DE19602876C2

DE19602876C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines WIG-Schweißgeräts

Info

Publication number: DE19602876C2
Application number: DE1996102876
Authority: DE
Inventors: Christian Beyer
Original assignee: Rehm GmbH and Co KG Schweisstechnik
Current assignee: Rehm GmbH and Co KG Schweisstechnik
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: DE19602876A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines WIG-Schweißgeräts nach dem Oberbegriff des Verfahrens- und des Vorrichtungsanspruchs.

Stand der Technik

Mit bekannten WIG-Schweißgeräten wird ein elektrisches Lichtbogen-Schweißverfahren durchgeführt, bei dem der Lichtbogen frei zwischen einer Wolfram-Elektrode und dem zu behandelnden Werkstück brennt. Der eine Pol der Energie quelle des Schweißgeräts liegt hierbei an der Wolfram-Elek trode und der andere Pol am Werkstück. Die Wolfram- Elektrode ist hierbei als nahezu nicht abbrennbare Dauere lektrode gleichzeitig Stromleiter und Lichtbogenträger.

Ein Zusatzwerkstoff für das Schmelzbad bei diesem Schweiß verfahren wird in der Regel stab- oder drahtförmig durch ein separates Kaltdrahtzuführgerät an die Schweißstelle herangeführt. Die Wolfram-Elektrode und das Schmelzbad so wie das schmelzflüssige Ende des Zusatzwerkstoffes werden durch ein inertes Schutzgas, das aus einer konzentrisch um die Elektrode angeordneten Schutzgasdüse austritt, vor dem Luftsauerstoff und damit vor einer Oxydation geschützt. Das Schutzgas ist z. B. ein Edelgas wie Argon, Helium oder ein Gemisch von diesen.

Als elektrische Energiequelle werden entweder Gleichstrom quellen oder kombinierte Gleich- und Wechselstromquellen im Schweißgerät verwendet. Die richtige Einstellung der Para meter des Schweißstroms, z. B. Stromstärke und Stromdauer, in den jeweils unterschiedlichen Arbeitsphasen des Schweiß prozesses und in Abhängigkeit vom zu schweißenden Material ist hierbei von entscheidender Bedeutung für die resultie rende Güte der Schweißverbindung.

Beispielsweise ist der Firmendruckschrift "Ergänzung der Betriebs- und Funktionsanleitung für Transwig 160G etc.", der Firma Rehm GmbH & Co Schweißtechnik, vom 24.03.1994 zu entnehmen, daß die Stromregelung, insbesondere auch die Um schaltung zwischen zwei Stromstärken, über einen Brenner mit zwei Tasten in entsprechender Zuordnung erfolgt. Viel seitigere Beeinflussungen der Parameter konnten hierbei nur am Schweißgerät selbst vorgenommen werden oder aber es wur den verschiedene Brennertypen, beispielsweise mit einem Po tentiometer zur Stromstärkeneinstellung, vorrätig gehalten und entsprechend eingesetzt.

Weiterhin ist in der DE 42 00 919 C1 ein Schweißgriff of fenbart, der in herkömmlicher Weise ein Drehpotentiometer zur Erhöhung oder Verminderung der Schweißleistung auf weist, wobei das Drehpotentiometer in der Grundstellung mit einem Mikroschalter kombiniert ist, der nach einer gering fügigen Betätigung des Drehpotentiometers ein Signal zum Einschalten der Schweißanlage erzeugt.

Aufgabenstellung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor richtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit einem herkömmlichen, bereits eingeführten Brenner eine viel seitige Beeinflussung der Parameter des Schweißstromes am Schweißgerät möglich ist.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 8 in vorteilhafter Weise gelöst. Gemäß der Erfindung wertet eine Steuervorrichtung für die Schweißstromquelle einfache Tastsignale eines einzigen Ta sters am Brenner nach einer vorgebbaren Art aus und ermöglicht somit Korrekturen der Parameter des Schweißprozesses, z. B. Strom, Frequenz, Balance, Pulszeit, während des Schweißpro zesses ohne Zusatzgerät bzw. ohne einen Spezialbrenner.

Der zu verändernde Parameter wird an der Steuerung vorge wählt und während des Schweißprozesses derart beeinflußt, daß das Schweißergebnis optimiert wird. Dadurch, daß aus mehreren Menüs zur Beeinflussung der Parameter in der Steu ervorrichtung ausgewählt werden kann, kann die jeweils vor teilhafteste Methode für die vorliegende Schweißaufgabe auf einfache Weise herangezogen werden.

Der Schweißer kann somit durch eine manuell sehr einfach und schnell zu beherrschende Betätigung einer einzigen Ta ste am Brenner auch komplexe Steuerungen des Schweißstromes im Rahmen des von ihm gewählten Menüs durchführen. Am Schweißgerät selbst kann hierzu eine ebenfalls durch Ta stendruck zu bedienende Menüauswahleinrichtung und eine mi kroprozessorgesteuerte Auswertung der Tastimpulse vorgese hen werden, die eine einfache Anpassung an die jeweilige Schweißaufgabe gestattet. Diese vorteilhafte Adaptierungs möglichkeit ermöglicht eine Reaktion des Schweißgeräts auf die Betätigung der Brennertaste während des Schweißprozes ses auf die für den Schweißer bekannten Abläufe. Zum Bei spiel kann bei sog. Zweistromgeräten die Umschaltung zwi schen den beiden Stromwerten mit einer Brennertaste dadurch realisiert werden, daß eine Auswertung der Schaltflanken, d. h. der Zahl und/oder Häufigkeit der Umschaltvorgänge und der Betätigungsdauer erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines WIG-Schweiß geräts;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Funktionsab laufs bei einem typischen Schweißvorgang;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Funktionsab laufs bei einem Zweistromschweißgerät mit zwei Bren nertasten und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Funktionsab laufs bei einem Zweistromschweißgerät mit einer Bren nertaste.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Aus Fig. 1 ist eine Schweißanordnung mit einem WIG- Schweißgerät 1 dargestellt, in dem in bekannter Weise über einen Gleichrichter 2 einen ersten Impulsgenerator 3, einen Transformator 4, einen zweiten Gleichrichter 5 und einen zweiten Impulsgenerator 6 ein Schweißstrom erzeugt wird, der an Ausgangsklemmen 7 und 8 abnehmbar ist. Der Pol 7 liegt beim Ausführungsbeispiel am Werkstück 9 und der Pol 8 an einer hier nicht näher dargestellten Wolfram-Elektrode 10 an.

Die Steuerung der Parameter des Schweißstromes erfolgt in einer Steuervorrichtung 11 mit der Tastsignale eines Ta sters 12 eines hier nicht dargestellten Brenners und die Signale von Auswahlelementen 13, 14, 15 (direkt auf der Steuervorrichtung 11) ausgewertet werden können. Mit den Auswahlelementen 13 bis 15 können einzelne Parameter, z. B. Stromstärke oder Pulsfrequenz, direkt angewählt werden und über diese bzw. über den Taster 12 am Brenner verändert werden. Die Auswahlelemente 13 bis 15 dienen daher als Menüwahlschalter, mit denen einzelne oder auch mehrere Pa rameter in der Steuervorrichtung 11 verändert werden kön nen.

Fig. 2 zeigt einen typischen Verlauf der einzelnen Funk tionen bei einem Schweißvorgang mit einem WIG-Schweißgerät über der Zeitachse t. Wird beispielsweise die Brennertaste 12 für eine Zeitspanne t₁ betätigt, so öffnet ein Gasventil am Brenner und nach einer vorgegebenen Gasverströmzeit wird eine Zündspannung 20 erzeugt, die in einem Hochspannungs zündgerät zu einem Zündimpuls 21 führt. Der Schweißstrom 22 fließt während der verbleibenden Zeitspanne t₁ als Grund strom (ca. 20%) und steigt nach dem Loslassen der Brenner taste 12 kontinuierlich auf den Maximalwert I₁ an. Im wei teren Verlauf wird der Schweißstrom pulsartig zwischen dem Maximalwert I₁ und einem zweiten Wert I₂ hin- und herge schaltet.

Zur Beendigung des Schweißvorgangs wird die Brennertaste 12 ein zweites Mal die Zeitspanne t₂ betätigt und dadurch ein kontinuierliches Absenken des Schweißstromes 22 bewirkt. Auch hier schließt sich eine Grundstrom- und eine Gasnach strömzeit an.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll ein typischer Funktionsab lauf einer Parametersteuerung bei einem Zweistromschweißge rät erläutert werden, die durch eine mikroprozessorgesteu erte Auswertung der Impulse der Brennertaste 12 durchge führt werden.

Die Fig. 3 zeigt zunächst die Start- und Schlußphase des Schweißprozesses, die durch eine Betätigung der Brennerta ste 12 in bekannter Weise analog der Erläuterungen zu Fig. 2 mit den Tastimpulsen 30 und 31 beeinflußt wird. Eine Um schaltung zwischen den Stromwerten I₁ und I₂ erfolgt hier, wie beim Stand der Technik, durch Betätigung einer weiteren Taste 32 mittels der Tastimpulse 33 und 34.

Im Unterschied zum vorhergehend beschriebenen wird beim er findungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 die gleiche Funktionssteuerung allein mit der Brennertaste 12 durchgeführt. Die Startphase wird zunächst mit dem Tastim puls 40 eröffnet, die Umschaltung vom Stromwert I₁ auf den Stromwert I₂ erfolgt hier jedoch durch eine mikroprozessor gesteuerte Auswertung der Länge T des Tastimpulses 41 im Verhältnis zur Länge der vorhergehenden Auszeit T_aus ohne Betätigung der Brennertaste 12. Da hier T < T_aus ist wird dies als Stromumschaltimpuls erkannt und entsprechend der zweite Stromwert I₂ eingeschaltet. Eine erneute Umschaltung auf I₁ erfolgt in der gleichen Weise mit dem Tastimpuls 42. Beim Tastimpuls 43 ergibt sich dagegen ein Zeitverhältnis T < T_aus, so daß dieser Tastimpuls 43 als Ausschaltimpuls erkannt wird.

In gleicher Weise kann eine Veränderung der Frequenz, der Pulsbreite sowie eine lineare Anstiegs- oder Abstiegsphase des Stromwertes des Schweißstromes während des Schweißvor gangs vorgenommen werden. Auch eine Parametersteuerung über eine Auswertung der Häufigkeit der Tastsignale in einem vorgegebenen Zeitabschnitt ist möglich. Es ist hierzu le diglich eine Auswahl eines entsprechenden Menüs durch Betä tigung der Auswahlelemente 13 bis 15 an der Steuervorrich tung 11 notwendig, wobei die Mikroprozessorsteuerung die Auswertung der jeweiligen Tastimpulse und die entsprechende Aktivierung der Steuersignale durchführt.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines WIG-Schweißgeräts, bei dem

1. mittels einer Steuervorrichtung (11) die Parameter des Schweißgeräts (1), insbesondere die Größe und die Zeitfunk tion des Schweißstromes, wie Stromstärke, Frequenz, Balance und Pulszeit, veränderbar sind und
2. bei dem über Bedienelemente an einem die Schweißelektrode (10) tragenden Brenner, der an das Schweißgerät (1) an schließbar ist, die Parameter verändert werden, wobei über Taster die Stromstärke veränderbar ist,

dadurch gekenn zeichnet, daß

1. zur Beeinflussung der in einem Schweißprogramm hinterleg ten Schweißparameter mehrere Menüs über Auswahlelemente (13, 14, 15) an der Steuervorrichtung (11) frei wählbar sind, in denen der Schweißstrom und gegebenenfalls weitere Para meter des Schweißgeräts (1) in unterschiedlicher Weise be einflusst und dann wieder dem Schweißprogramm zur Verfügung gestellt werden und daß
2. die Beeinflussung der Schweißparameter durch Ausgangs signale eines Tasters (12) am Schweißbrennergriff durchge führt wird, wobei die Ausgangssignale Ein-/Aus-Tastsignale sind, die in Abhängigkeit von ihrer Dauer und/oder ihrer Häufigkeit nach einem vorgegebenen Menü die Parameter des Schweißstroms (11, 12) und gegebenenfalls weitere Parameter des Schweißgeräts (1) beeinflussen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) eine Umschaltung zwischen zwei einstellbaren Stromwer ten (I₁, I₂) des Schweißstromes bewirkt wird, wobei aus der Dauer (T) des Tastsignals (41, 42) die Wirkung als Stromum schaltsignal ableitbar ist.

3. . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) ein linearer Anstieg des Stromwertes (I) des Schweiß stromes bewirkt wird, wobei aus der Dau er (T) des Tastsignals (41, 42) die Wirkung als Stroman stiegssignal ableitbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) eine Umschaltung auf einen gepulsten Schweißstrom be wirkt wird, wobei aus der Dauer (T) des Tastsignals (41, 42) die Wirkung als Umschaltsignal ableitbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) über eine zusätzliche Betätigung der Taste (12) eine Veränderung der Pulsbreite in Abhängigkeit von der Dauer (T) der Betätigung der Taste bewirkt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) eine durch die Betätigung der Taste (12) hervorgerufe ne Veränderung der Parameter auch in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Betätigung der Taste (12) in einem vorgege benen Zeitabschnitt bewirkt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß

1. vorgegeben wird, dass durch die Tastsignale der Taste (12) zur Identifizierung der Tastsignale ihre relative Dau er (T) im Verhältnis zu der vorherigen Auszeit (T_aus) heran gezogen wird.

8. Vorrichtung zum WIG-Schweißen mit einem über Auswahlele mente (13, 14, 15) programmierbaren Schweißgerät mit einer Steuervor richtung (11) für die Schweißparameter und mit einem Bren ner, in dessen Griff ein handbetätigbarer Taster (12) in tergriert ist, der über eine Signalleitung mit dem Steuer eingang des Schweißgerätes verbunden ist, zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß

1. die Steuervorrichtung (11) im Schweißgerät (1) einen Mi kroprozessor aufweist, der die Tastsignale (40, 41, 42, 43) hinsichtlich der Dauer (T) und der Häufigkeit dieser Signale, auswertet und mit entsprechenden Ausgangs signalen Leistungsbauelemente zur Beeinflussung des Schweißstromes (I) ansteuert.