DE2737055A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen schweissnaht-abtastung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur automatischen schweissnaht-abtastungInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Schweißnaht-Abtastung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum automatischen Schweißnaht-Abtasten, durch die ein Schweißbogen genau abgetastet bzw. gefUhrt wird, längs einer
Schweißlinie mit einer Nut durch Erfassen der Schweißlinie oder der zu erzeugenden Schweißnaht mittels eines berUhrungslreien
Fühlers.
Sine herkömmliche automatische Schweißnaht-Abtastvorrichtung
bzw. -MachfUhrvorrichtung ist in Fig.l dargestellt. Dort sind dargestellt zwei Basismetalle 1, I1 mit einer
Nut 2. Weiter sind vorgesehen ein Schweißbrenner JJ und
ein Fühler 4. Sowohl der Schweißbrenner 3 als auch der Fühler 4 sind an einem seitlichen oder Horizontalwagen 5
befestigt, der an einem Vertikalwagen 6 befestigt ist, der seinerseits von einem Manipulator 7 gehaltert ist. Weiter
ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, durch die der Schweißbrenner 3 die Nut 2 abtastet bzw. nachführt abhängig vom
Rrfassungssignal des Fühlers 4.
Eine, derartige automatische Schweißnaht-Abtastvorrichtung
bzw. -NachfUhrvorrichtung besitzt nachteilig
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geringe NachfUhrgenauiglceit. Wenn einerseits die Vorrichtung einen berührenden Fühler verwendet, wird die Genauigkeit
stark durch die Bedingungen der Basisraeta11-Flächen beeinflußt,
die in Berührung mit dem Fühler sind, wodurch der Abtast- oder NachfUhrbetrieb stark von Heftschweißungen
oder von Spritzern abhängt. Weiter ist, da der Teil des Fühlers, der in Berührung mit den Basismetallen ist, eine
Stahl-Kugel oder -rolle besitzt, keine sanfte mechanische
Bewegung möglich, die für hohe NachfUhrgenauigkeit erforderlich ist.
BerUhrungsfreie Fühler nützen beispielsweise Elektrizität, Magnetismus oder Lichteffekte aus. Diese Fühler
sind jedoch sehr sperrig und daher ohne praktische Bedeutung. Schweiöbogen-Licht, Hitze, Rauch, Spritzen, usw.
während des Schweißbetriebes setzen darüber hinaus die Praktikabilität herab. Schließlich wird der Schweißbrenner
lediglich in seitlichen Richtungen gesteuert, wodurch häufig Fehler während des tatsächlichen NachfUhrbetriebes
auftreten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum automatischen Schweißnaht-Nachführen anzugeben,
die den Schweißbetrieb dadurch automatisiert, daß der Schweißbrenner eine Schweißlinie oder Schweißnaht genau
abtastet bzw. ihr genau folgt zum automatischen Schweißen längs der Schweißlinie mit einer Nut.
Die erfindungsgemäße automatische Schweißnaht-Nachführvorrichtung
verwendet einen berUhrungsfreien Fühler, der über die Nut der Schweißzone kontinuierlich hin- und herbewegt
wird. Während der Hin- und Herbewegung wird ein Ausgangssignal
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des Fühlers In analoger Form abhängig von der Form der
Hut erzeugt. Die Ausgangssignale des Fühlers werden an den Enden der Nut verglichen und die niedrigere Spannung
der beiden Signale wird erfaßt. Ein Wert, der um f niedriger 1st als die Ausgangsspannung, ist so vorgegeben, daß
die diesem Wert zugeordnete Lage durch eine Verschiebungs-Meßeinrichtung, wie ein Potentiometer, erfaßt wird.
Die erfaßte Lage wird zur Lagesteuerung des Schweißbrenners erzeugt. Dieses Ausgangssignal kann auch andererseits als
Signal zum allgemeinen NachfUhrbetrieb verwendet werden.
Die Höhe des Fühlers wird bei jeder Hin- und Herbewegung korrigiert zur Beseitigung eines Erfassungsfehlers,
der andernfalls infolge einer Höhenänderung auftreten könnte. Für diese Lagekorrektur in seitlicher und in vertikaler Richtung wird ein Satz von Wagen verwendet. Der
vorgegebene Wert, der mit dem Erfassungssignal verglichen
wird, 1st nicht auf denjenigen beschränkt, der um i niedriger
ist als die niedrigere der verglichenen Spannungen an den Enden der Nuten, sondern es kann auch die Lage erfaßt
und verwendet werden, die dem niedrigsten Wert des Ausgangssignal zugeordnet 1st. Schließlich kann weiter ein
Fehler zwischen einer vorgegebenen NachfUhrlage und einer
tatsächlichen NachfUhrlage angezeigt werden mittels beispielsweise einer Anzeigelampe oder einem Meßgerät.
Die Erfindung gibt also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Schweißnaht-NachfUhren bzw. -Abtasten
an, die einen berührungslosen Fühler zur Erfassung einer Schweißlinie verwendet, wobei der Fühler kontinuierlich über
der Nut hin- und herbewegt wird. Vom Fühler während der Hin- und Herbewegung erzeugte Signale werden an den Enden der
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Nut verglichen und der niedrigere Spannungswert dieser
beiden Signale wird erfaßt. Ein Wert, der um S niedriger
ist als die niedrigere Spannung der beiden Signale ist vorgegeben und die dem Wert zugeordnete Lage wird durch
eine Verschiebungs-Meßeinrichtung erfaßt, deren Ausgangs- '
signal zur Steuerung der Lage eines Schweißbrenners verwendet wird.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele nSher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 perspektivisch eine herkömmliche berührende
Schweißnaht-NachfUhrvorrichtungj
Fig.2 schematisch den Antriebsteil einer automatischen
Schweißnaht-NachfUhrvorrichtung gemäß der Erfindung;
der Nut bewegenden Fühlers und den Ausgangsspannungen
des Fühlers;
Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung des Schweißnaht-NachfUhrbetriebs;
der Erfindung;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Erfassungskreises zur
des Fühlers zugeordneten Lage;
Fig. 8a, 8b Blockschaltbilder für Anzeigeeinrichtungen
zur Darstellung der Nut-NachfUhrlage.
Die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Schweißnaht-NachfUhrvorrichtung wurde bereits erläutert.
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Mechanische Teile eines AusfUhrungsbeispiels der Erfindung sind in Fig. 2 dargestellt. Es sind dargestellt
ein Hauptwagen 9, auf dem ein seitlicher oder Horizontalwagen 11 und ein Vertikalwagen 12 befestigt
sind. Der Hauptwagen 9 ist auf Schienen 10 bewegbar, die im wesentlichen parallel zur Schweißlinie verlaufen. Die
Wagen 11, 12 weisen Antriebsmotoren 13 bzw. 14 an ihren
Enden auf, die in Vorwärts- oder Rückwärts richtung drehbar
sind, zur Bewegung nach rechts bzw. nach links eines Ständers 15 mittels jeweils einer Schraube. Sine ähnliche
Einrichtung ist zur Vertikalbewegung vorgesehen. Der Horizontalwagen 11 ist am Ständer 13 des Vertikalwagens
befestigt. Der Ständer 15 ist mit einem berührungslosen
Fühler 16 zur Nut-Erfassung über einen Arm 17 versehen. Bei Bewegung des Hauptwagens 9 längs der Schweißlinie bewegt
sich der Fühler 16 derart seitlich hin und her, daß er die Breite der Nut 2 durch wiederholte Vorwärts- und RUckwärtsbewegungen
der Antriebsmotoren 13 und 14 überdeckt.
Die Bewegung des Fühlers 16 wird durch einen (nicht dargestellten) Lagedetektor überwacht, der am Wagen 11 befestigt
ist. Der Lagedetektor ist in geeigneter Weise miteinem
Potentiometer versehen, kann jedoch andererseits auch eine andere Einrichtung wie einen Codierer oder einen Differentialtransformator
aufweisen, der Verschiebungen erfassen kann.
Die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungen des Fühlers und der Nut-Lage ist in Fig.3 wiedergegeben. Dabei soll
eine Ausgangsspannung E, erzeugt werden, wenn der Fühler am Basismetall 1 angeordnet ist, und soll eine Ausgangsspannung
*? erzeugt werden, wenn der Fühler 16 am Basismetall
I1 angeordnet ist oberhalb der Nut 2. Das Ausgangs-
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signal unterliegt Änderungen, wie das in der Zeichnung dargestellt ist, zwischen den Spannungen E. und E2, wenn
sich der Fühler 16 in einer festen Höhe bewegt. Die AusgangesignaIe ändern sich abhängig von der Form der Nut
Durch Einstellen einer Ausgangsspannung aufgrund der
Beziehung zwischen diesem A us gangs signal und dem vom Fühler
16 überdeckten Abstand wird die Lage der Nut, die dieser bestimmten Spannung zugeordnet ist, erfaßt. Ein Verfahren
zum Nachführen oder Abtasten einer Schweißlinie unter Verwendung dieses Konzepts wird im folgenden erläutert.
Ein Diagramm zur Erläuterung des Schweißlinien-Abtast betriebs
bzw. -NachfUhrbetriebs ist in Fig.4 wiedergegeben.
Dabei ist an der Abszisse die Zeit aufgetragen, die zur Bewegung des Fühlers 16 erforderlich ist, wobei eine
V-Nut abgetastet wird. Mit E sind Ausgangsspannungen des Fühlers 16, mit P Ausgangsspannungen des Potentiometers zur
Erfassung seitlicher Lagen der V-Nut und mit Po ein Ausgangs-Signal
bezeichnet, das die Mittellage der Nut darstellt. Eine Hin- und Herbewegung des Fühlers ist durch den Abstand
zwischen E, und E2 wiedergegeben.
Es sei angenommen, daß die A us gangs spa nnung en ü* , Sp
erzeugt werden, wenn der Fühler 16 auf dem Basismetall 1 angeordnet ist und das Basismetall 1* erreicht hat, nach
überqueren der Nut 2. Weiter sei angenommen, daß die Ausgangsspannung
E,' erzeugt wird, wenn der Fühler 16 von neuem die Nut 2 überquert und das Basismetall 1 erreicht. Die
Spannungen E, und E2 werden zu deren Vergleich abgetastet
und die niedrigere der beiden Spannungen wird erfaßt. Im Fall von Fig. 4 ist die Spannung E2 niedriger und wird
damit ausgewählt, wodurch ein Wert gesetzt oder eingestellt wird, der gleich der Spannung E2 abzüglich einer vorgegebenen
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Bezugsspannung € entspricht, d. h., K2 -Γ (wenn die
FUhIer-Ausgangsspannung umgekehrt wird, wird der größere
Spannungswert erfaßt derart, daQ die Summe des größeren
Werts und einer vorgegebenen Bezugsspannung 4 ,d.h.
E + ( , gesetzt oder eingestellt wird). Nach dem Hinstellen
dieses Werts beginnt die Rückwärtsbewegung des Fühlers 16
vom Basismetall 1' zum Basismetall 1 mit dem Ergebnis, daß der Fühler 16 zur Ausgangslage zurückkehrt. Während dieses
RUckkehrbetriebes überquert der Fühler 16 die Nut 2 einmal
und deshalb gibt es zwei Stellen oder Punkte, anbenen die Ausgangsspannung E2 - tf vom Fühler 16 erzeugt wird. Es
sei angenommen, daß die Nuten-Lagen Q1 und Q2 sind und
daß die Potentiometer-Ausgangssignale P1 und P2 an den
jeweiligen Punkten sind. Die V-Nut ist symmetrisch bezüglich der Schweißlinie. Durch Bestimmen des Durchschnittswertes
der Ausgangssignale P1 und P2 (P3 = (P1 + P2)/2) entsprechend den beiden Nutenlagen Q1 und Q2 1st es möglich,
das Ausgangssignal des Potentiometers in Form eines Durchschnittswertes P„ zu erhalten, der der Mittellage Q„
zwischen den Nuten-Lagen Q1 und Q2 entspricht. Auf diese
Weise kann die Schweißlinie der V-Nut durch die Ausgangssignale des Potentiometers erfaßt werden.
in seiner Ausgangslage zurückgeführt. Wenn während des Verfahrens die Höhe der Basismetalle 1, 1* sich voneinander
unterscheidet,infolge von Verformungen der Basismetalle 1,
od.dgl., derart, daß das Ausgangssignal des Fühlers 16 höher oder niedriger als E1 wird, wird die Höhe des Fühlers
angehoben oder herabgesetzt derart, um e inen Ausgangs spa nnungswert von E1 zu erhalten. Diese Einstellung wird so durchgeführt, wie das weiter unten erläutert wird, daß das Aus-
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gangsslgnal des Fühlers 16 von seitlicher oder Horizontalsteuerung zur Vertikalsteuerung umgeschaltet wird. Folglich
können seitliche oder Horizontal- und Vertikal-Steuerbetriebsschritte mit einem einzigen Fühler 16 durchgeführt
werden. Nach einer vertikalen Lageeinstellung wird wieder eine seitliche oder Horizontalbewegung ausgelöst zur
Wiederholung des erläuterten Verfahrensschrittes.
Das Ausgangssignal des Potentiometers wird bei jeder Hin- und Herbewegung des Fühlers 16 wiederholt. Dieses
Signal P^ wird zum Korrigieren der Lage des Horizontalwagens des Schweißbrenners verwendet. Weiter ist die
Mittellage der Fühler-Hin- und Herbewegung vorgegeben. Der vorgegebene Wert wird mit dem tatsächlichen oder
Ist-Ausgangssignal P des Potentiometers verglichen.
Durch Korrektur zum Ausgleich der Differenz dazwischen wird die Schweißlinie kopiert durch Selbstkorrektur selbst
wenn die Nut-Lage sich tndert mit sich fortbewegendem Hauptwagen 9.
Ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines tatsächlichen Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig.5
dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Analogsteuerung für den
Abtast- bzw. NachfUhrbetrieb. Es sind wiedergegeben das
Ausgangssignal P des Potentiometers und das Ausgangssignal E des Fühlers. Die FUhler-Ausgangssignale 18, I9, die von
einem Vergleicher 20 miteinander verglichen werden, werden über Tastspeicher 18, I9 (sample-and-hcüd) gehalten oder gespeichert und das niedrigere der beiden Ausgangssignale wird
durch eine Wahlschaltung 21 gewählt. Um einen Pegel zu erreichen, der um S niedriger ist als dieser niedrigere
Wert,wird ein gegebener Pegel mittels eines Operationsverstärkers 22 und eines Pegeleinstellglieds 23 eingestellt
oder gesetzt. Die Lage, die diesem Pegel zugeordnet ist,
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wird Über einen Vergleicher 24 einem (ersten) Zeltsteuerglied 25 zugeführt zur Zeltsteuerung von Tastspeichern 26,
27 zum Tastspeichern der Potentiometer-Lage. Der Ausgangswert der Potentiometer wird mit dieser Zeltsteuerung so
tastgespeichert,daß das Ausgangssignal Pe des Potentiometers
entsprechend der Mittellage Über einen Addierer 28
erzeugt wird. Dieser Wert wird durch einen Tastspeicher 29
gehalten, bis zur nächsten Anwendung bzw.Zuführung eines
Signals nach einer Hin- und Herbewegung.
Öle FUhIerhöhe wird korrigiert durch Betreiben einer
Vertikalsteuerung nachdem die FUhler-Ausgangsslgnalschaltung auf die Vertikalsteuerung umgeschaltet worden ist abhängig
vom Ausgangssignal eines (zweiten) Zeitsteuerglieds 30. Nach Vertikalkorrektur wird ein Signal zur Tastspeicherung
des Ausgangssignals B des Fühlers 16 durch das zweite Zeitsteuerglied 30 erzeugt und den Tastspelchernl8, 19 und dem
ersten Vergleicher 20 zugeführt.
Bin Blockschaltbild zur Erläuterung einer digitalen Abtast- bzw. Nachfuhrsteuerung ist in Fig. 6 dargestellt.
Diese Schaltung enthält einen Analog/Digital-Umsetzer 39*
Register 40, 41, 42, 43, Digital/Analog-Umsetzer 44, 46, einen Addierer 47, einen Halbierer 48, wie sie bei Digitalsystemen üblich sind, zusätzlich zu einem Tastspeicher 31*
Wahlsohaltungen 32, 33* einem Addierer 34, Vergleiohern 35»
45, einem Pegeleinstellglied 36 und Zeitsteuergliedern 37»
38.
Die Betriebsweise dieser Schaltung wird im folgenden erläutert. Zunächst werden die FUhler-Ausgangsspannungen an den
Bndpunkten P, und P„ nach der Bewegung des Fühlers von P.
nach PH in Fig. 4 abgetastet mittels des Tastspeichers 31 und
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der Ana log-Wahlschaltung 32, werden in Digitalwerte umgesetzt durch den Analog/Digital-Umsetzer 39,und die sich
ergebenden Werte E, und Ep werden im Register 40 bzw. 41 gespeichert. Diese Ausgangssignale werden im Vergleicher
so miteinander verglichen, daß der niedrigere der beiden Werte ausgewählt wird durch eine Digital-Wahlschaltung
(nämlich E2, wenn E. größer als Ep ist^bzw. E,, wenn E2
größer als E, ist), und werden in ein Analogsignal durch den (ersten) Digital/Analog-Umsetzer 44 umgesetzt. Sine
Bezugsspannung S von der Pegeleinstelleinrichtung 36
wird diesem Analogsignal hinzugefügt im (ersten) Addierer zur Erzeugung des Wertes E, - S oder Ep- C » wobei dieser
Wert mit dem Ausgangssignal des Fühlers l6 im (zweiten+Vergleicher 35 verglichen wird .
η ι*
bewegt, nimmt die Ausgangsspannung des die Nut Überquerenden
Fühlers 16 den in Fig. 3 dargestellten Signalverlauf an, wodurch der Spannungswert S - ζ an zwei Stellen P. und P-erzeugt wird. Diese beiden Punkte werden durch den (zweiten)
Vergleicher 35 und das (zweite ) Zeitsteuerglied 38 erfaßt. Die Ausgangsspannung des Potentiometers in dem Verfahren
wird durch den Tastspeicher 31 gehalten, in einen Digitalwert umgesetzt über die Wahlschaltung 32 und den Analog/Digital-Umsetzer 39 und die sich ergebenden Werte E1 und E2 werden
im Register 42 bzw. 43 gespeichert. Von diesen Ausgangswerten wird ein Durchschnitt P gebildet, d. h. die Mitte der Nut
berechnet mittels des (zweiten) Addierers 47 und des Halbierers
Der Digitalwert P„ wird in Form eines Analogwertes abgegeben
über einen (zweiten) Digital/Analog-Umsetzer 46, wodurch eine Nut-Korrektursignal erzeugt wird.
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- yi -
Jedes dieser beiden Verfahren kann zum Abtasten bzw. Nachführen der Schweißlinie verwendet werden. Alle beiden
genannten Verfahren zum Abtasten bzw. Nachführen der Schweißlinie sind solche, bei denen Ausgangssignale des
Fühlers an den Basismetallen 1 und 1* verglichen werden und die Mitte der Nut erfaßt wird durch Berechnung aus
den Lagen, die einem gegebenen eingestellten Pegel tf" entsprechen, wodurch die Korrektur während des Abtastens oder
NachfUhrens der Schweißlinie erreicht wird. Ein Blockschalbild eines Detektors zum Erfassen der dem geringsten Wert
des FUhlerausgangssignals entsprechenden Lage ist in Fig.
dargestellt. Ss sind dort vorgesehen, ein Differentiator 49,
ein Zeitsteuerglied 50 und ein Tastspeicher 51. Der Fühler 16 erzeugt bei der Bewegung über die Schweiß-Nut
ein Ausgangssignal E, das dem Differentiator 49 zugeführt
wird, wobei der Differentialquotient vom Ausgangssignal E
abhängig sich ändert. Der Differentialquotient verändert sich von minus nach plus für /einen, Hin-Weg und von plus
nach minus für den anderen, RUck-Weg. Zum Zeitpunkt einer derartigen Änderung erzeugt das Zeitsteuerglied 50 ein
Impulssignal und der Wert P des Ausgangssignals des Lageerfassungs-Potentiometers wird durch den Tastspeicher 51
gehalten, um so das Ausgangssignal P0 zu erzeugen. Für die
Abtastung bzw. NachfUhruig wird die Differenz zwischen diesem
Ausgangssignal und einer vorgegebenen Lage erzeugt und wird die Lage so korrigiert, daß eine derartige Differenz beseitigt
wird. Die Lagekorrektur des Fühlers kann während einer Hin- und Herbewegung zweimal erreicht werden.
Gemäß der genannten Abtast- bzw. Nachführverfahren ist die Nut-Lage vorgegeben, wobei die Differenz zwischen dem
vorgegebenen Wert und dem erfaßten Wert erzeugt wird und die Lage des Schweißbrenners korrigiert wird. Bei diesem Verfahren
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Al
ist die tatsächliche oder Ist-NachfUhrbedingung während
des NachfUhrbetriebs schwierig zu Überwachen. Um die
NachfUhrbedingung während des tatsächlichen Betriebs zu
Überwachen, muß deshalb eine Sichtanzeige vorgesehen werden.
Beispiele von Sichtanzeige-Schaltungen zur überwachung der
Nut-NachfUhrlage sind in den Fig. 8a und 8b dargestellt.
Erstere zeigt eine Lampen-Anzeige und letztere eine Meßgerät-Anzeige. In Fig. 8a wird die Nut-NachfUhrlage mittels
eines Einstellgliedes 52 vorher eingestellt. Diese Lage wird mit dem Lage-Ausgangssignal P . das während des Abtast-
bzw. NachfUhr-Betriebs erfaßt ist, verglichen in einem Vergleicher 53, wodurch die Spannungsdifferenz zum Durchschalten
oder Sperren eines Transistors 54 verwendet wird. Wenn der erfaßte und der eingestellte Wert identisch sind,
sperrt der Transistor 54 nahezu vollständig und leuchtet
eine lichtemittierende Diode oder τ,τφ 55 blau. Wenn eine
Differenz zwischen dem eingestellten und dem erfaßten Wert besteht, leitet andererseits der Transistor 54 und leuchtet
die LED 55 rot. Diese LSD 55 ist vorzugsweise so, daß sie ihre Leuchtphase spannungsabhängig ändert. Auf diese Weise
können Anzeigen unterschiedlicher Farben mit einem einzigen Bauteil erreicht werden.
Die von der Schaltung gemäß Fig. 8a ausgehende Schaltung gemäß Fig. 8b enthält zusätzlich einen Umkehr- oder invertierenden
Verstärker 56 in einer dem Vergleicher 53 vorgeschalteten
Stufe. Die Schaltung erfaßt, ob die Differenz zwischen dem durch das Einstellglied 52 vorgegebenen eingestellten
Signal und dem erfaßten Signal P positiv oder
negativ oder identisch ist. Das Ergebnis dieser Diskrimination
wird zur Ablenkung des Meßgerätes 52 zur positiven Seite oder
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negativen Seite verwendet, wodurch eine kontinuierliche überwachung deren Differenz erreichbar ist.
Wie sich aus der Beschreibung ergibt, ist es bei der Erfindung nicht erforderlich, die Einstellung zu ändern,
selbst wenn die Form der Basismetalle großer Dicke sich bei jedem Schritt bzw. überqueren ändert, wodurch der
Schweißbetrieb bis zur Endlage durchführbar ist. Selbst wenn eine Versetzung oder Verschiebung zwischen den Basismetallen vorhanden 1st, ermöglicht die Tatsache, daß die
Abtast- bzw. NachfUhrlage ausgehend vom niedrigeren der FUhler-Ausgangsspannungen an den Enden der Nuten erfaßt
wird, . eine sanfte oder leichte Schweißung.. ., .
die Da weiter die lateralen oder seitlichen und/vertikalen
Längenüurch den Fühler durch Umschalten der Schaltkreise
erfaßt werden, verwendet die Erfindung im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtungen,die zwei Fühler und zwei
Schaltungen erfordern, lediglich einen einzigen Fühler. Durch die Erfindung wird also nicht nur die Schweißgenauigkeit
erhöht, sondern auch der Aufbau vereinfacht.
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-JR-
L e e r s e i I e
Claims (7)
1. Verfahren zum automatischen Schweißlinien- oder Schweißnaht -Nachfuhren,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schweißbrenner der Nut abhängig von Ausgangsspannungen eines Fühlers nachgefUhrt wird, der berührungslos
an Basismetallen über deren Nut hin- und herbewegt wird,
daß die Ausgangsspannungen (E. und Ep) an den Enden der
Nuten miteinander verglichen werden,
daß eine Spannung eingestellt wird, die gleich der Summe der niedrigeren der beiden Spannungen und einer
Bezugsspannung 6 ist, d. h. E1 - i~ bzw. E2- f ,
daß eine Ausgangsspannung (P0) bestimmt wird, die der
Mitte der Nut entspricht ausgehend von dem Spannungswert E1 - δ bzw. E2- S ,
daß die Differenz zwischen der Spannung (P ) ^i die die Mitte
wiedergibt, und einer vorgegebenen Spannung, diedie Mitte der Fühler-Hin- und Herbewegung wiedergibt, erzeugt wird, und
daß die Nut so abgetastet bzw. ihr so nachgefUhrt wird,
daß diese Frequenz beseitigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß
der Abstand zwischen dem berührungslosen Fühler und den
Basismetallen erfaßt wird, wobei der Abstand bei Jeder Hin- und Herbewegung des Fühlers korrigiert wird.
3. Verfahren zum automatischen Schweißlinien- oder Schwelßnaht-Abtasten bzw. -Nachführen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut unter Verwendung eines Fühlers abgetastet wird, der berührungslos auf Basismetallen über der Nut hin-
und herbewegt wird,
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daß die Lage erfaßt wird, die dem Minimalwert der Ausgangssignale des Fühlers während jeder Hin- und Herbewegung
entspricht,
daß die Differenz zwiscte η der Lage und der vorgegebenen
Lage bestimmt wird, und
daß die Nut abgetastet bzw. ihr nachgefUhrt wird unter
Korrektur zur Beseitigung dieser Differenz.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
die Nut unter Verwendung eines *'ühlers erfaßt wird, der
berührungslos auf Basismetallen über der Nut hin- und herbewegt wird/Und daß die Differenz zwischen der Nut und einer
eingestellten Lage der Nut angezeigt wird.
5. Vorrichtung zum automatischen Schweißlinien- oder Schweißnaht-Abtasten bzw.-Nachführen,
gekennzeichnet durch
einen, sich berührungslos über der Nut (2) von Basismetallen
(1, 1') hin- und herbewegenden Fühler Cl6), eine Einrichtung zum Bewegen und Steuern des Fühlers (16),
und
einen Lagedetektor zum Erfassen der Bewegungslänge des
Fühlers 16.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung enthält:
Tastspeicher (18, I9) zum Halten oder Speichern der Fühler- Ausgangssignale (E1, S2),
einen ersten Vergleicher (20) zum Vergleich der Pegel der Fühler-Ausgangssignale (E1, E2) miteinander,
eine Wahlschaltung (21) zur Auswahl des niedrigeren der
verglichenen FUhlerausgangssignale (E1, E2),
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ein Pegeleinstellglied (23) zum Einstellen eines gegebenen Pegels € ,
einen Operationsverstärker (22) zum Erfassen eines Pegels, der kleiner ist als der durch die Wahlschaltung (21)
vorgegebenen Wert um den Wert δ des Pegeleinstellglieds (23),
einen zweiten Vergleicher (24) zum Vergleichen des FUhlerausgangssignals (E) mit dem vom Operationsverstärker (22)
erfaßten Pegel,
ein erstes Zeitsteuerglied (23) zur Erzeugung eines Impulssignals, wenn das FUhler-Ausgangssignal (E) mit dem
Pegel vom Operationsverstärker (22) als Ergebnis des Vergleichs Übereinstimmt,
Tastspeicher (26, 27) zum Halten oder Speichern von Lagesignalen (P), die vom Fühler (16) abhängig vom Impulssignal
erzeugt sind,
einen Addierer (28) zur Erzeugung der Summe der Lagesignale,
die von den Tastspeichern (26, 27) abgegeben sind, und
einen Tastspeicher (29) zum Halten oder Speichern der Summe (P_) bis zur Anlage des nächsten Signals (Fig.5).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
einen Tastspeicher (31) zum Haltern oder Speichern des
FUhler-Ausgangssignals (E) und des vom FUhler-Lagedetektor
erzeugten Ausgangssignals (P),
eine Wahlschaltung (32) zur Auswahl der Werte der FUhlerausgangss ignale C^1» E2) und der Lagesignale (P,, Pg)
abhängig von von Zeitsteuergliedern (37, 38) erzeugten Signalen,
einen Analog/Digital-Umsetzer (39) zum Umsetzen der
FUhler-Ausgangsslgnale (E., E2) und der Lagesignale (P., Pp)
in Digitalwerte,
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jReglster (4O, 41, 42, 45) zum jeweils Speichern der
Digitalwerte,
einen ersten Vergleicher (45) zum Vergleichen der digitalisierten FUhler-rAusgangssignale (E,, Ep) miteinander,
eine zweite Wahlschaltung (33) zur Auswahl einer der digitalisierten Spannungen (E1, Eg) abhängig von einem
vom ers ten Vergleicher (45) erzeugten Signal,
einen ersten Digital/Analog-Umsetzer (44) zum Umsetzen
des ausgewählten Wertes in ein Analogsignal,
einen ersten Addierer (34) zum Addieren des vom Digital/
Analog-Umsetzer (44) erzeugten Signals zum von einem Pegeleinstellglied (36) eingestellten Signal, durch das das
Einstellen eines vorgegebenen Wertes f erreicht ist,
einen zweiten Vergleicher (35) zum Vergleichen des FUhler-Ausgangssignals (E) und des Ausgangssignals des
ersten Addierers (34) miteinander,
einen zweiten Addierer (37) zum Addieren der von den Registern (42, 43) abgegebenen Signale,
einen Teiler (Halbierer 48) zum Halbieren der Werte
vom zweiten Addierer (47) zur Bestimmung der . Mittellage der Nut (2), und
einen Digital/Analog-Umsetzer (46) zum Umsetβen des geteilten Wertes in ein Analogsignal (P„) ( Fig. 6).
803 tOS (07*3
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