SE457862B - Foerfarande foer styrning av fyllnadsgraden hos en svetsfog - Google Patents

Description

457 862 Vid det i US-PS 4 302 655 beskrivna bágsvetsförfarandet förs elektroden på tvären mot svetsfogskarven men fram och tillbaka mellan arbetsstyckena (oscillerar), varvid svetsströmmen och/eller svetsspänningen mäts vid två olika ställen hos fram- och tillbakarörelsen och varvid dessa värden jämförs med ett förutberäknat värde, som motsvarar den önskade fyllnadsgraden. I US-PS 4 302 655 nämns förutom detta att det är vanligt att anpassa svets- parametrarna till svetsrännan eller med andra ord att adapterande reglera svetsparametrarna. Dessa svetspara- metrar är vanligtvis elektrodhastigheten, strömstyrkan, trådtillförselhastígheten, spänningen och vid oscilla- tionsfallet amplituden. I US-PS 4 302 655 finns ingen hänvisning att hålla svetspistolens avstånd från arbets- stycket konstant.

I GB-OS 2 005 049 är ett förfarande beskrivet, för att registrera och optimera de mekaniska egenskaperna, såsom krökningen och/eller formen hos en svetsfog. Därvid bestäms och optimeras bland annat avståndet mellan svetspistolen och arbetsstycket och liknande. Vid GB-OS 2 005 049 regist- reras dessa mekaniska storheter genom sensorer. De genom sensorerna registrerade storheterna omvandlas till elekt- riska signaler, vilka via flera mellansteg används för styrning av svetsparametrarna, i det att de bildar opti- merade absolutvärden för styrningen av svetsförfarandet.

I GB-OS 2 005 049 föreslås att tilldela svetspístolen ett avkännarorgan (se fig 2 till vänster). Genom detta avkännarorgan mäts bland annat arbetsstyckets höjd. Efter- som avkännarorganet enbart är avsett att registrera den verkliga höjden hos arbetsstycket W och W1, finns i GB-OS 2 005 049 inte några hänvisningar till att svets- pistolen (Br i fig 2 visat till höger) skall ha ett kons- tant avstånd till arbetsstyckena. Förutom detta uppvisar förslaget enligt GB-OS 2 005 049 nackdelen att avkännar- organet är anordnat på avstånd från svetspistolen, så att den inte kan mäta där som svetspistolen just befinner sig. 457 862 För uppfinningen ligger följaktligen uppgiften till grund, att ange ett förfarande av den inledningsvis nämnda arten, vilket är enkelt att genomföra och som möjliggör upp- nàende av en konstant fyllnadsgrad hos svetsfogskarvar med olika fogbredder respektive olika fogvolymer med de i regel i alla fall registrerade värdena.

Enligt uppfinningen uppnås detta därigenom att det uppmätta värdet av svetsströmstyrkan jämförs med ett förutbestämt, den önskade fyllnadsgraden hos svetsfogskarven motsvarande börvärde för strömstyrkan, att vid en avvikelse av det uppmätta värdet från det förutbestämda börvärdet svetspara- metrar ändras på motsvarande sätt, att svetspístolens avstånd från arbetsstycket hålls konstant, att svetspís- tolens rörelsehastighet utmed svetsfogskarven minskas, när det uppmätta värdet pá strömstyrkan är lägre än det förutbestämda börvärdet och ökas vid en högre strömstyrka än detta börvärde, och att vid ett minskande av svets- pístolens rörelsehastighet eventuellt svetseffekten, z dvs trådframmatningshastigheten och/eller svetsspänningen, samtidigt ökas respektive vid en ökning av svetspístolens hastighet svetseffekten samtidigt minskas, i samband med att vid en ändring av svetseffekten även börvärdet för svetsströmmen ändras motsvarande.

Uppfinningen utgår från insikten att vid konstant avstånd av svetspistolen respektive densammas strömmunstycke fràn arbetsstycket, svetsströmmen stàr i ett direkt for- nàiianae till svetsfogskarvens fyllnadskrav. Detta qflllflf såväl för det fall, vid vilket en svetsfogskarv vid ett svetsförlopp fullständigt fylls med svetsmaterial som för de fall, där exempelvis större svetsfogskarvar i tvá eller flera pà varandra följande svetsförlopp fylls med svetsmaterial. Den väsentliga fördelen hos uppfin- ningen uppstår genom att själva ljusbàgens fysik används 457 862 för styrningen. Därigenom är å ena sidan tillkommande anordningar som behövs vid de kända förfarandena umbärliga och å andra sidan mäts exakt där som svetspístolen just befinner sig.

Inom ramen för uppfinningen kommer man vanligtvis att förfara så, att såsom karaktäristisk storhet för svets- fogskarvens fyllnadsgrad svetsspänningen mäts och jäm- förs med ett förutbestämt börvärde som motsvarar de valda svetsparametrarna.

I det uppfinningsenliga förfarandet kan den i svetsfog- skarven avgivna materialmängden förändras genom ökande eller minskande av hastigheten, med vilken svetspistolen rör sig utmed fogen, liksom genom ändrande av svetseffekten (t ex genom ändrande av tràdframmatníngshastigheten), varvid dock samtidigt en motsvarande korrigering av det förutbestämda börvärdet måste ske- Det är självklart att de báda föregående beskrivna åtgärderna även kan utföras samtidigt.

För att hålla svetspistolens avstånd från arbetsstycket konstant, kan det erfordras att tilldela svetspistolen avkännarrullar eller initiatorer (närhetsomkopplare eller dylikt) som registrerar karaktäristiska kanter eller ytor hos arbetsstycket som ska bearbetas, vilka rullar eller ínitiatorer styr avpassade rörelser hos exempelvis en av en industrirobot buren svetspistol.

Pà ritningen är en anordning för genomförande av det uppfinningsenliga förfarandet framställd.

Arbetsstyckena 1, 2 och 3 som ska svetsas samman med varandra begränsar en svetsfogskarv 4, som fylls med svetsmaterial 5, varvid i det visade exemplet fyllandet av svetsfogskarven 4 med svetsmaterial sker i mer än en svetsprocedur. 457 862 För utförande av svetsande är en svetspistol 6 anordnad, som i det visade exemplet via en hållaranordning 7 är fastgjord vid en robotarm 8 och rörs av den senare. Ur strömmunstycket 9 hos svetspistolen 6 skjuter svetstrâden 10 ut, vilken skjuter ut sträckan Y. Denna fria tråd- längd Y betecknas även såsom "stick out".

Vidare är en initiator 11 eller en icke visad avkännar- rulle anordnad, vilken registrerar en karaktärístisk yta eller kant hos ett av arbetsstyckena 1, 2 eller 3 - pà ritningen ytan 12 hos arbetsstycket 1. Via initia- torn 11, vilken kan vara en kapacitativ eller induktiv närmandeomkopplare, styrs via en styranordning 13 roboten och därmed robotarmen 8 pá motsvarande vis.

Vid konstant avstånd X hos svetspistolen 6 från svets- fogskarven 4 är svetseffekten utan ändrande av parametrarna för svetsspänningen och trådframmatningshastigheten bero- ende av stick-outen Y. Genom mätande av svetsströmstyrkan eller svetsspänningen och jämförande av det uppmätta värdet med ett i beroende av den önskade fyllnadsgraden hos svetsfogskarven 4 tidigare fastlagt börvärde hos spänningen eller strömstyrkan, kan det fastställas om vid den valda svetseffekten och svetspistolens 6 rörelse- hastighet utmed svetsfogskarven 4 den önskade fyllnads- graden hos svetsfogskarven uppnås oberoende av denna tvärsnittsform och/eller storlek.

Vid avvikelser hos fyllnadsgraden från det önskade värdet minskas (den önskade fyllnadsgraden uppnås icke) eller ökas (den eftersträvade fyllnadsgraden överskrides) rörelse- hastigheten, och därigenom hålls fyllnadsgraden konstant.

Alternativt eller som komplettering till ändringen av rörelsehastigheten hos svetspistolen 6 är det även möjligt att allt efter behov öka eller minska svetseffekten till exempel genom ändrande av svetsspänningen (eller svets- 457 862 strömmen) och hastigheten hos svetstrådsframmatningen, varvid samtidigt en ändring av det förutbestämda bör- värdet (t ex för spänningen) måste ske i samma andemening.

De teoretiska grunderna för det uppfinningsenliga för- farandet, vilket utan mycket arbete möjliggör bàgsvetsande med konstant fyllning av svetsfogskarven, kan återges såsom följer.

Den i en svetsfog med foglängden ln införda material- mängden M är proportionell till det utförda nedsmält- ningsarbetet Wa. (1) M = k1 _ Wa Nedsmältningsarbetet Wa är produkten av den fràn svets- strömkällan levererade nedsmältníngseffekten Pa och svets- ningstiden ts. (2) Wa = k1 . Pa . ts Nedsmältningseffekten framgår som produkten av svets- ström I och svetsspänning U. (3) Pa = U _ I Svetstiden ts är kvoten av foglängden ln och svetspisto- lens frammatningshastighet vs ln VS (4) ts = Ur formlerna 1, 2, 3 och 4 fås efter insättande följande sammanhang: (5) M = kl 457 862 Eftersom den betraktade 'foglängden ln är konstant kan det tas hänsyn till den genom en faktor k2. Då blir: U . I VS (6) M = k2 För svetsströmmen I gäller under förutsättningen att svetsspänningen U är konstant följande beroende: (7) I = k3 . vd Härvid är vd tràdframmatningshastigheten och faktorn k3 innehåller såväl tràddiametern dd som den fria tråd- längden ld (stick-out, i figuren betecknad med Y).

Ur (6) och (7) kan man härleda följande, av uppfinningen utnyttjade beroende: (8) M = k4 . vs Sammanhanget enligt (8) gör att man kan inse, att den införda materíalmängden M kan varieras inom vida gränser genom förändrande av värdena av svetsspänníngen U, tråd- frammatningshastígheten vd och svetshastigheten vs.

För mättekniskt registrerande av fyllnadsgraden kan nu under förutsättning av en med arbetsstycksytan parallell svetspistolsrörelse sammanhanget (7) tas till hjälp.

Sätter man i stället för k3 in värdena för tràddiametern dd och den fria tràdlängden ld, så erhåller man: (9) I = k5 . dd . vd ld Eftersom tràddiametern dd är konstant kan man vid en konstant trádframmatningshastighet vd även skriva: 457 862 (10) I = k6 _ 1 ld Genom (10) upptäcker man att den uppmätta strömmen I vid konstant svetsspänníng U, konstant tråddiameter dd och konstant trådframmatningshastighet vd UTESLUTANDE är beroende av det inverterade värdet av den fria tråd- längden- Eftersom den fria trådlängden ld (stick-out Y) är direkt proportionell till svetspístolens avstånd från svets- badets yta (ett mindre avstånd medför på grund av den förstärkta nedsmältningen ett mindre stick-out, medan ett större avstånd däremot medför en större stick-out), kan det uppmätta värdet hos svetsströmmen under dessa förutsättningar (konstant avstånd x) användas såsom mått på svetsbadets höjd och därmed även för fyllningen av svetsfogskarven.

Claims (1)

1. 457 862 Patentkrav Förfarande för bågsvetsning i svetsfogskarvar (4) med olika fogbredder respektive olika fogvolymer, vid vilket svetsströmstyrkan mäts, k ä n n e t e c k n a t därav, att det uppmätta värdet av svetsströmstyrkan jämförs med ett förutbestämt, den önskade fyllnadsgraden hos svetsfogskarven motsvarade börvärde för strömstyrkan, att vid en avvikelse av det uppmätta värdet från det förutbestämda börvärdet svetsparametrar ändras på motsva- rande sätt, att svetspistolens (6) avstånd från arbets- stycket (1) hålls konstant, att svetspistolens (6) rörelse- hastighet utmed svetsfogskarven (4) minskas, när det uppmätta värdet på strömstyrkan är lägre än det förut- bestämda börvärdet och ökas vid en högre strömstyrka än detta börvärde, och att vid ett minskande av svets- pistolens rörelsehastighet eventuellt svetseffekten, dvs trådframmatningshastigheten och/eller svetsspänningen, samtidigt ökas respektive vid en ökning av svetspistolens hastighet svetseffekten samtidigt minskas, i samband med att vid en ändring av svetseffekten även börvärdet för svetsströmmen ändras motsvarande.