DE2230485A1

DE2230485A1 - Electrical resistance welder - with monitor system for control of weld using radiant heat from welding point

Info

Publication number: DE2230485A1
Application number: DE19722230485
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Bachmann; Oskar Schafheitle
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-05-31
Filing date: 1972-06-22
Publication date: 1973-12-06
Also published as: CH545163A; DE7223324U

Abstract

The site of the weld is viewed by a photosensitive semiconductor device through an optical system and an i.r. filter with a passband of 0.8-2.5 mu and its electrical output signal amplified and fed to a number of comparators in the form of threshold detectors. One of these produces an output soon after the current is switched on to the welding electrodes and the signal representing the initial warm up is used to reset the switching logic (Kipp relay) stages in the output sides of lower limit and upper limit comparators, which switches operate indicator lamps and also control the switching and timing stages of the powder supply. The upper and lower limit comparators producte outputs when the detector output signal level reaches values representing upper and lower welding temp. limits.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Ueberwachung von ele.lO trischen Widerstandsschweissungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ueberwachung von elektrischen Wierstandsschweissungen, insbesondere von Punkt- und Rollschweissungen, sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.Method and device for monitoring electrical resistance welds The invention relates to a method for monitoring electrical Wierstand welds, in particular spot and roll welds, as well as a device for implementation such a procedure.

Zur Prüfung der Qualität von Schweiss verbindungen sterilen die üblichen, zerstörungsfreien Verfahren zur Verfügung wie Röntgenuntersuchung, Magnetpulververfahren und dergleichen. Diese Verfahren sind nicht nur aufwendig und schon aus diesem Grund vielfach nur für vergleichsweise grosse und hochwertige Werkstücke anwendbar, sie sind vie.lmehr auch mit dem Nachteil behaftet, dass die Prüfung der Schweissstellen erst nach Beendigung des Schweissverfahrens möglich ist und daher eine laufende Ueberwachung mit sofortiger Behebung auftretender Fehler kaum in Betracht kommt. vlies ist besonders fRir Punkt- und Rollschweissungen wichtig, die in grosser Anzahl zeitlich aufeinanderfolgend bzw. in kontinuierlichem Ablauf durchgeführt werden. Es wre hier eine unmittelbar mit dem Schweissvorgang anfallende und ohne wesentliche Verzögerung verfügbare Kenngrösse für die Beschaffenheit der Schweissstelle erwünscht.To test the quality of welded connections, the usual, Non-destructive methods available such as X-ray examination, magnetic particle method and the same. These procedures are not only complex and for this reason alone often only applicable for comparatively large and high-quality workpieces, they are much more also fraught with the disadvantage that the exam of the welding points is only possible after the welding process has been completed and therefore, ongoing monitoring with immediate elimination of errors that occur is hardly necessary comes into consideration. Fleece is particularly important for spot and roll welding, in large numbers in chronological succession or in a continuous sequence be performed. It would be one that occurs directly with the welding process and parameters available without any significant delay for the nature of the Welding point desired.

Zur Qualitätsüberwachung von Punktschweissungen ist es bekannt, die Schweissstromimpulse zu erfassen und auszuwerten. Dieses Verfahren beruht darauf, dass die Qualität der Schweissung neben dem mechanischen Schweissdruck und der Wärme ableitung von der Schw'2issstelle vor allem vor zeitlichen Verlauf der in der Schweissstelle umgesetzten elektrischen Leistung abhängt, d.h. vom Strom durch die Schweissstelle und vom Spannungsabfall an dieser. Unter "Schweissstelle" ist dabei der im Verlauf der Schweissung auf Schweissteinperatur gelangende Raumbereich der zu verschweissenden Werkstücke zu vorstehen.For quality monitoring of spot welds, it is known that To record and evaluate welding current impulses. This procedure is based on that the quality of the weld in addition to the mechanical welding pressure and the heat derivation from the welding point, especially before the chronological sequence of that in the welding point converted electrical power depends, i.e. on the current through the welding point and from the voltage drop across it. Under "Welding point" is the one in the course the area of the room to be welded that reaches the welding stone temperature after the welding Workpieces to protrude.

Es sind. nun der über die Elektroden zugeführte Schweissstror einerseits und die in der Schweissstelle umgesetzte Leis:tu andererseits einander nicht eindeutig und reproduzierbar zugeordnet. Der zugeführte Schweissstrom kann sich n-imlich je nach Ausbildung der Werkstücke zwischen der Schweissstelle einerseits und quantitativ nicht erfassbaren und überdies möglicherweise zeitlich veränderlichen IIebenschlüssen in Form von Berührungsstellen und bereits fertigen übrigen Schweissstellen andererseits verzweigen. Auch ist der Spannungsabfall an der Schweissstelle unter anderem durch die ebenfalls quantitativ nicht erfassbare und veränderliche Geometrie des erhitzten bzw. aufgeschmolzenen Raumbereiches der Schweissstelle bedingt Andererseits gehen für den Schweiss vorgang wesentliche Paraineter wie die Wärmeableitung von der Schweissstelle über' die Elektroden in den Schweissstrom nicht ein. Insgesamt stellt daher der Schweissstrom und sein Verlauf nur einen sehr groben und wenig genau reproduzierbaren Kennwert für die Qualität einer Schweissung dar. Ausserdem ist dieser SXennwert auch noch vergleichsweise unempfindlich gegenüber den zu erfassenden Eigenschaftsänderungen der Schweissstelle selbst, weil nebendiesen und sogar mit überwiegender Wirkung die durch Auslegung und Einstellung bedingten Eigenschaften des Schweissstromkreises in die bei einem konkreten Schweiss vorga£g auftretenden Stromwerte eingehen.There are. now the welding current supplied via the electrodes on the one hand and the performance implemented in the welding point: do on the other hand each other not clearly and reproducibly assigned. The welding current supplied can Depending on the design of the workpieces, between the welding point on the one hand and quantitatively unrecognizable and, moreover, possibly changeable over time Secondary connections in the form of contact points and other already finished welding points on the other hand branch. The voltage drop at the welding point is also below Among other things, due to the also quantitatively not measurable and changeable geometry On the other hand, the heated or melted area of the welding point is caused are essential parameters for the welding process, such as heat dissipation the welding point does not enter the welding current through the electrodes. All in all therefore the welding current and its course is only very coarse and little represents a precisely reproducible characteristic value for the quality of a weld this nominal SX value is also comparatively insensitive to the ones to be recorded Changes in properties of the welding point itself, because in addition to these and even with the predominant effect is the properties determined by the design and setting of the welding circuit to those that occur during a specific welding process Current values are received.

Eine andere bekannte Möglichkeit der unmittelbaren Schweissstellenprüfung ist diejenige mittels Ultraschall, der von einem Resonator über die am Werkstück angreifenden Elektroden und die Schweissstelle geleitet wird. Dieses Verfahren ist ebenfalls mit hohen Aufwand behaftet und in seiner Anwendbarkeit überdies durch die Art der Werkstücke begrenzt.Another well-known possibility of direct welding inspection is the one by means of ultrasound, which is transmitted by a resonator to the workpiece attacking electrodes and the welding point is conducted. This procedure is also afflicted with a lot of effort and moreover in its applicability through the type of work piece is limited.

Aufgabe der Erfindung ist gegenüber diesem Stand der Technik die Schaffung eines Ueberwachungs verfahrens und einer zugehörigen Einrichtung, mittels deren eine rasche und wenig aufwendige Direktüberwachung von Schweissstellen möglich ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Bösung dieser Aufgabe insbesondere bei Punkt- und Rollschwe;issunen sieht vor, dass von der von dem erhitzten Bereich des zu verschwe iss enden Materials ausgehenden Wärmestrahlung ein Ueberwachungssignal für die Schweissung abgeleitet wird.The object of the invention is to create this prior art a monitoring process and an associated device, by means of which rapid and inexpensive direct monitoring of weld points is possible. The method according to the invention for solving this problem, in particular in the case of point and Rollschwe; issunen stipulates that from the heated area of the to be concealed The thermal radiation emitted by the material emits a monitoring signal for the welding is derived.

Insbesondere kann vorteilhaft wenigstens eine Wellenlänge der von der Schweissstelle ausgehenden Wärmestrahlung erfasst und hieraus ein von der Temperatur der Schweissstelle abhängiges Istwertsignal gebildet werden. Ein solches quantitatives Istwertsignal lässt sich mit vorgegebenen Grenzwerten in Form entsprechender Signale vergleichen, was die Möglichkeit einer automatischen Qualitätskontrolle innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches gib t. Auch der zeitliche Verlauf der Schweisstemperatur und die Dauer des Schweissvorganges lassen sich so quantitativ erfassen und innerhalb vorgegebener Grenzen halten. Insbesondere lässt sich auf diese Weise ein Regelkreis bilden, der bei kontinuierlichen Arbeitsprozessen laufend die Einhaltung der vorgegebenen Grenzen nicht nur überwacht, sondern durch entsprechende Steuerungsmassnahmen auch selbsttätig sicherstellt.In particular, at least one wavelength of from The heat radiation emanating from the welding point is recorded and, from this, the temperature the actual value signal dependent on the welding point can be formed. Such a quantitative one The actual value signal can be set with specified limit values in the form of corresponding signals compare what the possibility of automatic quality control within a given temperature range gives t. Also the temporal one The course of the welding temperature and the duration of the welding process can be determined in this way record it quantitatively and keep it within specified limits. In particular, lets In this way, a control loop is formed that is the case with continuous work processes Compliance with the specified limits is not only monitored on an ongoing basis, but through also automatically ensures appropriate control measures.

Die erfindungs gemäs se Einrichtung zur Durch führung derartiger Ueberwachungsverfahren geht aus von einer Schweissvorrichtung, die wenigstens eine an einem zu verschweissenden Werkstück angreifende Elektrode aufweist, und kennzeichnet sich dadurch, dass ein wenigstens annähernd auf die Angriffsstelle mindestens einer Elektrode aus gerichteter Wärmestrahlungsdetektor, der einen einem vorgegebenen Schweisstemperaturbereich angepassten Ansprechbereich aufweist, und eine nachgeordnete Auswerteeinrichtung vorgesehen sind. Ein solcher Wärmestrahlungsdetektor lässt sich mit geringem Aufwand bei praktisch allen vorkommenden Werkstücken in Verbindung mit der Elektrodenanordnung vorsehen und liefert eindeutig reproduzierbare Ueberwachungssignale für die Auswerteeinrichtung.The device according to the invention for carrying out such monitoring processes is based on a welding device, at least one of which is to be welded Has workpiece attacking electrode, and is characterized in that a at least approximately on the point of attack of at least one electrode from directed Thermal radiation detector that covers a specified welding temperature range Has adapted response range, and a downstream evaluation device are provided. Such a thermal radiation detector can be installed with little effort for practically all workpieces that occur in connection with the electrode arrangement provide and delivers clearly reproducible monitoring signals for the evaluation device.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description based on exemplary embodiments, with reference to the drawings explained.

Hierin zeigt: Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Ueberwachungseinrichtung für eine Punktschweissmaschine, Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Ueberwachungs- und Regeleinrichtung für eine Punktschweissmaschine, Fig. 3a und 3b je ein Impuls-Zeitdiagramm für unterschiedliche BetriebsabN.ufe der Schaltung nach Fig. 2, Fig. 4 eine Regeleinrichtung für eine Rollschweissmaschine und Fig. 5 die statische Steuerkennlinie des aufgeschnittenen Regelkreises gemäss Fig. 4.1 shows the basic circuit diagram of a monitoring device for a spot welding machine, Fig. 2 shows the basic circuit diagram of a monitoring and control device for a spot welding machine, FIGS. 3a and 3b each have a pulse-time diagram a control device for different operating modes of the circuit according to FIG. 2, FIG for a roll welding machine and FIG. 5 shows the static control characteristic of the cut open Control circuit according to FIG. 4.

Fig. 1 zeigt eine Punktschweissmaschine M mit einer an einem Schwenkarm befestigten Elektrode E1 und einer festen Elektrode E2, zwischen denen die beispielsweise mit einer UeberlappunCsæ naht zu versehenden Werkstücke W hindurchgeführt werden.Fig. 1 shows a spot welding machine M with one on a swivel arm fixed electrode E1 and a fixed electrode E2, between which the example workpieces W to be provided with an overlap seam are passed through.

Der Schwenkarm mit Elektrode E1 ist gemäss Pfeil Pf aufwärts bzw. abwärts bewegbar und über eine Antriebsstange mit einem Hubmotor Mh gekuppelt. Im Beispielsfall ist als Hubmotor ein Elektromagnet angenommen, der von einer Impulsstromquelle Tmmit vorgegebener Einschaltdauer mit einem Stromimpuls versorgt wird und für das en-tsprechende Zeitintervall die Elektrode E1 aus ihrer angehobenen Ruhestellung in ihre abgesenkte Anpressstellung bezüglich der Werkstücke W und der Elektrode E2 überführt. Die beiden Elektrode sind über die in Fig. 1 schematisch starker angedeuteten Starkstromleitungen, die den Schweissstrom i führen, mit 5 einer schaltbaren Schweissstromquelle Qss verbunden. Bei Beaufschlagung eines Schålteinganges mit einem Steuerstromimpuls wird die Schweissstromquelle für ein der Impulsdauer entsprechendes Zeitintervall eingeschaltet. Dieser Steuer stromimpuls vorgegeberer Dauer wird von einem Zeitglied Tq geliefert. Letzteres und die Impuls stromquelle Tm werden über einen von Hand oder automatisch in Aufeinanderfolge betätigten Tastschalter Ss mit einem Anstoss impuls beaulschlagt, der jeweils einen Schweissvorgang mit einem entsprechenden Elektrodenhub und mit einem Schweissstromimpuls auslöst.The swivel arm with electrode E1 is upwards according to arrow Pf respectively. movable downwards and coupled to a lifting motor Mh via a drive rod. in the As an example, an electromagnet is assumed as the lifting motor, which is powered by a pulse current source Tm is supplied with a current pulse with a specified duty cycle and for the corresponding time interval the electrode E1 from its raised rest position in their lowered contact pressure position with respect to the workpieces W and the electrode E2 transferred. The two electrodes are indicated more strongly than those schematically shown in FIG. 1 Power lines, which carry the welding current i, with a switchable welding current source Qss connected. When applying a control current pulse to a switch input becomes the welding power source for a time interval corresponding to the pulse duration switched on. This control current pulse of predetermined duration is controlled by a timer Tq delivered. The latter and the pulse power source Tm are manually operated or pushbutton switches Ss actuated automatically in succession with a push pulse applied, each of which is a welding process with a corresponding Electrode stroke and triggers with a welding current pulse.

Messglied der Ueberwachungseinrichtung ist ein photoelektrischer Wandler Ph, beispielsweise eine Photozelle, auf deren Kathode die Schweissstelle über eine Optik Op und ein Farbfilter F abgebildet wird. Als photoelektrischer Wandler vorzugsweise geeignet sind jedoch schnelle, d.h. trägheitsarm reagierende Detektoren mit einem Empfindlichkeitsbereich im s ichtbarke itsnahen Infrarot, vor allem Halbleiter-Photodioden oder Phototransistoren. Insbesondere wird zweckmässig ein Infrarotfilter mit einem Durchlässigkeitsbereich zwischen den Wellenlängen 0,8 Mikron und 2,5 Mikron vorgesehen. Das Ausgangssignal des Wandlers wird einem Verstärker Vl zugefüllrt, der im Fall der Verwendung eines Photohalbleiters als Detektor vorteilhaft mit diesem zu einer integrierten Schaltung vereinigt sein kann.The measuring element of the monitoring device is a photoelectric converter Ph, for example a photocell whose cathode is the welding point is imaged via an optics Op and a color filter F. As a photoelectric converter however, fast detectors, i.e. detectors reacting with little inertia, are preferably suitable with a sensitivity range in the near infrared, especially semiconductor photodiodes or phototransistors. In particular, an infrared filter with a Transmission range provided between the wavelengths 0.8 microns and 2.5 microns. The output signal of the converter is fed to an amplifier Vl, which in the case the use of a photo semiconductor as a detector is advantageous with this one integrated circuit can be united.

Der Ausgang des durch den photoelektrischen Wandler mit zugehöriger Optik einerseits und Verstärker andererseits gebildeten Messgliedes ist in Fig. 1 mit A bezeichnet. Bis zu diesem Punkt entspricht der Aufbau der Einrichtung einem weiter unten zu beschreibenden Ausführungsbeispiel, bei de insoweit auf die Ausführung nach Fig. 1 Bezug genofltmen wird.The output of the associated with the photoelectric converter Optics on the one hand and amplifier on the other hand formed measuring element is shown in Fig. 1 denoted by A. Up to this point, the setup of the facility is the same as a Embodiment to be described further below, in de insofar on the execution according to Fig. 1 reference is taken.

Vom Ausgang A gelangt ein der Temperatur der Schweissstelle eindeutig zugeordnetes Spannungssignal parallel an drei Spannungsteiler Pl, P2 und P3, deren Abgriffe je an den Eingang einer zugehörigen Triggerschaltung Trl bzw. Tr2 bzw.From output A, the temperature of the welding point is clearly obtained associated voltage signal in parallel to three voltage dividers Pl, P2 and P3, whose Taps each to the input of an associated trigger circuit Trl or Tr2 or

Tr3 angeschlossen sind. Diese Triggerschaltungen sind übeneinstimmend aufgebaut und umfassen, wie dies für Trl angedeutet ist, je einen Emitterfolger Em, der einen leistungsarmen Spannungsabgriff an dem zugehörigen Spannungsteiler ermöglicht, sowie eine nachgeordnete Trigger-Kippstufe Kt in Gestalt eines Schmitt-Triggers mit vorgegebener Scawellenspannung und vernachlässigbarer geringer Hysteresisbreite.Tr3 are connected. These trigger circuits are in agreement built up and, as indicated for Trl, each include an emitter follower Em, the one allows low-power voltage tapping on the associated voltage divider, as well as a downstream trigger flip-flop Kt in the form of a Schmitt trigger with a predetermined Wave voltage and negligible small hysteresis width.

Der Ausgang von Kt führt über ein Differenzierglied D1 und einen Gleichrichter Gl an den Ausgang der Triggerschaltung.The output of Kt leads via a differentiating element D1 and a rectifier Gl to the output of the trigger circuit.

Je nach der Einstellung des zugehörigen Spannungsteilers kippt jede der Triggerschaltungen bei einem bestimmten Wert des temperaturabhängigen Detektorsignals, d.h. bei einer bestimmten Temperatur der Schweissstelle, und liefert am Ausgang infolge der Differenzierung einen entsprechenden Nadelimpuls mit einer durch den zugehörigen Gleichrichter bestimmten Polarität. Der Impuls beim Zurückkippen des Triggers wird durch letzteren unterdrückt. Der Spannungsteiler Pl ist so eingestellt, dass Trl bereits bei Erreichen einer vergleichsweise geringen Schweissstellentemperatur kippt, d.h. in jedem Fall kurz nach Einschalten des Schweissstromes.Each of them tilts depending on the setting of the associated voltage divider the trigger circuits at a certain value of the temperature-dependent detector signal, i.e. at a certain temperature of the welding point, and delivers at the output as a result of the differentiation a corresponding needle pulse with one through the associated rectifier specific polarity. The impulse when the Triggers are suppressed by the latter. The voltage divider Pl is set so that that Trl already when a comparatively low weld point temperature is reached tilts, i.e. in any case shortly after switching on the welding current.

P2 und P sind entsprechend auf einen vorgegebenen Höchst-3 wert bzw. Mindestwert der Schweissstellentemperatur eingestellt, so dass die zugehörigen Trlggerschaltungen jeweils beim Ueberschreiten dieser Temperaturwerte einen Nadelimpuls liefern.P2 and P are accordingly set to a maximum value of 3 or The minimum value of the welding point temperature is set so that the associated trigger circuits deliver a needle pulse when these temperature values are exceeded.

Mit den Ausgängen der Triggerschaltungen sind zwei Kippstufen K2 und K3 mit zugehörigen Signal lampen L2 bzw. L3 angeschlossen. Die Eingänge und Ausgänge der oberen Felder der beiden Kippstufen werden im folgenden als Setzeingänge bzw. Setzausgänge, die Eingänge der unteren Felder als Rücksetzeingänge bezeichnet. Demgemäss ergibt sich die Wirkungsweise der Schaltung wie folgt: Nach Einleiten eines Schweissvorganges durch den Tastschalter Ss wird die Schweissstromquelle Qss über das Zeitglied Ïq eingeschaltet, während gleichzeitig der Hubmotor Mh den erforderlichen Anpressdruck der Elektroden einstellt. Der nun fliessende Schweissstrom 1 lässt die Schaleissstellen-5 temperatur ansteigen, so dass Tr anspricht und mit einem entsprechenden Impuls K2 zurcksetzt sowie K3 setzt, so-e n die Kippstufen nicht bereits im Ausgangszustand die entsprechenden Schaltzustände einnahmen. L 2 ist damit zunächst ausgeschaltet und L3 eingeschaltet. Wenn die ansteigende Schweissstellentemperatur den vorgegebenen Mindestwert überschreitet, was im Normalfall nach wenigen Villisekunden der Fall ist, so wird K3 durch einen Impuls von Tr3 zurückgesetzt und L3 ausgeschaltet. Die letztgenannte Signallampe liefert dann also nur einen sehr kurzen Lichtblitz, de; von einem Beobachter nicht wahrgenommen werden kann. Wenn die Schweissstellentemperatur im weiteren Verlauf des Schweissvorganges die vorgesehene Höchsttemperatur nicht überschreitet, so bleiben beide Signallampen dunkel undzeigen damit einen einwandfreien Schweissvorgang an. Mit dem Ausschalten der Schweissstromquelle Qss und des Hubmotors Hh sowie dem Abheben der Elektrode E1 ist dieser beendet.With the outputs of the trigger circuits are two flip-flops K2 and K3 connected to the associated signal lamps L2 or L3. The inputs and outputs the upper fields of the two flip-flops are used as set inputs or Set outputs, the inputs of the lower fields are called reset inputs. Accordingly The operation of the circuit results as follows: After starting a welding process by means of the push button switch Ss, the welding current source Qss is switched on via the timer Ïq switched on, while at the same time the lifting motor Mh is applying the required contact pressure adjusting the electrodes. The now flowing welding current 1 leaves the shell points -5 temperature rise so that Tr responds and with a corresponding pulse K2 resets and K3 sets, if the flip-flops are not already in their initial state assumed the corresponding switching states. L 2 is thus initially switched off and L3 switched on. If the increasing welding point temperature exceeds the specified Exceeds the minimum value, which is usually the case after a few villa seconds is, then K3 is reset by a pulse from Tr3 and L3 is switched off. the the latter signal lamp then only delivers a very short flash of light, de; cannot be perceived by an observer. If the Welding point temperature in the further course of the welding process the intended maximum temperature is not reached exceeds, both signal lamps remain dark and thus indicate a faultless one Welding process on. When the welding power source Qss and the lifting motor are switched off Hh and the lifting of the electrode E1, this is ended.

Wird dagegen die Mindesttemperatur nicht erreicht, so bleibt der Rücksetzimpuls von Tr3 aus und K3 gesetzt, dh.If, on the other hand, the minimum temperature is not reached, the reset pulse remains from Tr3 and K3 set, ie.

L3 eingeschaltet, so dass L3 eine infolge ungenügender Schweiss temperatur mangelhafte Schweissung anzeigt. Umgekehrt wird K 3 bei Ueberschre@ten der zulässigen Höchsttemperatur zurIckgesetzt und L3 zum Erlöschen gebracht; nun wird jedoch K2 durch einen Impuls von Tr3 gesetzt und L2 zum andauernden Aufleuchten gebracht. Damit ist eine infolge Ueberhitzung mangelhafte Schweissung angezeigt Mittels eines Rückstellschalters Sr können nun die Kippstufen K2 und K3 unabhängig von der Einleitung eines neuen Schweissvorganges in den Ausgangszustand zurückgesetzt werden, Die Einrichtung nach Fig. 2 stimmt hinsichtlich der Schweissmaschine und der zugehörigen Schweissstromquelle Qss sowie des Hubmotors Mh mit vorgeschaltetem Zeitglied Tm und hinsichtlich des Messgliedes einschliesslich photoelektrischem Wandler und nachfolgendem Verstärker Dis zum Schaltungspunkt A mit der Einrichtung nach Fig. 1 überein. Bis auf die Schweissstromquelle und den Hubmotor mit zugenörigem Zeitglied, die zur Verdeutlichung d@ Ueberganges zu der restlichen Schaltung in Fig 2 ange deutet sind, finden sich in letzterer nur die von Fig. 1 abweichenden Schaltungsteile. Es handelt sich hier um einen unsteti gen Schweisstemperatur-Regelkreis mit der über das Messglied erfassten Schweissstellentemperatur als Regelgrösse und der Einschaltdauer des Schweissstl-omes als Stellgrösse3.L3 switched on, so that L3 is an insufficient welding temperature indicates defective welding. Conversely, K 3 is exceeded when the permissible Maximum temperature reset and L3 extinguished; now, however, K2 set by a pulse from Tr3 and made L2 light up continuously. A welding that is defective as a result of overheating is thus indicated by means of a Reset switch Sr can now activate the toggle stages K2 and K3 regardless of the initiation of a new welding process can be reset to the initial state, the device according to Fig. 2 is correct with regard to the welding machine and the associated welding power source Qss as well as the lifting motor Mh with upstream timing element Tm and with regard to the measuring element including the photoelectric converter and the following Amplifier Dis to circuit point A corresponds to the device according to FIG. To on the welding power source and the lifting motor with associated timing element, which is used for Clarification of the transition to the rest of the circuit in Fig. 2 are indicated, In the latter, only the circuit parts differing from FIG. 1 can be found. It deals This is a discontinuous welding temperature control loop with the one via the measuring element recorded welding point temperature as a controlled variable and the switch-on time of the welding torch as manipulated variable 3.

Das der Schweissstellentemperatur zugeordnete Spannung -signal am Schaltungspunkt A speist zei Spannungsteiler P2 und P3, welche als solche in Uebereinstimmung mit ig an ihren Abgriffen ein dem vorgesehenen Mindestwert bzw.The voltage signal am assigned to the welding point temperature Circuit point A feeds two voltage dividers P2 and P3, which as such are in agreement with ig at their taps, a minimum value or

Höchstwert der Schweissstellentemperatur entsprechendes, einstellbares Spannungssignal an zwei Tritggerschaltungen Tr2 und Tr3 liefern. Die letztgenannten Triggerschaltungen stimmen in Aufbau und Funktion beispielsweise mit der in Fig. 1 angedeuteten Ausführung überein und sind daher ebenso wie die Spannungsteiler P2 und P übereinsti; @end mit Fig. 1 bezeichnet.Maximum value corresponding to the welding point temperature, adjustable Supply voltage signal to two Tritgger circuits Tr2 and Tr3. The latter Trigger circuits agree in structure and function, for example with the one shown in Fig. 1 and are therefore just like the voltage dividers P2 and P match; @end designated with Fig. 1.

Die Einleitung eines Schweissvorganges erfolgt wie bei Fig. l mittels eines Tastschalters Ss, der einerseits das Zeitglied Tm anstösst und den Hubmotor Nh einschaltet sowie andererseits eine bistabile Kippstufe K5 setzt und darüber auch die Schweissstrornquelle Qss einschaltet. Im Beispielsfall ist der Einfaceit halber angenommen, dass die Einschaltdauer des Zeitgliedes Tm so gross bemessen ist, dass die Einschaltdauer der Schweissstromquelle in jedem Fall überdeckt wird und somit in jedem Fall eine ausreichend lange Anpresszeit der Elektroden gewährleistet ist. Gegebenenfalls kann jedoch auch in ner.eliegender Weise eine veränderliche, gegebenenfalls von der Einschaltdauer der Schweiss stromquelle abhängige Einschaltung des Hubmotors vorgesehen werden. Ferner ist im Beispielsfall angenommen, dass der Schweissstrom so bemessen ist, dass durch entsprechend lange Einschaltzeit in jedem Fall der vorgesehene Mindestwert der Schweissstellentemperatur erreichbar ist. Wenn dies in der Praxis nicht gewährleistet sein sollte, so kann zusätzlich eine Ueberwachungs- und Anzeigeeinrichtung - etwa mit zusätzlicher Signallampe gemäss L3 in Fig. 1 - vorgesehen werden.A welding process is initiated as in FIG a pushbutton switch Ss, which on the one hand triggers the timer Tm and the lifting motor Nh turns on and, on the other hand, a bistable multivibrator K5 sets and above the welding current source Qss also switches on. In the example, the faceite is sake it is assumed that the duty cycle of the timing element Tm is dimensioned to be so large is that the duty cycle of the welding power source is covered in any case and thus guarantees a sufficiently long contact time for the electrodes in any case is. If necessary, however, a variable, Switch-on depending on the switch-on time of the welding power source if necessary of the lifting motor are provided. It is also assumed in the example that the Welding current is dimensioned so that by a correspondingly long switch-on time in each If the intended minimum value of the welding point temperature can be achieved. if this should not be guaranteed in practice, an additional monitoring and display device - for example with an additional signal lamp according to L3 in Fig. 1 - are provided.

Das Abschalten der Schweissstrorriquelle und damit die Dauer des Schweissvorganges werdcn bei der Ausführung nach Fig. 2 über zwei Schaltungszweige übarwacht und geregelt, von denen der eine im Anschluss an Tr3 der Mindesttemperatur und der andere im Anschluss an Tr2 der Höchsttemperatur zugeordnet ist. Es ist im Beispielsfall vorgesehen, dass der Schweissstrom nach Erreichen der Mindesttemperatur für eine vorgegebenen, einstellbare Zeitdauer eingeschaltet bleibt, während bei Ueberschreiten der Höchsttemperatur sofortiges Abschalten des Schweissstromes eintritt. Dazu ist der Triggerschaltung Tr3 ein integrierendes Zeitgl@ed I mit einstellbarem Widerstand zur Bestimmung der Integrationszeitkonstanten sowie ein Verstärker V2 mit nachfolgendem Spannungsteiler P5 - ebenfalls einstellbar -und eine Triggerschaltung Tr4, weiterhin ein Differenzierglied D3 und ein Gleichrichter G3 nachgeordnet. Dieser Schaltungszweig liefert nach Ablauf eines mit der Ueberschreitung der Mindesttemperatur beginnenden Zeitintervalls einen Rücksetzimpuls über eine Oder-Schaltung Or an die Kippstufe K , welch letztere somit die Funktion des Zeitgliedes Tq in Fig. 1 übernimmt und mit seinem Rücksetzen die Schweissstromquelle Qss abschaltet. Unabhängig davon bewirkt der die Triggerschaltung Tr2 enthaltende Schaltungszweig mit Differenzierglied 2 und Cleichrichter G2 ebenfalls über die Oder-Schaltung Or bei Uoberschreiten del-Höchsttemperatur unverzüglich das Abschalten der Schweissstromquelle.Switching off the welding current source and thus the duration of the welding process are in the embodiment according to FIG via two circuit branches übarwacht and regulated, one of which following Tr3 the minimum temperature and the other is assigned to the maximum temperature following Tr2. It is in Example case provided that the welding current after reaching the minimum temperature remains switched on for a predetermined, adjustable period of time, while at If the maximum temperature is exceeded, the welding current is switched off immediately. For this purpose, the trigger circuit Tr3 is an integrating timer I with adjustable Resistance to determine the integration time constants and an amplifier V2 with subsequent voltage divider P5 - also adjustable - and a trigger circuit Tr4, followed by a differentiating element D3 and a rectifier G3. This Circuit branch delivers after the expiry of one with the exceeding of the minimum temperature starting time interval a reset pulse via an OR circuit Or to the Flip-flop K, the latter thus taking over the function of the timing element Tq in FIG and when it is reset, it switches off the welding current source Qss. Independently of causes the circuit branch containing the trigger circuit Tr2 with a differentiating element 2 and rectifier G2 also via the OR circuit Or when the maximum temperature is exceeded immediately switch off the welding power source.

Die Wirkungsweise der Schaltung wird nun anhand eines normalen Betriebs falles gemäss Fig. 3a und eines Ueberhitzungsfalles gemäss Fig. 3b erläutert. Dabei wird auf die in Fig. 2 mit den zugehörigen Zählpfeilen eingetragenen Eingangs- und Ausgangsspannungen Bezug genommen.The operation of the circuit will now be based on normal operation case according to FIG. 3a and an overheating case according to FIG. 3b. Included is on the input and entered in Fig. 2 with the associated counting arrows Output voltages referenced.

Im Normalfall steigt im Anschluss an das Einschalten des Schweissstromes i5 zum Zeitpunkt t die Schwelssstellentemperatur und damit die am Spannungsteiler p3 abgegriffenc Eingangsspannung uel der Triggerschaltung Tr3 an, worauf zum Zeitpunkt tl die der Mindesttemperatur zugeordnete Spannung uol überschritten wird. Damit schaltet Tr3 um, was in der dritten Zeile von oben in Fig. 3a durch einen entsprechenuen Sprung der Ausgængsspannung ual dieser Triggerschaltung angedeutet ist. Gleichzeitig beginnt der durch die Zeitkonstante des Integriergliedes 1 bestimmte Anstieg der am Spannungsteiler T5 abgegriffenen Eingangsspannung ue2 der Triggerschaltung Tr4. n der Schwellwert u02 der letztgenannten Triggerschaltung erreicht ist, d.h. zum Zeitpunkt 2, so schaltet Tr4 ebenfalls um, wie dies in der letzten Zeile von Fig. 3a durch einen Sprung der Ausgangsspannung ua2 angedeutet ist.Normally, the welding current increases after switching on i5 at time t is the threshold temperature and thus that at the voltage divider p3 tapped c input voltage uel the trigger circuit Tr3, whereupon at the time tl the voltage uol assigned to the minimum temperature is exceeded. In order to switches Tr3 to what is in the third line from the top in Fig. 3a by a corresponding Jump in the output voltage is indicated by this trigger circuit. Simultaneously begins the determined by the time constant of the integrator 1 increase in at the voltage divider T5 tapped input voltage ue2 of the trigger circuit Tr4. n the threshold value u02 of the last-mentioned trigger circuit has been reached, i.e. for Time 2, then Tr4 also switches over, as shown in the last line of FIG. 3a is indicated by a jump in the output voltage ua2.

Hier ist Ausserdem der durch das Differenzierglied D3 gebildete Nadelimpuls ue3 strichliert angedeutet, welcher über die Oder-Schaltung Or wie bereits erläutert die Kippsture zurücksetzt und den Schweissstrom abschaltet.Here is also the needle pulse formed by the differentiating element D3 ue3 indicated by dashed lines, which via the OR circuit Or as already explained resets the tilt door and switches off the welding current.

Das Einschaltintervall des Schweissstromes zwischen dem Ueberschreiten der vindesttemperatur zum Zeitpunkt tl und dem Zeitpunkt t2 kann sowohl über die Zeitkonstante des Integriergliedes I mittels des Widerstandes P4 wie auch bei vorgegebener Schwellspannung von Tr4 durch Verstellen des Abgriffe von PS beeinflusst werden.The switch-on interval of the welding current between the exceeding the minimum temperature at time tl and time t2 can be both via the Time constant of the integrator I by means of the resistor P4 as well as with a predetermined one Threshold voltage of Tr4 can be influenced by adjusting the tap of PS.

Nach dem Abschalten des Sclwweissstromes bei t2 sinkt die Schweissstellentemperdtur nach kurzem Ueberschies en infolge Wärmeträgheit rasch ab, wie dies im Verlauf von uel zum Ausdruck kommt, bis zum Zeitpunkt t3 der Wert u wieder Tunterschritten wird und Tr3 wieder zurückkippt.After switching off the welding current at t2, the welding point temperature drops after a short overshoot, as a result of thermal inertia, it quickly falls off, as in the course of uel is expressed until the value u falls below T again at time t3 and Tr3 tilts back again.

Nun entlädt sich das Integrierglied lç und es wird zum Zeitpunkt t4 die Schwellspannung uo2 unterschritten, womit Tr wieder zurückkippt. Damit ist der Ausgangszustand der Schaltung wieder hergestellt. Der negative Nadelimouls entsprechend ue3 wird durch den Gleichrichter G3 unter drückt.The integrator lç now discharges and it becomes at time t4 falls below the threshold voltage uo2, whereby Tr tilts back again. So that is The initial state of the circuit is restored. The negative needle imouls accordingly ue3 is suppressed by the rectifier G3.

Bei Ueberschreiten der vorgegebenen Höchsttemperatur, z.B. infolge zu hoch eingestellten Schweissstromes oder ungezöhnlich niedrigen Uebergangswiderstandes zwischen den Werkstücken bzw. der: Werkstücken und den Elektroden, werde gemäss Fig. 3b nach Ueberschreiten des Mindestwertes der Schweisstemperatur gemäss der Spannung u01 zum Zeitpunkt auch die vorgegebene Höchsttemperatur entsprechend der Schwellspannung u03 überschritten, so dass die-Triggerschaltung Tr2 umschaltet (siehe Verlauf von ua4). Der über das Differenzierglied D2 erzeugte Nadelimpuis usa5 schaltet nun sofort den Schweiss-strom ab, wie in der ersten Zeile von Fig. 3b angedeutet. Der folgende Abfall der Schweissstellentemperatur und der Spannung ue3 führt zum Zeitpunkt t4 zum Zurückkippen von Tr2, wie dies in der letzten Zeile von Fig. 3b angedeutet ist. Der entsprechende negative Nadelimpuls wird durch den Gleichrichter G2 unterdrückt.If the specified maximum temperature is exceeded, e.g. as a result of too high set welding current or unusually low transition resistance between the workpieces or the: workpieces and the electrodes, according to Fig. 3b after exceeding the minimum value of Welding temperature according to the voltage u01 at the point in time also the specified maximum temperature accordingly the threshold voltage u03 is exceeded, so that the trigger circuit Tr2 switches over (see course of ua4). The needle pulse generated via the differentiating element D2 usa5 now immediately switches off the welding current, as shown in the first line of Fig. 3b indicated. The following drop in weld point temperature and voltage ue3 causes Tr2 to tilt back at time t4, as in the last line is indicated by Fig. 3b. The corresponding negative needle pulse is generated by the Rectifier G2 suppressed.

Durch diese Sofortabschaltung wird eine Beschadigung der Schweissstelle vermieden, so dass eine erneute Schweissung mit korrigierten Parametern durchgeführt werden kann. Ohne diese Sofortabschaltung würde die Schweisstemperatur dagegen gemäss dem Verlauf von ue3 wie in der zweiten Zeile von Fig. 3b strichliert angedeutet weiter ansteigen, bis zum Zeitpunkt t2 in entsprechender Weise wie gemäss Fig. 3a das Normalintervall des Schweissstromes im Anschluss an die Ueberschreitung der Mindesttemperatur abgelaufen ist.This immediate shutdown will damage the welding point avoided, so that a new weld is carried out with corrected parameters can be. Without this immediate switch-off, however, the welding temperature would be according to the course of ue3 as indicated by dashed lines in the second line of FIG. 3b continue to rise until time t2 in a manner corresponding to that shown in FIG. 3a the normal interval of the welding current following the exceeding of the Minimum temperature has expired.

Ohne die Sofortabschaltung kann daher die Schweissstellentemperatur zufallsbedingt hohe Werte annehmen, beispielsweise den Wert ue3 gemäss der zweiten Zeile von Fig. 3b.Without the immediate switch-off, the welding point temperature Randomly assume high values, for example the value ue3 according to the second Line of Fig. 3b.

Tatsächlich wird dagegen die Abschaltung um das Intervall #t vorverlegt und dadurch wie erwähnt eine schädigende Ueberhitzung vermieden. Gleichzeitig wird eine weitere bistabile Kippstufe K4 und eine damit verbundene Signallampe L4 eingeschaltet, womit das Vorliegen eines zu korrigierenden Betriebszustandes bleibend angezeigt ist.In fact, however, the shutdown will be by the interval #t brought forward and thereby, as mentioned, avoided damaging overheating. Simultaneously becomes another bistable multivibrator K4 and an associated signal lamp L4 switched on, whereby the presence of an operating state to be corrected remains is displayed.

Mit dem Einleiten eines neuen Schweissvorganges vom Tastschalter Ss aus werden die Kippstufen K4 und K5 in ihren Ausgangs zustand gebracht.With the initiation of a new welding process from the push button switch Ss from the flip-flops K4 and K5 are brought into their initial state.

Die Ausführung nach Fig. 4 verwirklicht eine stetige Schweisstemperaturregeiung für eine kontinuierliche Rollschweissung. Von der Schweissmaschine sind lediglich schematisch die rollenförmigen Elektroden E3 und E4 angedeutet, die gegeneinander gepresst werden und zwischen denen die Werkstücke W zur Erzeugung einer lückenlosen Ueberlappungsnaht hindurch geführt werden. Die Elektroden sind mit einer hier über einen Eingang q c stetig steuerbaren Schweissstromquelle Qsc verbunden. Das nur schematisch angedeutete Messglied mit photoelektrischem Wandler und Verstärker V1 entspricht der Ausführung nach Fig. 1. Die Ausgangsspannung u als temperaturabhtingiges Fegelgrössene signal wird parallel zwei zur Differenzbildung zwischen Sollwert und Istwert d-ienenden Operationsverstärkern Vdl und Vd2 über Summierwiderstände Rs zugeführte Ein unterer Grenzwert u ot wird an einem Spannungsteiler P abgegriffen und ebenfalls über einen Summierwiderstand Rs dem Operationsverstärker Vd1 zugeführt. Entsprechendes gilt für einen oberen Grenzwert tuch mit Bezug auf einen zugehörigen Spannungsteiler Ph und den zugehörigen Operationsverstärker Vd2. Beide Operationsverstärker sind über Widerstände Rg gegengekoppelt und über Nullwiderstände Ro mit Masse verbunden. Die Ausgänge der beiden Operationsverstärker sind über Dioden G4 und G5 bzw. G6 und G7 für gegensinnige Polaritäten gesperrt und über Nachverstärker V3 und V4 voneinander entkoppelt sowie über einem gemeinsamen Inverter Vi an den Ausgang B der Regeleinrichtung geführt. Vor und nach diesem Inverter ergeben sich die in Fig. 5 ausgezogen bzw. strichliert wiedergegebenen statischen Kennlinien der Regeleinrichtung.The embodiment according to FIG. 4 realizes a continuous welding temperature control for continuous roll welding. Of the welding machine are only schematically the roller-shaped electrodes E3 and E4 indicated, which are against each other are pressed and between which the workpieces W to produce a gapless Overlap seam are passed through. The electrodes are over here with one an input q c continuously controllable welding power source Qsc connected. That only schematically indicated measuring element with photoelectric converter and amplifier V1 corresponds to the embodiment according to FIG. 1. The output voltage u as a temperature-dependent one Fegel size signal is used in parallel to form the difference between setpoint and Actual value d-serving operational amplifiers Vdl and Vd2 via summing resistors Rs fed a lower Limit value u ot is applied to a voltage divider P tapped and also via a summing resistor Rs to the operational amplifier Vd1 supplied. The same applies to an upper limit value cloth with reference to an associated voltage divider Ph and the associated operational amplifier Vd2. Both operational amplifiers are fed back via resistors Rg and via zero resistors Ro connected to ground. The outputs of the two operational amplifiers are via diodes G4 and G5 or G6 and G7 blocked for opposite polarities and via post-amplifier V3 and V4 decoupled from one another and connected to the via a common inverter Vi Output B of the control device out. Before and after this inverter result the static characteristic curves shown in solid or dashed lines in FIG the control device.

Danach ist die Ausgangsspannung ua gleich Null, wenn u e zwischen den Grenzwerten uot und uoh liegt. Oberhalb bzw. unterhalb dieser Grenzwerte treten gegensinnig polare und mit dem Betrag von ue dem Betrage nach zunehmende Werte von ua auf. Nach Schliessen des Regelkreises zwischen den Schaltungspunkten B und qc wird die Schweissstellentemperatur selbsttätig innerhalb der vorgesehenen, den Spannungen uot und u011 entsprechenden Grenzwerten gehalten. Gegebenenfalls können in naheliegender Weise differentielle sowie gegebenenfalls auch integrale Zeitglieder und auch nicht lineare Glieder in den Regelkreis eingefügt werden, um eine ausreichend schnelle, jedoch stabile Regelung der Schweissstellentemperatur zu gewährleistenAfter that, the output voltage is equal to zero if u e between the limit values uot and uoh. Step above or below these limit values oppositely polar and with the amount of ue increasing values of ua on. After closing the control loop between switching points B and qc the welding point temperature is automatically within the specified voltages uot and u011 corresponding limit values are kept. Possibly can Obviously, differential and possibly also integral timing elements and also non-linear terms can be inserted into the control loop in order to achieve a sufficient to ensure fast but stable control of the welding point temperature

Claims

Claims 1. Method for monitoring electrical resistance welds, in particular of spot and roll welds by the fact that the heat radiation emanating from the heated area of the material to be welded a monitoring signal for the welding is derived.

2. The method according to claim l, characterized in that by detection at least one wavelength of the thermal radiation emanating from the SçlDweiss point an actual value signal dependent on the temperature of the welding point is generated.

5. The method according to claim 2, characterized in that the actual value signal is compared with a limit value signal, which is a lower limit value of the welding temperature assigned.

4. The method according to claim), characterized in that the actual value signal except with the first, a lower limit value associated with the welding temperature Limit signal additionally with a second, an upper limit value of the threshold temperature assigned limit signal is compared.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that for monitoring chronologically d iscontinuous welding processes, the duration a thermal radiation pulse emanating from the welding point is detected.

6. The method according to claim 5, characterized in that for monitoring temporally discontinuous welding processes the duration of the overshoot of the lower limit values of the welding temperature are recorded and marked with a lower Z e it-limit word is compared.

7. The method according to claim 6, characterized in that in addition the time it takes for the welding temperature to exceed a lower limit value is compared with an upper tent limit.

8. Device for carrying out the method according to one of the preceding Claims, with a welding device, the at least one on a workpiece to be welded having attacking electrode, characterized in that an at least approximately Thermal radiation detector aligned with the point of attack of at least one electrode and a downstream evaluation device are provided.

9, device according to claim 8, characterized in that the thermal radiation detector an infrared filter (F) is connected upstream.

10. Device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c That is, an infrared filter with a passband within the cutoff wavelengths 0.8 and 2.5 microns is provided.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the welding point on the radiation-sensitive organ of the thermal radiation de tector imaging optics (Op) is provided.

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that that the thermal radiation detector has a photoelectric converter (Ph).

15. Device according to claim 12, characterized in that the photoelectric converter uses a photo semiconductor as a radiation-sensitive organ having.

14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that that the evaluation device has at least one first comparison element (Tr3), the one on the input side associated with the welding point temperature Actual value signal is supplied and which one of the achievement of a predetermined Output signal dependent on the minimum temperature of the welding point.

15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that that the evaluation device has at least one second comparison element (Tr3), the actual value signal arranged on the input side for the welding point temperature is supplied and which one of the exceeding of a predetermined maximum temperature provides a dependent output signal.

16. Device according to one of claims 8 to 15, characterized in that that the evaluation device has at least one display element, which at least is assigned to a switching criterion that is dependent on the welding point temperature.

17. Device according to claim 14 or according to this and one and or several of claims 8 to 1515, 16 with one for a determinable time interval switchable welding power source, characterized in that one with the output of the first comparison element (Tr3) and the welding current depending on the reaching of the minimum welding point temperature Switching element (K5) on V: is.

18. Device according to claim 17, characterized in that a Timing element (I) is provided, which is a time interval between reaching the The minimum welding point temperature and the switching off of the welding current are determined.

19. Device according to claim 15 or according to this and one or more of claims 8 to 14 and 16 to 18, with a switchable welding power source, characterized in that a with the output of the second comparison element (Tr2) in active connection and the welding current depending on whether it is exceeded the switching element (K5) which switches off the maximum welding temperature.

20. Device according to one of claims 8 to 19, characterized in that that the evaluation device uses the welding point temperature as a control variable has a control loop acting as a manipulated variable via the welding current.

L e r s e i t e