DE2546894A1 - Verfahren zur steuerung maschineller schweissvorgaenge - Google Patents

Verfahren zur steuerung maschineller schweissvorgaenge

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DE2546894A1 DE19752546894 DE2546894A DE2546894A1 DE 2546894 A1 DE2546894 A1 DE 2546894A1 DE 19752546894 DE19752546894 DE 19752546894 DE 2546894 A DE2546894 A DE 2546894A DE 2546894 A1 DE2546894 A1 DE 2546894A1
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

  • Verfahren zur Steuerung maschineller
  • Schweißvorgänge Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung maschineller Schweißvorgänge beim Lichtbogenschweißen entlang einer Nahtfuge.
  • Beim mechanisierten Lichtbogenschweißen werden eine exakte Führung des Schweißbrenners entlang der Fugenmitte oder in einem definierten Abstand von der Pugenmitte der zu verschweißenden Bauteile sowie eine gleichmäßige Füllung der Fuge mit Zusatzwerkstoff angestrebt. Zur Zeit wird dies dufflh eine zwangsweise Führung des Brenners oder kompletter Schweißeinheiten über mechanische oder optische Elemente wie Führungsrollen oder Photosensoren bewirkt, die längs der Fuge geführt werden. Dabei ist von Nachteil, daß diese Fühler oder Ftihrungs.lemente in sicherem Abstand vom Lichtbogen angebracht werden müssen, damit ihre Funktionsfähigkeit nicht durch den Lichtbogen selbst beeinflußt wird.
  • Außerdem können Störungen durch Schweißspritzer, Unstetigkeiten in der Nahtvorbereitung, Heftstellen usw. auftreten.
  • Aus der US-PS 3 204 081 ist ein Verfahren der angegebenen Gattung bekannt, bei dem der Lichtbogen ständig periodisch quer zur Naht über die Werkstiickoberfläche ausgelenkt wird.
  • Beim Überlaufen der Naht entstehen zyklisch Spannungs- oder Stromimpulse, die zur Regelung verwendet werden. Nachteile dieses Verfahrens liegen darin, daß der Vorwärtsbewegung des Brenners ständig eine Vibration oder Drehung überlagert wird, so daß die hergestellte Naht qualitativ minderwertig ist; außerdem bewegt sich der Lichtbogen auch über die Werkstückoberfläche, so daß sich die Oberflächenbeschaffenheit ändern kann. Und schließlich sind offensichtlich bestimmte Nahtformen erforderlich, um ausreichend starke Impulse zu erhalten.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, ohne daß die oben zusammengestellten Nachteile auftreten.
  • Insbesondere soll die Steuerung so durchgeführt werden, daß die Nahtqualität bei allen auftretenden Nahtformen nicht beeinflußt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß mindestens zwei Arbeitspunkte des Lichtbogens an verschiedenen Stellen quer zur Naht erfaßt werden, und daß die Steuerung in abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen diesen Arbeitspunkten erfolgt.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß der Schweißlichtbogen als Sensor verwendet wird, so daß dieses Verfahren beim Gleichstrom-, Wechselstrom- und Impulslichtbogenschweißen eingesetzt werden kann. Dabei läßt sich der Schweißbrenner einerseits längs der Schweißnaht führen, während andererseits auch eine Volumensteuerung der Schweißnaht möglich ist.
  • Das Verfahren ist bei offenen und verdeckten Lichtbogenschweißverfahren (Wolfram-Inertgas-, Metall-Intertgas-, Metall-Aktivgas- und Un terpulver-S chweißverf ahren ) , bei allen Schweißnahtvorbereitungen in allen positionen und bei allen Nahtformen beim Sin- und Mehrlagenschweißen einsetzbar. Die Buge kann innerhalb der Fugenebene einen gekrümmten Verlauf haben, wobei nach entsprechender Ausgestaltung die Steuerung sogar bei beliebigem Verlauf möglich ist.
  • Die Arbeitspunkte des Lichtbogens können auf folgendem Wege erhalten werden: Entweder wird der Schweißlichtbogen selbst oder ein mit geringer Leistung betriebener Pilotlichtbogen kurzzeitig in beiden Richtungen quer zur Naht aus seiner stationären Lage ausgelenkt, oder aber es werden zwei seperate Elektroden verwendet, die dicht nebeneinander liegen und zur Erzeugung von zwei Lichtbögen dienen.
  • Bei der kurzzeitigen Auslenkung des Schweißliohtbogens selbst oder des Pilotlichtbogens werden die dabei auftretenden Verschiebungen des elektrischen Arbeitspunktes erfaßt und gespeichert, so daß die Steuerung, beispielsweise die Führung des Brenners in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den beiden Arbeitspunktverschiebungen durchgeführt wird. Da der Lichtbogen nur kurzfristig, also beispielsweise 10 ffi der Schweißzeit, aus einer stationären Lage ausgelenkt wird, und zwar nur soweit, daß die Oberfläche des Nahtstücks nicht berührt wird und der Lichtbogen sich noch in der Fuge befindet, wird durch diese Auslenkung weder die Qualität der Naht noch die Werkstückoberfläche beeinträchtigt.
  • Werden zwei getrennte Elektroden verwendet, die zwei Lichtbögen erzeugen, so kennen die imiden Arbeitspunkte direkt also ohne Speicherung, miteinander verglichen werden, so daß sich der Aufbau der entsprechenden elektrischen Schaltung vereinfacht.
  • Die signifikanten Größen, die in beiden Bällen zur Beststellung der Lage des Lichtbogens in Bezug auf die SchweLßfuge oder der Geometrie der Fuge herangezogen werden, sind die Schweißspannung und/oder der Schweißstrom. Der Vergleich kann also direkt zwischen einer dieser beiden Größen, beiden Größen oder einer mathematischen Verknüpfung zwischen diesen beiden Größen durchgeführt werden.
  • Im einzelnen ergeben sich bei dem Verfahren folgende Vorteile: Die Fugenmitte und die Fugengeometrie werden unmittelbar an der Stelle erfaßt, an der gerade der Schweißprozeß abläuft.
  • Dabei entfallen alle zusätzlichen Sensoren, die bei den konventionellen Schweißvorrichtungen aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen, Schmutz, Licht, Hitze usw. mit besonderer Vorsicht und Aufmerksamkeit behandelt werden müssen. Außerdem ist das Verfahren störunanfällig gegenüber Inhomogenitäten der Fuge sowie gegenüber Hefbtellen.
  • Es läßt sich sowohl beim Einlagen- und Mehrlagenschweißen als auch beim Schweißen von Wurzel- und Decklagen einsetzen.
  • Da keine Eingriffe in die Schweißenergiequelle notwendig sind, läßt sich das Verfahren in Kombination mit allen mechanisierten Schweißvorrichtungen betreiben. Voraussetzung ist lediglich, daß die Brennerposition in Bezug auf die Fugen- bzw.
  • Stoßstellenmitte über einen Antrieb verstärkt werden kann.
  • Weiterhin liegen die Meßwerte in Form elektrischer Größen vor, so daß sie gut zugänglich sind und ohne Wandlung zur Verstellung des Brenner verarbeitet werden können. In Abhängigkeit von der Auslenkung können Fugenpunkte zur Feststellung der Fugengeometrie für die Volumen steuerung über Draht- und Schweißgeschwindigkeit erfaßt werden. Außerdem wird der elektrodenseitige Lichtbogenansatzpunkt nachgeführt, so daß Drahtverspannungen und Blaswirkungen kompensiert werden. Bei vielen Schweißaufgaben erübrigen sich aufwendige Justierarbeiten, so daß der Fertigungsaufwand erheblich reduziert werden kann. Bei der Paneelschweißung genügt beispielsweise eine grobe Justerung der Laufschiene des Schweißaggregate. Das gleiche gilt bei Längsnähten von Rohren. Bei der Spiralrohrfertigung kann auf konventionelle Brennerführungen vollständig verzichtet werden. Durch die Führung des elektrodenseitigen Lichtbogenansatzpunktes über der Pugenmitte werden insbesondere Nahtwurzeln auch kleinen offnungswinkeln der Nahtflanken exakt erfaßt. Es lassen sich somit bei kleiner Wärmeeinbringung einwandfreie Wurzellagen schweißen.
  • Bei atomatischen Schweißanlagen ist die Anfertigung von Kulissen zur Brennerführung nicht mehr erforderlich, sondern es genügt eine einfache Vorrichtung zum Auffinden der Anfangslage. Dadurch läßt sich die Felxibilität der Fertigungssysteme erheblich steigern, während Bauteiletoleranzen nicht mehr zu unbefriedigenden Schweißergebnissen durch starre Brennerführung führen.
  • Bei vielen Fertigungsproblemen können nunmehr ganz andere Konstruktionen angewandt werden, so daß sich neue Rationalisierungsmöglichkeiten in breitem Umfang eröffnen. Dazu trägt wesentlich bei, daß sich das Verfahren bei allen bekannten Nahtformen, einschließlich Kehlnähten, in allen Positionen, bei allen Werkstoffen und allen Lichtbogensohweißverfahren einsetzen läßt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 ein U-I-Diagramm, wie es beim Lichtbogenschweißen auftritt; Fig. 2a bis 2c Querschnittsansichten von zwei zu verschweißenden Werkstücken und der Auslenkung des Bhtbogens; Fig. 3 das Diagramm, wie es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt; Fig. 4 ein weiterer Querschnitt durch die beiden zu verschweißenden Werkstücke und die Nahtfuge zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 5 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Brenn erführung; Fig. 6 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Eorrektur der Lage der Auslenkvorrichtung für den Lichtbogen; Fig. 7 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Einstellung der Lage der Auslenkvorrichtung und zur Änderung der Schweißgeschwindigkeit; Fig. 8 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Speischerung und zum Vergleich von zwei Arbeitspunkten, wie sie bei der Auslenkung des Lichtbogens verwendet wird; und Fig. 8 eine Darstellung der Ausführungsform mit zwei Elektroden und der zugehörigen Schaltung.
  • Das Verfahren soll im folgenden bei der Verschweißung zweier gleicher Bleche mit Fuge erläutert werden.
  • Beim ungestörten, mechanisierten Lichtbogenschweißen stellen sich stationäre Werte für die Lichtbogenspannung ( und den Lichtbogenstrom (I) ein, die durch den Schnittpunkt von statischer Quellen- und statischer Lichtbogenkennlinie (l0) im U-I-Diagramm bestimmt sind. Ein solches U-I-Diagramm ist in Fig. 1 dargestellt. Der Schnittpunkt dieser Linien stellt den stationären Arbeitspunkt dar und ist mit A0 bezeichnet.
  • Ein solcher Arbeitspunkt stellt sich beispielsweise dann ein, wenn sich der Lichtbogen genau in der Fugenmitte befindet, wie es in Fig. 2a dargestellt ist.
  • Wird der Lichtbogen nun kurzzeitig aus der Fugenmitte zur Nahtflanke des Werkstücks A (siehe Fig. 2b) ausgelenkt, so verschiebt sich der stationäre Arbeitspunkt AO zul Punkt AA (siehe ~Fig. 3). Diese Verschiebung des Arbeitspunktes wird durch die Veränderung der Lichtbogenlänge und durch die veränderten Ladungsbedingungen sowie durch den verschobenen *erkstückss eitigen Lichtbogen ansatzpunkt bewirkt, wobei sich insbesondere die Form des Temperaturfeldes im Blech in der Nähe der Fuge auswirkt.
  • In Abhängigkeit von dem dynamischen Verhalten der benutzten Schweißenergiequelle und des technischen Lichtbogens bewegt sich der Arbeitspunkt nicht notwendigerweise entlang der statischen bzw. stationären Quellen- oder Lichtbogenkennlinie von A0 nach A Diese Abweichungen von den Kennlinien spielen jedoch keine Rolle.
  • Diese Verschiebung des Arbeitspunktes nach einer Auslenkung des Lichtbogens bringt eine Änderung der Größen Uj und 1A mit sich, von denen mindestens eine während der Auslenkphase zu dem Ierkstäok s gespeichert ist. Dabei können eine Größe, beiden Größen oder eine mathematische Verftnüpfung zwischen diesen beiden Größen, beispielsweise ein Produkt oder ein Quotient, gespeichert werden. Bei Verwendung der mathematischen Verknüpfung empfiehlt sich die Speicherung des Analogwertes dieser Verknüpfung.
  • Anschließend wird die Auslenkung wieder zurückgenommen, so daß sich der Lichtbogenfußpunkt wieder auf die ursprüngliche Stelle in der Fugenmitte zurückbewegt und der vorherige, stationäre Arbeitspunkt Ao wieder einsohwingt.
  • Dann wird der Lichtbogen wieder kurzzeitig aus der Fugenmitte zur Nahtflanke des Werkstücks B ausgelenkt (Fig. 2c). Dies bringt eine Verschiebung des Arbeitspunktes Ao nach h mit sich (siehe Fig. 3). Die dadurch veränderten Größen h und 13 werden einzeln, zusammen oder wieder als mathematische Verknüpfung während der Auslenkphase zu dem Werkstück B gespeichert.
  • Anschließend wird die Auslenkung wieder zurückgenommen, so daß sich der Lichtbogen wieder in die Pugenmitte zurückbewegt.
  • Um den Schweißvorgang möglichst wenig zu stören, sollte die Auslenkzeit nur 10 bis 20 ffi der Gesamtschweißzeit betrpn, da dann die besten Ergebnisse auftreten.
  • Die Auslenkung des Lichtbogens kann mechanisch durch Verstellen des Brenners, durch Anblasen mit Gas über ein Düsenpaar oder magnetisch erfolgen.
  • Obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist, soll im folgenden davon ausgegangen werden, daß die Auslenkung des Lichtbogens quer zur Fuge in beiden Richtungen gleich groß sein soll. Bei verschieden großer Auslenkung muß nur der Vergleich zwischen den beiden Arbeitepunkten in entsprechender Weise modifiziert werden.
  • Nur bei exakt in der Mitte befindlichem elektrodenseitigem Liohtbogenansatzpunkt sind die Arbeitspunktverschiebungen bei gleichen Werkstücken A und B identisch, d.h., die Differenz zwischen dem Arbeitspunkt AA und Ao ist gleich der Differenz zwischen dem Arbeitspunkt BB und dem Arbeitspunkt Ao Die gespeicherten Werte für die beiden bei der Auslenkung auftretenden Arbeitspunkte AA und 4 , also Spannung, Strom oder eine mathematische VerknApfung zwischen diesen beiden Größen, sind dann gleich, so daß ihre Differenz O wird, wenn sich der Lichtbogen exakt in der Fugenmitte befindet.
  • Diese Differenz wird von Null verschieden, sobald sich der drahtseitige Lichtbogenansatzpunkt nicht über der Fugenmitte befindet. Die Differenz oder eine andere mathematische Verknüpfung der Spannungs- oder Stromwerte oder einer mathematischen Verknüpfung der Spannungs- und Stromwerte bei den Auslenkungen ist deshalb ein Maß für die Lage des Lichtbogenfußpunktes innerhalb der Schweißfuge und relativ zu einer durch die Fugenmitte verlaufenden Linie L (siehe Fig. 4).
  • Das Vorzeichen der von Null verschiedenen Differenz kennzeichnet die Seite einer Ebene, die durch d#e Linie L und die Richtung der Fuge definiert ist, auf der sich der elektrodenseitige Lichtbogenansatzpunkt befindet. Die Größe der Differenz und ihr Vorzeichen werden zur Nachführung des Brenners und zur Ermittlung der Fugengeometrie herangezogen.
  • Die Verstellrichtung des Brenners kann zur Anpassung des Verfahrens an die Verschweißung von Blechen unterschiedlicher Blechdicken oder Blechanordnungen und Fugenformen variiert werden.
  • Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine Einrichtung erläutert werden, wie sie zur Speicherung der Arbeitspunktverschiebungen bei der Auslenkung und für den Vergleich der Arbeitspunktverschiebungen eingesetzt werden kann Mit dieser Einrichtung kann die Lage des Brenners beim Lichtbogenschweißen eingestellt werden.
  • Eine übliche Schweißenergiequelle Q wird über ein Wechselstromversorgungsnetz betrieben. An der Klemme X1 wird die Spannung und an der Klemme K2 eine vom Strom abhängige, geringe Shunt-Spannung, jeweils auf Masse bezogen, bereitgestellt. Ein vom gleichen Netz betriebener Transformator TR liefert über einen Einweggleichrichter EG eine pulsierende Gleichspannung, wobei die sinusförmigen Halbwellen vom Schmitt-Trigger ST in Rechtecksignale umgewandelt werden.
  • Diese triggern nach Durchlaufen eines Frequenzumsetzers BU, dessen Ubersetzungsverhältnis über einen Schalter S1 eingestellt wird, einen monostabilen Multivibrator NF.
  • Eine Verteilerschaltung VS sorgt dafür, daß nach jedem Triggern von MF der MF-Ausgangsimpuls abwechselnd nach 4 und A2 durchgeschaltet wird. A1 und A2 steuern eine Dhyristor-Brükke T3 so an, daß an den Klemmen K3 und E4 sinusförmige Haltwellen der Trafowechselspannung mit wechselndem Vorzeichen zur Speisung der Magneteinheit am Brenner entstehen. Die Auslenkzeit beträgt hier also 10 ms,bei zusätzlichem Phasenanschnitt noch weniger.
  • Gleichzeitig werden über Verzögerungseinheiten VZ1 und VZ2 wechselweise Ralteverstärker RVi und HVZ angesteuert.
  • Die an die Schweißenergiequelle Q angeschlossenen Gleichrichter S1 und G2 sind nur beim Wechselstromschweißen erforderlich.
  • Zur Unterdrückung des Gleichanteils von Schweißspannung und Schweißstrom dienen zwei Hochpaß-Filter HP1 und Ihre Grenzfrequenz liegt bei ungefähr 5Hz. oder tiefer.
  • Damit ist gewährleistet, daß die Arbeitspunktverschiebungen, die durch die Auslenkung des Lichtbogens mit Halbwellen der 50 Hz. Netzwechselspannung hervorgerufen werden, an den Verstärkern V1 und V2 durchgelassen werden. V3 bildet als Differenzverstärker die Differenz des gefilterten Spannungssignals (Ausgang von V1) und des gefilterten Stromsignals (Ausgangs von V2). In 1. Näherung bildet V3 am Ausgang eine Größe, die der Wechselstromimpedanz des Schweißlichtbogens entspricht. Für V3 kann z. B. auch ein Dividierverstärker eingesetzt werden. Der nachfolgende Tiefpaß TP1 mit einer Grenzfrequenz von 50 Hz. oder mehr, filtert störende prozeßtypische Rauschsignale (z. B. bedingt durch Tropfenübergang usw.) heraus. Y4 speist abwechselnd die beiden Halteverstärkereinheiten HV1 und EV2, und zwar je nach Auslenkphase des Schweißlichtbogens, die durch das Signal an 4 bzw. A2 festgelegt wird V5 führt den Vergleich der beiden eingespeicherten arbeitspunktabhängigen Signale durch Differenzbildung durch.
  • Der Tiefpaß TP2 mit einer Grenzfrequenz von ungefahr 50 Hz.
  • oder darunter dämpft die bei der Einspeisung in HVI bzw.
  • entstehenden steilflankigen tSrgangafunktionen. Der Leistungsverstärker V6 treibt einen Gleichstrommotor M, der die Brennerpositionierung vornimmt.
  • In Fig. 5 ist eine Gesamtansicht der Einrichtung dargestellt, mit der sich in Abhängigkeit von der Auswertung der Arbeitspunktsverschiebungen die Brennerlage ändern läßt. Eine Energieversorgung und ein Taktgeber speisen die Steuerung eines Verstellmotors für die Brennerlage, die Auswerteelektronik, die Magnetstromversorgung und die Schweißenergiequelle.
  • Bei der Schweißenergiequelle handelt es sich um eine kennlinienumschaltbare, geregelte, transistorisierte Quelle. Das Auswertesystem für UA und UB arbeitet beispielsweise mit Differenzbildung und ermittelt die Stellgröße z. B. über einen PID-Regler.
  • Außerdem kann ein Auswertesystem vorgesehen sein, das zusätzlich die Phasenlage über die Energieversorgung erkennt und die Nagnetstromversorgung synchronisiert.
  • Zur Speicherung und Auswertung der Arbeitspunktverschiebungen kann statt der oben beschriebenen Schaltung auch ein Prozeßrechner mit Prozeßdatenperipherie eingesetzt werden.
  • In Fig. 6 ist eine Einrichtung dargestellt, bei der neben der Brennerlage auch ein Motor angesteuert werden kann, welcher das Auslenksystem verstellt. Damit lassen sich also die Häufigkeit sowie die Größe der Auslenkung quer zur Nahtfuge einstellen.
  • In Fig. 7 ist schließlich eine Einrichtung gezeigt, bei der neben der Brennerlage und der Auslenkung noch die Schweißgeschwindigkeit gesteuert werden kann. Außerdem lassen sich dadurch alternativ oder zusätzlich auch stromführende ruder stromlose Zusatzdrähte steuern.
  • Bei diesem Verfahren liegt die Zeitdauer der Auslenkung jeweils in der Größenordnung von 10 ms mit folgenden Pausen, die von 20 bis 200 ms betragen können, so daß der Schweißvorgang nur unwesentlich beeinflußt wird.
  • Trotzdem können manchmal Schweißbedingungen vorliegen, bei denen selbst eine so kurze Auslenkung des Lichtbogens nicht erwunscht oder unmöglich ist. In diesem Fall wird die Fugen-bzw. Lage-Abtastung nicht mehr zu verschiedenen Zeitpunkten wechselweise durchgeführt, sondern es werden zwei dicht nebeneinander angeordnete Lichtobgen verwendet, deren Arbeitspunkte kontinuierlich festgestellt werden. Die absohmelzenden oder nicht abschmelzenden Elektroden werden so angeordnet, daß sich im Betrieb ein "Doppellichtbogen" ergibt, der quer zur Stoß- bzw. Fugenrichtung etwas breiter als ein normaler Lichtbogen ist.
  • Eine solche Anordnung ist in Fig. 9 dargestellt, der sich entnehmen läßt, daß die beiden Elektroden elektrisch voneinander getrennt angebracht sein müssen; dadurch lassen sich die elektrischen Arbeitspunkte der beiden Lichtbögen erfassen.
  • Sind die Arbeitspunkte der beiden Lichtbögen gleich, so befindet sich die Anordnung in der Fugenmitte bzw. über der Stoßmitte. Abweichungen aus der Mitte führen zu unterschiedlichen Arbeitspunkten, die zur Verstellung der Brennereinheit bzw. zur Steuerung des Sohweißvorgangs herangezogen werden können.
  • Im folgenden soll der Aufbau der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung und Schaltung erläutert werden.
  • In einer Schutzgasdüse SCH oder einer Aufnahmevorrichtung sind zwei elektrisch voneinander isolierte Kontaktrohre KRi und KR2 angebracht, die den Stromübergang an den Elektroden E1 und E2 bewirken. Von den beiden Elektrodenspitzen brennen die beiden sich überschneidenden oder auch nicht überschneidenden Lichtbogen LI1 und LI2 zu den zu verschweißenden Werkstücken A und B. In den Stromzuführungen von der Quelle QU zu den Kontaktrohren KR1 und KR2 befinden sich Me'ßwiderstände SE1 und 5112. Eine stromproportionale Spannung wird über die Differenzverstärker D1 und D2 gewonnen. Am Ausgang von D1 ergibt sich ein vom Lichtbogen L11 abhängiges Arbeitspunktsignal, am Ausgang von D2 ein von L12 abhängiges Signal. Die Gleichrichter GL1 und GL2 richten die Meßsignale bein Wechselstroisohweißen gleich. Die Differenz der beiden Signale wird mit D3 ermittelt. Das Ausgangssignal ist ein Maß für die Mittenabweichung und steuert über einen Leistungsverstärker XV einen Gleichstrommotor M an. Bei abschmelzenden Elektroden E1 und E2 sind die Elektroden gleich zu wählen und auch ihre Drahtgeschwindigkeit. Die Brennereinheit kann auch durch zwei übliche Brenner hergestellt werden, die entsprechend nahe zusammengefügt werden.
  • Beim Gleichstromschweißen können D1, D2, GL1 und GL2 entfallen. Die Kontaktrohre ER1 und KR2 werden dann direkt mit den Eingängen von D3 verbunden.
  • Diese Einrichtung läßt sich auch für die Steuerung des Schweißvorgangs verwenden, wie sie anhand der Figuren 5 bis 7 für das Auslenkverfahren beschrieben wurde, wobei jedoch selbstverständlich die Steuerung der Auslenkvorrichtung nicht mehr erforderlich ist.
  • - Patentansprüche -

Claims (21)

  1. PatentansPrüohe Verfahren zur Steuerung maschineller Schweißvorgänge beim Lichtbpnßchweißen entlang einer Nahtfuge, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens zwei Arbeitspunkte des Lichtbogens an verschiedenen Stellen quer zur Naht erfaßt werden, und daß die Steuerung in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen diesen Arbeitspunkten erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, daß der Lichtbogen kurzzeitig in beiden Richtungen aus seiner stationären Lage ausgelenkt wird, daß die dabei auftretenden Verschiebungen des elektrischen Arbeitspunktes erfaßt und gespeichert werden, und daß die Steuerung in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen den beiden Arbeitspunktverschiebungen erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in beiden Richtungen um die gleiche Strecke ausgelenkt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen senkrecht zur Nahtfuge ausgelenkt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtbogen durch ein Magnetfeld ausgelenkt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen durch eine mechanische Brennerverstelleinrichtung ausgelenkt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen durch Anblasen mit Gas über ein Düsenpaar ausgelenkt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen nur nach einer Seite ausgelenkt wird, wobei die erforderlichen Größen als konstante Werte vorgegeben werden.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch eine den Lichtbogen kurzzeitig aus seiner stationären Lage quer zur Nahtfuge auslenkende Vorrichtung, durch eine Meßeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Verschiebung des elektrischen Arbeitspunktes, durch eine Anordnung zum Vergleich der beiden Verschiebungen des elektrischen Arbeitspunktes, und durch eine von dem Ausgangßsignal der Vergleichsanordnung gesteuerte Vorrichtung zur Steuerung des Schweißvorgangs.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und der Vergleich der elektrischen Arbeitspunktverschiebungen mit einem Prozeßrechner durchgeführt werden.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und der Vergleich der elektrischen Arbeitspunktverschiebtungen mit dar in Fig. 8 dargestellten Schaltung durchgeführt werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Arbeitspunkte von zwei über seperate Elektroden (E19 E2) gospeisten, dicht nebeneinander angeordneten Lichtbögen erfaßt werden.
  13. 13. Vorrichtung zur Durchftihrung des Verfahrens nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zwei dicht nebeneinander liegende, von zwei seperaten Elektroden (E1, E2) gespeiste Lichtbögen, durch eine Meßeinrichtung zur Erfassung der elektrischen Ärbeitspunkte der beiden Lichtbögen, durch eine Anordnung fiir den Vergleich der beiden elektrischen Arbeitspunkte, und durch eine von dem Äusgangssignal der Vergleichsanordnung gesteuerte Vorrichtung zur Steuerung des Schweißvorgangs.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und der Vergleich der elektrischen Arbeitspunkte mit der in Fig. 9 dargeSellten Schaltung durchgeführt werden.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbrenner entlang der Nahtfuge geführt wird.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Auslenkung des Lichtbogens relativ zur Fugenrichtung gesteuert wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Vorrichtung zur Auslenkung des Lichtbogens gesteuert wird.
  18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 12, 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißgeschwindigkeit und/oder stroniführende oder stromlose Zusatzdrähte gesteuert werden.
  19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 12, 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung bzw. Speicherung des elektrischen Arbeitspunktes bzw. seiner Verschiebung der Schweißstrom und/oder die Schweißspannung oder eine mathematische Verknilpfung dieser beiden Größen herangezogen werden.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen den elektrischen Arbeitspunkten bzw.
    den elektrischen Arbeitspunktverschiebungen durch Differenzbildung zwischen den so ermittelten Größen erfolgt.
    20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die signifikanten Größen mehrfach unter Mittelwertbildung zur Verminderung des Fehlers durch den prozeßbedingten Rauschanteil der signifikanten Größen eingelesen werden.
  21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schweißstromkreis eine Drossel eingefügt wird, welche die dynamischen Eigenschaften der Schweißenergiequelle in Richtung #onstantstromcharateristik verschiebt, so daß die Ermittlung und Verarbeitung der Stromwerte nicht erforderlich ist.
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JP51082826A JPS5215457A (en) 1975-07-25 1976-07-12 Arc welding process and device thereof
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IT25449/76A IT1064876B (it) 1975-07-25 1976-07-19 Procedimento e dispositivo per la saldatura ad arco
FI762094A FI762094A (de) 1975-07-25 1976-07-21
GB30656/76A GB1514407A (en) 1975-07-25 1976-07-22 Method and apparatus for arc welding
AT541176A AT352220B (de) 1975-07-25 1976-07-22 Elektrische steueranordnung zur fuehrung eines lichtbogenschweissbrenners
NL7608176A NL7608176A (nl) 1975-07-25 1976-07-23 Werkwijze en inrichting voor lichtbooglassen.
CA257,695A CA1077577A (en) 1975-07-25 1976-07-23 Process and apparatus for adjusting a welding torch
NO762592A NO762592L (de) 1975-07-25 1976-07-23
DK332976A DK332976A (da) 1975-07-25 1976-07-23 Fremgangsmade og apparat til lysbuesvejsning
ES450126A ES450126A1 (es) 1975-07-25 1976-07-24 Procedimiento para ajustar un soplete de soldadura a una po-sicion determinada.
ES457547A ES457547A1 (es) 1975-07-25 1977-04-05 Dispositivo perfeccionado para ajustar un soplete de solda- duraa una posicion determinada.
US05/935,459 US4249061A (en) 1975-07-25 1978-08-21 Method and apparatus for arc welding

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021856A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-07 Westinghouse Electric Corporation Führungssystem für Schweisselektrode
US4302655A (en) * 1978-06-22 1981-11-24 Institutet For Verkstadsteknisk Forskning Ivf Method and device for adaptive control of the weld parameters in automatic arc welding processes
EP0178681A1 (de) * 1984-10-18 1986-04-23 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Pendeleinrichtung für einen Schweissautomaten
DE3507012A1 (de) * 1985-02-28 1986-09-04 Eichhorn, Friedrich, Prof. Dr.-Ing., 5100 Aachen Vorrichtung zur adaptiven schweisskopffuehrung
EP3960352A1 (de) * 2020-08-31 2022-03-02 Fronius International GmbH Positionsregelung eines tandemschweisskopfs
CN117506089A (zh) * 2023-12-26 2024-02-06 青岛科技大学 一种加氢反应器焊接中电弧磁偏吹的电磁感应消除方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302655A (en) * 1978-06-22 1981-11-24 Institutet For Verkstadsteknisk Forskning Ivf Method and device for adaptive control of the weld parameters in automatic arc welding processes
EP0021856A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-07 Westinghouse Electric Corporation Führungssystem für Schweisselektrode
FR2460746A1 (fr) * 1979-07-03 1981-01-30 Westinghouse Electric Corp Dispositif de positionnement pour electrodes de soudure
EP0178681A1 (de) * 1984-10-18 1986-04-23 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Pendeleinrichtung für einen Schweissautomaten
DE3507012A1 (de) * 1985-02-28 1986-09-04 Eichhorn, Friedrich, Prof. Dr.-Ing., 5100 Aachen Vorrichtung zur adaptiven schweisskopffuehrung
EP0193864B1 (de) * 1985-02-28 1989-09-20 Eichhorn, Friedrich, Professor Dr.-Ing. Vorrichtung zur adaptiven Schweisskopfführung
EP3960352A1 (de) * 2020-08-31 2022-03-02 Fronius International GmbH Positionsregelung eines tandemschweisskopfs
CN117506089A (zh) * 2023-12-26 2024-02-06 青岛科技大学 一种加氢反应器焊接中电弧磁偏吹的电磁感应消除方法

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