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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
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automatischen Verfolgen von Schweißnähten beim Lichtbogenschweißen,
insbesondere beim Schutzgasschweißen mit Schweißpistolen, bei dem der Lichtbogen
während seiner Bewegung entlang der Schweißnaht quer zur Schweißnaht hin- und herbewegt
wird, und die Querbewegungen des Lichtbogens in Abhängigkeit vom Schweißstron gesteuert
werden.
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Bei dieser beispielsweise aus der DE-OS 26 45 788 bekannten Steuerung
von automatischen Schweißanlagen wird der Umstand ausgenützt, daß die Änderungen
des Drahtabstandes beim Lichtbogenschweißen, insbesondere beim MIG-MAG-Schweißen,
eine meßbare Änderung des Schweißstromes bewirken. Bei der DE-OS 26 45 788 wird
dies in Verbindung mit einer Pendeleinrichtung für die Schweißpistole zur Nachführung
des Schweißkopfes durch elektromotorisch betätigte Schlitten benützt. Hiebei besitzt
die Pendeleinrichtung für die Schweißpistole fest einstellbare End-Positionen. Jeweils
in den Endpunkten und in der Mittelstellung der Pendelbewegungen wird der Schweißstrom
und/oder die Spannung gemessen und entsprechend der Abweichung von einem vorgegebenen
Sollwert des Schweißstromes eine Ansteuerung der Schlittenbewegung eingeleitet.
Dabei ist zu unterscheiden, ob eine Ecknaht oder eine Kehl- bzw. V-Naht geschweißt
werden soll, da die Stromstärke bzw. Spannungsänderungen jeweils Nachführungen der
Pistole in entgegenqesetzte Richtungen bewirken müssen.
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Nachteilig bei diesem bekannten Steuerungssystem ist der Umstand,
daß die Pendeleinrichtung auf einen so großen Ausschlag eingestellt werden muß,
daß die Schweißstroänderungen an allen Stellen einer Naht ausreichend groß sind,
um Steuerbefehle für den Schweißkopf auslösen zu können.
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Hiedurch wird die so erzeugte Schweißnaht breiter als unbedingt erforderlich
und es ergeben sich auch langsamere Schweißgeschwindigkeiten. Ein weiterer Nachteil
liegt darin,-daß die Steuerung gemäß der DE-OS 26 45 788 am Beginn einer Naht eine
längere Schweißfahrt benötigt, bis nach Schweißbeginn und mehreren Pendelhüben die
gewünschte Position Uberhaupt erreicht wird. Es ergeben sich daher insbesondere
am
Nahtanfang fehlerhafte Schweißungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, welches die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist und insbesondere
am Beginn eines Schweißvorganges eine längere Schweißfahrt entbehrlich macht und
auch die Herstellung schmaler Schweißnähte zuläßt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man die Änderungen
des Schweißstromes kontinuierlich erfaßt und daß man die Richtung der quer zur Schweißnaht
verlaufenden Bewegung des Lichtbogens umdreht, nachdem sich der Trend der Änderung
des Schweißstromes umgekehrt hat.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also keine absoluten Stromwerte
mehr gemessen, sondern lediglich festgestellt, ob der Schweißstrom ansteigt oder
abfällt.
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Ddabei wird so vorgegangen, daß nach dem Zünden des Lichtbogens die
Schweißpistole quer zur Schweißnahtrichtung bewegt wird und gleichzeitig die Veränderungen
des Schweißstromes festgestellt werden. Je nach der Art der auszuführenden Naht
fällt (Kehl- oder Naht) oder steigt (Ecknaht) der Schweißstrom, wenn sich der Lichtbogen
auf die Mitte der Naht zu bewegt. Sobald sich der Trend der Änderung des Schweißstromes
umgekehrt hat, wird die Bewegung des Lichtbogens ebenfalls umgedreht. Diese Bewegungsrichtung
wird dann so lange beibehalten, bis nach dem Überschreiten der optimalen Position
(Nahtmitte) eine weitere Trendumkehr des Schweißstromes festgestellt wird, worauf
dann die Bewegung erneut umgekehrt wird usf.. Nach diesem Kriterium des Wechsels
von Stromanstieg und Stromabfall wird die Bewegungsrichtung des Lichtbogens jeweils
umgekehrt und dadurch eine schmale Schweißnaht und in weiterer Folge eine höhere
Schweißgeschwindigkeit erreicht.
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Durch die erfindungsgemäße Steuerung wird außerdem ein schnelles
Auffinden der Nahtposition schon während der ersten Bewegung des Lichtbogens quer
zur Schweißnaht gewährleistet, so daß sich fehlerfreie Nahtanfangssteilen ergeben.
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Wenn breitere Nähte geschweißt werden sollen, dann kann erfindungsgernäß
so vorgegangen werden, daß man die Richtung der Bewegung des Lichtbogens eine vorgegebene,
insbesondere einstellbare Zeitspanne nach der Trendumkehr der Änderung des Schweißstr
« es umdreht. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, die Verweilzeiten in den
Endlagen der hin- und hergehenden Bewegungen der Schweißpistole entsprechend auszulegen.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann es eintreten, daß sich der
Lichtbogen in der Mittellage seiner hin- und hergehenden Bewegungen nicht in der
Symmetrieebene der Schweißnaht befindet. Dies ist beispielsweise dann der Fall,
wenn sich das Zentrum der Pendelbewegungen außerhalb der Symmetrieebene der Schweißnaht
befindet. Dies start an sich nicht, da sich ja die Pendelhübe bei der erfindungsgemäßen
Steuerung auf beide Seiten der Schweißnaht gleich weit erstrecken. In bestimmten
Fällen, beispielsweise um für weitere Nachregelungen genügend Spielraum zu besitzen,
kann man erfindungsgemäß die Mittellage der hin- und hergehenden Bewegungen des
Lichtbogens durch Bewegungen beispielsweise der Schweißpistolen entlang der Hauptfahrwerksachsen
so nachregeln, daß die Trendumkehr eintritt, wenn sich der Lichtbogen bei seinen
hin- und hergehenden Bewegungen im wesentlichen in der Symmetrleekene der Schweißnaht
befindet.
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Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen am Beispiel des Schweißens einer Ecknaht näher
erläutert. Es zeigt: Fig. 1 a) die optimalen VerhEltnisse beim Schweißen einer Ecknaht,
Fig. 1 b) den Verlauf der Stromstärke hiezu, Fig. 2 a) eine Abweichung von den Idealverhältnissen
und Fig. 2 b> den Strcmstkeverlauf hiezu, Fig. 3 a) das Ergebnis einer Nachregelung
und Fig. 3 b) den Stromstärkeverlauf hiezu.
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In Fig. 1 sind schenatisch zwei Werkstücke 1 und 2 und eine Schweißpistole
4 eines nicht näher gezeigten durch diese zugeführte Drahtelektrode 5 wird längs
des Doppelpfeiles 6 hin- und hergependelt, wobei das Zentrun der Pendelbewegung
mit 4' bezeichnet ist. Es ist ersichtlich, daß sich der Abstand der Drahtelektrode
5 von den Werkstücken 1, 2 beim Hin- und Herbewegen der Schweißpistole 4 periodisch
ändert, so daß sich auch die Starke des Schweißstromes periodisch ändert, wie dies
in Fig. 1 b) dargestelltt ist Ausgehend von der in Fig. 1 a) linken Endstellung
der Schweißpistole 4 wird die Stromstärke I vom Wert Io bis zum Wert Imax ansteigen.
Dieser höchste Wart der Stromstärke wird erreicht, wenn sich die Schweißpistole
4 bzw. der Lichtbogen in der Symmetrieebene 3 der Schweißnaht befindet, was bei
den in Fig. 1 gezeigten Verhältnissen dann eintritt, wenn sich die Schweißpistole
in ihrer Mittellage A Gleichzeitig beginnt die Stromstärke wieder vom Wert Imax
abzufallen, bis sie beim Erreichen der in Fig. 1 a) rechten Endlage der Pendelbewegung
wieder den Wert Io erreicht hat.
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Im Diagramm gemäß Fig. 1 b) ist die Trendumkehr der Änderung des Schweißstromes
mit B bezeichnet.
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Die Stenerung erfolgt nun so, daß im Beispiel gemäß Fig. 1 b) die
Bewegungerichtung der Schweißpistole 4 eine vorbestimmte Zeit (a und b) nach der
Trendumkehr B der Änderung des Schweißstromes geändert wird.
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Werden besonders schmale Schweißnähte gewünscht, dann kann die Änderung
der Bewegungsrichtung unmittelbar nach dem Auftreten der Trendumkehr B erfolgen.
In diesem Fall ergeben sich die Pendelbewegungen durch die Trägheit der Steuerung
und des Antriebssystems für die Schweißpistole 4 Bei einer Abweichung der Scweißpistole
von der vorgegebenen Stellung aber der Naht zwischen den Werkstücken 1 und 2 würden
sich ohne entsprechende Steuerung die in Fig. 2 a) bzw. 2 b) gezeigten Verhältnisse
ergeben und eine schlechte Schweißung entstehen.
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Der in Fig 2 gezeigte Fall tritt jedoch bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren gar nicht ein, da die Bewegungsrichtung der Schweißpistole bei ihrer Bewegung
quer zur Schweißnaht in Abhängigkeit von der Trendumkehr B des Schweißstromes gesteuert
wird. Im vorliegenden Fall wird die Bewegungsrichtung auch im Beispiel gemäß Fig.
3 a) und b) Zeitspannen a und b nach der Trendumkehr B umgesteuert. Auch wenn sich
also das Zentrum 4' der Pendelbewegungen der Schweißpistole 4 nicht genau oberhalb
der Schweißnaht (in der Symmetrieebene 3) befindet, erstrecken sich die Pendelbewegungen
gleich weit auf beide Seiten der Schweilinaht.
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Es ist ersichtlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beim
Lichtbogens chweißen Schweißnähte automatisch ohne weiteres verfolgt werden kdnnenJ
indem die Änderungen des Schweißstromes kontinuierlich erfaßt werden.
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Weiters bietet das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Änderungen
des Schweißstranes kontinuierlich erfaßt werden, die Nglichkeit, aus den in Fig.
3 a> gezeigten Verhältnissen wieder zu in in Fig. 1 gezeigten Verhältnissen zu
kommen, indem das Zentrum 4' der Pendelbewegungen der Schweißpistole 4 wieder in
die Slnmetrieebene 3 der Schweißnaht verlegt wird, so daß wie bei den in Fig. 1
a) gezeigten Verhältnissen Trendunehr B dann eintritt, wenn nicht nur die Mittellage
A der Schweißpistole 4 im Zeitpunkt der Trend umkehr erreicht wird, sondern auch
die Schweißpistole 4 bzw.
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der Lichtbogen im wesentlichen genau über der Schweißnaht liegt, d.h.
im wesentlichen in der Symmetrieebene 3 der Schweißnaht angeordnet ist.
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Auf diese Weise werden Abweichungen der Mittelstellung des Pendelns,
die sich durch die tatsächliche Lage der Schweißnaht ergeben, von einer einstellbaren
Soll-Achse festgestellt und abhängig von dieser Abweichung eine Nachregelung der
Bauptfahrwerksachsen bewirkt.
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Weiters kann durch Vergleich des mittleren Schweißstrcwertes mit
einem Sollwert eine Nachregelung in einer zweiten, zur Pendelbewegung senkrecht
stehenden Achse
zur Konstanthaltung der Länge des Lichthogens erfolgen.
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Durch die ständige Kontrolle der Schweißstrom-Veränderungen ist es
weiters auch möglich, abpe erände rungen, die sich am Nahtende durch plötzliche
Verlängerung des Lichtbogns (Schweißung zu einer Kante) oder Verkürzung (Schweißung
in eine Ecke) ergeben, getrennt zu erfassen und für den weiteren Ablauf des Schweißvorganges
zu verwerten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch zur Verfolgung von
Kehl- oder V-Nähten verwendens Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Umkehr
des Trends der Schweißstrcmänderung in einem Minimum des Schweißstromes auftritt.
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Aus Fig. 3 a) und b) ist noch ersichtlich, daß die Schweißstromstärken
in den Endpunkten der Pendelhabe nicht gleich groß sein müssen. Im gezeigten Beispiel
betragen die Stromstärken Io' bzw. Io". Dennoch erstrecken sich die Pendelbewegungen
gleich weit auf beiden Seiten der Naht, so daß eine fehlerfreie Schweißung erreicht
wird.
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Obwohl in den Fig. 3 b) und 1 b) davon ausgegangen wurde, daß die
Zeitspannen a und b gleich groß sind, kann es für Sonderfälle vorteilhaft sein,
das erfindungsi gemäße Verfahren so abzuwandeir daß die Zeit zwischen Trendumkehr
der Änderung des Schweißstromes und Bewegungsumkehr auf der einen Seite der Schweißnaht
größer ist als auf der anderen Seite. Der Grenzfall wäre, daß die Bewegungsrichtung
auf der einen Seite Art nach der Trendumkehr und auf der anderen Seite eine Zeitspanne
nach der Trendwnkehr umgedreht wird.
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Die Bewegungen des Lichtbogens quer zur Schweißnaht müssen nicht
unbedingt Pendelbewegungen sein. Vielmehr können diese Bewegungen auch durch Verschieben
eines die Schweißpistole tragenden Schlittens erreicht werden.
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