SE435027B - Rotationsbagsvetsningsforfarande - Google Patents

Description

15 20 25 30 HO WÜÄkGO-S 2 3 är anbragt kring en axel roterbart vid en hållare H, son er 1 n, üST. utgör vida g e a u vid ytteränden av en senare beskriven arm. I fig. ett kugghjul som är fäst vid munstyckets a överdel; E är ett ytter_ igare kugghjul, som står i ingrepp med kugghjulet 5 och som roteras av en vid nämnda arm fäst motor 7; 8 är en spets fäst vid munstyckets 3 underyta excentriskt relativt munstyckets axiella centrumlinje; 9 _är en smältbar elektrod, som av en matarrulle 10 matas kontinuerligt genom munstycket 3 och ut från spetsens 8 ände mot fogen 2; 11 är räler belägna på det.ena arbetsstycket 1' parallellt med svetslinjen;. 12 är en vagn som medelst hjul (visas ej) förflyttar sig längs räler-, na 11; 13 är en vertikal skruvspindel som är vertikalt anordnad på vagnen 12 medelst ett monteringsorgan 1H; 15 är en vid monteringsor- ganets 1N överdel fäst motor för rotation av skruvspindeln 13; 16 är en arm, vars ena ände står i skruvingrepp med skruvspindeln 13 och vars andra ände är fäst vid en sidovägg hos hâllaren 4.

.En elektrisk svetsströmkälla (visas ej) är ansluten mellan arbetsstyckena 1 och 1' och nämnda elektrod 9. Svetsströmmen kan till föras till elektroden 9 antingen via matarrullen 10 eller över mun- stycket 3. _ é Ett ytterligare munstycke (visas ej) för utblåsning av en inert gas är anordnat nära munstyckets 3 spetsparti för att under svets- I I ningen möjliggöra utblåsning av den inerta gasen mot svetszonen. När en öppning för utblåsning av inert gas är inrättad vid munstyckets 3 spets, är nämnda munstycke för utbläsning av inert gas icke erfor- derligt. _ _ Svetsningen genomföres genom attnunstyckets 3 axiella mittlinje placeras vid fogens mitt med avseende på bredden (i fortsättningen helt enkelt benämnt fogens mitt) och genom att vagnen 12 förflyttas under samtidig rotation-av munstycket 3 medelst de av motorn 7 driv-: n kugghjulen 5 och 6. När svetsning av ett första skikt fullbordats på detta sätt, genomföras svetsning av ett andra skikt efter det attí munstycket 3 böjts en förutbestämd sträcka med hjälp av skruvspindelm 13 och armen 15 och genom drivning av motorn 15. Ovannämnda operation âterupprepas således för fullbordande svetsningen av arbetsstyckena 4 1 och 1'.

Eftersom den elektrodens 9 främre ände styrande spetsen 8 är fl-I fäst i excentrískt läge relativt munstyckets 3 axiella mittlinje, kom mer den båge som alstras mellan elektrodens 9 främre ände och arbetså styckena 1 och 1' att utföra en horisontell cirkulär rörelse inuti _ fogen 2. 10 15 20 25 30 35 3 8204460-3 än bred någe av viss bredd erhålles således och når tillräck- ligt långt in i fogens hörn. Därtill föreligger inven fara för att elektroden 9 skall komma för nära fogens sida eller kontakta cen- samma, och sålunda_uppkommer så gynnsamma effekter som att en fel- fri svetssträng bildas och att verkningsgraden blir hög.

Teknikens ståndpunkt enligt ovan är dock behäftad med följan- de problem.

När de på arbetsstycket 1' utlagda rälerna 11 icke är full- ständigt parallella med svetslinjen eller när fogen 2 är krökt i mitten men rëlerna 11 ändå är utlagda rakt, kommer närmare bestämt elektrodens 9 axiella mittlinje (bâgens rotationscentrum under den cirkulära rörelsen) ej att vara belägen vid fogens 2 mitt, varför bågen under sin cirkulära rörelse kommer att avvika mot endera fog- sidan. Som följd härav blir inträngningsgraden i arbetsstyckena 1 och 1' ej konstant, vilket förhindrar bildandet av en likformig svets- sträng.

När det med rälerna 11 försedda arbetsstycket buktar uppåt och nedåt, kommer det upp- och nedåtgående munstycket 3 att ge upphov till avståndsvariationer mellan elektrodens 9 spets och svetszonen.

Som följd härav blir inträngningsgraden vid svetszonen olikformig och förhindrar bildandet av en likformig svetssträng.

Svetsströmmens förändring i beroende av munstycksrotationen kommer nu att beskrivas både för det fall att munstyckets centrum ligger i fogens mitt och för det fall att detta ej är fallet.

När såsom visas i fig. 2A munstyckets 3 axiella mittlinje "a" är belägen vid fogens 2 centrum "b", kommer elektrodens 9 spets att röra sig i cirkel vid fogens mitt i breddfled på i fig. 25 visat sätt.

Under elektrodens b rotation varierar svetsströmmen såsom visas i fig. 2C. Antages den elektriska strömmens värde vara "ID" när elek- trodens 9 spets befinner sig vid fogens 2 centrum "b", och antages att "a'" och "a"“ är punkterna i vertikalplanet för spetsen parallellt med svetslinjen, kommer svetsströmmen att tilltaga allteftersom spetsen närmar sig den«ena fogsidan 2', att antaga ett maximivärde när spetsen befinner sig närmast denna sida 2' och att därefter avtaga allteftersom spetsen åter avlägsnar sig från fogsidan 2' för att åter uppgå till värdet "lo" vid positionen "a"“. Därefter blir svetsströmmen åter allt större ocn antar ånyo maximivärdet när spetsen befinner sig när- mast den andra fogsidan 2". Svetsströmmen antager således formen av en med viss amplitud varierande ström. 4 10 .A UI 20 25 30 35 HO .sas i figf 3B. Elektrodens 9 rotation ger upphov till den 1 82041160--3 “ När ä andra sidan, såsom visas i fig. 3A, munstyckets 3 axiel- la mittlinje "a" avviker från fogens 2 centrum "b" i ri thing mot kring en punkt som är excentrisk mot en av fogsidorna visade förändringen av svetsströmmen. Svetsströmmen blir större när elektrodens 9 spets närmar sig den ena fogsidan 2', varefter strömmen allteftersom spetsen avlägsnar sig från denna fogsida 2' avtar till ett värde något större än "IQ" vid positionen "a"". Svetsströmmen blir "IQ" när spetsen når fogens 2 centrum och tilltar därefter när spetsen närmar sig fogsidan 2". Härvid kommer dock strömmen icke att antag nämnda maximivärde, ej ens när spetsen ligger närmast fogsidan 2", utan ett betydligt lägre värde. Svetsströmmens amplitud kommer således att variera varje halvperiod.

Sâscm nämnts ovan ger variation av svetsströmmen under mun- styckets 3 rotation upphov till att ínträngningen i arbetsstycket 1 blir kraftigare än i arbetsstycket 1', vilket förhindrar bildandet avg en likformig svetssträng.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett rotationsbågsvetsningsförfarande som tillåter svetsning genom ständig inriktning av munstyckets axiella mittlinje med svetsfogens centrum och som därtill medger att svetsning sker under bibehållande av ett föreskrivet avstånd mellan svetselektrodens spets och fogen.

Föreliggande uppfinning avser enligt ett särdrag ett rotations-g vågsvetsningsförfarande innefattande att ett munstycke riktas i hu- vudsak vertikalt mot en fog mellan arbetsstycken; att en svetselek- g trod föres genom munstycket excentriskt relativt dettas axiella mitt-Q linje och i huvudsak vertikalt mot fogen; att en svetsström av före- skriven storlek och föreskriven spänning matas till svetselektroden för att därigenom ge upphov till en båge mellan svetselektrodens spets och fogen i syfte att sammansvetsa arbetsstyckena utefter fogen med hjälp av bâgvärmet; att munstycket roteras för att ge den från svets- elektrodspetsen utgående bågen en církulerande rörelse i motsvarighet' till nämnda excentricitet; samt att en skyddsgas matas mot fogen för att avskärma hågen och fogen från omgivningsluften, och kännetecknas av att, för varje varv av munstycket, kontinuerlig detektering sker av svetsströmmens eller svetsspänningens variatíonsvärde för såväl vänster som höger halvperiod med avseende på ett med svetsrikt- ningen parallellt vertikalplan innefattande munstyckets axiella mitt-' linje; 10 2o_ 25 30 35 Y- azoaueo-3 att, för varje varv, glättning utföres av de deteaterade va- riationsvërdena för respektive vänsterhalvperiod och hägerhalvpe- riod; att, för varje varv, beräkning sker av skillnaden mellan de ålunda glättade variationsvärdena för vänster- och högerha_vperioden; att, för varje varv, munstycket förflyttas styrbart vinkelrätt .mot svetsriktningen i syfte att göra nämnda beräknade skillnad lika med noll, varigenom munstyckets axiella mittlinje inriktas med av- seende på mitten mellan fogens båda motstâende sidor.

Enligt ett annat särdrag hos föreliggande uppfinning avses ett rotationsbågsvetsningsförfarande innefattande att ett munstycke rik- tas i huvudsak vertikalt mot en fog mellan arbetsstycken; att en svetselektrod föres genom munstycket excentriskt relativt dettas axiella mittlinje och i huvudsak vertikalt mot fogen; att en svets- ström av föreskriven spänning matas till svetselektroden för att därigenom ge upphov till en båge mellan svetselektrodens spets och fogen i syfte att sammansvetsa arbetsstyckena utefter fogen med hjälp av bågvärmet; att munstycket roteras för att ge den från svetselek- trodspetsen utgående bâgen en cirkulerande rörelse i motsvarighet till nämnda excentricitet; samt att en skyddsgas matas mot fogen för att avskärma hågen och fogen från omgivningsluften, och känntecknas av att, för varje varv, glättning utföres av variationsvärdet för endera svetsspänningen eller svetsströmmen; att, för varje varv, beräkning sker av skillnaden mellan det glättade variationsvärdet och motsvarande föreskrivna spännings- eller strömvärde; samt l att, för varje varv, munstycket förflyttas styrbart i vertikal- led så att den beräknade skillnaden blir noll, varigenom avståndet mellan elektrodspetsen och fogen vidmakthålles vid ett föreskrivet värde.

I enlighet med rotationsbågsvetsningsförfarandet enligt före- liggande uppfinning är det möjligt att genomföra svetsningen under ständig inriktning av munstyckets axiella mittlinje med fogens mitt och under ständigt vidmakthållande av ett förutbestämt avstånd mel- lan elektrodspetsen och svetszonen, varigenom möjliggöres bildandet av en likformig svetssträng.

Pig. 1 är en perspektivvy som illustrerar en utföringsform av (h 10 15 20 25 30 35 H0 820lo460~3 6 'otationsbšgsvetsningsförfarande enligt teknikens t'l en F» r| rl 'ä s rig. 2A är frontvy som illustrerar svetsning i det fa styckets axiella nittlinje är belägen vid fogens mitt. Fiç. Ei är en planvy som visar den geometriska orten för en båge som rör s 3 i cirkel i det fall att munstyckets axiella mittlinje ligger vid fogens mitt. Pig; 2C är en kurva för illustration av svetsströmsvariationen under elektrodens rotation när munstyckets axiella mittlinje är be- lägen vid fogens mitt. Pig. 3A är en vy som illustrerar svetsning i t fall att munstyckets axiella mittlinje är förskjuten bort från fogens mitt. fig. 38 är en planvy som visar den geometriska orten för en båge som rör sig i cirkel i det fall då munstyckets axiella mitt- línje är förskjuten från fogens mitt. Pie. 3C är en kurva för illu- stration av svetsströmsvariationen under elektrodens rotation i det fall att munstyckets axiella mittlinje är förskjuten från fogens mitt.

Pig. U är ett blockschema för illustration av en utföringsform av för- 'farandet enligt föreliggande uppfinning.

En utföringsform av ett rotationsbågsvetsningsförfarande enligti föreliggande uppfinning beskrives nedan under hänvisning till rit- ningen.

~FigÉ 4 är ett blockschema som visar en utföringsform av det i enlighet med uppfinningen utförda rotationsbågsvetsningsförfarandet. Ä K I fig. H representerar hänvisningsbeteckningarna 1 och 1' till 16 samma delar som i fig. 1. V Hunstycket 3 roteras inuti fördjupningen eller fogen av en motor 7 via kugghjul 5 och 6. Genom att rotera den vertikala skruvspindeln 13 medelst motorn 15, förflyttas munstycket 3 vertikalt uppåt och ned- åt via armen 16.

Skillnaden gentemot fig. 1 består i att det med den vertikala 'skruvspíndeln 13 försedda monteringsorganet 1H gör skruvingrepp med den horisontella skruvspindeln 17, som är horisontellt anbragt på vagå nen 12. Den horisontella skruvspindeln 17 är inpassad i ett monteríngs organ 19 som över en arm 18 är fäst horisontellt vid vagnen 12 och son roteras av en motor 20 instälerad vid ena änden av monteringsorganet 1 Föreliggande uppfinning utmärkas av att munstvckets 3 axiella mittlinje lokaliseras till mitten av fogen 2 genom styrning av den skruvspindeln 17 drivande motorn 20, varjämte avståndet mellan elek- trodens 9 spets och svetszonen ständigt bibehàlles vid ett föreskrivet erforderligt avstånd genom styrning av motorn 15 drivande den vertikal skruvspindeln 13 . _ Styrningen av motorernas 15 och 20 rotation kommer nu att be- skrivas. 10 15 20 30 35 HO 7 azouaso-s I fig. H betecknar 21 en elektrisk svetskälla ansluten mel- lan arbetsstycket 1' och matarrullen 10; 22 är en svetsströmsdetektor ansluten mellan matarrullen 13 och den elektriska svetskällan 21; 23 fnaler från den :_ är ett lågpassfilter-som eliminerar skadliga störsi detekterade svetsströmmen; 24 är en pulsgeneratorkrets som alstrar en puls i det ögonblick då svetselektrodens 9 spets när punkterna' "a'" och "a"" i fig. 28 och 3B; 25 är en omkopplingssignal-generator- krets som alstrar en omkopplingssignal såsom gensvar på nämnda puls; samt 26 är en omkopplare. I denna omkopplare ingår en omkopplare 26a för vänstra halvperioden och en omkopplare 26b för högra halvperioden, och dessa båda omkopplare 26a och 26b omkopplas varje halvperiod me- delst en omkopplingssignal från kretsen 25. När omkopplaren 25a slås till av en omkopplingssignal från kretsen 25, kommer svetsström av vänstra halvperioden från a' till a" att sändas från làgpessfiltret 23 till en senare beskriven glättningskrets 27a. När å andra sidan omkopplaren 26b slås till medelst en omkopplingssignal från kretsen 25, kommer svetsström av höger halvperiod (från a" till a') att ma- tas till en ytterligare, nedan beskriven glättningskrets 27b. I glätt- ningskretsen 27a.ingâr en integrator för glättning av den vänstra halvperiodens svetsström. Den andra glättningskretsen 27b innehåller en integrator för glättning av den högra halvperiodens svetsström. 28 är en differentialförstärkare för beräkning av skillnaden mellan den vänstra halvperiodens glättade svetsström och den högra halvperiodens glättade svetsström kommande från glättningskretsarna 27a resp. 27b, _ varjämte denna skillnadsström förstärks till en viss nivå. 29 utgör en motorstyrkrets. Denna krets 29 matar elektrisk ström till motorn 20 tills den från differentialförstärkaren 28 kommande skillnadsström- men blir noll eller antager ett föreskrivet, tillåtet värde. Härvid medges rörelse av munstycket 3 i fördjupningens 2 breddriktning tills dess munstyckets axiella mittlinje är belägen i fogens centrum. Hän- visningsbeteckningen 30 anger en glättningskrets innefattande en inte- grator och avsedd att glätta svetsströmmen, från vilken störsignaler eliminerats medelst lågpassfiltret 23; 31 utgör en referenssignalkrets för alstring av en ström ekvívalent med en föreskriven svetsström; 32 är en differentialförstärkare som beräknar skillnaden mellan den från glättningskretsen 30 kommande, glättade svetsströmmen och nämnda re- ferenssignal samt förstärker denna skillnadsström till en viss nivå. 33 utgör en motorstyrkrets. Denna krets 33 tillför ström till motorn 15 tills skillnadsströmmen från differentialförstärkaren 32 blir noll eller antager ett föreskrivet tillåtet värde. Härigenom möjliggöres 10 ...\ UI 20 25' 30 35 HO 82041460-3 ß rörelse av munstycket 3 i fördjupningens 2 höjdled tills avståndet mellan elektrodens 9 spets och svetszonen antager ett föreskrivet avstå Svetsströmmen, som befriats från störsignalcr med hjälp av lågpassfiltret 23; omkopplas varje halvperiod medelst omkopplaren 26,-och svetsström för den vänstra halvperioden och den högra halv- perioden glättas av de respektive glättningskretsarna 27a och 27b.

De glättade värdena på svetsströmmen för den vänstra och den högra halvperioden jämföres i differentialförstärkaren 28 i och för beräk- ning av skillnaden. När munstyckets 3 axiella mittlinje ligger i fogens 2 centrum, är nämnda skillnadsström noll. Om å andra sidan nämnda axiella míttlinje förskjuts bort från detta centrum, drivs motorn 20 av motorstyrkretsen 29 tills skillnadsströmmen blir noll eller uppnår ett föreskrivet, tillåtet strömvärde. Som följd härav kommer munstycket 8 att förflytta sig i nämnda breddriktning tills munstyckets 3 axiella mittlinje ligger vid fogens 2 mitt och hågen rör sig i en cirkel över fogens 2 mitt. Å andra sidan glättas den från lågpassfiltret 23 kommande svetsströmmen av glättningskretsen 30 och jämföres med den från re- ferenssignalgeneratorkretsen 31 kommande referenssignalen i diffe- rentialförstärkaren 32 i och för beräkning av skillnaden. Om avstånde mellan elektrodens 9 spets och svetszonen är lika med den föreskrivna distansen, är skillnadsströmmen noll, men om nämnda distans icke är lika med den föreskrivna, drivs motorn 15 av motorstyrkretsen 33 , tills nämnda skillnadsström blir noll eller antager ett föreskrivet,§ tillåtet strömvärde. Som följd härav kommer munstycket 3 att för- flytta sig i höjdled i fördjupningen 2 tills avståndet mellan elek- trodens 9 spets och svetszonen blir lika med den föreskrivna distanse varigenom således en optimal ljusbâge alstras.

Vid det ovan beskrivna exemplet styrs munstyckets position ge-“ nom detektering av svetsströmmen, men det är även möjligt att styra munstyckspositionen genom detektering av.svetsspänningen. I detta fall är en svetsspänningsdetektor 34 ansluten mellan svetselektrodenl 9 och arbetsstycket 1', varvid den detekterade svetsspänningen matasI till lågpassfiltret 23 (se fig. H). Även vid svetsning av V-fogar medelst ovanstående metod kan effekter liknande de beskrivna erhållas. E Svetselektroden 9 kan vidare utgöras av en icke smältbar elektr I enlighet med den ovan beskrivna svetsmetoden med roterande båge enligt föreliggande uppfinning, är det möjligt att genomföra svatsningen elektrodens s möjliggör biidandet av en likformig svetssträng, så att incustrieilt C li) azoaaeo-3 m ä nunsiyckets axiella mittlinj (I: Kfl rf 'I- :i fx. p.

'P1 rf p i? |J '-1 fll :1 spets och svetszcnen vid en färeskriven mycket' öréelaktíga effekter erhålles.

Claims (1)

1. 8204460-3 :a _, - Patentkrav Rotationsbågsvetsningsförfarande innefattande att ett mun- stycke riktas i huvudsak vertikalt mot en fog mellan arbetsstycken; att en svetselektrod föres genom munstycket excentriskt relativt dettas axiella mittlinje och i huvudsak vertikalt mot fogen; att en svetsström av föreskriven storlek och föreskriven spänning ma- tas till svetselektrcden för att därigenom ge upphov till en båge mellan svetselektrodens spets och fogen i syfte att sammansvetsa arbetsstyckena utefter fogen med hjälp av bågvärmet; att munstycket roteras för att ge den från svetselektrodspetsen utgående bågen en cirkulerande rörelse i motsvarighet till nämnda excentricitet; samt att en skyddsgas matas mot fogen för att avskärma hågen och fogen från omgivningsluften, . 5 _ k ä n n e t e c k n a t av att, i och för sidledsinriktning av munstycket, följande steg utföres för varje varv av munstycket: kontinuerlig detektering av svetsströmmens eller svetsspän- ningens variationsvärde för såväl vänster som höger halvperiod med avseende på ett med svetsriktningen parallellt vertikalplan inne- fattande munstyckets axiella mittlinje, glättning av de detekterade variationsvärdena för respektive vänsterhalvperiod och högerhalvperiod, i i beräkning av skillnaden mellan de sålunda glättade variationsj värdena för vänster- och högerhalvperioden, och' ' ' styrbar förflyttning av munstycket horisontellt och vinkel- rätt mot svetsriktningen i syfte att göra nämnda beräknade skillnad lika med noll, varigenom munstyckets axiella mittlinje inriktas med avseende på mitten mellan fogens båda motstående sidor; samt att, i och för inställning av vertikalavståndet mellan elektrodspetsen och fogen, samtidigt med nämnda axialinriktnings- steg även följande steg utföres för varje varv av munstycket: kontinuerlig detektering av svetsströmmens eller svetsspän~ ningens variationsvärde, I v glättning av det detekterade variationsvärdet, beräkning av skillnaden mellan det glättade varíationsvärdet och motsvarande föreskrivna spännings- eller strömvärde, och styrbar förflyttning av munstycket i vertikalled så att den beräknade skillnaden blir lika med noll, varigenom avståndet mel- lan elektrodspetsen och fogen vidmakthålles vid ett föreskrivet värde.