert an, bis Schaltung 40 wieder im Gleichgewicht ist. An dieser Stelle wird ein künstlicher Nullpunkt erzeugt, wobei Sondenspitze 37 gegen Nut 34 gedrückt wird.

Wie oben bereits ausgeführt, könnte, wenn Fuge 32 über die gesamte Länge gleichmäßig normal breit wäre und wenn der Schweißdraht mit gleichbleibender, richtiger Geschwindigkeit

3Q zugeführt würde, eine hochwertige Schweißung gefertigt werden, indem Antriebsmotor 8 des Schweißkopfes - im vorliegenden Beispiel - mit konstanter Geschwindigkeit läuft. In diesem Beispiel aber und auch in Wirklichkeit, ist Fuge 32 unterschiedlich breit, und zwar aufgrund willkürlicher Unregelmäßigkeiten von Kante 34. Eine konstante Schweißgeschwindigkeit ist daher nicht wünschenswert.

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Eine Version der Erfindung ist, daß die Breite der Fuge beim Durchfahren automatisch und ständig überwacht wird und daß die Geschwindigkeit des Schweißkopfantriebs automatisch und ständig angepaßt wird, so daß die richtige Menge Schweißdraht für die Naht verwendet wird, und zwar entsprechend der Fugenbreite an jedem beliebigen Punkt. In diesem Beispiel erfolgt das durch Verwenden der einheitlichen Maße der dicht angrenzenden Formteile, wie z.B. 27 in Fig. 2. In der vorliegenden Ausführungsart wird die gleichmäßige Oberfläche, die Fläche 47 umfaßt (Fig. 2 und 3), benutzt. Fläche 47 ist parallel zur zentralen Fugenachse und zur gewünschten Erstreckungsrichtung der inneren Nut 34. Fläche 47 hat ein,en gewissen Abstand von Nut 34 und zeigt in dieselbe Richtung.

Wie dargestellt, ist eine zweite oder Hilfssonde 48 mit einem Gehäuse 49 und einer Spitze 50 fest an einem seitlich abgesetzten Teil der Halterung 21 angebracht. Sonde ist im allgemeinen über Fläche 47 angeordnet. Um auch für

2Q Werkstücke unterschiedlicher Größe zu passen, sind Sonden 35 und 48 im Verhältnis zueinander einstellbar und können an Halterung 21 befestigt werden. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann Sonde 48 eine Feder 51 zur Zentrierung von Spitze 50 haben, letztere kann aber auch frei hängen, falls gewünscht. Außerdem ist Sondenspitze 50 gegen Fläche 47 vorgespannt, vorzugsweise mechanisch wie z.B. durch eine Querfeder 52 (wie schematisch in Fig. 2 und 5 dargestellt). In der Startposition sollte Spitze 50 fast Fläche 47 berühren und im Verhältnis zu Gehäuse 49 nicht außermittig

2Q eingestellt sein.

Wie bei der ersten Sonde 35 wird der Ausgang von Hilfssonde 48 über Leitung 53 einer Brückenschaltung 54 zugeführt, die wiederum über eine Eingangsleitung 55 mit einem Verstärker 56 verbunden ist, der an Motor 8 angeschlossen ist. Brückenschaltung 54 hat einen Netztransformator 57 und zwei

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parallel geschaltete Drehwiderstände 58 und 59. Wenn die Drehwiderstände im Normalabgleich sind, d.h. wenn Sondenspitze 50 nicht außermittig eingestellt ist, wird kein Signal an Verstärker 56 oder Motor 8 gegeben. Ein Verschieben der Spitze 50 jedoch (wie noch beschrieben werden wird) von der Mitte weg in Richtung der Fläche 47 bringt die jeweilige Brückenschaltung aus dem Gleichgewicht, wodurch ein Signal zur Änderung der Geschwindigkeit von Motor 8 an Verstärker 56 gesandt wird.

Eine weitere Eingabe an Verstärker 56 ist vorgesehen zur

Steuerung der Hauptgeschwindigkeit von Motor 8. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Drehwiderstand 60 mit einem Ende an den Ausgang der programmierbaren Steuerung 14 ange-.. c schlossen (oder kann von Hand bedient werden) und über eine Leitung 61 als 2. Eingang mit dem zweiten Verstärker 56 verbunden.

Zu Fig. 3 muß noch einmal gesagt werden, daß Platte 25 in ihren Abmessungen variabel ist und auch eine variable

Fugenwand oder Nut 34 hat. Formteil 27 ist in den Abmessungen gleichmäßig und hat daher gleichmäßige Oberflächen einschließlich der Nut 33 und einer äußeren Fläche 47 parallel zu dieser Nut. Der Abstand zwischen Nut 33 und Fläche 47 wird als über die Länge von Fuge 32 gleichmäßig angesehen ^D und mit A bezeichnet. Der Abstand zwischen Nut 33 und Nut 34 (Fugenbreite) ist über die Länge der Fuge 32 variabel und wird mit B bezeichnet. Ebenso ist der Abstand zwischen Nut 34 und Fläche 47 über die Länge der Fuge variabel entsprechend der willkürlichen Abweichung in der Fugenbreite. Er wird mit C bezeichnet. Es entsteht also folgende Abhängigkeit: B=C-A. Da A konstant ist, ergibt sich aus der Messung von C die Abweichung in B. Der oben beschriebene Aufbau erfüllt die Aufgabe C₁ automatisch und ständig zu messen; er gleicht dann die willkürlichen Abweichungen vom

Normalen aus, um die Geschwindigkeit des Schweißkopf-Antriebs motors 8 zu ändern.

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Fig. 3 stellt schematisch dar, wie die Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 eine Fuge 32 von rechts nach links durchfährt. Fuge 32 ist so dargestellt, daß sie mit normaler Breite beginnt (für die die Geschwindigkeit des Antriebsmotors konstant und voreingestellt ist); dann folgt eine Verengung und eine Weitung der Fuge, bis daß auf der linken Seite wieder die normale Breite erreicht wird.

Da die Schweißung beim normalen Teil der Fuge beginnt, sind die Sondenspitzen 37a und 50a jeweils gegen Nut 34 und Fläche 47 gedrückt. Motor 8 läuft mit vorgewählter, konstanter Normalgeschwindigkeit und Brückenschaltung 40 und 54 sind im Gleichgewicht. Schweißkopf 22 folgt natürlich nach, wobei die Haupt-PositionsSteuerung von Sonde 35 übernommen wird.

Wenn die beiden Sondenspitzen die durch eine Aufwärts-Abweichung in Fuge 34 verursachte Verengung erreichen, wird Sondenspitze 37b seitlich in Richtung Fläche 47 verschoben, und zwar so, daß Brückenschaltung 40 aus dem Gleichgewicht kommt, so daß der Primäreingang an Verstärker 42 ein Signal erzeugt, um Motor 11 in Gang zu setzen, "wodurch Schlitten aufwärts entlang der X-Achse bewegt werden soll, wie in Abb. 3 dargestellt. Da Sonde 48 über Halterung 21 mit Sonde 35 fest verbunden ist, wird Sonde 48 mit Gehäuse 49 ebenfalls 5 von Fläche 47 wegbewegt. Sondenspitze 50b folgt aufgrund der Einstellung von Feder 52 weiterhin der gleichmäßigen Fläche 47, der Sondenmechanismus aber ist nun im Verhältnis zum Gehäuse 49 aus der Zentrierung gekippt. Das bringt Brückenschaltung 54 aus dem Gleichgewicht und gibt ein Signal an Verstärker 56 und Motor 8, wodurch letzterer die Geschwindigkeit erhöht.

Die beiden Eingaben an Verstärker 56 werden, wie bekannt, addiert. Dadurch kommt weniger Schweißdraht in den verengten Teil der Fuge und Schweißkopf 22 durchfährt diesen Abschnitt mit höherer Geschwindigkeit.

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Im Fortgang der Schweißung nähern sich die beiden Sondenspitzen langsam einer Verbreiterung der Fuge über Normal und Sondenspitze 37c wird in entgegengesetzter Richtung seitlich von Fläche 47 wegbewegt. Wieder kommt Brücken-. schaltung 40 aus dem Gleichgewicht, aber elektrisch umgekehrt zu oben, mit dem Ergebnis, daß Motor 11 Schlitten 7 nach unten bewegt, wie in Fig. 3 dargestellt. Sonde 48 und Gehäuse 49 werden nun auf Fläche 47 zubewegt und sogar über Formteil 27 hinausragen, wobei Sondenspitze 50c weiterhin Fläche 47 folgt. Der Sondenmechanismus kippt wieder aus der Zentrierung, aber umgekehrt zu vorher. Die aus dem Gleichgewicht gebrachte Brückenschaltung 54 addiert die Signale im Verstärker—56 und veranlaßt Motor 8, die Geschwindigkeit zu reduzieren. Der Erfolg ist, daß mehr Schweißdraht in den breiten Fugenabschnitt kommt und Schweißkopf 22 diesen Abschnitt mit niedrigerer Geschwindigkeit durchfährt.

Am Ende des Schweißvorgangs erreicht Fuge 32 wieder ihre normale Breite und Sondenspitzen 37d und 5Od lassen die Brückenschaltungen in dieser Stellung im'Gleichgewicht wie zu Beginn des Beispiels -.

Wie bereits erwähnt, kann es vorkommen, daß Platte 25 innerhalb der Toleranzen liegt, Formteil 27 aber nicht. In diesem Fall kommt es, da Primär-Sondenspitze 37 Seitenwand 34 der Fuge folgt, um Schweißkopf 22 richtig einzustellen, zu keiner Abweichung, die Halterung 21 zum Verschieben veranlaßt und Hilfssonde 48 aus dem Gleichgewicht bringt. Wenn jedoch die federgespannte Hilfssondenspitze 50 auf eine Abweichung in der Oberfläche 47 des Formteile trifft, kippt die Spitze - im Verhältnis zum Gehäuse - aus der Zentrierung. Die Wirkung ist im Prinzip dieselbe, als ob Halterung 21 sich verschoben und Spitze 50 gekippt hätte. Das Endergebnis ist

dasselbe, d.h. Sonde 48 kommt elektrisch aus dem Gleichgewich-35

und verändert damit die Geschwindigkeit des Schweißkopf-Antriebsmotors 8. 130038/0797

Eine andere Möglichkeit ist, daß - obwohl die zu schweißenden Teile alle innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen sind - die Teile im Verhältnis zueinander nicht richtig positioniert sind. Wenn also' Formteil 27 richtig eingestellt ist und Platte 25 ist es nicht, arbeitet das System so ähnlich wie in den Zeichnungen dargestellt: als ob Nut 34 der Platte 25 nicht innerhalb der Toleranzen wäre. Entsprechend arbeitet das System in der umgekehrten Situation ähnlich wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieb en.

Auf jeden Fall beruht das Konzept der Erfindung auf der Tatsache, daß das Maß A, wie in Fig. 3 dargestellt, konstant ist. Ist das Formteil durch Verbiegen o.a. außerhalb der Toleranz, muß angenommen¹ werden, daß der Abstand A trotzdem

i·
•j 5 gleich bleibt.

Wenn in den Zeichnungen Schweißkopfspitze 23 in großem Abstand von Sondenspitze 37 gezeigt wurde, so nur zum Zwecke der Anschaulichkeit. In Wirklichkeit wären diese Spitzen

entsprechend der normalen Praxis sehr dicht beieinander. 20

Außerdem wurden - zum Zweck der Deutlichkeit - Abweichungen in den Fugenbreiten in den Zeichnungen übertrieben dargestellt. Sie wären normalerweise viel flacher.

Das Arbeiten mit dem Gerät dieser Erfindung wurde beschrieben hinsichtlich einer im allgemeinen geradlinigen Fuge parallel zu einer der Maschinen-Achsen. Das Konzept funktioniert aber ebensogut mit Fugen unterschiedlich orientierter und sich ändernder Grundanordnung. Bei sich ändernden Formen wird ein Rotor des in der vorgenannten, gleichfalls anhängi-0 gen Patentanmeldung bezeichneten Typs erforderlich. Außerdem können diverse Motoren und Steuerungen, wie sie oft in derartigen Maschinen enthalten sind, eingesetzt werden, ohne vom Zweck dieser Erfindung abzuweichen.

TMG 1248
Be/Ack
Ff,., 11.12.1980 _130038/0797

Claims

Ansprüche:

Schweißmaschine zum Verbinden von zwei Metallteilen, zwischen denen eine Schweißfuge entstehen soll und wobei diese Fuge in der Breite willkürlich von der gewünschten einheitlichen Breite abweicht, gekennzeichnet durch folgende Teile:

a) einen Maschinenrahmen (6)
b) einen auf diesen Rahmen montierten Schlitten (7)

c) einen an diesem Schlitten (7) aufgehängten Schweißkopf (22) zum Durchfahren besagter Fuge (32)

d) Antriebsmittel (8) zum Verfahren des Schlittens (7) und Schweißkopfes (22) entlang besagter Fuge (32)

5 bei vorgegebener Geschwindigkeit

e) ein an diesem Schlitten (7) vor den Schweißkopf (22) aufgehängtes Steuergerät (35, 48), welches mit letzterem zusammen verfahren wird und auf besagte willkürliche Abweichunge (B) in der Fugenbreite (31) an-0 spricht, um die Geschwindigkeit des Antriebsgerätes

(18) entsprechend dieser Abweichung zu ändern.
2. Schweißmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Antriebsgerät (8) für das Verfahren mit im

allgemeinen konstanter normaler Geschwindigkeit sorgt,

b) das Steuergerät 35, 48) die Geschwindigkeit des Antriebsgerätes (8) automatisch steigert und senkt und damit auch die Verfahrgeschwindigkeit, ausgehend

von der normalen Geschwindigkeit, entsprechend dem jeweiligen Ansteigen oder Abfallen der Fugenbreite (3 ändert.
3. Schweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2,

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ORIGINAL INSPECTED COPY

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (35,48) Sensoren (37,50) enthält, die sowohl an dem ersten (25) als auch an dem zweiten Metallteil (26) angreifen können.
5
4. Schweißmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) einen ersten Sensor (37) vor besagtem Schweißkopf (22), der diesen beim Durchfahren der Fuge (32) einstellen soll, wobei dieser Sensor (35) so eingestellt ist, daß er einer Wand (33) dieser Fuge angreifend folgt, die durch das erste Metallteil (25) gebildet wird, r**

(·
■j 5 b) und einen zweiten Sensor (50), der mit jenem ersten Sensor (37) fest verbunden ist, wobei dieser zweite Sensor (50) gleichermaßen einer Oberfläche (47) des zweiten Metallteils (26) folgen soll.

2Q
5. Schweißmaschine nach Anspruch 4,

gekennzeichnet durch eine auf die Positionsänderung des zweiten Sensors (50) in Bezug auf den ersten Sensor (37) ansprechende Einrichtung (54,56) zur Änderung der Geschwindigkeit des Antriebsgerätes (8).

6. Schweißmaschine nach Anspruch 4,

gekennzeichnet durch

a) eine ausgleichbare Brückenschaltung (54) zwischen dem zweiten Sensor (50) und dem Antriebsgerät (8),

0 wobei

b) willkürliche Abweichungen in besagter Fugenwand (33) oder Oberfläche (47) des zweiten Teils (26) die Brücke (54) aus dem Gleichgewicht bewegen und damit die Geschwindigkeit des Antriebsgeräts (18) ändern.

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7. Schweißmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

a) einen Verstärker (56), der so zwischen diese Brückenschaltung (54) und das Antriebsgerät

^D (18) geschaltet ist, daß er von der Brücken

schaltung (54) eine Eingabe erfährt,

b) ein Gerät (60) für eine zweite Eingabe an den Verstärker (56), mit dem für das Antriebsgerät

(8) eine Verfahrgeschwindigkeit vorgebbar ist.

8. Schweißmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Oberfläche (47) des zweiten Teils (26) von der Fugenwand (33) getrennt ist,

b) der zweite Sensor (50) gegen die Oberfläche (47) gedrückt wird,

c) ein Steuerkreis (54) zwischen dem zweiten Sensor

(50) und dem Antriebsgerät (8) vorgesehen ist,

d) das Erfassen einer willkürlichen Abweichung durch einen der beiden Sensoren (37,50) den anderen Sensor (37 bzw. 50) dazu veranlaßt, ein Änderungs-

„c- signal an den Steuerkreis und damit an das An

triebsgerät (8) abzugeben.

9. Schweißmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch

a) eine Halterung (21), auf der Schweißkopf (22),

erster und zweiter Sensor (37,50) montiert sind,

b) ein zweites Antriebsgerät (11), um diese Halterung im allgemeinen seitlich zur Fuge (32) entlangzubewegen, wobei dieses zweite Antriebsgerät (11) auf die Position des ersten Sensors (37) anspricht,

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um die Position des zweiten Sensors (50) zu verändern.

Schweißmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch elektrische Schaltungen, die den ersten Sensor (37) gegen die Fugenwand (33) drücken.

₁₀ Ffm., 12. 12. 1980 TMG 1248 Be/Ack

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