DE3412440A1

DE3412440A1 - Verfahren und vorrichtung zur prozessregelung von schweissvorgaengen

Info

Publication number: DE3412440A1
Application number: DE19843412440
Authority: DE
Inventors: Peter W. 4030 Ratingen Bodewig
Original assignee: UTP Schweissmaterial GmbH and Co KG
Current assignee: UTP Schweissmaterial GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-03

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prozeß-
regelung von Schweißvorgängen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prozeßregelung von Schweißvorgängen.
Als Stand der Technik sind bekannt MIG- und MAG-Impulsstromquellen, bei denen die Schweißparameter fix vorgegeben sind. Diese können nicht zur automatischen Prozeßsteuerung verwendet werden. Die Größen Impulshöhe, Impulsbreite, Frequenz, Drahtvorschub, Gaszusammensetzung, werden als Stellgrößen fest vorgegeben.
In den MIG- und MAG-Quellen herkömmlicher Bauart sind Strom und/oder Spannung sowie Impuls und Grundstromzeit fest vorgegeben. Da diese auf äußere Einflüsse auf den Lichtbogen nicht reagieren, können sie keine Informationen über die Vorgänge im Lichtbogen liefern und sind daher als Führungsgrößen nicht geeignet.
Die gegenwärtigen Schweißsysteme liefern unerwünschte hohe Ausschußquoten, unzureichende Schweißqualität und nicht reproduzierbare Schweißergebnisse.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu liefern, das reproduzierbare Schweißergebnisse ergibt, eine drastische Reduzierung der Ausschußquoten bewirkt und zur Qualitätssicherung beiträgt. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, Schweißparameter laufend zu erfassen und auszuwerten in Bezug auf Störeinflüsse und Störgrößen Rückschlüsse zu ziehen, um hierdurch den Prozeßablauf zu korrigieren und dadurch optimale Schweißergebnisse :zu erzielen und bei Nichtregelbarkeit die Anlage automatisch abzuschalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß durch überwachung der prozeßspezifischen Schweißparameter aus dem auf Störgrößen reagierenden Lichtbogen mittels Meßgeräten und Kopplung zum Schweißbrenner der Schweißvorgang geregelt wird.
Besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß als prozeßspezifische Parameter Strom, insbesondere 1marx und/oder Imins Spannung, insbesondere Umax und/oder Umin, Frequenz, Impulsfrequenz von I (Strom) und U (Spannung), Pulsbreite, Gaszusammensetzung, Bauteiltoleranzen und Tropfenablösung überwacht werden, daß als auf den Lichtbogen einwirkende Störgrößen geometrische Einflüsse, insbesondere Bauteiltoleranzen, mechanische Einflüsse, insbesondere Unregelmäßigkeiten im Drahtvorschubsystem, Fehler im Schlauchpaket und am Brenner, Änderungen der Schutzgasatmosphäre und im Gasstrom, insbesondere Gaskonzentration, Kühlwassereinbruch, Gasmengendurchsatz, Turbulenzen, erkannt werden, daß. die durch Überwachung angefallenen Informationn digital gespeichert und mit einem vorgegebenen Toleranzfeld verglichen werden, daß ein mehrkanaliger Transientenrecorder zur Meßwerterfassung mit einem Computer zur Meßwertverarbeitung verbunden wird, daß die Meßwertverarbeitung zur Korrektur der Prozeßparameter oder zur Abschaltung der Anlage benutzt wird.
Beansprucht wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Rechner und ein Transientenrecorder, gegebenenfalls versehen mit Peripheriegeräten wie Drucker, Bildschirm, Tonträger, verbunden sind mit einer Impulsstromquelle, einer Gasmischbatterie, Meßdatenerfassung, Tropfenbeobachtung, wobei die Impulsstromquelle verbunden ist mit der Drahtvorschubseinrichtung, der Grundstrom-/Pulsstrom-Einrichtung, der Grundspannung-/Pulsspannungs-Einrichtung, und wobei die Gasmischbatterie mit der Gasglocke am Lichtbogen verbunden ist, wobei weiterhin die Impulsstromquelle mit einem Pulsverhältnisgeber- und meßgerät versehen ist, das mit Pulsstromeinrichtung und Pulsspannungseinrichtung verbunden ist, wobei der Lichtbogen bzw. Brenner mit der Pulsstromeinrichtung, der Pulsspannungseinrichtung, der Gasglocke und der Tropfenbeobachtung verknüpft sind, und die Impulsstromquelle mit dem Drahtvorschub gekoppelt ist, und Drahtvorschub, Strom-(Pulshöhen-, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät, Spannungs-(Pulshöhen-, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät, Spektralanalysegerät, Meßgerät zur optischen Messung Tropfenablösung über die Meßwertgeber für Drahtgeschwindigkeit, Strom, Spannung, Gas mit Rechner und Transientenrecorder verbunden sind und Lichtbogen bzw. Brenner mit den Meßgeräten für Strom, Spannung, Spektralanalyse, Tropfenablösung verknüpft sind.
Die Erfindung ist besonders geeignet zum automatischen Schweißen beliebig geformter Werkstücke.
Sie ermöglicht die Sicherung des Schweißprozesses durch automatische Überwachung der prozeßspezifischen Parameter.
Besonders geeignet zur Anwendung im Rahmen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist die Schweißstromquelle, deren Funktionsprinzip in der DE-OS 32 19 726 beschrieben worden ist. Diese Stromquelle reagiert mit Parameteränderungen auf äußere Störeinflüsse im Lichtbogen. Sie ermöglicht ein neuartiges Prozeßüberwachungs- und Regelsystem.
Aus bestimmten charakteristischen Fehlermustern erkennt das System die Art des Fehlers und regelt den Fehler aus oder schaltet den Prozeß ab, sofern der Fehler nicht zu korrigieren ist oder nicht definiert werden kann.
Das System ist durch entsprechende Rechner programme mit spezifischen schweißtechnischen Kenntnissen auszurüsten Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Figur 1 zeigt einen Rechner 1 und einen Transientenrecorder 2, gegebenenfalls versehen mit Peripheriegeräten wie Drucker 3, Bildschirm 4, Tonträger 5, verbunden sind mit einer Impulsstromquelle 6, einer Gasmischbatterie 7, Meßdatenerfassung 8, Tropfenbeobachtung 9, wobei die Impulsstromquelle 6 verbunden ist mit der Drahtvorschubseinrichtung 1O, der Grundstrom-/ Pulsstrom-Einrichtung 11, der Grundspannung-/ Pulsspannungs-Einrichtung 12, und wobei die Gasmischbatterie 7 mit der Gasglocke 13 am Lichtbogen 14 verbunden ist, wobei weiterhin die Impulsstromquelle 6 mit einem Pulsverhältnisgeber- und meßgerät 15 versehen ist, das mit Pulsstromeinrichtung 11 und Pulsspannungseinrichtung 12 verbunden ist, wobei der Lichtbogen 14 bzw. Brenner 16 mit der Pulsstromeinrichtung 11, der Pulsspannungseinrichtung 12, der Gasglocke 13 und der Tropfenbeobachtung 9 verknüpft sind, und die Impulsstromquelle 6 mit dem Drahtvorschub 1o gekoppelt ist, und Drahtvorschub 10, Strom- (Pulshöhen-, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät 17, Spannungs- (Pulshöhen, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät 18, Spektralanalysegerät 19, Meßgerät zur optischen Messung Tropfenablösung 20 über die Meßwertgeber für Drahtgeschwindigkeit 21, Strom 22, Spannung 23, Gas 24 mit Rechner 1 und Transientenrecorder 2 verbunden sind und Lichtbogen 14 bzw. Brenner 16 mit den Meßgeräten für Strom 17, Spannung 18, Spektra@analyse 19, Tropfenablösung 20 verknüpft.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patentansprüche 1. Verfahren zur Prozeßregelung von Schweißvorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß durch überwachung der prozeßspezifischen Schweißparameter aus dem auf Störgrößen reagierenden Lichtbogen mittels Meßgeräten und Kopplung zum Schweißbrenner der Schweißvorgang geregelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als prozeßspezifische Parameter Strom, insbesondere 1marx und/oder Imin, Spannung, insbesondere Umax und/oder Umin, Frequenz, Impulsfrequenz von I (Strom) und U (Spannung), Pulsbreite, Gaszusammensetzung, Bauteiltoleranzen und Tropfenablösung überwacht werden.
3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als auf den Lichtbogen einwirkende Störgrößen geometrische Einflüsse, insbesondere Bauteiltoleranzen, mechanische Einflüsse, insbesondere Unregelmäßigkeiten im Drahtvorschubsystem, Fehler im Schlauchpaket und am Brenner, Änderungen der Schutzgasatmosphäre und im Gasstrom, insbesondere Gaskonzentration, Kühlwassereinbruch, Gasmengendurchsatz, Turbulenzen, erkannt werden.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch überwachung anfallenden Informationen digital gespeichert und mit einem vorgegebenen Toleranzfeld verglichen werden.
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis ~4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrkanaliger Transientenrecorder zur Meßwerterfassung mit einem Computer zur Meßwertverarbeitung verbunden wird.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertverarbeitung zur Korrektur der Prozeßparameter oder zur Abschaltung der Anlage benutzt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (1) und ein Transientenrecorder (2), gegebenenfalls versehen mit Peripheriegeräten wie Drucker (3), Bildschirm (4), Tonträger (5), verbunden sind mit einer Impulsstromquelle (6), einer Gasmischbatterie (7), Meßdatenerfassung (8), Tropfenbeobachtung (9), wobei die Impulsstromquelle (6) verbunden ist mit der Drahtvorschubseinrichtung (wo), der Grundstrom-/Pulsstrom-Einrichtung (11), der Grundspannung-/Pulsspannungs-Einrichtung (12), und wobei die Gasmischbatterie (7) mit der Gasglocke (13) am Lichtbogen (1'4) verbunden ist, wobei weiterhin die Impulsstromquelle (6) mit einem Pulsverhältnisgeber- und meßgerät (15) versehen ist, das mit Pulsstromeinrichtung (11) und Pulsspannungseinrichtung (12) verbunden ist, wobei der Lichtbogen (1'4) bzw.

Brenner (16) mit der Pulsstromeinrichtung (11), der Pulsspannungseinrichtung (12), der Gasglocke (13) und der Tropfenbeobachtung (9) verknüpft sind, und die Impulsstromquelle (6) mit dem Drahtvorschub (lo) gekoppelt ist, und Drahtvorschub (wo), Strom-(Pulshöhe-, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät (17), Spannungs-(Pulshöhen-, Frequenzgeschwindigkeits-) Meßgerät (18), Spektralanalysegerät (19), Meßgerät zur optischen Messung Tropfenablösung (20) über die Meßwertgeber für Drahtgeschwindigkeit (21), Strom (22), Spannung (23), Gas (2'4) mit Rechner (1) und Transientenrecorder (2) verbunden sind und Lichtbogen (14) bzw. Brenner (16) mit den Meßgeräten für Strom (17), Spannung (18), Spektralanalyse (19), Tropfenablösung (20) verknüpft sind.