DE3443493C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Schweißvorgängen bei vorwiegend einlagigen I-Maßverbindungen und ersten Nähten mehrlagiger Schweißungen, mit einer wurzel­ seitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung des Schweiß­ vorganges, die einen Fotosensor aufweist, der durch Strahlen­ absorption mindestens eines Bandbereiches aus dem Strahlungs­ spektrum des Schweißwurzelbereiches Zustandsgrößen des momentanen wurzelseitigen Aufschmelzpunktes erfaßt, und dabei die absorbierte Strahlung zur Regelung des Schweißstromes in elektrische Spannung umwandelt.

Bei nahezu allen Schweißverbindungen kommt der Wurzelaus­ bildung besondere Bedeutung zu. Nicht verschweißte Kanten im Wurzelbereich, aber auch zu großer Wurzeldurchhang, sind meist unzulässig und führen zu zeitaufwendigen, teuren Nach­ arbeiten oder gar zum Ausschuß eines Teiles. Durch unter­ schiedliche Materialdicken, unterschiedliche Fertigungs­ toleranzen, veränderte Wärmeableitung, Oxidschichten sowie Schwankungen des Schweißstromes, der Schweißspannung und dergleichen kommt es beim Schweißen der Nahtwurzel häufig zu Schweißfehlern. Man ist daher bestrebt, durch eine Beobach­ tung der Schweißwurzel und Regelung des Schweißvorganges Fehler in der Schweißnaht weitgehend zu verhindern.

Im Aufsatz "Selbsttätige Regelung des Einbrands beim Licht­ bogenschweißen" der Fachzeitschrift "Swarotschnoje Prois­ wodstwo (Schweißproduktion), Nr. 8, 1961, UdSSR, Seiten 23 bis 25", ist ein Lösungsbeispiel dazu beschrieben. Bei der darin offenbarten Einrichtung wird der Einbrand bzw. eine unveränderliche Tiefe des Einbrands bei einer veränderlichen Größe des Nahtspalts zwischen den Schweißkanten selbsttätig geregelt. Es handelt sich dabei um ein System der selbst­ tätigen Steuerung der Pendelbreite einer schwenkbaren Schweißelektrode in Abhängigkeit von der Tiefe des Einbrands der Schweißwurzel. Dazu ist wurzelseitig eine kristalline fotoelektrische Diode an einer relativ zum Schweißlichtbogen fixierten Position als Strahlungsfühler angeordnet, der ein Signal in Abhängigkeit der Intensität der Lichtausstrahlung bevorzugt im langwelligen Spektralbereich aus der Schweiß­ wurzel zum Steuern eines Antriebs für die Pendelbewegung ausgibt. Bei dieser bekannten Einrichtung muß der Fühler sowohl bei einer Rundnaht als auch bei einer geraden Naht mit dem wandelnden Wurzelschmelzfleck mitbewegt und möglichst genau justiert werden.

Eine weitere Lösung ist aus der JP-PS 55 42 111 bekannt, bei der die Schweißnahtregelung nicht mittels einer komplizierten Pendelbewegung der Schweißelektrode, sondern durch Regelung des Schweißstromes in Abhängigkeit der Ausstrahlungen aus einem vom Aufschmelzpunkt relativ weit entfernten Bereich der Schweißwurzel erfolgt. Jedoch ist auch hier eine Mitführung des Fühlers mit dem Schweißvorgang erforderlich. Der Fühler besteht aus 6 Fotosensoren, die in 2 Reihen auf empirisch bestimmten Abständen in einer bandartigen Halterung versenkt sind. Zwischen Schweißnahtwurzel und Sensorhalterung befindet sich lichtdurchlässiges Material (Glaswolle).

Aus der US-Fachzeitschrift "Welding and Metal Fabrication, March 81, Seiten 81 und 82" ist auch schon eine Lösung bekannt, mittels eines optischen Lichtleiterkabels und eines Monitors einen Schweißvorgang optisch zu verfolgen. Dabei ist das eine stirnseitige Ende des Lichtleiterkabels auf die Schweißwurzel gerichtet, während das andere Licht­ leiterkabelende am Monitor (Bildschirm) angeschlossen ist, auf dem die Schweißzone vergrößert wiedergegeben wird. Dieses bekannte System läßt mithin nur eine visuelle Beobachtung des Schweißvorganges zu. Außerdem ist hierbei eine ständige und zudem sehr feinfühlige Nachführung und Einjustierung des inneren Lichtleiterkabelendes in Bezug auf die momentane Schweißstelle erforderlich. Auf die Qualität und korrekte Ausführung der Schweißung hat diese bekannte Beobachtungseinrichtung jedoch keinen Einfluß.

Des weiteren ist aus dem "Patents Abstract of Japan, M-76, June 30, 1981, Vol. 5/No. 101" auch schon eine Schweißnaht­ überwachung mit Hilfe eines optischen Lichtleitkabels bekannt, die dazu dient, den Schweißstrom so zu regeln, daß die Schweißtemperatur einen bestimmten Wert erreicht und behält. Über die Erfassung der Temperatur ist dem Abstract jedoch nichts näheres entnehmbar.

Schließlich sei noch auf die US-PS 37 02 915 verwiesen, von der die Erfindung ausgeht. Dort ist ein optischer Sensor vorgesehen, bei dem in einem Rohr zwei Photozellen zur Erfassung der stirnseitig eintretenden Strahlung angeordnet sind. Vor dem Stirnende des Rohres ist unter Freilassung eines Spaltes eine Sammellinse angeordnet, die die ankommende Strahlung zu den Photozellen hin umlenkt. Außerdem wird das Rohr von einem inerten Gas durchströmt, das dazu dient, die Sammellinse sauber zu halten, für eine ausreichende Kühlung derselben und des Rohres zu sorgen und außerdem eine Oxidation der Schweißstelle zu verhindern. Die Photozellen sind an eine Regelung angeschlossen, die in Abhängigkeit von der von den Photozellen empfangenen und in elektrische Spannung umgesetzten Strahlung der Schweißstelle eine Ver­ größerung oder Verkleinerung des Schweißstromes und der Verweilzeit steuert. Damit die Einrichtung funktionieren kann, muß das Rohr in einem solchen Abstand von der Schweißstelle justiert sein, daß die Strahlung unter einem Einfallswinkel zwischen 5° und 45° auf die frontseitig angeordnete Sammellinse trifft. Dies erlaubt zwar einen gewissen Spielraum innerhalb fester Grenzen, bei einer hiervon abweichenden Lage kann die Einrichtung jedoch nicht mehr funktionieren. Im übrigen wäre das Rohr, wenn der Einfallswinkel gerade noch 5° betragen würde, so weit von der Schweißstelle entfernt, daß die Wirksamkeit und Eindeutigkeit der erfaßten Strahlung zumindest stark angezweifelt werden muß. Das heißt, je näher das Rohr mit der Sammellinse zur Schweißstelle hingerückt wird, um so besser die Strahlenumsetzung. Für eine eindeutige Regelung ist deshalb durchaus eine relativ exakte Zuordnung von Sammellinse und Rohr zur Schweißstelle erforderlich. Da zudem aus den erwähnten Gründen inertes Gas durch das Rohr geleitet werden muß, sind auch entsprechend aufwendige Halterungen für die Sammellinse und die Photozellen im bzw. am Rohr erforderlich. Außerdem muß das Rohr selbst exakt in Bezug auf die Schweißstelle fixierbar sein, was entsprechend genaue Vorrichtungen voraussetzt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß nur eine Grobjustierung eines in sich einfachen, unkompliziert aufgebauten Sensorsystems notwendig, trotz­ dem aber eine exakte Umsetzung der empfangenen Strahlung für eine genaue Regelung des Schweißvorganges erzielbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit den in dessen Oberbegriff angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt die von der Schweißstelle emittierte Strahlung zur Regelung des Schweißvorganges, indem der Stab die auf dessen Außen­ umfang bzw. -mantel auftreffende Stahlung zumindest teilweise aufnimmt und sie an den Fotosensor weiter­ leitet. Ein derartiger Lichtleiter der einen runden oder poligonalen Querschnitt haben und gerade oder gebogen ausgestaltet sein kann, kann gestellfest ange­ bracht werden, wobei der Fotosensor beliebig entfernt von der heißen Schweißzone angeordnet sein kann. Die Geometrie des Sensorstabes richtet sich nach dem Verlauf der Schweißnaht derart, daß die Strahlung der sich bewegenden Schmelzstelle trotz nicht mitlaufenden Stabes stets auf den Stab auftrifft. Außerdem ist eine genaue Positionierung im Gegensatz zu den bekannten Verfahren nicht notwendig. In Abhängigkeit der absorbierten Strahlen­ energie wird der Schweißstrom oder die Dauer von Strom­ impulsen geregelt, womit eine rasche und präzise Steuerung des Schweißvorganges möglich ist.

Der Sensorstab ist vorzugsweise so hergestellt, daß er ein kurzwelliges Band aus dem Strahlenspektrum ab­ sorbiert und es in eine langwellige Strahlung umwandelt und zum Sensor weiterleitet.

Mit der kurzwelligen Strahlung wird der Zustand des Schmelzpunktes mit geringstmöglicher Verfälschung durch Fremdeinflüsse erfaßt. Die nachträgliche Anhebung der Wellenlänge durch den Sensorstab hat den Vorteil, daß die Strahlung in einen Wellenlängenbereich gebracht wird, der für Fotosensoren, z.B. Si-Fotodioden günstig ist. Foto­ sensoren sind empfindlich für größere Wellenlängen.

Der Sensorstab kann einen großen Teil des transformierten Lichtes aufgrund seines hohen Berechnungsindexes im Stab durch Totalreflexion verlustarm über weite Strecken zu dessen Stirnflächen leiten.

Der Sensorstab kann dazu einen Durchmesser zwischen etwa 3 bis 15 mm haben. Er empfängt radial einfallende Strahlung aus allen Winkelstellungen mit gleicher Empfind­ lichkeit.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist somit eine fertigungstechnisch einfache Lösung zur genauen Regelung des Schweißstromes und damit zur zuverlässigen Steuerung der Schweißnaht geschaffen, bei der kein Mechanismus für einen Vorschub des Fühlers sowie keine genau einzu­ haltene Positionierung des Sensors notwendig ist.

Für den Sensorstab kann jedes durchsichtige Polymer verwendet werden, das Lichtstrahlungen absorbiert und innerhalb des Materials durch Totalreflexion in bestimmte Richtungen weiterleiten kann. Dazu sind beispielsweise Polycarbonade, Polymethylmethacrylat, Zellulose geeignet.

Für die Filterung der Strahlung ist es vorteilhaft, den Sensorstab mit lumineszenzfähigen Partikeln zu durchsetzen, die die für den Anwendungsfall günstigen Wellenlängen absorbiert und umgewandelt wieder abstrahlt.

Hiermit wird erreicht, daß nur ein enges Strahlenspektrum bzw. nur eine Wellenlänge absorbiert und zum Fotosensor geleitet wird, so daß ohne zusätzliche Filter einfache, auf eine Wellenlänge abgestimmte Sensoren verwendbar sind. Für die anderen Wellenlängen ist der Sensorstab transparent.

Bei einem Schweißvorgang trifft das gesamte vom Auf­ schmelzpunkt an der Nahtwurzel und seiner Umgebung emit­ tierte Licht den Sensorstab, durch die lumineszenzfähigen Teilchen werden nur die Strahlungen absorbiert, die bevor­ zugt vom Aufschmelzpunkt und nicht von der Umgebung emittiert werden. Das von den Teilchen wieder emittierte Licht ist längerwelliger und liegt damit im Bereich der erhöhten Empfindlichkeit einer Fotodiode. Durch Totalreflexionen wird ein großer Teil des emittierten Lichts an die Stirnflächen geleitet. Ein an mindestens einer Stirnseite des Sensorstabes angeordneter Fotosensor reagiert sehr empfindlich auf Intensitätsschwankungen des vom Aufschmelzpunkt emittierten und von den lumines­ zenzfähigen Stoffen absorbierten Lichtes. Damit steht für die Regelung ein bezüglich der Schweißnahtwurzel­ breite empfindliches Signal zur Verfügung.

Mit den als Filter wirkenden Partikeln können die warmen Infrarotstahlungen ausgefiltert werden, so daß Fehler durch Fremdstrahlungen, insbesondere die von den der Schweißnaht umgebenen Werkstoffbereichen emittierten Wärmestrahlungen, ausgeschaltet werden.

Ein so ausgebildeter Stab hat die Eigenschaften, Licht selektiv zu absorbieren, zu transformieren und zu leiten, er ist besonders bei Rohrrundnähten vorteilhaft, da hier nach dem Schweißen von etwa 300° Umfang der Rest der Schweißung in einem durch Wärmeleitung schon heißen Bereich stattfindet. Gerade in diesem heißen Über­ lappungsbereich von Nahtanfang und -ende ist der Anteil des längerwelligen, von der Umgebung des Aufschmelz­ punktes emittierten Lichtes am Gesamtspektrum wesent­ lich größer und würde auch bei nur teilweiser Berück­ sichtigung im Fotosensor zur Verfälschung der Messung und damit zu einer ungleichmäßigen Schweißnahtwurzelbreite führen.

Dadurch, daß der Sensorstab bevorzugt nur kurzwelliges, vom Schmelzpunkt emittiertes Licht zum Fotosensor leitet, ist es dem Sensor möglich, ein Signal zu liefern, mit Hilfe dessen ein Regler den Schweißstrom so verändert, daß auch unter ungünstigsten Randbedingungen eine Schweiß­ naht mit gleichmäßiger schmaler Wurzel über der gesamten Länge entsteht.

Eine zusätzliche Filterung der langwelligen Strahlen kann mittels eines nur für die gewünschte Wellenlänge transparentes, den Stab umgebendes Rohr erreicht werden. Hierzu ist Quarz besonders gut geeignet. Damit wird der Sensorstab gegen Hitze geschützt.

Die von einem Sensorstab eingefangene Strahlung wird an den Stirnenden wieder ausgestrahlt. Um die aus der von der Fotoelektrode entferntliegenden Stirnende aus­ tretende Strahlung ebenfalls zu nutzen, wird an dieser Stirnseite eine Spiegelfläche vorgesehen, die die Strah­ lungen wieder zurück in den Stab reflektiert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensorstab mit Blenden versehen, die je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausgebildet sind.

Mit den Blenden werden Fremdstrahlungen, z.B. Licht aus der Umgebung, Wärmestrahlungen aus aufgeheizten Werkstückbereichen in der Umgebung des Schweißpunktes abgehalten und damit Verfälschungen der Meßdaten, insbesondere durch sich zeitlich und örtlich ändernden Fremdstrahlungen weitestgehend ausgeschaltet.

Die erfindungsgemäße Ausführung ist daher geeignet, um präzise Messungen der Einbrandtiefe einer Schweiß­ wurzel und eine genaue Regelung des Schweißvorganges mit sehr einfachen Mitteln durchzuführen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Anordnung des Regelsystemes,

Fig. 2 bis 4 je ein Ausführungsbeispiel.

Bei einem Schweißvorgang, bei dem zwei Werkstücke 10 und 11 miteinander verbunden werden sollen, kommt der Herstellung der Schweißnahtwurzel 12 eine besondere Be­ deutung zu. Die Schweißnaht im Wurzelbereich muß möglichst durchgehend homogen verlaufen, um eine zuverlässige Verbindung der Werkstückteile 10 und 11 zu gewähr­ leisten. Wird der Schweißpunkt zu stark erhitzt, dann besteht die Gefahr, daß das Lot durchsickert. Bei zu geringer Aufschmelzung wiederum können unverschweißte Stellen die Folge sein.

Um derartige Unregelmäßigkeiten zu vermeiden, wird die Schweißnaht gemäß Fig. 1 ständig beobachtet und der Schweißvorgang über den an der Schweißelektrode 13 anliegenden Strom 14 geregelt.

Die Regelung des Schweißstromes 14 erfolgt dadurch, daß die Intensität der Strahlung 16, die von der aufgeheizten Schweißwurzel 12 emittiert wird und die ein Maß für die Einschmelztiefe ist, mit einem Fotosensor 18, beispiels­ weise einer Si-Fotodiode gemessen wird. Der Fotosensor 18 gibt ein Signal 19 aus, das der aufgenommenen Strahlungs­ intensität entspricht.

Mittels eines Reglers 20 wird aufgrund des Signals 19 ein Potentiometer 22 zur Einstellung des für den je­ weiligen Zustand erforderlichen Schweißstromes 14 angesteuert. Es kann auch die Dauer eines Schweißimpulses beeinflußt werden.

Um den Fotosensor 18 einerseits fern von der heißen Schweißstelle anordnen zu können und eine ausreichende Strahlungsenergie aufnehmen zu können, wird ein strahlen­ sammelnder ausgebildeter Sensorstab 24 verwendet, der die aufgenommene Strahlung 16 vom Bereich des Schweiß­ punktes an eine davon entferntgelegene Stelle leitet. Mit dem Sensorstab 24 kann über eine größere Umfangsfläche Strahlungen absorbiert und an die verhältnismäßig kleine Fläche der Stirnseiten des Stabes konzentriert werden. Der Fotosensor 18 ist an einem, dem warmen Bereich 26 des Schmelzpunktes entferntliegenden Stirnende des Stabes 24 angeordnet, um dort die konzentrierte Strahlungs­ energie aufzunehmen und in elektrische Spannung umzu­ wandeln.

Der Lichtleiterstab 24 wird so ausgebildet, daß er unbeweglich angeordnet imstande ist, die Strahlung des sich bewegenden Einbrandbereiches durchweg aufnehmen zu können.

Wie in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 27 angedeutet, ist der Stab gestellfest angebracht. Die geometrische Ausge­ staltung des Lichtleiterstabes 24 richtet sich nach dem Anwendungsfall bzw. der Geometrie des Schweiß­ nahtverlaufes. Der Lichtleiterstab 24 kann ebenfalls in Abhängigkeit des Verlaufes der Schweißwurzel mit Blenden versehen werden, mit denen die Strahlenabsorption auf einen gezielten Strahlenkonus eingeschränkt wird.

Durch im Stabmaterial enthaltene fluoreszierende Par­ tikeln wird die Strahlung nur einer bestimmten Band­ breite vom Stab absorbiert. Bei der Wahl der Partikeln mit einer Absorptionsfähigkeit im Bereich der niedri­ geren optischen Wellenlängen bis etwa 500 nm lassen sich die langwelligen, insbesondere Wärmestrahlungen ausfiltern, wodurch eine Beeinträchtigung der fremden Wärmestrahlung weiter reduziert wird.

Um die absorbierte Strahlung möglichst vollständig zum Fotosensor 18 zu leiten, ist am dem Fotosensor 18 entgegengesetzten Ende 28 des Lichtleiterstabes 24 eine Reflektionsschicht vorgesehen, mit der die diesem Ende 28 ausgerichteten Strahlen in den Lichtleiterstab 24 zurückreflektiert werden.

Verschiedene Ausführungen des Lichtleiterstabes sind in den Fig. 2 bis 4 gezeigt.

Gemäß Fig. 2 ist ein gradliniger Lichtleiterstab 30 gezeigt, der beispielsweise für eine Rundschweißnaht 31 zum Zusammenfügen von Rohren 32 vorgesehen werden kann. Der Lichtleiterstab 30 ist am freien Stirnende mit einer Spiegelschicht 34 versehen, die die an dieser Stirn­ seite ankommenden Strahlen 38 zurückreflektiert (36), so daß ein Austritt von Strahlenenergie an dieser Stirn­ seite verhindert wird. Die zurückreflektierten Strahlen 36 werden ebenfalls wie die direkt absorbierten Strahlen 38 durch Totalreflexion innerhalb des Stabes zur ent­ gegengesetzten Stirnseite des Stabes 30 und damit zum Fotosensor 18 geleitet.

Der Lichtleiterstab 30 ist mit einer als Blende aus­ gebildeten, lichtundurchlässigen Ummantelung 35 um­ geben, die lediglich in dem Bereich der Schweißnahtwurzel 31 eine Ringöffnung 37 hat, durch die ein Strahlen­ konus 39 von der unteren Schmelzstelle 40 in den Lichtleiterstab 30 durchdringen kann. Durch die Blende 35 wird verhindert, daß ein großer Anteil von Fremdstrah­ lungen, z.B. Wärmestrahlungen 42 aus dem Umgebungs­ bereich des Schmelzpunktes 40, von außen kommende Lichtstrahlen 43 in den Stab 30 eindringen und das Meß­ ergebnis verfälschen, zumal diese Strahlungen im Regel­ fall keine konstante Intensität haben. Die Aufwärmung des Werkstückes 32 in der Umgebung des Schweißpunktes 40 schwankt nämlich im allgemeinen und das von außen ein­ dringende Licht 43 wird durch unregelmäßige Abschattungen ebenfalls in ihrer Intensität stark schwanken.

Durch die Blende 35 wird somit vorwiegend die von der Schmelzstelle 40 emittierte, die Temperatur und den Zu­ stand bzw. die Größe der momentanen Schmelzzone charakteri­ sierende Strahlung 39 an den Fotosensor 18 weitergeleitet und verarbeitet. Hiermit kann eine sehr genaue Messung der Einbrandtiefe im Werkstück 32 durchgeführt und folglich eine genaue Regulierung des Schweißstromes 14 vorgenommen werden, die es erlaubt, eine über die Schweißnahtlänge gleichmäßige Einbrandtiefe und damit eine gleichmäßige Schweißnahtwurzel herzustellen.

Mit der Vorrichtung können Rundnähte von Kugeln, Rohren, Kegeln mit Durchmessern von 30 bis 3000 mm überwacht werden.

Beim Schweißen von Rohren mit sehr großen Durchmessern, d.h. oberhalb 3 m wird die Intensität der auf einen axialen Lichtleiterstab gemäß Fig. 2 auftreffende Schmelzstellenstrahlung zu gering sein, um eine genaue Messung bzw. Regelung durchzuführen. In diesem Fall könnte der Lichtleiterstab als offener Ringstab aus­ gebildet werden, dessen Durchmesser entsprechend nied­ riger als der Durchmesser der zusammenzufügenden Rohre ist.

Bei sehr langen Rohren 32 wird das aus Sensorstab 30 und Fotosensor 18 bestehende Sensorsystem verschiebbar angebracht, so daß es der Schweißnaht nachgeführt wird, wenn eine Längsschweißung vorgenommen wird. In diesem Fall wird der Sensorstab in der Art nach Fig. 4 ausgestattet sein. In Fig. 2 ist ein für eine Rund­ naht 31 ausgebildeter Sensorstab 30 gezeigt, der für so eine Naht nach dessen Positionierung - die nicht exakt sein muß - ortsfest verankert. Für eine Längs­ naht wird der Sensorstab ausgetauscht, die nicht darge­ stellte Verankerung gelöst und das Sensorsystem ent­ lang einer Führung 61 dem Schweißvorgang mit Motor oder per Hand nachgeführt.

In Fig. 3 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem ein un­ regelmäßiger Werkzeugkantenverlauf 50 zu verschweißen ist. Für so einen Fall kann der Lichtleiterstab 51 mit entsprechend gebogener Kontur ausgebildet werden, so daß der Schweißweg stets oberhalb des Lichtleiter­ stabes 51 zu liegen kommt. Als Blenden sind hier Ring­ scheiben 52 vorgesehen, die in regelmäßigen Abständen über die Länge des Stabes 51 hinweg senkrecht zur Stab­ achse 53 mit dem Stab befestigt sind.

Bei geradlinigen Schweißnähten kann der Lichtleiter­ stab 55 gemäß Fig. 4 mit einer lichtundurchlässigen Ummantelung 56 umschlossen sein, die einen Spalt 57 für den Zutritt von Strahlungen 58 freiläßt. Diese Blendenausführung eignet sich auch für den Ringstab für Rohr-Schweißnähte mit großen Durchmessern.

Je nach Anwendungsfall kann ein Sensorsystem verwendet werden, das die für den Anwendungsfall günstige Ab­ sorptions- bzw. Wirkbänder hat. Die gewünschte Ab­ sorption wird durch entsprechende Pigmentierung des Sensorstabmaterials erreicht. Es ist aber auch möglich, einen nahezu alle optischen Wellenlängen absorbierenden Stab zu verwenden und die Wellenlängenselektierung durch ein als Filter dienendes Rohr 62 (Fig. 2) zu erreichen. In so einem Fall kann ein den Stab kühlendes Inertgas durch den Ringspalt geführt werden, das nach Austritt des Ringspaltes die Schweißstelle umspült und damit einer Korrosion entgegenwirkt.

Der Sensorstab kann im Rahmen der Erforderung, Licht­ strahlen zu absorbieren und weiterleiten, jede erdenkliche Ausgestaltung haben. So ist es auch denk­ bar, einen Flüssigkeitsstab vorzusehen, bei dem durch ent­ sprechende Wahl der Flüssigkeit und des Materials des die Flüssigkeit tragenden Rohres ein für die Total­ reflexion günstiger Berechnungsindex gegeben ist.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Regelung von Schweißvorgängen bei vor­ wiegend einlagigen I-Maßverbindungen und ersten Nähten mehrlagiger Schweißungen mit einer wurzelseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung des Schweiß­ vorganges, die einen Fotosensor aufweist, der durch Strahlenabsorption mindestens eines Bandbereiches aus dem Strahlungsspektrum des Schweißwurzelbereiches Zustandsgrößen des momentanen wurzelseitigen Aufschmelz­ punktes erfaßt und dabei die absorbierte Strahlung zur Regelung des Schweißstromes in elektrische Spannung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil der wurzelseitigen Einrichtung ein annähernd transparenter Sensorstab (24, 30, 51, 55) vorgesehen ist, der die auf einen Umfangsbereich desselben auftreffende Strahlung des wurzelseitigen Aufschmelzpunktes aufnimmt und durch interne Reflexionen zum Fotosensor (18) leitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (24, 30, 51, 55) hinsichtlich seiner Transparenz und seines Materiales so ausgebildet ist, daß er ein kurzwelliges Band aus dem wurzelseitigen Strahlungsspektrum absorbieren und diese Strahlung in eine längerwellige, dem Fotosensor zuzuführende Strahlung umwandeln kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensorstab (24, 30, 51, 55) ein Vollstab aus einem nahezu transparenten Polymer ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (24, 30, 51, 55) fluoreszierende Partikel enthält, die optische Strahlung im Bereich des Grün- bis Lilatones absorbieren und in längerwellige Strahlung umsetzen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotosensor (18) eine Si-Fotodiode ist, die an einer Stirnseite des Sensorstabes (24, 30, 51, 55) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Fotosensor (18) entgegengesetzten Stirnseite des Sensorstabes (30) eine Reflektionsschicht (34) vor­ gesehen ist, an der die an dieser Stirnseite ankommenden Strahlen (38) in den Stab zurückreflektiert werden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (30, 51, 55) umfangsseitige Strahleneintrittsbereiche freilassende Blenden (35, 52 bzw. 56) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Blenden entlang des Sensorstabes (51) regelmäßig verteilte, konzentrisch zur Stabachse (53) angeordnete Ringscheiben (52) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß radial gerichtete Blenden in regelmäßigen Abständen am Umfang des Sensorstabes angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (30, 55) bis auf einen Spalt (37 bzw. 57) in Umfangsrichtung oder entlang einer Mantellinie mit einem lichtundurchlässigen Material (35 bzw. 56) als Blende umgeben ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (24, 51) ortsfest angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (51) parallel zum Schweißnaht­ verlauf (50) gebogen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab bei sehr langen, über dessen axiale Längserstreckung hinausgehenden Schweiß­ nähten oder weiteren, mit größerem Abstand als dessen Längserstreckung voneinander gegebenen Schweißbereichen, mittels einer Vorrichtung zum jeweils nächsten Schweiß­ bereich hin nachführbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab (30) von einem Rohr (60) umgeben ist, das bevorzugt nur im kurz­ welligen und vom Stab absorbierbaren Strahlenbereich transparent ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sensorstab (30) und umgebenden Rohr (60) ein inertes Gas strömt.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab einen polygonalen Querschnitt hat.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorstab ein mit einer nahezu transparenten Flüssigkeit gefülltes Rohr ist.