DE19722485C2 - Anordnung und Verfahren zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät - Google Patents
Anordnung und Verfahren zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-WiderstandsschweißgerätInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern der durch ein elektrisches
Hochfrequenz-Schweißgerät einem Schweißort an einem Gegenstand zugeführten Wärme
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern der durch ein
elektrisches Hochfrequenz-Schweißgerät einem Schweißort an einem Gegenstand
zugeführten Wärme.
Elektrisches Widerstandsschweißen wird dazu eingesetzt, einen Gegenstand mit einem
anderen Gegenstand durch das Verschmelzen der Anteile der zu verschweißenden
Gegenstände aufgrund mittels eines elektrischen Widerstands erzeugter Wärme zu
verschweißen.
Bei elektrischen Widerstandsschweißgeräten wird die Widerstandswärme durch Zuführen
einer großen Strommenge zu einem elektrischen Widerstand erzeugt, der bei Bereichen, an
denen die zu verschweißenden Gegenstände miteinander in Kontakt treten, besteht. Die
Gegenstände werden unter Ausnutzung einer solchen Widerstandswärme verschweißt.
Es ist notwendig, einen geeigneten Druck auf die Gegenstände auszuüben, um die Wärme in
den Gegenständen zu erzeugen, wodurch diese Gegenstände verschweißt werden. Weiterhin
ist es erforderlich, die Strommenge und die Stromzuführzeit entsprechend der metallischen
Eigenschaften der Gegenstände geeignet einzustellen, um eine gute Schweißqualität zu
erhalten.
Unter den oben erwähnten elektrischen Widerstandsschweißgeräten betrifft die vorliegende
Erfindung das elektrische Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät. Bei einem derartigen
elektrischen Widerstandsschweißgerät wird hochfrequenter Strom an Bereiche der zu
verschweißenden Gegenstände geliefert. Induktionswärme wird in den Gegenständen durch
den zugeführten hochfrequenten Strom erzeugt, so daß die Gegenstände verschweißt
werden. Der zugeführte Strom weist eine Hochfrequenz von 300 bis 1.000 kHz auf. Wenn
der Strom den Gegenständen in dem Fall zugeführt wird, in dem ein Kontaktteil mit einem
ausgewählten der Gegenstände in Kontakt ist, wird ein geschlossener Kreis geschaffen, der,
ausgehend von dem Kontaktteil, eine minimale Länge aufweist. Ein
Induktionswärmephänomen tritt in dem Kreis auf, wodurch die Bereiche der zu
verschweißenden Gegenstände geschmolzen werden.
Das elektrische Hochfrequenz-Widerstandsschweißen wird hauptsächlich bei der
Herstellung von Rohren benutzt, da es eine sehr hohe Schweißgeschwindigkeit aufweist und
eine niedrige Erzeugungsrate von Schweißdefekten aufweist. Insbesondere weist das
elektrische Hochfrequenz-Widerstandsschweißen eine gute Schweißqualität auf, wobei es
preiswert ist. Dementsprechend wird das elektrische Hochfrequenz-
Widerstandsschweißverfahren hauptsächlich bei Gegenständen eingesetzt, welche eine hohe
Qualität aufweisen sollen, wie etwa Öl- oder Gasversorgungsrohre, Ölbohrungsrohre und
Stahlrohre für mechanische Konstruktionen. Da derartige durch elektrisches
Widerstandsschweißen angefertigte Rohre, wie oben erwähnt, für wichtige Zwecke
eingesetzt werden, ist es notwendig, die Erzeugung von Defekten an den verschweißten
Bereichen der durch elektrischen Widerstandsschweißen angefertigten Rohre streng zu
kontrollieren. Um die Defekterzeugungsrate an den verschweißten Bereichen eines unter
Einsatz des oben erwähnten elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahrens
gefertigten Stahlrohres zu minimieren, wurde ein Gerät zur automatischen Steuerung der
zugeführten Wärme vorgeschlagen, welches dazu ausgebildet ist, die den zu
verschweißenden Gegenständen zugeführte Schweißwärmemenge automatisch zu steuern.
Solch ein Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme detektiert Parameter,
wie etwa eine Schweißgeschwindigkeit und eine grobe Schweißdicke, die einen Einfluss auf
die Schweißqualität haben. Auf der Grundlage der detektierten Parameter stellt das Gerät
zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme automatisch die zugeführte
Schweißwärmemenge ein, die für einen geeigneten Schweißzustand notwendig ist.
Das Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme, das in Verbindung mit dem
elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahren eingesetzt wird, umfasst die
Einbeziehung einer Oszillationsfrequenzabweichung, die Einbeziehung der Form des
aufgetragenen Materials und die Einbeziehung der Schweißtemperatur oder der
Schweißtemperaturverteilung in Form eines Rückkopplungssignals, das in dem Gerät
benutzt wird. Insbesondere wird das Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten
Wärme, das eine Oszillationsfrequenzabweichung benutzt, in der japanischen
Veröffentlichung mit der Nummer Hei. 3-34432 (DE 35 90 632 C2) offenbart. Bei diesem
Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme wird eine
Oszillationsfrequenzänderung als ein Rückkopplungssignal für die automatische Steuerung
der zugeführten Schweißwärmemenge benutzt. Wenn die Schweißwärmemenge ansteigt,
erhöht sich eine Oszillationsfrequenzabweichung. Wenn die zugeführte
Schweißwärmemenge bei einer maximalen Oszillationsfrequenzabweichung weiterhin
ansteigt, nimmt die Oszillationsfrequenzabweichung von ihrem maximalen Wert ab. Dieses
Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme setzt ein solches Prinzip ein, d. h.,
das Gerät zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärme hält einen geeigneten
Schweißzustand aufrecht, indem es die zugeführte Schweißwärmemenge in einem Bereich
hält, in dem die zeitliche Ableitung der Oszillationsfrequenzabweichung maximal ist.
Jedoch benutzt solch ein Gerät ein problemanfälliges Verfahren, das eine komplizierte
Technologie erfordert, da ein geeigneter Schweißbereich, jedes Mal wenn die zugeführte
Schweißwärmemenge sich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert ändert, in
Abhängigkeit von der Dicke eines zu verschweißenden Gegenstandes und der
Schweißgeschwindigkeit eingestellt werden sollte. Folglich ergibt sich eine
Verschlechterung der Produktivität.
Die gattungsgemäße Druckschrift SU 15 49 702 A1 zeigt ein Verfahren zur automatischen
Regelung von Schweißprozessen von Rohren, bei dem die Menge der herausfliegenden
Funken mittels eines Fotosensors als Parameter für die Kantenerwärmung der Rohre
ermittelt wird und zur Regelung der Schweißleistung herangezogen wird.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Probleme, die in dem Stand der
Technik vorhanden sind, zu lösen, und ein System und ein Verfahren zur automatischen
Steuerung der zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-
Widerstandsschweißgerät bereitzustellen, welche es ermöglichen, die Frequenz und die
Amplitude der Funken zu messen, die an den Teilen der zu verschweißenden Gegenstände
erzeugt werden, und die gemessenen Werte als ein Rückkopplungssignal zur Steuerung der
zugeführten Schweißwärmemenge zu benutzen, wodurch eine geeignete und genaue
Steuerung der zugeführten Wärme erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.
Weitere Ziele und Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen hervorgehen, in welchen
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die einen Stromfluss darstellt, der in einem zu
verschweißenden Gegenstand bei der Herstellung eines durch elektrisches
Widerstandschweißen gefertigten Rohres unter Einsatz eines elektrischen
Hochfrequenz-Widerstandschweißgerät erzeugt wird;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das den Aufbau eines Systems zur automatischen Steuerung
der zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-
Widerstandsschweißgerät gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 ein Graph ist, der die Frequenz und die Amplitude der Funken in Abhängigkeit von
der zugeführten Schweißwärmemenge zeigt, welche in jedem Schweißbereich
des Teils des zu verschweißenden Gegenstandes erzeugt wird; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur automatischen Steuerung der
zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-
Widerstandsschweißgerät gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 1 stellt schematisch einen Stromfluss dar, wie er in einem zu schweißenden Objekt,
insbesondere bei der Herstellung eines durch elektrisches Widerstandsschweißen gefertigten
Rohres unter Verwendung eines elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißgeräts,
erzeugt wird. Fig. 2 stellt den Aufbau eines Systems zur automatischen Steuerung der
zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Fig. 3 stellt die Frequenz und die Amplitude von
Funken in Abhängigkeit von der zugeführten Schweißwärme dar, welche in jeder
Schweißzone des zu verschweißenden Teils des Gegenstands erzeugt wird, wobei eine
Schweißzone einen durch ein Amplituden- und Frequenzintervall des Funkensignals
definierten Arbeitsbereich darstellt, in dem die Schweißung durchgeführt wird. Andererseits
ist Fig. 4 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Steuerung der
zugeführten Wärmemenge bei einem elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Eigenschaften von Funken, die beim Schweißen eines metallischen Gegenstands unter
Einsatz eines elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahrens entstehen, werden
kurz beschrieben, bevor das System zur automatischen Steuerung der zugeführten
Wärmemenge gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Unter Verwendung
einer Hochgeschwindigkeitskamera kann man beobachten, daß dann, wenn das Schweißen
eines Gegenstands unter Einsatz eines elektrischen Hochfrequenz-
Widerstandsschweißverfahrens durchgeführt wird, Funken bei in der Nähe eines
Schweißpunkts angeordneten Randbereichen des Gegenstands erzeugt werden. Es werden,
in anderen Worten, die Randbereiche des Gegenstands durch den diesen zugeführten
hochfrequenten Strom geschmolzen. Folglich fließt das geschmolzene Metall aufgrund einer
großen Strommenge, die von 1000 A bis 3000 A reicht. Ein solches Phänomen wird "eine
Pinch-Instabilität" genannt. Wenn die geschmolzenen Metallbereiche miteinander in
Kontakt treten, werden Funken erzeugt.
Man beobachtet, daß die Frequenz, d. h. die Erzeugungsrate, derartiger Funken sich
schrittweise erhöht, wenn sich die zugeführte Schweißwärmemenge erhöht. Man beobachtet
auch, daß dann, wenn die zugeführte Schweißwärmemenge einen gewissen Wert übersteigt,
bei welchem sich eine maximale Funkenfrequenz zeigt, die Funkenfrequenz von diesem
Maximalwert aus wieder abnimmt.
Man beobachtet ferner, daß die Amplitude solcher Funken mit Zunahme der zugeführten
Wärmemenge zunimmt.
Ein derartiges Phänomen ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Eine Zunahme der
zugeführten Schweißwärmemenge It führt zu einer Zunahme der Menge an geschmolzenem
Metall. Wenn die Menge an geschmolzenem Metall zunimmt, wird durch das geschmolzene
Metall eine Brücke 22 in einem Bereich gebildet, welcher zu einem Schweißort 21 des
Gegenstands einen Abstand aufweist. Ein Teil I2 des Schweißstroms fließt über die Brücke
22. Folglich wird die Brücke 22 schnell erhitzt, wobei Funken erzeugt werden. Wenn eine
solche Brücke in einem Bereich gebildet wird, welcher von dem Schweißort einen erhöhten
Abstand aufweist, ist die Strommenge I2, die durch die Brücke 22 fließt, größer als die
Strommenge I1, die durch den Schweißort fließt. Somit nimmt die an der Brücke 22
erzeugte Funkenamplitude zu.
Somit kann die zugeführte Schweißwärmemenge indirekt gemessen werden, indem die
Frequenz und die Amplitude der Funken gemessen werden. Somit ist es möglich, die
zugeführte Schweißwärmemenge durch Messen und Steuern der Frequenz und der
Amplitude der an einem Schweißbereich erzeugten Funken zu steuern.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Systems zur automatischen Steuerung
der zugeführten Wärmemenge für ein elektrisches Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, umfaßt das
System zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärmemenge eine Spulenantenne 70
zum Erfassen eines Funkensignals, welches durch an Bereichen eines zu schweißenden
Objekts 2 erzeugte elektromagnetischen Wellen erzeugt ist, eine Funkensignal-
Verarbeitungseinheit 3 zum Filtern einer gewünschten Signalkomponente des durch die
Spulenantenne 70 erfassten Funkensignals, wobei die gefilterte Signalkomponente in
Amplituden- und Frequenzsignalbestandteile getrennt wird, und wobei die getrennten
Amplituden- und Frequenzsignalbestandteile verarbeitet werden, eine an dem Objekt 2
angebrachte Induktionsspule 61 zum Erzeugen der Schmelzwärme und einen Oszillator 6
zum Zuführen des hochfrequenten Stroms an die Induktionsspule 61.
Das System zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärmemenge umfasst ferner eine
Schweißgerätsteuerung 5 zum Steuern der Menge und der Frequenz des der Induktionsspule
61 von dem Oszillator 6 zugeführten Stroms, eine Schweißgerät-Leistungssteuerung 4 zum
Steuern der Ausgabe der Schweißgerätsteuerung 5 und eine mit der
Funkensignalverarbeitungseinheit 3 und der Schweißgerät-Leistungssteuerung 4 verbundene
Hauptsteuerung 1 zum Steuern der Ausgabe der Schweißgerät-Leistungssteuerung 4 in
Antwort auf ein Funkensignal, das von der Funkensignalverarbeitungseinheit 3
zurückgeführt wird, um den optimalen Schweißzustand zu schaffen. Die
Funkensignalverarbeitungseinheit 3 umfasst einen Funkendetektor 31 zum Filtern der
gewünschten Signalkomponente des von der Spulenantenne 70 erfassten Funkensignals und
zum Verstärken der gefilterten Signalkomponente, einen Signaltrenner 32 zum Auftrennen
eines Ausgangssignals des Funkendetektors 31 in Amplituden- und Frequenzsignale, einen
Funkenfrequenzsignalprozessor 33 zum Verarbeiten des durch den Signaltrenner 32
getrennten Frequenzsignals, einen Funkenamplitudensignalprozessor 34 zum Verarbeiten
des durch den Signaltrenner 32 getrennten Amplitudensignals, einen Analog-Digital(A/D)-
Wandler 35 zum Umwandeln von Analog-Signalen der Frequenz- und
Amplitudensignalprozessoren 33 und 34 in digitale Signale, und einen µ-Prozessor 36 zum
Steuern des Funkendetektors 31 in Antwort auf ein Steuersignal von der Hauptsteuerung 1,
zum Umwandeln der Ausgangsdaten des A/D-Wandlers 35 in serielle Daten und zum
Ausgeben der umgewandelten seriellen Daten an die Hauptsteuerung 1.
Die Schweißgerät-Leistungssteuerung 4 umfasst einen A/D-Wandler 43 zum Umwandeln
eines Statussignals der Schweißgerätsteuerung 5 in ein digitales Signal, einen Digital-
/Analog(D/A)-Wandler 42 zum Umwandeln eines Steuersignals für die
Schweißgerätsteuerung in ein analoges Signal und zum Ausgeben des umgewandelten
analogen Signals an die Schweißgerätsteuerung 5 und einen µ-Prozessor 41 zum
Verarbeiten des ausgegebenen Signals des A/D-Wandlers 43, zum Ausgeben des
verarbeiteten Signals an die Hauptsteuerung 1 und zum Anlegen des Steuersignals für die
Schweißgerätsteuerung an den A/D-Wandler 42 in Antwort auf ein Steuersignal der
Hauptsteuerung 1.
Die Schweißgerätsteuerung 5 wird unter der Steuerung der Schweißgerätleistungssteuerung
4 betrieben, um einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom zu empfangen, Leistung mit
einer gewünschten Frequenz und Strommenge zu erzeugen und die erzeugte Leistung dem
Oszillator 6 zuzuführen. Hier kann die Schweißgerätsteuerung 5 typischerweise einen
Thyristor, eine oszillierende Röhre usw. umfassen.
Die Induktionsspule 61 ist an dem Objekt 2 befestigt, um die Schmelzwärme zu erzeugen.
Typischerweise wird bei dem elektrischen Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät die
Induktionsspule als ein Wärmeerzeuger in dem Fall eingesetzt, in dem ein Stahlrohr mit
einem kleinen Durchmesser gefertigt wird. Alternativ wird zur Fertigung eines Stahlrohrs
mit einem großen Durchmesser eine Kontaktspitze an Randbereichen des Objekts
angebracht, um als ein Wärmeerzeuger eingesetzt zu werden.
Mit dem oben erläuterten Aufbau ist das System zur automatischen Steuerung der
zugeführten Wärmemenge dazu ausgebildet, den optimalen Schweißzustand herbeizuführen,
wenn ein durch elektrisches Widerstandsschweißen gefertigtes Rohr durch das elektrische
Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät hergestellt wird.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Steuerung der
zugeführten Eingangswärme für ein elektrisches Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das
Verfahren zur automatischen Steuerung der zugeführten Wärmemenge ausgeführt, um den
optimalen Schweißzustand herbeizuführen, wenn ein durch elektrisches
Widerstandsschweißen gefertigtes Rohr mit dem elektrischen Hochfrequenz-
Widerstandsschweißgerät hergestellt wird.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, umfasst das Verfahren zur automatischen Steuerung der
Wärmemenge einen Schritt 31 zum Messen von Amplituden und Frequenzen von Funken,
welche sich mit der der Induktionsspule zugeführten Strommenge ändert, und zum
Festsetzen einer Mehrzahl von Schweißzonen (bevorzugterweise acht Schweißzonen), wie
dies in Fig. 3 in Abhängigkeit von den gemessenen Ergebnissen gezeigt ist, einen Schritt 32
zur Auswahl einer optimalen der in obigem Schritt 31 festgesetzten Schweißzone in
Abhängigkeit von einem Schweißzustand, einen Schritt 33 zum Starten des Schweißens in
dem in dem obigen Schritt 32 ausgewählten Schweißzustand und zum Messen des Betrages
(Amplitude und Frequenz) von Funken, welche während des Schweißens erzeugt werden,
einen Schritt 34 zum Vergleich der in dem obigen Schritt 33 gemessenen Funkenmenge mit
der der in dem obigen Schritt 32 ausgewählten Schweißzustand und Schritt 35, 34 und 36
zum Einstellen der der Induktionsspule zugeführten Strommenge in Übereinstimmung mit
dem Vergleichsergebnis des Schritts 34.
Der Betrieb des Systems zur automatische Steuerung der zugeführten Wärmemenge für das
elektrische Hochfrequenz-Widerstandsschweißgerät mit dem vorangehend beschriebenen
Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Zuerst, vor dem Schweißen, misst die Hauptsteuerung 1 in dem System Funkenbeträge auf
der Grundlage der Veränderung einer zugeführten Schweißwärmemenge, setzt separate
Schweißzonen in Abhängigkeit von den gemessenen Funkenbeträge fest und gewichtet die
festgesetzten Schweißzonen. Die erste Schweißzone wird nämlich mit "0" gewichtet, die
zweite Schweißzone wird mit "1" gewichtet, die dritte Schweißzone wird mit "2" gewichtet,
die vierte Schweißzone wird mit "3" gewichtet, die fünfte Schweißzone wird mit "4" gewichtet,
die sechste Schweißzone wird mit "5" gewichtet, die siebte Schweißzone wird mit
"6" gewichtet und die achte Schweißzone wird mit "7" gewichtet. Alternativ kann das
Festsetzen der Schweißzonen genauer durchgeführt werden. Dann überprüft die
Hauptsteuerung 1 die Beziehung zwischen den Funkenbeträgen und den Schweißqualitäten
und wählt aus der Menge der Schweißzonen eine mit der optimalen Schweißqualität aus,
und entsprechend den geprüften Ergebnissen.
Auf diese Weise wird die optimale Schweißzone durch jeweiliges vergleichen der
zugeführten Strommenge (zugeführte Schweißwärmemenge), der Funkendaten und des
Schweißstatus miteinander ausgewählt.
Dann startet die Hauptsteuerung 1 das Schweißen in der optimalen Schweißzone. Zu diesem
Zeitpunkt misst die Hauptsteuerung 1 eine während des Schweißens erzeugten
Funkenbetrag auf eine Weise, wie sie im Folgenden im Detail erläutert wird.
Wenn der an dem Objekt 2 angebrachten Induktionsspule 61 hochfrequenter Strom
zugeführt wird, fließt Strom, wie in Fig. 1 gezeigt, um Randbereiche des Gegenstands 2 zu
verschmelzen. Wenn die Randbereiche des Gegenstands 2 geschmolzen sind und dann
fließen, werden sie an dem Schweißpunkt 21 zusammengefügt. Zu diesem Zeitpunkt wird
an den geschmolzenen Bereichen des Gegenstands 2 ein Funken durch ein elektrisches
Phänomen erzeugt, welches aus dem zugeführten hochfrequenten Strom herrührt. Ein
solches Funkenphänomen resultiert nämlich von einer elektromagnetischen Kraft her,
welche durch den flüssigen Zustand der geschmolzenen Bereiche und den hier
durchfließenden Strom erzeugt wird. Die erzeugte Funkenamplitude und die Frequenz
werden in dem in Fig. 3 gezeigten Muster in Abhängigkeit von der zugeführten
Schweißwärmemenge variiert. Dann misst die Funkensignalverarbeitungseinheit 3 die
Funkenamplitude und -frequenz und führt die gemessenen Ergebnisse an die
Hauptsteuerung 1 zurück. Somit vermindert oder erhöht die Hauptsteuerung 1 die
zugeführte Schweißwärmemenge geeignet in Abhängigkeit von den zurückgeführten
Ergebnissen, um den optimalen Schweißzustand zu schaffen. Vorausgesetzt, daß der
optimale Schweißzustand in der dritten Schweißzone geschaffen wird, so hält die
Hauptsteuerung 1, in anderen Worten, den optimalen Schweißzustand bei, indem sie die
zugeführte Schweißwärmemenge auf der Grundlage der entsprechenden Funkenamplitude
und -frequenz variiert. Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, so wird,
gemäß der vorliegenden Erfindung, beim Herstellen eines durch elektrisches
Widerstandsschweißen gefertigten Rohrs durch das elektrische Hochfrequenz-
Widerstandsschweißgerät die Schweißwärmemenge auf der Grundlage eines während des
Schweißens erzeugtes Funkensignals geeignet variiert, um den Schweißzustand automatisch
optimal beizubehalten. Deshalb führt die vorliegende Erfindung dazu, die Schweißqualität
zu verbessern und die Produktivität zu erhöhen.
Claims (5)
1. Anordnung zum Steuern der durch ein elektrisches Hochfrequenz-Schweißgerät einem
Schweißort an einem Gegenstand (2) zugeführten Wärme, umfassend:
eine Oszillatoreinrichtung (6) zum Erzeugen eines hochfrequenten Stroms,
eine mit dem hochfrequenten Strom gespeiste, an dem Gegenstand (2) ange brachte Wärmeerzeugungseinrichtung (61) zur Erzeugung von Wärme am Schweißort,
eine Funkenerfassungseinrichtung (70) zur Erfassung eines Funkensignals, wel ches durch in der Umgebung des Schweißortes erzeugte elektromagnetische Wellen erzeugt wird,
eine auf das Funkensignal ansprechende Steuereinrichtung (1, 4), welche in Ab hängigkeit von dem Funkensignal die Oszillatoreinrichtung (6) steuert, um die dem Schweißort zugeführte Wärme zu optimieren,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine auf das Funkensignal ansprechende Funkensignalverarbeitungseinrichtung (3) zur Ausgabe eines den Amplitudenbestandteil des Funkensignals angebenden Amplituden signals sowie einen den Frequenzbestandteil des Funkensignals angebenden Fre quenzsignals vorgesehen ist und daß
die Steuereinrichtung (1, 4) auf das Amplitudensignal und das Frequenzsignal an spricht, um die dem Schweißort zugeführte Wärme zu optimieren.
eine Oszillatoreinrichtung (6) zum Erzeugen eines hochfrequenten Stroms,
eine mit dem hochfrequenten Strom gespeiste, an dem Gegenstand (2) ange brachte Wärmeerzeugungseinrichtung (61) zur Erzeugung von Wärme am Schweißort,
eine Funkenerfassungseinrichtung (70) zur Erfassung eines Funkensignals, wel ches durch in der Umgebung des Schweißortes erzeugte elektromagnetische Wellen erzeugt wird,
eine auf das Funkensignal ansprechende Steuereinrichtung (1, 4), welche in Ab hängigkeit von dem Funkensignal die Oszillatoreinrichtung (6) steuert, um die dem Schweißort zugeführte Wärme zu optimieren,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine auf das Funkensignal ansprechende Funkensignalverarbeitungseinrichtung (3) zur Ausgabe eines den Amplitudenbestandteil des Funkensignals angebenden Amplituden signals sowie einen den Frequenzbestandteil des Funkensignals angebenden Fre quenzsignals vorgesehen ist und daß
die Steuereinrichtung (1, 4) auf das Amplitudensignal und das Frequenzsignal an spricht, um die dem Schweißort zugeführte Wärme zu optimieren.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenerfassungs
einrichtung (70) eine Spulenantenne umfaßt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkensig
nalverarbeitungseinrichtung (3) umfaßt:
eine auf das Funkensignal ansprechende Einrichtung (31) zum Filtern und Ver stärken des Funkensignals,
eine auf das gefilterte und verstärkte Funkensignal ansprechende Signaltren nungseinrichtung (32) zur Ausgabe des Amplitudensignals und des Frequenz signals,
einen Analog-Digital-Wandler (35) zur Ausgabe von Digitalsignalen, die einem analogen verarbeiteten Amplitudensignal und einem analogen verarbeiteten Fre quenzsignal entsprechen, und
einen Mikroprozessor (36) zur Ausgabe der Digitalsignale an die Steuereinrich tung (1, 4) und zur Steuerung der Einrichtung (31) zum Filtern und Verstärken des Funkensignals in Abhängigkeit von einem von der Steuereinrichtung (1, 4) ausgegebenen Steuersignal.
eine auf das Funkensignal ansprechende Einrichtung (31) zum Filtern und Ver stärken des Funkensignals,
eine auf das gefilterte und verstärkte Funkensignal ansprechende Signaltren nungseinrichtung (32) zur Ausgabe des Amplitudensignals und des Frequenz signals,
einen Analog-Digital-Wandler (35) zur Ausgabe von Digitalsignalen, die einem analogen verarbeiteten Amplitudensignal und einem analogen verarbeiteten Fre quenzsignal entsprechen, und
einen Mikroprozessor (36) zur Ausgabe der Digitalsignale an die Steuereinrich tung (1, 4) und zur Steuerung der Einrichtung (31) zum Filtern und Verstärken des Funkensignals in Abhängigkeit von einem von der Steuereinrichtung (1, 4) ausgegebenen Steuersignal.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Oszillator-Treibereinrichtung (5) vorgesehen ist und daß die Steuereinrichtung (1, 4)
umfaßt:
einen Mikroprozessor (41),
einen Analog-Digital-Wandler (43) zum Umwandeln eines von der Oszillator- Treiber-Einrichtung (5) ausgegebenen Startsignals in ein digitales Signal zur Ausgabe an den Mikroprozessor (41),
einen Digital-Analog-Wandler (42) zum Umwandeln eines von dem Mikropro zessor ausgegebenen Steuersignals in ein analoges Signal zum Steuern der Os zillator-Treibereinrichtung (5), wobei die Oszillator-Treibereinrichtung (5) auf dieses analoge Signal anspricht.
einen Mikroprozessor (41),
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5. Verfahren zum Steuern der durch ein elektrisches Hochfrequenz-Schweißgerät einem
Schweißort an einem Gegenstand zugeführten Wärme, umfassend die Schritte:
- a) Messen der Amplituden und Frequenzen von Funkensignalen, welche durch in einer Umgebung des Schweißorts erzeugte Funken erzeugt werden und Festset zen einer Vielzahl von Schweißzonen in Abhängigkeit von den gemessenen Amplituden und Frequenzen,
- b) Auswählen einer in dem Schritt a) bestimmten Schweißzone mit optimaler Schweißqualität als die optimale Schweißzone,
- c) Starten der Schweißung in der optimalen Schweißzone und Messen der Ampli tuden und Frequenzen der Funksignale, welche durch die während der Schwei ßung erzeugten Funken erzeugt werden,
- d) Vergleichen der in Schritt c) gemessenen Amplituden und Frequenzen mit den Amplituden und Frequenzen der optimalen Schweißzone, und
- e) Einstellen des zugeführten Betrags der Strommenge in Abhängigkeit von dem in Schritt d) durchgeführten Vergleich.
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