RU1838063C

RU1838063C - Устройство дл контрол качества электросварки на корпусах дл изготовлени банок

Info

Publication number: RU1838063C
Application number: SU894742629A
Authority: RU
Inventors: Реесли Ханс
Original assignee: Эльпатроник АГ
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1993-08-30
Also published as: CN1043457A; DK632289A; DK632289D0; DE58904792D1; CA2004311A1; ZA899160B; AU628887B2; KR100192114B1; EP0373422B1; NO895044L; ES2042944T3; JPH02224877A; DE3902308C1; NO895044D0; FI896004A0; BR8906532A; KR900010388A; CH677891A5; AU4562189A; UA18256A

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит блок 6 измерени и преобразовани параметров сварки, задатчик 7 параметров сварки, содержащий блок определени среднего профил параметров сварки, второй блок пам ти и блок определени полосы допуска, а также первый блок8 пам ти, блок 9 сравнени и блок 14 регулировани и сигнализации .-5 ил.

Description

Изобретение относитс к устройствам л контрол качества при изготовлении ба- t ок.

Цель изобретени - снижение веро т- t ости ошибок.

На фиг. 1 представлена схема устройства дл контрол качества электросварки на корпусах дл изготовлени банок; на фиг. 2

- схема задатчика параметров сварки; на int. 3 и 4 - графики дл разъ снени сущно- сти изобретени ; на фиг. 5а, б, в, г - схемы / л разъ снени осуществл емого с приме- ( ением устройства посто нного контрол качества.

Устройство дл контрол качества электросварки на корпусах дл изготовлени ба- t ок описываетс в сочетании с машиной дл fоликовой сварки на переменном токе, котора согласно фиг. 1 снабжена хоботом 1, ка котором перемещаютс корпуса 2 (на

иг. 1 направо) и при этом свариваютс в области продольного шва между установленным на хоботе 1 нижним роликовым

электродом 3 и прижимаемым при помощи пружины 4 верхним роликовым электродом 5. Каждый полупериод сварочного тока приводит к созданию одной сварной точки. В последовательных полупериодах сварный ток имеет попеременно ту и другую пол рность .

Устройство содержит последовательно соединенные блок 6 измерени и преобразовани параметров сварки, задатчик 7 параметров сварки и первый блок 8 пам ти, а также блок 9 сравнени , первым входом 10 подключенный к блоку 6 измерени и преобразовани параметров сварки, вторым входом 11 - к первому блоку 8 пам ти, а выходом 12 -через информационную шину 13 к блоку 14 регулировани и сигнализации . Задатчик 7 параметров сварки содержит последовательно соединенные блок 15 определени среднего профил параметров сварки, второй блок 16 пам ти и блок 17 определени полосы допуска, управл ющие

ел

с

со со

00

о о

GJ

CJ

входы 18, 19 которого соединены с блоком 20 задани фактора чувствительности.

Блок 14 регулировани и сигнализации содержит печатающее приспособление 21, печатающее результаты сравнени , индикаторное приспособление 22, указывающее результаты сравнени , сигнальную лампу

23. указывающую на наличие качественного (хорошего) корпуса, сигнальную лампу

24. указывающую на наличие некачественного (плохого) корпуса, выбрасыватель 25, подключенный к сигнальной лампе 24, и регул тор 26, предназначенный дл корректирующей регулировки измер емых параметров сварки, если возникает тенденци к отклонению.

Блок 20 задани фактора чувствительности включает неизображенную на фигурах оссациативную пам ть, в которой зарегистрированы факторы чувствительности , через входы 27, 28, блока 20 адресуемые в соответствии с выбранными чувствительно- ст ми EI, Ј2. Выбираемость чувствительности EI, Ј2 символически изображена потенциометрами 29, 30. Ассоциативную пам ть можно заменить микропроцессорами дл вычислени факторов чувствительности.

Устройство работает следующим образом .

На машине, например, на верхнем роликовом электроде 5 согласно фиг. 1 с помощью неизображенных на фигурах датчиков измер етс один или несколько параметров сварки Fp. Параметром сварки Fp может вл тьс , например, сварочный ток, напр жение на месте сварки, произведение этих параметров (мощность/энерги ), температура на шве, путь самоустаназливающейс головки, несущей верхний роликовый электрод 5, и т.д. В блоке б каждый параметр сварки Fp обрабатываетс с тем, чтобы на каждую сварочную точку i (i означает 1, 2, 3... п) формировалось цифровое числовое значение. Така обработка может заключатьс в том, что электрические сигналы, поступающие от датчиков, фильтруютс в цел х удалени суперпози- ционированных сигналов помехи. Друга возможность обработки в блоке 6 измер емых величин заключаетс в вычислении упом нутого произведени сварочного тока и напр жени и его интегрировании над длительностью одной сварочной точки (точечна энерги ). Эти предварительно обработанные таким образом значени имеютс в виду, когда в дальнейшем речь идет о параметрах сварки или значени х параметров сварки, или точечных значени х. Отда0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ваемые отдельными датчиками и обработанные вышеописанными методами точечные значени на каждый параметр (энерги , температура и т.д.) исследуютс насчет их статического поведени следующим образом .

Сначала из значений параметров сварки Fp блок 15 определ ет средний профиль Fm параметров сварки Fp, который регистрируетс во втором блоке 16 пам ти, На фиг. 3 и 4 он изображен в виде двух различных кривых.

Есть две возможности определени кривых среднего профил Fm, а именно или путем вычислени арифметического среднего значени абсолютных измер емых величин, или путем вычислени арифметического среднего значени разности двух последующих измер емых величин.

На стадии обучени , на которой обычно используетс 20-100 корпусов, составл етс перва статистика. На каждом корпусе измер ют точку I, а затем образуют среднее значение измер емых во всех точках I всех корпусов значений параметров сварки, в результате чего получают средние значени Fcpl по длине корпусов от первой точки до точки п (см. фиг. 3 и 4).

Значени параметров сварки имеют нормальное или гауссово распределение. Функци распределени характеризуетс средним значением FCp и стандартным отклонением о . Средним значением FCp и стандартным отклонением о гауссова крива однозначно определена. Стандартное отклонение вл етс мерой того, насколько широко разбросаны измер емые величины, и ограничивает диапазон, охватывающий 66% всех измер емых величин. Таким образом , две опорные точки стандартного отклонени (одна из которых расположена в отрицательном направлении с одной стороны среднего значени , а друга - в положительном направлении с другой стороны среднего значени ) и среднее значение однозначно определ ют гауссова кривую. Дл каждой точки i блок 15 посто нно вычисл ет Fcpi и (П. Вычисление FCpi осуществл етс вышеописанным образом, а именно вычислением арифметического среднего значени . (71 определ етс с помощью уравнени

о

Ж-Ь-t (Fp-Fcp,)2. (1)

J 1

где а - стандартное отклонение в точке i:

m - число корпусов, исследуемых на стадии обучени ;

j - исследуемый в данном моменте кор- rtyc;

FJ - выборочное значение точки Iкорпу- 4aj:

-ср

л т

M,F

Профиль Fm и профиль стандартных отклонений о регистрируютс во втором бло- ia 16 пам ти, откуда они вызываютс (током 17, который определ ет полосу допуска Fg с помощью следующих уравнений:

Fgj+ FCpi + Zi (2)

Fgi- Fcpl -2.2 О,,(3)

(де I - целое число 1, 2, 3...n;

Fgi - предельное значение выбрасывани в точке I сварного шва;

Fcpi - среднее значение параметра сварки в точке I сварного шва;

Zi - фактор чувствительности или обратна мера чувствительности дл верхнего предельного значени выбрасывани ;

7.2 - фактор чувствительности или обратна мера чувствительности дл нижнего предельного значени выбрасывани ;

а - стандатное отклонение в точке i сварного шва.

В соответствии с закономерностью нормального распределени существует определенна веро тность превышени предельного значени Fgi+ или Fgi-. В зависимости от величины Z о более или менее часто выбрасываютс в основном качественные корпуса. Чем меньше Z а, тем цыше чувствительность устройства на де- екты, однако тем выше и степень выбрасы- пани качественных корпусов.

Ниже дл упрощени предполагаетс диапазон предельных значений выбрасывани , который вл етс симметричным к среднему профилю Fm параметров сварки, .е. EI Ј2 Е и Zi 2.2 Z.

Критерий хорошо/плохо, т.е. качест- пенный или некачественный корпус, выводитс из требуемой чувствительности устройства. Чувствительность определ етс обслуживающим персоналом тем, что он устанавливает процент корпусов, которые

могут оцениватьс как плохие, хот они в самом деле хорошие, т.е. определ етс объективный критерий выбрасывани , в данном случае обозначенный как чувствительность Е. Она определена как число ошибочно выбрасываемых качественных корпусов на миллион. Таким образом, значение чувствительности К 100 означает выбрасывание 100 качественных корпусов на миллион или в среднем ошибочное выбрасывание каждого 10000-го корпуса. В случае сварочной машины, котора в минутном такте изготовл ет 600 корпусов, это означает , что каждые 15 мин ошибочнго выбрасываетс качественный корпус.

Фактор чувствительности Z вл етс обратной величиной чувствительности Е. Чем больше Z, тем ниже степень чувствительности устройства. Возможные величины Z можно брать из справочника Statistische Methoden und ihre Anwendungen (Статистические методы и возможности их применени , Е. Крейсциг, изд. Ванденхек Рупрехт, г. Геттинген, 2- неизменна перепечатка 7-го издани , с. 128 и 129).

Из этого источника видно, что (причем вместо ц вз то Fm)

примерно95% всех значений наход тс между Fm-2 аи Fm + 2 а,

примерно 99,75% всех значений наход тс между Fm - 3 о и Fm + 3 о,

примерно 99,9% всех значений наход тс между Fm - 3,29 а и Fm + 3,29 а . Следовательно, в этих случа х верно Z 2, Z 3 и Z 3,29 соответственно.

Согласно данным, например, Handbook of Mathematical Functions (Справочник по математическим функци м./Под ред. М. Аб- рамовитц и И. Стегун, изд. Довер Пабликей- шенс. Инк, Нью-Йорк, декабрь 1972, с. 933) Z с хорошим приближением можно вычисл ть по следующему уравнению:

45

V

л

2 1п(1 -А)

где А- веро тность непревышени предельного значени .

Таким образом, если, например, 99,9999% всех точек наход тс в пределах (симметричного) диапазона предельных значений выбрасывни , то А 0,999999, и в результате вычислени получают Z 4,54.

На основе опыта дл Z выбирают величину между 3 и 5, предпочтительно 4,54. Последн величина соответствует 99,9999%, т.е. тому случаю, в котором на миллион сварных точек приходитс одна точка, котора ошибочно оцениваетс как

плоха . Итак, если на одном корпусе дл изготовлени банки средних размеров наход тс 100 сварных точек, то в среднем каждый 10000-й корпус выбрасываетс ошибочно.

Блок 17 вызывает адресованную величину Z из блока 20 и затем согласно уравне- ни м (2) и (3) вычисл ет диапазон предельных значений выбрасывани , причем соответственные значени FCp вызываютс из второго блока 16 пам ти. Две вычисленные таким образом кривые предельных значений выбрасывани , сверху и снизу ограничивающие диапазон, на фиг. 3 и 4 обозначены Fg+ и Fg- соответственно. Диапазоны предельных значений выбрасывани Fg+ и Fg- регистрируютс в первом блоке 8 пам ти, который может быть также интегрирован в блоке 17.

Вышеописанные процессы обработки и оценки данных осуществл ютс на стадии обучени , например, дл 20-100 корпусов, оцениваемых как качественные. Затем, т.е. во врем работы сварочной машины, значени параметров сварки обрабатываютс как на стадии обучени , но они предпочтительно сразу подаютс в блок 9 сравнени , в котором описанным выше методом формиг руетс фактический профиль параметров сварки дл изготовл емых после окончани стадии обучени корпусов 2. который потом сравниваетс с формированным на стадии обучени заданным профилем параметров сварки с тем, чтобы проверить нахождение фактического профил в рамках диапазона предельных значений выбрасывани Fg+. Блок 9 сравнени отдает блоку 14 завис щий от результата сравнени выходной сигнал .

С учетом того, что определенные механизмы ошибок привод т к тому, что несколько последовательных точек вызывают статистически значимые отклонени , можно определ ть дальнейшее (более широкие) предельные значени согласно следующему уравнению:

F2-Fm + Z ai,

причем зерно, что сигнал о наличии дефекта отдаетс лишь в том случае, если F2 превышаетс при двух последовательных измерени х , РЗ превышаетс при трех последовательных измерени х и т.д. Отклонени Z о можно определ ть так, что выбрасываетс , например, каждый тыс чный качественный корпус. Диапазон предель0

0

ных значений выбрасывани Р2±дл F2 изображен на фиг. 3.

В случае наличи двух изохронных критериев (например, раздавливание шва иточечна энерги ) существует дальнейша возможность образовани предельных значений , а именно путем определени коррел ционного предельного значени FK.

Упрощени процесса статистической оценки можно достичь тем, что дл составлени статистики оценивают це каждую точку I отдельно (фиг. 3), а участки. Согласно изображенному на фиг. 4 примеру вместо п

5 статистик составл ют лишь три статистики, а именно дл участков А, В и С, т.е. дл начального, среднего и конечного участков корпуса. На каждом участке расположены 10-20 сварных точек, которые дл статиче0 ской оденки объедин ют в одно среднее значение на участок.

Описанное выше устройство пригодно дл посто нного контрол качества, что описываетс со ссылкой на фиг, 5а, б, в.

5 После составлени на упом нутой предварительной стадии обучени первой статистики качественных корпусов и определени предельных значенпий выбрасывани в течение всего процесса изготовлени банок вышеописанным образом продолжаетс посто нна статистическа оценка определ емых как качественные корпусов. Таким образом , возможно формирование профил

5 качества.

На фиг. 5а изображена исходна ситуаци с малым разбросом и высокой чувствительностью , а именно Е 1000. На фиг. 56 изображена исходна ситуаци со средним

0 разбросом и малой чувствительностью, а именно Е 100.

Таким образом, на фиг. 5а и 56 изображены средние значени и разброс средних значений при выбранной чувствительность

5 Е 1000 и Е 100 соответственно. Разброс и чувствительность вл ютс относительными величинами, суть физического значени которых не должен быть известным обслуживающему персоналу. Высока чувствительность означает более высокую веро тность того, что врем от времени выбрасываетс и качественный корпус. Большой разброс может иметь разные причины,

5 например низкое качество используемого материала, нестабильную настройку машины , загр знение машины и т.д.

На фиг. 5в и 5г изображены возможные изменени после изображенного на фиг. 5а исходного положени . На фиг, 5в изображено отклонение измер емых величин, а на

0

флг. 5г изображены отклон ющеес сред- н гё значение и увеличивающийс разброс, п ичем датчик А дает сигнал тревоги. Чрезмерное отклонение средних значений мо- ет обусловливатьс следующими причинами: смещением датчиков А, В в:ледствие обогрева машины, изменением настройки машины или свойств материала.

Изменение разброса может обусловли- ЕЭТЬСЯ следующими причинами: возрастаю- цей степенью загр знени , ослаблением каких-либо соединений в сварочной машине .

По достижении сигнала тревоги (что на графике согласно фиг. 5г изображено тем, то обозначенные знаками + измер емые еличины доход т до предела) обслуживающий персонал должен провер ть качество родукции. Если качество неизменно высо- о, то нажатием кнопки обучение можно ернутьс к ситуации согласно фиг. 5а. В том случае отклонение вызывалось не сни- сающими качество электросварки факторами , например изменением температуры в змерительном приборе. Значение подачи ревоги можно определ ть, например, так, то оно равно 10-кратному допустимому Ф оценту брака.

Получаемые в течение посто нного кон- рол качества данные обеспечивают авто0

5

0

5

0

магическую регулировку путем дорегули- ровки, например, сварочного тока с помощью регул тора 26 так, что средние значени снова возвращаютс в исходное положение согласно фиг. 5а.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл контрол качества электросварки на корпусах дл изготовлени банок , содержащее последовательно соединенные блок измерени и преобразовани параметров сварки, задатчик параметров сварки и первый блок пам ти, а также блок сравнени , первым входом подключенный к блоку измерени и преобразовани параметров сварки, а выходом - к блоку регулировани и сигнализации, снабженному выбрасывателем негодных изделий , отличающеес тем, что, с целью снижени веро тности ошибок, оно снабжено блоком задани фактора чувствительности , а задатчик параметров сварки содержит последовательно соединенные блок определени среднего профил параметров сварки, второй блок пам ти и блок определени полосы допуска, управл ющие входы которого соединены с блоком задани фактора чувствительности, а первый блок пам ти соединен с вторым входом блока сравнени .

фиг1

/4

21

22

J

-Xg) „хорошо

л/мха

25

76

J.B точкаточка

фиг.З

(pits. 2

13

-hg + / Fa-f;-р2- Pm

-- Fg.

t

длина корпуса

i/. 4

датчик Б

датчик А

датчик Б

датчик А

датчик Б

датчик А

датчик Б