DE112013005365T5

DE112013005365T5 - Verfahren und System zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen

Info

Publication number: DE112013005365T5
Application number: DE112013005365.9T
Authority: DE
Inventors: James E. Hearn; Steven R. Peters
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-08-06
Also published as: JP2015533657A; US20140131320A1; CN104768694B; US9616514B2; WO2014072805A2; WO2014072805A3; BR112015010632A2; CN104768694A; KR20150079962A

Abstract

Die hier beschriebene Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum verbesserten Erkennen des Ablösen von Tröpfchen in einem Schweißvorgang, wobei eine zeitliche Ableitung wenigstens eines Schweißparameters verwendet wird, um die Ablösung von Tröpfchen vom Draht während eines Schweißvorgang basierend auf der Identifikation einer Peak-Signatur (630) zu erkennen.

Description

Technisches Gebiet
Die im vorliegenden Text beschriebene Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren für eine verbesserte Detektion des Ablösens von Tröpfchen in einem Schweißprozess.
Hintergrund der Erfindung
Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), mitunter anhand seiner Unterarten Metall-Inertgas(MIG)-Schweißens oder Metall-Aktivgas(MAG)-Schweißen genannt, ist ein halbautomatischer oder automatischer Lichtbogenschweißprozess, bei dem eine kontinuierliche und aufzehrbare Drahtelektrode („Schweißdraht”) und ein Schutzgas zu einer Schweißpistole geleitet werden.
Impulssprüh-Metalltransfer (GMAW-P) verwendet hohe Energie des Axialsprüh-Metalltransfers und alterniert diesen Hochenergie(Spitzen)-Strom mit einem energieärmeren (Hintergrund-)Strom. Jeder Zyklus wird als eine Periode bezeichnet, und die Periode kann sich mehrere hundert Mal in der Sekunde wiederholen. Sprüh- oder Impulssprüh-Schweißprozesse sind frei fliegende Transfers, bei denen sich ein gebildetes Tröpfchen von dem Draht löst, das Plasma durchquert und in die Schweißpfütze gelangt.
Gepulste Energie erzeugt erwünschte Fusionseigenschaften und reduziert die Wärmezufuhr im Vergleich zum Axialsprühtransfer oder anderen Schweißprozessen erheblich. Die Dynamik des Impulses gestattet die Verwendung von GMAW-P für Außer-Positions-Schweißen. Darum ist leicht zu erkennen, dass Bedarf an einer dynamischen Art und Weise besteht, um ein präziseres Verfahren zur Detektion des Ablösens von Tröpfchen (und des Tröpfchenablösepunktes) von einem Draht bereitzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen von einem Draht während eines Schweißvorgangs bereitgestellt, der ein Schutzgas verwendet und folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode ablöst, Messen mindestens eines Schweißparameters während des Schweißprozesses, Berechnen einer Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen Schweißparameters, Detektieren einer Spitzensignatur innerhalb der Ableitung mindestens eines Schweißparameters während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs, und Verkleinern einer Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Schweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Detektionsschrittes. Der mindestens eine Schweißparameter wird aus folgender Gruppe ausgewählt: Strom, Spannung, Widerstand und Leistung. Der Prozess kann des Weiteren folgenden Schritt enthalten: Überwachen einer Zeitdauer von einem Start des Impulses bis zur Beendigung des Impulses. Der Prozess kann des Weiteren folgende Schritte enthalten: Verwenden der Zeitdauer als einen Schwellenwert für einen nächsten Zyklus des Impulses; und Beenden eines nächsten Zyklus des Impulses auf der Basis des Verwendungsschrittes. Der Prozess kann des Weiteren folgenden Schritt enthalten: Verwenden der Zeitdauer als Eingang für eine adaptive Steuerung des Schweißprozesses für einen nächsten Zyklus. Darüber hinaus kann der Prozess des Weiteren folgende Schritte enthalten: Verwenden der Zeitdauer als einen Hinweis auf die Konsistenz der Tröpfchengröße und Konsistenz der Drahtzufuhrgeschwindigkeit zwischen Impulszyklen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen von einem Draht während eines Schweißvorgangs bereitgestellt, der ein Schutzgas verwendet und folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode ablöst, Berechnen einer Ableitung im zeitlichen Verlauf von mindestens einer Eigenschaft, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Spannung, Strom, Widerstand und Leistung, während des Schweißprozesses, Detektieren einer Spitzensignatur innerhalb des Berechnungsschrittes während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs, und Modifizieren des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Schweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Detektionsschrittes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen von einem Draht während eines Schweißvorgangs bereitgestellt, der ein Schutzgas verwendet und folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode ablöst, Messen mindestens eines Schweißparameters während des Impulsschweißprozesses, Berechnen einer Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen Schweißparameters, Identifizieren einer Spitzensignatur innerhalb der Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen Schweißparameters während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs, Verkleinern einer Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Impulsschweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Identifizierungsschrittes, Überwachen einer Zeitdauer von einem Start des gepulsten Ausgangssignals bis zur Verkleinerung der Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals, und Verwenden der Zeitdauer als Eingang für eine adaptive Steuerung des Impulsschweißprozesses für einen nächsten Zyklus des gepulsten Ausgangssignals.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Ausführungsformen dieser Erfindung werden offenkundig, wenn sie im Licht der Zeichnungen, der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche betrachtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine physische Form annehmen, wovon eine bevorzugte Ausführungsform im Detail in der Spezifikation beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Spezifikation bilden, veranschaulicht wird, und in denen Folgendes zu sehen ist:
1 ist ein kombiniertes Blockschaubild und Schaltbild, das ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät zum Ausführen eines Impulsschweißprozesses veranschaulicht, bei dem ein in Echtzeit arbeitender Tröpfchendetektorschaltkreis zum Einsatz kommt, um die bei dem Schweißvorgang verwendete Wellenform zu beeinflussen;
2 ist ein Kurvendiagramm, das eine Spannungskurve und eine Stromkurve eines Impulsschweißprozesses des Standes der Technik veranschaulicht;
3 ist ein Kurvendiagramm, das die Signale verschiedener Orte in dem in 1 veranschaulichten elektrischen Lichtbogenschweißgerät veranschaulicht;
4 ist eine Wellenform ähnlich 3, die den Strom im Verhältnis zur Zeit zeigt und dies zu der Schweißraupenbildung und der letztendlichen Tröpfchenablösung von dem Draht in Beziehung setzt;
5 ist ein kombiniertes Blockschaubild und Schaltbild, das einen Tröpfchendetektor zum Erzeugen eines Steuersignals veranschaulicht, um die bei dem Schweißvorgang verwendete Wellenform zu beeinflussen;
6 ist eine Gruppe von Wellenformen, die die Spannung im Verhältnis zur Zeit, den Strom im Verhältnis zur Zeit und die Ableitung von Spannung im Verhältnis zur Zeit zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm des Steuerns eines gepulsten Ausgangssignals und des Identifizierens einer Schwelle, die im nächsten Zyklus des gepulsten Ausgangssignals zu verwenden ist; und
8 ist ein Flussdiagramm der Beendigung eines gepulsten Ausgangssignals auf der Basis des Detektierens einer Spitzensignatur in Echtzeit.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der beste Modus zum Ausführen der Erfindung wird nun für die Zwecke der Veranschaulichung des besten Modus beschrieben, der dem Anmelder zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung bekannt ist. Die Beispiele und Figuren sind nur veranschaulichend und sollen die Erfindung, die allein am Schutzumfang und Wesen der Ansprüche zu ermessen ist, nicht einschränken. Wenden wir uns nun den Zeichnungen zu, deren Darstellungen allein dem Zweck der Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und nicht dem Zweck ihrer Einschränkung dienen. 1 veranschaulicht ein elektrisches Lichtbogenschweißgerät A zum Ausführen einer Ausführungsform eines Impulsschweißprozesses, wie in 2 gezeigt. Obgleich auch andere Schweißgerätarchitekturen verwendet werden könnten, ist eine beispielhafte Architektur ein Schweißgerät, das durch Wellenformtechnologie gesteuert wird, deren Vorreiter The Lincoln Electrical Company aus Cleveland, Ohio, ist. Bei dieser Art von Schweißgerät erzeugt ein Wellenformgenerator das Profil für die in einem Impulsschweißprozess verwendeten Wellenformen. Die Stromquelle erzeugt die Impulse gemäß der vom Wellenformgenerator bestimmten Form unter Verwendung mehrerer Stromimpulse und bei hoher Frequenz, wie zum Beispiel über 18 kHz. Diese Art der Technologie erzeugt präzise Impulsformen für jeden gewünschten Schweißprozess. Auch wenn die Erfindung mit Bezug auf die Verwendung eines Schweißgerätes beschrieben wird, das mit Wellenformtechnologie arbeitet, ist die Erfindung breiter angelegt und kann auch in anderen Schweißgeräten verwendet werden, wie zum Beispiel in SCR(Silicon Controlled Rectifier)-gesteuerten Schweißgeräten und Chopper-basierten Schweißgeräten. Unter anderem kann ein Blip, ein Impulszacken oder eine Spitze in einer Spannungsverlaufskurve identifiziert werden, wo sich das Tröpfchen abgelöst hat. Techniken versuchen, diesen Blip, diesen Impulszacken, diese Spitze usw. als eine Tröpfchendetektion zu verwenden, aber der zugehörige Wert änderte sich beständig aufgrund verschiedener Faktoren, wie zum Beispiel Widerstandsabfall oder Länge der Schweißkabel. Diese Anwendung betrifft eine Ableitungsdetektionstechnik, bei der eine Spitzensignatur I3 zum Detektieren des Ablösens des Tröpfchens verwendet wird. Diese Technik ist unabhängig von Faktoren wie zum Beispiel Länge der Schweißkabel oder Widerstandsabfall.
Im Sinne dieser Anmeldung meint der Begriff „Spitzensignatur” 630 eine zuvor festgelegte Signatur, eine dynamisch definierte Signatur und/oder eine geeignete Kombination davon (was unten noch besprochen wird). Die Spitzensignatur 630 basiert auf einer Ableitung von zuvor festgelegten Eigenschaften, wie zum Beispiel Spannung, Strom, Widerstand, Leistung und dergleichen. Die physische Manifestierung der Spitzensignatur 630 kann unter anderem beeinflusst werden durch: den verwendeten Schweißprozess, die Zusammensetzung der Elektrode E, die Art des Schweißdrahtes, die Drahtzufuhrrate, die Impulsbreite, die Impulsamplitude, die Anzahl der Impulse, die Dauer der Schweißung, das geschweißte Material oder die Art des Werkstücks W. Die Spitzensignatur 630 kann ein definiertes Muster oder eine Eigenschaft sein (zum Beispiel ein Impulszacken, eine Spitze, zwei oder mehrere Impulszacken oder zwei oder mehrere Spitzen), das bzw. die in einer Wellenform einer Ableitung eines Schweißparameters im zeitlichen Verlauf während des Schweißprozesses detektiert wird, wobei das definierte Muster unter anderem auf mindestens einem von Folgendem basieren kann: einer Ableitung eines Strommesswertes, einer Ableitung eines Spannungsmesswertes, einer Ableitung eines Widerstandsmesswertes, und einer Ableitung einer Leistung. Darüber hinaus kann die Spitzensignatur 630 anhand einer Echtzeitüberwachung einer Ableitung eines Schweißparameters (zum Beispiel Spannung, Strom, Widerstand und Leistung) in Echtzeit detektiert werden. Alternativ kann die Spitzensignatur 630 durch Identifizieren mindestens eines definierten Musters oder einer definierten Eigenschaft, wie zum Beispiel eines Impulszackens (zum Beispiel eines positiven Impulszackens oder eines negativen Impulszackens) in Echtzeit identifiziert werden. In einem Beispiel führt der Tröpfchendetektor 64 die Tröpfchendetektion auf der Basis einer Echtzeit-Identifizierung der Spitzensignatur 630 anhand einer Schwellentoleranz für den detektierten Impulszacken durch. Die Schwellentoleranz kann die Detektion der Spitzensignatur 630 auslösen und ihrerseits eine Verringerung des Stroms zum Steuern der Tröpfchenablösung von dem Draht initiieren. In einer Ausführungsform wird die Spitzensignatur 630 bei einem Impulssprühtransfer verwendet, wobei das Tröpfchen am Ende des Drahtes durch einen Stromimpuls (zum Beispiel ein gepulstes Ausgangssignal) abgeschnürt wird. Während dieses Ablösens vom Draht muss der Strom seinen Pfad von durch das Tröpfchen zum Ende des Drahtes über dem Tröpfchen ändern, was dazu führt, dass der Lichtbogen geringfügig länger wird. Diese geringfügige Verlängerung kann detektiert werden und kann als Spitzensignatur 630 bezeichnet werden.
Das in 1 gezeigte elektrische Lichtbogenschweißgerät A wird verwendet, um einen üblichen Impulsschweißprozess auszuführen, wie durch die Kurven in 2 veranschaulicht, wobei mehrere Betriebssignale an verschiedenen Stellen in 1 und durch entsprechende Zahlen in 3 angedeutet sind. Das elektrische Lichtbogenschweißgerät A hat eine Stromquelle 10 in Form eines Hochgeschwindigkeits-Schaltwechselrichters mit Ausgangsleitungen 12, 14 zum Erzeugen des Impulsschweißprozesses zwischen der Elektrode E und dem Werkstück W. Die Stromquelle 10 wird durch eine entsprechende Stromversorgung 16 angesteuert, die als ein Dreiphaseneingang veranschaulicht ist. Das Profil der Impulse und des Hintergrundstroms, die den Impulsschweißprozess bilden, wird durch ein Signal am Wellenformungseingang 18 bestimmt. Der Impulsschweißprozess kann ein gepulstes Ausgangssignals enthalten, das aus einem Hintergrundausgabezustand oder -pegel mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode E ablöst. Der Stromnebenschluss 22 übermittelt den Lichtbogenstrom des Schweißprozesses durch Leitungen 24 zum Stromsensor 26, der einen Ausgang 28 aufweist, der von dem Tröpfchendetektor 64 verwendet wird. In gleicher Weise übermitteln die Anschlussleitungen 30, 32 die Lichtbogenspannung zum Spannungssensor 34, der einen Detektionsausgang 36 und einen Pegel- oder Amplitudenausgang 38 aufweist, die von dem Tröpfchendetektor 64 verwendet werden. Der Pegelausgang 38 hat ein Signal, das für die Lichtbogenspannung an der Elektrode und dem Werkstück repräsentativ ist.
Das elektrische Lichtbogenschweißgerät A führt einen Impulsschweißprozess aus, um eine kontrollierte Initiierung eines Transfer- oder Ablöseimpulses (zum Beispiel eines überlagerten starken Ausgabeimpulses) auf der Basis des Tröpfchendetektors 64 für jeden Impulsschweißzyklus zu ermöglichen. In dieser Hinsicht betrifft die Erfindung Impulsschweißprozesse und -ausrüstungen, bei denen die Stromquelle 10 ein Schweißsignal (über die Wellenform in Leitung 56 und/oder am Wellenformungseingang 18) an eine aufzehrbare Schweißelektrode E in einer Abfolge von Schweißzyklen anlegt, wobei jeder Zyklus einen Schmelzzustand hat, während dem sich schmelzflüssiges Metall am Ende der Elektrode E infolge des Schweißstroms von der Stromquelle 10 bildet, und einen Transferzustand hat, bei dem ein hoher Stromimpuls (zum Beispiel ein überlagerter starker Ausgabeimpulszustand) im Schweißsignal bewirkt, dass sich das schmelzflüssige Metall von der Elektrode E trennt, bevor es auf das Werkstück W trifft. Die Erfindung kann in Gleichstromimpulsschweißgeräten sowie in Wechselstromimpulsschweißanwendungen implementiert werden und ist allgemein auf jede Art oder Form von Schweißausrüstungen und jeden Impulsschweißvorgang anwendbar.
Das elektrische Lichtbogenschweißgerät A enthält eine Stromquelle 10 und eine Drahtzuführvorrichtung, die dafür dient, mit Hilfe von Rollen, von denen eine oder mehrere durch einen Motor angetrieben werden, einen aufzehrbaren Schweißdraht oder eine aufzehrbare Elektrode E von der Spule 20 in Richtung des Werkstücks W zu leiten. Es kann jede beliebige Art von Schweißdraht oder Elektrode E verwendet werden, wie zum Beispiel Massivdrahtelektroden oder Fülldrahtelektroden mit einem inneren Kern und einem äußeren Mantel (zum Beispiel Flussmittelkernelektroden). Die Elektrode E verläuft durch einen elektrischen Kontakt, wobei der Kontakt mit einem Ausgang des Stromnebenschlusses 22 gekoppelt ist, wobei das Werkstück W mit der Ausgangsleitung 14 gekoppelt ist. Die Stromquelle 10 liefert ein Ausgabeschweißsignal, das einen Schweißstrom durch die Elektrode E und das Werkstück W in mehreren Schweißzyklen gemäß einer Impulsschweißwellenform erzeugt, die durch den Wellenformgenerator 50 bereitgestellt wird, wobei ein gepulstes Ausgangssignal aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode E sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode E ablöst.
Der Wellenformgenerator 50 wird mit der bestimmten Wellenform beschickt, um den Schweißprozess auszuführen. Diese Wellenform ist als Signal 2 bezeichnet. Ein Timer 52 übermittelt ein Timing-Signal durch Leitungen 54 zum Wellenformgenerator 50, um die einzelnen Impulse zu initiieren, die den Schweißprozess bilden. Der Generator 50 hat außerdem ein Steuersignal von Leitung 66 zum Steuern der Impulserzeugung gemäß dem Tröpfchendetektor 64. Die Wellenform, die durch die Stromquelle 10 ausgegeben werden soll, ist das Signal 2 in Leitung 56. Dieses Signal, im Schweißgerät A, ist das eigentliche Signal, das an den Eingang 18 des Leistungswandlers 10 übermittelt wird.
Der Tröpfchendetektor 64 identifiziert mindestens einen Zustand, der die Tröpfchenablösung (und den Tröpfchenablösepunkt) von dem Draht repräsentiert, mittels der Spitzensignatur 630, wie in 6 veranschaulicht. Wie oben besprochen, bezieht sich die Tröpfchenablösung auf einen Impulssprühtransfer, wobei das Tröpfchen vom Ende des Drahtes durch einen Stromimpuls abgeschnürt wird. In einer Ausführungsform wird die Spitzensignatur 630 beim Impulssprühtransfer verwendet, wobei das Tröpfchen vom Ende des Drahtes durch einen Stromimpuls abgeschnürt wird. Während dieses Ablösens vom Draht muss der Strom seinen Pfad von durch das Tröpfchen zum Ende des Drahtes über dem Tröpfchen ändern, was eine geringfügige Verlängerung des Lichtbogens zur Folge hat. Diese geringfügige Verlängerung kann detektiert werden und kann als Spitzensignatur 630 bezeichnet werden. Der Tröpfchendetektor 64 berechnet eine Ableitung im zeitlichen Verlauf für einen Schweißparameter zum Detektieren der Spitzensignatur 630. Die Schweißparameter können zum Beispiel Folgende sein: die Spannung des Schweißprozesses (zum Beispiel Detektionsausgang 36, Pegelausgang 38, Spannungspegelausgang und dergleichen), der Strom des Schweißprozesses (zum Beispiel Ausgang 28, Lichtbogenstrom und dergleichen), der Widerstand des Schweißprozesses (zum Beispiel auf der Basis der Gleichung V = I·R ermittelt, wobei V die Spannung ist, I der Strom ist und R der Widerstand ist), und die Leistung des Schweißprozesses (zum Beispiel auf der Basis der Gleichung P = I·V ermittelt, wobei P die Leistung ist, V die Spannung ist und I Strom ist). Auf der Basis des Detektierens der Spitzensignatur 630, d. h. der Ableitung im zeitlichen Verlauf mindestens eines Schweißparameters, modifiziert der Tröpfchendetektor 64 die Impulserzeugung für den Schweißprozess über das Steuersignal 66, das an den Wellenformgenerator 50 übermittelt wird. Die Modifizierung des Stromimpulses während des Schweißprozesses managt die Tröpfchenablösung (und den Tröpfchenablösepunkt) von dem Draht aufgrund der Detektion der Spitzensignatur 630. Obgleich die aus dem Schweißprozess gemessene Wellenform als eine Impulsspitzenwellenform besprochen wird, versteht es sich, dass jede geeignete Wellenform, die in dem Impulsschweißprozess verwendet wird, in den Schutzumfang dieser Erfindung fällt.
Der Tröpfchendetektor 64 ist in 5 detaillierter veranschaulicht. Der Tröpfchendetektor 64 berechnet die Ableitung im zeitlichen Verlauf für einen oder mehrere Schweißparameter. Wie gezeigt, empfängt der Tröpfchendetektor 64 die Schweißparameter Strom (zum Beispiel Ausgang 28) und Spannung (zum Beispiel Detektionsausgang 36, Pegelausgang 38). Obgleich dargestellt ist, dass der Tröpfchendetektor 64 Strom- und Spannungsparameter empfängt, versteht es sich, dass der Tröpfchendetektor 64 einen oder mehrere Schweißparameter empfangen kann (zum Beispiel Strom, Spannung, Widerstand und dergleichen). Der Tröpfchendetektor 64 identifiziert die Spitzensignatur 630 in Echtzeit, was zum Detektieren des Ablösens des Tröpfchens (und des Tröpfchenablösepunktes) von dem Draht in dem Schweißprozess verwendet wird. Die Spitzensignatur 630 kann eine beliebige geeignete Spitze oder Impulszacke sein, wie zum Beispiel eine negative Spitze, eine positive Spitze, ein negativer Impulszacken oder ein positiver Impulszacken. Darüber hinaus kann das Aussehen (zum Beispiel Größenordnung, Amplitude, Breite, Polarität und dergleichen) der Spitzensignatur 630 entsprechend der Art des in dem Schweißprozess verwendeten Materials variieren. Zum Beispiel kann Material A die Spitzensignatur A' mit einem ersten Aussehen haben, während Material B die Spitzensignatur B' mit einem zweiten Aussehen haben kann. Jedoch kann die Spitzensignatur 630 verallgemeinerte Eigenschaften enthalten (zum Beispiel einen Impulszacken, einen positiven Impulszacken, einen negativen Impulszacken und dergleichen), die zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen (und des Tröpfchenablösepunktes) von dem Draht für zwei oder mehrere Arten von in dem Schweißprozess verwendeten Material verwendet werden können.
Der Tröpfchendetektor 64 kann die Spitzensignatur 630 als eine Standardeinstellung zum Auslösen der Modifizierung der Impulserzeugung für den Stromzyklus eines Schweißprozesses verwenden. Die Standardeinstellung für die Spitzensignatur 630 kann bereits vor einem ersten Zyklus eines gepulsten Ausgangssignals zur Wellenformerzeugung anhand eines definierten Musters oder einer definierten Eigenschaft, wie zum Beispiel eines Impulszackens, festgelegt werden. In einem detaillierteren Beispiel kann die Spitzensignatur 630 in einer konkreteren Weise definiert werden, einschließlich Aussehensdetails, wie zum Beispiel Amplitude, Größenordnung, Breite, Polarität und dergleichen. Solche konkreten Aussehensdetails können durch experimentelle Daten von Impulsschweißprozessen mit ähnlichen Bedingungen, wie zum Beispiel einer Art des Materials für den Schweißprozess, identifiziert werden. Darüber hinaus kann der Tröpfchendetektor 64 die Spitzensignatur 630 als eine dynamische Einstellung enthalten. Eine dynamische Einstellung ermöglicht die Echtzeitdetektion der Spitzensignatur 630 für jedes gepulste Ausgangssignal eines Schweißprozesses, wobei die Spitzensignatur 630 anhand einer Ableitung im zeitlichen Verlauf eines oder mehrerer Schweißparameter identifiziert wird. Zum Beispiel kann ein Impulszacken in Echtzeit beim Überwachen einer Ableitung im zeitlichen Verlauf eines Schweißparameters für einen Schweißprozess detektiert werden, was eine Tröpfchenablösung von dem Draht in einem Impulssprühtransfer-Schweißvorgang bezeichnen kann.
Der Tröpfchendetektor 64 detektiert die Spitzensignatur 630 anhand einer Ableitung mindestens eines Schweißparameters in Echtzeit. Bei einer dynamischen Detektion der Spitzensignatur 630 wird das Steuersignal 66 generiert und übermittelt, um mindestens ein gepulstes Ausgangssignal in einem Zyklus für den Schweißprozess zu modifizieren. Zum Beispiel kann der Strom für einen gepulsten Ausgangszyklus bei Detektion der Spitzensignatur 630 rasch reduziert werden. In einem weiteren Beispiel kann der gepulste Ausgangszyklus durch Verringern der Leistung auf der Basis der Detektion der Spitzensignatur 630 modifiziert werden. In einem Beispiel kann das gepulste Ausgangssignal für einen aktiven (zum Beispiel laufenden) Zyklus sein. Das Beenden des gepulsten Ausgangssignals für den aktiven Zyklus managt die Tröpfchenablösung von dem Draht aufgrund der Detektion der Spitzensignatur 630. Wie oben angesprochen, detektiert der Tröpfchendetektor 64 die Tröpfchenablösung auf der Basis des Identifizierens der Spitzensignatur 630 innerhalb der Ableitung mindestens eines Schweißparameters im zeitlichen Verlauf. Obgleich Strom und Spannung veranschaulicht sind, versteht es sich, dass mit dieser Erfindung ein oder mehrere Schweißparameter verwendet werden können.
Der durch das Schweißgerät A ausgeführte Schweißprozess ist in 2 veranschaulicht, wobei die Stromkurve 100 eine Reihe voneinander beabstandeter Stromimpulse 102 hat, die durch den Hintergrundstromabschnitt 104 getrennt sind. Die Spannungskurve 120 ist die Spannung zwischen den Leitungen 30, 32 und bildet die Lichtbogenspannung, die mit dem Lichtbogenstrom von Kurve 100 korreliert ist. Ein aktiver Zyklus bezeichnet einen laufenden Stromimpuls, während ein nächster Zyklus einen Stromimpuls bezeichnet, der auf den laufenden Stromimpuls folgt. Die Spitze in dem dv/dt-Diagramm 600 zeigt an, dass das Tröpfchen vom Ende der Elektrode in Richtung der Pfütze abgeschnürt wurde. Der Tröpfchendetektor 64 detektiert die Spitzensignatur 630 und sendet ein Signal über das Steuersignal 66 zu dem Wellenformgenerator 50, was anzeigt, dass das gepulste Ausgangssignal im aktiven Zyklus modifiziert werden soll. Das gepulste Ausgangssignal im aktiven Zyklus kann unter anderem durch rasches Verringern des Stroms oder rasches Verringern der Leistung modifiziert werden. Somit managt der Wellenformgenerator 50 das gepulste Ausgangssignal für den aktiven Zyklus anhand des Steuersignals 66. Der Wellenformgenerator 50 erzeugt ein gepulstes Ausgangssignal für einen nächsten Zyklus nach dem Steuern des gepulsten Ausgangssignals des aktiven Zyklus.
Die Funktionsweise von Schweißgerät A wird durch die Signale 2 und 7 offenbart, wie in 3 gezeigt. Das Signal 7 ist die abgefühlte Spannung in Leitung 36. Unter normalen Umständen enthält die Spannung 120 mehrere voneinander beabstandete Impulse 130, die Formen aufweisen, die durch den Wellenformgenerator 50 bestimmt wurden, und eine Beabstandung aufweisen, die durch den Timer 52 bestimmt wurde. Der Ausgang des Wellenformgenerators 50 ist das Signal 2, welches das in 3 gezeigte Wellenformsignal 150 bildet. Der Wellenformgenerator 50 initiiert (startet zum Beispiel) Impulse für einen aktiven Zyklus des Schweißprozesses und terminiert (beendet zum Beispiel) das gepulste Ausgangssignal für den aktiven Zyklus auf der Basis des Steuersignals 66 und wiederum der Detektion der Spitzensignatur 630 innerhalb von Messwerten, die zu einer Ableitung mindestens eines ausgewählten Schweißparameters im zeitlichen Verlauf in Beziehung stehen. Nachdem der Impuls beendet ist, erzeugt der Wellenformgenerator 50 ein gepulstes Ausgangssignal für den nächsten Zyklus des Impulsschweißprozesses.
Der Timer 52 überwacht die Zeitdauer 410 (wie in 4 zu sehen, und als eine Zeitdauer von t₁ bis t₂ definiert) für das gepulste Ausgangssignal von der Initiierung (zum Beispiel vom Start) bis zur Terminierung (zum Beispiel dem Ende), wobei die Beendigung auf dem Steuersignal 66 basiert. Die Zeitdauer 410 für die Wellenform wird als ein Schwellenwert für einen nächsten Zyklus eines gepulsten Ausgangssignals verwendet. Die Zeitdauer 410 kann als die Impulsbreite für den nächsten Zyklus verwendet werden, um die Tröpfchenablösung von dem Draht präzise zu identifizieren. Die Zeitdauer 410 wird des Weiteren als ein Eingang für das adaptive Steuern des Schweißprozesses für einen nächsten Zyklus und/oder künftige Zyklen für einen oder mehrere Impulse verwendet. Des Weiteren wird die Zeitdauer 410 als ein Hinweis auf die Konsistenz der Tröpfchengröße verwendet. Zum Beispiel kann die dynamische Überwachung der Zeitdauer 410 für jede Wellenform anzeigen, ob die Tröpfchengröße gleichmäßig ist, wenn die Zeitdauer 410 nicht variiert. Jedoch kann das Variieren der Zeitdauer 410 für jedes gepulste Ausgangssignal eine ungleichmäßige Tröpfchengröße für den Schweißprozess anzeigen. Des Weiteren wird die Drahtzufuhrgeschwindigkeit während der Zeitdauer 410 für den Impuls eines aktiven Zyklus detektiert. Mindestens eine Aktion wird generiert, um eine Ungleichmäßigkeit der Drahtzufuhrgeschwindigkeit anhand der detektierten Drahtzufuhrgeschwindigkeit während der Zeitdauer 410 zu korrigieren. Zum Beispiel kann die detektierte Drahtzufuhrgeschwindigkeit für die Zeitdauer 410 für ein gepulstes Ausgangssignal für den nächsten Zyklus eines gepulstes Ausgangssignals verwendet werden, um die Ungleichmäßigkeit der Drahtzufuhrgeschwindigkeit zu reduzieren.
4 veranschaulicht Beziehungen zwischen Strom, Spannung und der Entwicklung eines schmelzflüssigen Tropfens an der Schweißspitze. Bei Zeit t₁ wird der Strom auf den Spitzenpegel angehoben und bis zur Zeit t₂ im Wesentlichen konstant gehalten. Während der Zeit t₁ bis t₂ wird der schmelzflüssige Tropfen 420 (zum Beispiel auch als schmelzflüssige Kugel, Kugel oder Tröpfchen bezeichnet) generiert. Bei Zeit t₃ wird der schmelzflüssige Tropfen 420 zu der Pfütze transferiert. Zu einer Zeit zwischen t₂ und t₃ tritt ein Spannungsimpulszacken aufgrund der Tröpfchenablösung (und des Tröpfchenablösepunktes) von dem Draht auf. Der genaue Moment der Tröpfchenablösung (und des zugehörigen Spannungsimpulszackens) ist ungeachtet der gleichmäßigen Parameter, die in dem Schweißprozess verwendet werden, mehr oder weniger unvorhersehbar. Jedoch detektiert der Tröpfchendetektor 64 den Spannungsimpulszacken (zum Beispiel die Spitzensignatur 630), um die Tröpfchenablösung zu identifizieren, und beginnt das Absenken des Stroms des gepulsten Ausgangssignals für einen aktiven Zyklus, um den Impulssprühtransfer-Schweißvorgang zu managen.
4 veranschaulicht ein einzelnes gepulstes Ausgangssignal, das zu einem Schweißprozess gehört. Jede geeignete Anzahl von Impulsen kann dem einzelnen gepulsten Ausgangssignal folgen und kann ein nächster Zyklus eines Impulses sein. 6 veranschaulicht eine Spannungswellenform 600, eine Stromwellenform 610 und eine Ableitungs-Spannungswellenform 620. Wie erwähnt, kann die Wellenform eine beliebige geeignete Wellenform (zum Beispiel eine Spitzenimpulswellenform) sein und kann eine beliebige geeignete Anzahl von Impulszyklen enthalten. Als ein Beispiel veranschaulichen die Wellenformen vier (4) vollständige Impulse und einen (1) unvollständigen Impuls. Oder anders ausgedrückt: Die Impulse in der Spannungswellenform 500 ähneln dem Impuls in 4. Die Spannungswellenform 500 zeigt eine rohe Spannung im zeitlichen Verlauf, was Impulse verschiedener Breiten (zum Beispiel entsprechend der Zeitdauer 410) veranschaulicht. Entsprechend jeder Breite der Impulsspitze ist der rohe Strom in der Stromwellenform 510 dargestellt. Der Tröpfchendetektor 64 verwendet eine Ableitungsberechnung im zeitlichen Verlauf an einem ausgewählten Schweißparameter, wie zum Beispiel einer Spannung, einem Strom, einem Widerstand, einer Leistung oder eine beliebigen geeigneten Kombination davon. In diesem konkreten Beispiel ist die Ableitung der Spannung im zeitlichen Verlauf in der Wellenform 520 dargestellt. Das Berechnen der Ableitung der Spannung im zeitlichen Verlauf erlaubt eine Detektion der Spitzensignatur 630 (zum Beispiel eines Impulszackens) in einer Spannung, die zwischen Zeit t₂ und t₃ auftritt. An dem durch die Spitzensignatur 630 angedeuteten Punkt wurde die Spitzensignatur 630 detektiert, so dass das Spitzensegment endet, und die Wellenformlogik schreitet voran, um den Strom auf die Hintergrundamplitude zu reduzieren. Diese Spitzensignatur 630 zeigt eine Tröpfchenablösung (und den Tröpfchenablösepunkt) an. Die Spitzensignatur 630 kann eine beliebige geeignete Spitze sein, wie zum Beispiel eine positive Spitze, eine negative Spitze, ein positiver Impulszacken oder ein negativer Impulszacken. Darüber hinaus kann die Spitzensignatur 630 in ihrem Aussehen (zum Beispiel bei Größe, Amplitude, Messung) entsprechend der Art des Materials für den Schweißprozess variieren. Obgleich die Wellenform 520 einen Bereich für die Spitzensignatur 630 anzeigt, versteht es sich, dass jeder beliebige geeignete Bereich für die Spitzensignatur 630 innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung in Betracht gezogen wird.
Des Weiteren ist eine Spitzenimpulswellenform eine von vielen Wellenformen, die in Echtzeit gemessen werden können, um eine Ableitung mindestens eines Schweißparameters in dem Schweißprozess zu berechnen, und die vorliegende Anmeldung findet auf jede geeignete Wellenform, jeden geeigneten Wellenformgenerator und/oder jeden geeigneten Schweißmodus Anwendung. Darüber hinaus kann ein Impuls in Abhängigkeit von einer Art des in dem Schweißprozess verwendeten Materials variieren. Oder anders ausgedrückt: Jede Art von Material enthält einen bestimmten Impuls und/oder eine bestimmte Wellenform, um einen solchen Impuls in dem Schweißprozess zu formen, und enthält seinerseits eine bestimmte Spitzensignatur 630. Als ein Beispiel kann die Detektion des Ablösens von Tröpfchen durch den Tröpfchendetektor 64 mit jedem geeigneten Schweißmodus verwendet werden, wie zum Beispiel einem Impulssprühtransfer. Sprüh- oder gepulstes Sprühschweißen ist ein frei fliegender Transfer, bei dem sich ein gebildetes Tröpfchen von dem Draht ablöst, das Plasma durchquert und zur Schweißpfütze gelangt. Wenn die Lichtbogenlänge sehr kurz ist, so liegen das Ende der Elektrode und die Schweißpfütze sehr nahe beieinander. Wenn das Tröpfchen abgeschnürt wird, so kann das Tröpfchen die Lücke überbrücken und in die Schweißpfütze hinein kurzschließen. Dies kann eine andere Signatur als im Fall des dv/dt erzeugen, das mit der Spitzensignatur detektiert wird. Zum Beispiel hat Sprüh- oder gepulstes Sprühschweißen einen Kurzschlusszustand (zum Beispiel einen Kurzschluss zur Schweißpfütze, wenn die Lichtbogenlänge kurz ist) und einen Nicht-Kurzschlusszustand (zum Beispiel einen Sollzustand für den Schweißprozess). Darüber hinaus enthält ein Impulssprüh-Metalltransfer-Schweißmodus die Verwendung eines Schutzgases. Die gepulste Wellenform für einen Impulssprüh-Metalltransfer kann in mehrere Komponenten aufgeschlüsselt werden, wobei eine Erhöhung bei einer Komponente für eine bestimmte Wellenform die Energie erhöhen und folglich den Einbrand verstärken kann. Eine Anstiegsrate kann die Bildung des schmelzflüssigen Tröpfchens am Ende der Elektrode erlauben, wobei Erhöhungen der Anstiegsrate den Lichtbogen verhärten, während Verringerungen den Lichtbogen weicher machen. Eine Erhöhung eines Overshoot kann den Einfluss der Induktanz beseitigen, die mit der Kabellänge variieren kann. Eine weitere Komponente kann der Spitzenstrom sein, der für den Einbrand verantwortlich sein kann. Ein erhöhter Spitzenstrom verstärkt den Einbrand, während eine Verringerung des Spitzenstroms den Einbrand reduziert. Eine Spitzenzeit ist eine weitere Komponente, wobei eine längere Spitzenzeit zu einer breiteren Schweißraupenform führen kann. Ein Ausklingen kann Energie zu dem schmelzflüssigen Tröpfchen hinzufügen. Eine Verlängerung der Ausklingzeit kann den Einbrand verstärken, während eine Verkürzung der Ausklingzeit den Einbrand verringern kann. Eine Ausklinggeschwindigkeit kann Energie zu dem schmelzflüssigen Tröpfchen hinzufügen. Eine Erhöhung der Pfützenfluidität ermöglicht eine schnell folgende Schmelzpfütze. Ein Zurückgehen kann die Neigung zu feinen Schweißspritzern verringern. Ein Hintergrundstrom kann eine Komponente sein, bei der ein Strom mit niedrigem Pegel den Lichtbogen aufrecht erhalten kann, während ein überlagerter hoher Stromausgang das Tröpfchen von dem Draht bzw. der Elektrode transferieren kann. Eine Erhöhung der Frequenz kann den Lichtbogenkegel schmaler machen, während eine Verringerung der Frequenz den Lichtbogenkegel verbreitern kann.
Die Spitzensignatur 630 kann dafür verwendet werden, die Trennung eines Tröpfchens vom Ende eines Drahtes anzuzeigen und zu detektieren und/oder eine Änderung oder Modifizierung eines Schweißparameters zu beginnen (zum Beispiel eine Absenkung einer Stromroutine zu beginnen). Surface Tension Transfer(STT)-Schweißen verwendet ebenfalls eine dv/dt-Technik zum Anzeigen einer Trennung eines Tröpfchen vom Ende eines Drahtes. Jedoch verwendet Sprüh- oder gepulstes Sprühschweißen die Spitzensignatur 630, solange ein Lichtbogen vorhanden ist. Im Gegensatz dazu verwendete STT dv/dt, um zu detektieren, wenn ein Kurzschluss kurz davor steht, in einen Lichtbogen einzubrechen. Beim STT ist es entscheidend, einen Zeitraum zu identifizieren, bevor der Kurzschluss eingebrochen ist, damit der Strom rasch justiert (zum Beispiel reduziert) werden kann, um einen explosiven Übergang von einem Kurzschluss zu einem Lichtbogen zu verhindern. Die Detektion beim STT erfolgte während des Kurzschlusszustands (zum Beispiel vor einem Lichtbogen). Die Spitzensignatur 630 wird beim Sprüh- oder gepulsten Sprühschweißen verwendet, solange es einen Lichtbogen gibt. Obgleich ein Kurzschlusszustand eintreten kann (zum Beispiel überbrückt das Tröpfchen die Lücke) und eine Logik während eines solchen Kurzschlusszustands verwendet wird (zum Beispiel während einer Kurzschlussaufhebungsroutine), wird die Spitzensignatur 630 nicht bei einem solchen Kurzschlusszustand in Sprüh- oder gepulsten Sprüh- Schweißprozessen verwendet. Wenn es keinen Kurzschlusszustand gibt, so wird die Spitzensignatur 630 zum Detektieren des Ablösens von Tröpfchen von dem Draht verwendet. Die Spitzensignatur 630 wird während eines hohen Ausgabespitzenzustands innerhalb des Schweißprozesses detektiert. Die Spitzensignatur 630 ist kein Vorhersagehilfsmittel, sondern zeigt vielmehr an, wann sich das Tröpfchen von dem Draht gelöst hat. Sobald die Spitzensignatur 630 detektiert wird, braucht das Ausgangssignal nicht mehr rasch heruntergezogen zu werden, um Schweißspritzer während des Übergangs von einem Kurzschluss zu einem Lichtbogen zu verhindern, da der Schweißprozess bereits einen Lichtbogen hat (beispielsweise wird die Spitzensignatur detektiert und verwendet, während ein Lichtbogen besteht). In einem Beispiel kann eine Zeit (zum Beispiel 0 bis 3 Millisekunden) vor dem Verringern des Stroms pausiert werden. Das Absenken kann im Hinblick auf die genaue Zeit, wo das Tröpfchen transferiert wird, anhand der Spitzensignatur 630 abgestimmt werden.
Das Folgende spielt sich nacheinander ab, wie in dem Entscheidungsbaum-Flussdiagramm 700 von 7 veranschaulicht. Das Erzeugen eines gepulsten Ausgangssignals für einen aktiven Zyklus in einem Schweißprozess kann beginnen (zum Beispiel initiiert werden) (Referenzblock 710). Auf der Basis des Detektierens einer Spitzensignatur innerhalb einer Ableitung eines mindestens eines ausgewählten Schweißparameters wird die Tröpfchenablösung von dem Draht identifiziert (Referenzblock 720). Auf der Basis der Identifizierung wird das gepulste Ausgangssignal für den aktiven Zyklus modifiziert (Referenzblock 730). Eine Zeitdauer vom Start des gepulsten Ausgangssignals bis zur Modifizierung des gepulsten Ausgangssignals wird als ein Schwellenwert für einen nächsten Zyklus verwendet (Referenzblock 740). Der nächste Zyklus für ein gepulstes Ausgangssignal wird unter Verwendung der Zeitdauer (zum Beispiel der Wellenformbreite) generiert (Referenzblock 750).
Das Folgende geschieht, wie in dem Flussdiagramm 800 von 8 veranschaulicht. Mindestens ein ausgewählter Schweißparameter während eines Schweißprozesses wird gemessen (Referenzblock 810). Eine Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen ausgewählten Schweißparameters wird berechnet (Referenzblock 820). Die Ableitung des mindestens einen Schweißparameters wird überwacht, um eine Spitzensignatur zu detektieren (Referenzblock 830). Ein gepulstes Ausgangssignal, das mit dem Schweißprozess verwendet wird, wird auf der Basis des Detektierens der Spitzensignatur modifiziert (Referenzblock 840).
Der beste Modus zum Ausführen der Erfindung ist für die Zwecke der Veranschaulichung des besten Modus beschrieben worden, der dem Anmelder zu diesem Zeitpunkt bekannt ist. Die Beispiele sind nur veranschaulichend und sollen die Erfindung, die am Schutzumfang und Wesen der Ansprüche zu ermessen ist, nicht einschränken. Die Erfindung wurde anhand bevorzugter und alternativer Ausführungsformen beschrieben. Anderen Personen fallen beim Lesen und Verstehen der Spezifikation natürlich Modifizierungen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt, alle derartigen Modifizierungen und Änderungen mit aufzunehmen, sofern sie in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
Bezugszeichenliste

2: Signal
7: Signal
10: Stromquelle
12: Ausgangsleitung
14: Ausgangsleitung
16: geeignete Stromversorgung
18: Wellenformungseingang
20: Spule
22: Stromnebenschluss
24: Leitungen
26: Stromsensor
28: Ausgang
30: Anschlussleitung
32: Anschlussleitung
34: Spannungssensor
36: Detektionsausgang
38: Amplitudenausgang
50: Wellenformgenerator
52: Timer
54: Leitungen
56: Leitung
64: Tröpfchendetektor
66: Leitungs-/Steuersignal
100: Stromkurve
102: Stromimpulse
104: Stromabschnitt
120: Spannungskurve
130: voneinander beabstandete Impulse
410: Zeit
420: schmelzflüssiger Tropfen
500: Spannungswellenform
510: Stromwellenform
520: Wellenform
600: dv/dt-Diagramm
610: Stromwellenform
620: Spannungswellenform
630: Spitzensignatur
700: Baum-Flussdiagramm
710: Referenzblock
720: Referenzblock
730: Referenzblock
740: Referenzblock
750: Referenzblock
800: Flussdiagramm
810: Referenzblock
820: Referenzblock
830: Referenzblock
840: Referenzblock
A: elektrisches Lichtbogenschweißgerät
E: Elektrode
W: Werkstück
t₁: Zeit
t₂: Zeit
t₃: Zeit

Claims

Prozess zum Detektieren des Ablösens eines Tröpfchens (420) von einem Draht während eines Schweißvorgangs, der ein Schutzgas verwendet, und der folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode (E) in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode (E) sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen (420) erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode (E) ablöst; Messen (810) mindestens eines Schweißparameters während des Schweißprozesses; Berechnen (820) einer Ableitung im zeitlichen Verlauf mindestens eines Schweißparameters; Detektieren (830) einer Spitzensignatur (630) innerhalb der Ableitung mindestens eines Schweißparameters während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs; und Verringern einer Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Schweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Detektionsschrittes.
Prozess nach Anspruch 1, wobei der mindesten eine Schweißparameter aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Strom, Spannung, Widerstand und Leistung.
Prozess nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spitzensignatur eine positive Spitze oder eine negative Spitze ist.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spitzensignatur auf einer Art des Materials basiert, das in dem Schweißprozess verwendet.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Überwachen einer Zeitdauer von einem Start des Impulses bis zur Beendigung des Impulses.
Prozess nach Anspruch 5, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Verwenden der Zeitdauer als einen Schwellenwert für einen nächsten Zyklus des Impulses.
Prozess nach Anspruch 6, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Beenden eines nächsten Zyklus des Impulses auf der Basis des Verwendungsschrittes, wobei die Zeitdauer ein Schwellenwert für den nächsten Zyklus des Impulses ist.
Prozess nach Anspruch 5, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Verwenden der Zeitdauer als Eingang für eine adaptive Steuerung des Schweißprozesses für einen nächsten Zyklus.
Prozess nach Anspruch 5, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Verwenden der Zeitdauer als einen Hinweis auf die Konsistenz einer Tröpfchengröße.
Prozess nach Anspruch 5, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Detektieren einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit während der Zeitdauer; und der bevorzugt des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Erzeugen mindestens einer Aktion zum Korrigieren einer Ungleichmäßigkeit einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit auf der Basis des Detektionsschrittes, wobei die Aktion bevorzugt das Verwenden der Drahtzufuhrgeschwindigkeit für einen nächsten Zyklus des Impulses ist.
Prozess nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Managen des Schweißsignals in dem Schweißprozess auf der Basis des Verringerungsschrittes.
Prozess zum Detektieren des Ablösens eines Tröpfchens (420) und eines Ablösepunktes eines Tröpfchens (420) von einem Draht während eines Schweißvorgangs, der ein Schutzgas verwendet, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, und der folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode (E) in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode (E) sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen (420) erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode (E) ablöst; Berechnen (820) einer Ableitung im zeitlichen Verlauf von mindestens einer Eigenschaft, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Spannung, Strom, Widerstand und Leistung, während des Schweißprozesses; Detektieren (830) einer Spitzensignatur innerhalb des Berechnungsschrittes (820) während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs; und Modifizieren (840) des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Schweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Detektionsschrittes.
Prozess nach Anspruch 12, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Überwachen einer Zeitdauer von einem Start des Impulses bis zur Beendigung des Impulses.
Prozess nach Anspruch 13, der des Weiteren folgende Schritte umfasst: Verwenden der Zeitdauer als einen Schwellenwert für einen nächsten Zyklus des Impulses; und Beenden des nächsten Zyklus des Impulses auf der Basis der Zeitdauer.
Prozess nach Anspruch 13 oder 14, der des Weiteren folgende Schritte umfasst: Detektieren einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit während der Zeitdauer; und Verwenden der Drahtzufuhrgeschwindigkeit für einen nächsten Zyklus zum Korrigieren einer Ungleichmäßigkeit einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit.
Prozess, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, zum Detektieren einer Tröpfchenablösung und eines Tröpfchenablösepunktes von einem Draht während eines Schweißvorgangs, der ein Schutzgas verwendet, und der folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines Schweißsignals an eine Schweißelektrode in einer Abfolge von Schweißzyklen während eines Schweißprozesses, wobei jeder Schweißzyklus ein gepulstes Ausgangssignal enthält, das aus einem Hintergrundausgabezustand mit einem überlagerten starken Ausgabeimpulszustand besteht, während dem die Schweißelektrode sich zu einem schmelzflüssigen Tröpfchen erwärmt und abgeschnürt wird und sich vom Ende der Elektrode trennt; Messen mindestens eines Schweißparameters während des Impulsschweißprozesses, wobei der mindesten eine Schweißparameter bevorzugt aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Strom, Spannung, Widerstand und Leistung; Berechnen einer Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen Schweißparameters; Identifizieren einer Spitzensignatur innerhalb der Ableitung im zeitlichen Verlauf des mindestens einen Schweißparameters während eines Lichtbogens des Schweißvorgangs; Verringern einer Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals, das mit dem Impulsschweißprozess verwendet wird, auf der Basis des Identifizierungsschrittes; Überwachen einer Zeitdauer von einem Start des gepulsten Ausgangssignals bis zur Verkleinerung der Größenordnung mindestens eines Schweißparameters des gepulsten Ausgangssignals; und Verwenden der Zeitdauer als Eingang für eine adaptive Steuerung des Impulsschweißprozesses für einen nächsten Zyklus des gepulsten Ausgangssignals.