DE3001346A1

DE3001346A1 - Automatic alignment of burner on seam during welding - where periodic reversal of transverse oscillation of burner is controlled by monitoring welding current

Info

Publication number: DE3001346A1
Application number: DE19803001346
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: IGM IND GERAETE MASCHF GmbH
Current assignee: IGM IND GERAETE MASCHF GmbH
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1980-08-07
Also published as: AT362976B; ATA65079A; DE3001346C2

Abstract

The process is used esp. in inert gas welding, where the burner is oscillated transversely across the seam. The alteration in the welding current (I) produced by the oscillation is continuously monitored and employed to reverse the direction of travel of the burner across the seam. In the pref. process, the welding current rises to a max. when the burner reaches the centreline of the seam and then starts to decrease. The direction of transverse travel of the burner is pref. reversed when a specific, adjustable time has elapsed after the burner has passed over the centreline of the seam. Very narrow welded seams can be produced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum The invention relates to a method for

automatischen Verfolgen von Schweißnähten beim Lichtbogenschweißen, insbesondere beim Schutzgasschweißen mit Schweißpistolen, bei dem der Lichtbogen während seiner Bewegung entlang der Schweißnaht quer zur Schweißnaht hin- und herbewegt wird, und die Querbewegungen des Lichtbogens in Abhängigkeit vom Schweißstron gesteuert werden.automatic welding seam tracking during arc welding, especially when gas-shielded welding with welding guns, in which the arc reciprocated during its movement along the weld seam transversely to the weld seam and the transverse movements of the arc are controlled as a function of the welding current will.

Bei dieser beispielsweise aus der DE-OS 26 45 788 bekannten Steuerung von automatischen Schweißanlagen wird der Umstand ausgenützt, daß die Änderungen des Drahtabstandes beim Lichtbogenschweißen, insbesondere beim MIG-MAG-Schweißen, eine meßbare Änderung des Schweißstromes bewirken. Bei der DE-OS 26 45 788 wird dies in Verbindung mit einer Pendeleinrichtung für die Schweißpistole zur Nachführung des Schweißkopfes durch elektromotorisch betätigte Schlitten benützt. Hiebei besitzt die Pendeleinrichtung für die Schweißpistole fest einstellbare End-Positionen. Jeweils in den Endpunkten und in der Mittelstellung der Pendelbewegungen wird der Schweißstrom und/oder die Spannung gemessen und entsprechend der Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert des Schweißstromes eine Ansteuerung der Schlittenbewegung eingeleitet. Dabei ist zu unterscheiden, ob eine Ecknaht oder eine Kehl- bzw. V-Naht geschweißt werden soll, da die Stromstärke bzw. Spannungsänderungen jeweils Nachführungen der Pistole in entgegenqesetzte Richtungen bewirken müssen. In this, for example, from DE-OS 26 45 788 known control automatic welding systems take advantage of the fact that the changes the wire spacing in arc welding, especially in MIG-MAG welding, cause a measurable change in the welding current. In DE-OS 26 45 788 is this in connection with a pendulum device for the welding gun for tracking of the welding head is used by an electric motor-operated slide. Hiebei owns the pendulum device for the welding gun permanently adjustable end positions. Respectively the welding current is at the end points and in the middle position of the pendulum movements and / or the voltage measured and corresponding to the deviation from a predetermined one The target value of the welding current initiates control of the slide movement. A distinction must be made between whether a corner weld or a fillet or V-weld is welded should be, as the current strength or voltage changes each tracked the Trigger gun in opposite directions.

Nachteilig bei diesem bekannten Steuerungssystem ist der Umstand, daß die Pendeleinrichtung auf einen so großen Ausschlag eingestellt werden muß, daß die Schweißstroänderungen an allen Stellen einer Naht ausreichend groß sind, um Steuerbefehle für den Schweißkopf auslösen zu können. The disadvantage of this known control system is the fact that the pendulum device must be set to such a large deflection, that the welding current changes are sufficiently large at all points of a seam, in order to be able to trigger control commands for the welding head.

Hiedurch wird die so erzeugte Schweißnaht breiter als unbedingt erforderlich und es ergeben sich auch langsamere Schweißgeschwindigkeiten. Ein weiterer Nachteil liegt darin,-daß die Steuerung gemäß der DE-OS 26 45 788 am Beginn einer Naht eine längere Schweißfahrt benötigt, bis nach Schweißbeginn und mehreren Pendelhüben die gewünschte Position Uberhaupt erreicht wird. Es ergeben sich daher insbesondere am Nahtanfang fehlerhafte Schweißungen.As a result, the weld seam produced in this way becomes wider than absolutely necessary and there are also slower welding speeds. Another disadvantage is -that the control according to DE-OS 26 45 788 at the beginning of a seam longer welding run is required until after the start of welding and several pendulum strokes desired position is reached at all. There are therefore in particular at the Faulty welds at the start of the seam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist und insbesondere am Beginn eines Schweißvorganges eine längere Schweißfahrt entbehrlich macht und auch die Herstellung schmaler Schweißnähte zuläßt. The invention is based on the object of a method of the above specified type, which does not have the aforementioned disadvantages and in particular makes a longer welding run unnecessary at the beginning of a welding process and also allows the production of narrow weld seams.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man die Änderungen des Schweißstromes kontinuierlich erfaßt und daß man die Richtung der quer zur Schweißnaht verlaufenden Bewegung des Lichtbogens umdreht, nachdem sich der Trend der Änderung des Schweißstromes umgekehrt hat. According to the invention this is achieved by making the changes of the welding current is continuously recorded and that the direction of the transverse to the weld seam trending movement of the arc reverses after the trend of change of the welding current has reversed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also keine absoluten Stromwerte mehr gemessen, sondern lediglich festgestellt, ob der Schweißstrom ansteigt oder abfällt. In the method according to the invention, there are therefore no absolute current values measured more, but only determined whether the welding current increases or falls off.

Ddabei wird so vorgegangen, daß nach dem Zünden des Lichtbogens die Schweißpistole quer zur Schweißnahtrichtung bewegt wird und gleichzeitig die Veränderungen des Schweißstromes festgestellt werden. Je nach der Art der auszuführenden Naht fällt (Kehl- oder Naht) oder steigt (Ecknaht) der Schweißstrom, wenn sich der Lichtbogen auf die Mitte der Naht zu bewegt. Sobald sich der Trend der Änderung des Schweißstromes umgekehrt hat, wird die Bewegung des Lichtbogens ebenfalls umgedreht. Diese Bewegungsrichtung wird dann so lange beibehalten, bis nach dem Überschreiten der optimalen Position (Nahtmitte) eine weitere Trendumkehr des Schweißstromes festgestellt wird, worauf dann die Bewegung erneut umgekehrt wird usf.. Nach diesem Kriterium des Wechsels von Stromanstieg und Stromabfall wird die Bewegungsrichtung des Lichtbogens jeweils umgekehrt und dadurch eine schmale Schweißnaht und in weiterer Folge eine höhere Schweißgeschwindigkeit erreicht.The procedure is such that after the arc has been ignited, the Welding gun is moved transversely to the weld direction and at the same time the changes of the welding current can be determined. Depending on the type of seam to be made falls (fillet or seam) or rises (corner weld) the welding current when the arc occurs moved towards the center of the seam. As soon as the trend changes in the welding current reversed, the movement of the arc is also reversed. This direction of movement is then retained until after the optimal position has been exceeded (Seam center) a further trend reversal of the welding current is determined, whereupon then the movement is reversed again and so on. According to this criterion of change The direction of movement of the arc is determined by the rise and fall of current, respectively vice versa and thus a narrow weld seam and subsequently a higher one Welding speed reached.

Durch die erfindungsgemäße Steuerung wird außerdem ein schnelles Auffinden der Nahtposition schon während der ersten Bewegung des Lichtbogens quer zur Schweißnaht gewährleistet, so daß sich fehlerfreie Nahtanfangssteilen ergeben. The control according to the invention also makes a fast Finding the seam position already during the first movement of the arc across Guaranteed to the weld seam, so that there are flawless seam beginning parts.

Wenn breitere Nähte geschweißt werden sollen, dann kann erfindungsgernäß so vorgegangen werden, daß man die Richtung der Bewegung des Lichtbogens eine vorgegebene, insbesondere einstellbare Zeitspanne nach der Trendumkehr der Änderung des Schweißstr « es umdreht. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, die Verweilzeiten in den Endlagen der hin- und hergehenden Bewegungen der Schweißpistole entsprechend auszulegen. If wider seams are to be welded, then according to the invention proceed in such a way that the direction of the movement of the arc is a given, in particular adjustable time span after the trend reversal of the change in welding current «Turns it around. There is also the option of changing the dwell times in the Design the end positions of the back and forth movements of the welding gun accordingly.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann es eintreten, daß sich der Lichtbogen in der Mittellage seiner hin- und hergehenden Bewegungen nicht in der Symmetrieebene der Schweißnaht befindet. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich das Zentrum der Pendelbewegungen außerhalb der Symmetrieebene der Schweißnaht befindet. Dies start an sich nicht, da sich ja die Pendelhübe bei der erfindungsgemäßen Steuerung auf beide Seiten der Schweißnaht gleich weit erstrecken. In bestimmten Fällen, beispielsweise um für weitere Nachregelungen genügend Spielraum zu besitzen, kann man erfindungsgemäß die Mittellage der hin- und hergehenden Bewegungen des Lichtbogens durch Bewegungen beispielsweise der Schweißpistolen entlang der Hauptfahrwerksachsen so nachregeln, daß die Trendumkehr eintritt, wenn sich der Lichtbogen bei seinen hin- und hergehenden Bewegungen im wesentlichen in der Symmetrleekene der Schweißnaht befindet. In the method according to the invention, it can happen that the Arc in the central position of its reciprocating movements not in the The plane of symmetry of the weld seam is located. This is the case, for example, when the center of the pendulum movements is outside the symmetry plane of the weld seam is located. This does not start per se, since the pendulum strokes in the case of the invention Extend the control equally on both sides of the weld seam. In particular Cases, for example in order to have enough leeway for further readjustments, you can according to the invention the central position of the reciprocating movements of the Arc caused by movements of the welding guns, for example, along the main landing gear axes readjust so that the trend reversal occurs when the arc is at his reciprocating movements essentially in the symmetrleekene of the weld seam is located.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen am Beispiel des Schweißens einer Ecknaht näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 a) die optimalen VerhEltnisse beim Schweißen einer Ecknaht, Fig. 1 b) den Verlauf der Stromstärke hiezu, Fig. 2 a) eine Abweichung von den Idealverhältnissen und Fig. 2 b> den Strcmstkeverlauf hiezu, Fig. 3 a) das Ergebnis einer Nachregelung und Fig. 3 b) den Stromstärkeverlauf hiezu. Further details of the method of the invention are provided below with reference to the drawings using the example of welding a corner seam explained. It shows: Fig. 1 a) the optimal conditions when welding a corner seam, Fig. 1 b) the course of the current intensity for this, Fig. 2 a) a deviation from the ideal conditions and FIG. 2 b> the strength curve for this, FIG. 3 a) the result of a readjustment and FIG. 3 b) the current intensity curve for this purpose.

In Fig. 1 sind schenatisch zwei Werkstücke 1 und 2 und eine Schweißpistole 4 eines nicht näher gezeigten durch diese zugeführte Drahtelektrode 5 wird längs des Doppelpfeiles 6 hin- und hergependelt, wobei das Zentrun der Pendelbewegung mit 4' bezeichnet ist. Es ist ersichtlich, daß sich der Abstand der Drahtelektrode 5 von den Werkstücken 1, 2 beim Hin- und Herbewegen der Schweißpistole 4 periodisch ändert, so daß sich auch die Starke des Schweißstromes periodisch ändert, wie dies in Fig. 1 b) dargestelltt ist Ausgehend von der in Fig. 1 a) linken Endstellung der Schweißpistole 4 wird die Stromstärke I vom Wert Io bis zum Wert Imax ansteigen. Dieser höchste Wart der Stromstärke wird erreicht, wenn sich die Schweißpistole 4 bzw. der Lichtbogen in der Symmetrieebene 3 der Schweißnaht befindet, was bei den in Fig. 1 gezeigten Verhältnissen dann eintritt, wenn sich die Schweißpistole in ihrer Mittellage A Gleichzeitig beginnt die Stromstärke wieder vom Wert Imax abzufallen, bis sie beim Erreichen der in Fig. 1 a) rechten Endlage der Pendelbewegung wieder den Wert Io erreicht hat. In Fig. 1 are schematically two workpieces 1 and 2 and a welding gun 4 of a wire electrode 5, not shown in more detail, fed through this is longitudinally of the double arrow 6 oscillated back and forth, the center of the pendulum movement is denoted by 4 '. It can be seen that the distance between the wire electrode 5 of the workpieces 1, 2 when the welding gun 4 is moved back and forth periodically changes so that the strength of the welding current also changes periodically, like this is shown in Fig. 1 b) starting from the left end position in Fig. 1 a) of the welding gun 4, the current I will increase from the value Io to the value Imax. This highest level of current intensity is reached when the welding gun is 4 or the arc is located in the plane of symmetry 3 of the weld seam, which is at the conditions shown in Fig. 1 occurs when the welding gun in its central position A At the same time, the current strength starts again from the value Imax fall off until it reaches the end position of the pendulum movement on the right in Fig. 1 a) has reached the value Io again.

Im Diagramm gemäß Fig. 1 b) ist die Trendumkehr der Änderung des Schweißstromes mit B bezeichnet.In the diagram according to FIG. 1 b) is the trend reversal of the change in the welding current marked with B.

Die Stenerung erfolgt nun so, daß im Beispiel gemäß Fig. 1 b) die Bewegungerichtung der Schweißpistole 4 eine vorbestimmte Zeit (a und b) nach der Trendumkehr B der Änderung des Schweißstromes geändert wird. The staring now takes place in such a way that in the example according to FIG. 1 b) the Direction of movement of the welding gun 4 a predetermined time (a and b) after Trend reversal B of the change in the welding current is changed.

Werden besonders schmale Schweißnähte gewünscht, dann kann die Änderung der Bewegungsrichtung unmittelbar nach dem Auftreten der Trendumkehr B erfolgen. In diesem Fall ergeben sich die Pendelbewegungen durch die Trägheit der Steuerung und des Antriebssystems für die Schweißpistole 4 Bei einer Abweichung der Scweißpistole von der vorgegebenen Stellung aber der Naht zwischen den Werkstücken 1 und 2 würden sich ohne entsprechende Steuerung die in Fig. 2 a) bzw. 2 b) gezeigten Verhältnisse ergeben und eine schlechte Schweißung entstehen. If particularly narrow weld seams are required, the change can be made in the direction of movement immediately after the occurrence of trend reversal B. In this case the pendulum movements result from the inertia of the control and the drive system for the welding gun 4 in the event of a deviation in the welding gun from the specified position but the seam between workpieces 1 and 2 would the relationships shown in Fig. 2 a) or 2 b) without appropriate control result in a bad weld.

Der in Fig 2 gezeigte Fall tritt jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gar nicht ein, da die Bewegungsrichtung der Schweißpistole bei ihrer Bewegung quer zur Schweißnaht in Abhängigkeit von der Trendumkehr B des Schweißstromes gesteuert wird. Im vorliegenden Fall wird die Bewegungsrichtung auch im Beispiel gemäß Fig. 3 a) und b) Zeitspannen a und b nach der Trendumkehr B umgesteuert. Auch wenn sich also das Zentrum 4' der Pendelbewegungen der Schweißpistole 4 nicht genau oberhalb der Schweißnaht (in der Symmetrieebene 3) befindet, erstrecken sich die Pendelbewegungen gleich weit auf beide Seiten der Schweilinaht. The case shown in Fig. 2, however, occurs in the case of the invention Do not proceed at all because the direction of movement of the welding gun as it moves controlled transversely to the weld seam depending on the trend reversal B of the welding current will. In the present case, the direction of movement is also used in the example according to FIG. 3 a) and b) Periods a and b reversed after trend reversal B. Even if so the center 4 'of the pendulum movements of the welding gun 4 is not exactly above the weld seam (in the plane of symmetry 3) is located, the pendulum movements extend the same distance on both sides of the welding seam.

Es ist ersichtlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Lichtbogens chweißen Schweißnähte automatisch ohne weiteres verfolgt werden kdnnenJ indem die Änderungen des Schweißstromes kontinuierlich erfaßt werden. It can be seen that with the method according to the invention when Arc welding weld seams can be tracked automatically without further adoJ by continuously recording the changes in the welding current.

Weiters bietet das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Änderungen des Schweißstranes kontinuierlich erfaßt werden, die Nglichkeit, aus den in Fig. 3 a> gezeigten Verhältnissen wieder zu in in Fig. 1 gezeigten Verhältnissen zu kommen, indem das Zentrum 4' der Pendelbewegungen der Schweißpistole 4 wieder in die Slnmetrieebene 3 der Schweißnaht verlegt wird, so daß wie bei den in Fig. 1 a) gezeigten Verhältnissen Trendunehr B dann eintritt, wenn nicht nur die Mittellage A der Schweißpistole 4 im Zeitpunkt der Trend umkehr erreicht wird, sondern auch die Schweißpistole 4 bzw. Furthermore, the method according to the invention offers the changes of the welding tension can be recorded continuously, the possibility, from the in Fig. 3 a> again to the ratios shown in FIG. 1 come by the center 4 'of the pendulum movements of the welding gun 4 back in the symmetry plane 3 of the weld seam is relocated so that, as in the case of the FIG a) the conditions shown, trend reversal B occurs, if not only the central position A of the welding gun 4 at the time the trend reversal is achieved, but also the welding gun 4 resp.

der Lichtbogen im wesentlichen genau über der Schweißnaht liegt, d.h. im wesentlichen in der Symmetrieebene 3 der Schweißnaht angeordnet ist.the arc is essentially just above the weld, i.e. is arranged essentially in the plane of symmetry 3 of the weld seam.

Auf diese Weise werden Abweichungen der Mittelstellung des Pendelns, die sich durch die tatsächliche Lage der Schweißnaht ergeben, von einer einstellbaren Soll-Achse festgestellt und abhängig von dieser Abweichung eine Nachregelung der Bauptfahrwerksachsen bewirkt. In this way, deviations in the center position of the pendulum, which result from the actual position of the weld seam, from an adjustable one Setpoint axis determined and, depending on this deviation, readjustment of the Main landing gear axes caused.

Weiters kann durch Vergleich des mittleren Schweißstrcwertes mit einem Sollwert eine Nachregelung in einer zweiten, zur Pendelbewegung senkrecht stehenden Achse zur Konstanthaltung der Länge des Lichthogens erfolgen. Furthermore, by comparing the mean welding strength with a setpoint a readjustment in a second, perpendicular to the pendulum movement standing axis to keep the length of the arc constant.

Durch die ständige Kontrolle der Schweißstrom-Veränderungen ist es weiters auch möglich, abpe erände rungen, die sich am Nahtende durch plötzliche Verlängerung des Lichtbogns (Schweißung zu einer Kante) oder Verkürzung (Schweißung in eine Ecke) ergeben, getrennt zu erfassen und für den weiteren Ablauf des Schweißvorganges zu verwerten. By constantly checking the welding current changes, it is It is also possible to abort changes that are caused by sudden changes at the end of the seam Lengthening of the arc (welding to an edge) or shortening (welding in a corner), to be recorded separately and for the further course of the welding process to utilize.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch zur Verfolgung von Kehl- oder V-Nähten verwendens Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Umkehr des Trends der Schweißstrcmänderung in einem Minimum des Schweißstromes auftritt. The inventive method can also be used to track Use fillet or V-seams The only difference is that the reverse of the trend of the change in welding current occurs in a minimum of the welding current.

Aus Fig. 3 a) und b) ist noch ersichtlich, daß die Schweißstromstärken in den Endpunkten der Pendelhabe nicht gleich groß sein müssen. Im gezeigten Beispiel betragen die Stromstärken Io' bzw. Io". Dennoch erstrecken sich die Pendelbewegungen gleich weit auf beiden Seiten der Naht, so daß eine fehlerfreie Schweißung erreicht wird. From Fig. 3 a) and b) it can also be seen that the welding currents do not have to be of the same size at the end points of the pendulum. In the example shown the currents are Io 'and Io ". Nevertheless, the pendulum movements extend the same distance on both sides of the seam, so that a flawless weld is achieved will.

Obwohl in den Fig. 3 b) und 1 b) davon ausgegangen wurde, daß die Zeitspannen a und b gleich groß sind, kann es für Sonderfälle vorteilhaft sein, das erfindungsi gemäße Verfahren so abzuwandeir daß die Zeit zwischen Trendumkehr der Änderung des Schweißstromes und Bewegungsumkehr auf der einen Seite der Schweißnaht größer ist als auf der anderen Seite. Der Grenzfall wäre, daß die Bewegungsrichtung auf der einen Seite Art nach der Trendumkehr und auf der anderen Seite eine Zeitspanne nach der Trendwnkehr umgedreht wird. Although it was assumed in FIGS. 3 b) and 1 b) that the Time spans a and b are the same, it can be advantageous for special cases, the process according to the invention so that the time between trend reversal the change in the welding current and reversal of movement on one side of the weld seam larger than on the other side. The borderline case would be that the direction of movement on the one hand type after the trend reversal and on the other hand a period of time is reversed after the trend reversal.

Die Bewegungen des Lichtbogens quer zur Schweißnaht müssen nicht unbedingt Pendelbewegungen sein. Vielmehr können diese Bewegungen auch durch Verschieben eines die Schweißpistole tragenden Schlittens erreicht werden. The movements of the arc across the weld seam do not have to be must be pendulum movements. Rather, these movements can also be done by moving a slide carrying the welding gun can be reached.

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Claims

'' Method for the automatic tracking of weld seams during arc welding " Patent claims: Verb preserve for the automatic tracking of weld seams during Arc welding, especially when gas shielded welding with Schwaiß guns, is involved which the light arc during its movement along the weld seam across the weld seam is moved back and forth and the transverse movements of the arc as a function of Welding current are controlled, characterized in that the changes in the Welding current is recorded continuously and that the direction of the transverse to the weld seam trending movement of the arc reverses after the trend of change of the welding current has reversed.

2. The method according to claim 1 G, characterized in that the Direction of movement of the arc is a predetermined, in particular adjustable The time after the trend reversal of the change in the welding current is reversed.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that that you get the central position of the reciprocating movements of the arc through Moving the welding guns along the main landing gear axes, for example, until the trend reversal essentially in the symmetry plane of the weld seam existing arc 'occurs.