DE2715644A1

DE2715644A1 - Maintaining consumable welding electrode wire in middle of seam - with electronic appts. having servomotor to move arc welding burner sideways

Info

Publication number: DE2715644A1
Application number: DE19772715644
Authority: DE
Inventors: Johannes Heinen; Franz-Josef Dipl Ing King; Rolf Ing Grad Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1978-10-12

Abstract

The distance between the point where the welding current is fed into the electrode wire and workpiece, is kept constant; and a measuring shunt is located in the cable feeding the current to the wire. The shunt is connected to conventional electronic equipment feeding pulses to a servomotor, which keeps the wire in the middle of the seam. Pref. the electronic circuit includes a comparator fed with a desired value for the current and the actual values and the current difference is used to move the welding burner sideways; a reversing switch may also be used. A single wire can thus be automatically kept in the middle of the seam.

Description

Fubrungssystern der Elektrode einer LichtbogenschweißmaschineSystem for feeding the electrode of an arc welding machine

in Sch«seiNspel tdi tte Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Voraussetzung fUr eine verbesserte Mechanisierung der Lichtbogenschweißverfahren ist die selbsttätige Führung des Schweißkopfes in Schweißfugenmitte. Neben einer Reihe von Führungssystemen, die die Schweißfuge mechanisch mit Rollen oder Stiften abtasten, sind auch eine Anzahl von Meßsystemen entwickelt worden, die die Fugenmitte benihrungslos erfassen. Hierzu zählen vor allem induktive und optische Meßeinrichtungen. Die Nachteile dieser Methoden, ob mit berührenden oder beriihrungslosen Sensoren arbeitend, die insbesondere darin begrisndet sind, daß ein zusätzlicher, dem Lichtbogen vorlaufender FUhler benötigt wird und ein Versager des Gebers infolge von Unstetigkeiten in der Fugenform, unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit oder Beeinträchtigung möglich ist, wurden durch die Entwicklung von Führungssysternen umgangen, die auf zusätzliche Sensoren verzichten und den Lichtbogen selbst als Geber benutzen. Hierbei sind zwei Verfahren hervorzuheben. Im einen Fall wird der Lichtbogen magnetisch zu beiden Flanken der Fuge ausgelenkt und die Meßwerte in den Auslenkendpunkten erfaßt und miteinander verglichen. Bei außermittiger Position der Elektrode sind die dynamischen Veränderungen der Lichtbogenkenngrößen ungleich groß, wobei die Differenz aus den beiden Meßwerten für die Abweichung aus Fugenmitte darstellt.Prerequisite for an improved mechanization of the arc welding process is the automatic guidance of the welding head in the center of the welding joint. In addition to a Series of guide systems that mechanically close the weld joint with rollers or pins scan, a number of measuring systems have also been developed to measure the center of the joint record without contact. These include above all inductive and optical measuring devices. The disadvantages of these methods, whether with touching or non-contact sensors working, which are based in particular in the fact that an additional, the arc A leading sensor is required and a failure of the encoder due to discontinuities in the shape of the joint, different surface properties or impairment possible have been circumvented by developing management systems that are based on dispense with additional sensors and use the arc itself as a transmitter. Here two procedures should be emphasized. In one case the arc becomes magnetic deflected on both flanks of the joint and the measured values in the deflection end points recorded and compared with each other. If the electrode is in an off-center position the dynamic changes in the arc parameters are unequal, with the Represents the difference between the two measured values for the deviation from the center of the joint.

Bei dem zweiten Verfahren werden zwei Drahtelektroden voneinander isoliert und synchron einem Schweißbrenner zugeführt, wobei die Drahtelektroden so angeordnet sind, daß der eine Lichtbogen auf der einen Schweißfugenflanke und der andere auf der gegenüberliegenden Flanke brennt. Durch die getrennte Stromzuführung teilt sich der Gesamtschweißstrom in zwei Teilströme auf, die gleich groß sind, solange sich der Brenner in Fugenmitte befindet. Bei Abweichung des Brenners aus Fugenmitte ergeben sich durch Änderung der Widerstandsstrecken zwischen Kontaktdüse und Werkstück unterschiedliche Einzellichtbogenströme, deren Differenz als Maß für die Abweichung aus Fugenmitte erfaßt und zur kontinuierlichen Brennerrückführung genutzt wird. Nachteilig ist bei beiden Verfahren, daß in vielen Fällen die Fuge für einen gependelten Lichtbogen bzw. zwei nebeneinander oder schräg hintereinander versetzte Elektroden zu eng ist. Dazu kommt, daß die zur magnetischen Pendelung erforderlichen Magnete sowie die Magnetstromquelle zusätzlichen apparativen Aufwand bedeuten.In the second method, two wire electrodes are separated from each other isolated and synchronously fed to a welding torch, the wire electrodes are arranged so that the one arc on the one welding joint flank and the other on the opposite flank burns. Through the separated Power supply divides the total welding current into two partial currents, which are the same are large as long as the burner is in the middle of the joint. If the burner deviates from the middle of the joint result from a change in the resistance paths between the contact nozzle and workpiece have different individual arc currents, the difference between them as a measure of the deviation from the center of the joint is recorded and for continuous burner return is being used. The disadvantage of both methods is that in many cases the joint for a pendulum arc or two side by side or diagonally behind each other offset electrodes are too narrow. In addition, the magnetic pendulum Required magnets and the magnetic power source additional equipment expenditure mean.

So wird in der US-PS 3 204 081 ein Verfahren zur Mittenführung des Sohweißkopfes beschrieben, bei dem der Lichtbogen ständig magnetisch gependelt wird.Thus, in US Pat. No. 3,204,081, a method for centering the Sohweißkopfes described, in which the arc is constantly oscillated magnetically.

Es ist weiterhin aus der DT-AS 1 080 712 bekannt, Sparnungsdifferenzen im Werkstück für die Steuerung des Schweißkopfes in Fugenmitte auszunutzen, was aber in der Praxis kaum anwendbar ist, da Inhomogenitäten im Werkstück, Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke und undefinierbare Ubergangswiderstände die Funktionsfähigkeit sehr stark beeinträchtigen.It is also known from DT-AS 1 080 712, savings differences in the workpiece to control the welding head in the middle of the joint, what but is hardly applicable in practice because of inhomogeneities in the workpiece, surface properties of the workpieces and indefinable transition resistances the functionality very much severely affect.

Wünschenswert wäre deshalb ein Fugenmittenführungssystem, das einerseits auf zusätzliche Sensoren verzichtet, also ebenfalls den Lichtbogen als Geber benutzt, bei dem jedoch anderseits die konventionelle Eindrahtschweißwig beibehalten werden kann, ohne den Lichtbogen oder die Elektrode in irgendeiner Weise zur Meßsignalerzeugung zu beeinflussen. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, beim normalen Eindraht-Verbindungsschweißen Abweichungen der Elektrode aus der Fugenmitte zu erkennen und den Brenner in Fugenmitte zurückzuführen.A joint center guide system that, on the one hand, would therefore be desirable dispenses with additional sensors, i.e. also uses the arc as a transmitter, However, on the other hand, the conventional single-wire welding is retained can, without the arc or the electrode in any way to generate the measurement signal to influence. The invention lies so the task is based In normal single-wire joint welding, the electrode deviates from the center of the joint to recognize and return the burner in the middle of the joint.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Schweißstromzuleitung ein Meßgerät für die bei Mittenabweichung der Elektrode auftretende Schweißstromänderung vorgesehen ist, ferner ein Stellmotor für das Rückführen der Elektrode bzw. ihres Halters in Fugenmitte, der seine Impulse von dem Meßgerät über an sich bekannte Schaltgeräte erhält, wobei der Abstand zwischen dem Punkt, an dem der Strom in die Elektrode eingeleitet wird und dem Werkstück konstant gehalten wird.According to the invention this object is achieved in that in the welding current lead a measuring device for the change in welding current that occurs when the electrode deviates from the center is provided, furthermore a servomotor for the return of the electrode or its Halters in the middle of the joint, who known his impulses from the measuring device Switchgear receives, being the distance between the point at which the current enters the Electrode is introduced and the workpiece is kept constant.

Es hat sich gezeigt, daß es in der Praxis genügt, den Abstand Brenner-Werkstück konstant zu halten.It has been shown that in practice it is sufficient to measure the distance between the burner and the workpiece keep constant.

Dieser Stellimpuls führt entweder zu einer Verringerung oder Vergr#ßerung der Soll-Ist-Differenz, je nachdem, ob er in Richtung auf die Nahtmitte oder entgegengesetzt erfolgt ist. Im ersteren Fall wird diese Richtung beibehalten, im anderen Fall wird der Stellmotor umgepolt und danach in Richtung Nahtmitte nachgeftihrt, bis die Abweichung des Sollwertes vom Ist-Wert Null ist.This control pulse either leads to a decrease or an increase the target / actual difference, depending on whether it is in the direction of the middle of the seam or in the opposite direction is done. In the first case this direction is maintained, in the other case it is The polarity of the servomotor is reversed and then moved towards the middle of the seam until the deviation of the setpoint is zero from the actual value.

In der schweißtechnischen Fertigung treten eine ganze Reihe von Verbindungsaufgaben auf, bei denen der Verlauf der Schweißfuge nicht geradlinig, sondern gekrtmmt ist, wobei Jedoch die Kru~mmung durch das Bauteil bestimmt nur eine Richtung aufweist, d.h. der Brenner nur in entgegengesetzter Richtung aus der Fugenmitte geraten kann. Die Richtung der Bauteilkrtimmung wird in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung an dem Steuergerät voreingestellt, so daß nach Erkennung einer Mittenabweichung der Brenner solange in dieser voreingestellten Richtung nachgeftihrt wird, bis die Abweichung wieder Null ist. In Fällen, in denen zwar die Schweißfugenkrümmung ständig eine erkennbare Richtung aufweist, sich diese aber im Verlauf der Naht ein- oder mehrmals ändert, kann der Bedienungsmann Jeweils in den Scheitelpunkten einen Umschalter am Steuergerät betätigen, wodurch entweder der Istwert oder die Motordrehrichtung umgepolt wird. Für besondere Anwendungsfälle können die Steuergeläte daher vereinfacht und verbilligt werden, weil die Binrichtungen filr die Erzeugung des Tastschrittes sowie für die Umkehrung der Nachstellrichtung entfallen können.There are a number of connection tasks involved in welding production in which the course of the welding joint is not straight, but curved, However, the curvature determined by the component has only one direction, i.e. the burner can only get out of the middle of the joint in the opposite direction. The direction of the component trimming is determined in a further embodiment of the device preset on the control unit so that after detection of a center deviation the burner continues in this preset direction until the Deviation is zero again. In cases where the weld joint curvature is constant has a recognizable direction, but this turns in or out in the course of the seam changes several times, the operator can each time in the vertices press a toggle switch on the control unit, whereby either the actual value or the Motor direction of rotation is reversed. For special applications, the control devices therefore simplified and cheaper because the devices for the production of the touch step as well as for the reversal of the adjustment direction can be omitted.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention is explained below using an exemplary embodiment will.

Die Zeichnung zeigt schematisch die Anordnung des Führungssystems. Durch ein Drahtvorschubsystem 1 wird die Elektrode mit konstanter Geschwindigkeit dem Brenner 2 zugeführt. In der Strom zuführung befindet sich ein Meßshunt 3, mit dem der Schweißstrom gemessen wird, den eine Energiequelle 4 liefert.The drawing shows schematically the arrangement of the guide system. A wire feed system 1 moves the electrode at a constant speed fed to the burner 2. In the power supply is a measuring shunt 3, with which the welding current is measured, which an energy source 4 supplies.

Bei Abweichungen der Elektrode aus Fugenmitte ergibt sich durch Änderung des Widerstandes zwischen dem Punkt, an dem der Strom in die Elektrode eingeleitet wird und Werkstück 5, d.h.If the electrode deviates from the center of the joint, the result is a change the resistance between the point at which the current is introduced into the electrode and workpiece 5, i.e.

also Uber freiem Drahtende 6 und dem Lichtbogen 7 eine Schweißstromänderung und damit eine Änderung des Spannungsabfalls am Neßshunt 3. Dies führt nach einem Vergleich in einem Rechner 8 mit dem über ein Potentiometer 9 vorgegebenen Sollstrom zu einem Stellsignal 10, das über ein Steuergerät 11 in Schrittimpulse 12 umgewandelt wird, die zur Ansteuerung des zur Seitenverstellung des Brenners verwendeten Schrittmotors 13 dient.that is, a welding current change over the free wire end 6 and the arc 7 and thus a change in the voltage drop at the Neßshunt 3. This leads to a Comparison in a computer 8 with the setpoint current specified via a potentiometer 9 to a control signal 10, which is converted into step pulses 12 via a control unit 11 that is used to control the stepper motor used to adjust the side of the burner 13 serves.

Hierbei wird die Richtung der Schrittimpulse entweder von Hand eingegeben oder die Steuerung ermittelt die Mittenabweichungsrichtung durch einen Tastimpuls wie beschrieben selbsttätig.The direction of the step impulses is either entered manually or the control determines the direction of center deviation by means of a key pulse automatically as described.

In allen Fällen wir die Elektrode solange nachgestellt, bis sich die ursprünglich vorgegebene Sollstromstärke wieder eingestellt hat.In all cases we readjust the electrode until the has set the originally specified nominal current strength again.

Claims

Claims 1. Guide system for the electrode or its holder an arc welding machine, d u r c h e k e n n n z e i c h ne t that in the welding current feed a measuring device (3) for the center deviation of the electrode (6) occurring welding current change is provided, furthermore a servomotor for the Return the electrode or its holder in the middle of the joint, which its impulses from the measuring device (3) obtained via switching devices known per se, the distance between the point at which the current is introduced into the electrode and the workpiece is kept constant.

2. Guiding system according to claim 1, characterized in that that a switch is provided with which the adjustment direction is specified.

3. A method for automating the management system according to claim 1, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that if there is a deviation from the nominal current a Control pulse is given in any direction, the change in the target / actual current difference is measured and the adjustment direction is changed when the # oll-actual current difference has increased during the adjustment by the setting pulse.

4. Guide system according to patent claim 1, which can be used z ei c h e t that the distance between the torch and the workpiece is kept constant will.