DE3844124A1

DE3844124A1 - Automatisches kopierverfahren fuer einen schweissbrenner in einem bogenschweissroboter

Info

Publication number: DE3844124A1
Application number: DE3844124A
Authority: DE
Inventors: Seigo Nishikawa; Shinji Okumura; Tadayuki Amano; Kazutoshi Hata
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1989-07-06
Also published as: US4937426A; SE8804673D0; US5066848A; SE8804673L; DE3844124C2

Description

Es wird auf den Hintergrund der Erfindung und den Stand der Technik Bezug genommen. Die Erfindung betrifft ein automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner bei einem Kehlnahtschweißen mittels eines mit aufbrauchbarer Elektrode arbeitenden Bogenschweißroboters.

In der Vergangenheit wurde als Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schweißbrenners (4) mittels eines mit aufbrauchbarer Elektrode arbeitenden Bogenschweißroboters, der gemäß Fig. 1 eine Kehlnahtschweißung kopierte, bei welcher eine obere Platte (Steg) (2) über einer unteren Platte (Flansch) (3) liegt, und eine Schweißfugenlinie (6) kopiert wird, ein automatisches Steuerverfahren vorgeschlagen, das die Tatsache ausnützt, daß ein Schweißstromwert erfaßt wird und der Schweißstromwert sich entsprechend einem Abstand zwischen dem Schweißbrenner und einem zu schweißenden Werkstoff ändert.

Das Kopieren der Breite der Schweißnahtlinie erfolgt entsprechend dem vorausstehend genannten Verfahren durch eine Schwingung des Schweißbrenners in Breitenrichtung der Schweißfuge, Integrieren der Schweißströme an beiden Schwingungsenden und Vergleich der integrierten Stromwerte, um die integrierten Stromwerte an beiden Enden gleich groß zueinander zu machen, oder den Schwingungsmittelpunkt des Schweißbrenners (4) an den beiden Schwingungsenden gegen den kleinen integrierten Stromwert zu bewegen.

Ferner erfolgt das Kopieren der Vertikalrichtung der Schweißfugenlinie (6) derart daß ein Durchschnittswert des integrierten Schweißstromwerts mit einem passenden voreingestellten Stromwert verglichen wird, und falls der Schweißstromwert groß ist, ist der Abstand zwischen dem Schweißbrenner und dem zu schweißenden Werkstoff gering, und daher erfolgt eine Korrektur nach oben während, falls der integrierte Wert des Schweißstromes kleiner als der voreingestellte Stromwert ist, der Abstand zwischen dem Schweißbrenner und dem zu schweißenden Werkstoff groß ist und deshalb eine Korrektur nach unten erfolgt.

Ist jedoch beim Verfahren eines Vergleichs der integrierten Stromwerte an beiden Schwingungsenden in einem Fall, wo gemäß Fig. 1 beim Kehlnahtschweißen die Wand (2) an der Seite der oberen Platte (Steg) (1) klein so wird sie geneigt oder die Wand (2) schmilzt leicht von der Seite der unteren Platte (Flansch) unter Verlust einer Wandecke, wenn der Schwingungsmittelpunkt (5) des Schweißbrenners (4) von der Schweißfugenlinie (6) gegen die obere Platte (1) hin abgelenkt wird, die verlängerte Längsabmessung eines Drahts (7) an der Seite der oberen Platte längerist als die verlängerte Längsabmessung eines Drahts an der Seite der unteren Platte (3), wie durch (m) angegeben wird. Daher ist der integrierte Stromwert an der Seite der oberen Platte (1) kleiner als der integrierte Stromwert an der Seite der unteren Platte (3), und infolgedessen wird ein Korrekturbefehl zur oberen Seite ausgegeben, und als Ergebnis erfolgt eine entgegengesetzte Korrektur ungeachtet des Umstands, daß der Schwingungsmittelpunkt ursprünglich gegen die Seite der unteren Platte (3) korrigiert wird, um das automatische Kopieren der Schweißfugenlinie vorzunehmen, was zu einer Erhöhung der Ablenkung führt die von der Schweißfugenlinie gegen die obere Platte (1) hin erfolgt.

Sobald eine Ablenkung gegen die obere Platte (1) hin erfolgt, wird die Länge des Drahtes (7) am Schwingungsende der oberen Plattenseite notwendigerweise lang wie in Fig. 2 dargestellt ist, und daher ist der integrierte Schweißstromwert am Schwingungsende der oberen Plat tenseite (1) klein, und infolgedessen erfolgt eine weitere Korrektur gegen die obere Platte (1) hin, und der Schwingungsmittelpunkt (5) wird weiterhin von der Schweißfugenlinie (6) wegbewegt.

Dieser Zustand ist der von der Schweißlinie abweichende Zustand bei einem automatischen Kopieren, das von einer Schwingung begleitet ist. Wegen des Auftretens dieses Phänomens kann bei einem zu schweißenden Werkstoff, bei dem die Wand (2) wie bei einer T-förmigen Auskehlung hoch ist, ein ausgezeichnetes automatisches Kopieren erzielt werden, jedoch ist bei einem zu schmelzenden Werkstoff, bei welchem die Wand (2) leicht schmilzt wie bei einer Hohlnaht, dessen Verwendung schwierig.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorausgehend beschriebene Schwierigkeit realisiert. Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt darin, ein automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner zu schaffen, der bei einem Kehlnahtschweißen eine Abweichung gegen die obere Platte oder die untere Platte hin ohne Anordnung einer besonderen Steuervorrichtung verhindern kann.

Zur Lösung der vorausgehend genannten Aufgabenstellung sieht die Erfindung eine Anordnung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß integrierte Stromwerte an beiden Enden der Schwingung mit einem integrierten Stromwert eines Schwingungsmittelpunkts verglichen werden, wobei eine Abweichung gegen die obere Platte hin erfaßt wird, oder daß Frequenzkomponenten zweifacher Schwingungszahl entnommen und eine Stromphase derselben erfaßt wird, um dadurch eine Abweichung gegen die obere Platte hin zu erfassen. Anschließend wird die Korrektur gegen die obere Platte hin durchgeführt, ungeachtet des Vergleichsergebnisses zwischen den integrierten Stromwerten an beiden Enden der Schwingung, um eine Abweichung gegen die obere Platte hin zu verhindern.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein erfaßter Schweißstrom durch ein Tiefpaßfilter geglättet, das eine Sperrfrequenz leichter Schwingungsfrequenz aufweist, wobei, wenn der Schweißstrom am Seitenende der unteren Platte der Schwingung extrem ansteigt, eine Korrektur gegen die untere Platte hin durchgeführt wird, ungeachtet des Vergleichswerts zwischen den integrierten Stromwerten an beiden Enden der Schwingung.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die eine Längsabmessung eines Drahtes an beiden Enden der Schwingung in dem Fall darstellt, wo ein Schwingungsmittelpunkt gegen eine obere Platte hin bei einem Kehlnahtschweißen entsprechend einem bekannten Verfahren abgelenkt wird,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die einen Schwingungszustand angibt, wenn ein Schweißdraht auf der oberen Platte geführt ist,

Fig. 3A eine schematische Darstellung für den Fall, wo ein Schwingungszentrum auf eine Schweißfugenlinie kopiert wird,

Fig. 3B eine Wellenform eines Schweißstroms im Falle der Fig. 3A,

Fig. 4A eine schematische Darstellung in dem Fall, wo ein Schwingungszentrum beträchtlich gegen die untere Platte hin abgelenkt wird,

Fig. 4B eine Wellenform eines Schweißstrom für den Fall der Fig. 4A,

Fig. 5A eine schematische Darstellung für den Fall, wo ein Schwingungszentrum geringfügig gegen die obere Platte hin abgelenkt wird,

Fig. 5B eine Wellenform eines Schweißstroms für den Fall der Fig. 5A,

Fig. 6A ein Steuerungsablaufdiagramm zum Erfassen einer Ablenkung gegen die obere Platte hin durch Vergleich der integrierten Stromwerte an beiden Enden der Schwingung mit einem integrierten Stromwert eines Schwingungsmittelpunkts,

Fig. 6B eine Wellenform eines Schweißstroms im Fall der Fig. 6A,

Fig. 7A ein Steuerungsablaufdiagramm zum Erfassen einer Abweichung gegen die obere Platte hin durch Entnahme von Frequenzen mit zweifacher Schwingungsfrequenz,

Fig. 7B eine Wellenform eines Schweißstroms im Fall der Fig. 7A,

Fig. 8 eine schematische Darstellung für den Fall, wo ein Spiel in einer Schweißfuge vorhanden ist,

Fig. 9 eine Wellenform eines Schweißstroms im Fall der Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Darstellung, die den Zustand angibt, bei welchem ein Schwingungszentrum gegen die untere Platte hin abgelenkt wird,

Fig. 11 eine Wellenform eines Schweißstroms im Fall der Fig. 10,

Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung einer auf die obere Platte aufgetragenen Schweißraupe,

Fig. 13 eine Wellenform eines Schweißstroms im Fall der Fig. 12, und

Fig. 14 eine Wellenform eines Schweißstroms vom Beginn des Auftrags auf der oberen Platte bis zum vollständigen Auftrag auf der oberen Platte.

Es wird auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen. Zunächst wird eine Ausführungsform zur Lösung der erfindungsgemäß zugrundeliegenden Aufgabenstellung beschrieben.

Die anschließend beschriebene Ausführungsform unterscheidet sich lediglich bezüglich des Steuerverfahrens von einer bekannten Vorrichtung und zum besseren Verständnis wird zunächst das Prinzip derselben erläutert.

Fig. 3A zeigt den Zustand, bei welchem ein Schweißbrenner (4) einer Schweißfugenlinie (6) folgt, und Fig. 3B stellt schematisch die Wellenform eines Schweißstroms in diesem Falle dar. Dabei sind die Stromwerte an den beiden Enden der Schwingung groß, und der Strom im Schwingungszentrum ist klein im Verhältnis zu den Strömen an den beiden Enden der Schwingung.

Fig. 4A zeigt den Zustand für den Fall, wo der Schweißbrenner (4) beträchtlich gegen die untere Platte (3) hin abgelenkt wird, und Fig. 4B stellt die Wellenform eines Schweißstroms für diesen Fall dar. In diesem Fall ist der Schweißstrom an der Seite der unteren Platte (3) an beiden Enden der Schwingung am größten.

Wie aus Betrachtung der Fig. 3B und 4B hervorgeht, ist jeder Stromwert an den beiden Enden der Schwingung notwendigerweise größer als der Stromwert im Schwingungszentrum.

Tritt jedoch eine Abweichung gegen die obere Platte (2) hin auf und gelangt die Mittelposition der Schwingung nahe an den Randabschnitt der Seite der oberen Platte (1), wie aus Fig. 5A hervorgeht, so ist der Strom an der Schwingungsmitte größer als die Ströme an den beiden Enden der Schwingung, was zu einer extrem charakteristischen Stromwellenform führt.

Ausführungsform 1

Eine erste Ausführungsform basiert auf Erkenntnis. Im Falle einer derartigen Stromwellenform ist eine Ablenkung gegen die Seite der oberen Platte (1) hin ersichtlich, und eine Korrektur wird gegen die untere Platte (3) hin ausgeübt ungeachtet eines Vergleichs zwischen den integrierten Stromwerten an den beiden Enden, um eine Bewegung gegen die obere Platte (1) hin zu verhindern.

Bei der ersten Ausführungsform wird der Schweißbrenner gemäß der Ablaufdarstellung nach Fig. 6 gesteuert, um dadurch eine Bewegung gegen die obere Platte hin zu verhindern. Bei der vorausgehend aufgeführten ersten Ausführungsform kann, in dem Fall, wo die integrierten Schweißstromwerte im Schwingungszentrum größer sind als die integrierten Schweißstromwerte an den beiden Enden der Schwingung, der Zustand einer Neigung zu einer Bewegung auf die obere Platte (2) erfaßt werden.

Jedoch ist, abhängig von der Verbindungsform eines zu schweißenden Werkstoffs, der Werkstoffqualität und den Schweißbedingungen, selbst in dem Fall, wo der Rand der oberen Platte geschmolzen wird und auf die obere Platte (1) verläuft, der integrierte Schweißstromwert im Schwingungszentrum manchmal nicht größer als die integrierten Schweißstromwerte an den beiden Enden der Schwingung.

Daher wird dem integrierten Schweißstrom in der Schwingungsmitte eine Versetzung (a und b in der Ablaufdarstellung der Fig. 6A) erteilt, und die integrierten Schweißstromwerte der Schwingung werden verglichen, wobei selbst bei dem Zustand, wo der Rand geschmolzen ist, der Zustand der Bewegung auf die obere Platte hin erfaßt werden kann.

Es ist ferner möglich, den eingestellten Betrag der Versetzung zu adjustieren, um den Zustand einer geringen Abweichung gegen die obere Platte (1) hin zu erfassen.

Die Versetzungen a und b sind Werte, die sich entsprechend den Schweißbedingungen ändern, und die experimentell ermittelt werden können.

Ausführungsform 2

Eine zweite Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Ablenkung gegen die obere Platte (1) hin mittels einer Stromphase während der Schwingung, um eine Position eines Schweißbrenners zu korrigieren.

Fig. 7A zeigt eine Steuerungsablaufdarstellung einer zweiten Ausführungsform. Fig. 7B stellt eine schematische Wellenform zum besseren Verständnis des Betriebs dar.

Bei der zweiten Ausführungsform werden zuerst durch Verwendung eines Bandfilters, das nur Frequenzen der doppelten Schwingungsfrequenz hindurchläßt, die Komponenten mit doppelter Schwingungsfrequenz entnommen. Die Amplitude der Komponenten mit doppelter Schwingungsfrequenz ist am größten, wenn keine Ablenkung vorliegt und wird kleiner bei einer Bewegung weg von der Schweißfugenlinie (6). Zwar ändert sich, wie vorausgehend beschrieben wurde, die Amplitude, jedoch ändert sich die Phase nicht, sondern bleibt konstant.

Wird jedoch der Schweißbrenner (4) gegen die obere Platte hin abgelenkt, so wird unter dem Einfluß des Rands der Seite der oberen Platte (1) die Stromphase Komponenten mit doppelter Schwingungsfrequenz um 1/4 abgelenkt.

Daher kann diese Änderung der Stromphase erfaßt werden, um dadurch den Zustand einer Tendenz zu erfassen, auf die obere Platte (1) hin zu laufen. Für den Fall, wo diese Phasenabweichung erfaßt wird, kann, falls eine Abweichung gegen die obere Platte hin erkannt wird und eine Korrektur zur unteren Platte (3) hin ungeachtet des Vergleichs der integrierten Stromwerte an beiden Enden erfolgt, eine Bewegung gegen die obere Platte (1) hin verhindert werden.

Bei den bisher beschriebenen zwei Ausführungsformen wird bei der ersten Ausführungsform ein Vergleich zwischen den integrierten Stromwerten an beiden Enden der Schwingung und dem integrierten Stromwert in der Schwingungsmitte vorgenommen, und bei der zweiten Ausführungsform werden die Schwingungskomponenten mit doppelter Schwingungsfrequenz erfaßt, um deren Phase festzustellen, so daß die Abweichung gegen die obere Platte hin erfaßt werden kann, um eine Bewegung gegen die obere Platte (1) hin zu verhindern.

Das übliche Verfahren zur Durchführung des in Schwingung versetzten Stroms ist verhältnismäßig kostengünstig und störungsfrei und daher sehr effektiv, jedoch wird in dem Fall, wo das Verfahren beim Hohlkehlschweißen verwendet wird, wenn eine Bewegung gegen die obere Platte einmal erfolgt ist, der Schweißbrenner weiterhin von einer Schweißlinie wegbewegt, wodurch hinsichtlich der Zuverlässigkeit ein Problem vorhanden ist.

Entsprechend den vorausgehend beschriebenen Ausführungen der Erfindung kann eine Bewegung der oberen Platte (1) bei einem Kehlnahtschweißen verhindert werden, indem lediglich eine Software ohne Verwendung einer zusätzlichen Einrichtung ausgetauscht wird. Dadurch wird nicht nur die Zuverlässigkeit des Abfühlens der Hohlkehlschweißung verbessert, sondern es kann auch das Abfühlen einer Hohlnahtschweißung bei dünneren Platten vorgesehen werden.

Während zwei Ausführungsformen beschrieben wurden, werden nunmehr Abänderungen und Ausführungsbeispiele beschrieben. Gemäß den durch die Erfinder vorgenommenen Untersuchungen wurde, nachdem der Schweißstrom durch ein Tiefpaßfilter zum Durchlassen von Frequenzen, die kleiner als die Frequenz der Schwingung sind, geglättet worden ist, seine Wellenform experimentell ermittelt, und als Ergebnis wurde gefunden, daß ungeachtet einer Realisierung eines automatischen Kopierens in einer Weise, daß die integrierten Schweißstromwerte an den beiden Enden der Schwingung wie üblich einander gleich groß sind, ein Phänomen auftrat, wonach ein Unterschied zwischen den integrierten Schweißstromwerten an den beiden Enden der Schwingung anormal groß war. Es wurde gefunden, daß dieses Phänomen entsprechend der Ursache in die drei folgenden Arten eingeteilt werden konnte:

(1) Für den Fall, wo ein Spiel in einer Schweißfuge des zu schweißenden Werkstoffs vorhanden ist.
(2) Für den Fall wo eine Schweißbrennerspitze stark von einer Schweißfugenlinie abweicht (für den Fall, wo eine Ausgangsposition des Schweißens stark abweicht, und in dem Fall, wo der zu schweißende Werkstoff über das Nachführvermögen des automatischen Kopierens hinaus abgelenkt ist).
(3) Für den Fall, wo eine Schweißraupe auf der oberen Platte verläuft.

Erfindungsgemäß wird der kurzzeitige Zustand betrachtet, wo eine Schweißraupe auf der oberen Platte verläuft, was unter dem Phänomen (3) unter den vorausgehend genannten Phänomena (1) bis (3) aufgeführt ist, und diese Stromwellenform wird analysiert, um ein anormales Verhalten zu einem Zeitpunkt zu erfassen, wenn die Schweißraupe auf der oberen Platte verläuft, um dadurch das Weiterlaufen zur oberen Platte zu verhindern.

Um die Stromwellenform beim Auflauf auf die obere Platte von dem Schweißstromwellenformen in den übrigen Zuständen (1) und (2) zu unterscheiden, wurden diese Schweißstromwellenformen mittels der Schweißvorgänge und experimentellen Daten analysiert.

Die Ergebnisse werden anschließend beschrieben.

(i) Schweißstromwellenformen am Fugenspiel

Der Zustand, bei welchem ein Fugenspiel vorliegt, ist schematisch in Fig. 8 angegeben, und eine Schweißstromwellenform ist in Fig. 9 dargestellt.

Ist ein Spiel g in einer Fuge zwischen einer oberen Platte (1) und der unteren Platte (3) vorhanden, so wird ein Schweißdraht (7) in das Spiel g bewegt, und infolgedessen tritt ein großer Kurzschluß (8) an der Seite der oberen Platte (1) auf und erzeugt einen anormalen Strom. Bei Betrachtung der Schweißraupe nach dem Schweißen, wo ein erheblicher Schweißstrom an der Seite der oberen Platte (1) erzeugt wird, wird eine große Schweißraupe über dem Spiel aufgebracht. Dies beweist, daß der Kurzschluß auftrat und einen anormalen Strom erzeugte.

Daher tritt in der Schweißstromwellenform A 1 gemäß Fig. 9 eine deutlich große Schweißstromwellenform a ₁ an einer Position des Signals Cw im Schwingungsgleichlauf mit dem seitlichen Ende der oberen Platte (1) auf, und kein anormaler Vorgang tritt an einer Position eines Signals Cf in Gleichlauf mit dem seitlichen Ende der unteren Platte (3) auf.

Das kennzeichnende Merkmal der Gleichstromwellenform bei Vorliegen eines Spiels an der Schweißfuge besteht darin, daß ein deutlich großer Schweißstrom nur erzeugt wird, wenn das Schwingungsende mit der Seite der oberen Platte (1) synchronisiert ist.

(ii) Schweißstromwellenform in dem Fall, wo die Schwingungsmitte von der Schweißfugenlinie (6) abweicht

In dem Fall, wo die Schwingungsmitte (5) gegenüber dem Zeitpunkt des Beginns des Schweißens abweicht, erscheint eine anormale Stromwellenform vom Beginn an, die offensichtlich unterschieden werden kann.

Die Schwingungsmitte (5) des Schweißbrenners ist erheblich von der Schweißfugenlinie abgewichen, stärker als das Nachführvermögen des Kopiervorgangs, falls die Schwingungsmitte (5) gegen die obere Platte hin abgelenkt ist, und falls sie gegen die untere Platte (3) hin abgelenkt ist.

Ist die Schwingungsmitte (5) gegen die obere Platte (5) hin abgelenkt, so tritt der gleiche Zustand auf wie in dem Fall, wo die Schweißraupe auf die obere Platte zu verläuft, was später beschrieben wird (iii).

Falls die Schwingungsmitte (5) gegen die untere Platte (3) abgelenkt ist, wird der Abstand zwischen dem Schweißbrenner und dem zu schweißenden Werkstoff an der Schwingungsseite der oberen Platte (1) gemäß Fig. 10 lang. Deshalb erscheint eine Wellenform, bei welcher sich ein Schweißstrom an der Schwingungsseite der oberen Platte (1) verringert, und diese Schweißstromwellenform ist in Fig. 11 angegeben. Das kennzeichnende Merkmal dieser Schweißstromwellenform A 2 liegt darin, daß eine deutliche Absenkung a ₂ der Schweißstromwellenform an einer Position des Signals Cw im Gleichlauf mit der Schwingungsseite des Endes der oberen Platte (1) auftritt.

(iii) Schweißstromwellenform beim Verlauf auf die obere Plattenseite

Nimmt die Schwingungsmitte (5) des Schweißbrenners gegen die obere Platte (1) hin ab, so wird die Schweißraupe gemäß Fig. 12 auf der oberen Platte (1) aufgebracht. Ferner fließt ein großer Schweißstrom, wenn der Schweißbrenner (4) eine Schwingung gegen die untere Platte (3) hin ausführt.

In diesem Zustand, ferner wenn der Schweißbrenner eine Schwingung gegen die untere Platte (3) hin ausführt, erreicht der Schweißbogen nicht die Oberfläche der unteren Platte (3), und ein Bogen wird in einem in der Kante gebildeten Schweißbad erzeugt. Das heißt, das am Rand der oberen Platte (1) gebildete Schweißbad (9) erhält eine Kugelform infolge der Oberflächenspannung, und der Schweißdraht (7) nimmt einen stark kurzgeschlossenen Zustand an, und ein Schweißstrom am Schwingungsende der unteren Platte (3) ist sehr groß.

Fig. 13 zeigt eine Schweißstromwellenform beim Verlauf auf der Seite der oberen Platte (1). Das kennzeichnende Merkmal der Schweißstromwellenform A 3 liegt darin daß eine große Schweißstromwellenform a ₃ an einer Position des Signals Cf im Gleichlauf mit dem Schwingungsende an der Seite der unteren Platte (3) erzeugt wird.

Der Zustand, bei welchem der Rand an der Seite der oberen Platte (1) in Kugelform geschmolzen wird, ist ein charakteristischer Vorgang, der nur bei einem Verlauf auf der Seite der oberen Platte während des Kehlnahtschweißens erzeugt wird. Daher kann das charakteristische Merkmal der großen Schweißstromwellenform an der Seite der unteren Platte (3) erfaßt werden, um den Zustand eines Verlaufs gegen die Seite der oberen Platte (1) zu erfassen.

Läuft der Draht vollständig auf der oberen Platte (1), so wird der Draht an der Schwingungsseite der oberen Platte (1), ähnlich wie im Falle der Fig. 2, lang, und daher ist ein Schweißstrom an einer Position des Signals Cw ähnlich wie bei der Schweißstromwellenform der Fig. 11 an der Seite des Endes der oberen Platte (1) klein. Entsprechend wird, wie durch die Schweißstromwellenform A 4 vom Beginn des Verlaufs auf die Seite der oberen Platte (1) bis zum Erzielen eines vollständigen Verlaufs auf derselben, eine deutlich große Schweißstromwellenform a ₃ an einer Position eines Signals Cf an der Seite des Endes der unteren Platte (3) gemäß Fig. 14 erzeugt, und anschließend erscheint eine kleine Schweißstromwellenform a ₂ an der Position eines Signals Cw an dem Ende der Seite der oberen Platte (1).

Wird der Vorgang, bei welchem die Schweißstromwellenform groß wird, ausgehend von der Sperrfrequenz eines Tiefpaßfilters untersucht, so enthält die Schweißstromwellenform im Zustand des Kopierens der Schweißfuge viele Frequenzkomponenten mit doppelter Schwingungsfrequenz, und die Schweißstromwellenform ist in dem Fall, wo eine Abweichung von der Schweißfuge erfolgt, bekanntlich eine Frequenzkomponente mit 1facher Schwingungsfrequenz. Wird die Sperrfrequenz des Tiefpaßfilters nahezu gleich der Schwingungsfrequenz gemacht, so wird die Frequenzkomponente mit der 2fachen Schwingungsfrequenz der Schweißstromwellenform mittels eines Filters im Zustand des Kopierens einer Schweißfuge weggeschnitten. Daher ist die Änderung der Schweißstromwellenform gering. Jedoch ist in dem Zustand, wo eine Abweichung von einer Schweißfuge erfolgt, die Schweißstromwellenform eine Frequenzkomponente mit 1facher Schwingungsfrequenz, und daher wird diese Komponente durch das Filter nicht weggeschnitten, und es wird eine große Schweißstromwellenform erhalten.

Wie vorausgehend aufgeführt wurde, erscheint beim normalen automatischen Kopieren die anormale Schweißstromwellenform für den Fall, wo ein Spiel in einer Schweißfuge vorliegt, ferner in dem Fall, wo eine Abweichung von einer Schweißfugenlinie erfolgte, und in den Fall, wo ein Verlauf auf der Seite der oberen Platte erfolgte. Ein anormal großer Schweißstrom wird an der Seite der unteren Platte nur in dem Fall erzeugt, wo ein Verlauf auf die Seite der oberen Platte hin erfolgt, aus welchem Merkmal der Verlaufszustand auf der Seite der oberen Platte erfaßt werden kann.

Entsprechend wird beim automatischen Kopieren, das von einer Schwingung begleitet ist, ein großer Schweißstrom, der an der Seite der schwingenden unteren Platte durch den Verlauf gegen die obere Platte erzeugt wird, erfaßt, und eine Korrektur wird auf die Seite der unteren Platte ausgeübt, ungeachtet des Vergleichswerts zwischen dem integrierten Schweißstromwert der Schwingung an der Seite der oberen Platte und dem integrierten Schweißstromwert der Schwingung an der Seite der unteren Platte, um damit eine Bewegung gegen die Seite der oberen Platte zu verhindern.

Eine Ausführungsform hiervon wird anschließend beschrieben.

Die nachstehend dargestellte Ausführungsform verwendet ein Verfahren zur Erfassung eines Zustands, bei welchem ein Schweißstrom der Schwingung an der Seite der unteren Platte deutlich groß ist, um einen Bewegungszustand gegen die obere Platte hin beim automatischen Kopieren zu erfassen.

Ausführungsform 3

Bei der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt zunächst ein automatisches Kopieren in einem von Abweichungen freien Zustand, und eine Durchschnittsabweichung sigma der integrierten Schweißstromwerte wird am Schwingungsende der Seite der unteren Platte erfaßt. In diesem Falle wird der erfaßte Schweißstrom durch ein Tiefpaßfilter zum Durchtritt einer Frequenz, die geringer als das 1-fache der Schwingung ist, geglättet.

In vielen Fällen kommt es plötzlich vor, wie aus Fig. 13 verständlich wird, daß ein kugelförmiges Schmelzbad (9) an einem Rand einer oberen Platte gebildet wird und einen Zustand annimmt, bei welchem ein großer Kurzschluß auftritt und ein deutlicher Schweißstrom an der Schwingungsseite der unteren Platte erzeugt wird.

Demzufolge wird ein Vergleich zwischen einem integrierten Schweißstromwert Af (N-1) am Ende der vorausgehenden Schwingung an der unteren Plattenseite und einem nunmehr vorliegenden integrierten Schweißstromwert Af (N) gemacht, und falls der dazwischenliegende Unterschied von (Af (N) - Af (N-1)) größer als die zulässige Abweichung 3 Sigma ist, so wird für einen Auslenkungszustand entschieden.

Ausführungsform 4

Da diese Bauart das automatische Kopieren durchführt, ist normalerweise der integrierte Schweißstromwert an der Seite der oberen Platte nicht sehr groß. Demgemäß werden bei der vierten Ausführungsform zunächst ein Durchschnittswert Aw und eine durchschnittliche Abweichung sigma eines integrierten Schweißstromwerts erfaßt, die am Ende der Seite der oberen Platte ermittelt wurden, wenn das automatische Kopieren in einem ablenkungsfreien Zustand durchgeführt wurde, und es erfolgt ein Vergleich zwischen einem integrierten Schweißstromwert am Ende der Schwingung an der unteren Plattenseite und dem Durchschnittswert Aw vorgenommen, und falls (Af (N) - Aw) größer als die zulässige Abweichung 3 sigma ist, so wird für eine Auslenkungszustand entschieden.

Die Verwendung einer zulässigen Abweichung 3 sigma wird beim Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform als Entscheidungsreferenz verwendet, sowie beim Verfahren gemäß der vierten Ausführungsform, da eine Ungleichmäßigkeit des Schweißstroms in einem abweichungsfreien Zustand berücksichtigt werden muß. Dieser Wert 3 sigma muß entsprechend den Schweißbedingungen,wie beispielsweise Schweißlage und Art der Elektroden, angepaßt werden. Jedoch kann beim normalen automatischen Kopieren, da der integrierte Schweißstromwert in Art einer Normalverteilung ungleichmäßig ist, eine wirksame Erfassung durchgeführt werden, falls ein anormaler Zustand mit 3 sigma als Referenzgröße erfaßt wird.

Wird für einen Auslenkungsbewegungszustand durch eines der vorausgehend beschriebenen Verfahren entschieden, so wird die Vorrichtung gegen die untere Platte hin mit einer großen Korrekturgröße zurückgezogen, die den 2fachen bis 5fachen der Korrekturgröße beim normalen automatischen Kopieren entspricht, ungeachtet des Vergleichswerts der integrierten Stromwerte an den beiden Schwingungsenden, um eine Auslenkungsbewegung gegen die obere Plattenseite zu verhindern.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß der Zustand, bei dem ein Schweißstrom an der unteren Plattenseite während der Schwingung deutlich groß ist, erfaßt, um eine Korrektur gegen die untere Platte hin durchzuführen, wodurch eine Bewegung gegen die obere Platte bein Kehlnahtschweißen verhindert werden kann.

Ferner ist das Verfahren zur Erfassung eines Schweißstroms am Schwingungsende zur Durchführung des Kopierens verhältnismäßig kostengünstig und frei von Beeinträchtigungen in der Nähe eines Schweißbrenners, und es ist äußerst effektiv. Wird jedoch das vorstehend Aufgeführte bei einer Kehlnahtschweißung angewandt, so bewegt sich der Schweißbrenner, wenn einmal eine Bewegung gegen die obere Platte hin stattgefunden hat, weiterhin weg von der Schweißfugenlinie, wodurch ein Problem der Zuverlässigkeit entsteht. Jedoch sind erfindungsgemäß die Wirkungen vorhanden, daß eine Bewegung gegen die obere Platte ohne Verwendung einer zusätzlichen Einrichtung verhindert werden kann, die Zuverlässigkeit des Abfühlens einer Kehlnahtschweißung wird verbessert und das Abfühlen einer Kehlnahtschweißung bei Blechen wird ebenfalls möglich.

Claims

1. Automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner in einem Bogenschweißroboter, gemäß welchem bei einer Kehlnahtschweißung ein oszillierender Mittelpunkt eines Bogenschweißbrenners mit aufbrauchbarer Elektrode die Schweißung durchführt, während der Schweißbrenner breitseits einer Schweißfuge bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren integrierte Stromwerte der beiden schwingenden Enden mit einem integrierten Stromwert eines Schwingungsmittelpunkts vergleicht, um dadurch eine Bewegung der Kehlnahtschweißung gegen eine obere Platte hin zu verhindern.

2. Automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner in einem Bogenschweißroboter, bei welchem ein Schwingungsmittelpunkt eines Schweißbrenners mit aufbrauchbarer Elektrode bei einer Kehlnahtschweißung diese durchführt, während der Schweißbrenner breitseits einer Schweißfuge eine Schwingung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Entnahme von Stromkomponenten einer Frequenz umfaßt, die das Doppelte der Schwingungsfrequenz ist, und das Erfassen einer Phase des Stromes, um dadurch eine Bewegung der Kehlnahtschweißung gegen eine obere Platte hin zu verhindern.

3. Automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner in einem Bogenschweißroboter mit aufbrauchbarer Elektrode bei einer Kehlnahtschweißung, bei welcher eine Nut des Schweißbrenners breitseits in Schwingung versetzt wird, so daß integrierte Schweißstromwerte der beiden schwingenden Enden einander gleich groß gemacht werden und ein Schwingungsmittelpunkt relativ zu einer Schweißlinie kopiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein erfaßter Wert eines Schweißstroms, der durch ein Tiefpaßfilter mit einer Sperrfrequenz geglättet wird, die nahezu die gleiche wie die Schwingungsfrequenz ist, am Schwingungsende einer unteren Plattenseite deutlich groß ist, ein Schwingungsmittelpunkt des Schweißbrenners gegen die untere Platte hin korrigiert wird, ungeachtet eines Vergleichswerts der integrierten Stromwerte an den beiden Enden der Schwingung, um dadurch eine Bewegung eines Schweißpunkts gegen die obere Platte hin zu verhindern.

4. Automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisches Kopieren in einem ablenkungsfreien Zustand durchgeführt wird, eine Durchschnittsablenkung sigma der integrierten Schweißstromwerte am Schwingungsende einer unteren Plattenseite erfaßt wird, und wenn ein Unterschied zwischen den integrierten Schweißstromwerten zu einem vorausgehenden Zeitpunkt und einem laufenden Zeitpunkt am Ende der unteren Plattenseite größer als eine zulässige Abweichung 3 sigma ist, das Schwingungszentrum des Schweißbrenners zur unteren Plattenseite hin korrigiert wird.

5. Automatisches Kopierverfahren für einen Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Kopieren in einem ablenkungsfreien Zustand durchgeführt wird, daß ein Durchschnittswert Aw und eine durchschnittliche Abweichung sigma der integrierten Schweißstromwerte der Schwingungsende der oberen Plattenseite erfaßt werden, daß ein integrierter Schweißstromwert Af (N) am Schwingungsende der unteren Plattenseite mit dem Durchschnittswert Aw verglichen wird, und falls ein dazwischenliegender Unterschied größer als die zulässige Abweichung 3 sigma ist, der Schwingungsmittelpunkt des Schweißbrenners zur unteren Plattenseite hin korrigiert wird.