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Kontrollvorrichtung für Schweißvorrichtungen Bei zahlreichen Arbeitsprozessen,
insbesondere beim elektrischen Lichtbogenschweißen und beim autogenen. Schweißen,
entfällt von der gesamten, vom Arbeiter aufgewendeten Zeit nur ein Teil auf den
eigentlichen Arbeitsprozeß,während der übrigbleibende Teil, soweit er vom Arbeiter
nicht vergeudet wird, für die Vorbereitung des Arbeitsprozesses oder zum Einspannen
des Werkstückes oder der Werkzeuge verwendet wird. Es ist deshalb überaus wichtig,
den Arbeitsprozeß so zu gestalten, daß die Nebenarbeiten gegenüber dem eigentlichen
Arb:eitsprozeß soviel als möglich zurücktreten. Um dieses. Ziel zu erreichen. und
um die Berechnung der Selbstkosten und eine gerechte Entlohnung der Arbeiter zu
erleichtern, ist ein-- Kontrolle des Arbeitsvorganges von größter Wichtigkeit.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe sowohl für die elektrische
Lichtbogenschweißung als auch- für die autogene Schweißung. Sie besteht darin, daß
bei einer mit einem gleichmäßig bewegten Diagrammstreifen versehenen Kontrollvorrichtung
der Schreibstifthalter durch zwei voneinander unabhängige Schalt- oder Steuerungsvorrichtungen
gesteuert wird und mit einer Rolle verbunden ist, die während der Zeit, in der eine
Schweißung stattfindet, mit dem Schreibstift auf den Diagrammstreifen oder auf den
den Diagrammstreifen tragenden Zylinder gedrückt wird und ihre Drehung auf eine
Summiervorrichtung überträgt, welche die Summe der Zeiträume, in denen wirksame
Schweißarbeit ausgeführt wird, anzeigt.
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Bei der Kontrolle der elektrischen Lichtbogenschweißung ist dem Umstand
Rechnung getragen, daß die Zündspannung zwischen 40 und 70 Volt schwankt,
während zur Aufrechterhaltung des Funkens je nach Art des Stromes, der Qualität
der verwendeten Elektroden und der Länge des Lichtbogens ungefähr 15 bis
35 Volt nötig sind. -DieKontrollanordnung gemäß vorliegender Erfindung soll deshalb
insbesondere die Dauer derjenigen Zeiten registrieren, während welchen der Lichtbogen
eine Spannung. zwischen 15 und 35 Volt besitzt. Zu diesem Zweck wird eine Anordnung
vorgesehen, bei welcher zwei einfache Relais verwendet werden, von denen das eine
den Strom z. B. bei i 5 Volt schließt, während das andere denselben. bei 35 Volt
unterbricht.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein sehr gewissenhafter Lichtbogenschweißer
während 5o bis 6o °/o seiner Zeit schweißt, während die übrige Zeit für Hilfsarbeiten
erforderlich ist. In Wirklichkeit schweißen viele Arbeiter nur während
25 bis 35'/" ihrer Zeit. Der Kontrollapparat ermöglicht deshalb, ihre Leistungen
zu erhöhen.
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Bei autogenem*Schweißen, z. B. mit Sauerstoff und Acetylen, kann das
gleiche Kontrollsystem angewendet werden, wie weiter unten ausführlich dargelegt
werden wird.
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Es sollen nachstehend einige beispielsweise Ausführungsformen beschrieben
werden.
Die Abb. t stellt einen individuellen Kontrollapparat dar,
d. h. einen Apparat, welcher nur einen einzigen Schweißer überwacht. Man sieht auf
der Abbildung die beider-Schweißkabel i und 2, welche einerseits zig Elel;trodenklamlner
3, andererseits zum Arbeitsstück ,4 führen. Von diesem Schweißstromkreis wird ein
Nebenschluß abgezweigt und zu den beiden Relais 5 und. 6 geführt, von denen jedes
ein bewegliches Kontaktstück trägt, welches auf zwei Kontakten ruht. Das Relais
5 wirkt durch die Schließung des Stromkreises, d. h. sobald die Spannung an den
Klemmen der Erregerspule größer ist als 15 Volt, wird die Anziehungskraft so groß,
daß das Kontaktstück die beiden Kontakte überbrückt. Das Relais 6 dagegen wirkt
durch die Unterbrechung des Stromkreises, d. h. das Kontaktstück überbrückt normalerweise
während der Schweißoperation die beiden Arbeitskontakte, und zwar bei allen Spannungen
unter 35 Volt an den Klemmen der Erregerspule. Sobald die Spannung von 35 Volt,
welche ungefähr dem Höchstwert der Klemmenspannung eines arbeitsfähigen Lichtbogens
entspricht, überschritten wird, zieht das Relais das Kontaktstück in die Höhe und
unterbricht damit den Stromkreis, welcher zur Spule führt. Man sieht deshalb, daß
der Stromkreis der Spule 7 durch die beiden Relais 5 und 6 geschlossen wird für
alle Spannungswerte des Schweißstromkreises, welche zwischen 15 und 35 Volt liegen,
also für alle Spannungen, bei denen ein arbeitsfähiger Lichtbogen aufrechterhalten
werden kann.
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Die Spule 7 sitzt auf einem magnetischen Kern 8, mit welchem einerseits
ein um die feste Achse 1o drehbarer Teil 9 und andererseits eine Art Polschuh i
i verbunden ist, welcher die magnetischen Kraftlinien einer Trommel 12 aus weichem
Stahl zuleitet, welche einen Papierstreifen 13 trägt. Die Trommel dreht sich gleichmäßig
infolge der Wirkung eines Uhrwerkes oder eines Synchronmotors mit entsprechender
Kraftübertragung.
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Die Anordnung der Trommel 12 entspricht demnach derjenigen, welche
bei den bekannten Registrierapparaten verwendet wird. Die Trommel besitzt eine Rille
zum Festhalten der Enden des Papierblattes 13, auf welches ein Griffel rd., welcher
ein Bleistift oder ein Tintenschreiber sein kann, jede Anziehung des Elektromagneten
aufzeichnet. Wenn die Spule 7 von keinem Strom durchflossen wird, so wird sie mit
der Schreibvorrichtung durch die Feder 15 um einige Millimeter abgehoben, so daß
der Griffel 14 keine Zeichen mehr anbringen kann.
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Man sieht, daß mit Hilfe des Apparates Striche eingezeichnet werden,
welche der Zeitdauer der Aufrechterhaltung des Lichtbogens entsprechen. Um diese
Elementarzeiten zu summieren, wurde vorgesehen, daß der Apparat durch einen Zählapparat
dieser Elementarzeiten vervollständigt wird. Dabei kann die Zählung in Minuten oder
in andern Zeiteinheiten erfolgen.
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Da die Trommel 12 sich gleichmäßig dreht und z. B. eine volle Drehung
in 8 Stunden ausführt, so genügt es zur Erzielung der Summierung der Elementarzeiten,
wenn auf ihren Umfang eine Rolle 16 angedrückt und von ihr angetrieben wird, welche
von einer Achse 17 getragen wird, welche mit dem Polschuh i i fest verbunden ist.
Die Rolle 16 überträgt ihre Bewegung auf einen kleinen Summierzähle.r 18, und zwar
entweder durch Zahnräder oder durch einen Riemen wie i9 und eine kleine Riemenscheibe
2o auf der Achse des Zählrades.
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Es werden also alle Schweißarbeiten durch den Apparat in einfachster
Weise aufgezeichnet und summiert. Die Schweißzeit der Elektrode wird durch einen
kleinen, zusammenhängenden Strich dargestellt, und die Intervalle zwischen je zwei
Strichen stellen die toten Zeiten dar, welche den bekannten Hilfsarbeiten sowie
den Zeitverlusten durch die Ruhepausen des Arbeiters entsprechen, welche bei unzuverlässigen
Leuten oft übermäßig groß ausfallen.
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Die Abb. 2 zeigt das vom Kontrollapparat aufgezeichnete Diagramm.
Die ganze Ausrüstung der Spule 7 kann auf der Achse io längs verschoben werden mit
Hilfe des Knopfes 21, welcher durch den Arbeiter in verschiedene Einschnitte einer
Schiebebahn 22 eingestellt werden kann. Jeder Einschnitt entspricht einer Serie
von Arbeiten oder einem Wochentag. Man könnte statt dessen aber auch die Trommel
12 längs verschieben.
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Auf der Abb. i wurde eine Öffnung 23 in dem den Apparat einschließenden
Gehäuse vorgesehen, durch welche der Arbeiter von Hand, z. B. mit einem Bleistift,
Bemerkungen bezüglich der Arbeit auf das Diagramm schreiben kann, wie Werkstattbestellnummer,
Merkzeichen des Werkstückes, Ursache einer Betriebsunterbrechung.
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Gleichzeitig kann der Arbeiter beim Wechsel eines Arbeitsstückes außer
der Bestellnummer die Zahl einschreiben, welche vom Zähler der Elementarzeiten angezeigt
wird. Auf der Abb. 2 sieht man z. B., daß der Schweißer am Montag um 73° Uhr mit
dem Schweißen des Arbeitsstückes Nr.832o begonnen hat. An diesem Zeitpunkt zeigte
der Zähler 61o Minuten. Er setzte diese Arbeit am Montag den ganzen Tag fort und
nahm sie am Dienstag morgen wieder auf, um. sie um 845 Uhr zu beenden. Sein Zähler
zeigte dann 930 Minuten,
als er ein neues Stück Nr. 836o
in Angriff nahm. Man sieht sofort, daß die reine Schweißzeit für das Arbeitsstück
Nr.832o 93o-6ro-32o Minuten betrug.
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Der Meister oder der Ingenieur kann jederzeit oder am Ende der Woche
durch die Prüfung des Diagramms die Zeit feststellen, welche für jedes Arbeitsstück
verwendet wurde.
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Das Verhältnis zwischen der wirklichen Schweißzeit und der in Werkstätte
zugebrachten Zeit kennzeichnet die Oualität des Arbeiters besser, als -es eine durch
persönliche Beobachtung erzielte Kontrolle vermöchte, welche oft schwierig und auf
jeden Fall sehr beschwerlich und kostspielig ist, und ermöglicht es, den Arbeiter
entsprechend seiner Leistung zu bezahlen.
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Für große Schweißwerkstätten ist es von Interesse, auf dem Kontrollblatt
alle grundlegenden Vorkommnisse, welche die Arbeit in der Werkstätte betreffen,
vorzumerken, und zwar gleichzeitig. Auf diese Weise erkennt der das Diagramm überprüfende
Ingenieur die möglichen Zwischenfälle: z. B. Beendigung der Arbeit infolge von Arbeitsmangel,
Unterbrechung der- Stromlieferung usw.
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Die Abb. 3 stellt die Schnittzeichnung einer mehrfachen Kontrollvorrichtung
dar, welche gleichzeitig die Arbeiten einer beliebigen Zahl von Schweißarbeitern
registrieren kann. Die geichmäßige Bewegung des Papierstreifens erfolgt durch ein
starkes Uhrwerk oder durch einen Motor 24 mit unveränderlicher Geschwindigkeit,
wie z. B. einen Synchronmotor. Die 1_Tbertragung der Bewegung erfolgt durch irgendein
mechanisches Organ, z. B. durch eine Riemenscheibe 25 und einen Riemen 26, welcher
eine Riemenscheibe 27 antreibt. Auf der gleichen Welle wie die Riemenscheibe 27
sitzt eine Trommel 28, deren Länge der Zahl der Kontrollapparate entspricht. Mit
Hilfe einer Bewegungsübertragung, z. B. eines Kettenrades 29, das auf der gleichen
Welle sitzt wie die Trommel 28, wird mit Hilfe der Kette 30 ein Rad
31 und eine Rolle 32 angetrieben, welch letztere eine Rolle 33 berührt. Das
Papierband 34, welches zur Aufnahme der Eintragungen bestimmt ist, wird durch die
Rollen 32 und 33 einer Vorratsrolle 35 entnommen und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
fortbewegt.
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Von jedem Einzel-Schweiß-Stromkreis sind zwei Leitungen 36 und 37,
welche zu den Relais 38 und 39 führen, abgezweigt. Wie bereits beschrieben wurde,
schließt das Relais 38 seine Kontakte, sobald die Spannung von T 5 Volt überschritten
wird, während das Relais 39 die Kontakte bei mehr als 35 Volt öffnet. Infolgedessen
wird der Stromkreis der Spule 4o für alle Spannungen, bei denen geschweißt werden
kann, geschlossen. Die Spüle 4o zieht deshalb bei jedem Lichtbogen den Anker 44
welcher fest mit einem um die Achse 42 drehbaren Hebel verbunden ist, an. An seinem
oberen Teil trägt dieser Hebel eine Rolle 42a, welche, wenn der Anker 41 angezogen
wird, sich auf die Trommel 28 legt und dadurch in Drehung versetzt wird,
welche mit Hilfe einer kleinen Riemenscheibe 43 und eines Riemens 44 auf die Riemenscheibe
45 übertragen wird, welche auf der Achse einer Zählscheibe 46 sitzt.
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Der Zähler 46 summiert auf diese Weise alle Elementarzeiten und gibt
stets die Zahl der wirklichen Schweißminuten des Arbeiters an.
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An seinem untern Teil trägt der Hebet ein Gelenk 47, an welchem eine
Druckstange 48 gelagert ist, die einen Schreibstift 49 trägt. Da der Stift auf den
Rücken des Papiers schreiben würde, wurde die Bewegung desselben benutzt, um das
Papier durch den Griffel gegen die unter dem Einfluß einer Feder 51 stehende Platte
5o aus weichem Graphit zu drücken, welche in einer Vertiefung 52 der vorderen Abdeckplatte
53 untergebracht ist.
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Um eine geradlinige Verschiebung des Griffels 49 sicherzustellen,
wurde vorgesehen, daß die Druckstange 48 durch eine am Rahmen des Apparates befestigte
Gleitbahn 55 geführt wird.
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Endlich wurde in der Abdeckplatte 53 eine Öffnung 56 vorgesehen, damit
derArbeiter die Notizen einschreiben kann, welche seine Arbeit betreffen, wie das
weiter oben für den Einzelapparat beschrieben wurde.
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Der Motor 24, welcher die Bewegung der Trommel 28 und der Rollen 32,
33 bestimmt, kann eine große Zahl von Kontrollausrüstungen antreiben, sofern er
stark genug ist. Es würde keine Schwierigkeiten verursachen, einen solchen Apparat
für 25 Arbeiter zu bauen, so daß alle Angaben einer großen Werkstätte auf einem
und demselben Diagramm vereinigt sind.
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Man sieht, daß alle Ausrüstungen nebeneinander angeordnet wären, jedoch
mit genügendem Abstand, um die Regulierung zu ermöglichen. Die Achse 42 und der
Träger der Führungen 55 wären gemeinsam; und es würde genügen, eine genügend lange
Trommel 28 vorzusehen, um die Bewegung der verschiedenen, der Rolle 42a ähnlichen
Rollen sicherzustellen.
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Die Abb. 4 zeigt einen Teil des Blattes mit den Diagrammen der einzelnen
Schweißer einer gemeinsamen Werkstätte. Wenn man das Blatt von links; nach rechts
prüft, so sieht man, daß der erste Arbeiter gegen 931 Uhr mit dem Schweißen der
Arbeit 956o begann.
Sein Zähler zeigte dann 710 Minuten, und er
schrieb selber diese Zahl wie auch die Bestellnummer 956o ein. Die verschiedenen
andern Schweißer haben in gleicher Weise ihre Bestellnuminern sowie die Angaben
ihrer Zähler eingetragen. Jeder zusammenhängende Strich stellt das Verschmelzen
einer Elektrode dar, und die Summierung dieser Striche erfolgt für jeden Arbeiter
durch seinen Zähler, welcher deshalb die Zahl der effektiven Arbeitsminuten angibt.
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In gleicher Weise wie beim individuellen Apparat kommt man leicht
zur Feststellung der auf jede Bestellung entfallenden Schweißminuten und gewinnt
so einen Überblick über die Tätigkeit einer Werkstätte.
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Das gleiche Kontrollsystem kann ohne große Änderungen auch auf das
autogene Schweißen übertragen werden. Die meisten Schweißstände sind jetzt mit sog.
Sparapparaten versehen, welche den Gasabfluß vollständig schließen, sobald das Lötrohr
z. B. auf eine Gabel aufgehängt wird. Es ist leicht, die Anwendung dieser Anordnung
zu überwachen, so daß unter diesen Umständen die Benutzung des Lötrohres den Durchgang
der Grase durch die Zuleitungsrohre bedingt. Es genügt deshalb, den bisher vorgesehenen
Elekt; omagneten durch einen kleinen Zylinder zu ei::etzen, der durch ein Rohr mit
einer der zum Sch-,veißrohr führenden Gasleitungen v°rbunden wird.
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Die Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform eines derartigen Apparates.
Der Papierstreifen 57 ist auf eine Trommel 58 aufgerollt, welche durch ein Uhrwerk
gleichmäßig gedreht wird, so daß ihre vollständigeAbrollung z. B. einem Arbeitstag
entspricht. Die früher beschriebene Spule 7 ' wurde durch einen kleinen Zylinder
59 ersetzt, in dem sich ein Kolben 6o bewegt. An der untern Seite des Zylinders
sieht man eine Rohrleitung 61, welche in Verbindung steht mit einer der beiden Gasleitungen
62 und 63, welche das Lötrohr 64 beispielsweise mit Sauerstoff und mit Acetylen
versorgen. Die Rohrleitungen 62 und 63 werden von einem Apparat 65 abgezweigt, welcher
einen Sparapparat bekannter Bauart darstellt. Es wird vorausgesetzt, daß der Schweißer
sein Lötrohr auf die Gabel 66 legt, sobald er nicht mehr lötet, und indem er das
tut, verschließt er den Gasen den Eintritt in die beiden Rohrleitungen 62 und 63.
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Bei der Betrachtung der Abb, 5 sieht man, daß der Kolben 6o eine Schubstange
67 zurückstößt, sobald das Gas im Rohr 62 zirkuliert. Die Schubstange 67 wirkt auf
einen Winkelhebel 68, welcher um den festen Punkt 69 schwingen kann. Die rechte
Seite des Hebels trägt einerseits eine Rolle 7o, welche auf einer Achse
71 sitzt und einen Schreibstift 72 stützen kann, welcher sich in einer Hülse
73 verschieben kann. Man sieht, daß die Rolle 70 eine Rille besitzt zur Aufnahme
eines Riemens 74, welcher mit Hilfe der Riemenscheibe 7 6 den Zähler 75 antreibt.
Der Zähler 75 ist auf einer mit der Gesamtanordnung des Zylinders 59 und der Hülse
73 fest verbundenen kleinen Platte montiert. Indem der Arbeiter den Knopf 77 löst
und das Ganze seithch verschiebt, kann er während einer ganzen Woche alle Angaben
einschreiben, welche seine Arbeiten betreffen, wie das für den entsprechenden Lichtbogenapparat
(Abb. r und 2) beschrieben wurde.
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In Wirklichkeit könnten beim Schweißen mit dem Schweißrohr Unterschleife
stattfinden, denn das Schweißrohr kann angezündet werden, ohne deshalb zum Schweißen
benutzt zu werden. Es ist deshalb vorgesehen, daß der dargestellte Apparat durch
eine kleine elektrische Anordnung ergänzt wird, z. B. durch eine photoelektrische
Zelle am Kopf des Schweißrohres, welche von einem Strom einer Hilfsstromquelle durchflossen
wird, wenn das Schweißrohr arbeitet oder noch besser durch ein thermoelektrisches
Element am vorderen Teil des Schweißrohres. welches den Strahlenkranz empfängt,
der beim Schweißen vom Arbeitsstück zurückgeworfen wird. Die zurückgeworfene Flamme
würde das thermoelektrische Element erhitzen und eine entsprechende Veränderung
im Hilfsstromkreis erzeugen, welche zur Entriegelung einer beim Schreibsystem angeordneten
Verriegelung ausgenützt würde. Falls der Arbeiter sein Schweißrohr brennen läßt,
ohne zu schweißen, so bleibt die Flamme gerade und wird nicht vom Schweißstück zurückgeworfen.
In diesem Fall erwärmt sich das thermoelektrische Element nicht, so daß, wenngleich
der Kolben auf den Hebel drückt, die Schreibvorrichtung nicht arbeiten könnte. Denn
bei dieser Ausführungsform des Apparates wäre die Stange 76a nach oben beweglich
und würde beispielsweise den Kern eines kleinen Elektromagneten bilden, welcher
die Gesamtheit der Anordnung um einige Millimeter heben könnte.
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Aus der obigen Beschreibung und den Zeichnungen geht hervor, daß all
die verschiedenen dargestellten Apparate aus einer prinzipiellen Grundidee abgeleitet
wurden, nämlich der Idee, den Arbeiter durch die Aufzeichnung der Zeiteinheiten
der wirklichen Arbeit zu kontrollieren, indem auf einem Diagramm die Verteilung
dieser Arbeitseinheiten auf den Arbeitstag dargestellt wird. Dieses Registriersystem
wird andererseits vervollständigt durch Eintragungen, welche sich auf die Art der
Arbeiten und auf die Begleitumstände
derselben beziehen. Diese
Anordnungen sind nur als Beispiele zu bewerten, und es ist offensichtlich, daß dieselben
geändert werden können, ohne daß deshalb vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen
wird.
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Im Falle gewisser Schweißarbeiten oder Anlagen, bei denen die Arbeiter
nicht immer den gleichen Schweißstand haben, wird vorgesehen, daß man Mehrfach-Registrier-Apparate
verwenden kann. Zu diesem Zweck werden zwei elektrische Verbindungen zu einer Hauptschalttafel
geführt, und durch einfache Schaltung mit Hilfe von Steckern ähnlich denen in Telephonschaltanlagen
kann der Schweißer seinen Registrierstromkreis mit den Klemmen irgendeines Schweißstandes
verbinden.
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Es ist ebenfalls vorgesehen, daß der beschriebene Apparat mit der
Bewegung eines elektrischen Apparates kombiniert werden kann: Voltmeter, Amperemeter,
Energiezähler, um gleichzeitig mit der Tätigkeit des Arbeiters z. B. die Länge des
Lichtbogens mit einem Voltmeter oder die verbrauchte Energie mit einem Wattmeter
oder einem Energiezähler aufzuzeichnen.
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Im Falle des Sauerstoff-Acetylen-Schweißrohres könnte der Apparat
mit einem doppelten Zähler kombiniert werden, welcher den Verbrauch an Sauerstoff
und Acetylen registriert.
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Alle diese Abarten der Konstruktion fallen ebenfalls unter die Erfindung.