DE3234002A1 - Method of regulating the welding operation at the end of welding - Google Patents
Method of regulating the welding operation at the end of weldingInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Regelung des SchweißvorgangsProcedure for controlling the welding process
am Schweißende Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Schweißvorgangs am Schweißende beim automatischen Schweißen mit abschmelzender Elektrode, wie es beispielsweise aus der DE-PS 25 38 715 als bekannt hervorgeht.at the end of welding The invention relates to a method for controlling the Welding process at the end of welding in automatic welding with a consumable electrode, as it emerges as known from DE-PS 25 38 715, for example.
Bei einer bekannten Einrichtung zur Lieferung des Schweißstroms beim automatischen Schweißen besitzt die Schweißstromquelle eine Konstantspannungs-Rennlinie (Charakteristik).In a known device for supplying the welding current when automatic welding, the welding power source has a constant voltage racing line (Characteristic).
Hier bleibt die am Schweißstromkreis angelegte Spannung im wesentlichen konstant, während sich die Stromstärke im Schweißstromlcreis in Abhängigkeit von Schwankungen der Länge des Lichtbogens in weiten Grenzen ändern kann.The voltage applied to the welding circuit essentially remains here constant, while the amperage in the welding current circuit depends on Fluctuations in the length of the arc can change within wide limits.
Um einen stabilen Schweißprozeß mit gleichmäßigen Schweißnähten und konstantem Einbrand zu erzielen, muß die Elektrode deshalb mittels eines bei dieser Art der Schweißstromquelle in einem eigenen Stromkreis gelegenen Elektrodenvorschub motors kontinuierlich vorgeschoben werden. Die Schweißstromstärke ergibt sich in Abhängigkeit der eingestellten Vorschubgeschwindigkeit des Elektrodenvorschubs. Wird z. B. die Vorschubgeschwindigkeit vermindert, verlängert sich der Lichtbogen, wodurch die Schweißstromstärke sinkt und die Elektrode langsamer abschmilzt.To ensure a stable welding process with even weld seams and To achieve constant penetration, the electrode must therefore by means of a with this Type of welding power source located in a separate circuit motor are continuously advanced. The welding current strength results in Dependence of the set feed rate of the electrode feed. Is z. B. the feed rate is reduced, the arc is lengthened, as a result, the welding current drops and the electrode melts more slowly.
Der Einbrand und die Güte einer Schweißnaht ist ferner abhängig von der konstanten Vorscllubgeschwindigkeit der SchweißsteLle mittels eines chweistellenvorschubs.The penetration and the quality of a weld seam are also dependent on the constant closing speed of the welding point by means of a welding point feed.
bei Nicht-Kaustautspannungsquellen kann die steuerung das Abstands zwischen Elektrode und Werkstück beispielsweise mittels eines Mikrocomputersystems ertolgeil be Messung des Lichtbogens tronis und der Spannung zwischen Elektrode und Werkstück wie beispielsweise aus "Mikroprozessoren und Mikrocomputer", Werner Diehl, Vogelverlag, S. Auflage, 1980, S. 146 7, bekannt.In the case of non-chewing voltage sources, the control can adjust the distance between the electrode and the workpiece, for example by means of a microcomputer system due to measurement of the arc tronis and the voltage between the electrode and workpiece such as, for example, from "Microprocessors and Microcomputers", Werner Diehl, Vogelverlag, S. Edition, 1980, p. 146 7, known.
Gegen Ende einer Schweißnaht muß im allgemeinen werkstüc#kbedingt der Schweißstellenvorschub abgeschaltet werden, so daß die Schweißstelle nach einer kurzen Nachlaufzeit an einem vorbestimmten Ort, dem Nahtende, zum Stillstand kommt.Towards the end of a weld seam must generally depend on the workpiece the welding point feed can be switched off, so that the welding point after a short follow-up time comes to a standstill at a predetermined location, the seam end.
Ein sauberes Nahtende und störungsfreier Betrieb einer automatischen Schweißanlage wäre dann gewährleistet, wenn der Elektrodenvorschub zum selben Zeitpunkt durch Abschalten des Elektrodenvorschubmotors vollkommen stillgesetzt werden könnte und gleichzeitig der Schweißstrom abgestellt würde.A clean seam end and trouble-free operation of an automatic The welding system would be guaranteed if the electrode was fed at the same time could be completely stopped by switching off the electrode feed motor and at the same time the welding current would be switched off.
Die Trägheit der Schwungmassen des Elektrodenvorschubmotors bewirkt jedoch, daß der Elektrodenvorschub nicht sofort stehenbleibt. Bei gleichzeitigem Abschalten der Schweißstromquelle bestünde die Gefahr, daß die Elektrode auf die noch glühende Werkstückoberfläche auftrifft und festsch#eißt.The inertia of the centrifugal masses of the electrode feed motor causes however, that the electrode advance does not stop immediately. At the same time Switching off the welding power source would run the risk of the electrode on the hits the surface of the workpiece while it is still glowing and sticks.
Deshalb muß das nachfolgene Elektrodenmaterial freigebrannt werden. Dies geschieht dadurch, daß die Schweißstromquelle über den Zeitpunkt des Abschaltens des Elektrodenvorschubmotors hinaus angeschaltet bleibt. Die mit sich verringernder Vorschubgeschwindigkeit nachrückende Elektrode schmilzt dann weiter ab, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß die Elektrode nicht soweit abschmilzt, daß sie am Kontaktrohr, das auch als Schutzgasdüse ausgebildet sein kann, festbrennt, wodurch Störungen im automatischen Schweißablauf entstünden. Gleichzeitig müssen die Zeitpunkte der Abschaltung von Schweißstrom und Elektrodenvorschub zeitlich so ablaufen, daß ein sauberer Nahtabschluß entsteht.Therefore, the subsequent electrode material must be burned free. This is done by the welding current source being switched off at the time it is switched off of the electrode feed motor remains switched on. The one with decreasing Electrode advancing at the rate of advance then melts further, however Care must be taken that the electrode does not melt so far that it is on the Contact tube, which can also be designed as a protective gas nozzle, burns, whereby Malfunctions in the automatic welding process would arise. The times must be at the same time the switching off of the welding current and electrode feed are timed so that a clean seam finish is created.
Ein bekanntes Verfahren nach DE-PS 25 38 715 sieht vor, nach dem Abschalten des Schweißstellenvorschubmotors mit definierter abgestimmt er Elektrodenvorschubges chwindigkeit und mit einer verminderten Schweiß leistung während einer abgestimmten Übergangszeit bei am Schweißnahtende stillstehendem Schweißkopf weiterzuschweißen, um einen sauberen Nahtabschluß und ein Freibrennen der Elektrode zu erreichen. Bei diesem Verfahren ebenso wie bei nahezu allen bekannten Verfahren muß immer eine definierte, empirisch ermittelte Zeitspanne vorgegeben werden, während der bis zum Abschalten des Schweißstroms mit geänderten, ebenfalls empirisch ermittelten Schweißparametern weitergeschweißt wird. Insbesondere wird eine definierte Verlangsamung der Elektrodenvorschubgeschwindigkeit und die Verringerung der Schweißleistung durch Abschalten z. B.A known method according to DE-PS 25 38 715 provides after switching off of the welding point feed motor with a defined, coordinated electrode feed speed and with a reduced sweat performance during a coordinated Transitional period when the welding head is stationary at the end of the weld, in order to achieve a clean seam finish and burn-off of the electrode. at this method as well as with almost all known methods must always be a defined, empirically determined period of time can be specified during the up to Switching off the welding current with changed, also empirically determined welding parameters welding is continued. In particular, there is a defined slowing down of the electrode advance rate and the reduction in welding performance by switching off z. B.
einer Phase oder zuschaltbaren Widerständen im Schweißstromkreis als Lösung angegeben.a phase or switchable resistors in the welding circuit as Solution given.
Aufgrund der zeitgeregelten Endphase des Schweißvorgangs kommt es immer wieder zu Störungen bei automatischen Anlagen durch Festbrennen der Elektrode am Werkstück oder Kontaktrohr, da Änderungen im Abbremsverhalten des Elektrodenvorschubs, z. B. durch unterschiedlichen Auffüllgrad der Abwickelspule und daraus resultierender geänderter Vorspannung des Elektrodendrahtes oder sonstige sich ändernden Reibungseinflüsse bewirkt, nicht erfaßt werden können.Because of the time-controlled end phase of the welding process, it happens repeatedly to malfunctions in automatic systems due to sticking of the electrode on the workpiece or contact tube, as changes in the braking behavior of the electrode feed, z. B. by different degrees of filling of the supply reel and resulting changed pretensioning of the electrode wire or other changing frictional influences causes, cannot be detected.
Nachteilig bei diesen Verfahren ist auch die unter Umständen langwierige und schwierige,nur durch Testschweißungen zu erreichende Abstimmung der Parameter Zeit, Elektrodenvorschub und Schweißleistung bei stillstehendem Schweißkopf.The disadvantage of these processes is also the lengthy one and difficult adjustment of the parameters, which can only be achieved by test welds Time, electrode feed and welding power with the welding head at a standstill.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Störungen bei automatischen Schweißanlagen durch von Werkstück zu Werkstück konstanten Drahtrjjckbrand zu vermeiden.The invention is based on the problem of malfunctions in automatic Avoid welding systems by constant wire burns from workpiece to workpiece.
Diese Aufgabe wird bei einen gattungsgemäßen Verfahroii durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöste Der Schweißprozeß kann durch Angabe der Schweißstromståke eindeutig definiert werden. Deshalb kann immer die gleiche Freibrennstrecke erzielt werden, weil bei Verwendung einer Konstantspannungsquelle die Lichtbogenlänge in direkter Abhängigkeit zur Schweißstromstärke steht und die wiederum von der Elektrodenvorschubgeschwindigkeit abhängt.This task is achieved in a generic method by the Characteristic features of the claim solved The welding process can be specified by the welding current can be clearly defined. Therefore it can always be the same Free burning distance can be achieved because when using a constant voltage source the arc length is directly dependent on the welding current strength and the in turn depends on the electrode advance speed.
Dabei kann der Sollwert der Stromstärke,bei der die Schweiß stromquelle abgeschaltet wird, so festgelegt werden, daß ein optimaler Schweißnahtabschluß erzielt wird.The nominal value of the current intensity at which the welding power source is switched off, be determined so that an optimal weld finish is achieved will.
Außerdem wird der Zündprozeß verbessert, da immer diese#ben Anfangsbedingungen gegeben sind.In addition, the ignition process is improved because these # ben initial conditions given are.
Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargeL stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated by means of one in the drawings Embodiment explained in more detail.
Es zeigen Fig. l ein Funktionsschema zur Steuerung der stromstärkeabhängigen Abschaltung der Schweißstromquelle, Fig. 2 ein Zeitdiagramm, das den qualitativen Verlauf mehrerer Schweißparameter während der Abschaltphase zeigt.FIG. 1 shows a functional diagram for controlling the current intensity-dependent Shutdown of the welding power source, Fig. 2 is a time diagram showing the qualitative Shows the course of several welding parameters during the switch-off phase.
In dem dargestellten Funktionsschema liefert eine nicht dargestellte Schweißstromquelle über ein, sofern die Versorgung aus einem Drehstromnetz erfolgt, nachgeschal tetes Gleichrichtergerät 1 eine konstante Spannung. Eine abschmelzende Elektrode 2 erhält ihren Schweißstrom aus der Schweißstromquelle über einen Schleifkontakt, der innerhalb eines Kontaktrohrs 3, das auch als Schutzgasdüse ausgebildet sein kann, liegt und die Elektrode 2 führt. Der Schweißkreis ist geschlossen durch einen Lichtbogen 4 zwischen abschmelzender Elektrode 2 und Werkstück 5.In the functional diagram shown, a not shown provides Welding power source via a, if the supply comes from a three-phase network, downstream rectifier device 1 has a constant voltage. A melting one Electrode 2 receives its welding current from the welding current source via a sliding contact, within a contact tube 3, which can also be designed as a protective gas nozzle can, lies and the electrode 2 leads. The welding circuit is closed by a Arc 4 between melting electrode 2 and workpiece 5.
Die auf einer Abspulrolle 6 aufgewickelte abschmelzende Elektrode 2 erhält ihren Vorschub durch Vorschubrollen 7, die von einem Motor 8 angetrieben werden, der einen vom Schweißstromkreis unabhängigen Stromkreis besitzt.The consumable electrode wound on a reel 6 2 is fed by feed rollers 7, which are driven by a motor 8 that has a circuit that is independent of the welding circuit.
Im Schweißstromkreis liegt zur Messung der Schweißstromstärke ein Meßwertaufnehmer 9, der zum Vergleich des Istwerts mit einem Sollwert mit einer Steuerung 10 in Verbindung steht, die das Abschalten des Schweißstromes regelt.In the welding circuit there is a measurement of the welding current strength Measurement transducer 9, the comparison of the actual value with a setpoint with a Controller 10 is in connection, which regulates the switching off of the welding current.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die zeitliche Abfolge der Abschaltvorgänge von Schweißstromquelle, Elektrodenvorschub und Schweißstellenvorschub.FIG. 2 shows in a diagram the chronological sequence of the shutdown processes of welding power source, electrode feed and welding point feed.
Die Kurve il zeigt die Stromstärke über der Zeit. km Zeitpunkt 12 werden der Schweißstellenvorschub und der Elektrodenvorschub abgestellt. Vom Zeitpunkt 12 bis zum Erreichen des Sollwerts des Schweißstromes im Zeitpunkt 13 nimmt die Stromstärke in Abhängigkeit vom Abstand der abschmelzenden Elektrode zur Werkstückoberfläche ab.The curve il shows the current strength over time. km time 12 the welding point feed and the electrode feed are switched off. From the time 12 until the target value of the welding current is reached at time 13, the Amperage as a function of the distance between the consumable electrode and the workpiece surface away.
Kurve 14 zeigt die konstante Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode bis zum Abschaltzeitpunkt 2, von wo aus die Vorschubgeschwindigkeit auf Null im Zeitpunkt i mit einem Verlauf der das Abbremsverh<lEten der #lektrodenvorschub-' einrichtung wiedergibt oder entlang einer gesteuerten Kurve abnimmt.Curve 14 shows the constant advance speed of the electrode until switch-off time 2, from where the feed rate is reduced to zero in Time i with a course of the braking behavior of the electrode feed device reproduces or decreases along a controlled curve.
Kurve 17 zeigt die konstante Schweißstellenvorschubgeschwindigkeit bis zum Zeitpunkt 12, von wo aus die Geschwindigkeit auf Null zum Zeitpunkt 19 abnimmt.Curve 17 shows the constant weld feed rate up to time 12, from where the speed decreases to zero at time 19.
Um einen störungsfreien Betrieb von automatischen SchweiB-anlagen zu erzielen, muß von Werkstück zu Werkstück immer die gleiche Freibrennstrecke erzielt werden, d. h. der it; stand zwischen dem unteren Ende der abschmelzenden Elektrode 2 und Werkstück- (5) bzw. Schmelzbadoberfläche muß immer gleici sein im Augenblick des Abschaltens des Schweißstroms. Dabei wird erreicht, daß die Elektrode 2 weder am Werkstück 5 festschweißt, noch am Kontaktrohr 3 oder am gleichzeitig als Schutzgasdüse ausgebildeten Kontaktrohr des Schweißkopfs Dazu wird die Stromstärke im Schweißstromkreis über einen Meßwertaufnehmer 9 gemessen und die Schweißstromquelle immer eine Steuerung 10, die Istwerte mit einem vorher festgelegten Sollwert vergleicht, bei Erreichen des Sollwerts abkestellt. Der Sollwert für die Stromstärke im Abschaltzeitpunkt liegt deutlich unter dem Wert der Stromstärke wähtend des Schweißvorgangs vor der Abschaltphase und kann empirisch gefunden werden, indem z.B. für verschiedene Stromstärken bei einer angelegten Spannung Schweißproben erstellt werden.To ensure trouble-free operation of automatic welding systems To achieve this, the same burn-free distance must always be achieved from workpiece to workpiece be, d. H. the it; stood between the lower end of the consumable electrode 2 and workpiece (5) or weld pool surface must always be the same at the moment switching off the welding current. It is achieved that the electrode 2 neither welded to the workpiece 5, still to the contact tube 3 or at the same time as a protective gas nozzle formed contact tube of the welding head This is the current strength in the welding circuit Measured via a transducer 9 and the welding power source always a control 10, which compares the actual values with a previously defined setpoint, when reached of the setpoint. The setpoint for the amperage at the time of switch-off is well below the value of the amperage during the welding process before the Shutdown phase and can be found empirically, e.g. for different currents weld specimens are made with an applied voltage.
Dabei muß zum einendarauf geachtet werden, daLS die Elektrode 2 freigebrannt ist und zum anderen, daß die Güte des Schweiß-' abschlußes befriedigend ist.On the one hand, care must be taken to ensure that electrode 2 is burned free is and on the other hand that the quality of the welding 'conclusion is satisfactory.
Im Zeitpunkt 12 wird der Schweißstellenvorschub im allgemeinen werkstückbedingt abgestellt und das Schweißnahtende zum Zeitpunkt 19 erreicht. Der Elektrodenvorschubmotor 8 wird sinnvollerweise gekoppelt mit dem Schweißstellenvorschubmotor etwa zur selben Zeit abgestellt. Die Güte des Schweißnahtabschlusses hängt von der Abstimmung der Abschaltzeitpunkte und der Einstellung der anderen Schweißparameter wie z. B. den Vorschubgeschwindigkeiten ab.At the point in time 12, the welding point advance is generally dependent on the workpiece stopped and the end of the weld is reached at time 19. The electrode feed motor 8 is sensibly coupled with the welding point feed motor about the same Time turned off. The quality of the weld seam depends on the coordination of the Switch-off times and the setting of the other welding parameters such as B. the Feed speeds.
Falls es zulässig ist, daß z. B. bei unterbrochenen Schweißnähten Beginn und Auslauf der Teilnähte mit geänderten Schweißparametern ausgeführt sind, braucht der Schweißstellenvorschub am Teil-Schweißnaht-Ende nicht abgestellt zu werden.If it is permissible that e.g. B. with interrupted welds The beginning and end of the partial seams are executed with changed welding parameters, the welding point feed does not need to be switched off at the partial weld seam end will.
Das Zeitintervall vom Zeitpunkt 12 bis 13, während welchem Schweißstrom anliegt, ist abhängig vom Beginn des Zeitpunkts 12, bei dem der Elektrodenvorschubmotor 8 abgestellt wird, und dem Verlauf der Elektrodenvorschubgeschwindigkeit bis zum Stillstand im Zeitpunkt 16, da die Stromstärke abhängig von der Räckschmelzgeschwindigkeit der Elektrode 2 und der sich vermindernden Vorschubgeschwindigkeit ist.The time interval from time 12 to 13 during which welding current is applied depends on the beginning of time 12 at which the electrode feed motor 8 is turned off, and the course of the electrode feed speed up to Standstill at time 16, since the current strength depends on the back melt speed of the electrode 2 and the decreasing feed rate.
Bei Bedarf kann durch zusätzliche Einrichtungen die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode 2 im Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten 12 und 16 zur Verbesserung des Schweißnahtendes abweichend vom Eigenbremsverhalten gesteuert werden. Damit ändert sich auch der Zeitpunkt 13 der Abschaltung des Schweißstroms entsprechend von selbst.If necessary, the feed speed can be increased by additional devices of electrode 2 in the time interval between times 12 and 16 for improvement of the weld seam end can be controlled differently from the self-braking behavior. In order to the point in time 13 of switching off the welding current also changes accordingly by itself.
Der einmal festgelegte Schweißablauf beim Abschluß einer Schweißung kann dann beliebig oft reproduziert werden, da es sich im Gegensatz Zll einer Zeitsteuerung um ein selbst regelndes Verfahren handelt. So werden interschiede im Abbremsverhalten ###veii#altenderElektrodenvorschubeinrichtung, bestehend aus El ektrodenvors chubmot or 8, Aufwickelspule 6 und Vorschubrollen 7, z. B. durch unterschiedlichen Füllgrad der Aufwickelspule 6 der Elektrode 2 oder Reibungsein1#iiiÜ#e -#ut omatisch ausgeglichen # 1 clien.The once defined welding sequence at the end of a weld can then be reproduced as often as required, since, in contrast to Zll, it is a time control is a self-regulating procedure. So there are differences in the braking behavior ### veii # altender electrode feed device, consisting of el ektrodenvorschubmot or 8, take-up reel 6 and feed rollers 7, e.g. B. by different degrees of filling the take-up reel 6 of the electrode 2 or friction in1 # iiiÜ # e - # ut omatically balanced # 1 clien.
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