DE4210798A1 - Thermische Lichtbogenspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Lichtbogen­ spritzanlage, insbesondere eine prozeßabhängige Regelung von Drahtvorschubantrieben zum Einsatz in thermischen Lichtbogenspritzanlagen.

Das Metall-Lichtbogenspritzen stellt ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Beschichtung metallischer Oberflächen dar. Der Beschichtungs­ werkstoff liegt hierbei in Form zweier, meist auf Spulen aufgewickelter Metalldrähte vor. Mit Hilfe eines Transformators und Gleichrichters wird zwi­ schen den beiden Drähten eine elektrische Spannung erzeugt. Im Lichtbogenspritzkopf (Fig. 1) werden die Enden beider Drähte in Kontakt gebracht, wodurch ein Kurzschluß entsteht, als dessen Folge zwischen den Drahtenden ein Lichtbogen brennt, durch dessen hohe Temperatur die Spitzen der metal­ lischen Drähte schmelzflüssig werden. Durch konti­ nuierliche Förderung der Metalldrähte wird der Lichtbogen aufrechterhalten, wodurch man eine fort­ laufende Aufschmelzung des Beschichtungswerkstoffs erreicht. Um eine Oberflächenbeschichtung zu ermög­ lichen, wird das erschmolzene Metall mit Hilfe eines unter erhöhtem Druck stehenden Gases (z. B. Druckluft) zerstäubt und kann sich so in Form klei­ ner Partikel auf dem zu beschichtenden Substrat niederschlagen. Der Weitertransport der Metall­ drähte er folgt in konventionellen Lichtbogenspritz­ vorrichtungen durch Drahtvorschubaggregate, bei denen ein Motor beide Drähte mit einer zeitlich konstanten Förderrate transportiert. In anderen Varianten wird der Fördermotor von zwei weiteren Motoren unterstützt, die nach dem push/pull-Prinzip arbeiten.

Es treten beim Metall-Lichtbogenspritzen jedoch prozeßbedingte Effekte auf, deren Nichtberücksich­ tigung eine deutliche Verringerung der Qualität der erzeugten Oberflächenbeschichtungen zur Folge hat. Zum einen brennt der Lichtbogen nicht in einer fixierten Lage, sondern unterliegt einer flukturie­ renden Bewegung in der Ebene, die durch die beiden Drahtelektroden aufgespannt wird. Als Folge dieser, sich im Millisekundenbereich abspielenden räumli­ chen Bewegung des Lichtbogens unterliegt das Auf­ schmelzverhalten der Drahtenden einer stetigen Fluktuation. Des weiteren brennt der Lichtbogen nicht konstant in der Mitte des Zerstäubergas­ stromes. Diese Tatsachen begünstigen die Entstehung von Spritzpartikeln, die ein sehr ausgedehntes Größenspektrum aufweisen. Die ungleich großen Par­ tikel verhindern das Zustandekommen einer feinen, gleichmäßigen Schicht. Ein anderer zu berücksichti­ gender Punkt ist das ungleichmäßige Abschmelzen der beiden Drahtelektroden. Aufgrund physikalischer Effekte erwärmen sich beim Lichtbogenspritzen Anode und Kathode unterschiedlich stark, was ein unsymme­ trisches Abschmelzverhalten zur Folge hat. So kann es z. B. beim Verspritzen von Stahldraht bei glei­ cher Förderrate von Anode und Kathode dazu kommen, daß die Anode nur teilweise aufgeschmolzen wird und sich deshalb große Partikel des Drahtes auf der beschichteten Oberfläche wiederfinden. Zudem liegt die Position des Lichtbogens permanent außerhalb des Zentrums des Zerstäubergasstromes, was zu einer Verschlechterung der Zerstäubung führt. Weiterhin wird das Abbrennverhalten bzw. Abschmelzverhältnis beeinflußt von Lichtbogenspannung, Spritzstrom, Drahtdicke und Zerstäubergasdruck.

Bei konventionellen Drahtfördergeräten wird dieser Effekt mitunter dadurch berücksichtigt, daß für den Transport von Anoden und Kathodendraht Rollen mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden und sich so ein vom Verhältnis 1:1 abweichender Wert für die Drahtförderraten einstellen läßt. Eine andere, stellenweise angewandte Methode zur Kompen­ sation des unterschiedlichen Abbrennverhaltens von Anode und Kathode ist die Verwendung zweier unter­ schiedlicher Drahtdicken.

Diese Methoden stellen jedoch nur eine Annäherung an den optimalen Zustand dar und können bei einfach zu verspritzenden Materialien ausreichend sein, um ein hinreichendes Spritzergebnis zu erzielen, haben jedoch keinen Einfluß auf die Fluktuationen des Lichtbogens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lage des zwischen den Drahtenden brennenden Lichtbogens zu stabilisieren, mithin also auch das unterschied­ liche Abbrennverhalten von Anode und Kathode zu berücksichtigen und auszugleichen.

Diese Aufgabe wird mit einer thermischen Licht­ bogenspritzanlage gelöst, die einen Regelkreis zur Steuerung wenigstens eines von zwei Drahtvorschüben aufweist, wobei der Regelkreis eine Sensoreinrich­ tung zur Erfassung der Position des Lichtbogens, eine Einrichtung zur Auswertung des Signals der Sensoreinrichtung und einen Signalgeber zur Steue­ rung der Fördergeschwindigkeit des Drahtvorschubs aufweist.

Die Erfassung der Position des Lichtbogens kann mittels Fototransistoren oder Zeilenkamera erfol­ gen. Bevorzugt ist die Erfassung mittels eines oder zweier Fototransistoren.

Die erfindungsgemäße thermische Lichtbogenspritz­ anlage weist vorzugsweise ein lichtdichtes Gehäuse mit einem auf den Lichtbogen ausgerichteten, schlitzförmigen Spalt auf, der dazu dient, eine Projektion des Lichtbogens im Innern des Gehäuses zu erzeugen. Zur Anpassung an die Form und Handhab­ barkeit der Lichtbogenspritzanlage kann dieses lichtdichte Gehäuse mit einem oder mehreren planen oder geeignet gebogenen Umlenkspiegeln ausgestattet sein, um den Lichtbogen in einer gewünschten Größe auf eine gewünschte Innenwand des Gehäuses zu projizieren. Der oder die Spiegel sind dazu justier­ bar.

Die Innenwand des Gehäuses, auf die der Lichtbogen projiziert wird, besteht zweckmäßigerweise aus einem halbdurchlässigen Fenster bzw. einer Matt­ scheibe. Auf diesem halbdurchlässigen Fenster zeichnet sich dann von außen sichtbar die Projek­ tion des Lichtbogens ab, was die Einstellung des Spiegels bzw. Spiegelsystems erleichtert.

Die Größe der Projektion des Lichtbogens auf der Innenwand ist bestimmt durch das Verhältnis der Entfernung Spalt-Fenster und Lichtbogen-Spalt, sofern ein Umlenksystem mit plangeschliffenen Spie­ geln verwandt wird. Zur Erzielung einer geeigneten Projektionsgröße liegt dieses Verhältnis im Bereich von 2/1 bis 10/1, insbesondere 4/1 bis 6/1.

Bei dieser Anordnung erfolgt die Erfassung der Position des Lichtbogens über die Projektion zweck­ mäßigerweise mit Hilfe von zwei Fototransistoren, die innerhalb des lichtundurchlässigen Gehäuses vor dem halbdurchlässigen Fenster so angeordnet sind, daß sie sich an gegenüberliegenden Seiten im Hell/Dunkel-Übergangsbereich der Projektion des Lichtbogens befinden. Eine Verschiebung des Licht­ bogens zwischen den beiden Drähten der Lichtbogen­ spritzanlage führt zu einer Veränderung der Lage auch der Projektion und damit des Lichteinfalls im Bereich der Fototransistoren. So führt eine Lage­ verschiebung der Lichtbogenprojektion dazu, daß der Fototransistor auf der einen Seite einem stärkeren Lichteinfall unterliegt und der auf der anderen Seite einen schwächeren. Bei an die Fototransisto­ ren angelegter Spannung resultiert dies in einer Veränderung des Differenzsignals, dessen Spannung monoton abhängig von der jeweiligen Position des Lichtbogens ist und zur Nachjustierung der Elektro­ den und damit der Position des Lichtbogens verwandt werden kann.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Fototransistoren in ihrer Stellung justierbar, daß sie in einem gleichmäßigen Abstand zu einer reellen oder gedach­ ten Mittelpunktslage der Lichtbogenprojektion ein­ gestellt werden können. Zweckmäßig ist ferner eine regelbare Nullpunkteinstellung der Sensoreinrich­ tung.

Die zur Auswertung der von der Sensoreinrichtung ausgesandten Signale verwandte Elektronik ist übli­ cher Natur und auf dem Markt erhältlich. Zweckmäßig ist diese Elektronik mit einem Tiefpaß zur Ausfil­ terung von hochfrequenten Störimpulsen ausgestattet.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anlage ist es mög­ lich, Lageschwankungen des Lichtbogens, die sich im Millisekundenbereich abspielen, schnell und präzise auszugleichen. Voraussetzung hierfür ist ein Motor­ system mit entsprechend kurzer Ansprechzeit. Hierzu können Scheibenläufermotoren verwandt werden, als besonders zweckmäßig haben sich jedoch Glocken­ ankermotoren erwiesen, die mechanische Zeitkonstan­ ten von 12 ms aufweisen.

Normalerweise ist es ausreichend, wenn mit Hilfe des Regelkreises einer von den beiden Drahtvor­ schüben geregelt wird. In diesem Fall ist es aus­ reichend, wenn dieser geregelte Drahtvorschub mit einem Glockenankermotor ausgestattet ist, während die Förderrate des anderen Drahtvorschubs entspre­ chend den Gegebenheiten (manuell) vorgegeben ist. Alternativ ist es möglich, beide Drahtvorschübe über den Regelkreis zu steuern, wobei die Förder­ rate innerhalb einer Bandbreite vorgegeben wird. Diese Alternative hat den Vorteil einer schnelleren Anpassung der Drahtfördergeschwindigkeit an die Lageschwankungen des Lichtbogens.

Die Erfindung wird durch die beiliegenden Abbildun­ gen bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Von diesen zeigt

Fig. 1 das Prinzip des Lichtbogenspritzens an­ hand einer herkömmlichen Spritzanlage;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Regelung anhand einer schematischen Darstellung;

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Lichtbogenerfassungs­ kopf;

Fig. 4 den Aufbau einer erfindungsgemäß zum Ein­ satz kommenden Sensoreinrichtung;

Fig. 5 einen herkömmlichen Lichtbogenspritzkopf;

Fig. 6 die Ausgangsspannung des Erfassungs­ systems als Funktion des Verhältnisses der Vorschubgeschwindigkeiten und

Fig. 7 eine Darstellung der Lichtbogenwanderung beim Gleichstrom-Lichtbogenspritzen ohne (7a) und mit (7b) erfindungsgemäßem Regelkreis.

Erfindungsgemäß wird ein Regelkreis aufgebaut, wobei die Position des zwischen den Drahtenden brennenden Lichtbogens durch einen Lichtbogenlage­ sensor erfaßt wird und jede Abweichung von der optimalen Lichtbogenposition dadurch kompensiert wird, daß die Fördergeschwindigkeit eines der bei­ den Drahtvorschübe verändert wird. Diese Verände­ rung geschieht genau in dem Maße, daß der Lichtbo­ gen wieder in seiner ursprünglichen Position brennt.

Die Erfassung des Brennpunktes des Lichtbogens geschieht durch den Lichtbogenlagedetektor, welcher vorzugsweise auf folgende Weise funktioniert: Das vom Lichtbogen emittierte Licht fällt durch einen schlitzförmigen Spalt in ein ansonsten lichtdichtes Gehäuse; nach Umlenkung durch einen Spiegel bewirkt dieses Licht die Entstehung einer balkenförmigen Lichterscheinung, deren Form durch den durchleuch­ teten Lichtspalt gegeben ist. Dieser Lichtbalken ist senkrecht zum Gehäusedeckel bzw. -boden orien­ tiert und kann durch ein optisch halbdurchlässiges Fenster, etwa eine Mattscheibe, an der Anschluß­ seite des Gehäuses beobachtet werden.

Jede seitliche Bewegung des Lichtbogens hat auch eine entsprechende, entgegengesetzte Bewegung des Lichtbalkens auf der halbdurchlässigen Scheibe im Gehäuse des Lichtbogenlagedetektors zur Folge. Die Amplitude der Bewegung des Lichtbalkens ist größer als die der Bewegung des Lichtbogens und zwar um einen Faktor, der gegeben ist durch das Verhältnis der Entfernungen Spalt-Scheibe und Lichtbogen- Spalt. Dieses Verhältnis beträgt im aufgebauten Lagedetektor gemäß Fig. 3 etwa 4,5, wodurch die ansonsten sehr kleinen Auslenkungen des Lichtbogens auf ein detektierbares Maß verstärkt werden. Im Gehäuse, direkt vor dem halbdurchlässigen Fenster, befinden sich zwei verstellbar angebrachte Foto­ transistoren. Diese werden so eingestellt, daß sie sich bei optimaler Lage des Lichtbogens etwa an den Hell/Dunkelgrenzen an beiden Seiten des Lichtbal­ kens im Gehäuse befinden. Bei einer Verschiebung des Lichtbalkens erfährt der eine der beiden Foto­ transistoren eine verstärkte Beleuchtung durch den Lichtbalken, während der andere in ein Gebiet mit verminderter Lichtintensität gerät.

Legt man an die Fototransistoren eine Spannung an und verstärkt den durch sie fliegenden Strom der­ art, daß man eine zur Beleuchtungsstärke proportio­ nale Ausgangsspannung erhält, so liefert das Diffe­ renzsignal beider Fototransistoren eine Spannung, die streng monoton abhängig ist von der Position des Lichtbogens (Fig. 6). Aufgrund physikalischer Eigenschaften des Lichtbogens ist das Signal nicht symmetrisch, was aber seiner Nutzbarkeit keine Ein­ schränkung auferlegt. Der angestrebte Brennpunkt des Lichtbogens ist als derjenige definiert, bei dem die Ausgangsspannung des Lichtbogenlagesensors den Wert 0 hat. Diese Position läßt sich zweckmäßi­ gerweise mit Hilfe einer regelbaren Nullpunktver­ schiebung einstellen.

Durch einen Tiefpaß können hochfrequente Stör­ impulse herausgefiltert werden. Ein Integratorbau­ stein regelt dann eines der beiden Drahtvorschubag­ gregate derart, daß durch stetige Anpassung der Drahtförderrate die Position des Lichtbogens fixiert wird.

Die Aufgabe der stetigen Anpassung der Drahtförder­ rate kann von den herkömmlichen Drahtfördergeräten nicht bewältigt werden, da sich die Lageschwankun­ gen des Lichtbogens zeitlich im Millisekundenbe­ reich abspielen. Die verwendeten Drahtvorschub­ geräte besitzen daher Motoren mit entsprechend kur­ zen Ansprechzeiten, beispielsweise Glockenanker­ motoren mit mechanischen Zeitkonstanten von 12 ms.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß es durch die Lageregelung des Lichtbo­ gens zu einer gleichmäßigeren Zerstäubung des Spritzgutes kommt (Fig. 7). Weiterhin werden die den Spritzvorgang bzw. das Abbrennverhalten beein­ flussenden Parameter wie Spannung, Strom, Zerstäu­ berluftdruck und Drahtdicke automatisch berücksich­ tigt und machen eine, zudem nur in grober Weise mögliche, manuelle Korrektur der Drahtförder­ geschwindigkeiten überflüssig. Zur Veränderung der Gesamtabschmelzrate kann die Förderrate des manuell einstellbaren Drahtvorschubaggregats verändert wer­ den, wobei sich die Förderrate des geregelten Drahtvorschubes automatisch in optimaler Weise anpaßt. Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Anlage besonders gut möglich, spezielle Drähte ein­ zusetzen, beispielsweise sogenannte Fülldrähte, die über eine Carbid- oder Kohlenstoffaserfüllung ver­ fügen und normal nur schwer verspritzt werden kön­ nen.

In Fig. 1 ist das Prinzip des Lichtbogenspritzens dargestellt. Mit Hilfe eines oder mehreren Motoren werden die beiden Spritzdrähte 1 oder 2 mit Hilfe gekoppelt getrennt regelbarer Drahtvorschübe 3 und 4 in kontaktgebende Drahtführungen 5 und 6 einge­ führt und über die Stromzuführung 7 unter Spannung gesetzt. Zwischen den aus den kontaktgebenden Drahtführungen 5 und 6 austretenden Spritzdrähten 1 und 2 bildet sich eine Lichtbogenart aus, in dem die Drahtspritzen aufschmelzen. Ein über eine Düse 9 auf die schmelzenden Drahtspitzen gerichteter Zerstäubergasstrom zerstäubt die aufgeschmolzenen Metallpartikel und spritzt sie als heißen Strahl 10 auf den zu beschichtenden Grundwerkstoff 11, auf dem sich eine Spritzschicht 12 ausbildet.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Regelsystems, wie es bei einer erfindungsgemäßen thermischen Lichtbogenspritzanlage zum Einsatz kom­ men kann. Die Lichtbogenspritzanlage ist im wesent­ lichen die gleiche, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, weist aber eine Sensoreinrichtung 13 zur Erfassung der Lage des Lichtbogens auf. Die dort erzeugten Signale werden mit Hilfe herkömmlicher elektroni­ scher Einrichtungen verstärkt und in Größen zur Regelung der Motorsteuer umgewandelt. Über eine regelbare Nullpunktverschiebung erfolgt eine Grund­ einstellung der Lichtbogenlageerfassung, ein Tief­ paß filtert hochfrequente Störimpulse aus und ein Integrator wandelt die von der Sensoreinrichtung gelieferten Signale in Regelgrößen zur Motor­ steuerung um. Die Motorsteuerung selbst wirkt nur auf einen der beiden Drahtvorschübe, während der andere manuell geregelt ist, d. h. eine manuell ein­ gestellte Fördergeschwindigkeit einhält.

Fig. 3 zeigt (schematisch) einen Spritzkopf 14 mit aufgesetzter Sensoreinrichtung 13. Am Spritzkopf 14 selbst wird der Lichtbogen 8 erzeugt, dessen Posi­ tion mit der Sensoreinrichtung 13 bestimmt wird. Die Sensoreinrichtung 13 selbst besteht aus einem lichtdichten Gehäuse 15, das auf die Oberseite des Spritzkopfs 14 so aufgesetzt ist, daß eine an seiner Unterseite 16 angeordnete Spaltblende auf den Lichtbogen 8 ausgerichtet ist. Die über die Spaltblende 16 im Inneren des Gehäuses 15 erzeugte Projektion des Lichtbogens 8 wird über einen justierbaren Spiegel 17 am vorderen Ende des Gehäu­ ses 15 so umgelenkt, daß eine Projektion auf der Rückwand 18 des Gehäuses 15 erzeugt wird. Vor der Rückwand 18 des Gehäuses 15 sind in dessen Inneren Fototransistoren 19 angeordnet. Eine Lageverschie­ bung des Lichtbogens 8 zwischen den (nicht gezeig­ ten) Spritzdrähten führt zu einer Verschiebung der Projektion des Lichtbogens auf der Rückwand 18 des Gehäuses 15. Dadurch erzeugte Helligkeitsunter­ schiede werden von den Fototransistoren 19 regi­ striert und führen zu einer Veränderung der von ihm erzeugten Signale.

Zweckmäßigerweise wird in das Gehäuse 15 über den Anschluß 20 Kühlgas, etwa Druckluft, eingeführt, um eine unzulässige Erwärmung durch die vom Lichtbogen erzeugte Wärme zu vermeiden. Das Kühlgas, das durch die Spaltblende wieder austritt, vermeidet zugleich das Eindringen von Spritzgut in das Gehäuse 15.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäß zum Einsatz kom­ mende Sensoreinrichtung 13 in drei Teilansichten a, b und c im Detail. In Fig. 4a ist die Sensor­ einrichtung 13 gemäß Fig. 3 in der Seitenansicht dargestellt. Das Gehäuse 15 hat eine im wesentli­ chen rechteckig längliche Struktur mit einem an seinem vorderen Ende nach unten ragenden Kopf 21, in dem die Spaltblende 16 angeordnet ist. Das Gehäuse 15 liegt mit seiner Unterseite auf dem Spritzkopf 14 auf, wobei der Kopf 21 vor dem Spritzkopf 14 in Richtung auf den Lichtbogen 8 nach unten ragt und die Spaltblende 16 exakt auf den Lichtbogen 8 ausgerichtet ist. In dieser Position ist das Gehäuse 15 auf geeignete Weise mit dem Spritzkopf 14 verriegelt oder verrastet, beispiels­ weise über einen an seiner Unterseite konkav ausge­ bildeten Vorsprung 26, der über die gesamte Breite des Kopfes 21 verläuft und mit einer entsprechenden Gestaltung des Spritzkopfes 14 zusammenwirkt.

In der Verlängerung des Wegs vom Lichtbogen 8 durch die Spaltblende 16 befindet sich der Spiegel 17, der justierbar sein kann. Im allgemeinen wird ein plangeschliffener Spiegel verwandt, es können allerdings auch konvex oder konkav ausgebildete Spiegel verwandt werden, um die Größe der Pro­ jektion des Lichtbogens 8 im Inneren des Gehäuses 15 zu steuern.

Am rückwärtigen Ende des Gehäuses 15 gegenüber dem Spiegel 17 befindet sich die Rückwand 18, die zweckmäßigerweise als halbdurchlässiges Fenster bzw. als Mattscheibe ausgebildet ist, um die Lage der Lichtbogenprojektion bestimmen zu können. Vor diesem halbdurchlässigen Fenster befinden sich die Fototransistoren 19 (nur eine Seite gezeigt) mit den elektrischen Anschlüssen. Die Fototransistoren 19 selbst befinden sich an flexiblen seitlichen Halterungen 23, die über Justierschrauben 24 bezüg­ lich ihrer Stellung im Gehäuse 15 einstellbar sind. Zwei Halteschrauben 25 dienen der Festlegung der Halterung 23 am Gehäuse 15, wobei die Halterung sich zweckmäßigerweise über einen wesentlichen Teil der Gehäuseseitenwand erstreckt, um die bei der Verstellung mit der Schraube 24 wirkenden Kräfte gering zu halten. Zur Einstellung werden die Halterungen 23 so weit in den Raum des Gehäuses 15 hineinverschoben, daß die Fototransistoren 19 sich im Bereich der Hell/Dunkel-Grenze der Projektion des Lichtbogens 8 befinden. Auf diese Weise führt jede Lageveränderung des Lichtbogens 8 zu einer Veränderung der Hell/Dunkel-Grenze im Bereich der Fototransistoren und somit zu einer auswertbaren Signalveränderung.

In der Draufsicht gemäß Fig. 4b ist deutlich die Lage der an der Unterseite des Gehäuses 15 angeord­ neten Spaltblende 16 zu erkennen, die auf den Lichtbogen 8 der Spritzanlage ausgerichtet ist. Der Spiegel 17 erzeugt eine Projektion des Lichtbogens auf der Rückwand 18 des Gehäuses, vor der die Foto­ transistoren 19 und 19′ im Bereich der Seitenwände des Gehäuses 15 angeordnet sind. Die Fototransisto­ ren selbst sind an im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden des Gehäuses verlaufenden Halterungen 23 angeordnet, die über Justierschrauben 24 am transistorseitigen Ende so in Richtung auf die Mitte des Gehäuses 15 verschoben werden können, daß die Fototransistoren 19 und 19′ exakt auf die Hell/Dunkel-Grenze im Randbereich der Projektion des Lichtbogens 8 eingestellt werden können. Eine weitere Feinjustierung ist mit Hilfe des an der Rückwand 18 des Gehäuses 15 angeordneten halbdurch­ lässigen Fensters und ggf. vorhandener (nicht gezeigter) Justierschrauben des Spiegels 17 möglich, die eine exakte Ausrichtung der Projektion des Lichtbogens 8 an der Rückwand 18 und in Bezug auf die Fototransistoren 19 und 19′ erlauben. Über die elektrischen Anschlüsse 22 werden die von den Fototransistoren 19 und 19′ in Abhängigkeit vom Lichteinfall erzeugten elektrischen Signale abge­ nommen und der eigentlichen Steuereinheit zur Aus­ wertung zugeleitet. Bei 21′ ist der konvexe Verlauf der spritzkopfseitigen Wand des Gehäusekopfes 21 dargestellt, der der Anpassung an den Spritzkopf 14 dient.

Fig. 4c zeigt das Gehäuse 15 von vorn. Angedeutet ist der Spiegel 17 und der konkave Verlauf der Unterseite 26′ des Vorsprungs 26.

Fig. 5 zeigt einen üblichen Spritzkopf 15 mit einem Druckluftkanal 9 samt Anschluß 9′, den Kontakt- Drahtführungen 5 und 6, die aufeinander zulaufen und an der Kontaktstelle der beiden Drähte den Lichtbogen 8 ausbilden. Eine (Bornitrid-)Blende 27 dient der Führung des Spritzguts; der Lichtbogen 8 selbst befindet sich bei exakter Einstellung im Blendenbereich. Vor der Blende 27 erweitert sich der Spritzkopf 14 trichterförmig (bei 28), um eine gleichmäßige Verteilung des Spritzguts zu errei­ chen. Der Spritzkopf ist bei 26′′ gewölbt, so daß ein paßgenauer Sitz des Vorsprungs 26 (Unterseite 26′) des Gehäuses 15 gewährleistet ist. Desgleichen greift der Gehäusekopf 21 mit seiner abgeschrägten und konvex gewölbten spritzkopfseitigen Wand 21′ in den Spritztrichter 28 paßgenau ein.

Fig. 6 zeigt eine Auftragung der Differenzspannung, die von zwei Fototransistoren in der in Fig. 4 gezeigten Anordnung erzeugt wird, in Abhängigkeit vom Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit der Anode zu dem der Kathode, also von der Lage des Lichtbogens. Definiert man eine Ausgangsspannung des Lichtbogenlagesensors als Nullpunkt, lädt sich jede Abweichung von diesem Nullpunkt, die sich als Änderung der Differenzspannung nachweist, zur Rege­ lung der Förderrate wenigstens eines Drahtvorschubs heranziehen.

Fig. 7 schließlich gibt eine Darstellung der Licht­ bogenwanderung beim Gleichstrom/Lichtbogenspritzen mit und ohne erfindungsgemäße Regelung. Aus Fig. 7a wird deutlich, daß beim ungeregelten Lichtbogen­ spritzen die Lage des Lichtbogens zyklischen Schwankungen unterworfen ist, was zu ungleichmäßi­ gem Abbrand und ungleichmäßigem Auftrag des Spritz­ guts führt. Erfindungsgemäß (Fig. 7b) werden diese zyklischen Schwankungen praktisch vollständig unterbunden.

Claims (12)

1. Thermische Lichtbogenspritzanlage, gekennzeich­ net durch einen Regelkreis zur Steuerung wenig­ stens eines von zwei Drahtvorschüben (1, 2), wobei der Regelkreis eine Sensoreinrichtung (13) zur Erfassung der Position des Lichtbogens (8), eine Einrichtung zur Auswertung des Signals der Sensoreinrichtung und einen Signalgeber zur Steuerung der Fördergeschwindigkeit wenigstens eines Drahtvorschubs (3, 4) umfaßt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Position des Lichtbogens (8) mittels Fototransistor oder Zeilenkamera (19) erfolgt.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein lichtdichtes Gehäuse (15) mit einem auf den Lichtbogen (8) ausgerichteten schlitz­ förmigen Spalt (16) zur Erzeugung einer Projek­ tion des Lichtbogens (8) im Inneren des Gehäuses (15).

4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen ggf. justierbaren Umlenkspiegel (17) zur Projektion des Lichtbogens (8) auf eine gewünschte Innenwand (18) des Gehäuses (15).

5. Anlage nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (18) ein halbdurchlässiges Fenster ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Entfernung Spalt-Fenster und Lichtbogen-Spalt im Bereich von 2/1 bis 10/1, vorzugsweise 4/1 bis 6/1.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Fototransistoren (19) inner­ halb des lichtundurchlässigen Gehäuses (15) vor dem halbdurchlässigen Fenster so angeordnet sind, daß sie sich an gegenüberliegenden Seiten im Hell/Dunkel-Übergangsbereich der Projektion des Lichtbogens (8) befinden.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Fototransistoren (19) bei angelegter Spannung ein Differenzsignal erzeugt wird, des­ sen Spannung monoton abhängig von der jeweiligen Position des Lichtbogens (8) ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch eine regelbare Nullpunkteinstel­ lung der Sensoreinrichtung (13).

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch einen Tiefpaß zur Ausfilterung von hochfrequenten Störimpulsen.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ge­ kennzeichnet durch einen Glockenankermotor für den geregelten Drahtvorschub (3, 4).

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch die Vorgabe der Förderrate eines Drahtvorschubs (3) und die signalabhängige Steuerung der Förderrate des anderen Drahtvor­ schubs (4).