DE69816839T2

DE69816839T2 - Verfahren zur ermittlung der spaltbreite und lichtbogenschweisserverfahren mit anwendung des vorigen verfahrens

Info

Publication number: DE69816839T2
Application number: DE69816839T
Authority: DE
Inventors: Yuji Sugitani; Yoshihiro Kanjo; Hitoshi Serizawa; Masatoshi Murayama; Naoyuki Gotoh; Daisuke Ozamoto
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: EP1013370A4; DE69816839D1; EP1013370B1; EP1013370A1; WO1998043773A1; US6150631A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren bei einem Bogenschweißen, und ein Schweißzustands-Steuerverfahren.
Hintergrund-Technologie
In herkömmlicher Weise ist ein Fußpunktspalt einer Nut in dem Bogenschweißen unter Verwendung eines Laserstrahlsensors oder eines Bildaufnahmesensors erfasst worden, um die Nutenform wesentlich vor dem Bogen während des Schweißens oder bevor das Schweißen ausgeführt wird, zu erfassen, aber keine Technologie, um den Spalt genau unterhalb des Bogens während des Schweißens zu erfassen, ist eingerichtet worden.
Auf der anderen Seite wird, wenn das Schweißen von einer automatischen Vorrichtung unter Verwendung eines Schweißroboters etc. durchgeführt wird, ein Betriebsprogramm durch ein Offline-Programmierungsverfahren erstellt, bevor das Schweißen ausgeführt wird. Jedoch ist das Offline-Programmieren auf den CAD-Daten basiert, und Unterschiede werden zwischen den CAD-Daten und der tatsächlichen Arbeitsposition und den Dimensionen aufgrund der Bearbeitungsgenauigkeit, der Anpassgenauigkeit, der dynamischen thermischen Deformation etc. des Werkstücks während des Schweißens erzeugt. Es sind Probleme eines Verschlechterns der Schweißqualität vorhanden, wie etwa, dass eine gewünschte Schenkellänge aufgrund des Vorhandenseins des Spalts, der dem Unterschied zugeschrieben wird, nicht erhalten werden kann.
Um die Probleme zu lösen, ist verstärkt gefordert worden, eine Technologie zu entwickeln, um einen geeigneten Schweißzustand zu wählen und den richtigen Schweißbetrieb durch eine In-Prozess-Erfassung der Fluktuation des Spalts auszuführen.
Allgemein ist in der adaptiven Steuertechnologie über den Schweißzustand die Schweißzustands-Datenbank zuvor von Facharbeitern aufgebaut worden, und ein geeigneter Schweißzustand ist, bevor das Schweißen ausgeführt wird, auf der Grundlage der Information über die geometrische Form eines zu schweißenden Elements und die Form wie etwa der Schenkellänge bestimmt worden. Der Schweißzustand während des Schweißens ist somit eine Steuerung einer offenen Schleife. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass keine Technologie für eine In-Prozess-Erfassung des Fußpunktspalts der Nut oder der Schenkellänge eingerichtet worden ist. Obwohl eine Technologie vorhanden ist, den Schweißzustand durch ein Kombinieren einer Bildverarbeitungseinheit mit einem Laserstrahlsensor, um den Spalt zu messen und die Schweißraupenbreite zu erfassen, wie in einer herkömmlichen Technologie zu steuern, ist keine Technologie vorhanden, um den Schweißzustand durch ein Erfassen des Spalts unmittelbar unterhalb des Bogens während des Schweißens und ein Ausführen der Rückkopplung zu einem Controller zu steuern.
Weiter wird in dem Fall des Schweißens durch die automatische Vorrichtung unter Verwendung des Schweißroboters etc. ein Betriebsprogramm durch das Offline-Programmierungsverfahren erstellt, bevor das Schweißen ausgeführt ist. In dem Betriebsprogramm werden der Startpunkt und der Endpunkt der Schweißverbindung, die die Betriebspfadpunkte des Roboters sind, und der Betriebspfadpunkt eines Positionsänderungspunkts etc. für die Störungs-Vermeidungsverarbeitung auf der Grundlage der CAD-Daten berechnet, somit werden die Parameter wie etwa der Schweißstrom, die Schweißspannung, die Schweißgeschwindigkeit und der Brennerwinkel, die die Schweißzustände sind, den Punkten zugeordnet.
Bei einem Ausführen des Schweißbetriebs wird der Schweißstartpunkt durch einen Drahtberührungssensor erfasst, und das Schweißen wird durch ein Ausführen der sequentiellen Interpolation der Betriebspfadpunkte ausgeführt, während die Nutverfolgungssteuerung durch den Bogensensor während des Schweißens ausgeführt wird, weil ein Unterschied zwischen den Dimensionen tatsächlicher Elemente und den CAD-Daten existiert. Jedoch ist ein Problem vorhanden, dass die Änderung der Parameter für den Schweißzustand, der von der Interpolation des Betriebspfadpunkts begleitet ist, nicht angepasst worden ist. Das heißt, die Rückkopplungsroutine durch den Bogensensor etc. ist für den Betriebspfadpunkt verfügbar gewesen, während der Schweißzustand der Steuerung der offenen Schleife ohne eine Rückkopplung unterworfen ist. Somit sind manche Fälle vorhanden, in welchen die Schenkellänge unzureichend wird, und es wird schwierig, eine geeignete Schweißqualität aufrecht zu erhalten, wenn das Schweißen in dem ungeänderten Schweißzustand ausgeführt wird, obwohl ein Spalt in dem tatsächlichen Element vorhanden ist, der von der CAD-Datenbank gewählt ist, die erstellt wurde, bevor das Schweißen ausgeführt wird. Schlimmer noch, ein derartiger Spalt wird unvermeidbar aufgrund der Bearbeitungsgenauigkeit und der Anpassgenauigkeit des Werkstücks, der dynamischen thermischen Deformation während des Schweißens, etc. erzeugt.
Allgemein ausgedrückt ist es in der adaptiven Steuerung möglich, ein zu steuerndes Objekt unter Verwendung eines mathematischen Modells auszudrücken, das dynamische Verhalten des zu steuernden Modells auf der Grundlage des mathematischen Modells abzuschätzen und zu steuern, indem der optimale Wert aufrechterhalten wird, aber bei der adaptiven Schweißzustands-Steuerung ist ein Problem vorhanden, dass es sehr schwierig ist, das Schweißphänomen unter Verwendung nur des mathematischen Modells auszudrücken, weil die Parameter in der Anzahl groß sind und zueinander kompliziert in Beziehung stehen.
Offenbarung der Erfindung
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spalt genau unterhalb des Bogens während des Schweißens in einem Prozess zu erfassen.
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erfassen des Bogenspalts bei einem Bogenschweißen bereit, wie in Anspruch 1 definiert.
Wenn der oben beschriebene Bogenschweißprozess auf den Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogen-Schweißprozess angewandt wird, ist es vorzuziehen, dass der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform zu der Referenzwellenform für eine Rotation des Bogens zu erfassen, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der Differenzwellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Position der Bogenrotation zu erhalten.
Wenn der oben beschriebene Bogenschweißprozess ein oszillierender Bogenschweißprozess ist, um den Schweißbrenner in der Schweißrichtung zu oszillieren, ist es vorzuziehen, dass der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für eine Oszillationsperiode des Bogens zu erfassen, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Oszillationsperiode zu erhalten.
Wenn das oben beschriebene Bogenschweißen ein Tandembogenschweißen ist, ist es vorzuziehen, dass der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für jede Abtastperiode zu erhalten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in der Abtastperiode einer nachlaufenden Elektrode zu erhalten.
Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Bogenschweißverfahren bereit, das die folgenden Schritte umfasst:
Erfassen eines Fußpunktspalts unter Verwendung des Verfahrens des Anspruchs 1;
Bestimmen des zugelassenen Bereichs +Δg1, –Δg2 des Fußpunktspalts G, indem das Schweißen in einem geeigneten Schweißzustand erreicht wird, bezüglich des Referenzspalts G_ref;
Erhalten des zugelassenen Bereichs +ΔS1, –ΔS2 der differentiellen Wellenform ΔSG aus der Beziehung zwischen ΔSG und G; und
Ändern des Schweißzustands in den gegenwärtig geeigneten Schweißzustand für den Spalt von G = G_ref + Δg1 oder G = G_ref –Δg2, wenn ΔSG von dem oben beschriebenen, zugelassen Bereich abweicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1(a) ein Wellenformdiagramm, das die Änderung in der Schweißspannung eines Rotationsbogens veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G größer als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens;
1(b) ein Wellenformdiagramm, das die Änderung in der Schweißspannung eines Rotationsbogens zeigt, wenn der Fußpunktspalt G kleiner als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens;
2 eine Ansicht, um die Bogenrotationsposition zu definieren;
3(a) eine schematische Darstellung, die den Zustand des geschmolzenen Reservoirs veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G gleich dem Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens;
3(b) eine schematische Darstellung, die den Zustand des geschmolzenen Reservoirs veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G größer als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens;
4 ein ΔSG-G-Charakteristik-Diagramm, das die Beziehung zwischen der differentiellen Wellenform ΔSG und den Fußpunktspalt G veranschaulicht;
5(a) eine Wellenform, die die Änderung in der Schweißspannung eines oszillierenden Bogens veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G größer als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens;
5(b) ein Wellenform-Diagramm, das die Änderung in der Schweißspannung eines oszillierenden Bogens veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G kleiner als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens;
6 eine Ansicht, um die Bogenoszillationsposition zu definieren;
7(a) eine schematische Darstellung, die den Zustand des geschmolzenen Reservoirs veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G gleich dem Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens;
7(b) eine schematische Darstellung, die den Zustand des geschmolzenen Reservoirs veranschaulicht, wenn der Fußpunktspalt G größer als der Referenzspalt G_ref ist, in einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens;
8 ein ΔSG-G-Charakteristik-Diagramm, das die Beziehung zwischen der differentiellen Wellenform ΔSG und dem Fußpunktspalt G veranschaulicht;
9 eine schematische Darstellung, den Zustand veranschaulicht, wo die Form des geschmolzenen Reservoirs geändert wird, wenn der Spalt geändert wird, in einem Fall des Tandembogenschweißens;
10 ein Wellenform-Diagramm, das die Änderung in der Schweißspannung und dem Schweißstrom jeder Elektrode veranschaulicht, wenn der Spalt geändert wird, in einem Fall des Tandembogenschweißens;
11(a) eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erhalten der differentiellen Fläche der Abtastwellenform in einem Fall des Tandembogenschweißens, wobei der Fußpunktspalt G größer als der Referenzspalt G_ref ist;
11(b) eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erhalten der differentiellen Fläche der Abtastwellenform in einem Fall des Tandembogenschweißens, wobei der Fußpunktspalt G kleiner als der Referenzspalt G_ref ist;
12 ein Blockdiagramm einer Erfassungsschaltung der differentiellen Wellenform ΔSG in einem Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung;
13 ein Wellenform-Diagramm, das die Änderung in der differentiellen Wellenform ΔSG aufgrund des vergrößerten/verringerten Fußpunktspalts zeigt; und
14 ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung, die in einem adaptiven Steuerverfahren eines Schweißzustands in der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
Zuerst wird das Prinzip eines Fußpunktspalt-Erfassungsverfahrens beschrieben.
1. In einem Fall eines Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens
(1) Fluktuation der Schweißspannungswellenform, wenn der Fußpunktspalt der Nut fluktuiert.
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Wellenform der zu ändernden Schweißspannung V_T, wenn der Spalt G in dem Kehlnaht-Schweißen durch ein Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißverfahren geändert wird, veranschaulicht. Cf, R, Cr und L bezeichnen die Rotationsposition des Bogens (siehe 2), und θ in der transversalen Achse bezeichnet den Phasenwinkel der Rotation.
Die V_Tref (die Wellenform, die durch die durchgezogene Linie gezeigt ist) in 1(a) ist eine Referenzschweiß-Spannungswellenform, wenn das Schweißen in einem geeigneten Schweißzustand ausgeführt wird, wobei der Spalt gleich dem Referenzwert G_ref ist, und V_TAV ist die mittlere Spannung der V_Tref-Wellenform. Was die Positionen von Cf, R, Cr und L betrifft, ist die vordere Mittenposition bei θ = 0° als Cf definiert, die Position bei θ = 90° auf der rechten Seite ist als R definiert, die hintere Mittenposition (bei θ = 180°) ist als Cr definiert, und die Position bei θ = 270° auf der linken Seite ist als L definiert, in der Schweißvorrückungsrichtung in einer Rotation des Rotationsbogens, wie in 2 veranschaulicht. Diese Positionssignale sind durch das Pulssignal, das von einem Codierer eines rotierenden Motors eines Schweißbrenners auszugeben ist, spezifiziert.
Die Schweißspannungswellenform wird höher an den Positionen Cf und Cr und am niedrigsten an den Positionen von R und L unter der Wirkung der Bogenlänge, die gemäß der Oberflächenform des geschmolzenen Reservoirs zu ändern ist. 1(a) zeigt die Schweißspannungswellenform als die V_T-Wellenform (unterbrochene Linie), wenn der Spalt G größer als G_ref in diesem Schweißzustand wird. Das heißt, wenn der Spalt G größer als G_ref ist, ist VT > V_Tref in einem Bereich der Phase θ1~θ2 in dem Cr-Teil, während V_T < V_Tref in den anderen Teilen ist. Dies liegt daran, dass die Schenkellänge (die Schweißraupenhöhe) verringert wird, wenn der Spalt vergrößert wird, ein geschmolzenes Reservoir 4 genau unterhalb des Bogens 3 zurückgezogen wird, dann die Bogenspannung erhöht wird, wie in 3 veranschaulicht. Die mittlere Spannung wird konstant gehalten, indem die Höhe eines Schweißbrenners 1 gesteuert wird, dann wird die Bogenspannung anderer Teile verringert.
Auf der anderen Seite ist, wenn der Spalt G kleiner als G_ref wird, V_Tref in dem Cr-Teil, während V_T > V_Tref in den anderen Teilen ist, wie in 1(b) veranschaulicht. In den 2 und 3 bezeichnet 1 einen Schweißbrenner, 2 bezeichnet einen Schweißdraht, 3 bezeichnet einen Bogen, 4 bezeichnet ein geschmolzenes Reservoir, 5 bezeichnet eine Schweißraupe, 6 bezeichnet eine vertikale Platte und 7 bezeichnet eine ebene Platte.
(2) Erfassungsverfahren der differentiellen Wellenform ΔSG
Das Ergebnis in 1 zeigt, dass die Änderung in dem Fußpunktspalt in einem Teil genau unterhalb des Bogens durch ein Erfassen der Schweißspannungswellenform, d.h. durch das Bogensensorsystem ohne Verwendung irgendeines anderen Detektors während des Schweißens erfasst werden kann. Die Gesamtfläche für den Abweichungsteil (der schattierte Teil 8 in 1) der vorliegenden Wellenform V_T von der Referenz-Schweißspannungswellenform V_Tref für eine Rotation des Rotationsbogens kann als der absolute Wert der Änderung in dem Spalt bezüglich des Referenzspalts G_ref erkannt werden. Weiter kann G > G_ref beurteilt werden, wenn das Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils der Spannungswellenform bei der Phase θ1~θ2 (Cr-Teil) positiv ist, und G < G_ref wenn das Vorzeichen negativ ist. Es wird nicht der augenblickliche Wert, sondern der integrierte Wert der Spannungswellenform eingesetzt, um den Einfluss des harmonischen Rauschens, der durch das Schweißbogenphänomen verursacht wird, zu verhindern.
In der oben beschriebenen Erklärung wird die Spannungswellenform verwendet, aber es ist aus dem altbekannten Prinzip des Bogensensors offensichtlich, dass die Stromwellenform auch verwendet werden kann, aber das Verfahren, die Stromwellenform zu verwenden, ist hier weggelassen.
(3) Wie die differentielle Wellenform ΔSG zu erhalten ist
Die Gesamtfläche |ΔSG| des schattierten Teils 8 in 1 wird wie folgt beschrieben.
Der integrierte Wert I_cr des Abweichungsteils in dem CR-Teil wird wie folgt beschrieben.
Somit kann das Positive und Negative von ΔSG aus dem Vorzeichen von I_cr bestimmt werden. Das heißt,
Wenn I_cr > 0, ΔSG > 0
Wenn I_cr < 0, ΔSG > 0.
Deswegen ist
Der Wert der differentiellen Wellenform ΔSG kann aus den Formeln (3) und (4) erhalten werden. Jedoch fluktuieren in der tatsächlichen Spannungswellenform die Phasen θ1 und θ2 für jede Rotation des Rotationsbogens, oder der Schweißzustand oder der Spaltwert ziemlich, dann ist es nicht einfach, diese Phasen im Prozess zu erfassen. Sie sind somit als ein angenäherter Wert aus dem Ergebnis des praktischen Experiments gegeben.
Gemäß dem Berechnungsverfahren von ΔSG beeinträchtigt die Varianz von θ1 und θ2 den Wert von ΔSG nicht, und die Genauigkeit einer Erfassung wird ausgezeichnet.
(4) Verfahren zum Erkennen des Fußpunktspalts
Es ist experimentell bestätigt, dass der Wert von ΔSG, der durch die Formel (3) erhalten wird, der Änderung in dem Spalt entspricht, und in einer ungefähr linearen Beziehung zu dem Fußpunktspalt G vorliegt, wie in 4 veranschaulicht. Die ΔSG-G-Charakteristik-Kurve wird erhalten, indem das Schweißen in einem geeigneten Zustand bei G = G_ref ausgeführt wird. Somit kann der vorliegende Spalt aus dem Wert von ΔSG erkannt werden. Das Prinzip des oszillierenden Bogenschweißens und des Tandembogenschweißens ist ähnlich zu jenem des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens.
2. In einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens
(1) Änderung der Schweißspannungswellenform, wenn der Fußpunktspalt der Nut fluktuiert.
In einem Fall des oszillierenden Bogenschweißens wird der Schweißbrenner zurück und vorwärts in der Schweißrichtung oszilliert, und die Schweißspannungswellenform, die von dem Bogensensor zu erfassen ist, ist in 5 veranschaulicht, und kann auf ähnliche Weise und grundsätzlich wie in dem Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens gehandhabt werden.
5 veranschaulicht ein Beispiel der Wellenform der Schweißspannung V_T, die durch die Änderung in dem Spalt G bei dem Kehlnahtschweißen durch das oszillierende Bogenschweißen zu ändern ist. In der Figur bezeichnen F und R die Positionen des oszillierenden Bogens (siehe 6), und θ in der Achse der Schweißrichtung bezeichnet die Phase der Schweißspannungswellenform. Die V_Tref-Wellenform (die Wellenform, die durch die durchgezogene Linie gezeigt ist) in 5(a) ist die Referenz-Schweißspannungswellenform bei einem Ausführen des Schweißens in einem geeigneten Schweißzustand, wenn der Wert des Spalts G gleich dem Referenzwert G_ref ist, und V_TAV ist die mittlere Spannung der V_Tref-Wellenform. Die Positionen von F und R entsprechen jeweils der vorderen und hinteren Position in einer Oszillationsperiode des oszillierenden Bogens, wie in 6 veranschaulicht. Diese Positionssignale werden durch das Pulssignal, das von einem Codierer eines oszillierenden Motors des Schweißbrenners auszugeben ist, bestimmt.
Die Schweißspannungswellenform wird an der R-Position unter dem Einfluss der zu ändernden Bogenlänge gemäß der Oberflächenform des geschmolzenen Reservoirs am höchsten. In dem Schweißzustand ist die Schweißspannungswellenform, wenn der Spalt G größer als G_ref ist, in 5(a) als die V_T-Wellenform (unterbrochene Linie) veranschaulicht. Das heißt, wenn der Spalt G größer als G_ref ist, ist V_T > V_Tref in dem Bereich der Phase θ1~θ2 in dem R-Teil, und V_T < V_Tref in den anderen Teilen. Dies liegt daran, dass die Schenkellänge (Schweißeraupenhöhe) verringert wird, wenn der Spalt erhöht wird, das geschmolzene Reservoir 4 genau unterhalb des Bogens 3 zurückgezogen wird, und die Bogenspannung in dem R-Teil erhöht wird, wie in 7 angezeigt. Die mittlere Spannung wird durch ein Steuern der Höhe des Schweißbrenners 1 konstant, und die Bogenspannung anderer Teile wird verringert.
Auf der anderen Seite ist, wenn der Spalt G kleiner als G_ref ist, V_T < V_Tref in dem R-Teil, während VT > V_Trefin den anderen Teilen ist, wie in 5(b) veranschaulicht.
(2) Erfassungsverfahren der differentiellen Wellenform ΔSG
Das Ergebnis in 5 zeigt, dass die Änderung in dem Fußpunktspalt in einem Teil genau unterhalb des Bogens durch ein Erfassen der Schweißspannungswellenform, d.h. durch das Bogensensorsystem, ohne irgendeinen anderen Detektor zu verwenden, während des Schweißens erfasst werden kann.
Die Gesamtfläche des Abweichungsteils (der schattierte Teil 8 in 5) der vorliegenden Wellenform V_T bezüglich der Referenz-Schweißspannungswellenform V_Tref für eine Oszillationsperiode des oszillierenden Bogens kann als der absolute Wert der Änderung in dem Spalt bezüglich des Referenzspalts G_ref erkannt werden. Weiter kann G > G_ref beurteilt werden, wenn das Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils der Spannungswellenform bei der Phase θ1~θ2 (R-Teil) positiv ist, und G < G_ref wenn das Vorzeichen negativ ist. Nicht der augenblickliche Wert, sondern der integrierte Wert der Spannungswellenform wird eingesetzt, um die Wirkung des harmonischen Rauschens zu verhindern, das durch das Schweißbogenphänomen verursacht wird, wie oben beschrieben.
In der oben beschriebenen Erklärung wird die Spannungswellenform verwendet, aber es ist aus dem altbekannten Prinzip des Bogensensors offensichtlich, dass die Stromwellenform auch verwendet werden kann.
(3) Wie die differentielle Wellenform ΔSG zu erhalten ist
Die Gesamtfläche |ΔSG| eines schattierten Teils 8a in 5 wird durch die gleiche Formel wie die Formel (1) beschrieben.
Der integrierte Wert I_R des Abweichungsteils in dem R-Teil wird durch die gleiche Formel wie die Formel (2) beschrieben.
Somit kann das Positive und Negative von ΔSG aus dem Vorzeichen von I_R bestimmt werden. Das heißt,
Wenn I_R > 0, ΔSG > 0
Wenn I_R < 0, ΔSG < 0.
Deswegen sind,
Der Wert der differentiellen Wellenform ΔSG kann aus der Formel (7) und (8) erhalten werden. Jedoch fluktuieren in der tatsächlichen Spannungswellenform die Phasen θ1 und θ2 für jede Periode des oszillierenden Bogens, oder der Schweifzustand oder der Spaltwert ziemlich, dann ist es nicht einfach, diese Phasen im Prozess zu erfassen. Sie sind somit als ein angenäherter Wert aus dem Ergebnis des praktischen Experiments gegeben.
Gemäß dem Berechnungsverfahren für ΔSG beeinträchtigt die Varianz von θ1 und θ2 den Wert von ΔSG nicht, und die Genauigkeit der Erfassung wird ausgezeichnet.
(4) Verfahren zum Erkennen des Fußpunktspalts
Es ist experimentell bestätigt, dass der Wert von ΔSG, der durch die Formel (7) erhalten wird, der Änderung in dem Spalt entspricht und eine ungefähr lineare Beziehung bezüglich des Fußpunktspalts G ist, wie in 8 veranschaulicht. Die ΔSG-G-Charakteristik-Kurve wird erhalten, indem das Schweißen in einem geeigneten Zustand bei G = G_ref ausgeführt wird. Somit kann der vorliegende Fußpunktspalt aus dem Wert von ΔSG erkannt werden.
3. In einem Fall eines Tandembogenschweißens
Das Tandembogenschweißens bedeutet "Schweißen durch longitudinal angeordnete Elektroden" und jede Elektrode weist ihre eigene unabhängige Schweißenergieversorgung auf und ist elektrisch unabhängig. Der Schweißzustand (Strom, Spannung) jeder Elektrode und der Abstand zwischen den Elektroden werden gemäß eines zu schweißenden Objekts gewählt. Diese Elektroden sind mechanisch in einem Körper angeordnet und bewegen sich zusammen fort (die Schweißgeschwindigkeit wird gleich). Im allgemeinen ist das Zwei-Elektroden-Schweißen verbreitet, aber 3 bis 6 Elektroden werden in manchen Fällen auch verwendet (Einseitenschweißen, Kehlnahtschweißen, etc. in der Schiffbauindustrie). Vier bis sechs Elektroden werden bei dem Rohrherstellungsschweißen, etc. von UOE verwendet.
9 zeigt den Fall des Zwei-Elektroden-Tandembogenschweißens, und 10 zeigt die Änderungen in dem Schweißstrom I und der Schweißspannung V_T jeder Elektrode bezüglich der Änderung in dem Fußpunktspalt G. In den Figuren bezeichnet A eine führende Elektrode, und B bezeichnet eine nachlaufende Elektrode.
Wenn der Fußpunktspalt geändert (erhöht) wird, wird das Niveau des geschmolzenen Reservoirs 4 abgesenkt, wie in 9 veranschaulicht, ähnlich zu den Fällen des Rotationsbogens und des oszillierenden Bogens, und die Schweißraupenhöhe wird verringert. Somit wird der Strom (die Spannung) der Elektrode A und der Elektrode B jeweils verringert (erhöht), aber die Änderung in dem Strom (der Spannung) der Elektrode B mit einem höheren geschmolzenen Metallkopf ist größer als jene der Elektrode A (siehe 10). Der Fußpunktspalt wird erfasst, indem der Änderung in der Wellenform des Schweißstroms oder der Schweißspannung, die von dem Bogensensor der nachfolgenden Elektrode zu erfassen sind, Aufmerksamkeit geschenkt werden. In einem Fall mehrfacher Elektroden von mehr als drei Elektroden bedeutet die nachlaufende Elektrode die Elektrode an dem Ende oder eine hintere Elektrode in der Nähe davon.
In dem Aspekt der Steuerung ist, ähnlich zu dem Fall des Rotationsbogens und des oszillierenden Bogens, T äquivalent zu einer Periode des Rotationsbogens und des oszillierenden Bogens, wobei T die Abtastperiode der Strom- (Spannungs-) Wellenform annimmt. Somit ist aus der charakteristischen Kurve in 10 die Abtastwellenform von z.B. der Schweißspannung V_T relativ zu der Änderung in dem Spalt G in 11 gegeben. Die Abtastwellenform des Stroms I ist umgekehrt zu jener der Spannung.
Somit ist die Gesamtfläche |ΔSG| der verkehrten Teile 8b und 8c in 11 durch die Formel (9) gegeben.
Die integrierte Wert I_B des Abweichungsteils an der Elektrode B ist durch die Formel (10) gegeben.
Somit können das Positive und Negative von ΔSG aus dem Vorzeichen von I_B bestimmt werden. Das heißt,
Wenn I_B > 0, ΔSG > 0
Wenn I_B < 0, ΔSG < 0.
Deswegen ist
Wenn der Wert von ΔSG, der durch die Formel (11) erhalten wird, ist in einer ungefähr linearen Beziehung zu dem Fußpunktspalt G, ähnlich zu jenen in 4 und 8, obwohl die Beziehung in der Figur nicht gezeigt ist. Somit kann der vorliegende Fußpunktspalt aus dem Wert von ΔSG erkannt werden.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Erfassungsschaltung der differentiellen Wellenform ΔSG zeigt, die in dem Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist. Die Erfassungsschaltung ist vom gleichen Aufbau wie bei dem Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißen, dem oszillierenden Bogenschweißen und dem Tandembogenschweißen. Somit ist der Fall des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens hauptsächlich beschrieben, und eine ergänzende Beschreibung wird bezüglich des anderen Bogenschweißens ausgeführt werden, falls nötig.
In 12 bezeichnet 11 einen Differenzverstärker, um die Abweichung zwischen der gegenwärtigen Schweißspannung V_T0, die von dem Bogensensor erfasst wird, und der mittleren Spannung V_TAV zu verstärken, während die Schweißsaum-Nachführsteuerung und die Brennerhöhensteuerung ausgeführt werden, 12 bezeichnet einen Wellenformspeicher, in welchem die Daten der Referenz-Schweißspannungswellenform V_Tref gespeichert werden, 13 bezeichnet einen Differenzverstärker, um die Abweichung zwischen dem Ausgang V_T des Differenzverstärkers 11 und dem Referenzausgang V_Tref des Wellenformspeichers 12 zu verstärken, 14 bezeichnet einen Absolutwertintegrator, um die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (1) zu integrieren, 15 bezeichnet einen Integrator, um die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (2) zu integrieren, und 16 bezeichnet eine Vorzeichen-Beurteilungseinheit, um das Positive oder Negative des Vorzeichens von ΔSG durch die zuvor beschriebenen Formeln (3) und (4) zu beurteilen.
In der ΔSG-Erfassungsschaltung werden die gegenwärtige Schweißspannung V_T0, die von dem Bogensensor erfasst wird, und die mittlere Spannung V_TAV in einem geeigneten Schweißzustand bezüglich des Referenzspalts G_ref in den Differenzverstärker 11 eingegeben, wenn das Schweißen ausgeführt wird, während die Schweißsaum-Nachführsteuerung und die Brennerhöhensteuerung von dem Bogensensor des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens ausgeführt werden (in dem Fall des oszillierenden Bogenschweißens und des Tandembogenschweißens wird die Brennerhöhensteuerung durch den Bogensensor ausgeführt, und die Schweißsaum-Nachführsteuerung wird von einem anderen Sensor ausgeführt, und der Referenzverstärker 11 gibt diesen Subtraktionswert V_T aus. Der Ausgang V_T wird in den Differenzverstärker 13 eingegeben, und die Daten der Referenzverspannung V_Tref die dem Referenzspalt G_ref entsprechen, die in dem Wellenformspeicher 12 gespeichert ist, werden herausgenommen, und die Daten werden in den Differenzverstärker 13 eingegeben. Zusätzlich wird der Ausgang (V_T – V_Tref) des Differenzverstärkers 13 in den Absolutwertintegrator 14 bzw. den Integrator 15 eingegeben, der Ausgang (V_T – V_Tref) des Differenzverstärkers 13 wird in den Absolutwert in dem Absolutwertintegrator 14 konvertiert, und die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (1) (die Formel (5) oder die Formel (9)) wird integriert, um die Gesamtdifferenzfläche |ΔSG| der Wellenform für eine Rotation der Bogenrotation zu erhalten (für eine Periode der Bogenoszillation in dem Fall des Oszillationsbogenschweißens, oder eine Abtastperiode des Bogens für jede Elektrode in dem Fall des Tandembogenschweißens). Auf der anderen Seite wird die rechte Seite der oben beschriebenen Formel (2) (die Formel (6) oder die Formel (10)) von dem Integrator 15 integriert, um die Differenzfläche I_cr (I_R oder I_B) nur für den Bereich der Phase θ1~θ2 (die Abtastperiode T der nachlaufenden Elektrode in dem Fall des Tandembogenschweißens) in dem Cr-Teil (R-Teil) zu erhalten. Diese integrierten Werte werden zu der Vorzeichen-Beurteilungseinheit 16 übertragen, das Positive oder Negative des Vorzeichens wird durch die zuvor beschriebene Formel (3) und (4) (die Formeln (7) und (8), oder die Formel (11) und (12)) beurteilt, und die positive ΔSG wird ausgegeben, wenn G > G_ref bzw. die negative ΔSG wird ausgegeben, wenn G < G_ref Weil die Differenzwellenform ΔSG somit erfasst werden kann, kann im Prozess durch das Vorzeichen von ΔSG erkannt werden, ob der gegenwärtige Spalt G größer oder kleiner als der Referenzspalt G_ref ist, oder gleich dem Referenzspalt G_ref durch ein experimentelles Erhalten der Beziehung zwischen dem Fußpunktspalt G und ΔSG im Voraus gehalten werden. Weiter kann, weil das Schweißen durch ein Ändern des Schweißzustands in einen geeigneten, der für den gegenwärtigen Spalt G passend ist, aus dem Berechnungsergebnis von ΔSG ausgeführt werden kann, die adaptive Schweißzustandssteuerung, um der Änderung in dem Fußpunktspalt zu entsprechen, ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung in der Lage, die Änderung des Fußpunktspalts genau unterhalb des Bogens während des Schweißens nur aus der Information über die Schweißspannung und den Schweißstrom durch den Bogensensor in dem Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißverfahren, dem oszillierenden Bogenschweißverfahren, in welchem der Schweißbrenner in der Schweißrichtung oszilliert wird, oder dem Tandembogenschweißverfahren ohne Verwendung irgendeines Detektors in der Nähe des Schweißbrenners zu erkennen, und in der Lage, im Prozess die Änderung in dem Fußpunktspalt, der wichtig bei einem Einhalten der Schweißqualität bei dem Bogenschweißen ist, zu erfassen.
Dann wird das Schweißzustandssteuerverfahren durch ein Erfassen des Fußpunktspalts beschrieben.
In dem adaptiven Schweißzustandssteuerverfahren der vorliegende Erfindung wird der zugelassene Bereich +Δg1, –Δg2 des Spalts G durch die Schweißraupenform, die Raupenhöhe, die Schenkellänge oder die Einbringung bestimmt, wenn das Schweißen in einem geeigneten Schweißzustand auf G = G_ref ausgeführt wird, der zugelassene Bereich +ΔS1, –ΔS2 von ΔSG wird für ΔSG das durch das oben beschriebene Verfahren aus der oben beschriebenen ΔSG-G-Charakteristik-Kurve erfasst wird, erhalten, und wenn ΔSG innerhalb des oben beschriebenen zugelassenen Bereichs ist, wird das Schweißen ohne ein Ändern des Schweißverfahrens ausgeführt, und wenn ΔSG den oben beschriebenen zugelassenen Bereich erreicht, wird der Schweißzustand auf einen geeigneten Schweißzustand, der im Voraus für G = G_ref + Δg1 oder G = G_ref – Δg2 erhalten wird, geändert.
Das Steuerverfahren des Schweißzustands durch ein Erkennen des Fußpunktspalts wird untenstehend beschrieben.
Wenn der zugelassene Bereich des Spalts, wo die Schweißraupenform, die Einbringung der Schweißraupe, die Raupenhöhe, die Schenkellänge etc., die in einem geeigneten Schweißzustand von G = G_ref zu erhalten sind, auf geeignete Weise erhalten werden kann, eingestellt wird, +g1 und –g2 zu sein, kann der zugelassene Bereich des differentiellen Wellenformausgangs ΔSG auch als +ΔS1 und –ΔS2 erhalten werden, wie in der Figur veranschaulicht. Somit wird, wenn ΔSG den Bereich erreicht, der Schweißzustand in einen geeigneten auf G =(G_ref + Δg1) oder (G_ref – Δg2) geändert.
13 zeigt die Änderung in der ΔSG-Ausgangswellenform, wenn das Schweißen bei G = Gn gestartet wird und der Spalt dann vergrößert oder verringert wird, durch eine fette durchgezogene Linie an.
Somit kann ein geeigneter Schweißzustand unmittelbar geändert und während des Schweißens auf die Änderung in dem Spalt G angewandt werden, und eine Schweißverbindung einer konstant stabilen, ausgezeichneten Qualität kann ungeachtet des Vorhandenseins des Spalts erhalten werden.
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuereinheit veranschaulicht, die in dem adaptiven Steuerverfahren des Schweißzustands der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist.
In 14 bezeichnet 11 einen Differenzverstärker, um den Subtraktionswert zwischen der gegenwärtigen Schweißspannung V_T0, die von dem Bogensensor erfasst wird, und der mittleren Spannung V_TAV unter der Schweißsaum-Nachführsteuerung und der Brennerhöhensteuerung zu verstärken, 12 bezeichnet einen Wellenformspeicher, in welchem die Daten der Referenz-Schweißspannungswellenform V_Tref gespeichert sind, 13 bezeichnet einen Differenzverstärker, um den Subtraktionswert zwischen dem Ausgang V_T des Differenzverstärkers 11 und den Referenzausgang V_Tref des Wellenformspeichers 12 zu verstärken, 14 bezeichnet einen Absolutwertintegrator, um die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (1) zu integrieren, 15 bezeichnet einen Integrator, um die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (2) zu integrieren, und 16 bezeichnet eine Vorzeichen-Beurteilungseinheit, um das Positive und Negative des Vorzeichens von ΔSG durch die zuvor beschriebenen Formeln (3) und (4) zu beurteilen. Ein ΔSG-Erfassungsteil 10 der Steuerschaltung umfasst den Differenzverstärker 11, den Wellenformspeicher 12, den Differenzverstärker 13, den Absolutwertintegrator 14, den Integrator 15 und die Vorzeichen-Beurteilungseinheit 16.
21 bezeichnet einen Komparator, um den Ausgang ΔSG des ΔSG-Erfassungsteils 10 mit dem zugelassenen Bereich ΔS1, –ΔS2, der für ΔSG voreingestellt ist, zu vergleichen, 22 bezeichnet eine Schwelleneinstelleinheit, um den zugelassenen Bereich ΔS1, –ΔS2 einzustellen, 23 bezeichnet eine Spaltbeurteilungseinheit, um auf der Grundlage des Ausgangs des Komparators 21 zu beurteilen, ob der Spalt G geeignet ist oder nicht, 24 bezeichnet die Datenbank des geeigneten Schweißzustands, der von einem CAD/CAM-System 25 eingegeben wird, oder von diesem System vorgegeben wird, und die Schweißzustandsdatenbank 24 speichert die geeigneten Schweißzustandsdaten einschließlich eines optimalen Werts eines Schweißstroms, einer Schweißspannung, einer Schweißgeschwindigkeit, einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit, die gewählt werden, um die optimale Schweißraupenform aufrecht zu erhalten, der Einbringung der Schweißraupe, der Raupenhöhe, der Schenkellänge und der zuvor beschriebenen ΔSG-G-Charakteristik-Kurve, und des zugelassenen Bereichs von ΔSG (+ΔS1, –ΔS2).
In dem ΔSG-Erfassungsteil 10 werden die gegenwärtige Schweißspannung V_T0, die von dem Bogensensor erfasst wird, und die mittlere Schweißspannung V_TAV in einem geeigneten Schweißzustand bezüglich des Referenzspalts G_ref in den Differenzverstärker 11 eingegeben, wenn das Schweißen ausgeführt wird, während die Schweißsaum-Nachführsteuerung und die Brennerhöhensteuerung von dem Bogensensor des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißens ausgeführt werden, und der Differenzverstärker 11 gibt seinen Subtraktionswert V_T aus. Der Ausgang V_T wird in den Differenzverstärker 13 eingegeben, und die Daten der Referenzspannung V_Tref die dem Referenzspalt G_ref entsprechen, die in dem Wellenformspeicher 12 gespeichert sind, werden herausgenommen, und die Daten werden in den Differenzverstärker 13 eingegeben. Zusätzlich wird der Ausgang (V_T – V_Tref) des Differenzverstärkers 13 in den Absolutwertintegrator 14 bzw. den Integrator 15 eingegeben, der Ausgang (V_T – V_Tref) des Differenzverstärkers 13 wird in den Absolutwert in den Absolutwertintegrator 14 konvertiert, und die rechte Seite der oben beschriebenen Formel (1) wird integriert, um die Gesamtdifferenzfläche |ΔSG| der Wellenform für eine Rotation der Bogenrotation zu erhalten. Auf der anderen Seite wird die rechte Seite der zuvor beschriebenen Formel (2) von dem Integrator 15 integriert, um die Differenzfläche I_cr nur für den Bereich der Phase θ1~θ2 in dem Cr-Teil zu erhalten. Diese integrierten Werte werden zu der Vorzeichen-Beurteilungseinheit 16 übertragen, das Positive und Negative des Vorzeichens wird durch die zuvor beschriebenen Formeln (3) und (4) beurteilt, und die positive ΔSG wird ausgegeben, wenn G > G_ref bzw. die negative ΔSG wird ausgegeben, wenn G < G_ref.
Zusätzlich wird der Ausgang ΔSG des ΔSG-Erfassungsteils 10 in den Komparator 21 eingegeben und mit dem zugelassenen Bereich +ΔS1, –ΔS2 verglichen, und das Ergebnis des Vergleichs wird in die Spaltbeurteilungseinheit 23 eingegeben. In der Spaltbeurteilungseinheit wird das Signal als ein geeigneter Spalt, wenn ΔSG innerhalb des zugelassenen Bereichs ist, oder das Signal als ein ungeeigneter Spalt, wenn ΔSG den oberen Grenzwert +ΔS1 oder den unteren Grenzwert –ΔS2 des zugelassenen Bereichs erreicht, in die Schweißzustandsdatenbank 24 eingegeben, und das Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißen wird mit einer Rückkopplungssteuerung des Schweißzustands durch die Schweißzustandsdatenbank 24 ausgeführt, so dass der Schweißzustand unverändert gehalten wird, wenn der Spalt geeignet ist, oder der Schweißzustand wird auf einen geeigneten geändert, der für den Spalt der nächsten Größe anwendbar ist, wenn der Spalt den zugelassenen Bereich von ΔSG von (+ΔS1, –ΔS2) erreicht.
Somit kann durch ein experimentelles Erhalten der Beziehung zwischen dem Fußpunktspalt G und ΔSG im Voraus im Prozess durch das Vorzeichen von ΔSG erkannt werden, ob der gegenwärtige Spalt G größer oder kleiner als der Referenzspalt G_ref ist oder unverändert zu dem Referenzspalt G_ref aufrechterhalten wird. Weil das Schweißen durch ein Ändern des Schweißzustands in einen geeigneten, der dem gegenwärtigen Spalt G entspricht, auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses von ΔSG ausgeführt werden kann, kann die adaptive Schweißzustandssteuerung ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Fußpunktspalts genau unterhalb des Bogens während des Schweißens nur durch die Information über die Schweißspannung oder den Schweißstrom durch den Bogensensor des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißverfahrens ohne Verwendung irgendeines Detektors in der Nähe des Schweißbrenners erkannt werden kann, und der Schweißzustand unmittelbar in einen geeigneten während des Schweißens, der der Änderung in dem Fußpunktspalt entspricht, geändert und darauf angewandt werden kann.
Weiter wird, weil das Schweißphänomen durch das mathematische Modell auf der Grundlage der Korrelation zwischen der Änderung in der Oberflächenform des geschmolzenen Reservoirs genau unterhalb des Bogens und der Änderung in dem Fußpunktspalt ausgedrückt wird, und die Rückkopplungssteuerung des geeigneten Schweißzustands ausgeführt wird, das Steuersystem stabil, und das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, eine Schweißverbindung zu erhalten, die in der Stabilität und der Qualität ausgezeichnet ist, um einem tatsächlichen Erzeugnis zu entsprechen.

Claims

Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren bei einem Bogenschweißen, umfassend die Schritte: Erhalten einer Referenzwellenform, die einem Referenzspalt G_ref entspricht, durch ein Steuern einer Schweißnahtverfolgung und einer Schweißbrennerhöhe; Erfassen einer Wellenform einer Schweißspannung oder eines Schweißstroms eines Schweißbogens; und Speichern der Wellenform der Schweißspannung oder des Schweißstroms in einem geeigneten Schweißzustand bezüglich eines Referenzspalts G_ref als eine Referenzwellenform; nach einem Erhalten der Referenzwellenform, die einem Referenzspalt G_ref entspricht, Erfassen des Fußpunktspalts durch ein Erhalten der Fläche |ΔSG| eines Abweichungsteils einer erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform; Erhalten von ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen von |ΔSG| und Berechnen des Fußpunktspalts G aus dem Wert von ΔSG, wobei in dem Verfahren die Beziehung zwischen dem Wert von ΔSG und einem Fußpunktspalt G im Voraus experimentell bestimmt wird.
Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein Hochgeschwindigkeits-Rotationsbogenschweißen ist, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für eine Rotation des Bogens zu erhalten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Position einer Bogenrotation zu erhalten.
Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein oszillierendes Bogenschweißen ist, um den Schweißbrenner in der Schweißrichtung zu oszillieren, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für eine Oszillationsperiode des Bogens zu erfassen, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Oszillationsperiode zu erhalten.
Fußpunktspalt-Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein Tandembogenschweißen ist, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für jede Abtastperiode zu halten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in der Abtastperiode einer nachlaufenden Elektrode zu erhalten.
Bogenschweißverfahren, umfassend die Schritte: Erfassen eines Fußpunktspalts unter Verwendung des Verfahrens von Anspruch 1; Bestimmen des zugelassenen Bereichs +Δg1, –Δg2 des Fußpunktspalts G, indem das Schweißen in einem geeigneten Schweißzustand erreicht wird, bezüglich des Referenzspalts G_ref; Erhalten des zugelassenen Bereichs +ΔS1, –ΔS2 der differentiellen Wellenform ΔSG aus der Beziehung zwischen den ΔSG und G; und Ändern des Schweißzustands in den gegenwärtig geeigneten Schweißzustand für den Spalt von G = G_ref + Δg1 oder G = G_ref –Δg2, wenn ΔSG von dem zugelassenen Bereich abweicht.
Bogenschweißverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein Hochgeschwindigkeitsrotations-Bogenschweißen ist, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für eine Rotation des Bogens zu erhalten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Position einer Bogenrotation zu erhalten.
Bogenschweißverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein oszillierendes Bogenschweißen ist, um einen Schweißbrenner in der Schweißrichtung zu oszillieren, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für eine Oszillationsperiode des Bogens zu erhalten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in einem hinteren Teil der Oszillationsperiode zu erhalten.
Bogenschweißverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenschweißen ein Tandembogenschweißen ist, der Prozess, um die Fläche |ΔSG| zu erhalten, darin besteht, die Fläche |ΔSG| des Abweichungsteils der erfassten Wellenform bezüglich der Referenzwellenform für jede Abtastperiode zu erhalten, und der Prozess, um ΔSG zu erhalten, darin besteht, ΔSG durch ein Beurteilen des Positiven und Negativen der differentiellen Wellenform ΔSG aus dem Vorzeichen des integrierten Werts des Abweichungsteils in der Abtastperiode einer nachlaufenden Elektrode zu erhalten.
Bogenschweißverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozess, um den zugelassenen Bereich +Δg1, –Δg2 zu bestimmen, darin besteht, den zugelassenen Bereich +Δg1, –Δg2 des Fußpunktspalts G aus der Schweißraupenform, der Raupenhöhe, der Schenkellänge oder der Einbrandtiefe zu bestimmen.