MÉTODO DE CONTROL PARA PROCESO DE SOLDAR," CON ARCO ELÉCTRICO Y APARATO PARA SOLDAR CON ARCO ELÉCTRICO. CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a una técnica efectiva para automatizar un aparato de soldadura con arco eléctrico. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Con el avance de la automatización de los aparatos para soldar, varias técnicas han sido propuestas, de conformidad con lo divulgado en las publicaciones abiertas de Patentes Japonesas números HEI-7-148576 titulada "Non Consu able Electrode Automated Are Welding Process" (Proceso de Soldadura con Arco Eléctrico Automatizado con Electrodos no Consumibles) y HEI-10-249526 titulada "TIG Welding Apparatus for Rotating Body" (Aparato para Soldar TIG para Cuerpos Rotatorios) . El proceso de soldadura con arco eléctrico automatizado de la publicación abierta de Patente Japonesa número HEI-7-148576 muestra un método para medir la distancia durante el proceso .de soldadura en donde un soplete de soldar impulsado bajo el control de longitud constante de arco o control de voltaje constante está equipado con un sensor láser para medir la distancia de un metal de base. Como se sabe, un arco eléctrico formado entre el electrodo y el metal' de base emite una luz muy brillante que puede provocar une error de operación del sensor láser. Para solucionar este problema, en el proceso de soldadura con arco eléctrico automatizado mencionado arriba, la detección del metal de base por el sensor láser se efectúa en una posición distante del electrodo. Sin embargo, puesto que la distancia de un extremo de punta del electrodo y un metal para soldadura (charco derretido) es importante para la soldadura, dicho control que se basa en la distancia entre el electrodo y el metal de base difícilmente logra la precisión deseada del control. Un intento para acercar el sensor láser al electrodo para incrementar la precisión del control resultará en un error de operación del sensor láser puesto que la luz proveniente del arco eléctrico que se conoce a continuación para mayor brevedad como "luz de arco" se proyecta en el campo de detección del sensor láser. Así, el proceso automatizado antes mencionado de soldadura con arco eléctrico sigue presentando el problema de una precisión insuficiente de control.de soldadura. El aparato'para soldar divulgado en la publicación abierta de patente japonesa número HEI-10-249526 incluye una fuente de luz de hendidura y una cámara de televisión. La fuente de luz i de hendidura ilumina un bisel o ranura, y una imagen de ranura es recogida por la cámara de televisión y sometida a su vez a procesamiento de imagen de tal manera que el control en la dirección a lo ancho de la ranura es efectuado de conformidad con el resultado del procesamiento de imagen. El eje vertical del aparato para soldar es controlado en la dirección de la profundidad de la ranura con base en el voltaje de soldadura. Debido a la luz de arco y salpicaduras de soldadura que tienen altas intensidades de iluminación, presentes en el campo de la cámara de televisión junto con la ranura iluminada con la fuente de luz de hendidura, se requiere* de una técnica especial para recoger selectivamente una imagen de la ranura sola. Este requisito incrementa el costo del aparato para soldar. Además, el control de la altura del electrodo se logra con base en el control del voltaje de arco lo que provoca un problema como se comenta más adelante. El control de voltaje de arco se base en un fenómeno físico en' el cual la longitud de un arco eléctrico (se conoce a continuación para mayor brevedad como "longitud de arco") es casi proporcional al voltaje entre el electrodo y el metal de ba.se (se conoce a continuación para mayor brevedad como ^ oltaje entre electrodo y metal de base") . En el control de voltaje de arco, el voltaje entre electrodo y metal de base se mide para estimar una longitud de arco con base en un i valor medido, y el movimiento vertical del electrodo es controlado de tal manera que la longitud de arco estimada sea
I igual a un valor deseado. Sin embargo, un experimento efectuado por los presentes inventores ha comprobado que bajo una cierta condición, el control de voltaje de arco es difícil de lograr independientemente de si el arco es un arco usado o un arco continuo. Las figuras 8 (A) y 8 (B) , respectivamente, muestran un aparato experimental utilizado para llevar a cabo el control de voltaje de arco pulsado convencional, y una gráfica que muestra el resultado experimental obtenido utilizando el aparato experimental . El aparato experimental mostrado en la figura 8 (A) fue colocado de tal manera que una fuente de soldadura 101 produzca un arco eléctrico entre un metal de base 102 y un electrodo 103, y al mismo tiempo, una grabadora 105 a través de un filtro 104 registra el voltaje de arco. Las condiciones de soldadura utilizaron una corriente de referencia establecida en 4 (A) , una corriente pico establecida en 20 (A), una frecuencia de pulsos establecida en 2Hz, y un régimen de trabajo establecido en 40%. Para propósitos de ilustración, el electrodo 103 se muestra tomando tres modos diferentes de operación designados por los caracteres de referencia "A" "B" y "C", respectivamente. El número de electrodos 103 utilizados fue solamente 1. Desde el punto WA" hasta el punto "B", la soldadura fue efectuada moviendo un soplete (no ilustrado) hacia la derecha en la figura 8 (A) sobre una distancia de aproximadamente 20 mm mientras se desplazaba el soplete hacia arriba a una velocidad constante de tal manera que la longitud de arco LA en el punto "A" sea de 0.3 mm y la longitud de arco en el punto "B" sea de 1.0 mm. Desde el punto "B" hasta el punto "C", la soldadura continua mediante el desplazamiento del soplete hacia la derecha sobre una distancia de aproximadamente 20 mm mientras se desplazaba el soplete hacia abajo a una velocidad constante de tal manera que la longitud de arco LC en el punto "C" sea de 0.3 mm. En la figura 8 (B) el eje horizontal representa modos o condiciones de soldadura "A", "B" y "C", y el eje vertical representa el voltaje medido. En la condición de soldadura " " en donde la longitud de arco es de 0.3 mm, el voltaje se encuentra dentro de un rango de 10.2 a 10.8 V. Similarmente, en la condición de soldadura "B" en donde la longitud de arco es de 1.0 mm, el voltaje se encuentra dentro de un rango de 10.0 a 10.6 B. En la condición de soldadura "C" en donde la longitud de arco es de 0.3 mm, el voltaje se encuentra dentro de un rango de 10.2 a 10.8 V. Aún cuando existe poca variación, el voltaje medido es casi constante aún cuando la longitud de arco varía de 0.3 a 1.0 mm. Se puede decir con seguridad que la relación proporcional entre la longitud de arco y el porcentaje no es establecida. Las figura 9 (A) y 9 (B) son gráficas que muestran correlaciones entre la longitud de arco y el voltaje que fueron obtenidas a través de un experimento utilizando arcos continuos. En el experimento, la soldadura de una placa de cobre fue efectuada utilizando un arco continuo producido por la máquina para soldar de arco eléctrico TIG que tiene un electrodo de tungsteno de un diámetro de 1.6 mm. La figura 9 (A) muestra el resultado experimental obtenido cuando la soldadura con arco continuo fue lograda a una corriente de 105 (A). En esta figura, el eje horizontal representa la longitud del arco y el eje vertical representa el voltaje. Se puede observar a partir de la figura 9 (A) que la longitud de arco y el voltaje son proporcionales entre ellos y asuman sustancialmente una función lineal. La figura 9 (A) muestra el resultado experimental obtenido a partir de la soldadura con arco continuo lograda a una corriente de 14 (A) . Como se puede observar a partir de esta figura, la longitud de arco y el voltaje son proporcionales entre ellos en la medida en que la longitud de arco indicada por el eje horizontal no es menor que 1.0 mm. Cuando la i longitud de arco es menor que 0.5 m ., el voltaje muestra un incremento. Como consecuencia, no existe ninguna relación ^5f?a5gi Bi?dgsSibl8fi^^uan&Iea?&o18§gÍ£¥ÍrÍ8ra£c?.M ii. Esto i confirmó que el control del voltaje de arco no es adecuado para un proceso de soldadura con arco continuo utilizando una I corriente pequeña. Los presente inventores han llegado a la conclusión que la relación proporcional conocida entre la longitud de arco y el . voltaje puede emplearse cuando la soldadura se logra con una longitud de arco relativamente grande (mayor que 1.0 mm y en un rango de 2.0 mm a 5.0 mm) y con un valor de corriente relativamente alto (mayor que 100 (A) ) , pero dicha relación no puede establecerse cuando la longitud de arco es inferior a 1.0 mm. Por otra parte, a partir del ahorro de energía y desde una perspectiva de conservación ambienta, metales en láminas muy delgadas se están utilizando cada vez en la fabricación de carrocerías de vehículos y sistemas de escape. Para la fabricación de tales carrocerías de vehículos y escapes, un proceso de soldadura que pueda lograrse con una corriente relativamente pequeña que no rebase 20 V y con una longitud de arco de aproximadamente 0.5 mm se ha vuelto absolutamente necesario. DIVULGACIÓN DE L INVENCIÓN i La presente invención ofrece una 'técnica de soldadura novedosa que puede lograr la soldadura de metales en láminas muy delgadas que no pueden lograrse a través del control ! convencional de voltaje de arco. Agrupando una técnica de control de soldadura que reemplaza el control de longitud de arco convencional y control de voltaje de arco, los presente inventores encontraron el hecho que la luz de arco cambia conforme varía la distancia entre el electrodo y el metal de base. De conformidad con una primera invención se proporciona un método de control para un proceso de soldadura con arco eléctrico, que comprende los pasos de: (a) obtener información óptica a partir de la luz producida a partir de un arco eléctrico durante un proceso de soldadura con arco eléctrico; (b) comparar la información óptica obtenida con una información de referencia; (c) ajustar las condiciones de soldadura con base en el resultado de la comparación efectuada entre la información óptica obtenida y la información de referencia; (d) llevar a cabo el proceso de soldadura con arco eléctrico en las condiciones de soldadura ajustadas; y (e) repetir los procesos anteriores (a) a (d) en el orden indicado con el objeto de efectuar de esta manera el proceso de soldadura con arco eléctrico. El método de control de la primera invención reemplaza el control de voltaje constante convencional o el control de altura dé soplete, constante por un control de posición de un electrodo o un soplete que' se efectúa mientras se ajustan las condiciones de soldadura con base en una información obtenida de la luz de un arco eléctrico producido durante un proceso de soldadura con arco eléctrico. La información eléctrica como por ejemplo iluminancia (se conoce también como iluminación o densidad de flujo luminoso) , que se obtiene a partir de la luz de arco eléctrico tiene una buena relación mutua con la longitud de arco o la altura de soplete. Con base en la iluminancia o información óptica similar, el control de soldadura se logra con alta precisión y confiabilidad. El proceso de soldadura con arco eléctrico es un proceso de soldadura con arco de electrodo no consumible. Cuando se emplea un proceso de soldadura de arco de electrodo no consumible de este tipo que es tipificado por la soldadura con arco eléctrico TIG (tungsteno, gas inerte), la presente invención puede efectuar de manera efectiva la soldadura de metales en láminas muy delgadas con corriente baja y ba^o voltaje debido al hecho que una buena relación mutua establecida entre la iluminancia y la longitud de arco ha sido confirmada aún cuando la longitud de arco es de 0.25 rom. Esto permite un proceso de soldadura con poca generación de calor, que puede suprimir suficientemente la distorsión del metal de base. La información óptica comprende iluminancia de una luz de arco eléctrico. La información óptica puede Incluir iluminancia de la luz de arco (iluminancia en todos los aspectos) , una variación de la iluminancia, distribución espectral, intensidad espectral, etc. entre otras cosas, la ilu manciia puede ser fácilmente medida por un medidor de iluminancia, fácilmente disponible, de tal manera que mediante la aplicación del método de la presente invención se puede eliminar un incremento sustancial del costo.^ De conformidad con una segunda invención, se proporciona un aparato de soldadura de arco eléctrico que comprende: Una máquina soldadora que produce un arce eléctrico entre un electrodo y un metal de base; un sensor óptico que obtiene información óptica a partir de la luz producida a partir de un arco eléctrico durante un proceso de soldadura con arco eléctrico; y una unidad de procesamiento que ajusta las condiciones de soldadura según la información óptica obtenida. De conformidad con lo descrito arriba, la información óptica como por ejemplo iluminancia, obtenida de la luz de arco, tiene una buena correlación con la longitud de arco o la altura de soplete. Así, el control de soldadura se efectúa con base en la información óptica como per ejemplo _ iluminancia. El aparato utilizado para legrar el control de soldadura requiere solamente de un sensor óptico y una unidad de procesamiento que se proporcionan además de una máquina para soldar existente. Por consiguiente se puede eliminar un incremento excesivo en cuanto al costo dei equipo. El proceso de soldadura con arco eléctrico logrado por la máquina para soldar de arco eléctrico es un proceso de soldadura de arco eléctrico de electrodo no consumible. Cuando la presente invención se incorpora un proceso de soldadura de arco de electrodo no consumible de este tipo tipificados por la soldadura de tipo TIG, es posible lograr la soldadura de. etales en láminas muy delgada con una corriente baja y a un bajo voltaje puesto que una buena relación mutua establecida entre la iluminancia y la longitud de arco ha sido confirmada aún cuando la longitud de arco es de 0.25 mm. Esto asegura la obtención de partes soldadas de alta calidad. Es preferible que el aparato para soldar de arco eléctrico utilice la información óptica que comprende iluminancia de la luz de arco eléctrico puesto que se puede utilizar un medidor de iluminancia fácilmente disponible y económico. La incorporación de un medidor de iluminancia de este tipo en el aparato para soldar de arco eléctrico no incrementa mayormente el costo del equipo. BREVE DESCRIPCIÓN D? LCS DIBUJOS La figura 1 (A) es una vista que muestra un aparato para soldar de arco eléctrico TIG utilizado en un experimento, y las figuras 1 (B) y 1 (C) son gráficas que muestran, cada una, "una relación mutua obtenida a partir del . experimento, La figura 2 es una vista que muestra un aparato para soldar MIG (metal gas inerte) utilizado en un experimento; Las figuras 3 (A) y 3 (B) son gráficas que muestran cada una relación mutua entre la altura de soplete y la iluminancia obtenida a partir del experimento utilizando el aparato para soldar MIG mostrado en la figura 2; La figura 4 es una vista esquemática que muestra un aparato para soldar de arco eléctrico de conformidad con la presente invención; La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo del control de un proceso de soldadura con arco eléctrico de conformidad^ con la presente invención; La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra otro ejemplo del control del proceso de soldadura de arco eléctrico; La figura 7 es una gráfica que muestra la relación entre la iluminancia de un arco eléctrico y la ranura defectuosa; Las figuras 8 (A) y 8 (B) , respectivamente,, son una vista que muestra un aparato experimental utilizado para lograr un control de voltaje convencional utilizando un arco pulsado, y una gráfica que muestra el resultado del experimento; y
Las figuras 9 (A) y 9(B), son gráficas que muestran cada una, una relación mutua entre la longitud de arco y el voltaje obtenido convencionalmente a partir de un experimento utilizando un arco continuo. MODALIDAD PREFERIDA PARA LLEVAR A ACABO LA INVENCIÓN Ciertas modalidades preferidas de la presente invención serán descritas abajo con referencia a las hojas de dibujos adjuntas. Utilizando un aparato experimental para soldar con arco eléctrico TIG, que como se muestra en la figura 1 (A) está colocado para medir un arco eléctrico 3 formado entre un electrodo 1 y un metal de base 2 a través de un medidor de iluminancia 4, los presentes inventores investigaron la relación mutua o correlación entre la longitud de arco y la iluminancia. El experimento fue efectuado bajo las condiciones presentadas a continuación. Metal de base; placa de acero inoxidable (JIS SUS 316L) Tipo de electrodo: tungsteno Diámetro de electrodo: 1.6 mm Extensión de electrodo: 6.0 mm Ángulo de punta de electrodo: 30° Distancia entre el electrodo y el medidor de iluminancia: 150 mm. Máquina para soldar: máquina para soldar de arco eléctrico
TIG Corriente para soldar: 40 (A) (figura 1 (B) ) y SI.25 (A) (figura l(O). La figura 1 (B) muestra gráficamente una relación entre la longitud de arco y la iluminancia que se obtiene euando se 1 efectúa un proceso de soldar con arco eléctrico TIG con una corriente para soldar establecida a 40 (A) . Como se muestra claramente en esta figura, la relación entre la longitud de arco y la iluminancia es representada por una función lineal que tiene una pendiente o gradiente positivo. Esto se debe al hecho que la iluminancia toma valores de 731,2125 y 6289 lux, respectivamente^ cuando la longitud del arco eléctrico es de 0.25, 01.0 y 3.0 mm.
La figura 1 (C) es una gráfica que muestra una relación entre la longitud de arco y la iluminancia que se obtiene cuando se efectúa un proceso de soldadura con arco eléctrico TIG con una corriente para soldar de 81.25 (A). Como resulta claro a partir de esta figura, la relación de longitud de arco y la iluminancia está también representada por una función lineal que tiene una pendiente o gradiente positivo. Esto se debe al hecho que la iluminancia toma valores de 0.206 x 104, 0.46xl04
Y 1.2649xl04 lux, respectivamente, cuando la longitud del arco eléctrico es de 0.25, 1.0 y 3.0 mm. Resulta evidente a partir de las figuras 1 (B) y 1 (C) que en el caso del metal de base elaborado de SUS316L, la longitud del arco eléctrico puede ser controlado empleando la iluminancia como parámetro a condición que la corriente para soldar se mantenga constante mientras se mantiene la distancia entre el electrodo y el medidor de iluminancia a 150 mm. Una investigación adicional fue efectuada para determinar si o no esta regla debe aplicarse a otros materiales u otros procesos de soldadura. La figura 2 muestra un aparato experimental de soldadura con ! arco eléctrico MIG utilizado en un experimento efectuado para determinar la correlación entre la distancia de un metal de base 7 a un soplete 5 (es decir, altura de soplete) y la iluminancia (lux) . El aparato experimental incluye una fibra óptica 9 (A) que contiene un extremo que hace frente a un arco eléctrico 8 formado entre un electrodo consumible (alambre) 6 que pasa a través del soplete 5 y el metal de base 7, y un medidor de iluminancia 9 conectado al extremo opuesto de la fibra óptima 9 (A) para medir la iluminancia de la luz de arco. El experimento fue efectuado bajo las condiciones mencionadas i abajo. Metal de base: placa de aluminio de 6 mm de espesor o bien Placa de acero inoxidable de 12 mm de espesor I Diámetro de electrodo: 1.2 mm Distancia entre el electrodo y el medidor de iluminancia: 65 mm Máquina para soldar: máquina para soldar con arco eléctrico
MIG Corriente para soldar: 200 A Voltaje de soldadura: 25 V (para la placa de aluminio) o
28V (para placa de acero inoxidable) velocidad de soldadura: 600 mm/iain Las figuras 3 (A) y 3 (B) son gráficas cada una mostrando una ! correlación entre la altura de soplete y la iluminancia obtenida utilizando el aparato experimental de soldadura con arco eléctrico MIG cuando se utilizaron metales de base diferentes . Como se muestra en la figura 3 (A) durante un proceso de soldadura con arco eléctrico MIG logrado para la placa de aluminio, la iluminancia asuma valores de 56.5, 45.5 y 34.9 lux, respectivamente, cuando la altura de soplete es de 7.5, 19 y 22.5 mm. A partir de esto, la correlación entre la altura de soplete y la iluminancia puede ser representada por una función lineal que tiene una pendiente o gradiente negativo. Similarmente, como se muestra en la figura 3 (B) durante un proceso de soldadura con arco eléctrico MIG logrado para la placa de acero inoxidable, la iluminancia asume valores de 75, 58 y 52-lux, respectivamente, cuando la altura de soplete es 10, 19, y 22.5 mm. A partir de esto, la correlación entre la altura de soplete y la iluminancia puede también ser representada por una función lineal que tiene una pendiente o gradiente negativo. * Es aparente a partir de las figuras 1 (B) , 1 (C) , 3 (A) y 3 (B) , que en el proceso de soldadura con arco eléctrico TIG, la Ipngitud de arco y la iluminancia tienen una buena relación
I I mutua o correlación, y la soldadura con arco MIG, la altura de soplete y la iluminancia tienen una buena relación mutua o correlación. Estas correlaciones son determinadas según el tipo de metal de base. Por consiguiente, si una "información d(e referencia" como por ejemplo iluminancia de referencia o
1 voltaje de referencia correspondiente es determinada de antemano a través de un experimento fundamental efectuado para cada grupo de condiciones de soldadura incluyendo el tipo de metal de base, tipo de soldadura, corriente para soldar y configuración de electrodo se vuelve posible mantener la longitud de arco eléctrico o la altura de soplete en un valor deseado. Con base en los datos experimentales, los presentes inventores han propuesto un método de control novedoso para un proceso de soldadura con arco eléctrico y un aparato para llevar a cabo el método de control. Ciertas modalidades de la invención se describirán a continuación con referencia a las figuras 4 a 7. La figura 4 es una vista que muestra el principio de un aparato para soldar de arco eléctrico de conformidad con la presente invención. El aparato para soldar de arco eléctrico 10 comprende una máquina para soldar 14 que produce un arco eléctrico 13 entre un electrodo 11 y un metal de base 12, un sensor óptico 15 que obtiene información óptica de la luz producida a partir del arco eléctrico durante un proceso de soldar con arco eléctrico, y una unidad central de procesamiento (CPU) 21 que, con base en la información óptica obtenida, ajusta las condiciones de soldadura con el objeto de variar de esta manera la longitud del arco 3 (longitud de arco L) levantando un sujetador de soplete 19 y un soplete 20 hacia arriba y hacia abajo a través de una unidad de control de elevación 16, un motor de elevador 17 y un tornillo 18. El número de referencia 22 se refiere a un convertidor de señal analógica a señal digital (A/B) que se proporciona solamente cuando es necesario convertir una señal analógica en una señal digital. La información óptica puede incluir íluminancia de la luz de arco eléctrico (iluminancia de todos los aspectos) variaciones de la iluminancia, distribución espectral, intensidad espectral, etc. la siguiente descripción trata solamente de la iluminancia de la luz de arco eléctrico. La operación de un aparato para soldar con arco eléctrico de la construcción anterior se describirá con referencia a las figuras 4 y 5. La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento de control de soldadura con arco eléctrico de conformidad con la presente invención. Paso 01 (abreviado a continuación ST) : un voltaje de referencia Vst es ingresado en la Unidad Central de Procesamiento 21. de conformidad con io descrito previamente con referencia a las figuras 1 a 3, la iluminancia de la luz de arco tiene una buena relación mutua con la longitud de arco o la altura de soplete. La relación mutua o correlación es determinada de antemano a través de un experimente efectuado para cada grupo de condiciones de soldadura incluyendo el tipo de soldadura, la corriente para soldar y el material de metal de base. La correlación determinada de esta manera es convertida en una señal de voltaje, y en ese momento el voltaje de referencia es almacenado de antemano en la unidad central de procesamiento. Paso 2: el sensor óptico 15 mostrado en la figura 4 se coloca frente al arco 13. Paso 03: el sensor óptico 13 toma una señal de voltaje Vac que corresponde a la iluminancia detectada de la luz de arco eléctrico. Paso 04: la señal de voltaje medida Vac es comparada con el voltaje de referencia Vst, y si Vac menor que Vst el procedimiento de control prosigue hasta el paso 05. alternativamente, si Vac mayor que Vst, el procedimiento de control prosigue hasta el paso 06 y si Vac = Vst, el procedimiento de control avanza hasta el paso 07. Paso 05: si Vac menor que Vst, el soplete es desplazado hacia arriba (a condición que el metal de base 12 sea de acero inoxidable o aluminio) . Como se muestra en la figura 1 (B) , la iluminancia se eleva con un incremento de la longitud del arco eléctrico. Así, con un movimiento ascendente del I soplete, se eleva Vac gradualmente y se acerca a Vst. Por su puesto, el procedimiento de control regresa al paso 03 en donde se investiga el efecto del movimiento ascendente d^l soplete. Paso 06: si Vac es mayor que Vst, el soplete es desplazado hacia abajo (a condición que el metal de base 12 sea de acero inoxidable o aluminio) . Como se muestra también en la figura 1 (B) , la iluminancia disminuye con una disminución de la longitud del arco eléctrico. Así, con un movimiento descendente del soplete, Vac ba^a gradualmente y se acerca a
Vst. El procedimiento de control regresa después al paso 03 para investigación subsecuente del efecto del movimiento descendente del soplete. Paso 07: si Vac = Vst, esto significa que la longitud del arco eléctrico o la altura de soplete es adecuada. Así, el i soplete es mantenido esta posición. Paso 08: se hace un juicio para determinar si o no el proceso de soldar debe terminar. En términos más concretos, cuando se ha recibido una señal para interrumpir, detener o terminar el proceso de soldar, el resultado de la determinación es Sí y el procedimiento de control llega a su fin. En ausencia de una señal de este tipo, ia terminación formada en el paso 08, es No y el procedimiento de control regresa al paso 03 y sigue adicionalmente el proceso de soldar. mientras se repiten los pasos subsecuentes al paso 03. La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento diferente de control de soldar con arco eléctrico de conformidad con la presente invención. Paso 11: un voltaje de referencia Vst es, ingresado en la unidad central de procesamiento de la misma manera que en el paso 01 descrito previamente. Paso 12: el sensor óptico 15 se coloca frente al arco 13 de la misma manera que el paso 02 descrito arriba.
Paso 13: a través de un sensor óptico 15, una señal de voltaje Vac que corresponde a la iluminancia detectada de luz de arco eléctrico es recogida o muestreada de la misma manera que en el paso 03 descrito previamente. Paso 14: la diferencia entre el voltaje medido Vac y el voltaje de referencia Vst es revisada y se efectúa después un juicio para determinar si la diferencia Vac-Vst es inferior o i igual a un valor constante predeterminado "A". El valor constante WA" representa una diferencia asignable entre Vac y Vst que está involucrada de manera inevitable en un proceso habitual de soldar. Este valor es determinado de antemano a través de un experimento repetido. Si Vac-Vst = A, esto significa que la diferencia de voltaje se encuentra en normal, y el procedimiento de control prosigue hasta el paso 15. alternativamente, si Vac-Vst mayor que A, el procedimiento de control prosigue hasta el paso 16. Paso 15: se forma una opinión para determinar si o no el • ' I i proceso de soldadura debe ser terminado. Planteado de manera ? • más específica, cuando se ha recibido una señal para interrumpir, detener o terminar el proceso de soldadura, el resultado del juicio procedimiento de control termina. En ausencia de una señal de este tipo, el juicio formado en este paso es No, y el procedimiento de control regresa al paso 13 y sigue el proceso de soldadura mientras se repiten los pasos subsecuentes al paso 13.
Paso 16: si Vac-Vst mayor que A esto significa que pueden ocurrir anormalidades de soldadura o material incorrecto. Así, una señal anormal es generada para solicitar una contramedida apropiada y terminar el procedimiento de control, interrumpiendo así o terminando el proceso de soldadura. A continuación se describirá con detalle la posibilidad de i ocurrencia de anormalidades de soldadura o material incorrecto. En un proceso de soldadura a tope, una ranura un solo achaflanado, una ranura en forma B o una ranura en forma U se forma y se llena de metal de soldadura. Si dicha ranura es formada con irregularidades locales, puede ocurrir un defecto
I en forma de un depósito insuficiente de metal de soldadura o un depósito excesivo de metal de soldadura. En un proceso de soldadurai' manual,, dicha ranura que induce defecto (ranura defectuosa) puede ser encontrada o detectada a simple vista .'por el operador soldador. En un proceso de soldadura íautomatizado, sin embargo, la detección de una ranura defectuosa de este tipo requiere de una cámara CCD y un analizadoir de imagen que se proporcionan separadamente. En este punto, según la presente invención, cuando el electrodo alcanza una posición en donde la ranura se desvía de una configuración predeterminada, ocurre un cambio importante en la iluminancia, intensidad espectral o distribución espectral. El cambio importante en cuanto a iluminancia, por ejemplo, puede ser considerado como indicativo de la ocurrencia de una ranura defectuosa. Además, en el proceso de soldadura a tope, dos pedazos de metal de base se colocan extremo contra extremo mientras se mantiene una holgura o espacio predeterminado entre ellos, y los extremos de las piezas metálicas de base están unidos juntos por soldadura. En este caso, si una pieza de metal de base es desplazada con relación a la otra, puede ocurrir, que el espacio entre las piezas tenga la forma de una V invertida cuando se observa a partir del electrodo o soplete. Si el proceso de soldadura sigue mientras conserva esta condición, la soldadura se vuelve insuficiente debido a la penetración del arco o caída del metal de soldadura que ocurre en una posición en donde el espacio es demasiado grande. Alternativamente, en una posición en donde el espacio es excesivamente pequeño, la soladura también se vuelve insuficiente debido a una fusión o derretimiento insuficiente del metal de base. El espacio defectuoso que resulta en una falla de soldadura de este tipo puede encontrarse o detectarse a simple vista por parte del operador cuando la soldadura se efectúa manualmente. En un proceso de soldadura automatizado, sin embargo, se debe proporcionar separadamente una cámara CCD y un analizador de imágenes. En este punto de conformidad con la presente invención, cuando el electrodo alcanza una posición en donde el espacio presenta desviaciones de tamaño con relación a un valor predeterminado, ocurrirá un cambio importante de iluminancia, intensidad espectral o distribución espectral. El cambio importante en cuanto a iluminancia, por ejemplo, puede ser considerado como indicativo de la ocurrencia de un espacio defectuoso (ranura defectuosa) . Un ejemplo de una ranura defectuosa de este tipo se comentará a continuación con mayores detalles. Las gráficas (a) a (d) de la figura 7 son gráficas que muestran la relación entre la iluminancia de la luz de arco eléctrico y la ranura defectuosa. La ilustración (b) de la figura 7 es una vista en planta de una porción principal de dos piezas de metal de base 12. La primera pieza de metal de base 12a es mantenida en apoyo con la segunda piezas de metal de base 12b, con la formación de i porciones de ranura defectuosas 12d, 12d para propósitos de experimentos, en una porción de apoyo o correspondencia 12c entre las piezas de metal de base 12a y 12b. La ilustración (a) de la figura 7 es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea c-c de (b) , que muestra una sección transversal de la porción de ranura defectuosa 12d. La porción de ranura defectuosa 12d es formada por una ranura en forma de V que tiene una profundidad que es 75% del espesor de las piezas de metal de base 12a, 12b. La ilustración (a) de la figura 7 es una vista en corte transversal a lo largo de la línea a-a de (b) que muestra una porción de apoyo normal o no defectuoso 12c. Un aparato empleado en el experimento fue similar al aparato mostrado en al figura 4, pero se agrego una cubierta protectora contra la luz para proteger el medidor de iluminancia contra la luz externa. Otras condiciones experimentales fueron las siguientes. Condiciones de soldadura: metal de base: placa de acero inoxidable de lmm de espesor (SUS 316) Tipo de electrodo: tungsteno Diámetro de electrodo : 1.6 mm Ángulo de punta de electrodo: 60°C Distancia entre el electrodo y el medidor de iluminancia 300 mm. Máquina para soldar: máquina para soldar con arco eléctrico
TIG. Corriente para soldar: 70 A (corriente pico) , 4 A (Corriente de base) . Los datos obtenidos a través del experimento se muestran gráficamente en (d) , de la figura 7. En (d) , el eje vertical representa la iluminancia de luz de arco eléctrico y el eje horizontal representa la porción soldada. La iluminancia tiene dos valores medidos: un primero valor LX1 y un segundo valor LX2 que es mucho más grande que el primer valor LX1. Como se puede observar a partir de la figura 7, líneas verticales trazadas a partir de las porciones de ranura defectuosas 12 (d) mostradas en (b) corresponden bien en cuanto a posición de las porciones soldadas que tienen los valores de iluminancia LX2. A partir 1 I de esto, se confirma que la ranura defectuosa puede ser detectada con alta precisión en forma de un cambio de iluminación. El material de local de base es difícil de discriminar visualmente en muchos casos. Por consiguiente, la revisión del material del metal de base no se efectúa prácticamente en el proceso de soldadura. De conformidad con la presente invención, sin embargo, puesto que un voltaje de referencia particular para cada material es ingresado previamente en la unidad central de procesamiento, un voltaje medido que se desvía de manera importante de un valor e referencia í i - seleccionado puede indicar que el metal .de base es elaborado -s , de un material, diferente del material especificado. Por 4 { * consiguiente se puede detectar un materíal incorrecto. ! La presente invención utiliza de manera hábil "la información óptica proveniente de la luz de arco eléctrico", ¡de tal manera que la invención puede ser aplicada tanto al proceso de soldadura con arco eléctrico de electrodo no consumible (soldadura con arco eléctrico TIG, soldadura con arco eléctrico atómico-hidrógeno y soldadura con arco eléctrico carbono) , como al proceso de soldadura con arco eléctrico de electrodo consumible (soldadura de arco eléctrico MIG, soldadura de arco de gas óxido de carbono, soldadura de arco eléctrico de eléctrico, soldadura de arco eléctrico con I I protección y soldadura con arco léctrico metal) en la medida en que la luz del arco eléctrico¡ está expuesta durante el I proceso de soldadura. Entre otros, el proceso de soldadura con arco eléctrico TIG, i que un proceso de soldadura con arco eléctrico con electrodo no consumible típico, puede efectuar una soldadura precisa en I metales en láminas muy delgadas puesto que se establece una buena relación mutua entre la iluminancia y la longitud de arco. En longitudes de arco dentro de un rango de 0.25 a 3.0 mm. La información óptica puede incluir varios elementos de información o factores. Entre otros la cantidad de luz y la iluminancia pueden ser medidas fácilmente mediante la utilización de un medidor de cantidad de luz y un medidor de iluminancia, respectivamente, ambos siendo dispositivos económicos y fácilmente disponibles. Por consiguiente, desde la perspectiva de la comodidad y desde la perspectiva I económica^ es razonable utilizar la cantidad de luz o la iluminancia como un factor de control de soldadura. La descripción anterior del aparato de soldadura con arco eléctrico mostrado en la figura 4 sea enfocada al mecanismo de elevación para el sujetador 19. sin embargo, el sujetador 19 puede estar fijado sobre un brazo de robot para permitir una colocación tridimensional. De hecho, el aparato de soldadura de arcó eléctrico puede consistir de un aparato de soldadura automatizado bien conocido o bien de un aparato de soldadura semiautomático, equipado con un sensor óptico y una unidad de procesamiento para procesar la información óptica obtenida del sensor óptico.