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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen in Nahtfugen mit unterschiedlichen Fugenbreiten bzw. mit unterschiedlichem Fugenvolumen, bei dem die Schweissstromstärke gemessen, der gemessene Wert mi einem vorbestimmten, dem gewünschten Füllgrad der Nahtfuge entsprechenden Sollwert für die Schweissstromstärke verglichen und bei einer Abweichung des gemessenen Wertes vom vorbestimmten Sollwert Schweissparameter entsprechend geändert werden.
Beim automatischen Lichtbogenschweissen ist es schwierig, den Füllgrad der Schweissnaht konstant zu halten, wenn sich der Querschnitt der Nahtfuge, d. h. die Spaltbreite und/oder-tiefe, ändert. Eine massgenaue Vorbereitung der Werkstückkanten ist in der Praxis aber oft unmöglich oder mit zu hohen Fertigungskosten verbunden.
Es ist schon vorgeschlagen worden, beim Lichtbogenschweissen den Füllgrad der Naht optisch zu erfassen und an Hand der daraus ermittelten Daten die Schweissparameter so zu ändern, dass ein konstanter Füllgrad der Naht erreicht wird. Dieses Verfahren ist jedoch wegen der bei der optischen Erfassung des Füllgrades auftretenden Schwierigkeiten noch zu keiner praktischen Anwendung gelangt.
Weiters ist es aus der AT-PS Nr. 362976 und der DE-OS 2645788 bekannt, zur Steuerung von Schweissanlagen den Schweissstrom zu messen und Änderungen des Schweissstromes bzw. Abweichungen desselben von einem vorgegebenen Sollwert zum Verfolgen von Schweissnähten heranzuziehen. Irgendwelche Hinweise, auf Grund der Messung des Schweissstromes Schweissanlagen so zu steuern, dass der Füllgrad von Schweissnähten konstant gehalten werden kann, sind bislang nicht beschrieben worden.
Beim in der US-PS Nr. 4, 302, 655 beschriebenen Lichtbogenschweissverfahren wird eine Elektrode quer zur Nahtfuge zwischen den Werkstücken hin-und herbewegt (oszilliert), wobei der Schweissstrom und/oder die Schweissspannung an zwei verschiedenen Stellen der Hin- und Herbewegung gemessen wird. Die gemessenen Werte werden mit einem vorberechneten Wert, der dem gewünschten Füllgrad entspricht, verglichen. In der US-PS Nr. 4, 302, 655 wird überdies erwähnt, dass es üblich ist, die Schweissparameter an die Nut anzupassen oder die Schweissparameter adaptierend zu regeln. Diese Schweissparameter sind für gewöhnlich die Elektrodengeschwindigkeit, die Stromstärke, die Drahtzufuhrgeschwindigkeit, die Spannung und im Falle der Oszillation die Amplitude.
In der US-PS Nr. 4, 302, 655 ist kein Hinweis darauf enthalten, den Abstand der Schweisspistole vom Werkstück konstant zu halten.
In der GB-PS Nr. 2, 005, 049 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem die mechanischen Eigenschaften, wie die Krümmung und/oder die Form einer Schweissnaht, erfasst und optimiert werden können. Dabei wird unter anderem der Abstand zwischen der Schweisspistole und dem Werkstück bestimmt und optimiert. Bei der GB-PS Nr. 2, 005, 049 werden die mechanischen Grössen durch Sensoren erfasst. Die durch die Sensoren erfassten Grössen werden in elektrische Signale umgewandelt, die über mehrere Zwischenstufen zur Steuerung der Schweissparameter herangezogen werden, indem sie optimierte Sollwerte für die Steuerung des Schweissverfahrens bilden.
In der GB-PS Nr. 2, 005, 049 wird auch vorgeschlagen, der Schweisspistole einen Fühler zuzuordnen (s. Fig. 2 links). Durch diese Fühler wird unter anderem die Höhe der Werkstücke gemessen.
Da der Fühler lediglich zum Erfassen der tatsächlichen Höhe der Werkstücke bestimmt ist, sind in der GB-PS Nr. 2, 005, 049 auch keine Hinweise darauf enthalten, dass die Schweisspistole einen konstanten Abstand von den Werkstücken haben soll. Überdies hat der Vorschlag der GB-PS Nr. 2, 005, 049 den Nachteil, dass der Fühler im Abstand von der Schweisspistole angeordnet ist, so dass er nicht dort messen kann, wo sich die Schweisspistole gerade befindet.
Bei einem in der DE-OS 3010422 beschriebenen Verfahren zum Lichtbogenschweissen wird der Abstand der Schweisspistole vom Werkstück durch eine mit einer Seitennachführung kombinierte Höhennachführung der Schweisspistole entsprechend dem Nahtfugenverlauf unter Auswertung von Schweissparametern bzw. Änderungen derselben geregelt. Dazu erhält ein Motor, der den Abstand zwischen Schweisspistole und Werkstück konstant hält, seine Steuerbefehle über die Zentralelektronik der Schweissvorrichtung.
In der DE-OS 3010422 wird das Konstanthalten des Füllgrades einer Nahtfuge und eines entsprechend gewählten Sollwertes für den Schweissstrom nicht erwähnt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung anzugeben, das einfach durchzuführen ist und mit den beim Lichtbogenschweissen ohnedies erfassten
Werten zur Steuerung das Auslangen findet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Abstand der Schweisspistole vom Werk- stück durch vom Lichtbogen und dessen Kenngrössen unabhängige Mittel konstant gehalten wird, und dass die Schweissgeschwindigkeit, d. h. die Bewegungsgeschwindigkeit der Schweisspistole entlang der Nahtfuge, verkleinert wird, wenn der gemessene Wert der Stromstärke unter dem vorbestimmten
Sollwert liegt und umgekehrt, und dass man gegebenenfalls bei einer Verkleinerung der Schweissge- schwindigkeit gleichzeitig die Schweissleistung (Drahtvorschubgeschwindigkeit und/oder Schweissspan- nung) erhöht bzw. bei einer Erhöhung der Schweissgeschwindigkeit die Schweissleistung gleichzeitig verkleinert, mit der Massgabe, dass bei einer Änderung der Schweissleistung auch der Sollwert für den Schweissstrom entsprechend geändert wird.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei konstantem Abstand der Schweisspistole bzw. der Stromdüse derselben vom Werkstück der Schweissstrom in einem unmittelbaren Verhältnis zum Füllgrad der Schweissnaht steht. Dies gilt sowohl für den Fall, bei dem eine Schweissnaht in einem Schweissvorgang vollständig mit Schweissmaterial gefüllt wird, als auch für jene Fälle, wo beispielsweise grössere Schweissnähte in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Schweissvorgängen mit
Schweissmaterial gefüllt werden.
Um den Abstand der Schweisspistole vom Werkstück konstant zu halten, kann es erforderlich sein, der Schweisspistole charakteristische Kanten oder Flächen des zu bearbeitenden Werkstückes erfassende Tastrollen oder Initiatoren (Annäherungsschalter u. dgl.) zuzuordnen, die entsprechende
Bewegungen der beispielsweise von einem Industrieroboter getragenen Schweisspistole ansteuern.
In der Zeichnung ist schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
Drei miteinander zu verschweissende Werkstücke-l, 2, und 3-- begrenzen eine Nahtfuge - -4--, die mit Schweissmaterial --5-- gefüllt wird, wobei im gezeigten Beispiel die Füllung der Nahtfuge --4-- mit Schweissmaterial in mehr als einem Schweissvorgang erfolgt.
Zur Ausführung des Schweissens ist eine Schweisspistole --6-- vorgesehen, die im gezeigten Beispiel über eine Halterung --7-- an einem Roboterarm --8-- befestigt ist und von diesem bewegt wird. Aus der Stromdüse --9-- der Schweisspistole --6-- ragt der Schweissdraht --10--.
Weiters ist ein Initiator --11-- oder eine nicht gezeigte Tastrolle vorgesehen, der eine charakteristische Fläche oder Kante eines der Werkstücke-l, 2 oder 3-- - in der Zeichnung die Fläche --12-- des Werkstückes --1-- - erfasst. Über den Initiator --11--, der z. B. ein kapazitativer oder induktiver Annäherungsschalter sein kann, wird über eine Steuerung --13-- der Roboter und damit der Roboterarm --8-- entsprechend gesteuert.
Bei konstantem Abstand der Schweisspistole --6-- von der Nahtfuge --4-- ist die Schweissleistung ohne Änderung der Parameter für Schweissspannung und Drahtvorschubgeschwindigkeit vom Überstand des Schweissdrahts --10-- über die Stromdüse --9-- abhängig. Durch Messen der Schweissstromstärke oder der Schweissspannung und Vergleichen des gemessenen Wertes mit einem in Abhängigkeit vom gewünschten Füllgrad der Nahtfuge --4-- vorher festgelegten Sollwert der Spannung oder der Stromstärke kann festgestellt werden, ob bei der gewählten Schweissleistung und Bewegungsgeschwindigkeit der Schweisspistole --6-- entlang der Nahtfuge --4-- der gewünschte Füllgrad der Nahtfuge unabhängig von ihrer Querschnittsform und/oder Grösse erreicht wird.
Bei Abweichungen des Füllgrades vom gewünschten Wert wird die Bewegungsgeschwindigkeit herabgesetzt (wenn der angestrebte Füllgrad nicht erreicht worden ist) oder erhöht (wenn der angestrebte Füllgrad überschritten worden ist) und so der Füllgrad konstant gehalten.
Zusätzlich zur Änderung der Schweissgeschwindigkeit ist es auch möglich, die Schweissleistung z. B. durch Ändern der Schweissspannung und der Geschwindigkeit des Schweissdrahtvorschubes je nach Bedarf zu erhöhen oder zu erniedrigen, wobei gleichzeitig eine sinngemässe Änderung des vorgegebenen Sollwertes (z. B. für die Spannung) erfolgen muss.