SE456972B - Foerfarande foer styrning av baagsvetshuvuden i mekaniserade svetsanlaeggningar - Google Patents

Description

456 972 tifiering av fogkanterna.

Denna uppgift löses med den i patentkravet 1 angivna uppfinningen.

Området inom vilket enbart höjdavkänning och -korrige- ring av svetsbrännaren äger rum väljs så att korrigeringen inte påverkas av fogkanterna. Inom kantområdet bibehålles däremot den sist inställda svetsbrännarhöjden relativt svets- fogen, så att en svetsströms- resp -spänningsändring uteslu- tande åstadkommes genom att svetsbrännaren närmar sig fog- kanten.

Enligt en utföringsform av uppfinningen drivs svets- anläggningen på ett inom impulsljusbågstekniken förut känt sätt, varvid svetsströmmens ärvärde för både mitt- och kant- området av svetsfogen bestäms under grundströmsfasen, som är fri från droppövergàngar och turbulenser. Fördelen med detta är att under grundströmsfasen kan mätningen av svetsströmmen ske vid gynnsamma signalbrusförhållanden. Droppövergångar äger rum uteslutande under pulsströmsfasen för vilken strömmät- ningen avbrytes. Härvid måste svetsströmmens pulsföljd syn- kroniseras med det periodiska mätningsförloppet för höjd- styrning av brännaren. Till skillnad från det i DE-OS 2 611 377.9 beskrivna förfarandet genomförs inte en kontinuerlig utan en periodiskt upprepad bör -ärvärdesjämförelse.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med led- ning av ritningen. Därvid visar fig 1 ett schematiskt tvär- snitt för förklaring av brännarens tvål-rörelse, fig 2 ett blockschema för styrelektronikdelen, fig 3 och 4 Olika vyer av en svetsfog som hjälp för förklaring av uppfinningen, samt fig 5 ytterligare en vy av svetsfogen för förklaring av svetshuvudets rörelse.

Den automatiska riktningsreverseringen av brännartvär- rörelsen som ligger till grund för uppfinningen förtydligas i figÉ1, där koordinaten x ligger rätvinkligt mot fogrikt- ningen, koordinaten y är vinkelrät mot denna i vertikal rikt- ning och z ligger i svetsens huvudriktning. När punkterna x = a och x = b nås måste brännaren 1 reverseras. Inom om- rådet x2.< x < X1 arbetar höjdstyrningen på det sätt som angivits. Överskrider brännaren 1, med utgångspunkt från x = O, vid sin tvärrörelse punkten X1 stoppas det perio- 456 972 diska höjdmätningsförloppet och brännarens y-position bi- behållas. En periodisk strömmätning som här på nytt vid- tages tjänar till att avkänna fogkanten vid arbetsstycke 2: en ständig jämförelse av det aktuella mätresultatet (inte- gralen av strömmen över ett visst tidsavsnitt) med ett bör- värde, som likaledes skall förutbestämmas, åstadkommer sig- nalen för reversering, eftersom en arbetspunktrörelse äger rum på grund av ljusbågskontraktion vid punkten x = a, så- som ovan beskrivits. Avkänningen av fogkanten kan inom om- rådet x>>x1 även ske genom att svetsströmmen resp -spänningen kontinuerligt differentieras efter medelvärdesbildning och att reverseringen av brännaren utlöses när ett förutbestämt gränsvärde överskrides.

Brännaren 1 är anordnad att stanna kvar vid reverse- ringspunkten under en inställbar tidrymd för att säkerställa tillräcklig inträngning vid fogkanten.

För att påbörja brännaràtergàngen (i negativ x-rikt- ning) återinkopplas höjdstyrningen. Mätningsförloppet, som sätter igång när punkterna x = x2 resp x = b nås, sker ana- logt med förloppet på motsatta sidan.

Avståndet A.=/a - x1/ = /b - x2/ är konstant; förhands- bestämningen av värdena x1 och xz görs av en styrelektronik- enhet, som visas°schematiskt i fig 2, där 3 anger en energi- källa som matar ljusbågsprocessen (brännaren 1 med konstant framskjuten tråd, arbetsstycke 2). Svetsströmmen tas ut vid en mätshunt 4 och leds till den centrala styrelektronikenhe- ten 5. En pulsgenerator 6 avger sina signaler vid energi- källan 3 och styrelektroniken 5, och på detta sätt åstad- kommes den synkroniserade pulsade ljusbågsprocessen. Med potentiometrarna 7 och.8 förbestämmes börströmvärdena för höjdstyrningen och riktningsstyrningen. Den av centralelek- tronikenheten 5 styrda motorn 9 flyttar brännaren 1 i tvär- riktningen, och en positionssignal för x-koordinaten avges av positionsgivaren 10. Motorn 11, som likaså styrs av cen- tralelektronikenheten, håller avståndet mellan brännaren 1 och arbetsstyoket 2 konstant.

Det ovan beskrivna förfarandet arbetar tillförlitligt så länge ett visst minimiavstånd m (i fig 3) mellan det sista svetsgodsskiktet och arbetsstyckets yta inte underskrides. 456 972 4 Ett dyligt minimiavstånd är nödvändigt (1 till 2 mm) för att en säker kantavkänning med utnyttjande av ljusbågen skall bli möjlig. Denna omständighet förhindrar dock an- vändningen av automatisk brännarstyrning vid svetsning av ytlagret enligt förut kända metoder.

Den praktiska erfarenheten visar att det även vid mycket inexakt fogberedning (d v s stora toleranser i fo- gens kantöppningsvinkel och eventuellt i spaltavståndet vid Y-fogar) av det sista lagrats kantriktning (punkt c i fig 4) går att sluta sig till plåtkantens läge (punkt k i fig 4), emedan linjerna genom alla punker c och k i z-riktning blir tillräckligt parallella när måttet m' är tillräckligt litet (se fig 4) .

Enligt uppfinningen utnyttjas detta faktum för att man även vid svetsningen av ytskiktet skall kunna arbeta med au- tomatisk styrning av brännaren. Därvid inmatas x-koordina- terna c resp d (se fig 3) vid tidpunkten för reverseringen av brännarens rörelse successivt i ett elektronisktminne av känd typ medan man när m är tillräckligt stor svetsar på sista skiktet (L i fig 3) i fogen. Insamlingen av x-koordi- naterna görs av positionsgivaren 10 och lagringen i minnet av en tillhörande tillsats i centralelektronikenheten 5 (fig 2). När svetsningen fullïsordats återförs brännaren exakt till sin startpunkt (z°); där börjar ytskiktsvetsningen under utnyttjande av koordinaterna från minnet. _ ~ Därvid åker brännaren som förut tvärs fogens riktning medan uppgifterna från minnet åter tas fram i nrspruwnglig serieföljd och efter vidarebearbetning används för omkast- ning av brännaren till punkterna e resp f (fig 3). Punkterna e resp f framgår av följande: e = c + f; f = d - q där q>0/q = konstant.

Storheten q läggs in i centralelektroniken 5 i förväg (fig 2). lagringen av koordinatuppgifter i minnet kan göras på lilmande sätt vid en annan princip för svetshuvudstyrningen.

I den tyska patentskriften 2 645 788.5 'oeskrives ett förfarande, enligt vilket den totala svetsströmmen mäts i pendelrörelsens vändpunkter vid ett periodiskt pendlat svets- huvud och svetshuvudet genom jämförelse av värdena på tidi- gare känt sätt styrs längs skarvens mitt.

Claims (5)

5 456 972 Med detta förfarande är det möjligt att i V- eller Y-fogar förutom kälsvetsar även svetsa fogsträngar med au- tomatisk brännarstyrning. Därvid är det en förutsättning att ljusbågen under pendelrörelsen kan nå båda fogkanterna, vil- ket vid fogar på tjocka arbetsstycken enligt fig 5 inte går vid fler än ett visst antal skikt. Då kan förfarandet enligt den ovan angivna patentskriften inte längre användas. Enligt föreliggande uppfinning för man in x-koordina- terna (d v s brännarens position relativt fogens mitt) i minnet på ovan beskrivet sätt och.då på distinkta ställen zn (där zn+1 = Zfl+¿lZ) under pâsvetsningen av svetsroten _ eller ett högre skikt, varvid svetshuvudet styrs på förut känt sätt längs fogens mitt. Därpå återförs brännaren exakt till sin startpunkt (zo) och.börjar svetsa på nästa sträng (R i fig 5), varvid uppgifterna i minnet successivt tas fram och efter addition av ett konstant, manuellt inmatat värde v (sidoförflyttning) används för styrningen av svetshnvudet. En pendelrörelse hos brännaren är härvid möjlig men är inte erforderlig för brän- narens styrning. På detta sätt kan man genomföra styrning av svetshuvudet vid strängsvetsning av alla efterföljande fyll- nadsskikt om ett värde v matas in 1 förväg för vart och ett. Påsvetsandet av fogens sista skikt kan bli problema- tiskt om fogen redan nästan fullständigt fyllts ut genom den föregående svetsfogen. För att man med säkerhet skall för- hindra att svetsbrännaren rör sig för långt vid utebliven fogavkänning reverseras svetsbrännarens rörelse med tvång när ett förutbestämt värde (q) passeras. P a t e n t §¿r a v :

1. Förfarande för styrning av bågsvetshnvuden i meka- niserade svetsanläggningar, vid vilka svetshuvudet under svetsningen utför över svetsfogens bredd gående tvärrörelser och kan ställas in i höjdled relativt svetsfogen, varvid höj- den bestäms genom att svetsströmmens eller svetsspänningens ärvärde jämförs med ett givet börvärde och svetsbrännaren för- skjuts i höjdled i beroende av den fastställda skillnaden, k ävn n e t e c k n a t a v att svetsbrännarens höjdläge hålls konstant i fogkantsområdet, och att tidpunkten för 6 456 972 reversering av svetshnvudet bestäms genom att medelvärdet för ärströmmen resp ärspänningen differentieras med avse- ende på tiden, varvid det så erhållna värdet jämförs med ett förutbestämt börvärde.

2. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a t a v att svetsbrännaren hålls stilla en bestämd tid- rymd i reverseringspunkterna.

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att svetsanläggningen arbetar med en pulsat driven ljusbåge med grundströmfas och pulsströms- fas; och att svetsströmmens resp svetsspänningens ärvärde, bestäms under grundströmsfasen.

4. Förfarande enligt något av kraven 1 till 3 för svetsning av ytskiktet på en av flera skikt uppbyggd svets- fog, k ä n n e t e c k n a t a v att kantkoordinaterna för det föregående fogskiktet bestäms vid reverseringen av svetsbrännaren och lagras, och att storleken av svetsbrän- narens tvärrörelse vid påföringen av ytskiktet görs ett förutbestämt värde (q) större än det föregående fogskiktets fogbredd.

5. Förfarande enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a t a v att svetsbrännaren reverseras automatiskt vid överskri- dande av det förutbestämda värdet (q).