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Steuerung für selbsttätige Schweißmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Steuerung für selbsttätig arbeitende Schweißmaschinen zum Drehen und
Hinundherbewegen der zu schweißenden Teile und zum Auf- und Abwärtsbewegen des Schweißkopfes.
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Es sind bereits Schweißmaschinen bekannt, bei denen ein unregelmäßig
gestaltetes Werkstück mit gleichmäßiger Geschwindigkeit am Schweißkopf vorbeigeführt
und dieser entsprechend hin und her bewegt wird, daß er immer denselben Abstand
von dem -zu schweißenden Werkstück hat. Bei diesen Maschinen werden die Bewegungen
durch Kurvenbahnen herbeigeführt. Für jede Werkstückform ist eine oder sind mehrere
verschiedene Kurvenbahnen notwendig. Das. Herstellen dieser Kurvenbahnen ist umständlich
und kostspielig, insbesondere dann, wenn es sich um große und schwere Werkstücke
handelt,@die von denKurven bewegt werden müssen. Auch ist es, schwierig, die Werkstücke
bei diesen Bewegungen im Gleichgewicht zu 'halten.
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Diese Schwierigkeiten werden nach der Erfindung durch die Verwendung
einer gemeinsamen Steuertrommel mit Nocken und Kontaktstreifen beseitigt, die sämtliche
Einzelbewegungen. ein- und ausschalten und deren Geschwindigkeit regeln.
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Es sind zwar auch schon Schweißmaschinen bekannt, die ,dazu dienen,
aus flachen. Tafeln Teile herauszuschneiden oder solche Teile zusammenzuschweißen,
doch werden dort die Dreh- und Hinund.'herbewegungen und deren Geschwindigkeiten
entweder
nur von Hand gesteuert oder, soweit die einzelnen Bewegungen selbsttätig von einer
Nockentrommel ein- und ausgeschaltet werden, es ist eine Geschwindigkeitsregelung
nicht möglich.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, eine mit dem Werkstück zur gemeinsamen
Bewegung verbundene Schablone mit einem feststehenden Fühlfinger abzutasten; der
auch nur» die Einzelbewegungen-einund- ausschaltet: Das Anwendungsgebiet dieser
Maschinen ist daher sehr beschränkt.
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Zweckmäßig ist nach der Erfindung für jede Einzelbewegung, wie es.
an sich bei den Planschweiß- und -schneidemaschinen ebenfalls bekannt ist, ein gesonderter
Antrieb vorgesehen.
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Um die Einzelbewegungen mit Hilfe der Steuertrommel zu regeln, wird
zunächst unter -der Annahme, daß der Schweißkopf stillsteht und das Werkstück unter
dem Schweißkopf entlang geführt wird, -die so entstehende, durch die Form des Werkstückes
bedingte Bewegung des Werkstückes je nach Bedarf in mehrere geradlinige Richtungen
zerlegt, zu denen noch eine oder mehrere Drehbewegungen um angenommene Achsen treten
können.
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Für jede dieser Bewegungsrichtungen wird nun die jeweilige Geschwindigkeit
rechnerisch oder graphisch so ermittelt, daß die aus.,den verschiedenen Teilbewegungen
resultierende Bewegung der Schweißnaht unter dem Brenner mit konstanter Geschwindigkeit
erfolgt. .
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Entsprechend den vorher nach den Erfordernissen des Werkstückes ermittelten
Bewegungsrichtungen erfolgt der Aufbau der Schweißmaschine so, daß für jede dieser
Teilbewegungen eine Schlittenführung (für geradlinige Richtungen) oder eine Lagerung
(für Drehbewegung) vorgesehen und jede Teilbewegung durch einen Elektromotor angetrieben
wird.
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Von der zur leichteren Geschwindigkeitsermittlung gemachten Annahme,
daß der Schweißkopf stillsteht, kann man, falls erforderlich, abgehen. Der Schweißkopf
kann selbstverständlich an einer oder mehreren Teilbewegungen teilnehmen, da es
ja nur auf die gewünschte resultierende Relativbewegung bzw. Relativgeschwindigkeit
zwischen Schweißkopf und Werkstück ankommt.
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Um diese resultierende Relativgeschwindigkeit bei der in Rede stehenden
Schweißmaschine zu erzielen, ist es nur nötig, die Elektromotoren, und zwar jeden
für sich, entsprechend dem vorher aufgestellten Geschwindigkeitsdiagramm im .gegebenen
Augenblick ein- bzw. auszuschalten und ihn während seines Laufes mit der erforderlichen
konstanten oder veränderlichen . Drehzahl laufen zu Hassen.
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AllenAusführungsformen der Steuerung gemeinsam ist eine mit konstanter
Geschwindigkeit umlaufende Steuertrommel, wobei eine Umdrehung der Steuertrommel
einem Arbeitsablauf (Länge der Schweißnaht) für ein Werkstück entspricht.
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Die Kurvenscheibe trägt Kontaktstellen, durch idie :die Elektromotoren
ein- bzw. ausgeschaltet werden Außerdem ist die Steuertrommel mit Kurvenbahnen ausgerüstet,
durch die die Dre'hza'hlen der Elektromotoren während eines Arbeitsablaufes verändert
werden können.
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Diese Drehzahlregelung kann so erfolgen, daß die Kurvenbahn den in
dem Stromkreis jedes Elektromotors eingeschaltetenRegulierwiderstandverstellt.
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Falls eine verlustlose Regelung gewünscht wird, kann ,die Kurvenbahn
auf den Feldregelwiderstand des Ankerstromgenerators eines Leonard-Aggregats wirken.
Hierbei ist Voraussetzung, daß für jeden einzelnen Antriebsmotor ein Leonard-Aggregat
vorgesehen wird.
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Eine besondere Art der Regelung für den Sonderzweck der Schweißmaschinensteuerung
besteht darin, daß Iden Elektromotoren nicht ein kontinui@rlicher Strom, sondern
einzelne Stromstöße in bestimmter Anzahl pro Zeiteinheit zugeführt werden.
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Falls die Pausen zwischen den Stromstößen nicht zu groß gewählt werden,
wird das Beharrungsvermögen der Motoranker die Pausen zum Teil überwinden. Auch
wird das große übersetzungsverhältnis zwischen Umfangsgeschwindigkeit des Motors
und Geschwindigkeit der Schweißstelle bewirken, daß sich die Schweißstelle zwar
ruckartig, aber in kleinsten Intervallen. vorwärts bewegt, was auf den-Schweißvorgang
ohne nennenswerten Einfluß ist. Dazu kommt noch, daß die Einhaltung einer mathematisch
genau konstanten Schweißgeschwindigkeit nicht unbedingt erforderlich ist und Schwankungen
von ± io°/o zulässig sind.
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Zur Erzeugung der Stromstöße kann man den elektrischen Schwingungskreis
heranziehen. Dieser Schwingungskreis steuert über das Gitter einer Elektrodenröhre
den Anodenstrom dieser Röhre, der seinerseits wieder seine Schwingungen über ein
Relais dem Motorenstromkreis in Form von Stromstößen mitteilt.
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Die Änderung der Stromstoßzahl kann jetzt in einfacher Weise durch
Verstellung eines Drehkondensators im Gitterkreis vorgenommen werden. Diese Regelung
ist stufenlos und erfolgt ebenfalls durch die Kurvenbahnen der Steuertrommel. Für
jeder Antriebsmotor ist selbstverständlich ein gesonderter Schwingungskreis -vorzusehen.
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Die Trennung zwischen Antriebsorganen und Steueraggregaten hat den
Vorteil des einfacheren Aufbaues und der universelleren Verwendbarkeit. Außerdem
besteht die Möglichkeit, mehrere Schweißmaschinen durch ein Steueraggregat zu steuern.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch.
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Schweißeinrichtung in Seitenansicht ohne die Teile
der elektrischen Schalteinrichtung; Fig. a, 3 und 4 zeigen je ein Geschwindigkeitsdiagramm
für eine der drei Bewegungsrichtungen; Fig. 5 zeigt ein Schaltschema für die in
Fig. i dargestellte Einrichtung: Die in Fig. i veranschaulichte Anordnung ist für
einen, unregelmäßig geformten Behälter x gedacht, der zwecks leichterer Herstellung
längsgeteilt ist. Die beiden so entstandenen symmetrischen Hälften
werden
in der Schweißmaschine in einer Spannvorrichtung gehalten und sollen in der Längsnaht
geschweißt werden.
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Zu diesem Zweck ist die Spannvorrichtung im Punkt i drehbar gelagert.
Der Antrieb der Drehbewegung erfolgt über ein Schneckengetriebe durch den Elektromotor
2. Diese Lagerung befindet sich auf einem hin und her gehenden Schlitten 3, der
über eine Spindel durch .den Motor 4 bewegt wird. Der stets senkrecht hängende Schweißkopf
5 ist an einer Schlittenführung befestigt, die durch den Motor 6 auf und ab bewegt
wird. Die sich entsprechend dem Wechsel zwischen geraden Linien und Kreisbögen ergebenden
verschiedenen Geschwindigkeiten für die einzelnen Richtungen sind in Fig. 2 bis
4 dargestellt. Für die zwischen den Punkten A, B, C, D, E, F liegenden Strecken
des Behälters zeigt Fig. 2 die Geschwindigkeiten der hin und her gehenden Schlittenbewegung,
Fig. 3 die Geschwindigkeiten der Drehbewegung und Fig.4 die Geschwindigkeiten der
Schweißkopfbewegung. Die Schalteinrichtung für die Motoren umfaßt beispielsweise,
wie aus Fig. 5 ersichtlich, eine Steuertrommel 7. Diese Steuertrommel trägt an ihrer
Vorderseite die bogenförmigen Kontaktstellen 8, die, den drei Stromkreisen entsprechend.,
auf drei Kreisbahnen angeordnet sind. Die Länge dieser Kontaktstücke ist durch die
der Übersichtlichkeit halber mit eingezeichneten Strählen A, B, C, D, E,
F,
G usw. bestimmt, wobei die Winkel zwischen den Strahlen genau den Arbeitsablauf
zwischen den Punkten A, B, C, D, E, F, G usw. aus Fig. i entsprechen. Kontaktstellen
8 und Ringe 9 sind gegen die Kurvenscheibe isoliert. Die Stromzuführung bzw. Stromabnahme
erfolgt durch auf beiden Seiten der Steuertrommel befindliche Kohlebürsten io und
ii, die mit den drei Stromkreisen für die in Fig. i dargestellten Antriebsmotoren
2, 4, 6 in Verbindung stehen. Bei Drehung der Steuertrommel ? wird der Strom fließen
oder unterbrochen sein, je nachdem die auf der Vorderseite,der Kurvenscheibe gleitenden
Kohlebürsten io, auf den Kontaktstellen oder auf den dazwischenliegenden isolierten
Bahnen 9 gleiten.
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Zur Geschwindigkeitsregulierung trägt die Steuertrommel auf ihrer
Mantelfläche drei hintereinanderliegende Kurvenbahnen 12, 13, 14, die den einzelnen
Geschwindigkeitsdiagrammen nach Fig. 2, 3, 4 entsprechend ausgebildet sind. Die
Kurvenbahnen verstellen bei Drehung der Steuertrommel die federbelasteten Steuerstangen
115, 16, 17. Die Steuerstangen 15 und 17 verstellen ihrerseits wieder die Regulierwiderstände
mit eingebauten Umschaltern 18 und 2o, während die Steuerstange,i6 den Umschalter
u9 schaltet.
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Kurvenbahn: i2 wirkt über Steuerstange i5 auf den Lauf des Motors
4, Kurvenbahn 13 über Steuerstange 16 auf den Lauf des Motors :2 und Kurvenbahn
13 über Steuerstange 17 auf den Lauf des Motors 6 ein. Aus diesem Beispiel ist zu
ersehen, wie die einzelnen Teilbewegungen unabhängig voneinander betätigt werden,
wie aber auch durch sinnvolles Zusammenwirken der einzelnen Antriebsmotoren die
gewünschte- Gesamtbewegung bzw. Geschwindigkeit erzielt wird.
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Im einzelnen sind, wie schon in der Be@schreibungseinleiturig angedeutet,
zahlreiche verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung möglich. Um nur eine der Möglichkeiten
zu erwähnen, wird darauf hingewiesen, daß an Stelle des verschiebbaren Schweißkopfes
5 die Auflage für den Schlitten 3 nebst Motor 4 gegenüber dem feststehenden Schweißkopf
5 auf und ab beweglich sein könnte, oder es könnte der Drehpunkt a nebst Motor 2
und eingespanntem Behälter x gegenüber dem Unterteil des Schlittens 3 und gegenüber
dem feststehenden Schweißkopf 5 auf und ab beweglich sein.