DEVICE FOR ADAPTIVE GUIDANCE OF A WELDING HEAD

Abstract: 1. A two-wire welding head guide system for arc welding curved seams, comprising - respective longitudinal, lateral and height supports in the direction of the linear spatial axes, respectively driven by an advance motor, - two electrically insulated electrodes (1, 2, 10, 11, 21, 22), arranged at a mutual distance, in a welding head holder (26, 28, 31) rotatable or pivotable around an axis extending through the welding groove, so that the angle (delta) enclosed by the plane containing the electrodes and the plane containing the longitudinal direction of the welding groove may be preset, - a measuring device for measuring the electric arc currents and/or the electric arc voltages of both electrodes, - and a control means for driving the motor of the lateral support in order to allow a correction of lateral deviations of the two electric arcs from the welding groove in dependence from the signals from the measuring device, characterised in that - a rotary drive (8, 14, 23) is provided at said welding head holder (26, 28, 31), which moves said welding head holder around a rotational or swivelling axis (7, 13, 24) perpendicular to a work piece in dependence from the signals from said measuring device such that the angle (alpha) of the electrode plane with respect to the plane in the longitudinal direction of the welding groove remains constant, - an angle detector (9, 25) detects the respective angle value (alpha) of said welding head holder with respect to a stationary coordinate (y), - and that the rates of displacement of the longitudinal and the lateral supports are determined from the angle value (alpha) and a predetermined target value (vs ) such that the speed of movement tangential to the welding groove and the position of the electrodes relative to said groove are maintained constant.

Description: vorrichtung zur adaptiven Schweisskooffffihrunq Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Beim vollmechanisierten Lichtbogenschweissen mit Koordina ten-Schweissmaschinen wird oft, z.B. wenn sich ein Bauteil während des Schweissens verzieht, eine automatische Korrek- tur der Schweisskopfstellung relativ zur Schweissfuge erforderlich. Hierfür sind bereits zahlreiche Lösungen vorge- schlagen worden. So wird oft mit Sensoren gearbeitet, die in der Regel räumlich getrennt vom Schweissbrenner angebracht sind und deshalb einen erheblichen Aufwand zur Kompensation des dadurch entstehenden Messfehlers, insbesondere bei grösseren Fugenabweichungen, erfordern. Die Möglichkeit, Korrekturdaten zur Schweisskopfverstellunq unmittelbar aus dem Schweissprozess durch einfache Strommessungen zu gewinnen und somit eine relativ einfache Schweiss kopfführung zu erhalten, ist vorzugsweise für das Metallschutzgasschweissen mit Doppeldrahtschweisskopf, durch die DE PS 25 46 221 bekannt geworden. Die hierbei beschriebene Anordnung der Drahtelektroden ist jedoch für viele Schweissaufgaben, z.B. beim UP-Schweissen von Kehlnähten mit Tandemanordnung der Drahtelektroden, nicht geeignet. weiterhin ändert sich insbesondere bei grösseren Abweichungen des Fugenverlaufs von der Richtung des Längsvorschubs der Schweissmaschine die Anordnung der Drahtelektorden relativ zur Fuge ebenso wie die augenblickliche Bewegungsgeschwin diqkeit des Schweisskopfs, da sich die Geschwindigkeiten des Längs- und des Quersupports bei einer Korrekturbewegung des nuersupports geometrisch addieren; hierdurch werden unre gelmässiqe, z.T. fehlerhafte Schweissungen erzeugt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit welcher Hilfe es möglich ist, beim Lichtbogenverbindunosschweissen sowohl nach dem Metall Schutzgasverfahren als auch nach dem Unterpulver-Uerfahren die Schweisskopfführung entlang einer beliebig verlaufenden Schweissfuge, die vorgegebene Drahtelektrodenstellung relativ zur Fuge sowie die Schweissgeschwindigkeit tangential zum augenblicklichen Fugenverlauf durch eine adaptive Rege- lunq während der Schweissung zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 4 sind die erforderlichen Weiterbildungen dieser Vorrichtung für verschiedene Anwendungen beschrieben. Mehrere solche Anwendunosbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt; dabei zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung einer mit Hilfe eines Elektromotors verdrehbaren Schweisskopf-Haltevor richtung zum Lichtbogenschweissen von Kehlnähten in horizontaler Lage mit einem Doppeldraht -Schweiss kopf, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Messwerterfassuno1 Fig. 3 ein Blockschaltbild der Regelung beim Kehinaht- schweissen in horizontaler Lage, Fig. 4 die schematische Darstellung einer mit Hilfe eines Elektromotors verdrehbaren Schweisskoof-Haltevor- richtung zum Lichtbogenschweissen in Wannenlage, Fig. 5 ein Blockschaltbild der Reoelung beim Tandemschwei ssen in Wannenlage, Fig. 6 die schematische Darstellung einer mit Hilfe eines Elektromotors verdrehbaren Schweisskopf-Haltevor- richtung zum Erstellen von Füllagen in Wannenlage mit einem Doppeldraht-Schweisskopf. Die Vorrichtung nach Fig. 1 ermöglicht den Einsatz des Zweidraht-Lichtbogenschweissverfahrens zum Herstellen von ehlnähten in horizontaler Lage. Erfahrungsgemäss lassen sich Kehlnähte in dieser Lage fehlerfrei schweissen, wenn beide Drahtelektroden 1, 2 in einem Winkel von ca. 150 bis 450 gegenüber dem senkrechten Bauteil 3 voreingestellt sind. Der zwischen der Schweifuge und der durch die Elektrodenachsen gelegten Ebene bestehende Auslenkwinkel 5 wird mittels eines verdrehbaren Halters 26 für einen Doppeldraht Schweisskopf 5 auf einem vorbestimmten Wert konstant gehalten; dabei ist jene Ebene so bestimmt, dass die Achse der in Schweissrichtung Y vorlaufenden Elektrode 1 das senkrechte Bauteil 3 etwas oberhalb der Stossstelle und die Achse der hinteren Elektrode das waagrechte Bauteil 4 in einem bestimmten Abstand trifft. Hierzu kann der Doppeldrahtschweisskopf 5 um seine Achse 6 um den Winkel 6 bis zu 450 aus der Tandemstellung heraus verdreht werden. Mit diesen beiden Winkeln p und 6 , die sich mit Hilfe der Vorrichtuno nach Fig. 1 vor der Schweissung einstellen lassen, ist die Stellung der Drahtelektroden relativ zur Schweissfuge be stimmt. Statt eines Doppeldraht-Schweisskopfs können auch zwei Ein zelschweissköpfe so angebracht sein, dass sich die oben beschriebene Anordnunq der Drahtelektroden ergibt. In diesem Fall lassen sich ebenso wie bei einem Doppeldraht-Schweiss- kopf, bei welchem die Drahtelektroden elektrisch qegeneinander isoliert dem Schweissprozess zugeführt werden müssen, die Schweissströme und Schweissspannungen beider Lichtbögen gemäss Fig. 2 getrennt erfassen. Auch wenn nur eine Schweissstromquelle verwendet wird, teilt sich der gesamte Schweissstrom gemäss dem ersten Kirchhoff'schen Gesetz in zwei Teilströme II und III auf, welche mit Hilfe von in die Teilstromkreise eingeschleiften Messwiderständen (Shunts) gemessen werden können. Wenn sich nun der Abstand zwischen dem senkrechten Bauteil 3 und dem Doppeldraht-Schweisskopf 5 z.B. durch eine seitliche Fugenabweichung ändert, ändert sich auch der Abstand zwischen der Schweisskopfunterkante und dem werkstückseitigen Lichtbogenfusspunkt der Drahtelektrode 1, wodurch sich bei gleicher Schweissmaschineneinstellung (qleicher Drahtvorschub, gleiche Stromquellenkennlinie) die elektrischen Betriebsdaten dieses Lichtbogens änderen Bei der Verwendung einer gemeinsamen Schweissstromquelle für beide Lichtbögen ändert sich hierbei bezüglich des Lichtbogens der Drahtelektrode 1 praktisch nur der Strom Ii, während bei zwei getrennten Stromquellen, insbesondere dann, wenn die Schweissstromquelle für die Draht- elektrode 1 eine stark fallende Kennlinie aufweist, insbesondere auch die Schweissspannung UI sich erheblich ändert. Bei einer änderung des Abstands zwischen dem Doppeldraht Schweisskopf 5 und dem waagrechten Bauteil 4, z.B. infolge einer Höhenabweichung der Schweissfuge, ändern sich bei der oben beschriebenen Ele! < trodenanordnung der Abstand zwischen der Schweisskopfunterkante und dem bauteilseitigen Fusspunkt des Lichtbogens der Drahtelektrode 2 und ebenso wiederum bei oleichbleibender Schweissmaschineneinstellung die elektrischen Schweissparameter III bzw. dieses Lichtbogens in der oben beschriebenen Weise. tim nun von der Art der Energiequellen auch bei einer Kombination von zwei unterschiedlichen Energiequellen, bezüglich Stromform (Gleichstrom, Wechselstrom) und Kennliniencharakteristik (Konstantspannungscharakteristik, fallende Charakteristik) unabhängig die Abstände zwischen Schweisskopfunterkante und jeweiligem werkstückseitigem Lichtbogenfusspunkt erfassen zu können, empfiehlt es sich also, die Strom und Spannungswerte beider Lichtbögen zu messen. Optokopp ler dienen jeweils zur galvanischen Trennung der Schweissstromkreise und der Auswerteelektronik und gleichzeitig als Messverstärker. Im Hinblick auf die Verarbeitung von Signalen von Wechselstromlichtbögen werden mit Hilfe von Effe4- tivwertbildern die Effektivwerte IIeff, IrIeff, UIeff# UIIeff gebildet. Diese Signale können nun jeweils weiter verknüpft werden, um Messsignale, die dem Abstand zwischen Schweisskopfunterkante und jeweiligem werkstückseitigem Lichtbogenfusspunkt proportional sind, zu erhalten. Eine relativ einfache Möglichkeit der Signalverknüpfung kann dabei die Nachbildung der mittleren Lichtbogenimpendanzen RI, RII ## darstellen, indem die Spannuns- effektivwerte U UIIeff durch die jeweiligen Stro effektivwerte IIeff' 1IIeff dividiert werden. Die weitere Verarbeitung dieser Signale RI, R11 kann nun mit Hilfe eines Mikroprozessors oder, wie in Fig. 3 e- zeigt, analog erfolgen. Hierbei wird zunächst die Differenz AR der Signale R1 und R11 gebildet. Auch wenn der DoD- peldraht-Schweisskopf die gewünschte Sollstellung relativ zur Schweissfuge innehat, kann je nach Einstellung der Win kelk und s der Abstand der Schweisskopfunterkante zum bauteilseitigen Fusspunkt des Lichtbogens 1 verschieden sein vom Abstand der Schweisskopfunterkante zum werkstückseitigen Fusspunkt des Lichtbogens 2, so dass die Signale RI und R eine gewisse Differenz D R aufweisen. Daher wird vor der Schweissung ein Sollwert für die Seitenabweichung, welcher mit # R von einem weiteren Differenzverstärker verglichen wird, so vorgegeben, dass das erzeugte Signal D gleich Null ist. Mit Hilfe dieses Sollwerts lässt sich somit der Soll-Abstand des Doppeldraht-Schweisskopfes 5 vom senkrechten Bauteil 3 gezielt einstellen. Liegt nun eine seitliche Fugenabweichung, z.B. eine Uergrö- sserung des Abstands zwischen Doppeldraht-Schweisskopf und senkrechtem Bauteil vor, so ändert sich #R Rund D wird un- gleich Null. Mit Hilfe dieses Signals D wird ein Elektromotor 8 angesteuert, wobei aus dem Vorzeichen dieses nun vorliegenden Signals D die Drehrichtung des Motors hervorgeht. Dieser Motor dreht dann den Schweisskopfhalter 26 nach Fig. 1 solange um eine senkrechte Achse 7 unter Bewegung der Elektrode I auf das senkrechte Bauteil zu, bis D wieder zu Null wird und die Sollstellung der Elektroden relativ zur Fuge wiederhergestellt ist. Für die Funktion dieses Regelkreises ist es erforderlich, dass die Drehachse 7 die Achse der Elektrode 2 in dem Punkt schneidet, in welchem die Achse der Drahtelektrode 2 das waagrechte Bauteil 4 trifft. Der Verdrehwinkel x des Schweissrcopfhalters wird synchron von einem ldinkelmesser 9 erfasst, der ein dem Verdrehwin- kel &alpha; proportionales elektrisches Signal liefert. Aus diesem Signal und einem für die Schweissgeschwindigkeit v5 vorzugebenden Sollwert bilden Analoo-Rechner kontinuierlich die Sollwerte für die Verstellgeschwindigkeiten des Längs bzw. des Quersupports gemäss den Beziehungen Vx = v5 sin&alpha; (quersupport) und Vy = v5 cosx (Längssup- port). Die so ermittelten Verstellgeschwindigkeiten des Längs- und des quersupports ermöglichen nun eine genaue Führung des Doppeldraht-Schweisskopfs entlang der Schweissfuge auch bei beliebig gekrümmtem Fugenverlauf und geschlossener Kontur, wobei die augenblickliche Bewegungsrichtung durch den sich einstellenden Verdrehwinkel &alpha; vorgegeben wird und gleichzeitig die Bewegungsgeschwindigkeit v 5 tangential zur Schweissfuge sowie die Stellung der Elektroden relativ zur Fuge konstant gehalten werden. Der Abstand zwischen Doppeldraht-Schweisskopf 5 und waagrechtem Bauteil 4 wird konstant gehalten, indem das Signal R11 des Lichtbogens der Elektrode 2 mit einem vorzugebenden Sollwert für die Höhenabweichung verglichen wird und, falls sich hierbei eine Differenz ergibt, dieses Differenzsignal RIIO zur Ansteuerung des Antriebsmotors des Höhensupports herangezogen wird. Aus dem Vorzeichen dieses Differenzsignals RLIO ergibt sich die Drehrichtung des Motors, der mit Hilfe des Höhensupports den Schweisskopfhalter nach Fig. 1 und somit auch den Doppeldraht-Schweisskopf 5 solange in vertikaler Richtung nachstellt, bis R110 zu Null wird und somit der vorgegebene Abstand des Schweisskopfs zum Werkstück wieder hergestellt ist. Mit Hilfe einer Vorrichtung gem. Fig. 4 lassen sich die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 beim Herstellen von Nähten in Wannenlage an Stumpfstössen mit Y- oder doppel Y-formig vorbereiteten Fuqen sowie an T-Stössen verirkli cen. Die Achsen der Drahtelektroden 12 und 13 sind hierbei senkrecht und relativ zur Schweissfuge in Tandemstellung angeordnet. Eine solche Stellung der Drahtelektroden ermöglicht erfahrunsgemäss hohe Schweissgeschwindigkeiten und gute Einbrandverhältnisse im Nahtwurzelbereich. Auch hierbei können ein Doppeldraht-Schweisskopf, bei dem eine elektrisch getrennte Zuführung der Drahtelektroden zum Schmelzbad ge währleistet sein muss, ebenso wie zwei Einzelschweissköpfe 10, 11, welche in einem gemeinsamen Schweisskopfhalter 28 eingespannt sind, eingesetzt werden. Die Lichtbogen-Parameter II, III, UI, UII werden wie oben beschrieben getrennt erfasst und daraus Signale RI, RII gemäss Fig. 2 gebildet, die wiederum den Abständen zwischen Schweisskopfunterkante und Jeweiligem Lichtbogenfusspunkt proportional sind. Diese Signale können mit Hilfe eines Mikroprozessors oder, wie in Fig. 5 gezeigt, in analoger Weise weiterverar beitet werden. #Im Schweissbetrieb kann sich nach Fig. 5 auch bei fugenmittiger Brennerstellung eine Schweissparameter-abhängige Differenz AR der Signale R und R11 ergeben, die durch einen entsprechend vorgegebenen Sollwert von einem iCompara- tor kompensiert wird, so dass das sich ergebende Differenzsignal D bei fugenmittiger Anordnung der Elektroden gleich Null ist. Tritt nun eine Fugenabweichung auf, so verringert sich zwangsläufig immer der Abstand zwischen der Unterkante des Schweisskopfs 10 und dem werkstückseitigen Fusspunkt des Lichtbogens der in Schweissrichtunq gesehen vorlaufenden Elektrode 12, so dass sich das aus den Lichtbogen-Parametern II, Ul gebildete Signal R1 verrinnert. Hierdurch nimmt -tdas Differenzsignal D einen von Null verschiedenen slert an, und es wird, wenn der Betrag des Differenzsignals n einen gerissen einstellbaren Schwellwert überschreitet, mit Hilfe eines ersten Schwellwertschalters 29 ein Signal X1 erzeugt, das ein Ansteuern eines Elektromotors 14 in eine zunächst beliebig vorgegebene Richtung bewirkt. Dieser Motor verdreht nun den Schweisskopfhalter um eine senkrechte, mit der Achse der in der Schweissrichtung gesehen hinteren Elektrode 13 übereinstimmende Achse 27 solange, bis entweder der Betrag von D unter den eingestellten Schwellwert absinkt, wodurch X1 nicht mehr vorhanden ist und die Elektrode 12 sich wieder in Fugenmitte befindet, oder aber, wenn das nicht der Fall ist, und der Betrag von D weiter ansteigt, solange, bis ein zweiter Schwellwertschalter 30, dessen einstellbarer Schwellwert etwas oberhalb des oben genannten Schwellwerts liegt, anspricht und ein Signal X2 liefert. Dieses bewirkt, dass die Drehrichtung des Motors 14 umgekehrt wird und nunmehr der Schweisskopfhalter solange in die entgegengesetzte Richtung verdreht wird, bis wiederum X1 nicht mehr vorliegt, d.h. der Betrag von D kleiner als der vorgegebene erste Schwellwert ist, die Elektrode 12 sich also wieder in der Fugenmitte befindet. Das kann dadurch bewirkt werden, dass ein von X2 angesteuertes Richtungs-Flip-Flop, z.B. ein sogenanntes J-K-Ma ster-Slave-Flip-Flop, jeweils ein der Drehrichtung des Motors entsprechendes Signal liefert. Mit Hilfe einer nachfolgenden UND-Verknüpfuno kann dann bewirkt werden, dass der Motor sich jeweils solanqe in der von dem Richtungs-Flip Flop vorgegebenen Richtung unabhängig davon, ob X2 noch vorliegt oder nicht mehr, dreht, wie das Signal X1 vorhanden ist. Die Verdrehung des Schweisskopfhalters um die Achse 13, der Verdrehwinkel &alpha; , wird synchron von einem Winkelmesser 15 erfasst, der ein dem Verdrehwinkel proportionales elektrisches Signal liefert Aus diesem Signal werden wiederum, wie bereits geschildert, gemäss den Beziehungen Vx = v5 sin und V = v5 cosoC die Verstelloe x y scheiindigkeiten für den Längssupport 16 und den Quersupport 17 ermittelt, so dass eine genaue Führung der Schweissköpfe entlang der Schweissfuqe auch bei beiliebig gekrümmtem Fugenverlauf und geschlossener Kontur ermöglicht wird, wobei die augenblickliche Bewegungsrichtung durch den sich einstellenden winkels vorgegeben wird und gleichzeitig die Bewegungsgeschwindigkeit v5 tangential zur Schweissfuge sowie die Tandemanordnung der Elektroden relativ zur Fuge konstant gehalten werden. Anstelle eines Winkelmessere kann auch ein sogenanntes Sinus-Kosinus-Potentiometer eingesetzt werden, welches dem jeweiligen Sinus- bzw. Kosinuswert des Winkels 0 < proportionale elektrische Signale liefert, woraus dann mit Hilfe einfacher Analog-Multiplizierer die Sollwerte für die Sup port-\!erstellgeschwindigkeiten in der in Fig. 5 gezeigten Weise gebildet werden können. Der Abstand der Schweissköpfe vom Bauteil kann wiederum in der bereits beschriebenen Weise konstant gehalten werden, indem das Signal RII des Lichtbogens der in SchvmeiBrich- tung gesehen hinteren Elektrode 13 mit einem vorzugebenden Sollwert für die Höhenabweichung verglichen und gegebenen- falls ein Höhensupport 18 angesteuert wird. Bei grösseren Nahtquerschnitten reicht oft eine Laqe nicht aus, um z.B. bei einer Y-Naht',orbereitunq den Fugenquer- schnitt zu füllen oder bei einer Kehlnaht in Wannenlaqe die gewünschte Nahtdicke zu erreichen. Hierbei kann zunächst eine Lage mit zwei in Tandemstellung angeordneten Elektroden eingebracht werden, während weitere Lagen, sogenannte Füllagen, mit einer hintereinander versetzten bzw. parallelen Anordnung der Elektroden in Wannenlage eingebracht werden können. Wenn dann die Elektroden dabei so gestellt sind, dass jeweils ein Lichtbogen auf einer Fugenflanke brennt, wie in Fig. 6 gezeigt, kann mit den Lichtbögen der Fugenverlauf abgetastet werden. Durch eine Verdrehung des Doppeldraht-Schweisskopfs 19 vor der Schweissung um seine in der Mitte zwischen den Elektroden 21, 22 gelegene senkrechte Achse 20 um einen Winkel mittels eines Halters 31 kann eine Anpassung des auf den Fugenquerschnitt projizierten Abstands o der Elektroden an die vorliegende Fugenbreite erzielt werden. Dies ist ebenso bei der Verwendung von zwei Einzelschweissköpfen möglich, wenn diese um eine zwischen beiden Köpfen mittig angeordnete Drehachse bewegt werden können. Bei einer Fugenabweichung während der Schweissung ergeben sich dann unterschiedliche Abstände zwischen Schweisskopfunterkante und jeweiligem bauteilseitigem Lichtbogenfusspunkt der Elektroden 21, 22, was eine Differenz der Signale RI, RII (vgl. Fig. 2) zur Folge hat. Im Gegensatz zur durch die DE-PS 25 46 221 bekannten Vorrichtung wird jedoch mit Hilfe des Differenzsignals D gemäss Fig. 3 ein Elektromotor 23 angesteuert, wobei die Drehrichtung des Motors 23 aus dem Vorzeichen dieses Signals hervorgeht. Der Motor 23 dreht den Schweisskopfhalter solange um eine senkrechte Achse 24, bis D zu Null wird und der Doppeldraht-Schweisskopf 19 sich wieder in Fugenmitte befindet, wobei dieser quer zur Fuge bewegt wird. Dabei ist es aber erforderlich, dass die Drehachse 24 in einem gewissen Abstand a in Schweissrichtung Y gesehen hin ter der Mittelachse 20 des Doppeldraht-Schweisskopfs ange ordnet ist. In engen Fugen, wo die Drahtelektroden 21, 22 nicht annähernd parallel zum Fugenquerschnitt sondern stark hintereinander versetzt sind, also 6 wesentlich kleiner als 450 ist, kann der Abstand a auch sehr klein sein. Der Verdrehwinkel Cc des Schweisskopfhalters um die Drehachse 24 wird synchron von einem Winkelmesser 25 erfasst, der ein diesem Winkel proportionales elektrisches Signal liefert. Die weitere Signalverarbeitung erfolgt wieder in der be reits beschriebenen und in Fig. 3 dargestellten Weise, so dass auch hierbei eine genaue Führung des Dopoeldraht Schweisskopfs 19 entlang einer beliebig verlaufenden Fuge sowie auch entlang einer geschlossenen Kontur mit Hilfe von Längs- und Quersupport einer Koordinaten-Schweissmaschine möglich ist, wobei die augenblickliche Bewegungsrichtung aus dem sich einstellenden Verdrehwinkeloc hervorgeht und der auf die Fuge projizierten Abstand o der Elektrodenach- sen sowie die Bewegunsgeschwindigkeit Vs tangential zum augenblicklichen Schweissfugenverlauf konstant gehalten wer den. Der senkrechte Abstand des Doppeldraht-Schweisskopfs 19 von den zusammenzufügenden Bauteilen kann konstant gehalten werden, indem abweichend von Fig. 3 die Summe der Signale R1 und RII gebildet, diese Summe mit einem für die Höhenabweichung vorzugebenden Sollwert verglichen und ein Hö- hensupport in der bereits beschriebenen Weise angesteuert wird.

Claims: Vorrichtung zur adaptiven Schweisskopfführung Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur adaptiven Schweisskopfführung beim voll mechanisierten Metall-Schutzgas oder UP-Verbindungs schweissen mit zwei elektrisch gegeneinander isolierten Drahtelektroden, bei der die elektrischen Lichtboggen Parameter Schweissstrom und/oder Schweissspannung der bei den Einzellichtbögen getrennt erfasst und als Steuer oder Regelgrössen für die Bewegung eines Doppeldraht Schweisskopfs oder zweier Einzelschweissköpfe entlang der Schweissfuge verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Parameter auch zum Konstanthalten sowohl der vor dem Schweissen vorgegebenen Anstellung der Drahtelek troden (1 und 2, 12 und 13, 21 und 22) relativ zur Schweissfuge als auch der Bewegungsgeschwindigkeit (vs) des Schweisskopfs (5, 19) bzw. der beiden Schweissköpfe (10 und 11) tangential zum augenblicklichen Fugenverlauf verwendet werden. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Erstellen von Kehlnähten zwischen einem waagrechten und einem senkrechten Bau teil, dadurch qekennzeichnet, dass der Anstellwinkel ( ss ) zwischen den Elektrodenachsen und dem senkrechten Bauteil (3) in einem Bereich von 150 bis 450 voreinstellbar ausgebildet ist, und dass der zwischen der Schweissfuge und der durch die Achsen der beiden Elektroden (1, 2) gelegten Ebene bestehende Auslenkwinkel (4 ) mittels eines verdrehbaren Halters (26) für die Schweissköpfe (5 bzw. 10 und 11) auf einem Wert bis zu 45Q konstant gehalten wird, wobei jene Ebene so bestimmt ist, dass die Achse in Schweissrichtung (Y) vorlaufenden Elektrode (1) das senkrechte Bauteil (3) etwas oberhalb der Stossstelle und die Achse der hinteren Elektrode (2) das waagrechte Bauteil (4) in einem Abstand von 1 bis 4 mm trifft; ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdrehmotor (8) für jenen Halter von einem Fehlersignal (DY steuerbar ist, das durch Vergleichen der Differenzen der Lichtbogen-Parameter Schweissstrom (II ) und/oder Schweissspannung (UI, UII) der Einzel-Lichtbögen mit einem vorgegebenen Sollwert gebildet wird; und schliesslich gekennzeichnet durch einen Winkelmesser (9) für den sich ergebenden Halter-Verdrehwinkel (.¯), der in einer elektrischen Schaltunq die Jeweiliqen Sollwerte für die Verstellgeschwindigkeit des Längs- und Quersupports der Schweissmaschine bestimmt (Fig. 1 und 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Erstellen von Kehlnähten in Wannenlage, also zwischen einem schrägstehenden und einem dazu senkrechten Bauteil, oder zum Verschweissen von Stumpfstössen in waagrechter Lage mit einer Y- oder V-förmig vorbereiteten Fuge, dadurch gekennzeichnet, dass beide Drahtelektroden (12, 13) relativ zur Schweiss fuge in Tandemstellung angeordnet sind, und zwar in einem Doppeldraht-Schweisskopf oder in Einzelschweissköp- fen (10, 11) innerhalb eines Halters (28), der um eine mit der Achse der in Schweissrichtung (Y) hinteren Elek trode (13) übereinstimmenden senkrechten Achse (27) drehbar ausgebildet ist; ferner dadurch gekennzeichnet, dass zum Konstanthalten dieser Tandemstellung der Elektroden die Istwert-Diffe renz (#R) der Lichtbogen-Parameter Schweissstrom (II, III) und/oder Schweissspannung (UI, IJII) ermittelt und in einer elektrischen Schaltung mit einer vorgegebe nen Sollwert-Differenz verglichen wird, wobei das ent stehende Differenzsignal (D) mittels eines ersten Schwellwertschalters (29) bei Überschreiten eines vorge gebenen Werts einen Verdreh-Motor (14) für dessen Halter in einer Richtung steuert, die ggfs. mittels eines zwei ten, und zwar höher eingestellten Schwellwertschalters (30) korrigiert wird; und schliesslich gekennzeichnet durch einen Winkelmesser (15) für den sich ergebenden Halter-Verdrehwinkel (ob), der in einer elektrischen Schaltung die jeweiligen Soll werte für die Verstellgeschwindigkeit des Längssupports ( und quersupports (17) der Schweissmaschine bestimmt (Fig. 4 und 5). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Erstellen von Füllagen bei Stumpfstössen in waagrechter Lage, z.B. mit einer Y oder V-förmig vorbereitenden Fuge, und von Kehinähten in Wannenlage, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Schweissfuge und der durch die beiden Elektrodenachsen qeleqten Ebene bestehende Auslenk- winkel (6 ) mittels eines verdrehbaren Halters (31) für den Doppeldraht-Schweisskopf (19) bzw. die Einzelschweissköpfe um die in der Mitte zwischen den Elektroden (21, 22) gelegene senkrechte Achse (20) von deren Tandemstel lunq bis zu 90 voreinstellbar ausgebildet ist, und dass Jener Halter um eine im Abstand (a) von jener Mittelachse (20) in Schweissrichtung (Y) dahinter angeordnete senkrechte Achse (24) drehbar ausgebildet ist; ferner dadurch gekennzeichnet, dass zum Konstanthalten dieser Elektrodenstellung die Istwert-Differenz ( R) der Lichtbogen-Parameter Schweissstrom (II, III) und/oder Schweissspannung (UT, UII) ermittelt und in einer elektrischen Schaltunq mit einer vorgegebenen Sollwert-Differenz verglichen wird, wobei das entstehende Differenzsignal (D) einen Verdreh-Motor (23) für je- nen Halter steuert; und schliesslich gekennzeichnet durch einen Winkelmesser (25) für den sich ergebenden Halter-Mlerdrehwinkel ( ), der in einer elektrischen Schaltung die Jeweiligen Sollwerte für die Verstellgeschwindigkeit des Längs- und Quersupports der Schweissmaschine bestimmt (Fig. 6).

Inventors: OSTER, ECKHARD, DIPL.-ING.
Applicants: EICHHORN, FRIEDRICH, PROFESSOR DR.-ING.
Application year: 1986
Main classification: B23K9
IPC codes: B23K9