DE2741622A1

DE2741622A1 - Steuereinrichtung fuer automatisches rohrschweisswerk

Info

Publication number: DE2741622A1
Application number: DE19772741622
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Omae; Keiziro Sakai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-09-16
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2741622C2; US4163886A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein automatisches Rohrschweißwerk und insbesondere einen für eine derartige Steuereinrichtung geeigneten Stellbefehlegeber.

Es wird häufig ein automatisches Rohrschweißwerk eingesetzt, das Rohre stumpfverschweißt, während es entlang des Rohrumfanges fährt. Wenn die Rohre durch ein derartiges Rohrschweißwerk verschweißt werden, ändert sich die auf das geschmolzene Metall einwirkende Schwerkraft mit der Lage, in der das Rohrschweißwerk

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beim Schweißen auf dem Rohrumfang fährt. Daher werden gewöhnlich die Schweißparameter abhängig von der Schweißstelle geändert, wie z. B. der Schweißstrom, die Schweißspannung, die Zuführgeschwindigkeit eines Schweißdrahtes, die Schweißgeschwindigkeit, das Verknüpfungsmuster ("weaving pattern") und dergl.. Hierzu sind so viele Potentiometer wie zu ändernde Schweißparameter erforderlich, um diese auf den jeweiligen Stellen auf dem Rohrumfang einzustellen. Weiterhin können beim Mehrlagen-Schweißen, bei dem ein Stoß durch mehrere Schweißschritte verschweißt wird, die Schweißparameter von Lage zu Lage geändert werden. In diesem Fall sind Potentiometer zum Einstellen der Schweißparameter auf den jeweiligen Stellen für jede Lage erforderlich. Da zahlreiche Potentiometer benötigt werden, hat ein Steuerpult große Abmessungen und eine sehr aufwendige Verdrahtung. Zusätzlich ist auch der Aufbau einer Befehlsgeber-Schaltung zum Ändern der Schweißparameter durch Schalten der Ausgangssignale der Potentiometer von Lage zu Lage und von Stelle zu Stelle auf dem Rohrumfang aufwendig, da Analog-Spannungen geschaltet werden.

Wegen dieser Nachteile wurde bereits erwogen, einen Rechner in der Steuereinrichtung für das automatische Schweißwerk vorzusehen. Jedoch wurde bisher noch nicht daran gedacht, einen insbesondere für die Steuereinrichtung des automatischen Rohrschweißwerkes geeigneten Rechner zu verwenden. Wenn der Rechner einfach mit einem Allzweck(Universal) -Eingabe/Ausgabewerk ausgestattet ist, wird der Aufbau der Steuereinrichtung aufwendig und groß. Wenn weiterhin die durch die Potentiometer darzustellenden Schweißparameter in einem Speicher des Rechners gespeichert und einfach sequentiell gelesen werden, ist die Verfügbarkeit des Rechners verringert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steuerein-

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richtung für ein automatisches Rohrschweißwerk anzugeben, die frei von den auf der Verwendung von Potentiometern beruhenden Nachteilen ist und einen einfach aufgebauten Rechner mit erhöhter Verfügbarkeit verwendet.

Erfindungsgemäß werden die Nachteile aufgrund der Verwendung zahlreicher Potentiometer und die durch den Einsatz des Rechners auftretenden Probleme gelöst,

indem in einem Digital-Speicher eines Rechners die Schweißparameter für jede Schweißzone gespeichert werden, die entlang einer Schweißlinie auf dem Rohrumfang unterteilt sind,

indem in einem weiteren Digital-Speicher die Schweißparameter für eine Zone gespeichert sind, die gerade verschweißt wird,

wobei die Schweißparameter durch den ersten Digitalspeicher des Rechners eingestellt sind,

indem die Inhalte des zweiten Digital-Speichers in Analog-Signale durch einen Digital-Analog-Umsetzer umgesetzt werden,

indem die Analog-Signale in jeweiligen entsprechenden Abtastspeichern ("Sample and hold"-Schaltungen) gehalten werden, und

indem die Ausgangssignale der Abtastspeicher als Stellbefehle zu jeweiligen Stellern gespeist werden, die das Schweißwerk entsprechend den Schweißparametern einstellen.

Die Erfindung sieht also eine Steuereinrichtung für ein automatisches Rohrschweißwerk vor, um das automatische Rohrschweißwerk, das kontinuierlich Rohre stumpfverschweißt, während es entlang einer Schweißlinie auf dem Umfang eines Rohres fährt, entsprechend vorbestimmten Schweißparametern für jede von mehreren Schweißzonen zu steuern, die entlang der Schweißlinie eingeteilt sind. Alle Schweiß-

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parameter für die Schweißzonen sind in einem Digitalspeicher gespeichert, während die Schweißparameter auf einer gerade verschweißten Zone in einem anderen Speicher aufgezeichnet sind. Die Inhalte des zweiten Digitalspeichers werden durch einen Digital-Analog-Umsetzer in Analog-Signale umgesetzt, die dann jeweils in entsprechenden Abtastspeichern gehalten werden. Ausgangssignale der Abtastspeicher werden als Stellbefehle zu jeweiligen Stellern gespeist, die das Schweißwerk entsprechend den Schweißparametern einstellen. Auf diese Weise kann der Aufbau der Steuereinrichtung und eines Steuerpultes für diese vereinfacht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellungen zur Er- und 2 läuterung des Betriebs eines automatischen Rohrschweißwerkes, das Rohre stumpfverschweißt, während es auf dem Rohrumfang fährt, wobei Fig. 1 das Rohr und das Schweißwerk in Achsrichtung und Fig. 2 eine Seitenansicht des Schweißwerkes der Fig. 1 mit dem Rohr in einer Schnittebene einschließlich der Rohrachse zeigen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für ein automatisches Rohrschweißwerk,

Fig. 4 die Inhalte eines Digital-Speichers, in

dem alle Schweißparameter gespeichert sind,

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Pig. 5 ein Format eines in einer Adresse des Digitalspeichers gespeicherten Wortes,

Pig. 6 die Inhalte eines Digital-Speichers, der die Schweißparameter für einen gerade verschweißten Bereich speichert,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines in der Steuereinrichtung der Fig. 3 vorgesehenen Stellbefehlgebers ,

Fig. 8 Signale zur Erläuterung der Erzeugung

von Gattersignalen, die in Abtastspeicher eingespeist werden, die im Stellbefehlgeber der Fig. 7 enthalten sind,

Fig. 9 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des Abtastspeichers im Stellbefehlgeber der Fig. 7,

Fig. 10 ein AusfUhrungsbeispiel eines LagefUhlers eines Schweißwerkes, und

Fig. 11 die Inhalte eines Digital-Speichers, in dem alle Schweißparameter für Mehrlagen-Schweißen gespeichert sind.

In Fig. 1 fährt ein Schweißwerk 1 auf dem Umfang eines Rohres 2 oder 2', das ein zu verschweißender Werkstoff ist, mittels Walzen 3 und erzeugt einen Lichtbogen von einem Schweißbrenner 4, um die Rohre 2 und 2¹ zu stumpfverschweißen. Die Einrichtung zum Transport des Schweißwerkes 1 ist nicht auf die Walzen beschränkt, sondern kann auch ein Reibrad sein, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Der Schweißbrenner pendelt seitlich zu einem Graben 5, d. h. in Achsrichtung

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des Rohres, und er ist auch so gesteuert, um vertikal bewegt zu werden, d. h. zur Rohrachse, um eine Bogenspannung zu steuern (vgl. Fig. 2). Ein Schweißdraht 6 wird mit vorbestimmter Geschwindigkeit zugeführt.

Wenn das Schweißen entlang des Rohrumfanges erfolgt (vgl. Fig. 1), ändert sich die Schweißrichtung wesentlich, wenn das Schweißwerk 1 fährt. Z. B. erfolgt in einem Punkt (T) das Schweißen mit einem Abwärts-Lichtbogen, während in einem Punkt (d) das Schweißen mit einem Aufwärts-Lichtbogen durchgeführt wird. Daher können gleichmäßige Schweißparameter für die Punkte (X) und (d) nicht aufrechterhalten werden, wenn nicht die Schweißparameter für die Punkte (T) und (d) genau geändert werden. Daher ist es bisher bei einem automatischen Rohrschweißwerk üblich, die Schweißparameter von Stelle zu Stelle des Schweißwerkes auf dem Rohrumfang zu ändern. In diesem Fall wird eine Schweißlinie auf dem Rohrumfang in mehrere Schweißzonen oder -bereiche eingeteilt, und die Schweißparameter werden für jede Schweißzone so eingerichtet, daß sie sich verändern, wenn das Schweißwerk 1 von einer Zone zur benachbarten Zone fährt. Wenn z. B. in Fig. 1 das Schweißwerk 1 durch einen Punkt (5) verläuft, werden die auf die Zone @} eingestellten Schweißparameter in die auf die Zone (b) -eingestellten Schweißparameter geändert. Das Schweißwerk wird dann mit den neuesten Schweißparametern zwischen den Punkten (b) und (C^ gesteuert.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für das oben erläuterte Schweißwerk. Ein Steuerpult 7 hat ein Tastenfeld zum Einstellen von Schweißparametern für jeweilige Schweißzonen auf dem Rohrumfang, wobei diese Schweißparameter in einem Digital-Speicher eines Rechners 8 gespeichert sind. Der Rechner 8 empfängt Schweißparameter-

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Daten über einen Eingangsbus (Eingangs-Sammelschiene) 9 und gibt ein Ausgangssignal an einen Stellbefehlgeber 11 über einen Ausgangsbus 10 ab. Der Stellbefehlgeber 11 erzeugt Stellbefehl-Signale S_c, S_w> W_p, V, W_g und I entsprechend den jeweiligen Schweißparametern. Das Laufgeschwindigkeits-Stellsignal Sp wird zu einem Laufgeschwindigkeits-Steller 13 gespeist, der aufweist eine Geschwindigkeits-Stellschaltung I¹*, einen Leistungsverstärker 15, einen Motor 16 und einen Tachogenerator 17. Der Laufgeschwindigkeits-Steller 13 bewirkt, daß das Schweißwerk 1 mit einer durch das Laufgeschwindigkeits-Stellsignal Sp bestimmten Geschwindigkeit fährt oder läuft. Der Drehwinkel des Motores 1 wird durch ein Potentiometer 18 erfaßt, um die Stellung des Schweißwerkes auf dem Umfang des Rohres zu erfassen und ein Stellungssignal für das Schweißwerk zu erzeugen, das an den Rechner 8 über einen Analog-Digital-Umsetzer 19 und den Eingangsbus 9 abgegeben wird. Das Verknüpfungsgeschwindigkeits-Befehlssignal (Pendelgeschwindigkeits-Befehlssignal) S_w und das Verknüpfungsbreiten-Befehlssignal (Pendelbreiten-Befehlssignal) Wp werden zu einem Verknüpfungsmuster-Generator 12 gespeist, um in ein Verknüpfungsmuster-Signal umgesetzt zu werden. Ein Verknüpfungs-Steller 20 hat einen Lage-Steller 21, einen Leistungsverstärker 22, einen Motor 23 und ein Potentiometer 2k und bewirkt, daß der Schweißbrenner 4 in Achsrichtung des Rohres entsprechend dem Verknüpfungsmuster-Signal fährt. Das Schweißspannungs-Befehlssignal V wird an einen Schweißspannungs-Steller 25 abgegeben, der aufweist einen Spannungs-Steller 26, einen Leistungsverstärker 27» einen Motor 28 und einen Schweißspannungs-Fühler 29 und der die Lichtbogenspannung des Schweißbrenners 4 entsprechend dem Schweißspannungs-Befehlssignal V steuert. Ein Drahtzuführgeschwindigkeits-Steller 30 hat einen Geschwindigkeits-Steller 31» einen Leistungsverstärker 32, einen Motor 33 und einen Tachogenerator 3¹I und steuert die Zuführgeschwindigkeit des

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Schweißdrahtes 6 entsprechend dem Schweißdraht-Zuführgeschwindigkeit-Defehlssignal Wg. Ein Schweißstrom-Steller 35 hat einen Strom-Steiler 36» eine Schweißstromversorgung 37 und einen Stromfühler 38 und steuert einen Strom zum Schweißbrenner k entsprechend dem Schweißstrom-Stellsignal I. Diese Steller sind an sich bekannt und werden daher nicht näher erläutert.

Vor Beginn des Schweißens werden die Schweißparameter für die jeweiligen Schweißzonen vom Steuerpult 7 über den Eingangsbus 9 zum Rechner 8 eingetastet. Damit sind alle Schweißparameter im Digital-Speicher des Rechners 8 gespeichert. Nach dem Speichern der Schweißparameter im Rechner 8 wird das Schweißen eingeleitet.

Fig. k zeigt die Inhalte des Digital-Speichers des Rechners 8, in dem die Schweißparameter in den jeweiligen Adressen gespeichert sind. Ein Format eines Wortes in jeder der Adressen ist in Fig. 5 gezeigt. RWC ist immer eine binäre "1"-Zahl bei allen Adressen, ADC ist eine binäre "O"-Zahl bei den Adressen A, A + 6, ..., wo die Schweißwerk-Laufgeschwindigkeit-Information gespeichert ist, eine binäre "1"-Zahl bei den Adressen A + 1, A + 7, wo die Verknüpfungsgeschwindigkeit-Information gespeichert ist, eine binäre "2"-Zahl bei den Adressen A + 2, A + 8, wo die Verknüpfungsbreiten-Information gespeichert ist, eine binäre "3"~Zahl bei den Adressen A + 3, A + 9, ..., wo die Schweißspannungs-Information gespeichert ist, eine binäre "V-Zahl bei den Adressen A + k, A + 10, ..., wo die Schweißdraht-Zuführgeschwindigkeit-Information gespeichert ist, und eine binäre "5"-Zahl bei den Adressen A + 5, A + 11, ..., wo die Schweißstrom-Information gespeichert ist; DAIN ist eine Binärzahl entsprechend den jeweiligen Schweißparametern. Die Werte RWC, ADC und DAIN werden jeweils als Lese/Schreib-Angabe-Signal, Adreß-Angabe-Signal

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und Daten-Signal herausgenommen.

Deim Beginn des Schweißens wird eine Schweiß-Starttaste auf clem rteuerpult 7 betätigt, um die Adressen Λ bis Λ + 5 anzugeben, v.o die Schweißparameter für die erste Schweißzone (die Zoneuu-Uy in Pig. I) gespeichert sind, und diese Schweißparameter v/erden in den Digitalspeicher 40 (Fig. 7) im Stellbefehlgeber 11 gesetzt. In diesem PaIL sind die Adressen des Speichers '»0, bei denen die Schweißparameter jeweils zu ape ichern sind, durch das Adreß-Angabe-SLgnal ADC angegeben, und die im Speicher gespeicherten Schweißparameter sind in Fig. 6 dargestellt. Das Speichern der Schweißparameter im Speicher 40 ergibt sich im Zusammenhang mit den Erläuterungen zur Fig. 7 bezüglich einer Änderung der im Speicher 40 gespeicherten Schweißparameter. Der Stellbefehlgeber 11 speist die Stell-Befehlssignale S_c bis I in die jeweiligen Steller entsprechend den im Speicher 40 gespeicherten Schweißparametern, so daß das Schweißen in der ersten Schweißzone gemäß diesen Schweiß-Stellbefehlen erfolgt. Wenn das Schweißwerk 1 in die benachbarte Schweißzone Qy- (c) fährt, wird ein Stellungssignal entsprechend dem Punkt (B^ zum Rechner 8 gespeist, so daß die Adressen A + 6 bis A + 11, bei denen die Schweißparameter für die Schweißzone Hy - (cy gespeichert sind, durch das Stellungssignal angegeben werden, und diese Schweißparameter werden im Digital-Speicher 40 im Stellbefehlgeber 11 hergestellt, der dann die Stellbefehlssignale entsprechend den neu hergestellten Schweißparametern erzeugt. Auf diese Weise wird das Schweißwerk 1 gesteuert, um das Schweißen entsprechend den neuen Schweißparametern durchzuführen. Somit behält der Digital-Speicher 40 im Stellbefehlgeber 11 die Schweißparameter auf der gegenwärtigen Schweißzone bei, bis das Schweißwerk 1 hinter die gegenwärtige Schweißzone in die folgende Schweißzone fährt. D. h., der Digitalspeicher 40 speichert die Schweißparameter auf der gerade

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verschweißten Schweißzone.

Pig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung des Stellbefehlgebers 11. Wenn das unter bestimmten Schweißparametern gesteuerte Schweißwerk 1 eine Stelle auf dem Umfang des Rohres erreicht, in der die Schweißparameter geändert werden müssen, z. B. den Punkt (h) in Pig. I, wird das Lage-Signal entsprechend dieser Lage oder Stelle zum Rechner 8 gespeist, wie dies oben erlä'utert wurde. Der Rechner 8 bezeichnet die Adressen A + 6 bis A + Il des Digital-Speichers im Rechner 8 entsprechend dem Lage-Signal, so daß die Datensignale DAIN für die Schweißparameter der folgenden Schweißzone (jT) - (Έλ zusammen mit den Adreß-Angabe-Signalen ADC und den Lese/Schreib-Angabe-Signalen RWC gelesen werden. Die Signale RWC bezeichnen, ob die Daten in den Digital-Speicher 40 vom Rechner 8 geschrieben oder die Inhalte des Speichers 40 gelesen werden. Da die Signale RWC zusammen mit den Datensignalen DAIM der Schweißparameter an den jeweiligen Adressen des Digital-Speichers im Rechner 8 gespeichert wurden, sind sie immer auf dem "1"-Pegel, wenn die Schweißparameter aus dem Rechner gelesen werden, d. h., wenn die Schweißparameter in den Digital-Speicher 40 geschrieben werden. Die Signale RWC werden zum Digital-Speicher 40 gespeist, um dessen Schreib-Betrieb aufzubauen, und weiterhin zum Gatter 41, um dieses so zu steuern, daß die Adreß-Angabe-Signale ADC zum Bezeichnen der Adressen des Digital-Speichers 40 verwendet werden. Die Signale RWC werden auch zu einem Decodierer 45 gespeist, um diesen rückzusetzen, so daß dessen Ausgangssignale al bis a6 den "O"-Pegel annehmen. Demgemäß werden Ausgangssignale bl bis b6 von UND-Gliedern 46 bis 51 nicht erzeugt, die als Gattersignale zu Abtastspeichern 53 bis 58 zu speisen sind.

Wenn die Adressen A + 6 bis A + 11 des Digital-Speichers im Rechner 8 bezeichnet und die Inhalte der

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Adresse Λ + 6 zuerst gelesen werden, \.ird der Digitalspeicher 40 in Schreib-Retrieb durch das Lese/Schreib-Angabe-Signal RWC gesetzt. Gleichzeitig wird das die Adresse "0" darstellende Adreft-Angabe-Signal ADC zum Digital-Speicher 40 über das Gatter 4l gespeist, um die Adresse "O¹' des Speichers 40 zu bezeichnen. Das die ilohweißwerk-Laufgeschwindigkeit darstellende Daten-Signal DAIN wird zum Speicher 40 gespeist, so daß der Schweißvjerk-Laufgeschwindigkeit-Datenwert bei der bezeichneten Adresse "0" gespeichert wird. Wenn dann die Inhalte der Adresse A + 7 gelesen werden, wird der Speicher 40 in den Schreib-Betrieb durch das Lese/Schreib-Angabe-Signal RWC gesetzt. Gleichzeitig wird das die Adresse "1" darstellende Adreß-Angabe-Signal ADC zum Speicher 40 über das Gatter 41 gespeist, um die Adresse "1" anzugeben. Das die Verknüpfungsgeschwindigkeit darstellende Daten-Signal DAIN wird zum Speicher 40 gespeist, so daß der Verknüpfungsgeschwindigkeit-Datenwert bei der bezeichneten Adresse "1" gespeichert wird. Auf ähnliche Weise werden die Verknüpfungsbreiten-Daten, die Schweißspannungs-Daten, die Schweißdraht-Zuführgeschwindigkeit-Daten und die Schweißstrom-Daten bei den Adressen "2", "3", "4" und "5" jeweils des Speichers 40 gespeichert. Die Adressen A + 6 bis A + 11 können in jeder Folge gelesen werden.

Wenn die Inhalte der Adressen A + 6 bis A + 11 gelesen wurden, ändert sich das Signal RWC auf den "0"-Pegel. Damit wird der Digital-Speicher 40 in den Lese-Betrieb gesetzt, und die Logik oder das Gatter 41 ermöglicht den Durchgang eines Ausgangssignales CAD eines Zählers 42 anstelle des Adreß-Angabe-Signales ADC vom Rechner 8. Daher erzeugt der Digital-Speicher 40 an einem Ausgangsanschluß ^ntim die Inhalte an der durch das

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Ausgangssignal CAD des Zählers 42 bezeichneten Adresse. Das Digital-Signal vom Digital-Speicher 40 wird durch einen Digital-Analog-Umsetzer 52 in ein Analog-Signal umgesetzt. Der Zähler 42 zählt Taktimpulse CLP einer festen Frequenz aufwärts, die durch einen Oszillator 43 erzeugt sind, um eine Binärzahl "0", "1", "2", "3", "4" oder "5" als das Signal CAD abzugeben. Das Signal CAD ist ein periodisches Signal, und die gleiche Binärzahl wird periodisch erzeugt. Demgemäß wird die Adresse des Digital-Speichers 40 wiederholt mit einem vorbestimmten Intervall bezeichnet, so daß jedes Digital-Signal, das Schweißparameter darstellt, wieder holt erzeugt wird.

Das Ausgangssignal CAD des Zählers 42 wird in einen Decodierer 45 gespeist und in Impulssignale al bis a6 umgewandelt, wie diese in Fig. 8 gezeigt sind. Die Taktimpulse CLP des Oszillators 43 werden auch an ein Monoflop 44 abgegeben, das ein Signal ONT (vgl. Fig. 8) erzeugt. Die Impulssignale al bis a6 werden jeweils zu den entsprechenden UND-Gliedern 46 bis 51 gespeist, und das Impulssignal ONT wird an die UND-Glieder 46 bis 51 gemeinsam abgegeben, so daß die UND-Glieder an ihren Ausgängen Signale bl bis b6 (vgl. Fig. 8) erzeugen. Die Impulssignale bl bis b6 werden als Gattersignale an die entsprechenden Abtastspeicher 53 bis 58 abgegeben.

Die Abtastspeicher können von herkömmlicher Art sein und den in Fig. 9 dargestellten Aufbau haben. Ein Eingangsanschluß 60 ist mit einem Digital-Analog-Umsetzer 52 verbunden und empfängt das vom Umsetzer 52 erzeugte Analog-Signal, das den entsprechenden Schweißparameter darstellt. Das oben erläuterte Gattersignal wird über einen Steueranschluß 61 an die Gate-Elektroden von Feldeffekttransistoren 62 und 63, die als Schalt-Bauelemente arbeiten, abgegeben, um diese einzuschalten. Auf diese Weise wird die Größe oder Amplitude des zum Eingangsanschluß 60 gespeisten Analog-Signales in einem Kondensator 64 gespeichert. Wenn das

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Gattersignal verschwindet, werden die Feldeffekttransistoren 62 und 63 ausgeschaltet, und die im Kondensator 64 gespeicherte Ladung wird beibehalten. Auf diese Weise empfängt der Abtastspeicher das Analog-Signal vom Analog-Digital-Umsetzer 52 nur dann, wenn das Gattersignal eingespeist wird. Somit empfängt der Abtastspeicher lediglich das Analog-Signal, das synchron mit dem eingespeisten Gattersignal ist. Z. Fs. empfängt der Abtastspeicher 53 das Impulssignal bl als das üattersignal. Das Impulssignal bl entspricht der Ausgangs-Binärzahl "0" des Zählers 42, und die Adresse "0" des Digital-Speichers 40 wird angegeben, so daß die Schweißwerk-Laufgeschwindigkeit-Daten gelesen und das die Schweißwerk-Laufgeschwindigkeit darstellende Analog-Signal vom Digital-Analog-Umsetzer 52 erzeugt wird. Demgemäß empfängt (ler Abtastspeicher 53 das die Schweißwerk-Laufgeschwindigkeit darstellende Analog-Signal. Gleichzeitig werden andere Abtastspeicher 54 bis 58 nicht beeinflußt, da an diesen kein Gattersignal liegt. Auf ähnliche Weise wird das die Verknüpfungsgeschwindigkeit darstellende Analog-Signal an den Abtastspeicher 54 gelegt. Gleichzeitig werden keine anderen Abtastspeicher beeinflußt. Das Gleiche gilt für die übrigen Abtastspeicher 55 bis 58. Insbesondere empfangen sie die die Verknüpfungsbreite, die Schweißspannung, die Zuführgeschwindigkeit des Schweißdrahtes und den Schweißstrom darstellenden Analog-Signale und halten diese. Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, werden die Analog-Signale zu den jeweiligen Abtastspeichern wiederholt mit dem festen Intervall gespeist. Die Ausgangsanschlüsse 65 der Abtastspeicher 53 bis 58 erzeugen immer das Analog-Signal, das als die Befehlssignale S„, S,., W_D, V, W₀ und I gehalten wird.

Während der Änderung der Inhalte des Digital-Speichers 40 erzeugen die UND-Glieder 46 bis 51 die Impulssignale bl bis b6 nicht, wie dies oben erläutert wurde, und daher

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sind die Feldeffekttransistoren nichtleitend. Demgemäß behalten die Abtastspeicher 53 bis 58 die jeweiligen Analog-Signale bei, die die Schweißparameter vor der Änderung darstellen. Dies gewährleistet die Kontinuität der Schweiß-Steuerung, während die Schweißparameter auf den neuesten Stand gebracht werden.

Wie aus Fig. 8 folgt, sind die Vorderflanken der Impulssignale bl bis b6 von den Vorderflanken der jeweiligen Impulssignale al bis a6 um ein vorbestimmtes Zeitintervall verzögert. Insbesondere sind das Monoflop 44 und die UND-Glieder 46 bis 51 vorgesehen, um die Vorderflanken der Impulssignale al bis a6 um das vorbestimmte Zeitintervall zu verzögern. Die Verzögerungszeit wird im wesentlichen gleich einer Zeit eingestellt, die zum Umsetzen vom Digital-Analog-Umsetzer 52 benötigt wird. Damit wird das Analog-Signal zum Abtastspeicher nach Abschluß der Umsetzung des Digital-Signales in das Analog-Signal gespeist.

Wie oben erläutert wurde, empfängt der Abtastspeicher das Eingangssignal wiederholt mit dem konstanten Intervall. Dieses Intervall kann bis zu einer durch die Umsetzungseigenschaft des Digital-Analog-Umsetzers 52 gegebenen Grenze verkürzt werden. Deshalb kann das Eingangssignal mit kürzerem Intervall bezüglich der Zeit konstanten des Abflusses des Abtastspeichers eingespeist werden. Damit kann die Steuergenauigkeit erhöht und der Einsatz einer Schaltung mit geringem Haltevermögen ermöglicht werden. Der Aufbau der Einrichtung ist vereinfacht, und es können weniger aufwendige Bauelemente verwendet werden. Die durch den Einsatz des Rechners erforderliche Signal-Umsetzungseinrichtung kann lediglich der einzige Digital-Analog-Umsetzer 52 und der einzige Analog-Digital-Umsetzer 19 sein. Weiterhin benötigt der Digital-Speicher 40 eine kleine Speicherkapazität. Daher

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ist die Steuereinrichtung durch Einsatz des Rechners nicht aufwendig. Weiterhin ist nach Speicherung der Schweißparameter im Digital-Speicher 40 der Betrieb des Rechners nicht weiter erforderlich, während das Schweißen unter diesen Schweißparametern erfolgt. Somit kann der Rechner für andere Zwecke verwendet werden, so daß seine Verfügbarkeit erhöht ist.

Beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist der Digital-Speicher 40 getrennt vom Rechner vorgesehen, und es wird nur der einzige Digital-Analog-Umsetzer 52 verwendet. Alternativ kann der Digital-Speicher 40 ein Teil eines Speichers im Rechner sein oder es können mehrere Digital-Analop-Umsetzer für jeden oder einige Abtastspeicher vorgesehen sein.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das für einen Schweißwerk-Lagefühler mit einem Potentiometer geeignet ist. In Fig. 10 fährt das Schweißwerk 1 auf dem Umfang des Rohres 2, indem ein Reibrad 71, das am Schweißwerk 1 und einem beweglichen Ring 70 befestigt ist, mittels eines Motores 16 angetrieben wird. Ein ortsfester Ring 72 ist auf dem Umfang des Rohres 2 vorgesehen, und ein Endschalter 73 ist am ortsfesten Ring 72 als Kontaktgeber befestigt. Die Stellung des Endschalters 73 ist auf einen Schweiß-Start-Bezugspunkt eingestellt. Das Schweißwerk 1 ist mit einem Vorsprung 74 versehen, der den Endschalter 73 am Bezugspunkt einschaltet. Ein Potentiometer 18 wird durch den Motor 16 gleichzeitig mit dem Antrieb des Schweißwerkes 1 angesteuert, um eine der Lage oder Stellung des Schweißwerkes 1 entsprechende Spannung zu erzeugen.

Wenn das Schweißwerk 1 im Schweiß-Start-Bezugspunkt ist, z. B. im Punkt (a) in Fig. 1, dann erzeugt das Potentiometer eine Spannung V_Q. Wenn der Endschalter 73

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durch den Vorsprung Tk eingeschaltet wird, wird ein Signal von einer Stromversorgung P_Q zum Abtastspeicher 75 gespeist, der den gleichen Aufbau wie in Fig. 9 hat. Das durch das Einschalten des Endschalters erzeugte Signal wird als Steuersignal an die Feldeffekttransistoren abgegeben, die als Schalt-Bauelemente arbeiten. Daher wird die Spannung V₀ durch den Abtastspeicher 75 gehalten. Diese Spannung V„ wird immer über einen Vorzeichen-Umsetzer 76 zu einem Addierer 77 gespeist. Der Vorzeichen-Umsetzer 76 und der Addierer 77 bilden einen Subtrahierer. Wenn das Schweißwerk in eine beliebige Lage fährt, wird eine durch das Potentiometer erzeugte Spannung V an den Addierer 77 abgegeben. Auf diese Weise ist die Ausgangsspannung des Addierers gleich der Spannung V " ^v _o· Diese Spannung V - V_n wird durch den Analog-Digital-Umsetzer 19 in ein Digital-Signal als ein Lage-Signal umgesetzt, das dann in den Rechner gespeist wird.

Wenn angenommen wird, daß die Spannungsänderung des Potentiometers bei einer Umdrehung des Schweißwerkes 1 um das Rohr V.» beträgt, dann sind die Spannungen Vp, V^, Vg, Vg und V-» entsprechend den Punkten Qi) - ΠΜ in Fig. 1, die an der Stelle von zwei, vier, sechs, acht und zehn Uhr auf einem Zifferblatt vorgesehen sind, gegeben durch:

^V12

V_n = -^- · n, (n = 2, 1, 6, 8, 10) (1). η ₁₂

Die durch die Gleichung (1) bestimmte Spannung V wird im Rechner 8 gespeichert, so daß dieser die Spannung V mit der Spannung V - V_Q vergleichen kann, um die Lage des Schweißwerkes 1 durch deren Übereinstimmung zu erfassen. Wenn z. B. die Spannung V-V₀ mit der Spannung V₂ übereinstimmt, so wird festgelegt, daß das Schweißwerk 1 in der Lage (b) ist. Wenn die

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Spannung V - V„ mit V übereinstimmt, müssen die Schweißparameter geändert werden. Wenn beide Spannungen übereinstimmen, wird ein Adreß-Angabe-Signal erzeugt, um Adressen anzugeben, bei denen neue Schweißparameter gespeichert sind. Wenn z. B. die Spannung V - V_n mit der Spannung V„ übereinstimmt, werden die Adressen A + 6 bis A t do3 Digital-Speichers im Rechner 8 bezeichnet, und die bei den Adressen A + 6 bis A + 11 gespeicherten Schweißparameter werden in den Digital-Speicher ')0 gelesen.

Der Schweißwerk-Lagefühler der Fig. lü kann die auftretende Einstellschwierigkeit ausschließen, wenn der Schweiß-Start-Bezugspunkt auf dem Umfang des Rohres mit einem elektrischen Bezugspunkt des Potentiometers in Übereinstimmung gebracht wird.

In Fig. '» sind die im Speicher aufgezeichneten Schweißparameter dargestellt, wobei angenommen wird, daß das Schweißen abgeschlossen ist, wenn das Schweißwerk 1 eine Umdrehung um das Rohr ausgeführt hat, d. h., aas Schweißen endet mit einem Einlage-Schweißen. Bei einem Mehrlage-Schweißen, bei dem das Schweißwerk 1 mehrere Umdrehungen um das Rohr ausführt, um das Schweißen von mehreren Lagen zu bewirken, sind die Schweißparameter der jeweiligen Zonen (vgl. Fig. 4) für jede der Lagen gespeichert. Fig. 11 zeigt die Inhalte des Digital-Speichers im Rechner 8, die alle Schweißparameter für das Mehrlagen-Schweißen einschließen. Sogar in diesem Fall speichert der Digital-Speicher ^O die Schweißparameter (vgl. Fig. 6) für jede Lage und für jede Schweißzone. Beim Mehrlage-Schweißen wird die Anzahl der Umdrehungen des Schweißwerkes 1 um das Rohr, d. h. die Anzahl der Lagen, in denen das Schweißen erfolgt, erfaßt, um die Adressen des Speichers im Rechner 8 anzugeben. Hierzu ist der Lagefühler der Fig. 10 mit einem Zähler versehen, der die zum Abtastspeicher 75 gespeicherten Signale abhängig vom Einschalten des Endschalters 73 auf-

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wärts zählt, um ein Binärzahl-Signal zu erzeugen. Dieses Binärzahl-Signal gibt die Anzahl der Umdrehungen des Schweißwerkes 1 um das Rohr an, und in diesem Sinn ist es ein zusätzliches Lagesignal zu dem vom Addierer 77 erzeugten Lagesignal. Das Bi.nnr7.nh 1 -Signal wird zum Rechner 8 gespeist. Der Rechner 8 gibt an die Adressen des Digital-Speichers im Rechner 8 entsprechend dem von Zähler 78 erzeugten Binärzahl-Signal und dem durch Übereinstimmung der Spannungen V - V. und V erzeugten Adreß-Angabe-SignaL,

Erfindungsgemäß genügt es, die Schweißparameter im Speicher des Rechners 8 vom Steuerpult 7 zu speichern. Daher kann das Steuerpult 7 einfach aufgebaut sein. Da weiterhin der Digital-Speicher anstelle der Schweißparameter-Einstell-Potentiometer verwendet wird, die eine Art eines Speichers sind, benötigt der Speicher wenig Raum, selbst wenn zahlreiche Schweißparameter wie beim Mehrlagen-Schweißen eingestellt werden müssen. Damit ist gegenüber herkömmlichen Steuereinrichtungen eine genauere Einstellung und Justierung der Schweißparameter möglich.

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Claims

-><- 274)622 Ansprüche

1. J Steuereinrichtung zurr Steuern eines automatischen ^"-"HRohrschweißwerkes,

das kontinuierliches Schweißen ausführt, während es entlang einer Schweißlinie auf einem Rohrumfang fährt,

entsprechend bestimmten Schweißparametern, die zuvor für jede von mehreren Schweißzonen entlang der Schweißlinie eingestellt wurden,

gekennzeichnet durch

mehrere Steller (13, 20, 25, 30, 35), die jeweils für die Schweißparameter vorgesehen sind und den jeweiligen Stellbefehl entsprechend dem Schweißparameter empfangen, um den Betrieb des Schweißwerkes (1) entsprechend den empfangenen Stellbefehlen zu steuern,

einen ersten Digital-Speicher zum Speichern der Schweißparameter bezüglich einer der Schweißzonen, in der sich das Schweißwerk (1) befindet,

einen Lagefühler (73, 7Ό zum Erzeugen eines Lagesignales entsprechend der Lage des Schweißwerkes (1),

einen zweiten Digital-Speicher (^0) zum Speichern aller Schweißparameter für die Schweißzonen und zum Ändern der im ersten Digital-Speicher gespeicherten Schweißparameter, wenn der zweite Digital-Speicher (¹JO) das Lagesignal empfängt, das die Lage des Schweißwerkes (1) anzeigt, in der die Schweißparameter zu ändern sind,

wenigstens einen Digital-Analog-Umsetzer (52) zum Umsetzen vom ersten Digital-Speicher erzeugter und die in diesem gespeicherten Schweißparameter darstellender Digital-Signale in Analog-Signale, und

mehrere Abtastspeicher (53~58) jeweils für die Schweißparameter, um die jeweiligen Analog-Signale für eine vorbestimmte Zeitdauer zu halten und als die Stellbefehle abzugeben (Fig. 3, 7).

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ORIGINAL INSPECTED

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

einen Oszillator (43) zum Erzeugen von Taktsignalen, und

einen Zähler (42), der die Taktsignale empfängt, um mehrere verschiedenwertige Ausgangssignale wiederholt mit festem Intervall zu erzeugen,

die in den ersten Digital-Speicher als ein Adreß-Angabe-Signal eingespeist werden, wodurch die Digital-Signale wiederholt erzeugt werden (Fig. 7)·

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

einen Decodierer (45) zum Decodieren der Ausgangssignale des Zählers (42) in Impulssignale,

wobei die Abtastspeicher (53-58) jeweils mit den Impulssignalen als Ansteuer- bzw. Gattersignale versorgt sind, um die Analog-Signale nur bei Empfang der jeweiligen Ansteuersignale zu empfangen (Fig. 7).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Decodierer (45) rückgesetzt ist, um die Erzeugung der Ansteuersignale zu verhindern, während die im ersten Digital-Speicher gespeicherten Schweißparameter geändert werden, und

daß die Abtastspeicher (53*58) die jeweiligen Analog-Signale entsprechend den Schweißparametern halten, die im ersten Digital-Speicher unmittelbar vor Beginn der Änderung gespeichert sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

ein Verzögerungsglied zum Verzögern der Vorderflanken der vom Decodierer (45) erzeugten Impulssignale um ein vorbestimmtes Zeitintervall.

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6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verzögerungsglied aufweist:

ein Monoflop (^O, das die Taktsignale empfängt,

um Impulssignale zu erzeugen, und mehrere UND-Glieder C46-51), die gemeinsam mit

den Impulssignalen vom Monoflop (M) und jeweils mit den Impulssignalen vom Decodierer (^5) beaufschlagt sind (Fig. 7).

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

mehrere Digital-Analog-Glieder (52) für jeweils wenigstens einen Abtastspeicher (53~58).

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Lagefühler (73, 7¹O aufweist:

einen Fühler in einem Bezugspunkt, an dem das Schweißen beginnt, um abhängig vom Durchgang des Schweißwerkes (1) durch den Bezugspunkt ein Signal zu erzeugen,

ein Potentiometer (18) zum Erzeugen eines Spannungssignales entsprechend dem Laufweg des Schweißwerkes (1) vom Bezugspunkt,

einen weiteren Abtastspeicher (75), der abhängig von dem durch den Fühler erzeugten Signal das vom Potentiometer (18) entsprechend dem Bezugspunkt erzeugte Spannungssignal empfängt und hält, und

einen Subtrahierer (76, 77) zum Berechnen der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des weiteren Abtastspeichers (75) und dem vom Potentiometer (18) erzeugten Spannungssignal und zum Abgeben des Unterschiedes als das Lagesignal (Fig. 10).

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9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagefühler weiterhin aufweist: einen Zähler (78) zum Zählen des durch den Fühler erzeugten Signales, um ein Ausgangssignal abzugeben, das als zusätzliches Lagesignal mit dem Lagesignal zusammenwirkt (Fig. 10).

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