DE4317178A1 - Verfahren zum Regeln der Position eines Schweißkopfes über einer Schweißnaht - Google Patents
Verfahren zum Regeln der Position eines Schweißkopfes über einer SchweißnahtInfo
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- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden Regeln
der Position eines Schweißkopfes in Bezug auf eine vom
Schweißkopf herzustellende Schweißnaht, wobei der beabstandet
über der Schweißnaht angeordnete Schweißkopf eine seiner li
nearen Schweißbewegung überlagerte Pendelbewegung ausführt,
während der der sich zeitlich ändernde ohm′sche Widerstand des
Lichtbogens oder eine dazu analoge Größe gemessen wird, und
wobei aus den Meßsignalen ein Maß für die Höhe des Schweißkop
fes über der Schweißnaht und für die seitliche Abweichung des
Schweißkopfes in Bezug auf die Schweißnaht abgeleitet wird,
welche Meßgrößen in den Regelkreis eingegeben werden.
Ein derartiges Regelverfahren ist bekannt. Es wird mit Erfolg
bei Schweißnähten symmetrische Fugengeometrie eingesetzt. Dies
sind Schweißnähte, bei denen die beidseits an die Schweißnaht
anschließenden Werkstücke zumindest in ihren vom Schweißkopf
aus gesehenen Oberflächen so ausgebildet sind, daß sie rechts
und links der Schweißnahtmitte ansteigen (oder abfallen). Im
allgemeinen hat eine solche Schweißnaht im Querschnitt ein V-
Profil.
Dieses bekannte Regelungsverfahren beruht darauf, daß beim
Schweißen der Lichtbogen seine Länge fortlaufend ändert, und
zwar bedingt durch den sich fortlaufend ändernden Abstand
zwischen dem Werkstück und dem - auf konstanter Höhe über dem
Werkstück - geführten Schweißkopf. Diese Längenänderung des
Lichtbogens beim Schweißvorgang wird durch die erwähnte Pen
delbewegung erreicht. Der Höhenistwert bei diesen bekannten
Regelungsverfahren wird im Prinzip durch eine Addition des
sich während einer Pendelwelle ändernden ohm′schen Widerstands
gewonnen und der Seitenistwert wird über eine Subtraktion der
ohm′schen Widerstände über eine Pendelwelle gewonnen. Beide
Istwerte werden also über die Messung des ohm′schen Widerstan
des des Lichtbogens jeweils über die volle Pendelwelle - bzw.
über alle Pendelwellen - gewonnen.
Dieses bekannte Verfahren kann mit Erfolg aber nur bei in
Bezug auf die Schweißnaht symmetrischen Werkstücken eingesetzt
werden. Hat die Schweißfuge eine solche Geometrie, daß sie bei
einer Auslenkung des Schweißkopfes nach links der Lichtbogen
länger wird, während er bei einer Auslenkung nach rechts kür
zer wird (oder umgekehrt), so arbeitet dieses bekannte Ver
fahren nicht mehr, weil dann die Meßergebnisse der linken und
der rechten Halbwelle der Pendelbewegung unterschiedlich sind.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt,
ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschla
gen, das eine Regelung auch bei asymmetrischen Fugengeometrien
mit der notwendigen Genauigkeit ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß
die Meßwerte für die bezüglich der Hauptbewegungsrichtung
rechten Pendelhalbwellen von den Meßwerten für die bezüglich
der Schweißnaht linken Pendelhalbwellen voneinander getrennt
ausgewertet werden und daß die eine Gruppe der so gewonnenen
Meßwerte in den Regelkreis als Höhenistwert eingegeben wird
und die andere Gruppe der so gewonnenen Meßwerte als Seiten
istwert.
Die Meßgenauigkeit wird erhöht, wenn, wie dies bevorzugt wird,
nur die Meßwerte im Bereich der Spitzen der Pendelhalbwellen
für die Regelung ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie
len näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale
ergeben. Dabei wird zum besseren Verständnis eingangs auch das
vorstehend erläuterte bekannte Verfahren dargestellt. Es
zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung nach dem herkömm
lichen Verfahren;
Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der
Aussagefähigkeit des Seitenistwertes bei diesen
bekannten Verfahren nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, hier aber
bei einer asymmetrischen Schweißfuge;
Fig. 4 perspektivisch das Prinzip des erfindungsgemä
ßen Verfahrens;
Fig. 5 ebenfalls perspektivisch weitere
Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Verfahrens
führung;
Fig. 6 ein Diagramm zur Definition des Arbeitsbereichs
beim erfindungsgemäßen Verfahren.
Zunächst sollen anhand von Fig. 1 die Grundlagen des Licht
bogensensors erläutert werden.
Der Lichtbogenpendelsensor wird eingesetzt, um während eines
mit frei programmierbaren Mechaniken, im folgenden Roboter
genannt, automatisierten Schweißprozesses die Position eines
bei Pos. 1 angedeuteten Schweißbrenners (Schweißpistole) so
anzupassen, daß der Schweißbrenner immer korrekt entlang einer
Schweißfuge geführt wird. In Fig. 1 ist als Beispiel eine V-
förmig profilierte, d. h. symmetrische, Schweißfuge darge
stellt, die durch zwei aneinander stoßende Werkstücke 2, 3 mit
entsprechend profilierten Oberflächen ausgebildet wird.
Während des Sensorbetriebes wird der Schweißbrenner 1 und
somit der von ihm erzeugte und bei Pos. 4 angedeutete Licht
bogen in eine quer zur Schweißnaht liegende, periodische Pen
delbewegung versetzt, die bei Pos. 5 angedeutet ist. Hierdurch
wird der Lichtbogen 4 in Abhängigkeit von der Form der
Schweißfuge in seiner Länge ständig beeinflußt.
In Fig. 1 ist außerdem ein Koordinatensystem mit aufeinander
senkrecht stehenden Achsen 6, 7 angedeutet, wobei die horizon
tale Achse 6 in der Richtung der Schweißnaht verläuft und die
dazu vertikale Achse 7 die Höhe des Brenners 1 über dem Werk
stück 2, 3 angibt. Die Achse der dritten Koordinate, die sich
also in Seitenrichtung erstreckt, ist in Fig. 1 bei Pos. 8
gezeigt.
Die Arbeitsweise des bisher bekannten Regelungsverfahrens, das
also nur bei symmetrischen Nahtformen eingesetzt werden kann,
ist wie folgt.
Der Mittelwert der Lichtbogenlänge (Li) - gemessen über eine
gesamte Pendelperiode - ist ein Maß für die mittlere Licht
bogenlänge und somit ein Maß für den Abstand des Brenners vom
Werkstück, im folgenden Höhenistwert "Hi" genannt.
Hi = Mittelwert (Li) (1).
Die Differenz zwischen dem gemessenen Höhenistwert und einem
vorgegebenen Höhensollwert (Sollabstand des Brenners vom Teil)
wird bei der Bewegung des Roboters berücksichtigt.
Die Seitenabweichung bzw. der Seitenistwert "Si" wird errech
net aus der Differenz der Lichtbogenlängensummen der ersten
(L1i) und der zweiten (L2i) Pendelhalbwelle.
Si = Summe (L1i) - Summe (L2i).
Pendelt der Lichtbogen symmetrisch zur Schweißnahtmitte, so
werden die Summen der Lichtbogenlängen der ersten und zweiten
Pendelhalbwelle gleich groß sein, die Seitenabweichung "Si"
wird zu Null. Andernfalls wird, je nach Richtung und Größe der
Seitenabweichung, "Si" positive oder negative Werte annehmen.
Die Seitenabweichung wird bei der Bewegung des Roboters be
rücksichtigt.
Die oben beschriebenen Algorithmen liefern nur bei symmetri
schen Nähten ein brauchbares Ergebnis, da nur hier Höhenist
wert Hi und Seitenabweichung Si hinreichend unabhängig sind.
Bei asymmetrischen Fugengeometrien, z. B. bei Ecknähten, ist
die Unabhängigkeit nicht gegeben, vielmehr ergeben sich für Si
Doppeldeutigkeiten. Fig. 3 zeigt diese Verhältnisse. Während
sich bei symmetrischen Nähten die Lichtbogenlängensumme Li1
und Li2 bei Mittelstellung des Brenners aufheben und sonst
eindeutig positiv oder negativ sind, ist bei asymmetrischen
Nähten Si bei Mittelstellung maximal und sonst immer kleiner.
(Vgl. Fig. 3.)
Die Größe von Si beinhaltet bei bekannten Verfahren somit
keine Information über die Richtung der Abweichung und kor
rigiert im schlimmsten Fall in die falsche Richtung.
Bei asymmetrischen Nahtformen, wie z. B. Eck- und Überlappnäh
te, bei denen Schweiß- wie Pendelbewegung zulässig ist, kann
ein Roboter mit dem erfindungsgemäßen Verfahren höhen- und
seitengeführt werden.
Dabei werden die Lichtbogenlängenmeßwerte für die Höhen- und
Seitenführung über die Pendelbewegung zugeordnet. Analog zu
dem beschriebenen Verfahren für die Seitenabweichung Si werden
für jede Pendelhalbwelle die mittlere Lichtbogenlänge Li1 und
Li2 gebildet. Der Wert Li1 der ersten Pendelhalbwelle wird als
Höhenistwert Li, der Wert der zweiten Pendelhalbwelle Li2 als
Seitenistwert Si genutzt (siehe Fig. 3).
Die Zuordnung der Pendelhalbwelle (PHW) zu den Höhen- oder
Seitenistwerten kann fest erfolgen, so daß z. B. immer die
erste PHW den Höhenistwert liefert und die zweite PHW den
Seitenistwert. In diesem Fall ist auf die Programmierung der
Pendelbewegung in bezug auf die Lage des höheren Nahtteils zur
Schweißrichtung besonders zu achten (Fig. 5).
Die Zuordnung kann aber auch frei erfolgen, so daß bei einer
immer konstanten Pendelbewegung in einer Tabelle festgehalten
wird, ob der Höhen- oder Seitenistwert in der ersten PHW er
mittelt wird.
Ausgehend von der in Fig. 6 unten dargestellten Nahtform, wird
die mittlere Lichtbogenlänge der ersten pendelnden Halbwelle
einer Pendelbewegung (Höhenmeßwert) als Funktion der Seiten
lage dargestellt.
Hierbei ist zu erkennen, daß der Höhenmeßwert dann ansteigt,
wenn die Pendelbewegung der ersten Pendelhalbwelle an der
Kante zwischen höherem und niedrigem Nahtteil ausgeführt wird.
Außerdem ist in Fig. 6 die mittlere Lichtbogenlänge der zwei
ten Pendelhalbwelle (Seitenmeßwert) dargestellt.
Der Seitenmeßwert beginnt dann anzusteigen, wenn die Bewegung
der zweiten Pendelhalbwelle an der Kante zwischen höherem und
niedrigerem Nahtteil ausgeführt wird. Resultierend ergibt sich
somit ein Versatz des ansteigenden Verhaltens zwischen Höhen
meßwert und Seitenmeßwert von einer halben Pendelamplitude.
Dieser Versatz stellt den Arbeitsbereich des Sensors dar. Im
Arbeitsbereich ist zu erkennen, daß die Seitenregelung bei
einem Versatz in der Seitenlage ein Meßsignal erhält, um eine
Seitenkorrektur auszuführen, während der Höhenmeßwert von die
ser fehlerhaften Seitenlage unbeeinflußt bleibt. Dieses Ver
halten ist Grundprinzip des Sensors entsprechend dieser Erfindung.
Claims (2)
1. Verfahren zum fortlaufenden Regeln der Position eines
Schweißkopfes in Bezug auf eine vom Schweißkopf her zu
stellenden Schweißnaht, wobei der beabstandet über der
Schweißnaht angeordnete Schweißkopf eine seiner linearen
Schweißbewegung überlagerte Pendelbewegung ausführt,
während der der sich zeitlich ändernde ohm′sche Wider
stand des Lichtbogens oder eine dazu analoge Größe gemes
sen wird, und wobei aus den Meßsignalen ein Maß für die
Höhe des Schweißkopfes über der Schweißnaht und für die
seitliche Abweichung des Schweißkopfes in Bezug auf die
Schweißnaht abgeleitet wird, welche Meßgrößen in den
Regelkreis eingegeben werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwerte für die bezüglich der Hauptbewegungs
richtung rechten Pendelhalbwellen von den Meßwerten für
die bezüglich der Schweißnaht linken Pendelhalbwellen
voneinander getrennt ausgewertet werden und daß die eine
Gruppe der so gewonnenen Meßwerte in den Regelkreis als
Höhenistwert eingegeben wird und die andere Gruppe der so
gewonnenen Meßwerte als Seitenistwert.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Meßwerte im Bereich der Spitzen der Pendel
halbwellen für die Regelung ausgenutzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934317178 DE4317178C2 (de) | 1993-05-22 | 1993-05-22 | Verfahren zum Regeln der Position eines Schweißkopfes über einer Schweißnaht |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934317178 DE4317178C2 (de) | 1993-05-22 | 1993-05-22 | Verfahren zum Regeln der Position eines Schweißkopfes über einer Schweißnaht |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4317178A1 true DE4317178A1 (de) | 1994-11-24 |
DE4317178C2 DE4317178C2 (de) | 1995-10-19 |
Family
ID=6488748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934317178 Expired - Fee Related DE4317178C2 (de) | 1993-05-22 | 1993-05-22 | Verfahren zum Regeln der Position eines Schweißkopfes über einer Schweißnaht |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4317178C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20101452U1 (de) * | 2001-01-27 | 2002-04-04 | KUKA Schweissanlagen GmbH, 86165 Augsburg | Bearbeitungsvorrichtung |
AT410641B (de) * | 2000-04-05 | 2003-06-25 | Fronius Schweissmasch Prod | Verfahren zum fortlaufenden regeln bzw. nachführen einer position eines schweissbrenners bzw. eines schweisskopfes |
DE102007021361A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Verfahren und Vorrichtung zum Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0186041A1 (de) * | 1984-12-21 | 1986-07-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Führung von Lichtbogenschweissköpfen mechanisierter Schweissanlagen |
US4937426A (en) * | 1987-12-28 | 1990-06-26 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho | Automatic groove tracing method for an arc welding robot |
-
1993
- 1993-05-22 DE DE19934317178 patent/DE4317178C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0186041A1 (de) * | 1984-12-21 | 1986-07-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Führung von Lichtbogenschweissköpfen mechanisierter Schweissanlagen |
US4937426A (en) * | 1987-12-28 | 1990-06-26 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho | Automatic groove tracing method for an arc welding robot |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT410641B (de) * | 2000-04-05 | 2003-06-25 | Fronius Schweissmasch Prod | Verfahren zum fortlaufenden regeln bzw. nachführen einer position eines schweissbrenners bzw. eines schweisskopfes |
US6927360B2 (en) | 2000-04-05 | 2005-08-09 | Fronius International Gmbh | Method for continuously regulating or tracking a position of a welding torch or a welding head |
DE20101452U1 (de) * | 2001-01-27 | 2002-04-04 | KUKA Schweissanlagen GmbH, 86165 Augsburg | Bearbeitungsvorrichtung |
DE102007021361A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Verfahren und Vorrichtung zum Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4317178C2 (de) | 1995-10-19 |
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