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
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- B23K9/00—Arc welding or cutting
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Abstract
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
In der schematischen Darstellung der
Um eine qualitativ gleichmäßige und hochwertige Schweißbahn
Der in
Das optische Messsystem kann hierzu beispielsweise zumindest drei Sendeeinheiten umfassen, wobei in
Es versteht sich, dass jeweils die Lichtlaufzeit des von jeder einzelnen Sendeeinheit ausgesendeten Lichtstrahls ermittelt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Distanzen zum Schweißpunkt
Der gerade ermittelte Neigungswinkel α und der Abstand d können über ein Anzeigemittel
Dieses Vorgehen wird für eine Vielzahl von Schweißpunkten entlang der Schweißbahn
Der die Sendeeinheiten umfassende optische Messkopf kann in einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungsvariante auch anstelle einer Gasdüse in das Brennerrohr
In einer weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Variante könnte anstelle einer Handprogrammierung auch eine automatisierte Steuerung des Wegs des Schweißbrenners
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 transmittingunit 31 - 3434
-
Lichtstrahl der Sendeeinheit
32 Light beam of the transmittingunit 32 - 4040
- Anzeigemitteldisplay means
- 5050
- Betätigungsmittelactuating means
- 6060
- Bewegungsrichtungmovement direction
- αα
- Neigungswinkeltilt angle
- dd
- Abstanddistance
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE201210202355 DE102012202355A1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | 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 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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DE102012202355A1 true DE102012202355A1 (en) | 2013-08-22 |
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ID=48915148
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- 2012-02-16 DE DE201210202355 patent/DE102012202355A1/en active Pending
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