DE1900594C3

DE1900594C3 - Method and device for monitoring metal spray during resistance welding

Info

Publication number: DE1900594C3
Application number: DE19691900594
Authority: DE
Inventors: Jurij M. Taran; David S. Vorona
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1969-01-07
Filing date: 1969-01-07
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE1900594B2; DE1900594A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung der Metallverspritzung beim Widerstandsschweißen oder bei speziellen Prozessen des Widerstandspunkt- oder -nahtschweißens, deren Ablauf von einem Auswerfen von Teilchen geschmolzenen Metalls aus der Schweißzone bei der Bildung einer Schweißverbindung begleitet wird, bei dem eine Messung von Schweißparametern beim Zusammenpressen während des Schweißens erfolgt.
Es ist bei der elektrischen Widerstandsschweißung bekannt, den Schweißstrom zu überwachen und in der DE-PS 7 37 904 ist beispielsweise eine Anordnung zur Überwachung des Schweißstromes bei elektrischer Widerstandsschweißung unter Messung des die Größe des Schweißstromes bedingenden Widerstandes an der Schweißstelle beschrieben.The invention relates to a method and a device for carrying out the method for monitoring metal spraying during resistance welding or during special processes of resistance spot or seam welding, the process of which is accompanied by the ejection of particles of molten metal from the welding zone during the formation of a welded joint in which a measurement of welding parameters is carried out when pressing together during welding.
It is known in electrical resistance welding to monitor the welding current and DE-PS 7 37 904 describes, for example, an arrangement for monitoring the welding current in electrical resistance welding by measuring the resistance at the welding point that determines the magnitude of the welding current.

Es ist ferner bekannt, beim elektrischen Widerstandsschweißen der. Elektrodendruck zu messen, und es ist beispielsweise in der DE-PS 7 41 925 eine Widerstandsschweißmaschine mit einem vom Elektrodendruck beeinflußten und den Beginn und das Ende des Stromdurchflusses durch die Schweißstelle bestimmenden druckabhängigen Organ bekannt.It is also known in the electrical resistance welding. Measure electrode pressure, and it is For example, in DE-PS 7 41 925 a resistance welding machine with an electrode pressure influenced and determine the beginning and the end of the current flow through the weld pressure-dependent organ known.

Die Verläßlichkeit, mit der man sich auf die Güte einer Schweißverbindung verlassen kann, hängt in hohem Maße davon ab, ob bei der Schweißung Verspritzungen aufgetreten sind. Je nach dem, in welchem Maße bei einer Schweißung Venpritzungen aufgetreten sind, ist es erforderlich, die Schweißnaht nach ihrer Fertigstellung genau noch mal auf ihre Güte hin zu untersuchen, was sehr zeitaufwendig und schwierig ist und in vielen Fällen auch nicht mehr möglich, wenn wie beim überlappenden Punktschweißen die Stellen, an die die Verspritzungen hingelangt sind, gar nicht mehr zugänglich sind. Dann muß die Festigkeit der Schweißverbindung auf andere Weise bestimmt werden, was in vielen Fällen gar nicht mehr zerstörungsfrei möglich ist. Das Auftreten der Verspritzungen ist aber selbst bei gleichbleibender Güte der zu verschweißenden Metallteile und gleichen Schweißpa-The reliability with which one can rely on the quality of a welded connection depends on to a large extent on whether splattering occurred during the weld. Depending on the in the extent to which injections have occurred during a weld, it is necessary to determine the weld seam after its completion to examine exactly again for its quality, which is very time-consuming and difficult and in many cases no longer possible, if like with overlapping spot welding the places where the splashes have reached are no longer accessible. Then she has to The strength of the welded connection can be determined in a different way, which in many cases no longer is possible non-destructively. The occurrence of the splashes is, however, even if the quality remains the same welding metal parts and the same welding pa-

bo rametern meist nicht vorhersehbar, da es von geringfügigen Änderungen der mechanischen oder chemischen Beschaffenheit der Oberfläche abhängen kann, welche die bei Einleitung des Widerstandsschweißprozesses maßgebenden Umstände beeinflus-bo rametern mostly unpredictable, since it is of slight changes in the mechanical or chemical properties of the surface which influence the decisive circumstances when initiating the resistance welding process.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Metallverspritzung bei der Widerstandsschweißung und zuThe present invention is based on the object of a method for monitoring metal spraying in resistance welding and too

deren Durchführung geeignete Vorrichtungen anzuge-Den, die es während des Schweißprozesses einwandfrei :rmöglichen, festzustellen, ob Metallverspritzungen lufgetreten sind und in welchem Ausmaße, d. h. ob in iinem die Schweißverbindung zum Ausschuß machenden Ausmaße oder in einem noch während des Schweißprozesses korrigierbaren Ausmaß, so daß eine nachherige Untersuchung der Schweißnaht auf Verspritzungen völlig entfallen kann.the implementation of suitable devices must be provided, which make it possible to determine whether there is any metal splash during the welding process have stepped on the air and to what extent, d. H. whether in iinem making the welded connection to the scrap Extent or to an extent that can be corrected during the welding process, so that a Subsequent examination of the weld seam for splashes can be completely dispensed with.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen 1 (Verfahren) und 3 (Vorrichtung) angegebenen Merkmale.This is achieved according to the invention by what is specified in claims 1 (method) and 3 (device) Characteristics.

Weiterbildungen sind durch die Merkmale der übrigen Patentansprüche gekennzeichnetDevelopments are characterized by the features of the remaining claims

Dabei ist das Verfahren der Überwachung der Verspritzungen unter Feststellung der sprunghaften Veränderungen des Spannungsabfalles insbesondere für Schweißteile mit vorwiegend rundem Querschnitt vorteilhaft, während sich die Überwachung der Metall verspritzung durch Feststellung der sprunghaften Druckveränderungen in der Schweißzone besonders für Schweißteile mit vorwiegend flachem Querschnitt eignet.The method is to monitor the spraying while determining the erratic Changes in the voltage drop, especially for welded parts with a predominantly round cross-section advantageous, while monitoring the metal splash by detecting the erratic Changes in pressure in the welding zone, especially for welded parts with a predominantly flat cross-section suitable.

Mit der voriiegenden Erfindung ist es daher möglich, vollständige und eindeutige Informationen über die Verspritzung zu erhalten und unabhängig davon, ob die Schweißverbindung offen oder verdeckt ist, sowie davon, ob Spritzerspuren vorhanden sind oder nicht, die Parameter der Verspritzungen, d. h. ihre Intensität und den Zeitpunkt ihrer Entstehung mittels elektrischer Meßgeräte, beispielsweise mittels Oszillographen oder Impulsvoltmetern zu messen und gegebenenfalls mittels geeigneter Registriergeräte zu registrieren.With the present invention it is therefore possible to have complete and unambiguous information about the To get spraying and regardless of whether the welded connection is open or covered, as well whether there are traces of spatter or not, the parameters of the spatter, d. H. their intensity and the time of their creation by means of electrical measuring devices, for example by means of an oscilloscope or To measure pulse voltmeters and, if necessary, to register using suitable recording devices.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawings explained. It shows

Fig. 1 Kurven K'und K der momentanen Veränderungen des dynamischen Drucks bei der Widerstandsschweißung mit und ohne Verspritzung,Fig. 1 Curves K ' and K of the instantaneous changes in the dynamic pressure during resistance welding with and without splash,

F i g. 2 das Biockbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Überwachung der Verspritzung aufgrund der Stoßwelle, welche in den Schweißteilen entsteht,F i g. 2 shows the block diagram of a device according to the invention for monitoring the splash due to the shock wave which occurs in the welded parts arises,

F i g. 3 das Blockbild eines Diskriminators, der die erfindungsgemäße Ermittlung der Amplitude und des Zeitpunktes von Entstehung der die Verspritzung kennzeichenden elektrischen Signale ermöglicht,F i g. 3 the block diagram of a discriminator, which the inventive determination of the amplitude and the The point in time at which the electrical signals characteristic of the spraying occur,

Fig.4 das Blockbild eines Diskriminators, der über mehrere elektrische Kanäle für die Messung der Amplitude und der Dauer des Signals verfügt, das die Verspritzung kennzeichnet,4 shows the block diagram of a discriminator that uses has several electrical channels for measuring the amplitude and duration of the signal that the Identifies spraying,

F i g. 5 den Verlauf der Schweißstromimpulse,F i g. 5 the course of the welding current pulses,

F i g. 6 den Verlauf der Spannung am Ausgang des Piezoumwandlers,F i g. 6 the course of the voltage at the output of the piezo transducer,

Fig.7 den Verlauf der Spannung am Ausgang des Bandpaßfilters vom Diskriminator,7 shows the course of the voltage at the output of the Band pass filter from the discriminator,

F i g. 8 Spannungsverlauf der Stromimpulse,F i g. 8 voltage curve of the current pulses,

F i g. 9 Verlauf des Signals am Ausgang der Einrichtung, die die Verspritzung kennzeichnet,F i g. 9 Course of the signal at the output of the device, which characterizes the spray,

Fig. 10 Kurvenbild der Spannung an den zu verschweißenden Teilen bei Schweißung mit Verspritzung, 10 graph of the voltage on the parts to be welded in the case of welding with spraying,

F i g. 11 Blockbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Überwachung der Metallverspritzung bei der Widerstandsschweißung nach dem Spannungsabfall an den Schweißteilen.F i g. 11 Block diagram of a device according to the invention for monitoring metal splash during resistance welding after a voltage drop on the welded parts.

Die erfindungsgemäße Überwachung der Metallverspritzung bei der Widerstandsschweißung beruht auf der Ausnutzung der Einwirkung von Verspritzung auf die mechanischen und elektrischen Prozesse in der Schweißzone.The inventive monitoring of metal spraying during resistance welding is based on the exploitation of the effects of splashing on the mechanical and electrical processes in the Welding zone.

Bei der Verspritzung wird ein Teil des geschmolzenen Metalls infolge des Innendrucks über die Grenzen der Schweißzone hinausgeworfen. Die momentane Druck minaerung ruft dabei eine entsprechende elastische Verformung in den Schweißteilen hervor.During the spraying, part of the melted Metal thrown beyond the weld zone as a result of the internal pressure. The momentary pressure Mining causes a corresponding elastic deformation in the welded parts.

Der Prozeß der Verspritzung (das Zerreißen derThe process of splashing (the tearing of the

ίο Hülle, die das geschmolzene Metall in der Schweißzone hält und das Hinauswerfen eines Teils seines Volumens) verläuft innerhalb von Hundertsteln einer Mikrosekunde in Form einer Explosion. Die infolge der örtlichen Verformung entstehende Stoßwelle (Kurve K', Fig. 1) breitet sich in dem elastischen Medium der Schweißteile und den die Schweißteile berührenden Elektroden aus. Die Amplitude der mechanischen Schwingungen ist dabei der Intensität der Verspritzung proportional, und der Zeitpunkt der Entstehung der Stoßwelle entspricht dem Zeitpunkt der Entstehung von Verspritzung.ίο Sheath that holds the molten metal in the weld zone and the expulsion of part of its volume) takes place in the form of an explosion within hundredths of a microsecond. The shock wave generated as a result of the local deformation (curve K ', FIG. 1) propagates in the elastic medium of the welded parts and the electrodes in contact with the welded parts. The amplitude of the mechanical vibrations is proportional to the intensity of the splash, and the time at which the shock wave occurs corresponds to the time at which the splash occurs.

Man kann aJso den Zeitpunkt der Entstehung von Verspritzung und ihre Intensität durch Umwandlung der mechanischen Energie der Stoßwelle in ein elektrisches Signal ermitteln, das nach dem Zeitpunkt seiner Entstehung und nach seiner Amplitude analysiert wird.One can also determine the point in time at which splashing occurs and its intensity by transforming the mechanical energy of the shock wave into an electrical signal, which according to the time of its Origin and analyzed according to its amplitude.

Die praktische Verwirklichung der Überwachung von Metallverspritzung bei Widerstandsschweißung nach den Parametern der dabei entstehenden Stoßwellen wird mit einer Einrichtung durchgeführt, deren Blockbild in Fig. 2 angeführt ist.The practical realization of the monitoring of metal splashing during resistance welding according to the parameters of the resulting shock waves is carried out with a device whose block diagram is shown in FIG.

In dieser Einrichtung ist der Umwandler 1 an der Schweißelektrode 2 der Schweißmaschine befestigt und ist mit Schweißteilen 3 akustisch gekoppelt.
Der Umwandler 1 stellt ein Piezoelement dar, das die mechanischen Schwingungen, welche bei der Verspritzung entstehen und sich aus der Schweißzone über die Schweißelektrode 2 ausbreiten, in ein elektrisches Signal umwandelt. An den Eingang des Umwandlers 1 ist ein Diskriminator 4 angeschlossen, der die elektrisehen Signale, die Information über die Verspritzung enthalten und eine entsprechende Frequenz und einen entsprechenden Zeitpunkt der Entstehung haben, aus störenden anderen Signalen ausscheidet und verstärkt.In this device, the converter 1 is attached to the welding electrode 2 of the welding machine and is acoustically coupled to the welding parts 3.
The transducer 1 represents a piezo element which converts the mechanical vibrations, which arise during the spraying and which propagate from the welding zone via the welding electrode 2, into an electrical signal. A discriminator 4 is connected to the input of the converter 1, which separates and amplifies the electrical signals, which contain information about the spraying and which have a corresponding frequency and a corresponding time of origin, from other interfering signals.

An den Diskriminator 4 ist auch der Schweißstromumwandler 7 angeschlossen, der die Zufuhr von den Anfang und das Ende der Schweißung bestimmenden Signalen (die Zeit, in der der Strom durch die zu verschweißenden Teile durchgelassen wird) an den Eingang des Diskriminators 4 gewährleistet. Die Ausgänge des Diskriminators 4 sind mit Indikator 5 und elektronischem Relais 6 galvanisch gekoppelt. Der Indikator 5 führt die Registrierung von Ausgangssignalen des Diskriminators 4 durch, welche die Verspritzung kennzeichnen, und stellt ein elektrisches Meßgerät, z. B.To the discriminator 4, the welding current converter 7 is connected, which the supply of the The signals that determine the beginning and the end of the weld (the time in which the current passes through the welding parts is allowed through) to the input of the discriminator 4 guaranteed. the Outputs of the discriminator 4 are galvanically coupled to the indicator 5 and the electronic relay 6. Of the Indicator 5 registers output signals from the discriminator 4 which indicate the spraying mark, and provides an electrical measuring device, e.g. B.

ein Impulsvoltmeter oder ein Oszilloskop dar. Mit Hilfe des elektronischen Relais 6 erfolgt die Fernschaltung der Vorrichtungen (nicht gezeigt) für die Licht- und Schallsignalisation über die Verspritzung bei der Schweißung oder von Einrichtungen (nicht gezeigt) füra pulse voltmeter or an oscilloscope. The electronic relay 6 is used for remote switching of the devices (not shown) for the light and sound signaling via the spraying in the Welding or devices (not shown) for

bo die Klassifizierung und Aussonderung von Erzeugnissen mit und ohne Verspritzung.bo the classification and rejection of products with and without spray.

Der Diskriminator 4 enthält ein Bandpaßfilter 8 (Fig. 3) und einen Stromimpulsgeber 9, die mit dem Eingang des Amplituden- und Zeitselektors 10 gekop-The discriminator 4 includes a bandpass filter 8 (Fig. 3) and a current pulse generator 9, which with the Input of the amplitude and time selector 10 coupled

In ptl; sind, sowie eine elektronische Einheit 11 für die Einschaltung des Generators 9, der mit der Einheit 11 über elektrische Verzögerungsglieder 12 und 13 verbunden ist.In ptl; are, as well as an electronic unit 11 for the Activation of the generator 9, which is connected to the unit 11 via electrical delay elements 12 and 13 connected is.

Das Bandpaßfilter 8, das mit dem Ausgang des Umwandlers 1 gekoppelt ist, gewährleistet die Ausscheidung und Verstärkung von elektrischen Signalen in einem Bereich von 20 bis 5OkHz und Unterdrückung von Störsignalen, deren Frequenz außerhalb des Durchlässigkeitsbereiches liegt. Das Bandpaßfilter 8 kann z. B. nach der /?C-Schaltung eines Spannungsverstärkers (oder Stromverstärkers) mit frequenzabhängiger Gegenkopplung ausgeführt werden.The band-pass filter 8, which is coupled to the output of the converter 1, ensures the elimination and amplification of electrical signals in a range of 20 to 50 kHz and suppression of interfering signals, the frequency of which is outside the transmission range. The band pass filter 8 can e.g. B. after the /? C circuit of a voltage amplifier (or current amplifier) with frequency-dependent Negative coupling are carried out.

Der Generator 9 bildet rechteckige Strobimpulse. deren Dauer der Schweißstromdauer des Stromdurchfließens gleicht. Diese Impulse bestimmen die Dauer, während der die die Parameter der Verspritzung kennzeichnenden elektrischen Signale am Ausgang des Amplituden- und Zeitselektors 10 gemessen werden. Der Strobimpijlsgeher 9 kann z. B. als Schmitt-Trigger ausgeführt werden, bei dem der Übergang von einem monostabilen Zustand in einen anderen bei der Zuführung eines positiven Auslössignals und die Umkippung bei der Zuführung des negativen Auslössignals erfolgt.The generator 9 forms rectangular strobe pulses. their duration of the welding current duration of the current flowing through equals. These impulses determine the duration during which the parameters of the spraying characteristic electrical signals at the output of the amplitude and time selector 10 are measured. The Strobimpijlsgeher 9 can, for. B. as a Schmitt trigger be carried out in which the transition from one monostable state to another in the Supply of a positive trigger signal and the tipping over when the negative trigger signal is supplied he follows.

Der Amplituden· und Zeitselektor 10 ist in Koindizenzschaltung als »UND«-Glied ausgeführt. Er filtert heraus und verstärkt die an seinen Ausgang gleichzeitig mit den Strobimpulsen gelangenden elektrischen Signale, die die vorgegebene Begrenzungsschwelle überschreiten.The amplitude and time selector 10 is in co-license circuit executed as an "AND" link. It filters out and amplifies the output at the same time with the strobe pulses arriving electrical signals that exceed the specified limit threshold exceed.

Über die Einheit 11 und die elektrischen Verzögerungsglieder 12 und 13 sind die Eingänge des Strobimpulsgebers 9 an den Zerhacker 7 angeschlossen. Der Umformer 1 wandelt die den Anfang und das Ende der Schweißung bestimmenden elektrischen Signale des Zerhackers 7 in elektrische Impulse um, die den Generator 9 steuern. Der Umformer 1 kann z. B. in der Schaltung nach im Typ des nachfolgenden Schmitt-Triggers ausgeführt werden, dessen Eingang mit der auf dem Kern des Schweißtransformators angeordneten Wicklung (nicht gezeigt) gekoppelt ist. In der Wicklung wird eine Spannung induziert, deren Amplitude und Dauer dem Schweißstrom proportional sind.Via the unit 11 and the electrical delay elements 12 and 13, the inputs of the The strobe pulse generator 9 is connected to the chopper 7. The converter 1 converts the beginning and the end the welding determining electrical signals of the chopper 7 into electrical pulses that the Control generator 9. The converter 1 can, for. B. in the circuit according to the type of the subsequent Schmitt trigger the input of which is connected to the winding arranged on the core of the welding transformer (not shown) is coupled. A voltage is induced in the winding, its amplitude and duration are proportional to the welding current.

Die elektrischen Verzögerungsglieder 12 und 13 gewährleisten eine Verzögerung der auslösenden Impulse der Einheit 11. welche an die Eingänge des Generators 9 gegeben werden. Diese Verzögerung gleicht, wenn eine genaue Ermittlung des Zeitpunktes der Entstehung von Verspritzung abhängig von dem Zeitpunkt der Schweißstromeinschaltung erforderlich wird, die Verzögerung des Signals des Umformers 1 gegenüber dem Signal des Umformers 7 aus. welche auf Grunc der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der Ausbreitung des Signals des Umformers 1 und der Stoßwelle von der Schweißzone bis zur Stelle der Befestigung des Piezoelementes des Umformers 1 an der Elektrode 2 entsteht Als Verzögerungsglieder 12 und 13 können z. B. monostabile Multivibrator«! (Kipprelais) verwendet werden. The electrical delay elements 12 and 13 ensure a delay in the triggering pulses of the unit 11, which are sent to the inputs of the generator 9. This delay compensates for the delay of the signal from the converter 1 with respect to the signal from the converter 7, if an exact determination of the point in time at which splashing occurs is required, depending on the point in time at which the welding current is switched on. which arises on the basis of the difference between the speeds of propagation of the signal of the converter 1 and the shock wave from the welding zone to the point where the piezo element of the converter 1 is attached to the electrode 2 . B. monostable multivibrator «! (Toggle relay) can be used.

Für die getrennte Messung der Parameter von mehreren Verspritzungen bei der Punktschweißung ist der Diskriminator 4 in der sogenannten Mehrkanal schaltung, wie dies auf F i g. 4 gezeigt ist ausgeführt. For separate measurement of the parameters of a plurality of spray to the spot weld at the discriminator circuit 4 is in the so-called multi-channel, as g F i. 4 shown is executed.

Zum Unterschied von dem obenbeschriebenen Diskriminator enthält der Mehrkanaldiskriminator Generatoren 9', 9" und 9"¹ und Amplituden- und Zeitselektoren 10', 10" und 10"', deren Zahl der Zahl der Generatoren gleich ist An die Ausgänge der Selektoren sind die Indikatoren 5¹, 5" und 5'" und elektronischen Relais 6¹,6" und 6'" angeschlossen. Die Generatoren 9', 9" und 9'" sind hintereinandergeschaltet.In contrast to the discriminator described above, the multi-channel discriminator contains generators 9 ', 9 "and 9" ¹ and amplitude and time selectors 10', 10 "and 10"', the number of which is equal to the number of generators. The outputs of the selectors are the indicators 5 ¹ , 5 "and 5 '" and electronic relays 6 ¹ , 6 "and 6'" connected. The generators 9 ', 9 "and 9'" are connected in series.

Der Ausgang des Generators 9¹ ist mit dem Eingang des Amplituden- und Zeitselektros 10' und dem Eingang des Generators9" und der Eingang des Generators 9¹ ist über die Verzögerungsleitung 12 mit dem Block 11 gekoppelt. Der Ausgang des Generators 9" ist mit dem Eingang des Amplituden- und Zeitselektors 10" und einem der Eingänge des Generators 9'" verbunden, dessen zweiter Eingang über die Verzögerungsleitung 13 mit der Einheit 11 gekoppelt ist.The output of the generator 9 ¹ is coupled to the input of the amplitude and time electronics 10 'and the input of the generator 9 "and the input of the generator 9 ¹ is coupled to the block 11 via the delay line 12. The output of the generator 9" is coupled to the Input of the amplitude and time selector 10 ″ and one of the inputs of the generator 9 ′ ″, the second input of which is coupled to the unit 11 via the delay line 13.

ίο Die Generatoren 9', 9" und 9^IH erzeugen Rechteckimpulsfolgen, deren Gesamtimpulsda':cr der Zeit gleicht, in der durch die Schweißteile Schweißstrom geleitet wird. Jeder der Amplituden- und Zeitselektoren 10', 10" und 10'" gewährleistet dabei die Ausfilterung undίο The generators 9 ', 9 "and 9 ^IH produce square-wave pulse trains whose total pulse da': cr is equal to the time in which welding current is passed through the welding parts. Each of the amplitude and time selectors 10 ', 10" and 10'"ensures the Filtering out and

π Verstärkung der elektrischen Signale in den Zeitspannen, die der Dauer des an diesen Selektor gegebenen Slrobimpulse gleich sind.π amplification of the electrical signals in the time spans that are equal to the duration of the slrob pulse given to this selector.

Die Generatoren 9¹ und 9" sind als monostabile Multivibratoren (Kipprelais) und der Generator 9"¹ in Schmitt-Triggerschaltung ausgeführt. Der Mehrkanaldiskriminator kann eine beliebige Zahl von Strobimpulsgebern enthalten.The generators 9 ¹ and 9 ″ are designed as monostable multivibrators (toggle relays) and the generator 9 ″ ¹ as a Schmitt trigger circuit. The multi-channel discriminator can contain any number of strobe pulse generators.

Die Einrichtung für die Überwachung der Metallverspritzungen bei der Widerstandsschweißung durch eine Folge von unipolaren Stromimpulsen (Kurven a\ a" und a¹", F i g. 5) unter Anwendung des Diskriminators 4, der nach der in F i g. 3 gezeigten Schaltung ausgeführt ist, arbeitet folgendermaßen.The device for monitoring metal spraying during resistance welding by means of a sequence of unipolar current pulses (curves a \ a "and a ¹ ", FIG. 5) using the discriminator 4, which, according to the method shown in FIG. 3 operates as follows.

Während der Schweißung erregt die Metallverspritzung in den Schweißteilen 3 eine elastische Stoßwelle, die indem sie sich auf der Elektrode 2 ausbreitet, an den Umformer 1 gelangt.During the welding, the metal spray in the welding parts 3 excites an elastic shock wave which, as it propagates on the electrode 2, reaches the converter 1.

Das Piezoelement des Umformers 1 wandelt die Energie der Stoßwelle in ein elektrisches Signal um. das der Intensität der Verspritzung proportional ist. Die Information am Ausgang des Umformers enthält neben dem Nutzssignal (Kurve B, F i g. 6) das die Verspritzung charakterisiert, auch die Störsignale: Signale infolge der Stöße (Kurve B), welche bei dem Betrieb der Hilfsausrüstung (nicht gezeigt) der Schweißanlage entstehen; NF-Signale (Kurve B"), hervorgerufen durch Druckveränderung in der Schweißzone bei der Erwärmung: sowie zufällige Impuls- und HF-Signale (Kurve B") verschiedener Herkunft.The piezo element of the converter 1 converts the energy of the shock wave into an electrical signal. which is proportional to the intensity of the spray. The information at the output of the converter contains not only the useful signal (curve B, Fig. 6) that characterizes the spraying, but also the interfering signals: signals as a result of the impacts (curve B) that occur during the operation of the auxiliary equipment (not shown) of the welding system develop; LF signals (curve B "), caused by pressure changes in the welding zone during heating: as well as random impulse and HF signals (curve B") of various origins.

Alle diese Signale gelangen vom Ausgang des Umformers 1 an den Eingang des Bandpaßfilters 8, das die elektrischen Signale mit der Frequenz, die der Frequenz der mechanischen Schwingungen der durch die Verspritzung hervorgerufenen Stoßwelle naheliegt (erfahrungsgemäß liegt diese Frequenz in dem Bereich 20... 50 kHz) durchläßt und verstärktAll these signals come from the output of the converter 1 to the input of the bandpass filter 8, the the electrical signals with the frequency that the frequency of the mechanical vibrations of the through the splash caused by the shock wave is obvious (experience has shown that this frequency is in the range 20 ... 50 kHz) passes and amplifies

Die durch das Filter 8 verstärkten und ausgesiebten Signale (Kurve ö in F i g. 7), die die Information über die Parameter der Verspritzung tragen, sowie die Signale über die Stöße (Kurve c") gelangen an den Eingang des Amplituden- und Zeitselektors 10. The through filter 8 amplified and screened signals (curve ö in F i g. 7), which carry the information about the parameters of splashing, as well as the signals via the bumps (curve c ") applied to the input of the amplitude and Zeitselektors 10.

An den Amplituden- und Zeitselektor 10 gelangen auch die Strobimpulse (Kurven d', d"'und d'"auf F i g. 8) von dem Ausgang des Generators 9, deren Dauer der The strobe pulses (curves d ', d "' and d '" on FIG. 8) from the output of the generator 9, the duration of which is the, also reach the amplitude and time selector 10

«ι Zeit gleicht in der der Strom durch die Schweißteile geleitet wird.The time is the same as that of the current through the welded parts is directed.

Die Strobimpulse werden folgendermaßen erzeugt Bei der Einschaltung des Schweißstromes wird von dem Zerhacker 7 ein mechanisches oder elektrischesThe strobe pulses are generated as follows When the welding current is switched on, the chopper 7 is a mechanical or electrical one

Signal über den Beginn der Schweißung gegeben.Signal given that welding has started.

Dieses Signal wird in der Einheit 11 des Generators 9 des Diskriminators in einen Impuls umgewandelt der nach der Verzögerung durch das Verzögerungsglied 12This signal is generated in the unit 11 of the generator 9 of the discriminator converted into a pulse that after the delay by the delay element 12

an den Eingang des Generators 9 gegeben wird, der einen rechteckigen Strobimpuls zu erzeugen beginnt. Bei der Abschaltung des SchweiUstromes wird von dem Zerhacker 7 wieder ein Signal an die Einheit 11 gegeben, das über das Verzögerungsglied 13 an den Generator 9 gelangt und die Erzeugung des Strobimpulses hört auf. Die Dauer des Strobimpulses ist also immer der Dauer der Einwirkung des Schweißstromes gleich.is given to the input of the generator 9, the begins to generate a square strobe pulse. When the welding current is switched off, the Chopper 7 again given a signal to unit 11, which reaches the generator 9 via the delay element 13 and the generation of the strobe pulse ceases. The duration of the strobe pulse is therefore always the same as the duration of the action of the welding current.

(■'allen der Impuls c/'(l⁷ig. 8) und das Signal (/'(Ei g. 7) zeitlich zusammen, so wird am Ausgang des Amplituden- und Zeilsclektors ίθ ein Impuls gebildet, der die Parameter der Verspritzung (Kurve t' auf F i g. 9) kennzeichnet.(■ 'all the pulse c /' (l ⁷ ig. 8) and the signal (/ '(Ei g. 7) together in time, a pulse is formed at the output of the amplitude and line scraper ίθ, which sets the parameters of the spraying (Curve t 'on Fig. 9).

Da das Signal c"(l·' i g. 7) und die Strobimpulse d'und d" (F ig. 8) an den Eingang des Seiektors 10 zeitlich getrennt gelangen, lehit am Ausgang des Diskriminators 4 der Impuls, der der durch den Stoß hervorgerufenen Störung entspricht.Since the signal c "(l · ' i g. 7) and the strobe pulses d'and d" (FIG. 8) arrive at the input of the selector 10 at different times, the pulse at the output of the discriminator 4 is the one that passes through corresponds to the disturbance caused by the shock.

Das auf diese Weise am Ausgang des Diskriminators 4 ausgesiebte Signal c (Fig. 9), das die Verspritzung charakterisiert, wird durch den Indikator 5 gemessen und läßt gleichzeitig das Relais 6 an, welches die über die Verspritzung signalisierende Einrichtung einschaltet. The signal c (FIG. 9) filtered out in this way at the output of the discriminator 4, which characterizes the spraying, is measured by the indicator 5 and at the same time leaves the relay 6 on, which switches on the device signaling the spraying.

Die Einrichtung für die Überwachung der Verspritzung durch einen Mehrkanaldiskriminator. dessen Schaltbild auf Fig. 4 gezeigt ist. arbeitet der oben beschriebenen Einrichtung analog und bedarf keiner näheren Erklärung. Der Unterschied besteht nur darin, daß an Stelle eines Strobimpulses während des Durchfließens des Schweißstromimpulses eine Impulsfolge erzeugt wird, und die Messung der die Verspritzung charakterisierenden Signale mit jedem der Amplituden- ;nd Zeitselektoren 10', 10" und 10'" vorgenommen wird.The device for monitoring the spraying by a multi-channel discriminator. whose Circuit diagram is shown on Fig. 4. works the one above described facility is analogous and does not require any further explanation. The only difference is that instead of a strobe pulse during the flow of the welding current pulse, a pulse train is generated, and the measurement of the signals characterizing the splash with each of the Amplitude and time selectors 10 ', 10 "and 10'" is made.

Eine weitere Variante des Verfahrens für die Überwachung der Metallverspritzung bei der Widerstandsschweißung beruhi auf Ausnutzung der Veränderung des Spannungsgradienten. Untersuchungen haben gezeigt, daß sich bei der Metallverspritzung der Widerstand in der Schweißzone infolge der momentanen Verringerung des Volumens des geschmolzenen Metalls ändert, wodurch die Spannung an den /ti verschweißenden Teilen größer wird. Die Größe dieses Signals (Kurve g >ⁿ Fig·'⁰) charakterisiert die Intensität der Verspritzung.Another variant of the method for monitoring metal spraying during resistance welding is based on the use of the change in the stress gradient. Research has shown that when metal is spattered, the resistance in the weld zone changes as a result of the momentary decrease in the volume of the molten metal, which increases the stress on the parts to be welded. The size of this signal (curve g > ⁿ Fig. ' ⁰ ) characterizes the intensity of the spraying.

^r, Dieses Verfahren kann mit Hilfe der in Fig. Il gezeigten Einrichtung realisiert werden. ^r, This method can be implemented using the device shown of the. Il in Fig.

Diese Einrichtung ist im wesentlichen der oben beschriebenen Einrichtung, die in F i g. 2 gezeigt ist analog, enthält aber zum Unterschied von dieser einen in Umformer 14 zur Umformung des Spannungsgradienten an den Schweißteilen in das die Parameter de: Verspritzung charakterisierende Signal.This device is essentially the device described above, which is shown in FIG. 2 is shown analog, but, in contrast to this, contains one in converter 14 for converting the voltage gradient on the welded parts into the signal characterizing the parameters de: spraying.

In der Einrichtung nach F i g. 11 ist außerdem als Bandpaßfilter 8 (Fig. 3) ein üblicher Impulsverstärket π verwendet. Der Umformer 14 stellt eine differenzierende /?C-Kettedar.In the facility according to FIG. 11 is also available as Bandpass filter 8 (Fig. 3) a conventional pulse amplifier π used. The converter 14 represents a differentiating /? C-chain.

Der Betrieb dieser Einrichtung erfordert keine spezielle Erklärung, da er dem Betrieb der ober beschriebenen Einrichtung analog ist. Der Unterschied besteht nur darin, daß an den Eingang des Diskriminators 4 ein elektrisches Signal gelangt, das von det Veränderung des Spannungsgradienten und nicht vor der Stoßwelle abhängt.The operation of this facility does not require any special explanation as it is related to the operation of the upper described device is analogous. The only difference is that at the input of the discriminator 4 an electrical signal arrives from the change in the voltage gradient and not before depends on the shock wave.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, das Auftreter r> von Verspritzungen bei der Schweißung von elektroni sehen Bauelementen mit hohem Sicherheitsfaktor zi ermitteln.The present invention allows the performers r> of splashes when welding electronic components with a high safety factor zi determine.

So sind, z. B. bei der Verschweißung von 100 Teilet den 50 Teilen, bei denen Metallverspritzungen aufgefun i(, den waren, 48 Teile mit Hilfe der erfindungsgemäßei Vorrichtung ermittelt worden.So are e.g. B. when welding 100 parts to 50 parts in which metal splashes are found 48 parts were determined with the aid of the device according to the invention.

Es ist außerdem zu berücksichtigen, daß disIt must also be taken into account that dis

Möglichkeit, den Zeitpunkt der Entstehung vor Verspritzung zu ermittein, die Bestimmung der UrsachtPossibility to determine the point in time of occurrence before the splash, the determination of the cause

j-) von Verspritzung und eine entsprechende Abänderunj der Technologie der Schweißung möglich macht.j-) of spraying and a corresponding modification the technology of welding makes possible.

Obwohl in der vorliegenden Beschreibung nur einig«Although in the present description only some «

Varianten für den Einsatz der Erfindung angeführt sind können auch andere Varianten Verwendung finder welche durch geeignete Auswechselung der elektri sehen Einheiten oder deren Verkopplung gebildet sind.Variants for the use of the invention are listed, other variants can also be used which see through suitable replacement of the electrical units or their coupling are formed.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for monitoring metal splash during resistance welding or at special processes of resistance spot or seam welding, the sequence of which is ejected of particles of molten metal from the weld zone in the formation of a weld joint is accompanied, in which a measurement of welding parameters during pressing together of welding takes place, dadurchgekennz eich η et that during one or each Pulse of the welding current over the duration of the entire welding cycle of a point with the help of differentiators, e.g. B. AC members, only those sudden changes in the voltage drop on the parts to be welded into electrical ones Information signals about the metal splashes are transformed and that according to the point in time their emergence or registration, calculated from the foremost front of the welding current pulse or from the start of the welding cycle, the time of metal splash and after Amplitude value of the signals mentioned, the intensity of the metal spray is determined.

2. Procedure for monitoring metal splash during resistance welding or at special processes of resistance spot or seam welding, the sequence of which is ejected of particles of molten metal from the weld zone in the formation of a weld joint is accompanied, in which a measurement of welding parameters during pressing together of welding takes place, characterized in that during one or each pulse of the Welding current over the duration of the entire welding cycle of a point with the help of electromechanical Pressure transmitter only the sudden pressure changes in the welding zone or the energy the shock waves are converted into electrical information signals via the metal spray, being according to the time of their creation or registration, counting from the foremost At the front of the welding current pulse or from the start of the welding cycle, the formation times of the metal splashes, and according to the amplitude value of these signals, the intensity of the metal splashes be determined.

3. Device for carrying out the method according to claim 2, characterized in that it contains a ^{converter (1) to be connected to one of the working electrodes (2 1} ) of the welding system for the mechanical energy of the shock wave into electrical signals, the output of which is connected to a bandpass filter (8) is coupled, which filters out the electrical signals that characterize the spray and is connected to an amplitude and time selector (10) for these signals, according to the output signal parameters of which determines the intensity and the time at which the spray occurs depending on the time at which the welding current is switched on to which a control pulse generator (9) is connected to said selector (10). which activates the selector during the welding current duration.

4. Apparatus for performing the method according to claim 3, characterized by several

Amplitude and time selectors (10 ·, 10 », 10 ¹ ") form pulses, according to whose parameters the intensity and the time at which the splashes occur can be determined depending on the duration of the welding current, including one of several at each of the selector connected in series control pulse generators (9 ¹ , 9 ", 9" ¹ ), the number of which is equal to that of the Seieektor and which form the control pulses, the total duration of which is equal to the duration of the welding current

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that as a converter of the mechanical Energy of the shock wave an undamped piezoelectric crystal is used