DE3050620T1

DE3050620T1 -

Info

Publication number: DE3050620T1
Application number: DE19803050620
Authority: DE
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1982-11-18
Also published as: JPS57501613A; US4491715A; DE3050620C2; WO1982001492A1

Description

.. PATENTANWALT DipUPhya. :_:fH<3HARD LUYKEN

^f Nauchno-Proizvodstvennoe Obied±rieni£· ·.,' ^:..·.:'.. PM 85 395-M-61 po Tekhnologii Hashinostroeniya 25. Juni 1982

"TSIXITM&SH" J VHW

Hoßkaw/üdSSS ~* 3050620

VORRICHTUHG ZUR LICHTBOGENSCHWEISSUNG UHTER ^SCHUTZGAS

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft das Schweissen und Anlagen zur Durchführung von Schweissverfahren, insbesondere eine Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutsgae. . ,

Stand der Technik

Derzeit ist eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas bekannt, welche eine Vorrichtung zum Elektrodenführen und -vorschub zur Schweisszone, eine Düse für die Zuführung der Schutzgasatmosphäre zur Schweisszone und eine Fernsehauf nähme kamera, mit deren Hilfe Informationen über den Ablauf des Schweissvorganges geliefert werden, umfassen (siehe z.3. den Aufsatz von I.W.Schergow et al. "Kontrolle über den Schweissvorgang durch . . Fernsehapparatur¹¹, Zeitschrift "Swarochnoje proiswodatwo" (Das Schweissen), Nr. 5, 196VS. 24). Bei der bekannten Vorrichtung sind die Fernsehaufnahmekameras mit besonderen AufsatzstUcken zur Sicherung des Schweisszonenbildes beim Schweissen mit offen brennendem Lichtbogen versehen. Es ist hierbei keine Möglichkeit gegeben, diese bekannte Vorrichtung für das Schweissen von dicken 31echen einzusetzen, weil wegen der begrenzten blasse der schmalen Schweissfuge zwischen den Schweissfasen der zu schweissende Stücke der Schweissvorgang visuell nicht verfolgt werden kann, und es bietet sich keine Gelegenheit, die Fernsehkamera in unmittelbarer Nähe vom Schweissbad anzuordnen.

Es ist fernerhin eine Vorrichtung zur. Lichtbogenschweissung unter Schutzgas bekannt, die ftlr die Her- ; Stellung von langgestreckten Schweiasnahten dient und über zwei Fensehkameras zur Überwachung des ' Schweissprozesses verfügt (siehe z.3. F.V/.V/oronin

und I.W.Schergow "Fernsteuerung und visuelle Kontrolle der Schmelzachweiasvorgänge", Nllinformtjazhmash, Heft 10-74-2, T'oakau, 1)74, 3., 25 bis 27, Abb. )).

Diese Vorrichtung eignet sichjfür das Schweissen von dicken 31echen Ebenfalls nicht^ v/eil die Fernsehkameras als einzelne, im Vorderteil der Vorrichtung angeordnete konstruktive Bauelemente ausgebildet sind. Weil das Gchweissen in einer schmalen Schweissfuge von eine^r intensive! gerichtetes Entwicklung von Verbrennungsprodukten (Russ, Rauch) "begleitet wird, bietet sich praktisch keine Möglichkeit eiher>fscb

chweias-

vorgang⁸ infolge der Staubablagerung an den Oberflächen der optischen Elemente der Fernsehaufnahmekamerä an. Die fehlende Kontrolle über den Ablauf des Schweiss-Vorganges macht den Vorhang selbst infolge von zahlreichen unkontrollierbaren Abweichungen von der Verfahrensweise, v/elche Fehler wie Unterschnitte, Verschlackungen, Kaltschweißstellen o.dgl. ergeben, unmöglich·

Offenbarung; der Erfindung

oer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde » eine Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweissung von dickerem 31echmaterial unter Pernsehkontrolle

des Zustand der Schv.'eisszone'und eventuelle, im Vorgangablauf stattfindende Abweichungen von der vorbestimmten Verfahrensweise konstruktiv zu entwickeln,,

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas welche eine Vorrichtung zum Elektrodenführen und -vorschub zur Schweisszone, eine Düse für die Zuführung einer Schutzgasatmosphäre zur Schweisszone und eine Fernsehaufnahmekamera für ein© operative Kontrolle des . Schweissvorgang umfasst, gemäas der Erfindung an der relativ zur Schweisszone am^wextestenentfernten Stirnfläche der Düse ein aus einem optisch durchsichtigen Werkstoff gefertigter

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Deckel angebracht ist, auf welchem das Objektiv der Pernsehaufnahmekamera gleichachsig dazu angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen Deckel und Objektiv

„nach, _Λ der Lage des Schärfenbereiches des tso< >. daß dieser,.:'
ObjektivsAausserhald der relativ zur Schweisszone nahe liegenden üüsenkante und von der Umfassung der zu überwachenden Elemente des Schweissvorganges durch den Schärfenbereich festgelegt wird^ liegt.

Falls innerhalb der Düse Netze übereinander - in Laufrichtung der Gasströmung gesehen - angeordnet sind, die zur Ausbildung eines Schutzgasstromes dienen, ist es vorteilhaft,

diese Netze gogenübereinander versetzt anzubringen und zwar so, dass die Zellen der vorhergehenden Netze durch die Zellenverbindungen der nachfolgenden Netze überdeckt werden, so dass letztlich ein Filter ausgestaltet wird, das für eine AbschwHchung des durch die Elemente des Schweissvorganges erzeugten . Lichtstromes sorgt.

Die nach der vorliegenden Erfindung ausgebildete Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas gewährleistet eine Kontrolle ^des Ablaufs des Schweissvorganges unter Zuhilfenahme der Gasschutz-Düse sowie die Lieferung von voller Informa- tion über den Zustand der Elemente des Schweissvorganges, also der Elektrode, des Lichtbogens, des Schwei33bade3, und über Abweichungen der Betriebswerte von den vorgegebenen. Der konstant bleibende Schutzgasstrom sorgt dafür, dass der Rauch und Russ sich/zum optisch durchsichtigen Deckel hin^iichiA ausbreiten. Die im Innern der Düsen gegeneinander, versetzt angeordneten Netze bewirken eine Senkung der Intensität der durch den Lichtbogen erzeugten Lichtstrahlung auf ein Niveau, das für die Fernsehaufnahmekamera zulässig ist, wobei ein Lichtkomfort für die Abbildung des Schweissvorganges

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sichergestellt wird. Durch die Anbringung des Objektivs der Fernsehaufnahmekamera in der erfindungsgemäss festgelegten Entfernung von der 'Schutzgasdüse verschwinden die Netze aus dem ßildrnum , der durch

den für den Schweissvorgang verantwortlichen 3edienungsmann verfolgt wird.

All diese Vorteile vermindern aie evening

tuelle Entstehung von Fehlern ('einer Schweissverbindung und ermöglichen lie Durchführung eines hoch-10_% produktiven Vorranges der Herstellung von Erzeugnissen aus dickem Blechmaterial (z.3„ von Druckgefa'ssen mit einer 7/anddicke von bis 300 mm).

Kurze Beschreibung dor Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von - Ausführungsbeispielen mit Hinweis auf die

Zeichnungen näher erläutert, in diesen zeigt■ ■ :

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas im Längsschnitt! Fig. 2 die Vorrichtung von ^ε/Seitenansicht und Längsschnitt·

Fig. 3 eine Düse für die Zuführung eines Schutzgases in einem Schnitt und mit einer Vergr'dsserung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf Netze mit runden Löchern;

Fig. 5 eine Ausführungsform von Netzen mit rechtwinkligen Zellen in isometrischer Darstellung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Lichtbogenachweissung unter Schutzgas umfasst eine Vorrichtung (Fig. 1, 2) zum 31ektrodenführen und -vorschub zur Schwei3szone 3, eine Jüae 4 für die Zuführung einer Schutzgasatmosphäre 5 und eine Fernsehaufnnhmekammer An der relativ zur 3chwei3szone 3 am weitesten abgelegenen

Stirnseite 7 der Düse 4 ist ein aus optisch durchsichtigen Werkstoff hergestellter Deckel θ vorgesehen. Das Objektiv 9 der Fernsehaufnahmekamera 6 befindet sich koaxial zur Düse 4 auf dem Deckel 8, wobei der Abstand "a" zwischen Deckel θ und Objektiv

9 ausgehend von der Lage des Schärfenbereiches 10 des Objektivs 9 ausserhalb der relativ zur Schweisszone nahe liegenden üüsenkante 11 sowie von der Umfassung der Elemente des SchweissVorganges (der Elektrode 2, des Lichtbogens 12 und der Schweissnaht 13» durch die die zu kontrollierenden Erzeugnisse 14 verbunden werden) durch den Schärfenbereich

10 festgelegt wird.

Im Innern der Düse 4 sind übereinander T'etallnetze 15, 16, 17 zur Ausbildung eines Gasstromes angeordnet. Die Metallnetze 15 bis 17 (Pig. 3) sind gegenübereinander derart versetzt, dass die Zellen 18 des vorhergehenden T'etallnetzes 15 durch die Verbindungen 19 der Zellen der nachfolgenden Netze 16, 17 teilweise überdeckt v/erden. Hierbei bildet die Gesamtheit der Netze 15, 16, 17 ein abschwächendes Lichtfilter, das im Wege der Portpflanzung des durch den Lichtbogen 12 erzeugten Lichtstromes zum Objektiv 9 der Fernsehaufnahmekamera 6 steht. Die Netze können sowohl durch Lochen mit runden Zellen (Fig. 4), als auch durch Verflechten mit rechtwinkligen Zellen (Fig. 5) hergestellt werden.

Es sei nun auf die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas eingegangen.

Pur die Durchführung des Schweissvorganges wird die Vorrichtung 1 zum Elektrodenführen und -vorschub (Fig. 1) in die schmale Schweissfuge 20 zwischen den zu schweissenden Erzeugnissen 14 hineingesenkt, indem die Düse 4 für die Zuführung der Schutzgasatmosphäre über der Schweissfuge 20 angeordnet wird. Ein Strom der Schutzgasatmosphäre 5, der die Düse 4

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passiert, schützt die Schweisszon© 3 vor der Luft und trägt zur Entfernung der Verbrennungsprodukte (nicht gezeigt) in einer zur Laufrichtung der Vorrichtung entgegengesetzter Richtung bei.

Die Beobachtung und Kontrolle über den Ablauf des

von Schweissvorganges und den Zustand dessen Elementen, also der Elektrode 2, des Lichtbogens 12 und der Schweissnaht 13» vollziehen sich über die Fernsehaufnahmekamera 6. Der die Information über den Schweias-Vorgang tragende Lichtstrom passiert die Netze 15., 16, 17, die innerhalb der Düse 4 untergebracht sind, den optisch durchsichtigen Deckel 8 und wird durch das Objektiv 9 der Fernsehaufnahmekame.ra 6 gesammelt.

Die kontinuierliche laminare Strömung der Schutzgasatmosphäre 5, welche durch die Düse 4 hindurchatrömt, verhindert, dass der Rauch und Russ sich zum Deckel 8 hin ausbreiten. Parallel dazu verbleiben die Elemente des Schweissvorganges (die Elektrode 2_t der Lichtbogen 12 und die Schweissnaht 13) im Blickfeld des Objektivs 9.

Durch die Anordnung der Hetze 15, 16, 17 im Innern der Düse 4 (Fig. 3» 4, 5), bei der die Zellen 18 jedes vorhergehenden Netzes 15 durch die Verbindungen 19 des Netzes 16 usw. teilweise überdeckt werden, wird eine Verminderung der zum Durchgang

** en der Lichtstrahlen dienenden Öffnung erzielt,

wodurch sich eine Abschwächung des durch den Schweissvorgang erzeugten Lichtatromes ergibt. Der Abstand ^Ma^M zwischen dem Deckel 8 (Fig. 1, 2) der DUse 4 und dem Objektiv ) der Fernsehaufnahmekamera gewährleis-

eine
te.t Lage des Schärfenbereiches 10 des Objektivs ausserhalb der relativ zur Schweisszone 3 nahe liegenden DUsenkante 11. Demnach erscheinen die in der DUse 4 untergebrachten Netze 15, 16, 17 nicht im Bild.

Die ständige Kontrollierbarkeit des Zuatandea der Elektrode 2, des Verhaltens des Lichtbogens 12 und der durch Schweissen zu bildenden Naht 13 im Schweissvorgang trägt dazu bei, dass rechtzeitig Fehler wie Unterschnitte, Kaltmetall entdeckt und sie ohne Prozessunterbrechung behoben werden können. Dies ermöglicht eine Steigerung der Arbeitsproduktivität beim 5chwei3sen von dickerem 31echmaterial unter gleichzeitiger Erhöhung der Güte der Schweissverbindung und Senkung der Selbstkosten bei der Herstellung von kompliziert gestalteten Konstruktionen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

üie Vorrichtung zur Lichtbogenschweiasung unter Schutzgas eignet sich in einem beliebigen Industriezweig für das Verschweissen von dickerem Blechmaterial und die Herstellung von lang ge^streckten Schweissnähten beispielsweise bei der Fertigung von Üruckgefässen.

Claims

PM 85 595-H-61 25. Juni

PATENTAIiSPRUCIIE

Vorrichtung zur Lichtbogenschweissung unter Schutzgas bestehend aus einer Vorrichtung zum Elektrodenfuhren und -vorschub zur Schweisszone, einer Düse für die Zuführung einer Schutzgasatmosphäre zur SchweisGzone und einer Fernsehaufnahmekamera für eine operative Kontrolle des Schweiasvorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass an der relativ zur Schweisszone (3) amweitesten ■ entfernten Stirnfläche (7) der Düse (4) ein aus einem optisch durchsichtigen Werkstoff hergestellter Deckel (8) angebracht ist, auf dem gleichachsig zur Düse (4) ein Objektiv (9) der Pernsehaufnahmekamera (6) angeordnet ist, wobei der Abstand (a) zwischen Deckel (8) und Objektiv (9) ⁿ»^ch der Lage des Schärfenbereiches (10) des Objektivs \i)yiüsBarrnfin?%er relativ zur 3chv;eisszone (3) nahe liegenden Kante (11) der Düse (4) und der Umfassung der zu kontrollierenden Elenente des Schweissvorganges(festgelegt wird/ liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher innerhalb der Düse - in Laufrichtung des Gasstromes gesehen - Netze zur Ausbildung eines Schutzgasstromes . übereinander angeordnet sind, dadurch g e kennzeichnet, dass die Netze (15, 16, 17) ge gen .^—-einander so versetzt sind, dass die Zellen des vorhergehenden Netzes (15) durch die Verbindungen (19) der Zellen (18) jedes nachfolgenden Netzes (16, 17) teilweise überdeckt werden, so dass die Gesamtheit der Netze (15 bis 17) ein Filter bildet, das den durch die Elemente des Schweißergangea erzeugten Lichtstrom abschwächt.