DE3403054A1 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung von positioniersensoren - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ueberwachung von positioniersensoren

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DE3403054A1
DE3403054A1 DE19843403054 DE3403054A DE3403054A1 DE 3403054 A1 DE3403054 A1 DE 3403054A1 DE 19843403054 DE19843403054 DE 19843403054 DE 3403054 A DE3403054 A DE 3403054A DE 3403054 A1 DE3403054 A1 DE 3403054A1
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DE
Germany
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arrangement
sensor
positioning
sensor head
positioning sensors
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DE19843403054
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English (en)
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Wilfried DDR 4101 Köllme Faber
Dieter DDR 4020 Halle Lindenau
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Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
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Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Verfahren und Anordnung zur Überwachung von Positionier-
  • sensoren Anwendungegebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberwachung von Positioniersensoren beim Schweißen, welches eine Kontrolle ihrer Funktion und Betriebssicherheit erlaubt sowie eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens.
  • Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, in der Schweißtechnik zur automatischen Nahtführung Positioniersensoren einzusetzen. Diese Sensoren sind mechanisch am Schweißbrenner bzw. in seiner Nähe befestigt und damit der Gefährdung durch den Schweißprozeß ausgesetzt. über relativ lange Meßkabel und eine Anzahl notwendiger Steckverbinder werden die Meßsignale der Sensoren den peripheren Steuerungen zugeführt. Eine über einen langen Zeitraum zuverlässige Signalübertragung ist damit nicht gesichert, Das Entfernen der Sensoren vom Arbeitsort bzw. aus der gefährdeten Zone ist zum Beispiel durch den Einsatz der Videotechnik möglich, die mit entsprechenden Objektiven die notwendigen Größen aufnimmt. Der Umfang der dazu notwendigen steuerungstechnischen Anlagen ist enorm, an die Aufnahmetechnik und Auswerteelektronik werden große Anforderungen gestellt.
  • Eine weitere M*glichkeit zur sicheren übertragung von Maßsignalen besteht darin, diese zu digitalisieren. Der gerätetechnische Aufwand ist in diesem Fall ebenfalls sehr groß.
  • Eine Oberwachung der Funktion des Sensors ist gegenwärtig nicht bekannt. Defekte am Sensor und damit eine nicht programmgercchte Arbeitsweise der Gesamtanlage können zu umfangreichen Störungen an der Gerätetechnik führen. Um das zu verhindern, ist der zusätzliche Einsatz elektrischer und mechanischer Elemente, z. B. in Form von Kollisionsschutzeinrichtungen, erforderlich, die einen erheblichen Mehraufwand sowohl material- als auch kostenmäßig bedeuten und die Anlage weiter komplizieren.
  • Es ist lediglich das automatische Abrufen von Sensoren in der Schweißtechnik bekannt, wenn diese Signale aus dem Lichtbogen auswerten.
  • Ziel der Erfindung Es ist Ziel der Erfindung, das überwachen der Funktionsweise beliebiger Positioniersensoren während des Schweißprozesses mit einfachen-technischen Mitteln zu ermöglichen, um bei an ihnen, am Prozeß und am Obertragungsteil auftretenden Defekten Störungen an der eingesetzten Gerätetechnik zu vermeiden.
  • Das Wesen der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung zu entwickeln, um die Funktion der eingesetzten Positioniersensoren während des Schweißens zu kontrollieren, Fehlinformationen zu vermeiden und das Auftreten von Störungen zu signalisieren, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem die Stromaufnahme des Positioniersensore über 3 geeignete Schwellwertschalter und die logische Auswertung der binären Signale durch eine serielle Verknüpfung derart erfolgt, daß über die Größe des gewonnenen Signale die Arbeitsweise des Positioniersensors kontrolliert wird, wobei zur Erfassung unterschiedlicher Betriebszustände der Gesamtbereich in vier Unterbereiche unterteilt ist.
  • Der Bereich I ist Bekennzeichnet durch eine zu kleine Stromaufnahme des Sensorkopfes. die bei elektrischen Störungen, insbesondere Kabelbrüchen und Kontaktproblemen, auftreten.
  • Bereich II beschreibt einen intakten Sensorkopf, dessen technologische Einsatzbedipgungen, z. B. Brennen des Lichtbogens oder Vorhandensein der Zusatzenergia, nicht oder nur unvollständig erfüllt sind. Im Bereich III arbeitet der Sensor. Bereich IV gibt einen elektrischen Störungsfall, z, B, Kurzschluß in der Kabelzuführung an.
  • Zur Ausübung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Anordnung vorgeschlagen, die durch folgende technische Mittel gekennzeichnet ist: In der Signalverarbeitungseinheit des Posttioniersensors sind sowohl im positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler angeordnet. Sie sind sekundärseitig zusammen mit dem Ausgang eines einstellbaren Schwellwertschalters, der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers überwacht, in Reihe geschaltet und bei entsprechender Signalgabe des Relais mit dem positiven Potential + UÓ verbunden, Im Sensorkopf des Positioniersensore befindet sich ein weiterer einstellbarer Schwellwertschalter, welcher eingangsseitig mit einem Meßwiderstand in Verbindung steht, und dessen Ausgang über eine separate Stromleitung auf den zweiten Relaisanschluß geführt ist.
  • Mit dieser Anordnung wird folgende Arbeitsweise des Positioniersensore erreicht: Bereich I: Treten z, B. in der Steuerleitung zwischen dem Sensorkopf und der Signalverarbeitungseinheit des Positioniersensors Kabelbrüche oder Fehler an den Steckkontakten auf. wird der zum Betreiben der Optokoppler, die sich im positiven und negativen Strompfad befinden, benötigte Mindeststrom unterschritten, und sie arbeiten dann als festeingestellte Schwellwertschalter, Es wird kein für periphere Einrichtungen geeignetes Signal erzeugt und der Positioniersensor arbeitet nicht, Bereich II: Sind die technologischen Betriebsbedingungen des Positioniersensors nicht erfüllt, wird über den Meßwertempfänger des Sensorkopfes in Zusammenwirkung mit einem Meßwiderstand ein zu kleiner Strom aufgenommen, d, h, der Mindeststrom zum Betreiben der Optokoppler wird unterschritten und der. Positioniersensor arbeitet nicht, Bereich III: Bei Brennen des Lichtbogens oder bei Vorhandensein eines Wärmefeldes wird über einen Meßwert empfänger ein genügend großer Strom aufgenommen. Das Signal wird auf einen Schweliwertschalter gegeben, der zusammen mit einem zweiten Schwellwertschalter das Arbeiten des Positioniersensore ermöglicht.
  • Das Schalten des Ausgangesignales erfolgt über ein Relais, das mit den Ausgängen der Schweliwertschalter und Optokoppler in Reihe geschaltet ist, Bereich IV: Entsteht im Sensorkopf ein Kurzschluß, erhöht sich der durch die Leuchtdiode des Optokopplers fließende Strom. Daraus resultiert ein erhöhter Spannungsabfall über die Leuchtdiode, wodurch ein Schwellwertschalter betätigt wird. Dadurch wird über ein Relais das Sensorausgangssignal abgeschaltet und der Positioniersensor arbeitet nicht.
  • Ausführungebeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung zur Ausübung des Verfahrens zum überwachen von Positioniersensoren beim Schweißen.
  • Der Positioniersensor besteht aus den Baugruppen Sensorkopf 14, der sich in der Regel am Schweißkopf befindet und der Signalverarbeitungseinheit 15, die vorzugsweise im Steuerschrank angeordnet ist, Beide Baugruppen sind durch eine vieradrige Steuerleitung miteinander verbunden.
  • Die Stromversorgung des Sensorkopfes 14 erfolgt von der Signalverarbeitungseinheit 15 über die im positiven und negativen Strompfad angeordneten Optokoppler 6,7. Bei Unterschreiten eines zum Betreiben der Optokoppler 6,7 motwendigen Mindestetromes von ca. 5 mA, z. B. bei Kabelbrüchen zwischen Sensorkopf 14 und Signalverarbeitungseinheit 15, bei fehlerhaften Steckkontakten u, ä., sperrt der Fototransistor des Optokopplers 7 den sekundärseitigen Stromfluß, die Optokoppler 6,7 arbeiten als festeingestellte Schwellwertschalter (Bereich I), Fließt dagegen ein Mindeststrom ( - 5 mA) durch den Sensorkopf 14, wird über den im positiven Strompfad angeordneten Optokoppler 7 ein Schwellwertschalter 8 aktiviert, der den Spannungsabfall über der Diode des Optokopplers 6 überwacht.
  • Sofern dieser kleiner ist als eine einstellbare Größe, die entsprechend der Diodenkennlinie mit der Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 äquivalent ist, liegt der Ausgang Q des Schwellwertschalters 8 auf positivem Versorgungsspannungspotential, ansonsten auf negativem. Dieses Meßsystem dient der Erfassung eines st6eungsbedingten zu großen Auf nehmestromes, z. B. bei Kurzschluß am Sensorkopf 14 (Bereich IV).
  • Zur Vermeidung eines möglichen Schwingverhaltens des Schwellwertschaltere 8 wird eine definierte Schalthysterese eingestellt.
  • Die Unterscheidung zwischen den Bereichen II und III wird vom Schwellwertschalter 4 des Sensorkopfes 14 vorgenommen. Zusammen mit dem Meßwiderstand 2 wird die Stromaufnahme des Meßwert empfängers 1, der z. B. als Gleichstrombrücke ausgeführt ist, überwacht. Wenn die Betriebsbedingungen des Positioniersensors erfüllt sind (gezundeter Lichtbogen oder vorhandenes Licht- bzw. Wärmefeld), nimmt die Stromaufnahme des Sensorkopfes 14 einen solchen Wert an, diß der Schwellwertschalter 4 den Ausgang Q auf Masse schaltet. Zur Auswertung kleiner Stromstärkeänderungen besitzt der Schwellwertschalter 4 eine kleine Schalthysterese. Die Ausgänge der eingesetzten Schwellwertschalter 4,8 und der Optokoppler 6,7 sind mit einem Relais 5 in Reihe geschalten, wodurch dieses nur anzieht, wenn der Sensorkopf 14 volle Funktion besitzt (Bereich III). Dieses Relais 5 schaltet zum einen über einen Offnerkontakt 12 das vom Differenzverstärker 10 gebildete Differenzsignal, das durch Vergleich des ananogen Ausgangssignals des Vorverstärkere 3 im Sensorkopf 14 mit dem mittels Sollwertportentiometer 9 erzeugten Spannungswert entsteht, über einen Schutzwiderstand 11 bei Fehlen der vollständigen Sensorfunktion gegen Masse und zum anderen über einen potentialfreien Schließkontekt 13 periphere Ablaufsteuerungen oder Oberwachunge- und Signalisserungseinrichtungen.
  • Verzeichnis der verwendeten Bezugezeichen 1 I Meßwert empfänger 2 - Meßwiderstand 3 X Vorverstärker 4,8 = Schwellwertschalter 5 = Relais 67, - Optokoppler 9 = Sollwertpotentiometer 10 = Differenzverstärker 11 r Schutzwiderstand 12 w Öffnerkontakt 13 P Schließkontakt 14 æ Sensorkopf 15 = Signalverarbeitungseinheit E t Eingang Q P Ausgang +Uo = positives Spannungepotential -Uo = negatives Spannungspotential Ua = analoges Ausgangssignal Ü = Oberwachungssignal - Leerseite -

Claims (2)

  1. Erfindungsanspruch a erfahren zur Oberwachung von Positioniersensoren beim Schweißen durch Auswertung bestimmter, aus einer unterschiedlichen Stromaufnahme des Sensorkopfes gewonnener Signale, gekennzeichnet dadurch, daß die Stromaufnahme über 3 geeignete Schwellwertschalter und die logische Auswertung der binären Signale durch eine serielle Verknüpfung derart erfolgt, daß über die Größe des gewonnenen Signals die Arbeitsweise des Positioniersensors kontrolliert wird, wobei zur Erfassung unterschiedlicher Betriebszustände der Gesamtbereich in vier Unterbereiche unterteilt ist.
  2. 2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens zum Oberwachen von Positioniersensoren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Signalverarbeitungseinheit (15) sowohl im positiven als auch im negativen Strompfad Optokoppler (6,7) angeordnet sind, welche sekundärseitig zusammen mit dem Ausgang Q des einstellbaren Schwellwertschalters (8), der den Spannungsabfall in der Leuchtdiode des Optokopplers (6) überwacht, in Reihe geschaltet und bei entsprechender Signalgabe des Relais (5) mit dem positiven Potential + Uo verbunden nd, und daß sich im Sensorkopf (14) des Positioniersensors ein weiterer einstellbarer Schwellwertschalter (4) befindet, welcher eingangaseitig mit dem Meßwiderstand (2) in Verbindung steht, und dessen Ausgang Q pber eine separate Stromleitung auf den zweiten Anschluß des Relais (5) geführt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3509632A1 (de) * 1985-03-16 1986-09-18 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Schweissroboter
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