DE10336651A1

DE10336651A1 - Schutzgas-Schweißanlage

Info

Publication number: DE10336651A1
Application number: DE2003136651
Authority: DE
Inventors: Stephan Taube; Manfred Rauch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-08-09
Filing date: 2003-08-09
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Bei einer Schutzgas-Schweißanlage mit einem robotergesteuerten Schweißkopf (2) einschließlich einer Schutzgasdüse sowie mit einem den Schutzgasdurchfluss messenden Sensor (7) werden erfindungsgemäß unter Beibehalt einer hohen Produktionsrate eine häufige Durchflussmessung und eine rasche Beseitigung einer Sollwertabweichung dadurch erreicht, dass der Durchflusssensor getrennt von der Schutzgaszuführung (4, 5) zur Schutzgasdüse an einer von der Schweißstation entfernten Messstation (6) im Arbeitsbereich des Roboters (1) angeordnet und der Schweißkopf während des Werkstückwechsels robotergesteuert an den Durchflusssensor in der Messstation ankoppelbar und zur Durchflussmessung mit angekoppelten Zustand schutzgasdurchströmt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzgas-Schweißanlage mit einem robotergesteuerten Schweißkopf, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Schweißanlagen dieser Art erfolgt die Schutzgaszuführung zur Schutzgasdüse des Schweißkopfs über einen flexiblen, abströmseitig eines Durchflussmessers und eines Dosierventils an den Schutzgas-Vorratsbehälter angeschlossenen Zufuhrschlauch. Wenn der Schutzgasstrom aus der Schweißkopfdüse, etwa aufgrund von Temperaturschwankungen oder einer Leckage des Zufuhrschlauchs oder einer anderen Störwirkung, nicht innerhalb eines relativ engen Toleranzbereichs auf dem am Dosierventil eingestellten Durchflusswert verbleibt, so macht sich dies in einer unzureichenden Schweißqualität bemerkbar, woraufhin der Werker den Schweißroboter durch ein entsprechendes Steuerkommando in die Parkposition verfahren, den tatsächlichen Durchflusswert am Schweißkopf manuell mit Hilfe eines Staudruckmessers ermitteln und die Störung – zumeist durch Auswechseln oder Ausbessern des Zufuhrschlauchs oder Nachregeln des Dosierventils – beheben muss. Die Folge ist, dass das unzureichend verschweißte Werkstück als Ausschuss ausgemustert werden muss, nachteilig aber ist vor allem, dass es zu einer längeren Unterbrechung des automatischen Schweißprozesses und zu einem entsprechend großen Produktionsausfall kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schweißanlage der eingangs genannten Art eine Schutzgas-Durchflusskontrolle an der Schweißkopfdüse im Wesentlichen ohne Produktionsunterbrechung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schutzgas-Schweißanlage gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Schweißanlage wird der Schweißkopf vom Roboter selbsttätig programmgesteuert an den Durchflusssensor in der Messstation angekoppelt und dort der Schutzgasstrom aus der Schweißkopfdüse vermessen, so dass der Messzyklus, verglichen mit einer manuellen Durchflussmessung, deutlich verkürzt wird, mit der weiteren Besonderheit, dass der Messvorgang während des Werkstückwechsels, also in der ohnehin erforderlichen Schweißpause des Schweißroboters, durchgeführt wird und zumeist noch innerhalb der, zumindest aber nur geringfügig später als die Werkstückwechselzeit abgeschlossen ist, so dass die Produktionsrate durch den Messzyklus, wenn überhaupt, allenfalls minimal beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht unter Beibehalt eines hohen Fertigungstakts eine häufige Durchflusskontrolle an der Schweißkopfdüse, vorzugsweise nach einer anwendungsspezifisch vorgegebenen Anzahl von Schweißzyklen, und sichert eine hohe Schweißqualität.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird das Messsignal des Durchflusssensors in einer diesem nachgeschalteten Steuereinheit mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei einer kritischen Abweichung des Mess- vom Sollwert ein Steuereingriff ausgelöst, wobei die Steuereinheit vorzugsweise nach Art eines Reglers mit dem Durchflusssensor als Messwertgeber und einem Durchflussdosierventil als Stellglied arbeitet und die Schweißanlage zu Reparaturzwecken abschaltet, wenn der Schutzgasdurchfluss der Schweißkopfdüse, etwa aufgrund einer Leckage des Zufuhrschlauchs, sich nicht in den Sollwertbereich hochregeln lässt. Für eine präzise und rasche Durchflussmessung schließlich hat sich ein kalorimetrischer Durchflusssensor als besonders günstig erwiesen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 eine Schweißanlage nach der Erfindung; und
2 den robotergesteuerten Schweißkopf nach 1 im Bereich der Durchfluss-Messstation.
Die in den Fig. gezeigte Schutzgas-Schweißanlage enthält einen Schweißroboter 1 mit einem an der Roboterhand befestigten Schweißkopf 2 einschließlich eines Schweißdraht-Zufuhrkanals 3 (2) und eines an einen Schutzgas-Vorratsbehälter 4 angeschlossenen, flexiblen Zufuhrschlauchs 5 für die Schweißkopfdüse, sowie eine im Arbeitsbereich des Roboters 1 entfernt von der – in 1 gestrichelt dargestellten – Schweißstation angeordnete Messstation 6 mit einem kalorimetrischen Durchflusssensor 7, dessen Signalausgang an eine Steuereinheit 8 angeschlossen ist, welche ausgangsseitig einerseits mit einem Schutzgas-Dosierventil 9 am Vorratsbehälter 4 und andererseits mit der Robotersteuerung verbunden ist. In der Steuereinheit 8 ist ein nach Maßgabe der zu verschweißenden Werkstücke vorgegebener Sollwert für den Schutzgasstrom aus der Schutzgasdüse zusammen mit einem Durchfluss-Toleranzbereich, beispielsweise 13 ± 2,5 l/min, gespeichert.
Wenn der Schweißroboter 1 eine vorgewählte Anzahl von Schweißzyklen beendet hat, also z. B. nach jedem fünften Schweißzyklus, wird der Schweißkopf 2 durch den Roboter 1 zu Beginn der durch den Werkstückwechsel bedingten Schweißpause auf ein entsprechendes Steuerkommando der Steuereinheit 8 hin zur Messstation 6 verfahren und an den Durchflusssensor 7 angekoppelt, woraufhin der Schutzgasstrom am Schweißkopf 2 freigegeben und das Messsignal des Durchflusssensors 7 in der Steuereinheit 8 mit dem dort gespeicherten Sollwert verglichen wird. Liegt der Messwert im oder oberhalb des zugelassenen Toleranzbereichs, so erzeugt die Steuereinheit 8 ein entsprechendes Stellsignal für das Dosierventil 9, um den Schutzgasdurchfluss möglichst genau auf den vorgegebenen Sollwert einzuregeln. Ist der Messwert hingegen unter den Regelbereich der Steuereinheit 8 abgefallen, etwa weil der Zufuhrschlauch 5 leck geschlagen oder der Vorratsbehälter 4 nicht mehr ausreichend gefüllt ist, so wird der Roboter 1 durch die Steuereinheit 8 abgeschaltet und eine Warnanzeige ausgelöst, damit die Störung behoben werden kann.
Auf diese Weise werden unter Beibehalt einer hohen Produktionsrate eine häufige Kontrolle und selbsttätige Korrektur bzw. Störanzeige bezüglich des an der Schweißkopfdüse tatsächlich austretenden Schutzgasdurchflusses erreicht und eine hohe Schweißqualität gewährleistet.

Claims

Schutzgas-Schweißanlage mit einem robotergesteuerten Schweißkopf einschließlich einer Schutzgasdüse sowie mit einem den Schutzgasdurchfluss messenden Sensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (7) getrennt von der Schutzgaszuführung (4, 5) zur Schutzgasdüse an einer von der Schweißstation entfernten Messstation (6) im Arbeitsbereich des Roboters (1) angeordnet und der Schweißkopf (2) während des Werkstückwechsels robotergesteuert an den Durchflusssensor in der Messstation ankoppelbar und zur Durchlussmessung in angekoppeltem Zustand schutzgasdurchströmt ist.
Schweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf (2) nach einer vorprogrammierten Anzahl von Schweißzyklen robotergesteuert an den Durchflusssensor (7) in der Messstation (6) ankoppelbar ist.
Schweißanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine den Durchflusssensor (7) an der Messstation (6) nachgeschaltete, bei einem Messsignal außerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs einen Steuereingriff für die Schweißanlage erzeugende Steuereinheit (8).
Schweißanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) bei einem Messsignal unterhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs ein Abschaltsignal für die Schweißanlage erzeugt.
Schweißanlage nach Anspruch 3 oder 4, mit einem im Zuge der Schutzgaszuführung zur Schutzgasdüse angeordneten Durchflussdosierventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) bei einem Messsignal inner- oder oberhalb des Sollwertbereichs ein das Dosierventil (9) auf den Sollwert des Sensorsignals einregelndes Stellsignal erzeugt.
Schweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen kalorimetrischen Durchflusssensor (7).