DE69708383T2

DE69708383T2 - Gasdurchfluss-Kontrolleinrichtung und Lötvorrichtung mit Durchflusskontrolle für ein erstes und ein zweites Gas

Info

Publication number: DE69708383T2
Application number: DE69708383T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Okamura; Kazuaki Otomi; Mitsuo Takahashi
Original assignee: DAISHIN IND CO; Daishin Kogyo KK
Current assignee: DAISHIN IND CO; Daishin Kogyo KK
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-04-17
Also published as: KR100259463B1; EP0812645A3; JPH09308960A; EP0812645B1; US5901897A; JP2802748B2; DE69708383D1; KR970073834A; EP0812645A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsraten-Regelvorrichtung und Schweißvorrichtungen, insbesondere ein automatisches Schweißgerät zum Schweißen, Löten und dergleichen um metallische Materialien, Keramiken etc. zu verbinden, wobei ein Schweißdraht mit einem Schmelzpunkt verwendet wird, der niedriger ist, als der der verbundenen Metalle.

Beschreibung des Standes der Technik

Wie in dem japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 63-84761 offenbart, hat ein konventionelles, automatisches Schweißgerät eine Struktur zum schweißen, während ein verschweißtes Material, das in einer bestimmten Position befestigt ist, bewegt wird. Da es den Heizumfang über ein Ventilschaltsystem steuert, erfolgt die Regelung immer in Schritten, selbst wenn die Anzahl der Ventile erhöht wird. Weiterhin kann das Verhältnis zwischen brennbarem Gas und brennunterstützendem Gas aufgrund von Variationen des Drucks der Gasquellen instabil werden.
Ein automatisches Schweißgerät, das Positionierinformation aufnimmt und eine Bildverarbeitung zur Automatisierung durchführt, wird im Japanischen Patent mit der Offenlegeungsnummer 61-126968 vorgeschlagen.
Es wird weiterhin im Japanischen Patent mit der Offenlegungsnummer 7-88639 ein automatisches Schweißgerät vorgeschlagen, das die Temperatur des verschweißten Teils zur Automatisierung eine Bildverarbeitung durchführt.
Dokument US-A-4860938 offenbart eine Strömungsraten-Regelvorrichtung, die sich zwischen einem Gasbrenner und einer ersten Gasquelle zur Versorgung mit einem ersten Gas und einer zweiten Gasquelle zur Versorgung mit einem zweiten Gas befindet, enthaltend Gasströmungsraten-Einstellmittel zum Einstellen einer Strömungsrate des ersten Gases zur Versorgung des Gasbrenners mittels eines ersten Regelventils zum Regeln der Menge des ersten Gases zur Versorgung des Gasbrenners; ein zweites Regelventil zum Regeln der Menge des zweiten Gases zur Versorgung des Gasbrenners. Der Gasbrenner wird zum Schweißen verwendet, wobei eine Gas/Sauerstoff-Mischung verwendet wird.
In dem oben beschriebenen konventionellen System, in welchem der Heizumfang durch Schalten mehrerer Durchgänge mit voreingestellten Strömungsraten gesteuert wird, ist es notwendig, daß ein Experte wiederholt die Strömungsrate einstellt, wobei ein Teststück verwendet wird, um ein Objekt auf die geeigneteste Schweißtemperatur zu heizen. Selbst nachdem die Strömungsrate ordnungsgemäß eingestellt wurde, verursacht eine Variation des anfänglichen Drucks der Gasquelle eine Veränderung des Zustands der Flammen eines Brenners und die geeigneteste Schweißtemperatur kann dann nicht erhalten werden, was zu schlechterer Verschweißung führt.
Während die Strömungsrate in den vergangenen Jahren mit einem Massenströmungsventil geregelt wurde, wird eine ideale reduzierende Flamme nicht erhalten, wenn sich das Strömungsraten-Verhältnis zwischen brennbarem Gas und brennunterstützendem Gas ändert, wodurch auch eine schlechteres Schweißergebnis bewirkt wird.
Obwohl die Automatisierung zur Verbesserung durch Bildverarbeitung der Positionierinformationen und Temperaturinformationen die Schweißgenauigkeit verbessert, ist sie so teuer, daß sie für die Automatisierung des Schweißens von Massenproduktteilen, die mit Aufspannvorrichtungen positioniert werden, nicht geeignet ist.
Es hat jedoch trotzdem eine große Nachfrage nach der Produktion von vielen Arten von konventionellen, automatischen Schweißmaschinen gegeben, die eine Positionierung mit Aufspannvorrichtungen erreichen, wobei es erforderlich ist, daß Experten den Heizumfang und den Zeitpunkt für die Zufuhr von Schweißdraht durch wiederholte Tests auf der Basis ihrer Schweißerfahrungen festlegen. Entsprechend erfordert das Festlegen der Bedingungen nicht nur Teststücke, sondern auch das Anhalten des Betriebs der automatischen Schweißmaschine für eine lange Zeit.
Es besteht weiterhin noch ein soziales Problem, bei dem es an ausgebildeten Arbeitern, die ausreichend Erfahrungen und Kenntnisse haben, um die Heizbedingungen zu beurteilen, und den Zeitpunkt für die Zufuhr von Schweißdraht festzulegen, chronisch mangelt, da solche ausgebildete Arbeiter älter werden und jüngere Arbeiter nicht bereit sind, sich diese Technik anzueignen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist entsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Schweißgerät zu schaffen, welches vorher in einem Speicher ein Regelprogramm mit standardisierten Regelmustern zum Einstellen von Gasströmungsrate, Heizenergie, Oszllation etc. speichert und Werte, die auf den Erfahrungen eines ausgebildeten Arbeiters basieren, in einen RAM durch Betätigung eines Bedienfeldes speichert, wobei ein Regelprogramm vor der Auslieferung verwendet wird, was es dem Anwender erlaubt, das Schweißen wie ein ausgebildeter Arbeiter auszuführen, selbst wenn es sich nicht um einen ausgebildeten Arbeiter handelt, indem er die Bedingungen für den Verbindungsvorgang eingibt, sogar mit Verbindungsteilen aus verschiedenen Materialien, die unterschiedliche Dicken aufweisen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsraten- Regelvorrichtung zu schaffen, die gewünschte Gasströmungsraten sicherstellt, unabhängig von Änderungen der anfänglichen Drücke einer ersten Gasquelle und einer zweiten Gasquelle, indem eine erste bereitzustellende Gasströmungsrate festgelegt wird, sowie ein Gasverhältnis zwischen der ersten Gasströmungsrate und einer zweiten Gasströmungsrate, die bereitzustellen ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Strömungsraten- Regelvorrichtung zu schaffen, welche die Auswahl einer gewünschten Brenngas- Strömungsrate und ein gewünschtes Gasverhältnis durch Einstellen eines Heizmusters mit dem ersten Gas als brennbares Gas und das zweite Gas als brennunterstützendes Gas ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schweißgerät zu schaffen, welches es leicht macht, einen bestimmten Bereich eines Schweißteils auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, unabhängig von Änderungen der Gasquelle.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schweißgerät zu schaffen, welches das Festlegen des Regelbetriebs für jeden Schritt des Schweißbetriebs und seine Speicherung ermöglicht.
Um die oben aufgeführten Aufgaben zu erreichen, bezieht sich ein Aspekt der Erfindung auf eine Vorrichtung enthaltend eine Gasströmungsraten-Regelvorrichtung, die zwischen einem Gasbrenner und einer ersten Gasquelle zum Zuführen eines ersten Gases angeordnet ist, und eine mit dem Brenner verbundene zweite Gasquelle zum Zuführen eines zweiten Gases enthaltend Gasströmungsraten-Einstellmittel zum Einstellen einer dem Brenner zuzuführenden Strömungsrate des ersten Gases, Gasverhältnis- Einstellmittel zum Einstellen eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des ersten Gases und einer dem Gasbrenner zuzuführenden Strömungsrate des zweiten Gases, ein erstes Regelventil zur Regelung der Menge des dem Gasbrenner zugeführten ersten Gases, ein zweites Regelventil zur Regelung der Menge des dem Gasbrenner zugeführten zweiten Gases und Regelmittel zur Regelung des ersten und des zweiten Regelventils auf der Basis der eingestellten Strömungsrate des ersten Gases und des Gasverhältnisses so, daß die dem Gasbrenner zugeführten Mengen des ersten Gases und des zweiten Gases den eingestellten Strömungsraten entsprechen.
Entsprechend einer Vorrichtung nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der Struktur des ersten Aspekts, wobei das erste Gas ein brennbares Gas und das zweite Gas ein brennunterstützendes Gas ist, stellen die ersten Gasströmungsraten- Einstellmittel eine Mehrzahl von Strömungsraten des brennbaren Gases ein und die Gasverhältnis-Einstellmittel ein oder mehrere Gasverhältnisse ein und die Gasströmungs- Regelvorrichtung weist weiterhin Heizmuster-Einstellmittel zum Einstellen eines Heizmusters für ein durch den Gasbrenner beheiztes Objekt auf, wobei die Regelmittel eine Sollströmungsrate des brennbaren Gases und ein Sollgasverhältnis auf der Basis des besagten eingestellten Heizmusters wählen.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Schweißgerät Gasströmungsraten-Regelmittel, die zwischen einem Schweißbrenner und einer Quelle von brennbarem Gas zum Zuführen eines brennbaren Gases angeordnet sind, und eine mit dem Schweißbrenner verbundene Quelle von brennunterstützendem Gas zum Zuführen eines brennunterstützenden Gases, wobei diese Gasströmungsraten-Regelmittel enthalten: einen Gasströmungsraten-Einstellteil zum Einstellen einer dem Schweißbrenner zuzuführenden Strömungsrate des brennbaren Gases, ein Gasverhältnis- Einstellteil zum Einstellen eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des brennbaren Gases und einer dem Schweißbrenner zuzuführenden Strömungsrate des brennunterstützenden Gases, ein erstes Regelventil zur Regelung der dem Schweißbrenner zugeführten Menge des brennbaren Gases, ein zweites Regelventil zur Regelung der dem Schweißbrenner zugeführten Menge des brennunterstützenden Gases und ein Regelteil zur Regelung der ersten und zweiten Regelventile auf der Basis der eingestellten Strömungsrate des brennbaren Gases und des eingestellten Gasverhältnisses so, daß die dem Schweißbrenner zugeführten Mengen des brennbaren Gases und des brennunterstützenden Gases den eingestellten Strömungsraten entsprechen und wobei die Schweißvorrichtung weiterhin enthält: Antriebsmittel zum Antreiben des Schweißbrenners und Regelmittel zum Regeln der Antriebsmittel so, daß der Schweißbrenner näher an das Schweißteil herankommt und einen bestimmten Bereich des Schweißteils vor dem Schweißen auf eine gewünschte Temperatur bringt.
Entsprechend einem Schweißgerät nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der Struktur nach dem dritten Aspekt, enthält das Schweißgerät weiterhin Einstellmittel, durch welche bei jedem Schritt in dem Schweißvorgang ein Regelvorgang einstellbar ist, und Speichermittel zum Speichern des eingestellten Regelvorgangs.
Wie oben beschrieben erlaubt es entsprechend der Gasströmungsraten-Regelvorrichtung nach dem ersten Aspekt, nur das Einstellen der Strömungsrate des ersten Gases und eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des ersten Gases und der Strömungsrate des zweiten Gases, daß die ersten und zweiten Regelventile geregelt werden, so daß die Mengen des ersten Gases und des zweiten dem Gasbrenner zugeführten Gases den eingestellten Strömungsraten entsprechen.
Es ist entsprechend möglich, die gewünschten Strömungsraten des ersten Gases und des zweiten Gases unabhängig von Änderungen der anfänglichen Drücke der ersten Gasquelle und der zweiten Gasquelle zuzuführen, wobei eine zuverlässige Gasströmungsraten-Regelvorrichtung geschaffen wird.
Entsprechend der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und zusätzlich zu dem Effekt nach dem ersten Aspekt erlaubt das Einstellen eines Heizmusters entsprechend der Form, dem Material etc. des beheizten Objekts eine Strömungsrate des brennbaren Gases und des Gasverhältnisses entsprechend dem ausgewählten Heizmuster. Dies erlaubt dem Betreiber, daß er eine effektive Gasversorgung nur durch das Einstellen des Heizmusters erreicht, das für das geheizte Objekt geeignet ist.
Entsprechend dem Schweißgerät nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann nur durch das Einstellen der Strömungsrate des brennbaren Gases, welches dem Schweißbrenner zuzuführen ist, und eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des brennbaren Gases und der Strömungsrate des brennunterstützenden Gases das brennbare Gas und das brennunterstützende Gas immer mit den eingestellten Strömungsraten zugeführt werden unhabhängig von einer Änderung der anfänglichen Drücke der Quelle des brennbaren Gases und der Quelle des brennunterstützenden Gases. Der Schweißbrenner wird dann auf der Basis einer stabilen Gaszuführung geregelt so daß der bestimmte Bereich des Schweißteils der gewünschten Temperatur ausgesetzt ist, wodurch eine stabile Beheizung des Schweißteils effektiv geschaffen wird.
Entsprechend dem Schweißgeräts nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist es zusätzlich zu dem Effekt nach dem dritten Aspekt möglich den Regelbetrieb in jedem Schritt des Schweißbetriebs einzustellen und den Inhalt zu speichern. Es können daher leicht Schweißteile mit stabiler Qualität in wiederholten Schweißvorgängen erhalten werden.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden detailierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, welches die äußere Struktur eines automatischen Schweißgeräts entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, welche die Details der Heizung und der Schweißdraht- Zufuhreinheit B in Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, welche die Details der Heizung und der Schweißdraht- Zufuhreinheit B in Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm zur Verwendung bei der Erläuterung des Betriebs der Rotations-Schwingungs-Platte 17 in Fig. 1.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches die spezifischen Inhalte der Gasströmungsraten- Regelvorrichtung 21 und das Bedienfeld 26 in Fig. 1 zeigt.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine anfängliche Eingabeoberfläche des graphischen Betriebsterminals 27 in Fig. 1.
Fig. 7 zeigt eine Eingabeoberfläche, welche durch Bildschirmbetätigung von Fig. 6 umgeschaltet wurde
Fig. 8 zeigt eine Oberfläche zur Eingabe von Bedingungen für Schweißmaterial und Schweißdraht in dem graphischen Betriebsterminal 27 in Fig. 1
Fig. 9 zeigt ein Oberfläche zum Einstellen von Heizbedingungen mit Brennerflammen des Schweißbrenners im graphischen Betriebterminal 27 in Fig. 1
Fig. 10 zeigt eine Oberfläche zum Einstellen von Bedingungen der Menge an brennbarem Gas und des Verhältnisses von brennunterstützendem Gas/brennbarem Gas im graphischen Betriebsterminal 27 in Fig. 1
Fig. 11 zeigt ein Beispiel für eine Oberfläche zum Einstellen der Betriebszeit für jeden Schritt im graphischen Betriebsterminal 27 in Fig. 1
Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Oberfläche zum Einstellen der Betriebszeit für jeden Schritt im graphischen Betriebsterminal 27 in Fig. 1
Fig. 13 zeigt eine Oberfläche zum Ausführen eines Lehrvorganges im graphischen Betriebsterminal 27 in Fig. 1
Fig. 14 ist ein Diagramm, welches spezifische Beispiele von Heizmustern in jedem Punkt des Schweißmaterials zeigt.
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm, das die Inhalte des Prozesses durch manuellen Betrieb zum Einstellen der Bedingungen in der Geräteregelung in dem automatischen Schweißgerät in Fig. 1 zeigt.
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, das die spezifischen Inhalte der Einstellbedingungen der Programmregelung in dem automatischen Schweißgerät in Fig. 1 zeigt.
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, das die spezifischen Inhalte während der Ausführung des Lehrvorganges zeigt, wobei eine Fernbedienung in dem automatischen Schweißgerät in Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, das die spezifischen Betriebsinhalte für den Fall des automatischen Betriebs in dem automatischen Schweißgerät in Fig. 1 zeigt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die schematische Struktur eines automatischen Schweißgeräts entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht der Heizung und der Schweißdraht- Zufuhreinheit B, Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Einheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, Fig. 4 ist ein Diagramm zum Beschreiben des Betriebs des Brenner-Schwingtischs in Fig. 1 und Fig. 5 ist ein Diagramm, welches den Regelkreis zum Regeln des automatischen Schweißgeräts aus Fig. 1 zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 bis Fig. 4 enthält das automatische Schweißgerät allgemein eine Schweiß-Aufspannvorrichtung A, die Heizung und Schweißdraht-Zufuhreinheit B und die Regelanlage C. Die relativen Positionen der Schweiß-Aufspannvorrichtung A und der Heizung und Schweißdraht-Zufuhreinheit B sind auf dem Schweißgerät- Befestigungstisch 5 befestigt.
Die Schweiß-Aufspannvorrichtung A enthält einen Index-Tisch 1, eine Vielzahl an Aufspannvorrichtungen 2 zum Befestigen der verbundenen Materialien 3a, 3b auf dem Index-Tisch 1, eine Rolle 4 zum Unterstützen des Index-Tisches 1. Der Index-Tisch 1, der eine Rolle 4 aufweist, rotiert auf dem Schweißgerät-Befestigungstisch 5 um die Aufspannvorrichtungen zum Festklemmen von verbundenen Rohren 2 in einer gewünschten Schweißposition zu befestigen.
In der Heizung und Schweißdraht-Zufuhreinheit B, ist ein Zylinder 15 zum auf und abfahren der Schweißtisch-Einheit 18 an dem Schweißgerät-Befestigungstisch 5 angebracht, ein die Schweißeinheit bewegender Zylinder 14 ist an dem Schweißeinheit- Tisch 18 befestigt und ein Schwingsmotor 16 ist an einem eine Schweißeinheit bewegenden Tisch 28 befestigt, wo der bewegende Tisch 28 und ein Schwingtisch 12 auf dem Tisch 28 über eine Schwingungs-Rotations-Platte miteinander verbunden sind. Der Schwingtisch 12, an welchem ein Brenner auf-ab-Zylinder 13 befestigt ist, bewegt ein befestigendes Metallstück 31 einer Gasmischkammer 7 nach oben und unten. Am Ende der Gasmischkammer 7 erlaubt jedes Ende einer gabelartigen Gasdüse 32 das Anbringen von mehreren Schweißbrennern 6. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Schweißbrenner 6a und 6b daran befestigt. Ein Aufbau 110 ist am hinteren Teil des Schweißeinheit bewegenden Tisches 28 vorgesehen, an welchem ein Düsen-bewegender Zylinder 9 und ein Strahlungsthermometer 10 angebracht sind, welche so befestigt sind, daß sie auf das Zentrum der Heizflammen der beiden Brenner 6a, 6b ausgerichtet sind.
Die Schweißdraht-Düse 8 wird von einem Düsen-bewegenden Zylinder 9 fortbewegt um näher an die verbundenen Teile 3a, 3b heranzukommen und dann wird der Schweißdraht 11 um einen festgelegten Betrag von dem Schweißdraht-Zufuhrmotor 19 aus einer Schweißdraht-Spule 20 herausgezogen.
Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Details der Schwingungs-Rotations-Platte 17, die in Fig. 1 und Fig. 3 dargestellt ist, und ihrer Umgebung zeigt, wobei (1) in Fig. 4 eine Draufsicht und (2) in Fig. 4 eine Seitenansicht darstellt.
Bezugnehmend auf die Figuren, ist der Brenner-Schwingtisch 12, an welchem die Mischkammer 7 angebracht ist, in der Richtung der Achse A-A auf dem Schweißdraht- Einheit-bewegenden Tisch 28 beweglich eingerichtet. Der Schwingmotor 16 ist an der unteren Oberfläche des Schweißeinheit bewegenden Tisches 28 angebracht, dessen Welle durch den Schweißeinheit bewegenden Tisch 28 hindurchgeht um an seiner oberen Oberfläche vorzustehen, an welcher die Schwingmotor-Rotationsplatte 17 angebracht ist. Das hintere Ende des Brenner-Schwingtischs 12 und die Schwingungs-Rotationsplatte 17 sind über eine Kurbel 43 miteinander gekoppelt, wobei ein Ende der Kurbel 43 mit Zapfen 41b drehbar an den Brenner-Schwingtisch 12 gekoppelt ist und das andere Ende der Kurbel 43 mit Zapfen 41a drehbar an die Schwingungs-Rotationsplatte 17 gekoppelt ist. Die Schwingungs-Rotations-Platte 17 weist eine Mehrzahl an Passlöchern für den Zapfen 41a auf, die in Abständen gebildet sind, die dem Radius der verschweißten Teile 3a, 3b vom Rotationsmittelpunkt entsprechen. Weiterhin ist ein Sensorpaar 40a, 40b um die Schwingungs-Rotationsplatte 17 herum oberhalb des Schweißeinheit bewegenden Tisches 28 in Positionen, die in etwa gegenüber seinem Rotationsmittelpunkt liegen, angebracht. Ein Sensor-Knopf 44 ist an der Seite der Schwingungs-Rotations-Platte 17 angebracht. Wenn der Sensor-Knopf 44 die Verbindungslinie zwischen den Sensoren 40a, 40b passiert, wird die Rotationsstellung der Schwingungs-Rotations-Platte 17 detektiert. Eine Vielzahl von Passlöchern 45 zum Anbringen des Sensor-Knopfes 44 ist auf der Seite der Schwingungs-Rotations-Platte 17 gebildet.
Als nächstes wird der Betrieb des Brenner-Schwingtischs beschrieben.
Wenn der Schwingbetrieb von den Schweißbrennern 6a, 6b an die Schweißteile 3a, 3b angeordnet wird, wird der Schwingmotor 16 angetrieben und die Schwingungs- Rotations-Platte 17 dreht sich. Die Rotationsbewegung der Schwingungs-Rotations- Platte 17 wird in eine Linearbewegung des Brenner-Schwingtischs 12 in Richtung A/A durch die Kurbel 43 und die Zapfens 41a, 41b konvertiert. Das heißt, jedes Mal, wenn die Schwingungs-Rotations-Platte 17 eine Umdrehung macht, bewegt sich der Brenner- Schwingtisch 12, d. h. das Paar Schweißbrenner 6a, 6b, welche an den Enden der Gasdüsen 32 angebracht sind, einmal um die Umfangsfläche der verbundenen Teile 3a, 3b in Richtung A/A. Auf diese Weise ist, da die Drehbewegung der Schwingungs- Rotations-Platte 17 in eine Hin-und Herbewegung der Schweißbrenner 6a, 6b umgesetzt wird, der Zapfen 41a so angebracht, daß der Abstand zwischen seiner Position und der Mittenposition der Schwingungs-Rotations-Platte 17 der Hälfte des hin-und hergehenden Bewegungsabstands der Schweißbrenner 6a, 6b entspricht. Das bedeutet in diesem Ausführungsbeispiel, daß das Passloch 42 für den Zapfen 41a so ausgewählt ist, daß es der Hälfte des Durchmessers der verbundenen Rohre 3a, 3b entspricht. Während die Drehlage der Schwingungs-Rotations-Platte 17 der Lage der Schweißbrenner 6a, 6b wie oben beschrieben, entspricht, tritt im allgemeinen eine Zeitverschiebung auf, bevor ein Befehl, der auf der detektierten Drehlage der Schwingungs-Rotations-Platte 17, d. h. auf einer Änderung der Gasströmungsrate, basiert, die Lage der Schweißbrenner 6a, 6b erreicht. Um eine Lösung für diese Zeitverschiebung zu schaffen, wird entsprechend die Lage des Sensor-Knopfs 44, der an dem Passloch 45 angebracht ist, so ausgewählt, daß die Detektionszeit der Sensoren 40a, 40b geregelt wird.
Die Regelanlage C für die Geräte umfasst eine Gasströmungsraten-Regelvorrichtung 21 zum Regeln der Gasströmungsraten, ein Temperaturmeßgerät 25, eine Regelungs- Bedienoberfläche 26, die ein graphisches Betriebsterminal 27 für den Betrieb und die Darstellung enthält und ein Eingabe/Ausgabe-Teil einer CPU 101, welche als Zentralelement einer elektronischen Regelung, die in Fig. 5 dargestellt ist, dient, und eine Fernsteuerung 30.
Bezugnehmend auf Fig. 5 umfasst die Struktur zur Regelung der Gasströmungsraten des automatischen Schweißgeräts entsprechend dem Ausführungsbeispiel eine CPU-Einheit 41 enthaltend die CPU 101 als Zentralelement, eine Strömungsraten-Regelvorrichtung 42 für brennbares Gas zur Regelung der Strömungsrate des brennbaren Gases und eine Strömungsraten-Regelvorrichtung 43 für brennunterstützendes Gas zur Regelung der Strömungsrate des brennunterstützenden Gases. Die CPU-Einheit 41 umfasst ein ROM 102, in welchem verschiedene Regelprogramme, die in der CPU 101 verwendet werden, gespeichert sind, ein RAM 103, in welchem festgelegte Information gespeichert wird, wenn der Betrieb eingestellt wird, ein Temperaturregelteil (A/D-Wandlerschaltkreis) 104 zum Wandeln von Temperaturdaten (analoge Daten), die von dem Strahlungsthermometer 10 als digitale Daten eingegeben wurden, ein Brennerregelteil (DIA-Wandlerschaltkreis) 105 zur Ausgabe von Steuersignalen an die Strömungsraten- Regelvorrichtung 42 für brennbares Gas und an die Strömungsraten-Regelvorrichtung 43 für brennunterstützendes Gas, ein Positionier-Regelteil 111 zum Regeln der Position der Schweißbrenner 6 bezüglich der verschweißten Teile, ein Schwingsteuerteil 112 zum Regeln des Schwingbetriebs der Schweißbrenner zu den verschweißten Teilen, ein Schweißdraht-Regelteil 113 zum Regeln des Vorgangs des Herausziehens des Schweißdrahts, ein graphisches Betriebsterminal 27 zur Eingabe oder Darstellung von verschiedenen eingestellten Bedingungen und eine Fernbedienung 30, die verwendet wird, wenn die Bedingungen eingestellt werden, während die Bedingung beim Schweißen beobachtet werden, welche untereinander über Steuerbusse und Datenbusse verbunden sind.
Einstellmittel für die Strömungsraten und das Gasverhältnis entspricht dem Betrieb in dem graphischen Betriebsterminal 27 der Regelbedienoberfläche 26, wobei die eingestellten Inhalte in einem Speicher (RAM 103) gespeichert werden. Ein Strömungsraten-Einstellsignal für brennbares Gas wird D/A gewandelt und der D/A- Schaltkreis 105 wird auf der Basis eines Steuerbefehls von der CPU 101 in einem Operationsverstärker verstärkt und wird zu einer gewünschten Spannung an einem Knotenpunkt 44. Nacheinander wird eine Referenzspannung für eine Strömungsraten- Einstellung für brennbares Gas, die in einem Spannungs-Folgeschaltkreis verstärkt und an einem Knotenpunkt 45 auf den gewünschten Wert gebracht wird, an einem Eingang des Komparators 48 eingegeben. Als anderen Vergleichseingang am Komparator 48 wird ein Aufnahmeausgang der Strömungsraten-Aufnahmemittel 46a über den Betrag des Durchgangs von brennbarem Gas vorgesehen. Der Komparator-Ausgangsteil des Komparators 48 ist mit einem Regelventil 47 verbunden. In dem Komparator werden zwei Signale verglichen und ein solches Steuersignal wird an das Regelventil 47 ausgegeben, daß ihre Differenz Null wird. Das Strömungsraten-Aufnahmemittel 46a umfasst einen Temperatursensor, der stromaufwärts des Regelventil 47 vorgesehen ist, und einen Aufnahmeschaltkreis. Der Temperatursensor nimmt die Temperaturdifferenz im Verhältnis zur Massenströmungsrate auf, die zwischen stromaufwärts und stromabwärts des Sensors auftritt, wenn brennbares Gas fließt und sein Aufnahmesignal linear in dem Aufnahmeschaltkreis korrigiert und an den Komparator 48 ausgegeben wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein elektromagnetisches Regelventil als Regelventil 47 verwendet, welches seine Öffnung im Verhältnis zu dem Steuersignal des Komparators 48 ändert, um die Gasströmungsrate zu regeln.
Die Strömungsrate des brennunterstützenden Gases (O&sub2;) wird durch die Betätigung des Terminals 27 eingestellt. Das heißt, wenn ein Verhältnis der Strömungsraten aus O&sub2;/brennbarem Gas in den Speicher (RAM 103) durch das graphische Betriebsterminal 27 eingegeben wird, berechnet die CPU 101 die Gasströmungsrate für das brennunterstützende Gas auf der Basis eines Steuerprogramms, welches in dem ROM 102 gespeichert ist, und der Wert wird in dem D/A-Schaltkreis 105 D/A gewandelt. Das gewandelte Signal wird in dem Operationsverstärker verstärkt und die gewünschte Spannung an dem Knotenpunkt 49 erzeugt. Eine Referenzspannung für eine Strömungsraten-Einstellung für brennunterstützende Gas, welche weiter in einem Spannungs-Folgeschaltkreis verstärkt und an dem Knotenpunkt 50 auf den gewünschten Wert gebracht wird, wird in einen Eingang des Komparators 51 eingegeben. In den Strömungsraten-Aufnahmemitteln 46b wird die Strömungsrate mit denselben Mitteln gesteuert wie für das oben beschriebene brennbare Gas. Auf diese Weise wird, wenn die Strömungsrate des brennbaren Gases und das Gasverhältnis durch das graphische Betriebsterminal 27 eingegeben wird, ein Spannungssignal entsprechend der Strömungsrate des brennbaren Gases und ein Spannungssignal entsprechend der Strömungsrate des brennunterstützenden Gases auf der Basis des eingegebenen Verhältnisses berechnet und jeweils in die Strömungsraten-Regelvorrichtung 42 für brennbares Gas und die Strömungsraten-Regelvorrichtung 43 für brennunterstützendes Gas durch den D/A-Schaltkreis 105 eingegeben. Entsprechend ermöglicht nur die Eingabe der Strömungsrate für brennbares Gas und des Gasverhältnisses die Zufuhr von brennbarem Gas und brennunterstützendem Gas mit den gewünschten Strömungsraten und einem Strömungsratenverhältnis zu den Schweißbrennern, unabhängig von Änderungen der Gasdrücke der Gasquellen für brennbares Gas und brennunterstützendes Gas, wodurch eine stabile Heizungsverarbeitung der verschweißten Teile ermöglicht wird. Diese Methode zur Regelung der Gasströmungsrate ist detailiert in "Gas Flow Controller", eingereicht am 6. September 1995, beschrieben.
Die Schaltkreise der Referenzspannung für eine Gasströmungsraten-Einstellung, in welche die D/A gewandelten Daten eingegeben wurden, umfassen jeweils Sägezahnschaltungen 52a, 52b für die Strömungsraten-Regelvorrichtung 42 für brennbares Gas und für die Strömugsraten-Regelvorrichtung 43 für brennunterstützendes Gas. Die Sägezahnschaltungen 52a, 52b umfassen jeder eine Verzögerungsschaltung mit Zeitkonstante mit einem integrierenden Kondensator und einem Anstiegszeit- Einstellvolumen 54a, 54b, welche durch einen Operations/Ablöseschalter 53a, 53b für das Anstiegszeit-Einstellvolumen mit dem Kondensator parallelgeschaltet ist, welche die Steigung der zwei Referenzspannungen regeln, wenn sie durch Einstellen der Anstiegszeit-Einstellvolumen 54a, 54b steigen und fallen.
Das heißt, es macht die Änderung zwischen einer starken Flamme und einer schwachen Flamme mit unterschiedlichen Gasströmungsraten weicher, so daß die Flamme allmählich größer und kleiner wird, statt plötzlich größer oder kleiner zu werden. Zu dieser Zeit ist es möglich auszusuchen, ob die Sägezahn-Regelung ausgeführt werden soll oder nicht, indem die Betriebs-/Freigabe-Schalter 53a, 53b des Anstiegszeit- Einstellvolumens betätigt werden.
Auf dem oben beschriebenen Index-Tisch 1, sind mehrere Aufspannvorrichtungen zum Festklemmen von verbundenen Rohren lösbar in bestimmten Positionen auf dem Umfang aufgebaut, und ein Arbeitsaufnahmesensor (nicht dargestellt) ist daran befestigt zur ja/nein-Erfassung der verbundenen Rohre 3a, 3b in einer Station (nicht dargestellt) vor der Schweißposition, deren Aufnahmeausgang automatisch an die CPU 101 gegeben wird.
Fig. 6 bis Fig. 13 zeigen Beispiele für Bildschirmoberflächen und Eingaben in das graphische Betriebsterminal 27, welches in der Regel-Bedienoberfläche 26 enthalten ist.
Bezugnehmend auf Fig. 6 wird, wenn die laufende Energieversorgung angeschaltet wird und "BETRIEBSBEREIT" durch Berühren betätigt wird, ein Strom durch die Regelanlage geleitet und wenn "ZURÜCK ZUM ANFANG" durch Berühren betätigt wird, wird der Referenzpunkt des Programmstarts bestimmt. Durch Berühren Betätigen irgendeiner von "MANUELLER BETRIEB", "AUTOMATISCHER BETRIEB"; "BEDINGUNGS ANZEIGE" und "START" erlaubt die Auswahl mehrerer Operationen. Die Oberfläche ändert sich dann zu denen in Fig. 7 bis Fig. 13 gezeigten entsprechend der Betriebsprozeduren, welche die gewünschten Eingänge ermöglichen.
Fig. 15 bis Fig. 18 sind Flußdiagramme, welche die Lehrvorgänge und den automatischen Betrieb zeigen.
Als erstes, bezugnehmend auf Fig. 15, wird der Lehrvorbereitungsfluß in der Reihenfolge der Bildschirm-Operationen am graphischen Betriebsterminal beschrieben.
Wenn "MANUELLER BETRIEB" in der Darstellung von Fig. 6 durch Berühren betätigt wird, um die Geräteteile der Schweißanlage für die verbundenen Teile (S 1) zu justieren, erscheint die Darstellung in Fig. 7. Die verbundenen Rohre 3a, 3b werden zu den zum Festklemmen von verbundenen Rohren vorgesehenen Spannvorrichtungen auf dem Index-Tisch installiert und durch Anschalten von "INDEX-TISCH" (nicht dargestellt) in Schweißpostion gebracht. Es wird bestätigt, daß der in Fig. 4 gezeigte Kurbelzapfen 41a in einer Postion eingestellt wird, die dem Durchmesser der verbundenen Rohre entspricht, und "SCHWINGUNG" durch Berühren betätigt. Dann werden mit sich etwas bewegendem Schwingmotor 16 der Kurbelzapfen 41a und das Ende der Kurbel 43 auf der Linie A-A oder der Linie B-B (52) gestoppt.
Als nächstes wird "INDEX TISCH ANTRIEB" durch Berühren betätigt, um die Höhe des Flammenzentrums des Paars der Schweißbrenner 6a, 6b in die Heizposition des verbundenen Materials mit dem sich leicht bewegenden auf-ab-Zylinder 15 der Schweißeinheit zu steuern (53). Als nächstes wird "BRENNER VORWÄRTS" durch Berühren betätigt, um den die Schweißeinheit bewegenden Tisch 28 fortzubewegen, welcher durch Betätigen des graphischen Betriebsterminals 27 feinjustiert und so postioniert wird, daß das Zentrum der Heizflammen in der Position des verbundenen Materials 3a wie in Fig. 4 gezeigt angeordnet ist (wenn der Zapfen 41a in der Linie A-A justiert ist) oder im Zentrum des verbundenen Materials 3a (wenn der Zapfen 41a in der Linie B-B justiert ist) (54). In diesem Zustand wird "BRENNER AUF-AB ZYLINDER" (nicht dargestellt) durch Berühren betätigt, und es wird kontrolliert, ob die relativen Positionen der Heizung zu dem Schweißdraht-Zufuhrteil und der Heizung zu dem überlappenden Teil des verbundenen Material ordenlich eingenommen sind (S6).
Als nächstes wird "SCHWEIßDRAHT VORWÄRTZ" durch Berühren betätigt, um den Düsenantriebszylinder 9 anzutreiben, wodurch die Schweißdrahtdüse 8 näher an die Schweißdraht-Zufuhrposition des verbundenen Materials (S7) heranbewegt wird, und dann wird "DRAHT ROTATION IM UHRZEIGERSINN" durch Berühren betätigt, um den Schweißdraht herauszuziehen und danach wird kontrolliert, ob die Ziehrichtung in Richtung des Zentrums des verbundenen Materials gerichtet ist, oder zu der mit Schweißdraht versorgten Position (S9). Dann wird "DRAHT ROTATION ENTGEGEN DEM UHRZEIGERSINN", "DRAHT ZURÜCKFÜHREN" und "BRENNER ZURÜCKFÜHREN" durch Berühren betätigt (S 10-S 12), wodurch das Einrichten der Maschine vervollständigt wird.
Wenn das Drahtende nicht in der Schweißdraht-Zufuhrposition in Schritt (S9) positioniert wird, werden die Operationen Drahtrotation entgegen dem Uhrzeigersinn (S13) und Zylinder Positionieren und Düse Positionieren (S 14) ausgeführt und dann die Düsenendenpositionierung (S7) und die Positionierung des herausgezogenen Drahts durch Drahtrotation im Uhrzeigersinn (S8) wiederholt, um die Drahtenden relativ zur Schweißdraht-Zufuhrposition zu justieren.
Wenn die Heizposition und die Schweißdraht-Zufuhrposition durch die obigen Operationen bestimmt sind, wird "BESTÄTIGEN" (nicht dargestellt) durch Berühren betätigt und dann die Position-Einstell-Information im RAM 103 in Fig. 5 gespeichert. Nacheinander werden die Gasströmungsraten eingestellt, die Standardmuster, die im ROM 102 gespeichert sind, ausgewählt und dann kann manuelles Schweißen oder Probenproduktion von Hand ausgeführt werden für "MANUELLER BETRIEB" → "START" → "BEREITSCHAFT FLAMME" AN → "BRENNER VORWÄRTZ" → "SCHWINGUNG" → "SCHWEIßDRAHT VORWÄRTZ" → "DRAHT ROTATION IM UHRZEGERSINN" → "DRAHTROTATION ENTGEGEN DEM UHRZEIGERSINN" → "DRAHT ZURÜCKFÜHREN" → "BRENNER ZURÜCKFÜHREN" → "BEREITSCHAFT FLAMME" AUS.
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, welches den Lehrvorgang für Schweißbedingungen im Programmaspekt zeigt.
Wenn "BEDINGUNGS ANZEIGE" auf dem Bildschirm in Fig. 6 durch Berühren betätitgt wird, wird die Eingabeoberfläche für die Verwendungsbedingungen des verbundenen Materials, wie in Fig. 8 dargestellt, angezeigt. Dieser Bildschirm wird für jede Kombination der verbundenen Materialien 3a, 3b dargestellt. Dieses Beispiel für eine Anzeige zeigt das Schweißen eines Kupferrohrs und eines Kupferrohrs. Durch Berühren Betätigen von "FENSTER" wird die angezeigte Kombination des verbundenen Materials nacheinander geändert. Es ist zum Beispiel möglich nacheinander die dargestellten Kombinationen von verbundenen Materialien, wie Cu-Cu, Cu-Fe, Cu-SUS, Fe-Fe, Fe-SUS, SUS-SUS, etc. auszuwählen. Bezüglich des Schweißdrahts werden durch wiederholtes Betätigen in jenem Rahmen nacheinander Anzeigen aufgerufen, wie etwa BCup, BAg, BCuZn, etc. Nach der Auswahl der zu verbindenden Kombination werden Ziffern 0 bis 9 als die jeweiligen Rohrdurchmesser, Plattendicke und ein JIS-Nummer für den Schweißdraht durch Berühren-Betätigung von "ÄNDERN" und wiederholte Berühren-Betätigung vo "+" oder "-" eingegeben. Nachdem der Änderungsvorgang beendet ist, wird "BESTÄTIGEN" durch Berühren betätigt und die Anzeige wechselt zur nächsten Eingabeoberfläche.
Wenn das verbundene Material ausgewählt ist, wird das Standard-Heizmuster, welches zuvor in dem ROM 102 der CPU-Einheit 41, die in Fig. 5 gezeigt ist, gespeichert ist, auf der Oberfläche in Fig. 9 dargestellt. Selbst wenn das verwendete Schweißgerät kein Strahlungsthermometer aufweist, oder wenn es eines aufweist, die Temperaturdaten jedoch nicht verwendet werden, kann der Schweißprozess ausgeführt werden. Es ist daher möglich das Thermometer auf "JA" oder auf "NEIN" zu stellen.
Während ein Lehrfluß mit der Temperaturmessung auf "JA" unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben wird, ist der Fluß mit der Temperaturmessung auf "NEIN" grundsätzlich der gleiche.
Nun ist Fig. 14 ein Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des Heizbedingungsmusters. Ein sich bewegender Ort der Heizflamme passiert die Punkte (1)-(2), (2)→(3), (3)-(4), (4)→(1) auf dem verbundenen Material. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird diese Operation erreicht durch Rotieren der Schwingungs-Rotations-Platte 17 durch Rotation des Schwingmotors 16 zum wiederholten vorwärts und rückwärts Bewegen des Brenner-Schwingtischs 12 durch die Kurbel 43. Zu diesem Zeitpunkt bildet das Ende der Brennerflamme den sich bewegenden Ort der Punkte (1)-(2), (3)-(4), wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Als nächstes wird durch eine auf und ab-Bewegung des Gasmischkammer befestigenden Metallteils 31, welche von dem Brenner-auf-ab-Zylinder 13 hervorgerufen wird, die Gasdüse 32 auf und ab bewegt, so daß das Ende der Brennerflamme den sich bewegenden Ort der Punkte (2)→(3), (4)→(1) in Fig. 14 bilden kann.
Das Muster Nr. 1, welches in Fig. 14 gezeigt ist, stellt ein Beispiel dar, in welchem die verbundenen Materialien Cu-Cu-Rohre sind. In diesem Beispiel wird die starke Flamme von der Vorwärts-Bewegung des Schweißeinheits-Tisches 28 bewegt und der Rotation des Schwingmotors 16. Der Teil (1)-(2) wird N-mal geheizt und dann wird die starke Flamme als (2)→(3) zu dem überlappenden durch Bewegung des Brenner-auf-ab- Zylinders 13 bewegt. Nacheinander wird (3)-(4) M-mal geheizt und der Brenner-auf-ab- Zylinder 13 angehoben um die starke Flame als (4)→(1) zu bewegen.
Zwischen dem Erreichern der Temperatur des verbundenen Materials von T&sub1; und dem Erreichen der Zieltemperatur T&sub2; wird die Regelung ausgeführt, bei welcher die oben beschriebene Gasströmungsraten-Regelvorrichtung 21 verwendet wird, wobei das Mischverhältnis zwischen dem brennunterstützendem Gas und dem Brenngas konstant gehalten wird. Die Gasströmungs-Regelung wird insbesondere ausgeführt bei Verwendung des Software-Regelsystems, in welchem der folgende Ausdruck, welcher in dem ROM 102 gespeichert ist, ausgeführt wird, welcher die Heizregelung mit Schwingung N&sub1;-mal ausführt.
f(Q) = Q&sub1; - (Q&sub1; - Q&sub2;)·β
Wobei
T&sub2; = Schweißdraht-Flüssigphasen Temperatur + 50º,
T&sub1; = T&sub2; - α
α = Regel-Heiztemperaturbereich,
t = gemessene Temperatur,
θ = Vervielfacher,
Q&sub1; = Gas-Einstellmenge 1,
Q&sub2; = Gas-Einstellmenge 2,
Q&sub3; = Gas-Einstellmenge 3, und
β = Koeffizient der Wärmeübertragungsrate
Weiterhin wird die benötigte Menge an Sauerstoff gegeben durch:
f(Q') = &epsi;f(Q)
Wobei
Q = Strömungsrate von brennbarem Gas,
Q' = Strömungsrate des brennunterstützenden Gas, und
&epsi; = Verhältnis aus brennunterstützendem Gas / brennbarem Gas.
Das folgende zeigt Standard-Regelkonstanten mit LPG-Flamme.
Die Werte der Konstanten variieren auch entsprechend der Heizenergie, die von der Art des verwendeten Gases und der Größe des Schweißbrenners abhängt.
Die oben aufgeführten Flammen-Regelbedingungen werden durch Betätigung in dem graphischen Betriebsterminal in Fig. 9 eingegeben.
Als erstes wird "JA" oder "NEIN" für die Heizung des überlappten Teils mit "STARKE FLAMME" ausgewählt für die Bestimmung des Heizmusters. Während die Temperatur T&sub1;, bei welcher die Software-Regelung gestartet wird, durch T&sub1; = T&sub2; - α gegeben ist, wird es speziell eingestellt auf einen Bereich zwischen 100 und 200ºC als Temperatur, welche durch Berücksichtigung der Wärmeleitfähigkeit des Materials auf der Basis der Temperatur bestimmt wird, welche gegen die Flüssigphasen-Temperatur des Schweißdrahts + 50ºgegeben ist. Bezüglich des Heizmusters wird "L" durch Berühren betätigt, wenn die Heizenergie der Flamme nicht geändert wird. Wenn es gewünscht wird, daß die Heizenergie der Flamme auf der Basis des Abstands zwischen dem verbundenen Material und des Schweißbrenners geändert wird, wird der Puls "P" oder die Wellenform "W" durch Berühren betätigt um den aufgeweichten Zustand des verbundenen Materials beizubehalten. Zu diesem Zeitpunkt verursacht der Rohrabstand zwischen dem Ausgabeteil der Strömungsraten-Regelvorrichtung und der Düse eine Zeitverzögerung bei der Flammenregelung. Bei Berücksichtigung der Zeitverzögerung wird die Position des Sensorknopfs 44, der in Fig. 4 gezeigt ist, so eingestellt, daß die Flamme an den Punkten (1), (2), (3) und (4) des verbundenen Materials stark wird.
Als nächstes wird "JA" oder "NEIN" für die Heizung des überlappten Teils mit "MITTLERE FLAMME" ausgewählt. Als eingestellte Temperatur T&sub2;, wird eine Standardtemperatur eingestellt, abhängig von der Art des Schweißdrahts als T&sub2; = Flüssigphasen-Temperatur des Schweißdrahts + 50º. Das Heizmuster wird als "L", "P" oder "W" auf gleiche Weise wie oben angegeben ausgewählt.
Die Heizung mit "SCHWACHE FLAMME" wird durchgeführt um den weichen Zustand beizubehalten, wenn der Schweißdraht zugeführt wird und um das Eindringen des geschmolzenen Schweißdrahts am überlappenden Teil der verbundenen Materialien 3a, 3b durch den Kapillareffekt nach der Zuführung von Schweißdraht zu verstärken. Es wird "JA" oder "NEIN" für die Heizung des überlappten Teils ausgewählt. In der gleichen Weise wie oben angegeben wird das Heizmuster ausgewählt aus "L", "P" und "W" (S24, 525). Die "BESTÄTIGUNG" wird durch Berühren betätigt und dann geht der Bildschirm des graphischen Betriebsterminals zur nächsten Darstellung.
Fig. 10 zeigt eine Betriebsoberfläche zum Einstellen der Gasströmungsraten für die Vorheizung und Heizung für den weichen Zustand.
Die "MENGE 1 BRENNBARES GAS " wird durch Berühren-Betätigung auf die Einstellung (Q&sub1; = Menge an Gas zum Vorheizen mit starker Flamme) eingestellt. Das Verhältnis der Strömungsraten zwischen brennbarem Gas und dem brennunterstützenden Gas wird zu diesem Zeitpunkt durch Berühren-Betätigung auf "VERHÄLTNIS BRENN- UNTERSTÜTZENDES GASBRENNBARES GAS" (526, 527) eingestellt. Die Menge an brennunterstützendem Gas zur Erzeugung einer reduzierenden Flamme um Oxidation bei einer größeren Menge an brennbarem Gas als bei perfektem Brennverhältnis zu vermeiden, hängt von der theoretischen Menge Sauerstoff ab, die für die perfekte Verbrennung benötigt wird, welche abhängig von der Zusammensetzung des Gases variiert. Mit dem natürlichen Gas (Methan CH&sub4; 88%, Ethan C&sub2;H&sub6; 6%, Propan C&sub3;H&sub8;, Buthan C&sub4;H&sub1;&sub0;) zum Beispiel, wird das Standard-Mischverhältnis (O&sub2;/Gas) für die Vorheizflammen auf etwa 1,6 bis 1,85 eingestellt. Mit Propan C&sub3;H&sub8; 95% wird es so eingestellt, daß das brennunterstützende Gas um etwa 20 bis 30 Prozent im Überschuß als ein Verhältnis von 3,8 bis 4,2 vorliegt. Wenn "BESTÄTIGEN" auf der Oberfläche durch Berühren betätigt wird ändert sich die Oberfläche des graphischen Operationsterminals zu der in Fig. 1 1 dargestellten.
WEICHZEIT in Fig. 16 wird durch Einstellen einer Zeit in "SCHWEIßDRAHT ZUFÜHRUNG WARTEN" in der Oberfläche in Fig. 11 eingestellt (S28, S29). Als nächstes wird "MENGE AN ZUGEFÜHRTEM SCHWEIßDRAHT" durch Einstellen einer Zeit "SCHWEIßDRAHT ZUFÜHRUNG" eingestellt (S30, 531). Die "BESTÄTIGUNG" wird durch Berühren betätigt um die Oberfläche auf dem graphischen Betriebsterminals zu der in Fig. 12 dargestellten zu wechseln.
Die Oberfläche in Fig. 12 "DRAHT DREHUNG ENTGEGEN DEM UHRZEIGERSINN" wird durch Berühren betätigt um Spielraum des Schweißdrahts am Ende der Düse in einem Zustand zu entfernen, bei dem die Zuführung des Schweißdrahts beendet ist. Darauffolgend wird die Schweißdrahtdüse von dem Schweißdraht-Düsen- Antriebszylinder rückwärts bewegt und der Brenner-bewegende Tisch 12 wird rückwärts bewegt (S32, S33). "BESTÄTIGEN" wird durch Berühren betätigt und dann die Informationen über das automatische Schweißprogramm in dem RAM 103 gespeichert.
Auf diese Weise wird der Lehrvorgang für die Positionierung der Vorrichtungen in dem Flußdiagramm in Fig. 15 beendet, und der Lehrvorgang im Programm-Aspekt wird in dem Flußdiagramm in Fig. 16 beendet.
Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm zur Durchführung des Lehrvorgangs während eine Schweißprobe tatsächlich produziert wird. Fig. 17 zeigt den Lehrvorgang durch einen Schalter einer Fernbedienung mit "AN" und "AUS", weil das gleiche Flußdiagramm verwendet wird, wenn die Lehre an einem graphischen Betriebsterminal ausgeführt wird und wenn es mit einer Fernbedienung an einem Ort ausgeführt wird, bei dem der Schweißzustand des verbundenen Materials leicht beobachtet werden kann.
Vor dem Betrieb wird das Gasversorgungsventil (nicht dargestellt) geöffnet und "AUTOMATISCHER BETRIEB" durch Berühren in dem Betriebsmenü in Fig. 6 (S51) betätigt, und dann wird die Oberfläche für den automatischen Betrieb in Fig. 13 dargestellt. In dieser Oberfläche wird durch Berühren von "STAND-BY FLAMME" das Anzünden des Brenners (S52) bewirkt. Während des Lehrvorgangs kann der Zeitverlauf der Flamme eingegeben werden oder der Zeitverlauf der Flamme kann automatisch entsprechend der Eingabe des oben beschriebenen Lehrvorgangs oder dem Standard- Programm geschaltet werden. Die Lehrmethode schließt die Methode ein, bei welcher die Betriebszeiten durch Berühren der Oberfläche in Fig. 13 eingegeben werden und die Fernbedienungs-Methode, bei welcher Eingäben nach Fig. 17 nacheinander durch Betätigen des Berührungsschalters der in Fig. 1 gezeigten Fernbedienung 30 an einem Ort gemacht werden, an dem der Heizzustand des geschweißten Teils am leichtesten überwacht werden kann.
Wenn die Brennzeiten eingegeben werden, werden eins von beiden oder beide aus "EINSTELLEN STARKE FLAMME" und "EINSTELLEN MITTLERE FLAMME" in Fig. 13 durch Berührung (S54) eingegeben. Darm erreicht der Brenner die Vorheizflamme von Q&sub1;, wenn "STARKE FLAMME" durch Berührung betätigt wird (S55). Es wird dann sichergestellt, daß die Flamme des Brenners stabil ist und "BRENNER CY VORWÄRTS" wird betätigt (S56) und dann bewegt sich der die Schweißeinheit bewegende Tisch 28 vor. Dann wird "BRENNER SCHWINGUNG" durch Berühren betätigt (S57), so daß der Schwingmotor 26 rotiert, damit die Flamme des Brenners bewirkt, daß der geschweißte Teil vorgeheizt wird, während er sich an dem Ort auf dem in Fig. 14 gezeigten Teil (1)-(2), dem der Schweißdraht zugeführt wird, hin- und herbewegt. Der geheizte Zustand wird kontrolliert und dann "MITTLERE FLAMME (1)" bei der Temperatur T&sub1;, welche nicht überhitzt ist, durch Berühren betätigt und dann wird die Software Regelungskontrolle gestartet.
Durch Berühren Betätigen von MITTLERER FLAMME (2) bewirkt die Heizung zum weichen Zustand (S58). Das danach erfolgende durch Berühren Betätigen von "DRAHT CY VORWÄRTS" (S59) bewirkt, daß der die Düse antreibende Zylinder 9 betrieben wird, um die Schweißdrahtdüse dicht an die Flamme in der Nähe des verschweißten Materials zu bringen, welches dort angeordnet ist. Als nächstes wird "DRAHT CY ZUFUHR" zeitgerecht betätigt (S60) um den Schweißdraht zuzuführen. Während es berührt wird, fährt der Schweißdraht-Zufuhrmotor 19 fort zu rotieren. Wenn die Berührung losgelassen wird, stoppt die Rotation und die Zufuhr von Schweißdraht ist beendet (S61). Als nächstes wird "DRAHT CY ZURÜCK" durch Berühren betätigt und der Brenner CY kehrt zu seinem Ursprung zurück und das Feuer geht aus (S62).
Wenn der oben beschriebene Lehrvorgang mit einer Fernbedienung 30 ausgeführt wird, ist es möglich den Zeitablauf durch eine Schaltereingabe von Hand einzustellen, während die Zustände von (Heizen des verschweißten Materials) bis (Zufuhr von Schweißdraht) direkt mit den Augen kontrolliert, statt auf dem Bildschirm verfolgt werden, genau so wie ein ausgebildeter Arbeiter den Zeitverlauf von (Heizen) bis (Zufuhr von Schweißdraht) einstellt. Das heißt, eingestellte Einheiten, die Inhalte habe, die vollständig identisch zu denen der Berührungsbetätigung auf dem oben beschriebenen Bedienfeld sind, können jedes nacheinander durch einzelne "AN" Eingaben an der Fernbedienung vorgesehen werden. Nur zur Zeit von "DRAHT ZUFUHR" wird ein "AN"-Signal ständig vorgesehen, während der Schalter berührt wird und ein "AUS"- Signal wird vorgesehen, wenn der Schalter losgelassen wird, wie es der Fall bei der Bedienfeld-Eingabe ist.
Durch das Berührungs-Betätigen von "ÄNDERUNGEN ANZEIGEN" (nicht dargestellt) während der Kontrolle der geschweißten Probe während des obigen Vorgangs der Untersuchung des Betriebszeitablaufs, ist es möglich, die mit den Darstellungen in Fig. 9 bis Fig. 12 bei dem Lehrvorgang im Programm-Aspekt eingegebenen Werte mit den tatsächlichen Werten zu vergleichen und zu kontrollieren, die während der Beobachtung der Schweißbedingungen (S66, S67) eingegeben wurden. Auf der Basis numerischen Vergleichs und der Qualität der fertigen Probe werden neue Daten zur Korrektur eingegeben (S68). Als nächstes wird "PROGRAMM NAME", entsprechend den eingegebenen Daten eingegeben und "REGISTRIEREN" durch Berühren betätigt um die Inhalte in dem RAM (S65) zu speichern um eine Massenproduktion mit wiederholter Arbeit zu ermöglichen.
Der Lehrvorgang mit weggelassenem Einstellen des Zünd-Zeitablaufs kann auf gleiche Weise durchgeführt werden (S69-S74).
Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm des Vorgangs für die Massenproduktion von Schweißteilen.
"AUTOMATISCHER BETRIEB" wird in der Oberfläche von Fig. 6 durch Berühren betätigt (S81) und eine Kombination verbundener Teile, etc. werden in der Oberfläche von Fig. 8 (S99) eingegeben, und dann wird ein bereits registrierter Programmname dargestellt (S100). Es wird ausgewählt und "START" wird durch Berühren betätigt (S82), dann erfolgt die Kontrolle der Einrichtung automatisch auf der Basis der Inhalte der Datenbefehle, die aus dem RAM 103, ROM 101 der CPU-Einheit 41 aufgerufen werden (S83-S98). "MENGE AN SCHWEIßDRAHT ZUFUHR" kann durch Eingabe von außen selbst während des automatischen Betriebs (S95) korrigiert werden.
Wenn die Strömungsrate für brennbares Gas mit den Gasströmungsraten-Einstellmitteln eingestellt wurde, und das Verhältnis zwischen der Strömungsrate des brennbaren Gases und der Strömungsrate des brennunterstützenden Gases mit den Gasverhältnis- Einstellmitteln eingestellt sind, gibt, wie in dem obenigen Ausführungsbeispiel erklärt wurde, die CPU 101 ein Strömungsraten-Einstell-Referenzsignal für brennbares Gas und eine Strömungsraten-Einstell-Referenzsignal für brennunterstützendes Gas aus, auf dessen Basis das Vergleichsmittel das jeweilige Regelventil regelt um Differenzen zwischen den von den jeweiligen Gasströ mungsraten-Detektormitteln ermittelten Gasströmungsraten zu eliminieren, damit die Strömungsraten des brennbaren Gases und des brennunterstützenden Gases geregelt werden. Dies ermöglicht die digitale Regelung der Heizenergie, was die Regelung der Heizenergie durch das Software Regelsystems mit digitalisierten Heizmengen ermöglicht, die am geeignetesten für verschiedene verbundene Materialien sind.
Da das Mengenverhältnis zwischen dem brennunterstützenden Gas und dem brennbaren Gas willkürlich eingestellt werden kann, ist es weiterhin möglich Oxidation zu vermeiden durch Verwendung reduzierender Flammen mit überschüssigem Gas abhängig vom Grad der Oxidation der verbundenen Materialien, welche durch die Heizung hervorgerufen wurde, und die Zufuhr von Schweißdraht zu erleichtern, wodurch zuverlässiges Schweißen ermöglicht wird. Wenn das Schweißen auf vielfache Arten von verbundenen Materialien geschaltet wird, können die Bedingungen weiterhin leicht durch Berührungs- Betätigung des Bedienfelds eingestellt werden. Wenn diese Eingabe mit der Fernbedienung durchgeführt wird, ist es möglich den am besten geeigneten Schweiß- Zeitverlauf einzustellen, während der tatsächliche Ablauf überwacht wird.
Bei wiederholter Massenproduktion können Programme, die bereits registriert sind, durch das Einstellen der Bedingungen und dergleichen durch bloße Berührungseingabe von registrierten Nummern aufgerufen werden, welches die Massenproduktion von Schweißteilen mit der gleichen Qualität ermöglicht. Es ist auch einfach die Betriebszeitabläufe im Fall von schlechten Bedingungen fein zu justieren und es ist möglich noch bessere Programme aufzunehmen, indem jedesmal bessere Bedingungen eingegeben werden, wenn die Produktion wiederholt wird, wodurch ein automatisches Schweißgerät geschaffen wird, welches noch einfacher zu handhaben ist.
Obwohl die Strömungsrate des brennbaren Gases und das Gasverhältnis in dem obigen Ausführungsbeispiel eingegeben wurden, kann stattdessen auch die Strömungsrate für brennunterstützendes Gas und ein Gasverhältnis eingegeben werden um die gewünschten Strömungsraten von brennbarem Gas und brennunterstützendem Gas zu erhalten.
Obwohl in obigem Ausführungsbeispiel "AN" und "AUS"-Schalterbetrieb mit einer Fernbedienung für den Lehrvorgang verwendet wurde, der ausgeführt wurde, während die Schweißarbeit visuell überwacht wurde, kann es so konstruiert werden, daß der Lehrvorgang mittels Spracheingabe statt mit Schaltereingabe erfolgt.
Während die Erfindung im Detail beschrieben wurde, ist die obige Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht beschränkend. Es versteht sich, daß viele andere Modifikationen und Variationen abgeleitet werden können ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Gerät enthaltend eine Strömungsraten-Regelvorrichtung, die zwischen einem Gasbrenner (7, 32, 6) und einer ersten Gasquelle zum Zuführen eines ersten Gases angeordnet ist, und eine mit dem Brenner verbundene zweite Gasquelle zum Zuführen eines zweiten Gases enthaltend:

Gasströmungsraten-Einstellmittel (27) zum Einstellen einer dem besagten Brenner zuzuführenden Strömungsrate des ersten Gases;

Gasverhältnis-Einstellmittel (27) zum Einstellen eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des ersten Gases und einer dem beagten Gasbrenner zuzuführenden Strömungsrate des zweiten Gases

ein erstes Regelventil (47) zur Regelung der Menge des dem besagten Gasbrenner zugeführten ersten Gases;

ein zweites Regelventil (60) zur Regelung der Menge des dem besagten Gasbrenner zugeführten zweiten Gases; und

Steuermittel (41) zur Steuerung des ersten und des zweiten Regelventils auf der Basis der besagten eingestellten Strömungsrate des ersten Gases und des besagten Gasverhältnisses so, daß die dem besagten Gasbrenner zugeführten Mengen des besagten ersten Gases und des besagten zweiten Gases den besagten eingestellten Strömungsraten entsprechen.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem das besagte erste Gas ein brennbares Gas und das besagte zweite Gas ein brennunterstützendes Gas ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, bei welchem die besagten ersten Gasströmungsraten- Einstellmittel eine Mehrzahl von Strömungsraten des brennbaren Gases einstellen, und die besagten Gasverhältnis-Einstellmittel ein oder mehrere Gasverhältnisse einstellen, und

die besagte Gasströmungs-Regelvorrichtung weiterhin Heizmuster-Einstellmittel aufweist zum Einstellen eines Heizmusters für ein durch den besagten Gasbrenner beheiztes Objekt,

wobei die besagten Regelmittel eine Sollströmungsrate des brennbaren Gases und ein Sollgasverhältnis auf der Basis des besagten eingestellten Heizmusters wählen.

4. Gerät nach Anspruch 3, bei welchem die besagten eingestellten Gasverhältnisse ein Gasverhältnis umfassen, bei welchem die Menge an brennbarem Gas größer ist als das bei einem Gasverhältnis für perfekte Verbrennung mit dem brennbaren Gas und dem brennunterstützenden Gas.

5. Schweißvorrichtung enthaltend:

Gasströmungsraten-Regelmittel, die zwischen einem Schweißbrenner (6) und einer Quelle von brennbarem Gas zum Zuführen eines brennbaren Gases angeordnet sind, und eine mit dem besagten Schweißbrenner verbundene Quelle von brennunterstützendem Gas zum Zuführen eines brennunterstützenden Gases;

wobei diese Gasströmungsraten-Regelmittel enthalten:

einen Gasströmungsraten-Einstellteil (27) zum Einstellen einer dem besagten Schweißbrenner zuzuführenden Strömungsrate des besagten brennbaren Gases,

einen Gasverhältnis-Einstellteil (27) zum Einstellen eines Gasverhältnisses zwischen der Strömungsrate des besagten brennbaren Gases und einer dem besagten Schweißbrenner zuzuführenden Strömungsrate des besagten brennunterstützenden Gases,

ein erstes Regelventil (47) zur Regelung der dem besagten Schweißbrenner zugeführten Menge des besagten brennbaren Gases,

ein zweites Regelventil (60) zur Regelung der dem besagten Schweißbrenner zugeführten Menge des besagten brennunterstützenden Gases, und

ein Steuerteil (41) zur Steuerung der ersten und zweiten Regelventile auf der Basis der eingestellten Strömungsrate des brennbaren Gases und des esingestellten Gasverhältnisses so, daß die dem besagten Schweißbrenner zugeführten Mengen des besagten brennbaren Gases und des besagten brennunterstützenden Gases den eingestellten Strömungsraten entsprechen, und

wobei die Schweißvorrichtung weiterhin enthält:

Antriebsmittel (16) zum Antreiben des besagten Schweißbrenners; und

Steuermittel (112) zum Steuern der besagten Antriebsmittel so, daß der besagte Schweißbrenner näher an das Schweißteil herankommt und einen bestimmten Bereich des Schweißteils vor dem Schweißen auf eine gewünschte Temperatur bringt.

6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, weiter enthaltend Temperaturerfassungsmittel (10) zum Erfassen einer Temperatur in dem besagten Bereich des Schweißteils,

wobei die Steuermittel den Steuerteil auf der Basis der besagten erfaßten Temperatur steuert so, daß die Strömungsrate des besagten brennbaren Gases durch den besagten Strömungsraten-Einstellteil dem gewünschten Wert entspricht.

7. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, weiter enthaltend Einstellmittel (27, 30) durch welche bei jedem Schritt in dem Schweißvorgang ein Steuervorgang einstellbar ist, und

Speichermittel (103) zum Speichern des besagten eingestellten Steuervorgangs.

8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die besagten Einstellmittel einen Signaleingangsschalter aufweisen, in den durch Handberührung ein Signal eingegeben wird, weches eine Zeit zwischen der vorhergehenden Handberührung und der gegenwärtigen Handberührung abgelaufene Zeit als Operationszeit für einen Schritt eingestellt wird.

9. Schweißvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die besagten Einstellmittel einen Signaleingangsschalter aufweisen, in welchen während einer Handberührung ständig ein Signal eingegeben wird, welches einen Zeitabschnitt der Handberührung als eine Operationszeit für einen Schritt einstellt.

10. Schweißvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die besagten Einstellmittel Steuervorgänge nach Maßgabe einer Kombination der Art des Schweißdrahts und der Art des Schweißteils einstellen kann.

11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher der Signaleingangsschalter an einer solchen Stelle angeordnet ist, daß das Schweißteil visuell beobachtet werden kann.