NL8101621A

NL8101621A - Werkwijze en inrichting voor het bewaken en besturen van een weerstandslasproces.

Info

Publication number: NL8101621A
Application number: NL8101621A
Authority: NL
Original assignee: Weltronic Co
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1981-11-02
Also published as: IT1194771B; SE8102073L; JPS56158286A; IT8120593A0; GB2073446B; US4302653A; DE3113250C2; JPS6218273B2; GB2073446A; FR2479723B1; SE459794B; DE3113250A1; FR2479723A1; CA1156727A

Description

* NO 29929. 1

Werkwijze en inrichting voor het bewaken en besturen van een weerstandslasproces.

t

De uitvinding heeft betrekking op weerstandslasstuurinrichtingen en heeft meer in het bijzonder betrekking op een weerstandslasstuurinrichting die geschikt is voor het bewaken van verschillende parameters samenhangend met het lasproces en voor het 5 dynamisch besturen van de lasstroom en de lastijd teneinde een gewenste las te bereiken.

Met de toenemende uitbreiding van het gebruik van automatische mechanismen, over het algemeen aangeduid met de term "robots”, voor het uitvoeren van lasprocessen is er behoefte ontstaan aan meer ontwikkelde 10 lasstuurinrichtingen, die in staat zijn om voortdurend lasprocessen met een uniforme hoge kwaliteit uit te voeren terwijl ze onbewaakt werken gedurende uitgestrekte tijdsperioden, ongeacht wijzigingen in factoren zoals de lijnspanning, materiaaldikte en elektrodediameter. Bovendien is het, gezien de tijdbeperkingen die gelden bij werkzaamheden in een 15 assemblagelijn verder belangrijk dat geautomatiseerde lasstuurinrichtingen in staat zijn om voortdurend de gewenste laskwaliteit te bereiken zonder dat de nominale lastijd aanzienlijk wordt veranderd.

Het is in de lastechniek bekend dat de kwaliteit van een las 20 samenhangt met de wijziging in de weerstand die optreedt tussen de werkstukken gedurende de formatie van de las. Deze eigenschap wordt in het volgende aangeduid als de Δ R-waarde van de las en refereert aan de percentage gewijze variatie in de lasklompweerstand tussen de maximaal ondervonden weerstandswaarden en de weerstandswaarde bij beëindiging 25 van het lasproces. Er zijn derhalve weerstandslasstuureenheden voorgesteld die de weerstand tussen de laselektroden bewaken en de las beëindigen wanneer een vooraf gekozenA R-waarde wordt gedetecteerd. Een voorbeeld van een lasstuurmechanisme van dit type is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.586.815.

30 Het nadeel van lasstuurinrichtingen van dit type echter is, dat de laskwaliteit alleen wordt geregeld door besturing van de lastijd. Als gevolg daarvan zal onder bepaalde omstandigheden, zoals bij het ontstaan van "paddestoelvormige" elektroden de lastijd aanzienlijk moeten worden verlengd voorbij de nominale lastijd teneinde gewenste 35 A R-waarde te bereiken. Dat kan ernstige problemen opleveren in het bij- 8101621 % 4 v 2 zonder wanneer gewerkt wordt onder eenassemblagelijn-produktieschema. Bij een nominale lastijd van bijvoorbeid 15 cycli kan een lastijd van 20 cycli al onaanvaardbaar zijn.

De uitvinding heeft nu ten doel een weerstandslasstuurinrichting 5 te verschaffen die geschikt is voor het bewaken van de lasklompweer-stand en voor het dynamisch besturen van zowel de lasstroom als de lastijd teneinde een gewenste Δ R-waarde te bereiken. Op deze wijze wordt de laskwaliteit gehandhaafd zonder aanzienlijke beïnvloeding van de lastijd. In het bijzonder is de voorgestelde weerstandslasstuur-10 inrichting geschikt voor het bewaken van lasklompweerstandswaarden en de mate waarin de weerstand verandert gedurende de eerste trap of "opwarmfase” van het lasproces, en voor het vergelijken van de waargenomen weerstandskarakteristiek met een vooraf bepaalde nominale weer-standscurve. Indien de resultaten van de vergelijkingen duiden op een 15 geprojecteerde lastijd die aanzienlijk groter is dan of kleiner is dan de nominale lastijd, dan wordt een dynamische verandering uitgevoerd in de lasstroom, dat wil zeggen in de procentuele warmte. Is de correctie in de lasstroom uitgevoerd dan kan de stuurinrichting verder gaan met t het bewaken van de lasklompweerstand en het lasproces beëindigen 20 wanneer de gewenste 6R-waarde is bereikt. Het volgende lasproces wordt dan automatisch aangevangen met de herziene instelling van de procentuele warmte en de nominale weerstandskromme wordt bijgewerkt uitgaande van de ervaring van de meest recente succesvol voltooide lasprocessen.

25 Bovendien is de weerstandslasstuurinrichting volgens de uitvinding verder geschikt voor het, bij beëindiging van het lasproces vergelijken van de werkelijke gebruikte lastijd met de nominale lastijd en het uitvoeren van een verdere correctie in de lasstroom als voorbereiding voor de volgende las, indien het lasproces werd beëindigd ofwel na ofwel 30 voor de nominale lastijd. Het zal dus duidelijk zijn dat het nog steeds mogelijk is dat de lastijd zich wijzigt teneinde de gewenste z> R-waarde te bereiken, maar de wijzigingen in de lastijd zijn klein als gevolg van de dynamische sturing van de lasstroom

Verder is de voorkeursuitvoeringsvorm van de lasstuurinrichting 35 volgens de uitvinding ook geschikt om te detecteren, gedurende de opwarmfase van de las, of de elektroden zojuist zijn vernieuwd en daarop direct te reageren door terug te keren naar het oorspronkelijke las-schema. Op deze wijze is het niet nodig om de lasstuurinrichting opnieuw te initialiseren telkens wanneer ouderhoud wordt geplaagd aan de 40 laselektroden.

81 016 21 . *· 3

Verdere doelstellingen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de navolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen, waarbij wordt verwezen naar de begeleidende figuren* 5 Figuur 1 toont een blokschema van de lasstuurinrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een schema van de analoge conditioneringsschakeling en digitale omvormschakeling getoond in het blokschema van figuur 1.

Figuur 3 toont in een grafiek een aantal weerstandscurven als 10 voorbeeld uitgezet tegen de tijd ter illustratie van de werking van de weerstandslasstuurinrichting volgens de uitvinding.

De figuren 4a-4c tonen stroomdiagrammen ter verklaring van de programmatuur die in de voorkeursuitvoeringsvorm van de logische instruc-tieschakeling in de lasstuurinrichting volgens de uitvinding wordt toe-15 gepast.

De figuren 5a en 5b tonen een gedetailleerd blokschema van de m logische instructieschakeling uit figuur 1.

De figuren 6a-6c tonen stroomdiagrammen ter verklaring van het hoofdstuurprogramma voor de microcomputer in de logische instructie-20 schakeling.

Figuur 1 toont het blokschema van een weerstandslasstuurinrichting 10 volgens de uitvinding. De lasstuurinrichting 10 is geschikt voor het besturen van toevoer van elektrische energie naar de laselektroden 12.

De elektrische energie voor het aan elkaar lassen van de werkstukken 25 wordt toegevoerd aan de laselektroden 12 door een lastransformator 14, waarvan de primaire wikkeling verbonden is met een geschikte wissel-spanningsbron 16 en waarvan de secundaire wikkeling aangesloten is over - de laselektroden 12. De bekrachtiging van de primaire wikkeling van de transformator 14 wordt bestuurd door een conventionele 30 ontsteekschakeling 18, die op zijn beurt wordt bestuurd door de logische instructieschakeling 20. In het bijzonder is de logische instructieschakeling 20 bestemd voor het bepalen van de hoeveelheid lasstroom die aan de lastransformator 14 moet worden aangeboden in overeenstemming met het ingestelde percentage warmte, door vermogensfactor van de 35 belasting en fluctuaties in de netspanning, en voor het in overeenstemming daarmee besturen van de ontstekingshoek van de gestuurde gelijk-richters in de ontsteekschakeling. Bovendien is de logische instructieschakeling 20 volgens de uitvinding eveneens bestemd voor het dynamisch besturen van de lasstroom in overeenstemming met een analyse van de 40 lasklompweerstandswaarden en de mate van weerstandsverandering op een 8101621 *- * 4 wijze die nog in het volgende in meer detail zal worden besproken.

Omdat de enige modificatie aan de logische instructieschakeling 20, noodzakelijk door de uitvinding, bestaat uit het inbrengen van verdere programmatuur in de microcomputer, die het hart vormt van de voorkeurs-5 uitvoeringsvorm van de logische instructieschakeling, zullen deatils van de werking daarvan niet worden beschreven omdat de anders uitgevoerde functies conventioneel zijn. Een gedètailleerd blokschema van de logische instructieschakeling is getoond in de figuren 5a en 5b, en een stroomdiagram ter verklaring van de werking van het hoofdbesturings-10 programma is gegeven in de figuren 6a-6c.

De logische instructieschakeling 20 ontvangt terugkoppelsignaal-informatie met betrekking tot de weerstand over de laselektroden 12 van een analoge conditionerings- en digitale conversieschakeling 22. In het bijzonder is de analoge conditionerings- en digitale conversieschake-15 ling 22 bestemd voor het berekenen van de lasklompweerstand uit de waargenomen spanning over de laselektroden 12 en de lasstroom geleverd aan de primaire wikkeling van de lastransformator 14. De spanning over de elektroden 12 wordt gedetecteerd door een isolatietransformator 24, waarvan de primaire wikkeling is aangesloten over de laselektroden. Een 20 spanningssignaal evenredig met de elektrodespanning of "punt"-spanning wordt daardoor geproduceerd in de secundaire wikkeling van de isolatietransformator 24, aangeduid als Et. De lasstroom wordt gedetecteerd door een toroidale stroomaftasttransformator 26, die magnetisch gekoppeld is met 25 de primaire wikkeling van de lastransformator 14. Het door de stroomaftasttransf ormator 26 geleverde uitgangsignaal is dus .evenredig met de stroom die loopt door de primaire wikkeling van de lasttransformator 14, en wordt in het volgende aangeduid met lp.

Het uitgangssignaal van de stroomaftasttransformator 26 wordt ge-30 leverd aan een piekdetectieschakeling 28, bestemd om te detecteren wanneer het stroomsignaal (lp) zijn maximale amplitude heeft. Als de piekdetectorschakeling 28 de piek in dé stroomgolfvorm detecteert dan wordt een uitgangssignaal geproduceerd dat toegevoerd wordt zowel aan een bemontser- en houdschakeling 32 voor de spanning (Et) als aan een 35 bemonster- en houdschakeling 34 voor de stroom (lp). De Et bemonster- en houdschakeling 32. is bestemd voor het bemonsteren van het elektrodespanningssignaal (E^) wanneer de schakeling wordt vrijgegeven door het uitgangssignaal van de piekdetectorschakeling 28 en de lp bemonster- en houdschakeling 34 is bestemd voor het bemonsteren 40 van het lasstroomsignal (lp) wanneer de schakeling wordt vrijgegeven 8101621 ' » Λ 5 door het uitgangssignaal van de piekdetectorschakeling 28. Omdat de waarde van het stroomsignaal aan de uitgang van de stroomaftasttrans-formator 26 een echte effectieve waarde is moet het stroomsignaal allereerst worden omgevormd in een corresponderend analoog gelijkspan-5 ningssignaal door middel van een effectief - naar - gelijkspanningom-vormer 30 voordat het wordt aangeboden aan de lp bemonster- en houd-schakeling 34. De reden voor het bemonsteren van de spanning (Et) en stroom (lp) signalen wanneer er stroom maximaal is, is het verschaffen van een zuivere weerstandsindicatie van de impedantie van de 10 schakeling, omdat het inductieve deel van de impedantie geelimineerd is wanneer de veranderingssnelheid van de stroom met betrekking tot de tijd gelijk aan nul is.

De uitgangssignalen van de Et en lp bemonster- en houdschake-lingen 32 en 34, die corresponderen met de bemonsterde momentane waar-15 den van Et en lp, worden geleverd en een analoge deelschakeling 36 die bestemd is voor het delen van de analoge waarde van het spannings-signaal (Et) door de analoge waarde van het stroomsignaal (lp).

Hetv resulterende analoge signaal dat evenredig is met de weerstand (R) over de laselektroden 12 wordt dan omgevormd in een corresponderend 20 digitaalsignaal door een analoog/digitaal- omvormer 38 en geleverd aan de logische instructieschakeling 20.

Figuur 2 toont een schema van de analoge conditionerings- en digi-taleomvormschakeling 22. Het stroomsignaal (Ip) van de uitgang van de stroomaftasteenheid wordt via een absolute waarde detectorschakeling 42 25 over de lijn 40 toegevoerd aan de ingangs van de piekstroomdetector-schakeling 28. Het stroomsignaal (Et) van de uitgang van de isolatie-transformator, aangesloten over de laselektroden, wordt op soortgelijke wijze allereerst toegevoerd aan een absolute waardedetectorschakeling 44. Het uitgangssignaal van de piekstroomdetectorschakeling 28 wordt 30 over de lijn 46 toegevoerd aan de ingangen van een paar EN-poorten 48 en 52, waarvan de uitgangen aangesloten zijn op de stuuraansluitingen van een paar analoge schakelaars 50 respectievelijk 54. Het stroomsignaal op de lijn 40 wordt eveneens toegevoerd aan de effectief/gelijk-spanning-schakeling 30 zoals in het voorgaande reeds werd beschreven.

35 De analoge schakelaar 54 is aangebracht tussen de effectief/gelijk-spanningsomvormer 30 en de stroombemonster- en houdschakeling 32. Op soortgelijke wijze is de analoge schakelaar 50 aangebracht tussen de uitgang van de absolute waardedetectorschakeling 44 en de spanning bemonster- en houdschakeling 34. Het zal derhalve duidelijk zijn dat de 40 stroombemonster- en houdschakeling 32 het lasstroomsignaal (lp) zal 81 0 1 62 t 6 bemonsteren wanneer de analoge schakelaar 54 In de geleidende toestand wordt gebracht en de spanning-bemonster- en houdschakeling 34 zal het elektrodespanningssignaal (Et) bemonsteren wanneer de analoge poort 50 in geleiding wordt gebracht.

5 De geleidende toestand van de analoge schakelaar 50 wordt bestuurd door EN-poort 48, waarvan de andere ingang verbondenis met de ACHTER-FLANK-pulslijn 60. De V00RFLANK- en ACHTERFLANK-pulsen op de lijnen 58 en 60 bestaan uit blokgolf-kloksignalen die gegenereerd worden uitgaande van de netspanning door de logische instructieschakeling en die pri-10 mair gebruikt worden als stuurpulsen voor het besturen van de ontsteking van twee gestuurde gelijkrichters in de ontsteekschakeling. De tijdsrelatie tussen de golfvorm van de netwisselspanning en de V00R-FLANK- en ACHTERFLANK-pulssignalen is geïllustreerd in het bij figuur 2 aangegeven tijddiagram. Het zal dus duidelijk zijn dat, wanneer de piek 15 in de stroomgolfvorm wordt gedetecterd door de detectorschakeling 28 gedurende de ACHTERFLANK-periode van de netwisselspanningsgolfvorm, de uitgang van de EN-poort 48 hoog zal worden waardoor de analoge schakelaar 50 in geleiding komt en de bemonster- en houdschakeling 34 in staat is om de momentane waarde van het elektrodespanningssignaal Et 20 te bemonsteren. De spanningbemonster- en houdschakeling 34 wordt teruggesteld door het ontladen van de condensator C2 via de diode D2, welke verbonden is met de uitgang van een NIET-EN-poort 56. De uitgang van de NIET-EN-poort 56 wordt laag voor het ontladen van de condensator C2 wanner de piek in de stroomgolfvorm is gedetecteerd gedurende het V00R-25 FLANK-deel van de netwisselspanningsgolfvorm.

De geleidende toestand van de analoge schakelaar 54 wordt ook bestuurd door het uitgangssignaal van de piekstroomdetectorschakeling 28, zodat de stroombemontser- en houdschakeling 32 de momentane waarde van het lasstroomsignaal (Ip) zal bemonsteren op hetzelfde tijdstip als 30 waarop het elektrodespanningssignaal (Et) wordt bemonsterd. De stroombemonster- en houdschakeling 32 wordt op soortgelijke wijze teruggesteld door het ontladen van de condensator Cl via de diode Dl, die verbonden is met de uitgang van de monostabiele eenheid 62. De monostabiele eenheid 62 is bestemd voor het produceren van een terug-35 stelpuls van vooraf bepaalde duur op de lijn 64, wanneer ze wordt vrijgegeven door een hoog signaal op de lijn 66 afkomstig van de uitgang van een R-S-flipflop 72, opgebouwd uit de NIET-EN-poorten 68 en 70. De instelingang (S) van de R-S flipflop 72 is verbonden met de nuldoor-gangssignaallijn 74 en de terugstelingang (R) van de R-S flipflop 72 is 40 via een invertor 78 verbonden met een "einde tegen-EMK” signaallijn 76.

810162 1 * , 7

Een signaalpuls op laag niveau wordt geproduceerd opm de lijn 74 door de logische instructieschakeling wanneer de netwisselspanning door nul gaat. De lijn 76 is verbonden met de secundaire wikkeling van een tegen-EMK aftastende transformator, waarvan de primaire wikkeling is 5 aangesloten over de anoden van de gestuurde gelijkrichters in de ont-steekschakeling. Derhalve wordt een hoog signaal geproduceerd op de lijn 76 door de tegen-EMK aftasttransformator op ongeveer het nuldoor-gangspunt van de stroomgolfvorm, wanneer de geleidende bestuurbare gelijkrichters een geleiding beëindigen. Het zal derhalve duidelijk 10 zijn dat de R-S flipflop 72 wordt ingesteld op het nuldoorgangspunt van de spasnningsgolfvorm en wordt teruggesteld ongever op het nuldoorgangspunt van de stroomgolfvorm.

De bemmonsterde momentane waarden voor de stroom (lp) en de spanning (Et) aan de uitgangen van de bemonster- en houdschakelingen 15 32 respectievelijk 34 worden toegevoerd aan de analoge delerschakeling 36, die de spanningswaarde deelt door de stroomwaarde en een analoog uitgangssignaal produceert op de lijn 37, dat evenredig is met de weerstand over de laselektroden. Het analoge weerstandssignaal (R) op de lijn 37 wordt tenslotte omgevormd in een 8 bit parallel digitaal slg-20 naai dat toegevoerd wordt aan de microcomputer in de logische instructieschakeling.

Aan de hand van figuur 3 en het stroomdiagram in de figuren 4a-4c zal in het volgende de werkwijze voor het dynamisch besturen van de lasstroom en de lastijd in overeenstemmingmet de uitvinding worden be-25 schreven. Figur 3 illustreert voorbeelden van diverse lasklompweer-standskrommen uitgezet tegen de tijd. De verschillen tussen de krommen zijn overdreven voor illustratieve doeleinden. Een kenmerkende lasklompweerstandskromme wordt gekarakteriseerd door een initiële daling van de weerstand uitgaande van een hoge weerstandswaarde, 30 bepaalt primair door de initiële contactweerstand als de laselektroden tegen de werkstukken drukken naar een minimale weerstandswaarde, in het volgende aangeduid met de term "Rmin". Daarna neemt de weerstandskromme toe als de werkstukken op de smelttemperatuur worden gebracht, en neemt vervolgens geleidelijk aan af als de lasklomp wordt gevormd. De 35 procentuele daling in weerstand, welke optreedt gedurende de groei van de lasklomp wordt aangeduid als de £ R-waarde van de las.

Het is bekend in de weerstandslastechniek dat de kwaliteit van een las direct gerelateerd is aan de bij een las behorendeΔ R-waarde. Zodra de λ R-waarde voor een optimale las bekend is, is het derhalve wenselijk 40 om deóR-waarde bij volgende lasse te dupliceren. De procetuele warmte- 8101621 * ' 9 8 instelling die aanvankelijk een optimale las produceerde, zal echter niet tot in het oneindige lassen produceren met een overeenkomstige kwaliteit binnen dezelfde lastijd· Als de laselektroden afslijten of leiden aan "paddestoelvorming" door herhaald gebruik, dan zal de 5 lastijd die nodig is om de gewenstee R-waarde te bereiken langzamerhand toenemen, uitgaande van een constante warmte-instelling, totdat de laselektroden uiteindelijk zodanig afgesloten raken dat de gewenste ύ R-waarde niet langer kan worden bereikt. Als deze toestand optreedt dan moeten de laselektroden ofwel worden bekleed ofwel worden 10 vervangen.

Bij automatische lasprocessen echter kunnen ruime variaties in de lastijd over het algemeen echter niet toegestaan worden. In plaats daarvan moeten de lastijden worden gehandhaafd binnen relatief nauwe toleranties teneinde aan produktieschema*s te kunnen voldoen. De las-15 stuurinrichting volgens de uitvinding is derhalve bestemd voor het bewaken van de weerstandskromme gedurende de initiële opwarmfase van het lasproces en voor het dynamisch wijzigen van de lasstroom, wanneer een aanzienlijke variatie in de lastijd wordt verwacht.

Meer in het bijzonder werkt de lasstuurinrichting volgens de uit-20 vinding als volgt. Om te beginnen wordt een aantal monsterlassen uitgevoerd bij diverse procentuele warmte- en lastijdlnstellingen. Bij bedrijf in de handbediende modus wordt de stuurinrichting geprogrammeerd voor het automatisch bepalen van de A R-waarde die voor elke las wordt waargenomen en voor het weergegeven van de aflezing zodanig, dat ze kan 25 worden genoteerd samen met de corresponderende procentuele warmte- en lastijdwaarden. Vervolgens worden destructieve testen uitgevoerd op de lasmonsters om de beste las te bepalen. De procentuele warmte, lastijd en<a R-waarden, geregistreerd voor de beste las worden vervolgens ingevoerd en opgeborgen in de stuurinrichting. Gedurende de daarop volgende 30 initiële lasprocessen is de stuurinrichting geprogrammeerd voor het waarnemen van de lasklompweerstand en voor het bepalen van de Rmin en dR/dt-waarden behorend bij de weerstandskromme, welke resulteert in de gewenste Δ R- en lastijdwaarden. Deze waarden voor Rmin en dR/dt worden vervolgens opgeborgen en doen dienst als nominale waarden.

35 Er vanuit gaande dat de met "A" aangegeven weerstandskromme in figuur 3 de nominale weerstandskromme vertegenwoordigt zal in het volgende de automatische werkingsmodus van de lasstuurinrichting volgens de uitvinding worden besproken. De initiële las wordt aangevangen bij een vooraf bepaalde procentuele warmte-instelling. De lasstuureenheid 40 is geprogrammeerd voor het waarnemen van de lasklompweerstand en het 8101621 9 detecteren van de Rmin-waarde. Als de waargenomen Rmin-waarde ligt binnen het bepaalde "tolerantlevenster", dan is de stuurinrichting geprogrammeerd voor het bepalen van de dR/dt-waarde van de weerstandskromme en voor het in overeenstemming daarmee naregelen van de procentuele 5 warmte-instelling als correctie voor eventuele variaties van de nominale dR/dt-waarde buiten een vooraf bepaalde tolerantie. In de voorkeursuitvoeringsvorm van de lasstuurin-richting zijn de dynamische correcties, die worden uitgevoerd in de procentuele warmte-instelling gedurende de las, begrensd tot een ver-10 andering van een procent wanneer de geobserveerde Rmin-waarde ligt binnen de bepaalde tolerantiegrens.

Zodra de beslissing met betrekking tot de noodzaak tot een procentuele warmtecorrectie is genomen, is de besturingsinrichting geprogrammeerd voor het vervolgens verder gaan met het bewaken van de lasweer-15 stand en het beëindigen van de las wanneer de gewenste^ R-waarde is bereikt. Het is echter belangrijk dat, indien een dynamische correctie w-erd uitgevoerd in de procentuele warmte-instelling tijdens het vervaardigen van een las, de volgende las zal worden begonnen met de herziene procentuele warmte-instelling. Bovendien blijkt uit de stroomdiagrammen 20 in figuur 4c en het hoofdprograimaa in figuur 6a dat de geobserveerde Rmin-waarde, wanneer deze ligt binnen de toleranties, wordt opgeborgen en vervolgens wordt gemiddeld met de voorafgaande nominale Rmin-waarde teneinde een nieuwe nominale Rmin-waarde vast te stellen voorafgaand aan de initiatie van de volgende las. Het zal derhalve duidelijk zijn 25 dat de nominale Rmin-waarde wordt bijgewerkt na elke "succesvol" uitgevoerde las als compensatie voor de geleidelijke verandering die optreedt in de weerstandskrommen van opeenvolgende lassen als gevolg van de normale elektrodeslijtage. Wanneer echter, zoals blijkt uit het volgende, de waargenomen Rmin-waarde ligt buiten het tolerantievenster dan 30 wordt er vanuit gegaan dat de lasomstandigheden abnormaal zijn en wordt de waargenomen Rmin-waarde niet opgeborgen en gemiddeld.

Deze werkwijze voor het bewaken en besturen van de las wanneer de geobserveerde Rmin-waarde ligt binnen de toleranties is geïllustreerd met de als voorbeeld getrokken weerstandskrommen aangeduid met HB" en 35 "C" in figuur 3. In de kromme "B" is de geobserveerde Rmin-waarde enigszins onder de gewenste Rmin-waarde maar binnen de vooraf gedefinieerde tolerantiegrenzen. Als gevolg daarvan wordt, wanneer vervolgens de dR/dt wordt gemeten en wordt vergeleken met de nominale waarde voor dR/dt, direct een toename van een procent uitgevoerd in de procentuele 40 warmte-instelling teneinde de weerstandskromme in lijn te 8101621 10 brengen met de getoonde nominale kromme. De stuurinrichting gaat dan verder met het bewaken van de weerstand van de las en beëindigt de las wanneer de gewenste4 R-waarde is bereikt. Op soortgelijke wijze is in de kromme "C” de geobserveerde Rmin-waarde enigszins boven de gewenste 5 Rmin-waarde maar binnen het vastgestelde tolerantievenster. Derhalve wordt direct een één procents vermindering uitgevoerd in de procentuele warmte-instelling, wanneer de geobserveerde dR/dt-waarde is vastegsteld als zijnde groter dan de gewenste dR/dt-waarde. Daarna wordt de lasweer-stand waargenomen en het lasproces wordt beëindigd wanneer de gewenste 10 4R-waarde is bereikt. Zoals reeds eerder werd aangegeven wordt het lasproces volgend op elk van de bovengenoemde twee voorbeelden automatisch geïnitieerd bij de nieuwe procentuele warmteinstellingen.

Het is echter mogelijk dat de dynamische correctie uitgevoerd in de lasstroom gedurende de uitvoering van het lasproces niet voldoende 15 zal zijn om de gewenste laskwaliteit binnen de nominale lastijd te bereiken. Als dit gebeurt dan kan het nodig zijn dat de stuurinrichting de lastijd enigszins uitbreidt teneinde de gewenste nominale 4R-waarde te bereiken. Om echter te verzekeren dat dergelijke lastijduitbreidingen elkaar niet versterken in de opeenvolgende lasen is de lasstuurinrich-20 ting volgens de uitvinding eveneens bestemd voor het uitvoeren van een tweede evaluatie van de lasstroominstelling na beëindiging van elke las. In het bijzonder is de lasstroomstuurinrichtring geprogrammeerd voor het vergelijken van de waargenomen lastijd met de nominale lastijd bij beëindiging van de las. Als de waargenomen lastijd groter is dan de 25 nominale lastijd dan zal een extra een procent vergroting worden uitgevoerd in de procentuele warmte-instelling als voorbereiding op de volgende las. Het zal derhalve duidelijk zijn dat in de voorkeursuitvoeringsvorm van de lasstuurinrichting, indien de geobserveerde Rmin-waarde ligt binnen het tolerantievenster, de grootste ver-30 andering die zal worden uitgevöerd in de procentuele warmte-instelling voorafgaand aan de initiatie van de volgende las gelijk is aan correctie van 2%.

Onder bepaalde omstandigheden, zoals wanneer er een aanzienlijke verandering optreedt in de materiaaldikte of nadat de laselektroden 35 zijn bekleed of vervangen, een aanzienlijke wijziging zal optreden in de weerstandswaarden waardoor de geobserveerde Rmin-waarde valt buiten het tolerantievenster. Als dit gebeurt dan gaat de stuurinrichting uit van een abnormale lastoestand. Zoals blijkt uit figuur 4c is, wanneer de Rmin valt buiten de tolerantiegrenzen, de stuurinrichting geprogram-40 meerd om allereerst te detecteren of Rmin ligt boven of onder het tole- 8101621 11 rantievenster. Ligt ze erboven dan controleert de stuurinrichting dR/dt om te bepalen of deze factor groter dan of kleiner is dan de nominale dR/dt-waarde. Als de waargenomen dR/dt-waarde groter is dan de nominale dR/dt-waarde, dan wordt er vanuit gegaan dat de elektroden opnieuw zijn 5 bekleed en de stuurinrichting wordt geprogrammeerd om direct over te schakelen op het oorspronkelijke lasschema; dat wil zeggen de oorspronkelijke nominale Rmin-waarde en procentuele warmte-instelling. De stuurinrichting zal evenals tevoren daarna verder gaan met het waarnemen van de lasweerstand en het beëindigen van de las wanneer de gewen-10 steA R-waarde is bereikt. Dit bedrijf is geïllustreerd in fighuur 3 door de weerstandskromme aangeduid met "D". Omdat de nominale waarde voor Rmin geleidelijk aan zal afnemen metde tijd als gevolg van een geleidelijke paddestoelvorming van de elektroden, zal de waargenomen waarde voor Rmin nadat de elektroden zijn bekleed, ongeveer overeenko-15 men met de oorspronkelijke nominale Rmin-waarde (kromme A), die nu ligt boven de tolerantiegrenzen van de meest recente nominale Rmin-waarde.

De kromme D geïllustreerd in figuur 3 volgt dus de oorspronkelijke nominale kromme A totdat Rmin is bereikt. De waargenomen dR/dt-waarde voor de kromme D zal echter hoger zijn dan de nominale dR/dt-waarde 20 volgend op Rmin omdat de procentuele verwarming, die eveneens geleidelijk aan is toegenomen over de periode van de laatste lassen, nu hoger is dan de oorspronkelijke procentuele warmte-instelling die de oorspronkelijke nominale weerstandskromme A opleverde.

Als echter de waargenomen dR/dt-waarde kleiner is dan de gewenste 25 dR/dt-waarde dan wordt aangenomen dat een verschillend type te bewerken materiaal aanwezig is en wordt de stuuirinrichting geprogranmeerd om eenvoudig te wachten tot de gewenste A R-waarde is bereikt en een alarm te activeren. Deze bedrijfswijze is geïllustreerd in figuur 3 door de weerstandskromme aangeduid met "E". Het zal derhalve duidelijk zijn dat 30 de lasstuurinrichting volgens de uitvinding in staat is om te herkennen wanneer de laselektroden zijn bekleed en autromatisch te reageren door direct terug te keren naar het oorspronkelijke lasschema waardoor het niet nodig is om de stuurinrichting opnieuw te initialiseren telkens wanneer onderhoud wordt gepleegd aan de laselektroden.

35 Zoals blijkt uit het stroomdiagram van figuur 4c is, wanneer de geobserveerde Rmin-waarde ligt onder het tolerantievenster, de stuurinrichting gepogrammeerd om eerst vast te stellen of er een geldige dR/dt-waarde bestaat voor de waargenomen weerstandskromme. Als de kromme "vlak" is, dan wordt ervan uitgegaan dat er geen werkstuk 40 aanwezig is en zal de stuurinrichting eenvoudig een alarmsignaal 8101621 12 afgeven. Als echter een geldige dR/dt-waarde aanwezig is dan bepaalt de stuurinrichting of deze waarde boven of onder de tolerantiegrenzen ligt. Als de geobserveerde dR/dt-waarde ligt onder de tolerantiegrenzen dan wordt de procentuele warmte-instelling verhoogd en wordt de las 5 bewaakt totdat de gewenste &R-waarde is bereikt. Als anderzijds de geobserveerde dR/dt-waarde boven de tolerantiegrenzen ligt dan wordt ervan uitgegaan dat het te bewerken metaal bekleed is en de stuurinrichting is dan geprogrammeerd om eenvoudig te wachten tot de gewenste R-waarde is bereikt voordat de las wordt beëindigd. Deze 10 toestand is in figuur 3 geïllusteerd met de weerstandskromme aangeduid met "F". Er wordt echter opgemerkt dat met uitzondering van de situatie waarin wordt teruggekeerd naar het oorspronkelijke lesschema de nominale Rmin-waarde niet wordt gewijzigd wanneer de geobserveerde Rmin-waarde valt buiten het tolerantievenster. Op deze wijze zal de 15 nominale weerstandskromme niet op foutieve wijze worden vervormd gebaseerd op de ervaring van één enkele abnormale lastoestand.

Alhoewel de bovenstaande beschrijving betrekking heeft op een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding zal het duidelijk zijn dat diverse modificaties variaties en wijzigingen in de uitvoeringsvorm 20 kunnen worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

8101621

Claims

1. Weerstandslasstuurinrichting voorzien van middelen voor het bewaken van de weerstand over een paar laselektroden en middelen voor het besturen van de aan de elektroden aangeboden lasstroom, met het ken-5 merk, dat de inrichting de vorming van een las bestuurt in de volgende stappen: bepalen van een nominale lasweerstrandskronme die wordt gekenmerkt door een vooraf bepaalde minimale weerstandswaarde (nominale Rmin) en een vooraf bepaalde snelheid van toeneming van weerstandswaarde (nomi-10 nale dR/dt) gedurende de initiële opwarmfase vande las, een gewenste afname van de weerstandswaarde tijdens de lasklomp-groeifase van de las (gewenste^ R-waarde) en een nominale lastijd; het waarnemen van de weerstand van de las en het detecteren van de minimale weerstandswaarde (Rmin) van de las en de daarop volgende snel-15 held van toename van weerstandswaarde (dR/dt) gedurende de opwarmfase van de las en het vergelijken van de waargenomen waarden voor Rmin en dR/dt met de nominale waarden voor Rmin en dR/dt; dynamisch corrigeren gedurende de opwarmfase van de las van de lastroom, die aan de elektroden in overeenstemming met deze vergelij-20 king wordt toegevoerdj en beëindigen van de las wanneer de gewenste ΔR-waarde is bereikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder gekenmerkt door het bij beëindiging van de las vergelijken van de werkelijke waargenomen lastijd met de nominale lastijd en het veranderen van de lasstroominstel- 25 ling in overeenstemming daarmee als voorbereiding voor het begin van een nieuwe las.

3. Weerstandslasstuurinrichting voorzien van middelen voor het bewaken van de weerstand overeen paar laselektroden en middelen voor het besturen van de aanbieding van lasstroom aan de elektroden, met het 30 kenmerk, dat de inrichting de vorming van een aantal opeenvolgende lassen bestuurt in overeenstemming met een nominale lasweerstandskrommedie wordt gekenmerkt door een vooraf bepaalde minimale weerstandswaarde (nominale Rmin) en een vooraf bepaalde veranderingssnelheid in weerstandswaarde (nominale dR/dt) gedurende de initiële opwarmfase van de 35 las, een vooraf bepaalde afname in weerstandswaarde (gewensteA R) gedurende de lasklomp-groeifase van de las en een nominale lastijd, met inbegrip van de volgende stappen (a) initiëren van een eerste las met een eerste lasstroominstel- ling, 40 (b) bewaken van de lasweerstand van de las en het detecteren van 8101621 η > Η de minimale weerstandswaarde (Rmin) van de las en de daarop volgende toenemingssnelheid van de weerstandswaarde (dR/dt) gedurende de opwarm-fase van de las en het vergelijken van de geobserveerde waarden voor Rmin en dR/dt met de nominale waarden voor Rmin en dR/dt, 5 (c) dynamisch wijzigen van de lasstroominstelling gedurende de op- warmfase van de las in overeenstemming met deze vergelijking, (d) beëindigen van de las wanneer de gewenste ^R-waarde is bereikt, (e) initiëren van de volgende las met de herziene lasstroominstel- 10 ling, (f) herhalen van de stappen (b) tot en met (e) voor elke volgende las; en (g) automatisch terugkeren naar de erste lasstroominstelling gedurende stap (c) wanneer de geobserveerde waarden voor Rmin en dR/dt een 15 vooraf bepaalde relatie hebben tot de nominale waarden voor Rmin en dR/dt.

4. Weerstandslasstuurinrichting voorzien van midelen voor het bewaken van de weerstand over een paar laselektroden en middelen voor het besturen van de aanbieding van lasstroom aan de elektroden, met het 20 kenmerk, dat de inrichting de vorming van een las bestuurt uitgaande van de volgende stapopen: vaststellen van een nominale lasweerstandskromme die wordt gekenmerkt door een vooraf bepaalde minimale weerstandswaarde (nominale Rmin) en een vooraf bepaalde toenamesnelheid van de weerstandswaarde 25 (nominale dR/dt) gedurende de initiële opwarmfase van de las, een gewenste afname in weerstandswaarde gedurende de lasklomp-groeifase van de las (gewenste& R-waarde) en een nominale lastijd; bewaken van de weerstand van de las en het detecteren van de minimale weerstandswaarde (Rmin) van de las; 30 vergelijken van de geobserveerde Rmin-waarde met de nominale Rmin-waarde en vaststellen of de geobserveerde Rmin-waarde ligt binnen een vooraf bepaald nominaal Rmin-waardengebied; bepalen van de toenamesnelheid van de weerstandswaarde (dR/dt) gedurende de opwarmfase van de las en het vergelijken van de geobserverde 35 dR/dt-waarde met de genoemde nmominale dR/dt-waarde; dynamisch corrigeren gedurende de opwarmfase van de las van de aan de elektroden toegevoerde lasstroiom in overeenstemming met de vergelijking tussen de genoemde dR/dt-waarden wanneer de genoemde geobserveerde Rmin-waarde ligt binnen het vooraf bepaalde nominale Rmln-waar-40 dengebied; en 8101621 doorgaan met bewaken van de weerstand van de las en beëindigen van de las wanneer de gewensteΛR-waarde is bereikt.

5. Werkwijze toegepast in conclusie 4, verder gekenmerkt door het bijwerken van de nominale Rmin-waarde in overeenstemming met de geob- 5 serveerde Rmin-waarde als voorbereiding op de volgende las indien de geobserveerde Rmin-waarde zich bevond binnen het vooraf bepaalde nominale Rmin-waardengebied·

6. Werkwijze voor het besturen van de vorming van een las met behulp van een weerstandslasstuurinrichting voorzien van middelen voor 10 het bewaken van de weerstand over een paar laselektroden en middelen voor het besturen van de toevoer van lasstroom naar de elektroden, gekenmerkt door het vaststellen van een nominale lasweerstandskromme welke wordt gekenmerkt door een vooraf bepaalde minimale weerstandswaarde (nominale 15 Rmin) en een vooraf bepaalde toenamesnelheid van weerstandswaarde (nominale dR/dt) gedurende de initiële opwarmfase van de las, een gewenste afname van weerstandswaarde gedurende de lasklomp-groeifase van de las (gewensteé R-waarde) en een nominale lastijd; waarnemen van de weerstand van de las en detecteren van de minima-20 le weerstandswaarde (Rmin) van de las en de opvolgende toenamesnelheid van weerstandswaarde (dR/dt) gedurende de opwarmfase van de las en het vergelijken van de geobserveerde waarden voor Rmin en dR/dt met de nominale waarden voor Rmin en dR/dt; een eerste keer dynamisch corrigeren gedurende de opwarmfase van 25 de las van de aan de genoemde elektroden toegevoerde lasstroom in overeenstemming met de genoemde vergelijkingen; beëindigen van de las wanneer de gewensteΔ R-waarde is bereikt; bij beëindiging van de las vergelijken van de werkelijke geobser- veerde lastijd met de nominale lastijd en het uitvoeren van een tweede 30 correctie in de lasstroominstelling in overeenstemming daarmee; en toepassen van de tweemaal gecorrigeerde lasstroominstelling bij initiatie van de volgende las.

7. Weerstandslasstuurinrichting voor het besturen van de toevoer van lasstroom aan een paar elektroden, voorzien van spanningdetectie-35 middelen voor het detecteren van de spanning over de elektroden, stroomdetectiemiddelen voor het detecteren van de lasstroom, en middelen die reageren op de genoemde spanningsdetectie- en stroomdetectiemiddelen voor het produceren van een uitgangssignaal evenredig met de weerstand over de elektroden; gekenmerkt door een stuurschakeling 40 reagerend op het genoemde uitgangssignaal voor 8101621 *> ' » het besturen van de toevoer van lasstroom naar de elektroden zodanig dat een gewenste afname In weerstandswaarde wordt verkregen gedurende de lasklomp-groeifase van de las (gewensteΔ R-waarde) binnen een ln hoofdzaak uniforme tljdperiode (nominale lastijd), voorzien van midde-5 len voor het vaststellen van een nominale laskromme die gekenmerkt wordt door een minimale weerstandswaarde (nominale Rmin) en een toena-mesnelheid van de weerstand gedurende de opwarmfase van de las (nominale dR/dt), middelen voor het bepalen van de minimale weerstandswaarde (Rmin) en de toenamesnelheid van de weerstandswaarde (dR/dt) gedurende 10 de opwarmfase van opeenvolgende lassen en het vergelijken van de geobserveerde waarden voor Rmin en dR/dt met de nominale waarden voor Rmin en dR/dt en middelen voor het dynamisch corrigeren van de lasstroomin-stelling gedurende de opwarmfase van een las in overeenstemming met deze vergelijkingen en middelen voor het beëindigen van de las wanneer 15 de gewenste4 R-waarde is bereikt.

8. Weerstandslasstuurinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de stuurschakeling verder middelen bevat voor het bij beëindiging van de las vergelijken van de werkelijke lastijd met de nominale lastijd en het wijzigen van de lasstroominstelling in overeen-20 stemming daarmee als voorbereiding op het begin van een nieuwe las.

9. Weerstandslasstuurinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de genoemde stuurschakeling verder voorzien is van middelen voor het bijwerken van de nominale Rmin-waarde in overeenstemming met de meest recente waargenomen Rmin-waarde.

10. Werkwijze voor het vormen van een las met behulp van een weer standslasstuurinrichting voorzien van middelen voor het bewaken vande weerstand over een paar laselektroden en middelen voor het bestuiren van de toevoer van de lasstroom aan de elektroden, gekenmerkt door het vaststellen van een gewenste afname van de lasweerstand gedu-30 rende de lasklomp-groeifase van de las (gewenste £>R-waarde) en een nominale lastijd; initiëren van de las bij een vooraf bepaalde lasstroominstelling; waarnemen van de weerstand van de las en het beëindigen van de las wanneer de gewenste ΔR-waarde is bereikt en 35 bij beëindiging van de las vergelijken van de werkelijke geobser veerde lastijd met de genoemde nominale lastijd uit in overeenstemming daarmee naregelen van de vooraf bepaalde lasstroominstelling als voorbereiding op het begin van een nieuwe las. ************** 8101621