DE102012202355A1 - Apparatus used for automatically operating controllable welding torch, comprises detection unit to determine parameters representing position of torch relative to welding point, and control unit to store control values and/or coordinates - Google Patents

Apparatus used for automatically operating controllable welding torch, comprises detection unit to determine parameters representing position of torch relative to welding point, and control unit to store control values and/or coordinates Download PDF

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Abstract

The apparatus comprises a detection unit (30) for determining parameters representing a position of a welding torch relative to a welding point (20), and a control unit for storing control values and/or coordinates for causing the weld position for the welding point, when the parameters match a respective predetermined value. A distance of a contact point of the welding torch to the welding point is determined by the detecting unit. An angle of inclination of a longitudinal axis of the torch is determined with respect to a perpendicular plane in which the welding point is located. The apparatus comprises a detection unit (30) for determining parameters representing a position of a welding torch relative to a welding point (20), and a control unit for storing control values and/or coordinates for causing the weld position for the welding point, when the parameters match a respective predetermined value. A distance of a contact point of the welding torch to the welding point is determined by the detecting unit. An angle of inclination of a longitudinal axis of the torch is determined with respect to a perpendicular plane in which the welding point is located. The detecting unit comprises an optical measuring system. The optical measuring system comprises: three transmission units configured to emit light beams, which are circularly distributed around the longitudinal axis of the welding torch, lie in a plane perpendicular to longitudinal axis and are irradiated to the welding point to be measured; a reception unit for receiving the light reflected by the welding point; and an evaluation unit configured to determine light running times and to determine angle of inclination and spacing of the welding torch. The optical measuring system is arranged on an outside of a weld tube of the welding torch or arranged at a gas nozzle of the weld tube. The apparatus further comprises an indicator unit for an operator of the welding torch or for outputting the determined parameters, and an input unit. The control parameters include coordinates representing an arrangement of the welding torch in a space coordinate system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines automatisiert steuerbaren Schweißbrenners.The invention relates to a device for operating an automatically controllable welding torch.

Mit einem Schweißbrenner werden Gegenstände durch Wärmeeinwirkung stoffschlüssig gefügt. Der vom Schweißbrenner zurückzulegende Weg hängt von der Geometrie der miteinander zu verbindenden Gegenstände ab. Die von dem Schweißbrenner zu vollziehende Schweißbahn kann infolgedessen nicht nur in einer Ebene, sondern auch im dreidimensionalen Raum liegen.With a welding torch objects are joined together by heat cohesively. The distance traveled by the welding torch depends on the geometry of the objects to be connected. As a result, the welding path to be performed by the welding torch can not only be in one plane but also in three-dimensional space.

Schweißbrenner sind häufig an Industrierobotern montiert, welche einen programmierten Schweißpfad zum Verschweißen der Gegenstände zurücklegen. Hierzu ist eine Programmierung des Wegs des Schweißbrenners erforderlich. Die Programmierung erfolgt bislang handbetätigt durch einen Benutzer, indem ein Schweißpfad mit dem Schweißbrenner von Hand abgefahren wird. Ein Rechner speichert den Schweißpfad und fährt diesen für alle folgenden identischen zu verschweißenden Gegenstände gleichermaßen ab.Welding torches are often mounted on industrial robots that cover a programmed welding path for welding the articles. For this purpose, a programming of the path of the welding torch is required. The programming is done so far hand-operated by a user by a welding path with the welding torch is traversed by hand. A computer stores the welding path and drives it off equally for all the following identical objects to be welded.

Ein Problem dieser „Handprogrammierung” besteht darin, dass über die Gesamtlänge einer zu programmierenden Schweißbahn eine Brennerstellung relativ zu den zu verbindenden Gegenständen (auch als Schweißgut bezeichnet) nicht konstant gehalten werden kann bzw. wird. Abweichungen der Brennerstellung relativ zum Schweißgut führen jedoch zu Abweichungen in der Qualität der Schweißnaht. Dies kann unter ungünstigen Umständen zu einem fehlerhaften Schweißergebnis führen. Derartige Fehler müssen dann aufwändig per Hand nachgearbeitet werden.A problem of this "hand programming" is that over the total length of a welding path to be programmed a burner position relative to the objects to be joined (also referred to as weld metal) can not be kept constant or is. Deviations of the burner position relative to the weld metal, however, lead to deviations in the quality of the weld. In unfavorable circumstances, this can lead to a faulty welding result. Such errors must then be elaborately reworked by hand.

Die Programmierung des Schweißpfads eines Schweißbrenners muss in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, so dass bei einer Vielzahl an herzustellenden identischen Schweißverbindungen es aufgrund der unterschiedlichen „Handprogrammierungen” auch zu Abweichungen in der Schweißqualität kommen kann.The programming of the welding path of a welding torch must be carried out at regular intervals, so that with a large number of identical welded joints to be produced, deviations in the welding quality can also occur due to the different "manual programming".

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, welche eine funktional verbesserte Programmierung eines automatisiert steuerbaren Schweißbrenners erlaubt.It is an object of the present invention to provide a device which allows a functionally improved programming of an automatically controllable welding torch.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines automatisiert steuerbaren Schweißbrenners gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a device for operating an automatically controllable welding torch according to the features of claim 1. Advantageous embodiments result from the dependent claims.

Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung zum Betreiben eines automatisiert steuerbaren Schweißbrenners vor. Diese umfasst ein Erfassungsmittel zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter, welche eine Brennerstellung des Schweißbrenners relativ zu einem Schweißpunkt repräsentieren. Ferner umfasst die Vorrichtung ein Steuermittel zum Speichern von Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung für den Schweißpunkt, wenn der oder die Parameter einem jeweiligen Vorgabewert entsprechen.The invention proposes a device for operating an automatically controllable welding torch. This comprises a detection means for determining one or more parameters, which represent a burner position of the welding torch relative to a welding point. Furthermore, the apparatus comprises a control means for storing control quantities and / or coordinates for establishing the burner position for the spot weld, if the parameter or parameters correspond to a respective default value.

Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass die Schweißqualität neben der Brennerstellung von die Schweißverbindung unmittelbar beeinflussenden Parametern, wie z. B. eine Stromhöhe, ein Gasvolumen, ein Lichtbogen, usw., abhängt. Dabei beeinflusst die Brennerstellung die zu wählenden Schweißparameter, und umgekehrt.The invention is based on the consideration that the welding quality in addition to the burner position of the weld directly influencing parameters such. As a current level, a gas volume, an arc, etc., depends. The burner position influences the welding parameters to be selected, and vice versa.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können die bei einer Handprogrammierung auftretenden Abweichungen von einer idealen Brennerstellung aufgrund der vorgesehenen Erfassungs- und Steuermittel eliminiert werden. Dadurch können die Schweißparameter auf die vorgegebene Brennerstellung justiert und damit über eine zu verarbeitende Schweißbahn im Wesentlichen konstant gehalten werden. Im Ergebnis lässt sich eine Bewegung des Schweißbrenners realisieren, welche unabhängig von der Geometrie der Schweißbahn über deren gesamte Länge einem im Hinblick auf die Qualität vorgegebenen Wert entspricht.By means of the device according to the invention, the deviations from an ideal burner position occurring during manual programming can be eliminated on the basis of the envisaged detection and control means. As a result, the welding parameters can be adjusted to the predetermined burner position and thus kept substantially constant over a welding path to be processed. As a result, a movement of the welding torch can be realized, which corresponds to a predetermined value in terms of quality regardless of the geometry of the welding path over its entire length.

Um dies realisieren zu können, wird zur Programmierung des Schweißbrenners eine jeweilige Brennerstellung des Schweißbrenners relativ zu einem Schweißpunkt erfasst. Diese Stellung wird anhand von einem oder mehreren Parametern charakterisiert. Nur dann, wenn der oder die Parameter einem jeweiligen Vorgabewert entsprechen, werden Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der hierzu korrespondierenden Brennerstellung abgespeichert.To realize this, a respective burner position of the welding torch relative to a welding point is detected for programming the welding torch. This position is characterized by one or more parameters. Only if the parameter or parameters correspond to a respective default value, are control variables and / or coordinates stored to bring about the corresponding burner position.

Wird entlang einer Schweißbahn eine Vielzahl solcher Steuergrößen und -koordinaten für jeweilige Schweißpunkte ermittelt, so kann die Brennerstellung relativ zu dem Schweißgut über die gesamte Länge der Schweißbahn konstant gehalten werden.If a multiplicity of such control variables and coordinates for respective weld points are determined along a welding path, the burner position can be kept constant relative to the weld metal over the entire length of the welding path.

Durch das Erfassungsmittel ist zweckmäßigerweise als ein die Brennerstellung repräsentierender Parameter ein Abstand einer Kontaktspitze des Schweißbrenners zu dem Schweißpunkt bestimmbar. Ein weiterer die Brennerstellung charakterisierender Parameter ist ein Neigungswinkel. Dementsprechend ist vorgesehen, dass durch das Erfassungsmittel als ein die Brennerstellung repräsentierender weiterer Parameter ein Neigungswinkel einer Längsachse des Schweißbrenners in Bezug auf eine Senkrechte einer Schweißebene, in der der Schweißpunkt liegt, bestimmbar ist.By means of the detection means, a distance of a contact tip of the welding torch from the welding point can expediently be determined as a parameter representing the burner position. Another parameter characterizing the burner position is a tilt angle. Accordingly, it is provided that by the detection means as a burner position Representing further parameters, an inclination angle of a longitudinal axis of the welding torch in relation to a vertical of a welding plane in which the welding point is determined.

Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Brennerstellung unter Verwendung eines optischen Messsystems. Hierunter fallen sowohl kamerabasierte Systeme als auch solche Systeme, welche aktiv die Brennerstellung im Raum ermitteln können.The burner position is preferably determined using an optical measuring system. This includes camera-based systems as well as systems that can actively determine the burner position in the room.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst das optische Messsystem zumindest drei Sendeeinheiten zum Aussenden von Licht, welche um die Längsachse des Schweißbrenners verteilt angeordnet sind und in einer Ebene senkrecht zur Längsachse liegen und den zu vermessenden Schweißpunkt bestrahlen. Weiter umfasst das optische Messsystem eine Empfangseinheit zum Empfangen der von dem zu vermessenden Schweißpunkt reflektierten Lichtstrahlen der Sendeeinheiten. Eine Auswerteeinheit dient zum Bestimmen der Lichtlaufzeiten der jeweiligen Lichtstrahlen, um daraus den Neigungswinkel und den Abstand des Schweißbrenners zu ermitteln.In an expedient embodiment, the optical measuring system comprises at least three transmitting units for emitting light, which are distributed around the longitudinal axis of the welding torch and lie in a plane perpendicular to the longitudinal axis and irradiate the weld point to be measured. Furthermore, the optical measuring system comprises a receiving unit for receiving the light beams of the transmitting units which are reflected by the welding spot to be measured. An evaluation unit is used to determine the light propagation times of the respective light beams in order to determine therefrom the angle of inclination and the distance of the welding torch.

Die Sendeeinheiten können beispielsweise Dioden sein. Insbesondere werden solche Sendeeinheiten verwendet, welche mit Wellenlängen im sichtbaren (roten) Bereich arbeiten. Hierzu kommen insbesondere Infrarot(IR)-Dioden in Betracht. Ebenso könnten als Sendeeinheiten Laserdioden eingesetzt werden.The transmitting units may be diodes, for example. In particular, those transmission units are used which operate with wavelengths in the visible (red) range. For this purpose, in particular infrared (IR) diodes into consideration. Likewise, laser diodes could be used as transmitting units.

Die Empfangseinheit kann separat von den zumindest drei Sendeeinheiten ausgebildet und in dem optischen Messsystem vorgesehen sein. Ebenso können die Empfangseinheit und die zumindest drei Sendeeinheiten räumlich vereinigt sein. Die Empfangseinheit kann eine oder mehrere Empfangseinheiten, insbesondere -dioden, umfassen.The receiving unit may be formed separately from the at least three transmitting units and provided in the optical measuring system. Likewise, the receiving unit and the at least three transmitting units may be spatially combined. The receiving unit may comprise one or more receiving units, in particular diodes.

Es ist bevorzugt, wenn die zumindest drei Sendeeinheiten kreisförmig um die Längsachse des Schweißbrenners angeordnet sind.It is preferred if the at least three transmitting units are arranged in a circle around the longitudinal axis of the welding torch.

Die Anzahl der Sendeeinheiten wird in Abhängigkeit von einer erforderlichen Genauigkeit zur Ermittlung der Brennerstellung gewählt. Das heißt, je höher eine geforderte Genauigkeit ist, desto größer wird die Anzahl der Sendeeinheiten gewählt.The number of transmitting units is selected depending on a required accuracy for determining the burner position. That is, the higher a required accuracy, the greater the number of transmitting units is selected.

In einer Ausgestaltung kann das optische Messsystem außerhalb eines Brennerrohrs des Schweißbrenners um dieses herum angeordnet sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das optische Messsystem in dem Brennerrohr anstelle einer Gasdüse angeordnet ist. Alternativ könnte das optische Messsystem zwecks Programmierung des automatisiert steuerbaren Schweißbrenners auch temporär anstelle des Brennerrohres vorgesehen sein.In one embodiment, the optical measuring system can be arranged outside a burner tube of the welding torch. Likewise it can be provided that the optical measuring system is arranged in the burner tube instead of a gas nozzle. Alternatively, the optical measuring system for the purpose of programming the automatically controllable welding torch could also be provided temporarily instead of the burner tube.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Vorrichtung ein Anzeigemittel umfasst, wobei mit Hilfe des Anzeigemittels für einen Bediener des Schweißbrenners der oder die gerade ermittelten Parameter ausgebbar sind. Anhand der auf dem Anzeigemittel dargestellten Informationen kann der Bediener beispielsweise den gerade relativ zum Schweißgut eingenommenen Neigungswinkel sowie den Abstand erfassen. Entsprechen diese nicht den jeweiligen Vorgabewerten, so kann der Bediener die Stellung des Schweißbrenners relativ zum Schweißgut korrigieren, wobei dem Bediener anhand der angezeigten Werte bereits Wege zur Korrektur angegeben werden.It is also expedient if the device comprises a display means, wherein with the aid of the display means for an operator of the welding torch or the parameters just determined can be output. On the basis of the information displayed on the display means, the operator can, for example, detect the angle of inclination just assumed relative to the weld metal and the distance. If these do not correspond to the respective default values, then the operator can correct the position of the welding torch relative to the weld metal, whereby the user is already provided with directions for correction on the basis of the displayed values.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Vorrichtung ein Eingabemittel umfasst, wobei mit der Detektion einer Betätigung des Eingabemittels durch den Bediener aktuelle Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung in einen Speicher übertragbar sind. Das Eingabemittel kann beispielsweise ein Taster oder Schalter sein, der durch den Bediener betätigt wird, sobald dieser über das Anzeigemittel Parameter angezeigt bekommt, welche den Vorgabewerten der Parameter entsprechen. Die Raumposition des Schweißbrenners wird dann vermittels der Steuergrößen und/oder -koordinaten gespeichert.It is also expedient if the device comprises an input means, wherein with the detection of actuation of the input means by the operator current control variables and / or coordinates for bringing about the burner position in a memory are transferable. The input means may be, for example, a button or switch which is actuated by the operator as soon as the latter receives parameters which correspond to the default values of the parameters via the display means. The spatial position of the welding torch is then stored by means of the control variables and / or coordinates.

Bei den Steuergrößen und/oder -koordinaten kann es sich um solche Informationen handeln, welche beispielsweise zum Ansteuern des Arms eines Industrieroboters benötigt werden. Je nachdem, wie viele einzeln bewegbare Arme ein Industrieroboter aufweist bzw. in wie vielen unterschiedlichen Ebenen ein solcher Industrieroboter bewegbar ist, muss eine entsprechende Anzahl an Steuergrößen und/oder Koordinaten gespeichert werden.The control variables and / or coordinates may be such information as is needed, for example, to drive the arm of an industrial robot. Depending on how many individually movable arms an industrial robot has or in how many different levels such an industrial robot can be moved, a corresponding number of control variables and / or coordinates must be stored.

Insbesondere umfassen die Steuergrößen und/oder -koordinaten direkte oder indirekte Informationen, welche die Anordnung des Schweißbrenners in dem Raumkoordinatensystem repräsentieren. Eine direkte Information sind z. B. die Endlage des Schweißbrenners repräsentierende Daten. Indirekte Informationen sind solche Daten, welche ein Erreichen der Endlage ermöglichen.In particular, the control variables and / or coordinates comprise direct or indirect information representing the arrangement of the welding torch in the spatial coordinate system. A direct information is z. B. the end position of the welding torch representing data. Indirect information is such data which makes it possible to reach the end position.

Die Vorrichtung der oben beschriebenen Art wird insbesondere zur handgesteuerten Programmierung eines Schweißpfads durch Speichern von Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung für eine Mehrzahl an Schweißpunkten verwendet.The apparatus of the type described above is used in particular for hand-controlled programming of a welding path by storing control variables and / or coordinates for bringing about the burner position for a plurality of spot welds.

Ein Schweißpfad wird hierbei aus einer Mehrzahl an Schweißpunkten gebildet, an denen dem Schweißroboter Informationen über die Brennerstellung übergeben werden. Zwischen zwei solchen Schweißpunkten wird der Schweißbrenner konstant bzw. stetig entsprechend den abgespeicherten Steuergrößen und/oder -koordinaten verfahren.In this case, a welding path is formed from a plurality of welding points at which information about the burner position is transmitted to the welding robot. Between two such welds, the welding torch becomes constant or constantly proceed according to the stored control variables and / or coordinates.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung einen über einer Schweißebene angeordneten Schweißbrenner.The single FIGURE shows a schematic representation of a welding torch arranged above a welding plane.

Ein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneter Schweißbrenner ist in 1 in stark schematisierter Darstellung illustriert. Insbesondere ist lediglich ein Brennerrohr 12 des Schweißbrenners 10 dargestellt. Der Schweißbrenner 10 weist eine Längsachse 11 auf, welche einer Rotationsachse des Brennerrohrs 12 entspricht. An einer, einer Schweißebene 21 zugewandten Öffnung des Brennerrohrs 12 verläuft die Längsachse 11 durch eine Kontaktspitze 13 des Brennerrohrs 12. In einer dem Fachmann bekannten Weise wird im Bereich der Kontaktspitze 13 ein Schweißdraht ausgeschoben, welcher im Bereich eines Schweißpunktes 20 der Schweißebene 21 durch Aufschmelzen unter Wärmezufuhr stoffschlüssig mit den zu verbindenden Gegenständen verbunden wird. Der Schweißpunkt 20 liegt hierbei in einem Schnittpunkt der Längsachse 11 und der Schweißebene 21.One with the reference numeral 10 marked welding torch is in 1 illustrated in a highly schematic representation. In particular, only a burner tube 12 of the welding torch 10 shown. The welding torch 10 has a longitudinal axis 11 on which an axis of rotation of the burner tube 12 equivalent. At one, a welding level 21 facing opening of the burner tube 12 runs the longitudinal axis 11 through a contact tip 13 of the burner tube 12 , In a manner known to those skilled in the art is in the region of the contact tip 13 a welding wire is ejected, which is in the range of a welding point 20 the welding plane 21 is connected by fusion under heat supply cohesively with the objects to be joined. The welding point 20 lies here in an intersection of the longitudinal axis 11 and the welding level 21 ,

In der schematischen Darstellung der 1 erstreckt sich die Schweißebene 21 senkrecht aus der Blattebene heraus. Mit dem Bezugszeichen 22 ist eine in der Schweißebene 21 liegende Schweißbahn gekennzeichnet. Die Schweißbahn 22 entsteht durch Bewegung des Schweißbrenners 10 in der mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichneten Bewegungsrichtung. Die Schweißbahn 22 liegt lediglich zu Illustrationszwecken in einer Ebene, nämlich der Schweißebene 21. In der Praxis kann die Schweißbahn 22 entsprechend der geometrischen Form der miteinander zu verbindenden Gegenstände auch einen gekrümmten, insbesondere einen räumlichen, dreidimensionalen Verlauf aufweisen.In the schematic representation of 1 the welding plane extends 21 vertically out of the sheet plane. With the reference number 22 is one in the welding plane 21 lying welding track marked. The welding track 22 created by movement of the welding torch 10 in denoted by the reference numeral 60 marked movement direction. The welding track 22 is for illustrative purposes only in one plane, namely the welding plane 21 , In practice, the welding path 22 according to the geometric shape of the objects to be joined together also have a curved, in particular a spatial, three-dimensional course.

Um eine qualitativ gleichmäßige und hochwertige Schweißbahn 22 zu erhalten, ist es erforderlich, dass die Stellung des Schweißbrenners 10 in einem Raumkoordinatensystem (z. B. einem kartesischen x-y-z-Koordinatensystem, wie eingezeichnet) bestimmte Vorgaben erfüllt. So ist beispielsweise ein zwischen der Längsachse 11 und einer Senkrechten 23 zur Schweißebene 21 gebildeter Neigungswinkel α und ein Abstand d der Brennerspitze 13 zur Schweißebene 21 einzuhalten. Dabei müssen die Vorgabewerte für a und d über die gesamte Länge der Schweißbahn 22 eingehalten werden.For a qualitatively uniform and high quality welding track 22 To obtain, it is necessary that the position of the welding torch 10 in a spatial coordinate system (eg, a Cartesian xyz coordinate system, as drawn) meets certain specifications. For example, one between the longitudinal axis 11 and a vertical 23 to the welding level 21 formed inclination angle α and a distance d of the burner tip 13 to the welding level 21 observed. The default values for a and d over the entire length of the welding path 22 be respected.

Der in 1 lediglich schematisch dargestellte Schweißbrenner wird üblicherweise von einem (nicht dargestellten) Industrieroboter geführt. Hierzu ist es erforderlich, die Bewegungen des Arms des Industrieroboters zu programmieren. Dies kann, wie bisher, per Hand, aber auch automatisiert erfolgen. Um jedoch sicherzustellen, dass zur Programmierung der Schweißbahn über dessen gesamte Länge die Vorgabewerte für a und d eingehalten werden, werden mittels eines als optisches Messsystem ausgebildeten Erfassungsmittels 30 der Abstand d und der Neigungswinkel α erfasst.The in 1 Welding torches shown only schematically are usually guided by an industrial robot (not shown). For this it is necessary to program the movements of the arm of the industrial robot. This can, as before, be done by hand, but also automated. However, in order to ensure that the default values for a and d are complied with over the entire length of the programming of the welding path, detection means are provided by means of a detection system designed as an optical measuring system 30 the distance d and the inclination angle α detected.

Das optische Messsystem kann hierzu beispielsweise zumindest drei Sendeeinheiten umfassen, wobei in 1 lediglich zwei davon erkennbar sind. Diese sind mit den Bezugszeichen 31 und 32 gekennzeichnet und in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 11 um die Längsachse des Schweißbrenners 10 verteilt angeordnet. Von den Sendeeinheiten 31, 32 ausgesendete Lichtstrahlen werden am Schweißpunkt 20 reflektiert, wobei aufgrund der Signallaufzeiten bis zum Empfangen durch eine Empfangseinheit Abstand und Neigungswinkel ermittelt werden können. Die Empfangseinheit kann beispielsweise in einer Baueinheit mit den Sendeeinheiten realisiert sein. Die Sendeeinheit kann auch als externes Bauelement realisiert sein.For this purpose, the optical measuring system may comprise, for example, at least three transmitting units, wherein 1 only two of them are recognizable. These are with the reference numerals 31 and 32 and in a plane perpendicular to the longitudinal axis 11 around the longitudinal axis of the welding torch 10 arranged distributed. From the transmitting units 31 . 32 emitted light rays are at the welding point 20 reflected, which can be determined due to the signal delay until receiving by a receiving unit distance and angle of inclination. The receiving unit can be realized, for example, in a structural unit with the transmitting units. The transmitting unit can also be realized as an external component.

Es versteht sich, dass jeweils die Lichtlaufzeit des von jeder einzelnen Sendeeinheit ausgesendeten Lichtstrahls ermittelt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Distanzen zum Schweißpunkt 20, ergeben sich bei korrekten Neigungswinkeln unterschiedliche Laufzeiten. Diese können in einer dem Fachmann bekannten Weise zur Ermittlung des Neigungswinkels α verrechnet werden.It is understood that in each case the light transit time of the light beam emitted by each individual transmission unit is determined. Due to the different distances to the welding point 20 , resulting in the correct tilt angles different maturities. These can be calculated in a manner known to those skilled in the determination of the inclination angle α.

Der gerade ermittelte Neigungswinkel α und der Abstand d können über ein Anzeigemittel 40 für einen Bediener des Schweißbrenners visualisiert werden. Das Anzeigemittel 40, beispielsweise in Gestalt eines Displays, kann im Bereich der Sendeeinheiten 31, 32 angeordnet sein. Diese können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Entsprechen Neigungswinkel α und Abstand d nicht den Vorgabewerten, so kann der Bediener durch Betätigung des Schweißbrenners 10 Neigungswinkel und Abstand verändern. Der jeweils aktuelle Wert wird auf dem Anzeigemittel 40 visualisiert. Sind die Vorgabewerte erreicht, so kann über ein Betätigungsmittel 50 die Raumstellung des Schweißbrenners 10 im Raum bestätigt werden.The just determined angle of inclination α and the distance d can via a display means 40 be visualized for an operator of the welding torch. The display means 40 , for example in the form of a display, can in the range of transmitting units 31 . 32 be arranged. These can be accommodated in a common housing. If inclination angle α and distance d do not correspond to the default values, then the operator can actuate the welding torch 10 Change inclination angle and distance. The current value is displayed on the display 40 visualized. If the default values are reached, then via an actuating means 50 the spatial position of the welding torch 10 to be confirmed in the room.

Dieses Vorgehen wird für eine Vielzahl von Schweißpunkten entlang der Schweißbahn 22 wiederholt. Hierdurch ist es auch möglich, einen komplexen dreidimensionalen Verlauf der Schweißbahn derart zu programmieren, dass Neigungswinkel und Abstand des Brennerrohrs zur Schweißebene über die Länge der Schweißbahn korrekt erfüllt sind.This procedure is used for a large number of welding spots along the welding path 22 repeated. In this way it is also possible to program a complex three-dimensional course of the welding path such that the angle of inclination and distance of the burner tube to the welding plane over the length of the welding path are correctly fulfilled.

Der die Sendeeinheiten umfassende optische Messkopf kann in einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungsvariante auch anstelle einer Gasdüse in das Brennerrohr 12 eingebaut sein. Ebenso kann die Messvorrichtung zwecks Programmierung der Schweißbahn anstelle des Brennerrohres 12 an den Schweißbrenner 10 montiert werden. Dies ist beispielsweise unter Nutzung einer Schraubverbindung, wie diese zur Befestigung des Brennerrohrs 12 am Schweißbrenner üblich ist, möglich.The optical measuring head comprising the transmitting units can also be used instead of a gas nozzle in the burner tube in an alternative embodiment variant (not shown) 12 be installed. Likewise, the measuring device for the purpose of programming the welding path instead of the burner tube 12 to the welding torch 10 to be assembled. This is, for example, using a screw, as this for mounting the burner tube 12 is usual at the welding torch, possible.

In einer weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Variante könnte anstelle einer Handprogrammierung auch eine automatisierte Steuerung des Wegs des Schweißbrenners 10 unter Nutzung der von dem Messsystem erfassten und ermittelten Daten erfolgen.In another variant, also not shown, an automated control of the path of the welding torch could instead of manual programming 10 using the data collected and determined by the measuring system.

Durch das vorgeschlagene Vorgehen ist es möglich, die Brennerstellung relativ zum Schweißgut entlang des Schweißpfades konstant zu halten. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, weitere Schweißparameter, wie z. B. eine Stromhöhe, einen Gasvolumenstrom, einen Lichtbogen, usw. besser an den Schweißvorgang anzupassen. Da keine oder weniger Variationen der Brennerstellung auftreten können, verändern sich auch die anderen Schweißparameter weniger oder nicht, wodurch im Ergebnis eine verbesserte Schweißnaht die Folge ist.The proposed procedure makes it possible to keep the burner position constant relative to the weld metal along the weld path. This makes it possible in a simple manner, further welding parameters, such. As a current level, a gas flow, an arc, etc. better adapt to the welding process. Since no or fewer variations of the burner position can occur, the other welding parameters change less or not, as a result, an improved weld results.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Schweißbrennerwelding torch
1111
Längsachselongitudinal axis
1212
Brennerrohrburner tube
1313
Kontaktspitzecontact tip
2020
SchweißpunktWeldingSpot
2121
Schweißebenewelding plane
2222
Schweißbahnsheeting
2323
Senkrechte zur SchweißebenePerpendicular to the welding plane
3030
Erfassungsmittel/optisches MesssystemDetection means / optical measuring system
3131
Sendeeinheittransmission unit
3232
Sendeeinheittransmission unit
3333
Lichtstrahl der Sendeeinheit 31 Light beam of the transmitting unit 31
3434
Lichtstrahl der Sendeeinheit 32 Light beam of the transmitting unit 32
4040
Anzeigemitteldisplay means
5050
Betätigungsmittelactuating means
6060
Bewegungsrichtungmovement direction
αα
Neigungswinkeltilt angle
dd
Abstanddistance

Claims (12)

Vorrichtung zum Betreiben eines automatisiert steuerbaren Schweißbrenners (10), umfassend – ein Erfassungsmittel (30) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter (α, d), welche eine Brennerstellung des Schweißbrenners (10) relativ zu einem Schweißpunkt (20) repräsentieren; und – ein Steuermittel zum Speichern von Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung für den Schweißpunkt (20), wenn der oder die Parameter (α, d) einem jeweiligen Vorgabewert entsprechen.Device for operating an automatically controllable welding torch ( 10 ), comprising - a detection means ( 30 ) for determining one or more parameters (α, d) which indicate a torch position of the welding torch ( 10 ) relative to a welding point ( 20 represent); and a control means for storing control quantities and / or coordinates for establishing the burner position for the spot weld ( 20 ), if the parameter or parameters (α, d) correspond to a respective default value. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Erfassungsmittel (30) als ein die Brennerstellung repräsentierender Parameter (α, d) ein Abstand einer Kontaktspitze des Schweißbrenners (10) zu dem Schweißpunkt (20) bestimmbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that by the detection means ( 30 ) as a parameter representing the position of the burner (α, d) a distance of a contact tip of the welding torch ( 10 ) to the welding point ( 20 ) is determinable. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Erfassungsmittel (30) als ein die Brennerstellung repräsentierender Parameter (α, d) ein Neigungswinkel einer Längsachse (11) des Schweißbrenners (10) in Bezug auf eine Senkrechte einer Schweißebene (21), in der der Schweißpunkt (20) liegt, bestimmbar ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that by the detection means ( 30 ) as a parameter representing the position of the burner (α, d) is an inclination angle of a longitudinal axis ( 11 ) of the welding torch ( 10 ) with respect to a perpendicular of a welding plane ( 21 ), in which the welding point ( 20 ) is determinable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (30) ein optisches Messsystem umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection means ( 30 ) comprises an optical measuring system. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messsystem umfasst: – zumindest drei Sendeeinheiten (31, 32) zum Aussenden von Licht, welche um die Längsachse (11) des Schweißbrenners (10) verteilt angeordnet sind und in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (11) liegen und den zu vermessenden Schweißpunkt (20) bestrahlen, – eine Empfangseinheit zum Empfangen der von dem zu vermessenden Schweißpunkt (20) reflektierten Lichtstrahlen (33, 34) der Sendeeinheiten (31, 32); – eine Auswerteeinheit zum Bestimmen der Lichtlaufzeiten der jeweiligen Lichtstrahlen (33, 34), um daraus den Neigungswinkel (α) und den Abstand (d) des Schweißbrenners (10) zu ermitteln.Apparatus according to claim 4, characterized in that the optical measuring system comprises: - at least three transmitting units ( 31 . 32 ) for emitting light, which around the longitudinal axis ( 11 ) of the welding torch ( 10 ) are distributed and in a plane perpendicular to the longitudinal axis ( 11 ) and the weld point to be measured ( 20 ), a receiving unit for receiving the spot to be measured ( 20 ) reflected light rays ( 33 . 34 ) of the transmitting units ( 31 . 32 ); An evaluation unit for determining the light propagation times of the respective light beams ( 33 . 34 ), from which the angle of inclination (α) and the distance (d) of the welding torch ( 10 ) to investigate. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest drei Sendeeinheiten (31, 32) kreisförmig um die Längsachse (11) angeordnet sind.Apparatus according to claim 5, characterized in that the at least three transmitting units ( 31 . 32 ) circularly about the longitudinal axis ( 11 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messsystem außerhalb eines Brennerrohrs (12) des Schweißbrenners (10) um dieses herum angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the optical measuring system outside a burner tube ( 12 ) of the welding torch ( 10 ) is arranged around this. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messsystem in dem Brennerrohr (12) anstelle einer Gasdüse angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the optical measuring system in the burner tube ( 12 ) is arranged instead of a gas nozzle. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner ein Anzeigemittel umfasst, wobei mit Hilfe des Anzeigemittels für einen Bediener des Schweißbrenners (10) der oder die gerade ermittelten Parameter (α, d) ausgebbar sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a display means, with the aid of the display means for an operator of the welding torch ( 10 ) or the just determined parameters (α, d) can be output. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner ein Eingabemittel umfasst, wobei mit der Detektion einer Betätigung des Eingabemittels durch den Bediener aktuelle Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung in einen Speicher übertragbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an input means, wherein with the detection of actuation of the input means by the operator current control variables and / or coordinates for bringing about the burner position in a memory are transferable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergrößen und/oder -koordinaten direkte oder indirekte Informationen umfassen, welche die Anordnung des Schweißbrenners (10) in einem Raumkoordinatensystem repräsentieren.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control variables and / or coordinates comprise direct or indirect information which the arrangement of the welding torch ( 10 ) in a space coordinate system. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Programmierung eines Schweißpfades durch Speichern von Steuergrößen und/oder -koordinaten zum Herbeiführen der Brennerstellung für eine Mehrzahl an Schweißpunkten.Use of a device according to one of the preceding claims for programming a welding path by storing control variables and / or coordinates for bringing about the burner position for a plurality of spot welds.
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