DE3711771A1 - Verfahren und einrichtung fuer die prozessreglung beim punktschweissen - Google Patents
Verfahren und einrichtung fuer die prozessreglung beim punktschweissenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
für die Prozeßreglung während des Punkt-, Buckel- oder
Rollennahtschweißens, in dem die, für den Schweißprozeß
vorgegebenen mechanischen und/oder elektrischen Prozeß
größen während des Schweißens überwacht werden und bei
Veränderung innerhalb des Schweißvorganges über mehrere
Stellgrößen nachregelbar ist.
Im allgemeinen ist bekannt, daß für die genannten Schweiß
verfahren bereits Regel- und Steuersysteme unter Verwen
dung von Sensoren und elektrischen Einrichtungen ent
wickelt und eingesetzt wurden. Derartige Systeme sind
überwiegend nur in der Lage, Veränderungen der vorge
gebenen Prozeßgrößen während des Schweißvorganges zu
registrieren.
Ein ähnliches Verfahren ist beispiels
weise durch die DE-PS 23 62 520 bekannt. Dieses Verfahren
stützt sich darauf, daß die elektrischen Werte gemessen
werden, die den absoluten Werten der positiven und
negativen Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder
Wegamplituden der einzelnen Elektrodenbewegungen ent
sprechen. Durch Verarbeitung der Signale werden Größen
bestimmt, die den zeitlichen Ablauf des Schweißprozesses
beschreiben. Durch den Vergleich dieser Signale mit
denen einer Schweißung optimaler Qualität wird eine
elektrische Größe ermittelt, die durch Verstellen des
Phasenanschnittwinkels für den Schweißstrom eine Pro
zeßreglung ermöglicht. Bei Anwendung von Einrichtungen,
die nach diesem Verfahren gebaut worden sind, hat es
sich gezeigt, daß nicht in jedem Fall alle Störgrößen
erfaßt und ausgeregelt werden, die beim Schweißen auf
treten können. Insbesondere wirken sich Störgrößen, die
bei der Kalibrierschweißung auftreten können, auch auf
die weiteren geregelten Schweißungen aus. Die Störgrös
sen wirken sich somit, wenn sie nicht durch zusätzliches
Messen der Prozeßgrößen erkannt werden, nachteilig auf
alle weiteren geregelten Schweißungen aus.
Die bekannten Systeme und Verfahren für die Prozeßrege
lung beim Punkt-, Buckel- und Rollennahtschweißen ver
wenden alle nur eine Führungsgröße, um Störgrößen, die
den Schweißprozeß beeinflussen, mit Hilfe einer Stell
größe auszugleichen. Es hat sich gezeigt, daß sich mit
dieser einen Führungs/Stellgröße nicht alle Störgrößen
einwirkungen ausreichend genug berücksichtigen lassen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
durch das Messen und Verarbeiten mehrerer Prozeßgrößen
(mechanische und elektrische) in Realzeit, den Schweiß
prozeß und seine Veränderungen präziser zu erfassen,
um durch Regelungsprozesse während des aktuellen Schweiß
vorganges eine gleichmäßige Qualität der Schweißung zu
erzielen.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren
nach dem Hauptanspruch und eine Einrichtung gemäß der
Einrichtungsansprüche, durch deren kennzeichnende Merk
male gelöst.
Für das vorliegende Verfahren und die Einrichtung werden
für die Schweißprozeßreglung sowohl mechanische als auch
elektrische Stellgrößen verwendet. Für das Messen dieser
Größen werden Sensoren benutzt, die unempfindlich gegen
über den, in Schweißmaschinen auftretenden großen elektro
magnetischen Feldern und anderen Beeinflussungen sind.
Die mechanischen Größen sind hierbei Elektrodenkraft und
Elektrodengeschwindigkeit, Elektrodenbeschleunigung und
Elektrodenweg. Die elektrischen Größen sind hierbei der
Spannungsabfall zwischen den Elektroden, der Schweißstrom
und der zeitliche Verlauf von Übergangs- und Werkstoff-
Widerstandsänderung während des Schweißvorganges.
Die Größe des Schweißstromes wird über eine Grobsteuerung
vorgewählt, die die Leerlaufspannung der Maschine auf
der Sekundärseite über Veränderung der Transformatoran
zapfung einstellt. Die Feineinstellung und auch die Ver
stellung des Schweißstromes während des Schweißens selbst
erfolgt über eine Veränderung des Phasenanschnittes des
Schweißstromes mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerung.
Insbesondere geht die Erfindung von der Möglichkeit aus,
daß anhand des Widerstandsverhaltens des Schweißmaterials
und der Elektrodenbewegungen das Schweißergebnis beur
teilbar ist. Dabei hat es sich gezeigt, daß man bei der
Prozeßregelung gleichbleibend gute Schweißungen erzielen
kann, wenn der Schweißprozeß für die Regelung in eine
Vielzahl von Bereichen unterteilt wird.
Jedem dieser Bereiche ist ein Bewertungsschema zugeord
net, von dem Kriterien abgeleitet werden, die zur Rege
lung der Schweißungen herangezogen werden.
Zusätzlich zeigt das erfindungsgemäße Verfahren und die
Einrichtung die Möglichkeit auf, daß der Kurvenverlauf
für verschiedene Werkstoffe und Abmessungen an Probe
stücken oder an realen Bauteilen ermittelt, gespeichert
und dargestellt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge
mäßen Verfahrens und der Einrichtung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand nachstehender Beschreibung und
Zeichnungen näher erläutert und dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 Verschiedene Signalkurven für Elektroden
geschwindigkeit (X) (1A) und Widerstands
verlauf (R) (1B) bei veränderter Energie
zufuhr am Beispiel der weichen unlegierten
Stähle mit zugeordnetem Schweißbereichs
diagramm (1 C)
Fig. 2 Verschiedene Signalkurven für Elektroden
kraft (F), Schweißstrom (J) und Elektro
dengeschwindigkeit (X) für eine optimale
Schweißverbindung
Fig. 3 Eine blockschaltmäßige Übersicht über den
Ablauf des Verfahrens mit einer Schweiß
maschine
Fig. 4 Beispiel eines Bewertungsschemas für eine
Stellgröße
Fig. 5 Schematische Übersicht über das erfindungs
gemäße Verfahren und einer entsprechenden
Einrichtung
Die Widerstandsschweißung ist ein Preßschweißverfahren,
bei dem die zu verbindenden Werkstücke durch einen
direkt hindurchgeleiteten elektrischen Strom örtlich
überwiegend bis zum schmelzflüssigen Zustand erwärmt
und mittels Druck zusammengeschweißt werden. Von der
Vielzahl der für die Schweißprozeßreglung möglichen
Größen haben einige mechanische und elektrische Größen
wesentliche Bedeutung. Dies sind insbesondere die
mechanischen Größen Elektrodenkraft, Elektrodenge
schwindigkeit, Elektrodenbeschleunigung, Elektroden
weg und ihr zeitlicher Verlauf.
Die wesentlichen elektrischen Größen sind: Der Spannungs
abfall zwischen den Elektroden, der Schweißstrom, die
Widerstandsänderung während des Schweißvorganges und
der zeitliche Verlauf dieser Größen.
Der Einfluß der Größen Schweißstromstärke und Schweiß
zeit auf den Geschwindigkeits- und den Widerstandsver
lauf läßt sich aus Fig. 1 und Fig. 2 erkennen.
In Fig. 1A und 1B zeigen die Kurven 1-5 beispielhaft
die Elektrodengeschwindigkeit sowie die Kurven 6-10
den Widerstandsverlauf während der Schweißzeit.
Im einzelnen bedeuten:
Kurven 1 und 6: (unterhalb der Klebgrenze, Fig. 1C, 11)
Wird mit einem zu geringen Strom geschweißt, verlängert sich die Phase des Zusammenbruchs der Oberflächenwider stände. Die Widerstandszunahme (6) erfolgt flach, die Elektrodenbewegung ist gering, was aus dem Diagramm der Elektrodengeschwindigkeit (1) abgeleitet werden kann.
Wird mit einem zu geringen Strom geschweißt, verlängert sich die Phase des Zusammenbruchs der Oberflächenwider stände. Die Widerstandszunahme (6) erfolgt flach, die Elektrodenbewegung ist gering, was aus dem Diagramm der Elektrodengeschwindigkeit (1) abgeleitet werden kann.
Es tritt kein Aufschmelzen ein, und es bildet sich keine
Schweißlinse.
Kurven 2 und 7: (oberhalb der Klebgrenze, Fig. 1C, 12)
Diese Kurven zeigen ähnliche Charakteristiken wie die Kurven 1 und 6. Es entstehen "Klebschweißungen" mit ersten kleinen aufgeschmolzenen Bereichen. Die Verbin dungen sind nicht belastbar.
Diese Kurven zeigen ähnliche Charakteristiken wie die Kurven 1 und 6. Es entstehen "Klebschweißungen" mit ersten kleinen aufgeschmolzenen Bereichen. Die Verbin dungen sind nicht belastbar.
Kurven 3 und 8: (empfohlener Schweißbereich, Fig. 1C, 13)
Diese Kurven lassen erfahrungsgemäß erkennen, daß einem solchen Elektrodenschwingungs- und Widerstandskurvenver lauf gute Schweißergebnisse zugeordnet sind.
Diese Kurven lassen erfahrungsgemäß erkennen, daß einem solchen Elektrodenschwingungs- und Widerstandskurvenver lauf gute Schweißergebnisse zugeordnet sind.
Solche Kurvenverläufe sind bei unter Wiederholbedingun
gen geschweißten Proben vergleichbarer Qualität werk
stoffabhängig beobachtet worden.
Kurven 4 und 9: (vor der Spritzergrenze, Fig. 1C, 14)
Diese Kurven zeigen, daß der empfohlene Bereich bereits teilweise überschritten ist. Dadurch werden einige Qualitätsmerkmale (z.B. Scherzugkraft) noch verbessert, während andere sich schon verschlechtern (z.B. Elektro deneindrucktiefe). Dieser Bereich ist daran erkennbar, daß eine starke Widerstandsabnahme (9) gegen Ende der Schweißzeit erfolgt (Dickenabnahme durch plastische Ver formung). Flüssiges Schweißgut kann bereits unbemerkt aus der Schweißung austreten, dies macht sich durch hohe Geschwindigkeitswerte (4), die der Bewegung der freien Elektrode zugeordnet sind, bemerkbar.
Diese Kurven zeigen, daß der empfohlene Bereich bereits teilweise überschritten ist. Dadurch werden einige Qualitätsmerkmale (z.B. Scherzugkraft) noch verbessert, während andere sich schon verschlechtern (z.B. Elektro deneindrucktiefe). Dieser Bereich ist daran erkennbar, daß eine starke Widerstandsabnahme (9) gegen Ende der Schweißzeit erfolgt (Dickenabnahme durch plastische Ver formung). Flüssiges Schweißgut kann bereits unbemerkt aus der Schweißung austreten, dies macht sich durch hohe Geschwindigkeitswerte (4), die der Bewegung der freien Elektrode zugeordnet sind, bemerkbar.
Kurven 5 und 10: (oberhalb Spritzergrenze, Fig. 1C, 15)
Wird mit zu großem Strom geschweißt, kann es zu einem explosionsartigen Spritzen mit Materialverlust an der Schweißstelle und damit starken Schwankungen der Ver bindungsfestigkeit kommen. Der Kurvenverlauf (10) mit einer sprunghaften Abnahme des Widerstandes deutet auf einen oben beschriebenen Materialverlust hin (Dicken abnahme). Genauso deuten die extremen Geschwindigkeits werte (5) auf starke, durch den Materialverlust ausge löste, Elektrodenbewegungen hin.
Wird mit zu großem Strom geschweißt, kann es zu einem explosionsartigen Spritzen mit Materialverlust an der Schweißstelle und damit starken Schwankungen der Ver bindungsfestigkeit kommen. Der Kurvenverlauf (10) mit einer sprunghaften Abnahme des Widerstandes deutet auf einen oben beschriebenen Materialverlust hin (Dicken abnahme). Genauso deuten die extremen Geschwindigkeits werte (5) auf starke, durch den Materialverlust ausge löste, Elektrodenbewegungen hin.
Aus den Erfahrungen gemäß der Probeschweißungen nach
Fig. 1A und 1B ist die Kenntnis entstanden, daß es
möglich ist, durch gleichzeitige Verarbeitung der Elek
trodenbewegungen und des Widerstandsverhaltens der
Schweißstelle das Schweißergebnis vorteilhafter als
es bisher war, zu beurteilen und daß es auch möglich
ist, diese Größen als Führungsgrößen heranzuziehen.
Der Bereich 13, Fig. 1C deutet hierbei den empfohlenen
Bereich an, in dem der Schweißvorgang ablaufen muß,
wenn eine Qualitätsschweißung entstehen soll.
Die Elektrodenbewegung wird direkt an der beweglichen
Elektrode mit Hilfe eines Sensors (47) aufgenommen.
Um ein, dem Widerstandsverlauf proportionales Signal
zu erhalten, genügt es, bei stromeingeprägten Maschinen
im allgemeinen den Spannungsabfall über der Schweiß
stelle direkt an den Elektroden abzugreifen, zu digi
talisieren und einer Auswertelektronik zuzuleiten.
Für alle anderen Schweißeinrichtungen wird der Wider
stand und sein Verlauf aus Strom- und Spannungsmessun
gen berechnet. Die hierfür verwendeten Einrichtungen,
wie Sensoren, Regel-, Speicher- und Steuerelektronik,
unter Verwendung bekannter Mikroprozessoren, werden
weiter unten noch näher erläutert.
Bei den Störgrößen ist zu unterscheiden, ob sie kurz
fristig oder während der gesamten Schweißzeit wirken
und ob ihr Einfluß die Schweißlinse vergrößert (zu
große Wärmeerzeugung) oder verkleinert (zu geringe
Wärmeerzeugung). Die Bewertungshierarchie ist so auf
gebaut, daß sie je nach Zeitpunkt der Störgrößenein
wirkung über das Bewertungsschema entsprechend reagiert.
So werden z.B. Spritzer, die sich als große Bewegungs
signale bemerkbar machen, in der Zeit, in der die Kon
taktwiderstände zusammenbrechen Fig. 2 I anders bewertet
als zu einem späteren Zeitpunkt.
Damit die Steuerelektronik den Zustand des Schweißpro
zesses erfassen, beurteilen und regeln kann, wird der
Schweißprozeß gemäß Fig. 2 in einzelne Bereiche aufge
teilt:
- I. Aufbau der Elektrodenkraft auf den für das Schweißen benötigten Wert.
- II. Zusammenbruch des Übergangswiderstandes zwischen den zu schweißenden Werkstücken.
- III. Zunahme des Stoffwiderstandes durch Erwärmen der Schweißstelle.
- IV. Schweißlinsenwachstum auf 80 bis 90% ihrer Endgröße bei den gegebenen Schweißbedingungen.
- V. Einsinken der Elektroden in die Werkstückoberfläche mit möglicher Spritzerbildung.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Zuordnung der Bereiche
I bis V zu den Signalkurven für Elektrodenkraft (F),
Schweißstrom (J), Widerstand (R) und Elektrodengeschwin
digkeit (X) bei einer optimalen Schweißung an weichen
unlegierten Stahlblechen St 1203. Durch die Wirkung von
Prozeßstörgrößen verändert sich der Signalkurvenverlauf
für den Widerstand (R), die Elektrodengeschwindigkeit (X)
und die Elektrodenkraft (F) in unterschiedlicher Weise.
Diese Zusammenhänge bieten den Ansatzpunkt für die Ent
wicklung eines neuen Prozeßregelgerätes für das Wider
standsschweißen, mit dem mehr als nur eine Prozeßgröße
für die Qualitätsregelung ausgenutzt werden und bei dem
durch die Benutzung von Bewertungsschemen und Tabellen
auf Kalibrierschweißungen verzichtet werden kann. Die
Steuerelektronik berücksichtigt den Signalverlauf in
folgender Weise:
Falls sich die Elektrodenkraft (F) nicht in der vorgege
benen Zeit (Vorhaltezeit) aufbaut, wird der Schweißstrom
nicht eingeschaltet, es erfolgt eine optische und/oder
akustische Warnung. Falls die Elektrodenkraft nicht nach
einer weiteren Wartezeit aufgebaut ist, erfolgt ein Alarm
aufruf und ein Stillstand der Maschine.
Nach Ablauf der Vorhaltezeit (die Elektrodenkraft ist
aufgebaut), wird der Schweißstrom eingeschaltet.
Mit Beginn des Schweißstromes (J) muß die Widerstands
kurve (R) (abhängig von Blechdicke, Oberflächenbeschaf
fenheit, Werkstoffsorte) auf ein Minimum abfallen,
während sich das Schwingungsverhalten, abgeleitet aus
der Geschwindigkeit (X) oder der Beschleunigung (X) in
diesem Bereich durch starke Veränderungen auszeichnet.
Hier wachsen die einzelnen Schmelzstellen zu einer sehr
dünnen, noch nicht meßbaren Schmelzfläche zusammen, die
sich schon weitgehend über den Durchmesserbereich der
endgültigen Schweißlinse erstreckt. Dieser Abschnitt ist
durch ein geringes Schwingungsverhalten bei großen Än
derungen des Widerstandsverlaufes, bezogen auf den Ge
samtanstieg, gekennzeichnet.
Dieser Bereich ist durch ein schnelles Wachsen der
Schweißlinseneindringtiefe auf etwa 80% des Endwertes
und des Linsendurchmessers auf etwa 90% seines End
wertes gekennzeichnet. Die Schweißlinsenbildung ist
praktisch dann abgeschlossen, wenn beide Kurven (R + X)
ein Maximum erreicht haben.
In diesem Bereich ist der Werkstoff zwischen den Elek
troden durch den Temperaturanstieg so stark plastifi
ziert worden, daß die Elektroden in den Werkstoff ein
dringen können. Als Folge der Dickenänderung nimmt
der Widerstand ab, und es finden nur noch Bewegungen
der Elektrode mit verringerter Geschwindigkeit statt.
In diesem Zeitabschnitt wachsen Linsendicke bzw. Lin
seneindringtiefe und Linsendurchmesser nur noch gering
fügig, bis die Spritzergrenze erreicht wird.
Wenn Störgrößen den Prozeß beeinflussen, verschieben
sich die typischen Kurven für eine Schweißung mit aus
reichender Qualität, abhängig davon, ob die Störgrößen
eine größere oder kleinere Energiezufuhr zur Folge
haben, in einer Weise, wie sie Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 zeigt schematisch die Erfassung aller den Prozeß
beeinflussenden Größen.
Der Schweißprozeß im Block 21 wird eingeleitet durch
das Einbringen der zu schweißenden Teile, durch das
Zusammenpressen der Elektroden mittels Aufbau einer
Elektrodenkraft (F) und Zuschalten eines Schweißstromes
(J). Dieser Schweißstrom (J) wird durch den Stromfluß
winkel (β) beeinflußt. Weiterhin beeinflussen den Schweiß
prozeß in Block 21 eine Vielzahl von Störgrößen (22).
Diese können beispielsweise Oberflächenverschmutzungen,
Elektrodenverzunderungen, Versorgungsspannungsschwankun
gen usw. sein. Die Ergebnisse des Schweißprozesses
sind erfindungsgemäß Schweißungen (23) mit gleichbeiben
der Qualität. Erreicht wird dies durch Erfassen der
Regelgrößen F, X, X, U, J in Block 24.
In Block 25 werden mittels einer Bewertungshierarchie,
in diesem Fall ein elektronisches Speicher-Rechnersystem,
die Prozeßregelgrößen erfaßt, bewertet und daraus die
Stellgröße ermittelt, mit der der Stromflußwinkel (b)
des zugeführten Schweißstromes beeinflußt und somit
eine Änderung der Energiezufuhr erreicht wird.
Möglich ist weiterhin eine Veränderung der Schweißzeit
und ein Verstellen der Elektrodenkraft.
Fig. 4 zeigt am Beispiel für unlegierte Stähle das
Bewertungsschema der Führungsgrößen X und R in groben
Abstufungen von 0 bis 3 bzw. -3 zur Ermittlung der
Stellgröße β für die Schweißbereiche II-V dargestellt
in Fig. 2. Für die Bereiche II-V in Fig. 2 wird in
einem schematischen Gittersystem Fig. 4, auf der Abszisse
das Widerstandsverhalten (R) steigend nach + oder fallend
nach - und auf der Ordinate das Schwingungsverhalten als
absolute Größe dargestellt.
Doppelt schraffierte Felder (31) kennzeichnen den
empfohlenen Schweißbereich (Fig. 1C, 13).
Einfach schraffierte Felder (33) kennzeichnen die Schweiß
bereiche der Klebeverbindungen (Fig. 1C, 11 und 12).
Leere Felder (32) kennzeichnen die Schweißbereiche der
Spritzerbildungen (Fig. 1C, 14 und 15).
Aus diesem Schema kann man erkennen, wie die Bewertungs
hierarchie, hier für unlegierte oder niedriglegierte
Stähle Fig. 3 (25), die beiden Regelgrößen Schwingungs
und Widerstandsverlauf verarbeitet, um die Stellgröße β
zu ermitteln. Aus den Darstellungen der Bereiche II-V
wird die unterschiedliche Ableitung von β ersichtlich.
Zur Erklärung dieses Verhaltens wird auf Fig. 1C hinge
wiesen.
Wenn sich im Bewertungsschema nach Fig. 4 die Werte der
ermittelten Regelgrößen X und R in den doppelt schraf
fierten Feldern Fig. 4 (31) befinden, dann verläuft die
Schweißung im empfohlenen Bereich Fig. 1C, 13, die Stell
größe ist gleich Null, der Stromflußwinkel β ist korrekt
eingestellt.
Befinden sich die Regelgrößen X und R in den Leerflächen
Fig. 4 (32), bewegt sich der Schweißprozeß in Richtung
Spritzergrenze Fig. 1C, 15, der Stromflußwinkel β ist
zu verringern.
Befinden sich die Regelgrößen X und R in den schraffierten
Flächen Fig. 4 (33), dann befindet sich der Schweißpro
zeß im Bereich Klebschweißung "keine Verbindung"
Fig. 1C, 11, der Stromflußwinkel β ist zu vergrößern.
Wenn die Bewertungshierarchie anhand des Bewertungs
schemas erkennt, daß die Stromverstellung mittels der
Phasenanschnittsteuerung nicht ausreicht, um den
Schweißverlauf in den empfohlenen Bereich zu steuern
Fig. 1C, 13, wird die Qualitätsschweißung durch zu
sätzlich veränderte Schweißzeiten erreicht.
Um schnell und differenziert regeln zu können, ist das
Bewertungsschema in mehr als nur drei Entscheidungs
felder (doppelt schraffiert, einfach schraffiert, leer)
pro Schweißbereich, wie es hier vereinfacht dargestellt
ist, unterteilt.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild der Schweißeinrichtung
mit entsprechenden Steuer- und Überwachungseinrichtungen.
Die Schweißmaschine wird wiedergegeben durch die beiden
Elektroden (42) und (42 a). Über oder an der beweglichen
Elektrode (42) ist ein Bewegungssignalaufnehmer (47)
angebracht. Hierbei kann es sich um einen seismischen
Schwingungsaufnehmer, einen optischen Beschleunigungs
aufnehmer oder, wie im vorliegenden Beispiel, um einen
piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer handeln.
Weiter befinden sich an den beiden Elektroden die
Spannungsabgriffe (48).
Die Signale der Bewegungssignalaufnehmer (47) und der
Spannungsabgriffe (48) werden verstärkt und einem
Analog-Digitalwandler (54) zugeführt.
Wie dargestellt, ist unterhalb der Elektrode (42)
eine Kraftmeßzelle (45) vorgesehen, deren Signal eben
falls dem Analog-Digitalwandler (54) zugeführt wird.
Über die Signalausgabeeinheit (53) wird die Elektro
denkraft in der Krafterzeugungseinrichtung (44) und
den Schweißanforderungen gemäß angepaßt.
Anhand der digitalisierten Regelgrößen des Analog-
Digitalwandlers (54) ermittelt eine elektronische
Steuer- und Recheneinheit, z.B. ein Mikroprozessor
(51), gemäß dem Bewertungsschema Fig. 4 die Stell
größe β, die den Stromflußwinkel in der Schweißma
schinensteuerung (43) verändert bzw. beeinflußt. ln
dieser Steuerung (43) erfolgt mittels einer Ausgabe
über die Signalausgabeeinheit (53) auch die Ver
kürzung bzw. Verlängerung der Schweißzeit.
Über eine Tastatur mit Sichtgerät (57) kann eine Para
metereinstellung zur Anpassung verschiedener Schweiß
maschinen und verschiedener Schweißaufgaben erfolgen.
Eine Protokollausgabe (59) dient zur Erfassung und Aus
zeichnung von ausgewählten Schweißergebnissen, z.B.
für statistische Zwecke.
Die Alarmanzeige (58) dient zur optischen und/oder
akustischen Anzeige, wenn der Schweißprozeß nicht
selbstständig so regelbar ist, daß er im empfohlenen
Bereich Fig. 1C, 13 verläuft.
Claims (8)
1. Verfahren für die Prozeßregelung beim Punkt-, Buckel-
und Rollennahtschweißen, wobei während des Schweiß
prozesses Prozeßgrößen erkannt, gespeichert und einer
Steuereinrichtung zur Verarbeitung zugeführt und mit
den Werten einer vorgegebenen optimierten Schweißung
verglichen werden und die Steuereinrichtungen in den
ablaufenden Schweißprozeß regelnd eingreift, da
durch gekennzeichnet, daß der
Schweißvorgang unter Kontrolle und nach in der Steuer/
Speichereinrichtung (25) abgelegten Bewertungssche
men und Tabellen, die die Zusammenhänge zwischen
Widerstandsänderung und Schwingungsverlauf der Elek
troden, abhängig von der Schweißlinsenbildung dar
stellen und den Einfluß der Stellgrößen (β, F) auf
diese Zusammenhänge festlegen, erfolgt und die Ab
weichung des Prozeßverlaufes durch mehr als eine
Stellgröße (Stromflußwinkel b, Elektrodenkraft F
und Schweißzeit t) regelbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die theoretischen und
realen Schweißkurven Widerstandsverlaufskurven und
Elektrodenbewegungskurven sind und in mehrere Be
reiche (I-V) (Fig. 2) eingeteilt werden und jede
Abweichung der realen von der theoretischen Kurve
in jedem Bereich über Stellgrößen eine Prozeßre
gelung bewirken kann, wobei bestimmten Bereichen
(II-V) verschiedene Bewertungsschemen (Fig. 4)
zugeordnet sind.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Stellgrößen
für die Prozeßregelung während des Schweißvorganges
der Schweißstrom, die Elektrodenkraft und die
Schweißzeit gemeinsam oder jeweils einzeln regelbar
sind.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens für die
Prozeßregelung beim Punkt-, Buckel- oder Rollennaht
schweißen, wobei mechanische, optische und elektrische
Sensoren den Schweißprozeß an den Schweißelektroden
überwachen und mittels einer Steuereinrichtung (50)
registrieren, dadurch gekennzeich
net, daß eine Kraftmeßzelle (45) und ein Bewe
gungssignalaufnehmer (47), der mit der beweglichen
Elektrode (42) verbunden ist, während des Schweißpro
zesses Signale einem elektronischem Speicher (52) in
einer Steuereinrichtung (50) zuführen, so daß mittels
einer Bewertungshierarchie in der Steuereinrichtung
ein Regelsignal unmittelbar auf die Kraftquelle (44)
der beweglichen Elektrode ausgebbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Bewegungssignal
aufnehmer (47) ein piezoelelektrischer Beschleuni
gungsaufnehmer ist.
6. Einrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, da
durch gekennzeichnet, daß der
Bewegungssignalaufnehmer (47) ein seismischer
Schwingungsaufnehmer ist.
7. Einrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, da
durch gekennzeichnet, daß der
Bewegungssignalaufnehmer (47) ein optomechanischer
Schwingungsaufnehmer ist.
8. Einrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, da
durch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (50) aus einem Mikroprozessor
mit Vergleicher (51), einem Speicher (52), einer
Signaleingabe (54), einer Signalausgabe (55) und
einer Peripheriegeräte-Schnittstelle (55) besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873711771 DE3711771A1 (de) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Verfahren und einrichtung fuer die prozessreglung beim punktschweissen |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19873711771 DE3711771A1 (de) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Verfahren und einrichtung fuer die prozessreglung beim punktschweissen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3711771A1 true DE3711771A1 (de) | 1988-10-27 |
DE3711771C2 DE3711771C2 (de) | 1989-10-19 |
Family
ID=6325095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873711771 Granted DE3711771A1 (de) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Verfahren und einrichtung fuer die prozessreglung beim punktschweissen |
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---|---|
DE (1) | DE3711771A1 (de) |
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