DE19602913A1

DE19602913A1 - Verfahren zur Herstellung und Überprüfung einer Schweißnahtlage zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Teilen

Info

Publication number: DE19602913A1
Application number: DE1996102913
Authority: DE
Inventors: Reinhold Joachimsthaler
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1996-01-27
Publication date: 1997-07-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Überprüfung einer Schweiß nahtlage zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Teilen, die im Eck oder überlappend oder mit einer Schweißhohlkehle zusammengefügt werden.

Wenn eine Schweißnaht über eine längere Strecke von einem Schweißroboter herge stellt wird, dann besteht das Problem, daß aufgrund von Toleranzen die Schweißnaht unsymmetrisch gelegt wird, was Nacharbeit erforderlich macht oder was dazu führt, daß die Schweißnaht nicht abgenommen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem während des Schweißvorganges eine Überprüfung der Schweißnahtlage er folgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens am Anfang und am Ende der Schweißnaht die Schweißelektrode pendelnd wenigstens einseitig zur Schweißnaht hin- und herbewegt wird, daß die sich beim Pendeln ergebenden Schweißstromänderungen detektiert werden und daß eine sich ergebende Unsymme trie der Änderungssignale oder Abweichungen von Sollsignalen als Fehler erkannt werden.

Wenn beispielsweise bei einer Eckschweißnaht am Anfang und am Ende der Schweiß naht ein Pendelvorgang eingeleitet wird, dann nähert oder entfernt sich die Schweiß elektrode von der jeweilig benachbarten Wand, wodurch sich Schweißstromänderun gen ergeben, die detektiert werden können. Wenn beispielsweise die Schweißelek trode näher an die Wand herangefahren wird, wird sich der Schweißstrom erhöhen; wenn die Schweißelektrode sich von der betreffenden Wand entfernt, wird der Schweißstrom geringer. Abhängig von dem Winkel, in dem die Schweißelektrode zu dem Eck beispielsweise steht, können Schweißstromänderungen detektiert werden, die in einer Datenverarbeitungsanlage mit einer vorgeschriebenen Soll-Schweißstromän derung verglichen werden kann; Unsymmetrien oder Abweichungen der Ist-Schweiß stromänderungen von den Soll-Schweißstromänderungen können erfaßt und ausge wertet werden; wenn die Abweichungen eine bestimmte Größe überschreiten, ist dies ein Maß dafür, daß die Schweißnaht nicht korrekt mittig gesetzt wird.

Dabei kann der Pendelanschlag einseitig oder beidseitig symmetrisch vorgenommen werden.

Bei einer fertigen Schweißnaht kann der Pendelvorgang als Indiz für Qualitätsüberwa chung herangezogen werden, da das Pendeln zu Beginn bzw. am Ende der Schweiß naht oder ggf. dazwischen an der fertigen Schweißnaht mit bloßem Auge festgestellt werden kann.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Pendelvorgang und die Auswertung der Signale zur Korrektur der Ansteuerung der Schweißelektrode auszunutzen.

Zwar ist beispielsweise aus der DE 43 23 924 A1 bekannt, daß eine Schweißnaht da durch erzeugt wird, daß die Schweißelektrode in Pendelbewegung versetzt wird; dort wird die Pendelbewegung aber nicht dazu ausgenutzt, um die korrekte Lage der Schweißnaht zu detektieren.

Anwendung findet die Erfindung insbesondere beim Lichtbogenschweißen mit Robo tern, ggf. unter Zuführung von Schutzgas.

Anwendung findet die Erfindung überall dort, wo eine Eckschweißung durchgeführt wird und insbesondere dort, wo parallel zur Schweißnaht im Bereich der Schweißnaht eine definierbare Kante oder eine Wand vorgesehen ist. Bei stumpf gegeneinander anliegenden Blechteilen, bei denen keine Kante vorhanden ist, kann das Verfahren nicht angewendet werden.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, soll die Er findung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schweißnaht einer Ecknaht,

Fig. 2 ein Diagramm Schweißstrom über Nahtlänge,

Fig. 3 eine Bewegungskurve der Elektrode gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Überlappungsnaht, und

Fig. 5 der Schweißstromp über Nahtlänge.

Die Fig. 1 zeigt zwei Blechteile 10,11, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und im Bereich der inneren Ecke 12 miteinander verschweißt werden sollen. Hierzu ist eine Schweißelektrode 13 vorgesehen. Diese Schweißelektrode 13 besitzt von dem Blechteil 10 den Abstand d₁ und von dem Blechteil 11 den Abstand d₂, wenn sie sich in der Mitte oder im Bereich der Winkelhalbierende befindet. Der dabei erfor derliche Schweißstrom hat den Wert I_SM. Zu Beginn der Schweißnaht wird die Elek trode eine Pendelbewegung ausführen, die, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, einer Sinus funktion P folgt. Dabei schwenkt die Elektrode 13 (in der Zeichnung) einmal nach oben, einmal nach unten und wieder einmal nach oben aus. Dadurch nähert sich die Elek trode 13, wie ersichtlich, der Wand 10 bzw. der Wand 11; dies ist durch die strichlierte Darstellung 13a und 13b angedeutet. Dadurch verringert sich der Abstand d₁ auf d₃ und der Abstand d₂ auf d₄; der mittlere Strom erhöht sich dann, wenn sich die Elektrode in die Stellung 13a begibt; wenn die Elektrode in den Bereich 13 gelangt, reduziert sich der Schweißstrom auf I_SM gelangt die Elektrode in den Bereich 13b, erhöht sich der Wert des Schweißstromes entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Kurve jeweils auf den Wert I_MAX. Wenn die Werte I_MAXI, I_MAXII und I_MAXIII etwa gleich sind, dann befindet sich die Schweißelektrode in der korrekten Stellung. Wenn beispielsweise der Wert I_MAXI oder I_MAXIII deutlich größer ist als der Wert I_MAXII, dann liegt die Elektrode unsym metrisch und befindet sich näher an dem Blechteil 10; wenn eine bestimmte Stromdiffe renz ΔI = I_MAXI-I_MAXII überschritten ist, dann besteht die Gefahr, daß die Schweißnaht fehlerhaft wird, weil die Elektrode zu weit unsymmetrisch zur Schweißnaht liegt.

Dieses Pendeln gemäß Kurve P kann nun am Anfang oder am Ende der Schweißnaht erfolgen; dies ist in Fig. 3 mit P_A und P_E angedeutet.

Selbstverständlich können die Pendelbewegungen auch trapezförmig ablaufen; dem gemäß wird sich auch die Schweißkurve I_S entsprechend ändern.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 werden zwei Blechteile 40 und 41 miteinander ver schweißt, wobei beide Blechteile sich überlappen. Die Elektrode 42 bewegt sich sym metrisch zur Kante 43; jedes Mal wenn die Elektrode in Pendelbewegungen versetzt wird, ergeben sich beim Übergang über die Kante 43 Spitzen I_MAX1 und I_MAX2, und aus der Höhe der I_MAX1 und I_MAX2 am Anfang und am Ende der Schweißnaht kann auf die zentrale und mittige Lage der Schweißelektrode 42 bezogen auf die Schweißnaht ge schlossen werden. Befindet sich die Schweißelektrode zu weit rechts von der Schweißnaht, dann wird der Abstand der Schweißelektrode 42 von der Kante 43 grö ßer, so daß der maximale Schweißstrom I_MAX1 bzw. I_MAX2 nicht erreicht wird.

Während bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 3 eine Differenz der Spitzenwerte des Schweißstromes ausgewertet wird, wird bei der Ausführung nach Fig. 4 das Errei chen oder Unterschreiten eines zulässigen Wertes detektiert. Bei der Ausführung nach Fig. 4 kann außerdem noch die Bewegung der Schweißelektrode detektiert werden; die Lage der Spitzen I_MAX1 und I_MAX2 bezogen auf die Pendelbewegung ist ein Maß für die Korrektheit der Schweißnaht.

Claims

Verfahren zur Herstellung und Überprüfung der Lage einer von einer Schweißelektrode einer Schweißmaschine, vorzugsweise eines Schweißroboters, hergestellten Schweiß naht zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Teilen, die im Eck oder überlap pend oder mit einer Schweißhohlkehle zusammengefügt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens am Anfang und am Ende der Schweißnaht die Schweißelek trode beidseitig zur Sollbewegung pendelnd hin- und herbewegt wird, daß die sich beim Pendeln ergebenden Schweißstromänderungen detektiert werden und daß eine sich ergebende Unsymmetrie oder eine Abweichung von Soll-Schweißstromänderun gen als Fehler erkannt wird.