DE1080712B

DE1080712B - Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweissen unter Einsteuern der Elektrode auf Nahtmitte

Info

Publication number: DE1080712B
Application number: DE19581080712D
Authority: DE
Inventors: Rodger Thomas Lovrenich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-22
Filing date: 1958-10-22
Publication date: 1960-04-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen unter Einsteuern der Elektrode auf Nahtmitte Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Lichtbogenschweißung einer beliebig verlaufenden Schweißnaht, bei dem der Automatenschweißkopf durch elektrische Mittel auf Nahtmitte eingesteuert wird.
Es ist bereits bekannt, zur automatischen Seitensteuerung der Elektrode mechanische Mittel wie Fühlfinger, Leitrollen usw. und optische Mittel einzusetzen, auch magnetische und kapazitive Sonden sind hierfür verwendet worden. Diese bekannten Verfahren bedingen zusätzliche Einrichtungen am Schweißkopf dicht an der Schweißstelle, und dadurch entstehen oft Schwierigkeiten durch räumlich beengte Verhältnisse und infolge der Schweißhitze.
Die Erfindung bezweckt, eine automatische Seitensteuerung der Elektrode ohne zusätzliche Anordnungen am Schweißkopf zu erzielen.
Die Erfindung besteht darin, daß bei brennendem Lichtbogen durch die beim Abweichen der Schweißelektrode von der Nahtmitte zwischen den Werkstücken entstehende Spannungsdifferenz die Schweißelektrode auf die Nahtmitte eingesteuert wird.
Vorzugsweise wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Höchstwertes des Potentials zwischen den beiden Werkstücken die Elektrode zur Nahtmitte hin seitwärts bewegt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Antrieb für die 0uerbewegung in an sich bekannter Weise ein Reversiermotor verwendet ist, der unmittelbar oder über ein Verstärkersystem von der Spannungsdifferenz betätigt ist. Vorzugsweise ist die Spannungsdifferenz dem Reversiermotor in an sich bekannter Weise über einen Kontaktvoltmeter zugeführt.
Es ist festgestellt worden, daß beim Lichtbogenschweißen zwischen den beiden Werkstücken ein Spannungsunterschied erzeugt wird, der bei durchschnittlichen Schweißbedingungen etwa 0,1 Millivolt bis etwa 1,0 Minivolt beträgt. Daher kann das elektrische Signal, das sich aus der Spannungsdifferenz zwischen den zwei Werkstücken ergibt, durch übliche und bereits bekannte elektrische Instrumente verstärkt werden, um ein Signal zu geben, welches auf ein einen Reversiermotor steuerndes Relais übertragen werden kann. Der Reversiermotor kann wiederum mit der Schweißelektrode verbunden werden, so daß die Stromrichtung zwischen den beiden Werkstücken die Drehrichtung des Reversiermotors und damit mittelbar die Richtungseinstellung der Elektrode mit Bezug auf den Spalt zwischen den Stücken bestimmt.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schema, welches die Verbindungsart der verschiedenen mechanischen und elektrischen Elemente zeigt; Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung einer selbttätigen Bogenschweißvorrichtung; Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Teilausschnittes der Fig. 2, um die Lage einzelner mechanischer Elemente deutlicher zu zeigen.
Die Fig. 1 zeigt, daß-ein Teil 20 der Werkstücke 12, 18 schon verschweißt worden ist. Die elektrischen Leiter 10, 16 gehen durch die Spulen 22 und 24 eines Millivoltmeters 26, welches mit zwei Begrenzungsanschlägen 28, 30 an den gegenüberliegenden Enden des Zifferblattes 32 versehen ist. Eine Nadel 34 in dem Voltmeter 26 ist mit einem Leitstab 36 versehen, welcher mit den Anschlägen 28 und 30 einen elektrischen Kontakt herzustellen vermag. Verstärkungssysteme 38, 40 sind vorgesehen, um das elektrische Signal, welches durch das Millivoltmeter 26 geleitet wird, zu verstärken. Die verstärkten Signale werden dann an die Relais 42 bzw. 44 weitergegeben, wobei diese Relais Schalter 46 bzw. 48 betätigen. Die Schalter 46 bzw. 48 befinden sich in der einen Reversiermotor 52 speisenden Stromleitung 50.
Einzelheiten des elektrischen Systems werden hier nicht angegeben, da sie keinen Teil der Erfindung darstellen. Es gibt zahlreiche bekannte Standardausrüstungen, welche diesen Zweck der Verstärkung und Relaiswirkung erfüllen.
In den Fig. 2 und 3, wie auch in der Fig. 1, wird eine Elektrode 54 in richtiger Stellung zur Bewegung in Längsrichtung und zur Seitwärtsbewegung mit Bezug auf den Spalt 14 gezeigt. Die Elektrode 54 und der Elektrodenhalter 56 sind an einer seitwärts beweglichen Schiene 58 befestigt, wobei diese mittels Rollen 62, 64, 66, 68 an dem senkrechten Pfosten 60 befestigt ist. Der Reversiermotor 52 liegt auf einem Sockel 70, welche starr mit dem senkrechten Pfosten 60 verbunden ist. Ein Zahnrad 72 wird von dem Motor 52 getrieben und ist mit einer einen Teil der waagerechten Schiene 58 bildenden Zahnzange 74 im Eingriff.
Der senkrechte Pfosten 60 ist für eine Längsbewegung mit Bezug auf eine feststehende Grundplatte 76 eingerichtet. Die Einzelheiten dieser letztgenannten selbsttätigen Längsbewegung werden nicht im einzelnen gezeigt, da sie bekannt sind und keinen Teil dieser Erfindung darstellen. Es sind viele Wege zur Erlangung dieser Längsbewegung der Schweißstange längs dem Werkstück möglich, und es gibt viele Möglichkeiten zur Unterstützung der verschiedenen Bauteile oberhalb des Werkstückes. Zur vollen Ausnutzung der Erfindung ist es nur erforderlich, daß die Unterstützungen die Aufnahme eines Reversiermotors in Längsrichtung des Spaltes zwischen den Werkstücken gestattet, so daß dieser Motor und die Elektrode ihre abhängige örtliche Lage behalten.
In der Praxis werden die beiden Werkstücke 12, 18 aneinandergelegt, so daß der zu verschweißende Spalt im wesentlichen mit der selbsttätigen Längsbewegung der Schweißelektrode 54 in einer Richtung verläuft. Wenn der elektrische Lichtbogen hergestellt wird, entstehen in den beiden Werkstücken Streuströme. Wird dieSchweißelektrode54 auf dieMitte desSpaltes gerichtet, so sind die Streuströme in den Werkstücken im wesentlichen gleich, und es wird nur ein geringes oder gar kein Spannungssignal zur Weiterleitung an das Millivoltmeter 26 gegeben werden. In einem solchen Falle wird kein Signal an den Reversiermotor 52 gegeben werden und infolgedessen keine Seitwärtsbewegung der Elektrode 54 stattfinden.
Wenn jedoch die Richtung des Spaltes 14 von der Richtung der Längsbewegung des Tragrahmens für die Elektrode abweichen sollte, dann würde in den beiden Werkstücken ein Unterschied zwischen den Streuströmen vorhanden sein. Dieser wird die Nadel 34 des Minivoltmeters 26 veranlassen, je nach der Richtung des Spaltes 14 mit Bezug auf die Elektrode 54 entweder nach rechts oder nach links auszuschlagen. Wenn diese Abweichung jedoch verhältnismäßig gering ist, berührt der Kontaktstab 36 auf der Nadel 34 keinen der seitlichen Kontaktanschläge 28,30 des Millivoltrneters, und es wird wiederum kein Signal an den Reversiermotor gegeben werden. Wenn jedoch die Abweichung genügend groß ist, wird der Kontaktstab 36 der Nadel des Minivoltmeters den einen oder anderen der seitlichen Kontaktanschläge 28, 30 beberühren. Hierdurch wird dann ein elektrischer Stromkreis durch die Nadel des Voltmeters hergestellt, und es wird ein Strom je nach Art der Abweichung in das linke Relais 42 oder das rechte Relais 44 fließen.
In dem Falle, daß das Instrument so eingestellt ist, daß eine Abweichung des zu verschweißenden Spaltes 14 nach links von der Elektrode aus eine Abbiegung der Nadel 34 nach links verursacht, dann wird ein Spannungssignal durch den linken Verstärkerstromkreis 38 zu dem linken Relais 42 geführt. Die sich daraus ergebende Wirkung des linken Relais gestattet es dem Strom 50, durch den Schalter 46 zu dem Reversiermotor 52 zu fließen und den Reversiermotor in die Richtung in Bewegung zu setzen, die eine Bewegung der Schweißelektrode nach links zur Folge hat. Wenn sich die Elektrode genügend weit nach links bewegt hat, so daß sie sich wieder über dem Spalt zwischen den beiden Werkstücken befindet, dann werden die Streuströme wieder einen gleichen Wert annehmen, und das Signal im Millivoltmeter wird etwas unter dem zur Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen dem Kontaktstab 36 der Nadel 34 und dem linken Kontaktanschlag 28 erforderlichen liegen.
Obwohl zur Erläuterung in Verbindung mit Fig. 1 ein Voltmeter gezeigt worden ist, ist ein solcher Voltmeter bei der Verwendung der Erfindung nicht erforderlich. In einer bevorzugten Anordnung werden die Leiter unmittelbar an das Verstärkersystem angeschlossen, um die zur Betätigung des Umkehrmotors erforderliche Verstärkung zu erlangen. Ebenso können auch die Relais und die äußere Stromquelle in Fortfall kommen, da der Motor direkt von der verstärkten elektrischen Spannung zwischen den beiden Werkstücken aus betätigt werden und eine seitliche Bewegung der Elektrode in Abhängigkeit von einer solchen Spannung bewirken kann.
Ähnlich ist auch der Reversiermotor als Erzeuger einer seitlichen Bewegung der Schweißelektrode über ein Antriebsritzel und eine Zahnstange gezeigt; es ist jedoch offensichtlich, daß eine solche Bewegung auch durch eine Anzahl verschiedener elektrischer und hydraulischer Mittel erzielt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-. 1. Verfahren zur automatischen Lichtbogenschweißung einer beliebig verlaufenden Schweißnaht, bei dem der Automatenschweißkopf durch elektrische Mittel auf Nahtmitte eingesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei brennendem Lichtbogen durch die beim Abweichen der Schweißelektrode (54) von der Nahtmitte (14) zwischen den Werkstücken (12, 18) entstehende Spannungsdifferenz die Schweißelektrode (54) auf die Nahtmitte (14) eingesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Höchstwertes des Potentials zwischen den beiden Werkstücken (12, 18) die Elektrode (54) zur Nahtmitte (14) hin seitwärts bewegt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Querbewegung in an sich bekannter Weise ein Reversiermotor (52) verwendet ist, der unmittelbar oder über ein Verstärkersystem (38, 40, 42, 44) von der Spannungsdifferenz betätigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdifferenz dem Reversiermotor (52) in an sich bekannter Weise über einen Kontaktvoltmeter (26) zugeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 569174, 892 691, 741249, 630 339; USA.-Patentschriften Nr. 2 522 851, 2 747 152; Zeitschrift »ETZ-B«, 1952, Heft 12, S. 341.