WO2002066195A2 - Welding device, welding system and method for controlling and/or regulating the quantity of gas to be supplied to a welding process - Google Patents
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Definitions
- the advantage is achieved that the flow rate and the pressure of the gas are determined during the welding process, thereby providing even more precise data about the protective gas atmosphere that has been built up or is to be built up.
- a procedure according to claims 32 and 33 is also advantageous, whereby the advantage is achieved that the exact time course at the start or after the end of the welding process can be preset and thus an economical use of the gas used is ensured, since from the prior art Known devices usually have an unnecessarily high gas supply at the start and / or after the end of the welding process.
- the device 27 for determining the gas flow rate can be calibrated to flow rates of 0 to 20 sl / min (standard liters per minute) or 0 to 30 sl / min, in particular 10 to 40 sl / min.
- valve 42 is opened at the beginning of the welding process and after the end of the
- the diagram line 52 shows an area 53 after the start of the welding process, which can be stored as a curve with a predetermined time course in the control device 28 and / or the control and / or regulating device 4 and is essential for saving gas at the start of the welding process ,
- the time course can be steadily increasing or also step-like.
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Abstract
Description
Schweißgerät bzw. SchweißanlageWelding machine or welding system
Die Erfindung betrifft Schweißgeräte bzw. Schweißanlagen sowie Verfahren zum Steuern und/oder Regeln der einem Schweißprozeß zuzuführenden Gasmenge, wie in den Ansprüchen 1, 2 und 22, 23 beschrieben.The invention relates to welding devices or welding systems and methods for controlling and / or regulating the amount of gas to be supplied to a welding process, as described in claims 1, 2 and 22, 23.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Regelung der Gasdurchflußmenge zur Bildung einer Schutzgasatmosphäre für einen Schweißprozeß bekannt. Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Gaszufuhr von einem Gasspeicher über eine Versorgungs- leitung kommt es beim Start des Schweißprozesses zu einer unnötig hohen Gaszufuhr, wodurch der Lichtbogen verzerrt, im Extremfall sogar Verblasen wird und ein sehr unwirtschaftlicher Einsatz des Gases gegeben ist.Devices for regulating the gas flow rate to form a protective gas atmosphere for a welding process are already known. In these devices known from the prior art for supplying gas from a gas store via a supply line, an unnecessarily high supply of gas occurs at the start of the welding process, as a result of which the arc is distorted, in extreme cases even blown, and the gas is used very economically ,
Aus der EP 0 993 895 AI ist eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit einem Schweißbrenner, einer Schutzgasquelle, einer Leitung zwischen dem Schweißbrenner und dieser Schutzgasquelle, einem Magnetventil, welches ebenfalls in dieser Leitung angeordnet ist, und mit Mittel, um ein Signal in Abhängigkeit von physikalischen Größen eines Lichtbogens zu erzeugen, bekannt. Dieses Signal regelt das Magnetventil und infolgedessen auch die Gasdurchflußmenge.From EP 0 993 895 AI is a device for arc welding with a welding torch, a protective gas source, a line between the welding torch and this protective gas source, a solenoid valve, which is also arranged in this line, and with means for a signal depending on physical Generating sizes of an arc is known. This signal controls the solenoid valve and consequently the gas flow rate.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß durch die Einbindung einer physikalischen Größe des Lichtbogens zwar die theoretisch zugeführte Gasmenge während des Schweißprozesses kontrolliert werden kann, es aber nicht möglich ist, Rückschlüsse auf die tatsächlich zugeführte Gasmenge zu ziehen und eine zu hohe Gaszuführung beim Start des Schweißprozesses nicht verhindert wird. Weiters ist es nicht möglich, Rückschlüsse auf die noch verbleibendeThe disadvantage of this device is that although the physical quantity of the arc can be used to control the theoretically supplied amount of gas during the welding process, it is not possible to draw conclusions about the actually supplied amount of gas and excessive gas supply at the start of the welding process is not prevented. Furthermore, it is not possible to draw conclusions about the remaining one
Menge im Gasspeicher und die daraus resultierende noch mögliche Schweißzeit zu ziehen.Quantity in the gas storage and the resulting still possible welding time.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein Schweißgerät bzw. eine Schweißanlage zu schaffen, welche eine zu hohe Gaszufuhr vermeidet und somit einen wirtschaftlichen Einsatz des benötigten Schutzgases gewährleistet, und dennoch eine ausreichende Schutzgasatmosphäre für verschiedene Schweißprozesse gewährleistet.The object of the invention is now to provide a welding device or a welding system which avoids excessive gas supply and thus ensures economical use of the protective gas required, and yet ensures an adequate protective gas atmosphere for various welding processes.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die Anordnung der Vorrichtung in der Versorgungs- leitung die Möglichkeit geschaffen wird, die Gasdurchflußmenge auf einfachem Weg zu er- mitteln, wodurch der Istwert der Gasdurchflußmenge für einen Regelprozeß ermittelt werden kann und der Sollwert in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebseinstellungen bzw. verschiedenen Schweißparametern ermittelt wird und der Soll- und/oder Istwert mit einem Korrekturwert, welcher in Abhängigkeit des verwendeten Gases ermittelt wird, korrigiert wird.The object of the invention is achieved by the features in the characterizing part of claim 1. It is advantageous here that the arrangement of the device in the supply line makes it possible to easily determine the gas flow rate. average, whereby the actual value of the gas flow rate can be determined for a control process and the target value is determined depending on various operating settings or different welding parameters and the target and / or actual value is corrected with a correction value which is determined depending on the gas used ,
Die Aufgabe der Erfindung wird weiters durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruches 2 gelöst. Vorteilhaft ist hierbei, daß der Sollwert der Gasmenge in Abhängigkeit von Parametern des Schweißprozesses und/oder Betriebseinstellungen am Schweißgerät ermittelt wird und der zeitliche Verlauf der zuzuführenden Gasmenge am Start des Schweißprozesses genau definiert werden kann, wodurch eine Vorlaufzeit und deren exakter zeitlicher Verlauf vorbestimmbar ist und somit ein wirtschaftlicher Einsatz des Gases am Start des Schweißprozesses gewährleistet ist.The object of the invention is further achieved by the features in the characterizing part of claim 2. It is advantageous here that the setpoint of the gas quantity is determined as a function of parameters of the welding process and / or operating settings on the welding device and the time profile of the gas quantity to be supplied can be precisely defined at the start of the welding process, whereby a lead time and its exact time profile can be predetermined and thus an economical use of the gas at the start of the welding process is guaranteed.
Durch eine Maßnahme gemäß Anspruch 3 wird der Vorteil erzielt, daß aus allen für den Soll- und/oder Istwert relevanten Größen bzw. Daten ein Gesamtkorrekturwert errechenbar ist, welcher beim Soll- und/oder Istwert berücksichtigt wird.A measure according to claim 3 has the advantage that an overall correction value can be calculated from all the variables or data relevant for the setpoint and / or actual value, which is taken into account in the setpoint and / or actual value.
Die Merkmale des Anspruches 4 beschreiben vorteilhafte Parameter des Schweißprozesses bzw. Betriebseinstellungen am Schweißgerät, welche zur Ermittlung des Gesamtkorrektur- wertes herangezogen werden können.The features of claim 4 describe advantageous parameters of the welding process or operating settings on the welding device, which can be used to determine the overall correction value.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 5, da dadurch erzielt werden kann, daß mehrere Korrekturwerte zur Veränderung der Soll- und/oder Istwerte berechnet werden. Beispielsweise kann der Istwert mit einem von der Gasart abhängigen Korrekturwert beauf- schlagt werden und der Sollwert in Abhängigkeit von Parametern des Schweißprozesses und/oder Betriebseinstellungen am Schweißgerät verändert werden.An embodiment according to claim 5 is also advantageous, since it can be achieved that a plurality of correction values for changing the setpoint and / or actual values are calculated. For example, the actual value can be supplied with a correction value which is dependent on the gas type and the setpoint can be changed as a function of parameters of the welding process and / or operating settings on the welding machine.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform nach Anspruch 6, da dadurch der vom Steuer- und/ oder Regelventil geregelte Wert der Gasdurchflußmenge gemessen wird und somit eine Rück- meidung über die Effizienz der Regelung an die Steuervorrichtung des Schweißgerätes geliefert werden kann.An embodiment according to claim 6 is also advantageous, since it measures the value of the gas flow rate regulated by the control and / or regulating valve, and thus a feedback on the efficiency of the regulation can be supplied to the control device of the welding machine.
Vorteilhaft ist weiters eine Ausbildung gemäß Anspruch 7, da es damit möglich ist, ein bekanntes und sehr effektiv arbeitendes bzw. störungsunempfindliches Meßverfahren für die Istwerterfassung der Gasdurchflußmenge heranzuziehen. Der Vorteil der Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 ist darin zu sehen, daß die Vorrichtung zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge mit einer eigenen Steuervorrichtung ausgestattet ist und somit Auswertungen bzw. Rechenoperationen direkt von der Vorrichtung zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge durchgeführt werden können und die Steuer- und/oder Regel Vorrichtung des Schweißgerätes entlastet bleibt.An embodiment according to claim 7 is also advantageous, since it makes it possible to use a known and very effectively working or fault-insensitive measuring method for the actual value detection of the gas flow rate. The advantage of the embodiment according to claim 8 can be seen in the fact that the device for determining the gas flow rate is equipped with its own control device and thus evaluations or computing operations can be carried out directly by the device for determining the gas flow rate and the control and / or regulation Device of the welding machine remains unloaded.
Durch die Ausbildung nach Anspruch 9 ist es möglich, eine gewünschte Regelcharakteristik festzulegen und beim Start und/oder nach dem Beenden des Schweißprozesses immer eine Gaszuführung gemäß dieser gespeicherten Regelcharakteristik zu erhalten.The design according to claim 9 makes it possible to define a desired control characteristic and to always obtain a gas supply according to this stored control characteristic at the start and / or after the welding process has ended.
Die Merkmale im Anspruch 10 beschreiben eine vorteilhafte Ausführungsform für die Verwendung beim händischen Schweißen.The features in claim 10 describe an advantageous embodiment for use in manual welding.
Der Anspruch 11 beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zum Ermitteln der Gasdurchflußmenge, welche sich in der Praxis als zuverlässig und störungsunempfindlich herausgestellt hat.Claim 11 describes an advantageous embodiment of the device for determining the gas flow rate, which in practice has proven to be reliable and insensitive to interference.
Durch eine weitere mögliche Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Vorrichtung zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge auf jenes Gas kalibriert wird, welche die größte Wärmeaufnahmekapazität der üblicherweise verwendeten Gase aufweist und so die Umrechnung der tatsächlichen Gasdurchflußmenge bei der Verwendung von anderen Gasen erleichtert wird, da somit alle anderen Gase eine geringere Wärmeaufnahmefähigkeit besitzen müssen.Another possible embodiment advantageously achieves that the device for determining the gas flow rate is calibrated to the gas which has the greatest heat absorption capacity of the gases normally used and thus facilitates the conversion of the actual gas flow rate when using other gases, since all other gases must have a lower heat absorption capacity.
Der Anspruch 13 beschreibt vorteilhafte Gasdurchflußmengen, wie sie üblicherweise bei einem Schweißprozeß auftreten.The claim 13 describes advantageous gas flow rates, as they usually occur in a welding process.
Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 wird erreicht, daß eine tatsächliche Durchflußmenge von einer Vielzahl von Gasen gegebenenfalls bei unterschiedlichen Durch- flußmengen ermittelt werden kann.An advantageous embodiment according to claim 14 ensures that an actual flow rate of a large number of gases can be determined, if necessary, at different flow rates.
Vorteilhaft ist auch eine weitere Ausführungsform nach Anspruch 15, wodurch erreicht wird, daß die verwendete Gasart automatisch feststellbar ist und somit das Schweißgerät bzw. die Schweißanlage komfortabler zu bedienen ist bzw. die Gasart nicht mehr manuell am Schweiß- gerät bzw. der Schweißanlage eingestellt werden muß. Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante gemäß Anspruch 16 wird erreicht, daß vor dem Start des Schweißprozesses bzw. während des Schweißprozesses das Vorhandensein des Gases und der vorhandene Gasdruck festgestellt werden können.Another embodiment according to claim 15 is also advantageous, as a result of which the type of gas used can be determined automatically and the welding device or the welding system can thus be operated more conveniently or the gas type can no longer be set manually on the welding device or the welding system got to. According to another advantageous embodiment variant according to claim 16 it is achieved that the presence of the gas and the existing gas pressure can be determined before the start of the welding process or during the welding process.
Durch eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß Anspruch 17 wird erreicht, daß ein schneller leistungsstarker und störungsunanfälliger Datentransfer gewährleistet ist.An advantageous embodiment according to claim 17 ensures that fast, powerful and fault-free data transfer is ensured.
Ein wesentlicher Vorteil zu den Ansprüchen 18 bis 21 ist, daß das Steuer- und/oder Regelventil den Druck des von der Gasquelle zugeführten Gases nicht um einen konstanten Faktor herabsetzt, sondern dieser geregelt bzw. gesteuert wird und dadurch der Vorteil geschaffen wird, daß die Gasquelle mit einem sehr einfach aufgebauten und somit kostengünstigen Druckverminderer ausgestattet werden kann, da eine Feinabstimmung des Gasdruckes des an den Schweißprozeß abgegebenen Gases durch das Steuer- und/oder Regelventil durchgeführt wird. Dabei ist es auch möglich, daß der Druckminderer entfallen kann und die Gasquelle direkt am Schweißgerät angeschlossen werden kann.A major advantage to claims 18 to 21 is that the control and / or regulating valve does not reduce the pressure of the gas supplied by the gas source by a constant factor, but this is regulated or controlled, thereby creating the advantage that Gas source can be equipped with a very simple and therefore inexpensive pressure reducer, since the gas pressure of the gas released to the welding process is fine-tuned by the control and / or regulating valve. It is also possible that the pressure reducer can be omitted and the gas source can be connected directly to the welding machine.
Als vorteilhaft erweist sich dabei eine Ausgestaltung des Steuer- und/oder Regelventiles gemäß Anspruch 18, da damit eine gute Regelcharakteristik erreichbar ist, welche durch eine geringe Rechnerleistung für die Ansteuerung zu realisieren ist.An embodiment of the control and / or regulating valve according to claim 18 proves to be advantageous, since a good control characteristic can be achieved with it, which can be achieved by a low computer power for the control.
Der Anspruch 19 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungsform für die Ausgestaltung der Stellgröße.Claim 19 describes an advantageous embodiment for the configuration of the manipulated variable.
Durch Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 20 und 21 wird die Verwendung bzw. Ansteue- rung von kostengünstigen Steuer- und/oder Regelventilen ermöglicht.Training according to claims 20 and 21 enables the use or control of inexpensive control and / or regulating valves.
Die Aufgabe der Erfindung wird unabhängig aber auch durch ein Verfahren zum Steuern und/ oder Regeln der einem Schweißprozeß zuzuführenden Gasmenge gemäß den im Anspruch 22 angegebenen Maßnahmen gelöst. Die sich aus der Merkmalskombination des Kennzeichen- teils dieses Anspruches ergebenden Vorteile liegen darin, daß eine Vorrichtung zur Erfassung des Istwertes der Gasmenge angeordnet ist und der Sollwert in Abhängigkeit von Betriebseinstellungen am Schweißgerät und/oder Schweißparametern, welche beispielsweise gemessen werden, berechnet wird und der Soll- und/oder Istwert durch Daten physikalischer Kennwerte des verwendeten Gases in Relation zu dem zu zum Kalibrieren verwendeten Gas korrigiert wird. Damit können auch weitere für die Gasversorgung maßgebende Parameter, wie bei- spielsweise die Gas Vorlauf zeit, die Durchflußmenge und die Gasnachlaufzeit, direkt an den eingestellten Schweißprozeß angepaßt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die für die Gasversorgung wesentlichen Parameter, insbesondere die Gasvorlaufzeit, an die verwendeten Komponenten des Schweißgerätes bzw. der Schweißanlage, insbesondere an die Länge des Schlauchpaketes, abgestimmt werden können, so daß immer sichergestellt wird, daß bei der Zündung des Lichtbogens bereits eine Schutzgasatmosphäre aufgebaut ist. Weiters wird erreicht, daß durch die Kopplung der Gasversorgung mit dem Schweißprozeß, also die Parameter für die Gasversorgung mit den Schweißparametern, eine sehr hohe Gaseinsparung erzielt werden kann.The object of the invention is also achieved independently by a method for controlling and / or regulating the amount of gas to be supplied to a welding process in accordance with the measures specified in claim 22. The advantages resulting from the combination of features of the characterizing part of this claim are that a device for detecting the actual value of the gas quantity is arranged and the setpoint is calculated as a function of operating settings on the welding machine and / or welding parameters, which are measured, for example, and the The setpoint and / or actual value is corrected by data of physical characteristics of the gas used in relation to the gas used for calibration. This means that other parameters relevant for gas supply, such as for example, the gas lead time, the flow rate and the gas lag time can be directly adapted to the set welding process. Another advantage is that the essential parameters for the gas supply, in particular the gas lead time, can be matched to the components of the welding device or the welding system used, in particular to the length of the hose package, so that it is always ensured that the ignition a protective gas atmosphere has already been built up during the arc. Furthermore, it is achieved that by coupling the gas supply with the welding process, ie the parameters for the gas supply with the welding parameters, a very high gas saving can be achieved.
Die Aufgabe der Erfindung wird unabhängig aber auch durch ein Verfahren gemäß den im Anspruch 23 angegebenen Maßnahmen gelöst. Der sich aus der Merkmalskombination des Kennzeichenteiles dieses Anspruches ergebende Vorteil liegt darin, daß der exakte zeitliche Verlauf der Gaszuführung beim Start des Schweißprozesses voreinstellbar ist und somit die aufzubauende Schutzgasatmosphäre in Abhängigkeit des zu startenden Schweißprozesses voreinstellbar ist und auch Störfaktoren, wie beispielsweise ein sehr langes Schlauchpaket, berücksichtigt werden können.The object of the invention is also achieved independently by a method according to the measures specified in claim 23. The advantage resulting from the combination of features of the characterizing part of this claim lies in the fact that the exact time course of the gas supply at the start of the welding process can be preset and thus the protective gas atmosphere to be built up can be preset depending on the welding process to be started and also disruptive factors such as a very long hose package , can be taken into account.
Es ist auch ein Vorgehen gemäß Anspruch 24 möglich. Der dabei erreichbare Vorteil ist darin zu sehen, daß aus den für die Gaszufuhr relevanten Größen bzw. Parameter ein Gesamtkorrekturwert ermittelt wird, welcher beim Soll- und/oder Istwert einrechenbar ist.A procedure according to claim 24 is also possible. The advantage that can be achieved here is that an overall correction value is determined from the variables or parameters relevant to the gas supply, which can be included in the setpoint and / or actual value.
Durch die Maßnahme im Anspruch 25 werden vorteilhafte Parameter des Schweißprozesses und Betriebseinstellungen am Schweißgerät wiedergegeben, welche für die Gaszufuhr von großer Bedeutung sind.The measure in claim 25 shows advantageous parameters of the welding process and operating settings on the welding device which are of great importance for the gas supply.
Durch ein Vorgehen gemäß Anspruch 26 wird der Vorteil erzielt, daß mehrere unabhängige Korrekturwerte aus den Betriebseinstellungen am Schweißgerät und/oder den Parametern des Schweißprozesses errechenbar sind und der Soll- und/oder Istwert unabhängig voneinander durch verschiedene Korrekturwerte korrigiert werden können.By proceeding according to claim 26, the advantage is achieved that a plurality of independent correction values can be calculated from the operating settings on the welding device and / or the parameters of the welding process, and the setpoint and / or actual value can be corrected independently of one another by means of different correction values.
Der Vorteil eines Vorgehens gemäß Anspruch 27 ist darin zu sehen, daß CO den größten Wärmeaufnahmekoeffizienten der üblicherweise verwendeten Gase aufweist und somit nur Gase zum Einsatz kommen können, welche einen kleineren Wärmeaufnahmekoeffizienten als CO2 besitzen und somit die Korrekturwerte betreffend die verwendete Gasart leichter ermit- telbar sind.The advantage of a procedure according to claim 27 is that CO has the greatest heat absorption coefficient of the gases normally used and thus only gases can be used which have a smaller heat absorption coefficient than CO 2 and thus more easily determine the correction values for the type of gas used. are telable.
Durch ein Vorgehen gemäß Anspruch 28 wird der Vorteil erzielt, daß die verwendete Gasart nicht mehr von einem Benutzer des Schweißgerätes bzw. der Schweißanlage eingestellt bzw. eingegeben werden muß, sondern die verwendete Gasart automatisch erkannt werden kann und von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung die entsprechenden Daten zur Korrektur ausgelesen werden können.By proceeding according to claim 28, the advantage is achieved that the gas type used no longer has to be set or entered by a user of the welding device or the welding system, but rather the gas type used can be automatically recognized and by the control and / or regulating device the corresponding data can be read out for correction.
Ein sehr wesentlicher Parameter der zuzuführenden Gasmenge wird im Anspruch 29 beschrie- ben, wobei der an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung eingestellte Sollwert der Gasdurchflußmenge als Betriebseinstellung am Schweißgerät zu sehen ist und, wie schon zuvor beschrieben, beispielsweise durch den Korrekturwert für die Gasart korrigiert werden kann.A very important parameter of the gas quantity to be supplied is described in claim 29, the setpoint of the gas flow quantity set on the input and / or output device being seen as the operating setting on the welding machine and, as already described above, for example by the correction value for the gas type can be corrected.
Vorteilhaft ist aber auch ein Vorgehen gemäß Anspruch 30, da die Berechnung der Gasdurch- flußmenge durch eine andere Komponente durchgeführt werden kann und somit die Steuer- und/oder Regelvorrichtung des Schweißgerätes bzw. der Schweißanlage entlastbar ist. Ein derartiges Vorgehen ist bei großen Schweißanlagen mit mehreren Schweißgeräten und einer zentralen Gasversorgung von Vorteil, da die Gaszufuhr für jedes einzelne Schweißgerät bzw. jede einzelne Schweißanlage getrennt, geregelt und/oder gesteuert werden kann.However, a procedure according to claim 30 is also advantageous, since the calculation of the gas flow rate can be carried out by another component and the control and / or regulating device of the welding device or the welding system can thus be relieved. Such a procedure is advantageous in large welding systems with a plurality of welding devices and a central gas supply, since the gas supply for each individual welding device or each individual welding system can be separated, regulated and / or controlled.
Durch ein Vorgehen gemäß Anspruch 31 wird der Vorteil erzielt, daß die Durchflußmenge und der Druck des Gases während des Schweißprozesses ermittelt werden und dadurch noch genauere Daten über die aufgebaute bzw. aufzubauende Schutzgasatmosphäre zur Verfügung gestellt werden.By proceeding according to claim 31, the advantage is achieved that the flow rate and the pressure of the gas are determined during the welding process, thereby providing even more precise data about the protective gas atmosphere that has been built up or is to be built up.
Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen gemäß den Ansprüchen 32 und 33, wodurch der Vorteil erzielt wird, daß der exakte zeitliche Verlauf beim Start bzw. nach Beendigung des Schweißprozesses voreinstellbar ist und somit ein wirtschaftlicher Einsatz des verwendeten Gases gewährleistet wird, da bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen üblicherweise beim Start und/oder nach Beendigung des Schweißprozesses eine unnötig hohe Gaszufuhr erfolgt ist.A procedure according to claims 32 and 33 is also advantageous, whereby the advantage is achieved that the exact time course at the start or after the end of the welding process can be preset and thus an economical use of the gas used is ensured, since from the prior art Known devices usually have an unnecessarily high gas supply at the start and / or after the end of the welding process.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Schaubild eines Schweißgerätes in vereinfachter, schematischer Darstellung;Figure 1 is a diagram of a welding machine in a simplified, schematic representation.
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Aufbaues einer Schutzgaszufuhr für eine Schweißanlage bzw. ein Schweißgerät;2 shows a block diagram of a structure of a protective gas supply for a welding system or a welding device;
Fig. 3 ein Gasdurchflußmengendiagramm beim Start eines Schweißprozesses in vereinfachter Darstellung.Fig. 3 is a gas flow rate diagram at the start of a welding process in a simplified representation.
Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsge- mäße Lösungen darstellen.In the introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, the disclosures contained in the entire description being able to be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component names. The location information selected in the description, e.g. above, below, laterally etc. refer to the figure described and illustrated immediately and are to be transferred to the new position in the event of a change of position. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
In Fig. 1 ist eine Schweißanlage bzw. ein Schweißgerät 1 für verschiedenste Schweißverfahren, wie z.B. MIG/MAG-Schweißen bzw. WIG/TIG-Sch weißen oder Elektroden-Schweißverfahren bzw. Widerstandsschweißverfahren gezeigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die erfindungsgemäße Lösung bei einer Stromquelle bzw. einer Schweißstromquelle eingesetzt werden kann.In Fig. 1 is a welding system or a welding device 1 for various welding processes, such as MIG / MAG welding or TIG / TIG welding or electrode welding or resistance welding are shown. Of course, it is also possible that the solution according to the invention can be used with a power source or a welding power source.
Das Schweißgerät 1 umfaßt eine Stromquelle 2 bzw. ein Leistungsteil 3, eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und ein dem Leistungsteil 3 bzw. der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 zugeordnetes Umschaltglied 5. Das Umschaltglied 5 bzw. die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 sind mit einem Steuer- und/oder Regelventil 6 verbunden, welches in einer Versorgungsleitung 7 für ein Gas 8, insbesondere ein Schutzgas, wie beispielsweise C02, Helium oder Argon und dgl., zwischen einer Gasquelle 9 und einem Schweißbrenner 10 bzw. einer Schweißzange angeordnet ist. Zudem kann über die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 noch ein Drahtvorschubgerät 11 , welches für das MIG/MAG-Schweißen üblich ist, angesteuert werden, wobei über eine Versorgungsleitung 12 ein Schweißdraht 13 von einer Vorratstrommel 14 in den Bereich des Schweißbrenners 10 zugeführt wird. Selbstverständlich ist es möglich, daß das Drahtvor- schubgerät 11, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, im Schweißgerät 1, insbesondere im Grundgehäuse, integriert ist und nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, als Zusatzgerät ausgebildet ist.The welding device 1 comprises a current source 2 or a power unit 3, a control and / or regulating device 4 and a switching element 5 assigned to the power part 3 or the control and / or regulating device 4. The switching element 5 or the control and / or or control device 4 are connected to a control and / or control valve 6, which in a supply line 7 for a gas 8, in particular a protective gas, such as C0 2, helium or argon and the like, between a gas source 9 and a welding torch 10 or a welding gun is arranged. In addition, a wire feeder 11, which is common for MIG / MAG welding, can also be controlled via the control and / or regulating device 4, a welding wire 13 being fed from a supply drum 14 into the area of the welding torch 10 via a supply line 12 , Of course, it is possible for the wire feed device 11, as is known from the prior art, to be integrated in the welding device 1, in particular in the basic housing, and not as an additional device, as shown in FIG. 1.
Der Strom zum Aufbauen eines Lichtbogens 15 zwischen dem Schweißdraht 13 und einem Werkstück 16 wird über eine Schweißleitung 17 vom Leistungsteil 3 der Stromquelle 2 demThe current for establishing an arc 15 between the welding wire 13 and a workpiece 16 is from the power section 3 of the power source 2 via a welding line 17
Schweißbrenner 10 bzw. dem Schweißdraht 13 zugeführt, wobei das zu verschweißende Werkstück 16 über eine weitere Schweißleitung 18 ebenfalls mit dem Schweißgerät 1, insbesondere mit der Stromquelle 2, verbunden ist und somit über den Lichtbogen 15 ein Stromkreis aufgebaut werden kann.Welding torch 10 or the welding wire 13 is supplied, wherein the workpiece 16 to be welded is also connected to the welding device 1, in particular the power source 2, via a further welding line 18 and thus a circuit can be set up via the arc 15.
Zum Kühlen des Schweißbrenners 10 kann über einen Kühlkreislauf 19 der Schweißbrenner 10 unter Zwischenschaltung eines Strömungs Wächters 20 mit einem Flüssigkeitsbehälter, insbesondere einem Wasserbehälter 21, verbunden werden, wodurch bei der Inbetriebnahme des Schweißbrenners 10 der Kühlkreislauf 19, insbesondere eine für die im Wasserbehälter 21 angeordnete Flüssigkeit verwendete Flüssigkeitspumpe, gestartet wird und somit eine Kühlung des Schweißbrenners 10 bzw. des Schweißdrahtes 13 bewirkt werden kann.To cool the welding torch 10, the welding torch 10 can be connected to a liquid container, in particular a water container 21, via a cooling circuit 19, with the interposition of a flow monitor 20, so that when the welding torch 10 is started up, the cooling circuit 19, in particular one for the one arranged in the water container 21 Liquid used liquid pump is started and thus cooling of the welding torch 10 or the welding wire 13 can be effected.
Das Schweißgerät 1 weist weiters eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 auf, über die die unterschiedlichsten Schweißparameter bzw. Betriebsarten des Schweißgerätes 1 eingestellt werden können. Dabei werden die über die Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 eingestellten Schweißparameter an die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 weitergeleitet und von dieser werden anschließend die einzelnen Komponenten der Schweißanlage bzw. des Schweißgerätes 1 angesteuert.The welding device 1 furthermore has an input and / or output device 22, by means of which the most varied welding parameters or operating modes of the welding device 1 can be set. The welding parameters set via the input and / or output device 22 are forwarded to the control and / or regulating device 4, and the individual components of the welding system or of the welding device 1 are then controlled by the latter.
Weiters ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Schweißbrenner 10 über einFurthermore, the welding torch 10 is in the illustrated embodiment
Schlauchpaket 23 mit dem Schweißgerät 1 bzw. der Schweißanlage verbunden. In dem Schlauchpaket 23 sind die einzelnen Leitungen vom Schweißgerät 1 zum Schweißbrenner 10 angeordnet. Das Schlauchpaket 23 wird über eine zum Stand der Technik zählende Verbindungsvorrichtung 24 mit dem Schweißbrenner 10 verbunden, wogegen die einzelnen Leitun- gen im Schlauchpaket 23 mit den einzelnen Kontakten des Schweißgerätes 1 über Anschluß- buchsen bzw. Steckverbindungen verbunden sind. Damit eine entsprechende Zugentlastung des Schlauchpaketes 23 gewährleistet ist, ist das Schlauchpaket 23 über eine Zugentlastungsvorrichtung 25 mit einem Gehäuse 26, insbesondere mit dem Grundgehäuse des Schweißgerätes 1, verbunden.Hose package 23 connected to the welding device 1 or the welding system. The individual lines from the welding device 1 to the welding torch 10 are arranged in the hose package 23. The hose package 23 is connected to the welding torch 10 via a connection device 24 which is part of the prior art, whereas the individual lines in the hose package 23 are connected to the individual contacts of the welding device 1 via connection sockets or plug connections are connected. So that a corresponding strain relief of the hose package 23 is ensured, the hose package 23 is connected via a strain relief device 25 to a housing 26, in particular to the base housing of the welding device 1.
Selbstverständlich ist es möglich, daß nicht alle zuvor beschriebenen Komponenten für die unterschiedlichsten Schweißgeräte 1 eingesetzt bzw. verwendet werden müssen.Of course, it is possible that not all of the components described above have to be used or used for the most varied of welding devices 1.
Zur Energieversorgung ist das Schweißgerät 1 bzw. die Schweißanlage mit einem Energiever- sorgungsnetz verbunden, welches aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 1 nicht dargestellt ist.For energy supply, the welding device 1 or the welding system is connected to an energy supply network, which is not shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
Dieses Energieversorgungsnetz kann durch ein Ein- bzw. Dreiphasen-Wechselspannungsnetz gebildet sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das Energieversorgungsnetz durch ein Gleichspannungsnetz oder jedes aus dem Stand der Technik bekannte Energieversorgungsnetz zu bilden.This energy supply network can be formed by a single or three-phase AC network. However, it is also possible to form the energy supply network by means of a DC voltage network or any energy supply network known from the prior art.
Weiters umfaßt das Schweißgerät 1 eine Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge, insbesondere einen Durchflußsensor, wobei die Vorrichtung 27 vorzugsweise in Gasflußrichtung nach dem Steuer- und/oder Regelventil 6 angeordnet ist. Diese Vorrichtung 27 kann nach dem aus dem Stand der Technik bekannten kalimetrischen Meßprinzip arbeiten. Dabei können in einem Teilstück der Versorgungsleitung 7, insbesondere in einem MeßrohrFurthermore, the welding device 1 comprises a device 27 for determining the gas flow rate, in particular a flow sensor, the device 27 preferably being arranged in the gas flow direction after the control and / or regulating valve 6. This device 27 can operate according to the calimetric measuring principle known from the prior art. It can in a section of the supply line 7, in particular in a measuring tube
28 des Durchflußsensors, ein Wärmeelement 29 und ein in Durchflußrichtung - gemäß Pfeil 30 - vor dem Wärmeelement 29 angeordneter Temperatursensor 31 und ein in Durchflußrichtung - gemäß Pfeil 30 - nach dem Wärmeelement 29 angeordneter Temperatursensor 32 vorgesehen sein. Bei der Gaszufuhr wird die Temperatur des von der Gasquelle 9 gelieferten Ga- ses 8 im Meßrohr 28 durch das Wärmeelement 29, welches eine konstante Wärmemenge zuführt, erwärmt. Nun wird die Temperatur durch die Temperatursensoren 31 und 32 vor bzw. nach dem Wärmeelement 29 gemessen und von einer Steuervorrichtung 33 der Vorrichtung 27 bzw. der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 die Temperaturerhöhung, also die Differenz der beiden Werte, berechnet. Aus dieser Temperaturerhöhung des durchströmenden Gases 8 und dem bekannten Durchmesser des Meßrohres 28 kann auf die Gasdurchflußmenge rückgeschlossen werden.28 of the flow sensor, a heating element 29 and a temperature sensor 31 arranged in the flow direction - according to arrow 30 - before the heating element 29 and a temperature sensor 32 arranged in the flow direction - according to arrow 30 - after the heating element 29. When the gas is supplied, the temperature of the gas 8 supplied by the gas source 9 is heated in the measuring tube 28 by the heating element 29, which supplies a constant amount of heat. The temperature is now measured by the temperature sensors 31 and 32 before or after the heating element 29 and the temperature increase, that is to say the difference between the two values, is calculated by a control device 33 of the device 27 or the control and / or regulating device 4. From this increase in temperature of the gas 8 flowing through and the known diameter of the measuring tube 28, conclusions can be drawn about the gas flow rate.
Die Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge dient zur Bestimmung des Istwertes der dem Schweißprozeß zuzuführenden Gasmenge. Da die Vorrichtung 27 aber auf ein bestimmtes Gas kalibriert ist, ist es nur möglich, für dieses Gas den Istwert richtig zu erfas- sen. Für alle anderen verwendbaren Gase kann die Vorrichtung 27 nur einen Meßwert aufnehmen, welcher mit einem Korrekturwert beaufschlagt werden muß, um die tatsächlich durchfließende Gasmenge zu errechnen, wie dies in einem späteren Teil noch näher beschrieben wird.The device 27 for determining the gas flow rate serves to determine the actual value of the gas amount to be supplied to the welding process. However, since the device 27 is calibrated for a specific gas, it is only possible to correctly record the actual value for this gas. sen. For all other gases which can be used, the device 27 can only take up one measured value, which must be subjected to a correction value in order to calculate the amount of gas actually flowing through, as will be described in more detail in a later part.
Zum Steuern und/oder Regeln der dem Schweißprozeß zuzuführenden Gasmenge ist das Steuer- und/oder Regelventil in der Versorgungsleitung 7 angeordnet, wobei dieses von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 entsprechend einem Sollwert der zuzuführenden Gasmenge in Abhängigkeit von zumindest einem Parameter des Schweißprozesses angesteuert wird. Der Sollwert der Gasmenge wird durch zumindest den einen Parameter des Schweißprozesses und/oder durch Betriebseinstellungen am Schweißgerät 1 durch die Steuer- und/ oder Regelvorrichtung 4 ermittelt und ein Istwert der Gasmenge durch die auf ein bestimmtes Gas kalibrierte Vorrichtung 27 zur Durchflußmengenmessung aufgenommen, welche insbesondere im Schweißgerät 1 integriert ist. Der Soll- und/oder Istwert wird zumindest anhand von in der Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4 hinterlegten Daten physikalischer Kennwerte verwendbarer Gase in Relation zu dem zur Kalibrierung verwendeten Gas durch einen Korrekturwert korrigiert.To control and / or regulate the amount of gas to be supplied to the welding process, the control and / or regulating valve is arranged in the supply line 7, this being controlled by the control and / or regulating device 4 in accordance with a desired value of the amount of gas to be supplied as a function of at least one parameter of the welding process is controlled. The setpoint value of the gas quantity is determined by at least one parameter of the welding process and / or by operating settings on the welding device 1 by the control and / or regulating device 4, and an actual value of the gas quantity is recorded by the device 27 for flow rate measurement calibrated to a specific gas, which in particular is integrated in the welding device 1. The setpoint and / or actual value is corrected at least on the basis of data stored in the control and / or regulating device 4 of physical characteristic values of usable gases in relation to the gas used for calibration by a correction value.
Die Gasdurchflußmenge ist jedoch wesentlich von der Wärmeaufnahmekapazität des durch- strömenden Gases 8 abhängig, wobei die unterschiedlichsten Gase 8, die in der Schweißtechnik zum Einsatz kommen, unterschiedliche Wärmeaufnahmekapazitäten aufweisen. Da CO2 die größte Wärmeaufnahmekapazität der üblicherweise verwendeten Gase 8 besitzt, ist es vorteilhaft, die Vorrichtung 27 zum Ermittlung der Gasdurchflußmenge auf CO2 zu kalibrieren.The gas flow rate is, however, essentially dependent on the heat absorption capacity of the gas 8 flowing through, the various gases 8 used in welding technology having different heat absorption capacities. Since CO 2 has the greatest heat absorption capacity of the gases 8 that are usually used, it is advantageous to calibrate the device 27 for determining the gas flow rate to CO 2 .
Weiters kann die Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge auf Durchflußmengen von 0 bis 20 sl/min (Standardliter pro Minute) bzw. 0 bis 30 sl/min, insbesondere 10 bis 40 sl/min, kalibriert werden.Furthermore, the device 27 for determining the gas flow rate can be calibrated to flow rates of 0 to 20 sl / min (standard liters per minute) or 0 to 30 sl / min, in particular 10 to 40 sl / min.
Damit auch von anderen Gasen 8 die gewünschte Durchflußmenge richtig bestimmt werden kann, ist es erforderlich, in der Steuervorrichtung 33, welche ein Speicherelement 34 umfaßt, oder in der Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4 Daten physikalischer Kennwerte verwendbarer Gase in Relation zu dem zur Kalibrierung der Vorrichtung 27 verwendeten Gas zu hinterlegen und daraus einen Korrekturwert zu ermitteln. Verwendbare Gase können beispielsweise Argon, Helium oder dgl. sein. Bei einer Kalibrierung der Vorrichtung 27 auf CO2, welches die größte Wärmeaufnahmefähigkeit der verwendeten Gase 8 besitzt, und durch das Umrech- nen der von der Vorrichtung 27 ermittelten Signale bzw. Werte mit Umrechnungsfaktoren bzw. Korrekturwerten auf einen tatsächlich zu regelnden Wert ist es möglich, bei anderen Gasen 8, beispielsweise Argon, Helium oder dgl., welche eine geringere Wärmeaufnahmefähigkeit besitzen, eine größere tatsächliche Durchflußmenge richtig zu messen. Beispiels- weise können dabei Durchflußmengen von 0 bis 30 sl/min bzw. 0 bis 40 sl/min, insbesondereSo that the desired flow rate can also be correctly determined by other gases 8, it is necessary in the control device 33, which comprises a storage element 34, or in the control and / or regulating device 4, data of physical characteristics of usable gases in relation to the Calibration of the device 27 to store the gas used and to determine a correction value therefrom. Usable gases can be, for example, argon, helium or the like. When the device 27 is calibrated to CO 2 , which has the greatest heat absorption capacity of the gases 8 used, and by the conversion NEN of the signals or values determined by the device 27 with conversion factors or correction values to a value that is actually to be regulated, it is possible for other gases 8, for example argon, helium or the like, which have a lower heat absorption capacity, to have a larger actual flow rate correctly to eat. For example, flow rates of 0 to 30 sl / min or 0 to 40 sl / min, in particular
10 bis 50 sl/min, gemessen werden.10 to 50 sl / min.
Es ist auch möglich, diese Umrechnungsfaktoren bzw. Korrekturwerte in der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 zu hinterlegen und bei Bedarf aus dieser auszulesen und in die weitere Steuervorrichtung 33 zu laden. Natürlich ist es ebenfalls möglich, die Steuervorrichtung 33 in der Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4 des Schweißgerätes 1 zu integrieren und somit eine zentrale Steuerung sowohl für das Schweißgerät 1 als auch für die Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge zu bilden.It is also possible to store these conversion factors or correction values in the control and / or regulating device 4 and, if necessary, to read them out and to load them into the further control device 33. Of course, it is also possible to integrate the control device 33 in the control and / or regulating device 4 of the welding device 1 and thus to form a central control both for the welding device 1 and for the device 27 for determining the gas flow rate.
Ein Benutzer des Schweißgerätes 1 bzw. der Schweißanlage hat die Möglichkeit, über dieA user of the welding device 1 or the welding system has the option of
Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 das verwendete Gas 8 einzustellen und somit festzulegen, welche Daten physikalischer Kennwerte verwendbarer Gase 7 in Relation zu dem zur Kalibrierung verwendeten Gas also welcher Umrechnungsfaktor bzw. Korrekturwert aus dem Speicherelement 34 der Steuervorrichtung 33 oder der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 ausgelesen wird und für eine richtige Berechnung des Istwertes der zuzuführenden Gasdurchflußmenge herangezogen wird.Input and / or output device 22 to set the gas 8 used and thus to determine which data of physical characteristics of usable gases 7 in relation to the gas used for calibration, that is to say which conversion factor or correction value from the storage element 34 of the control device 33 or the control and / or or control device 4 is read out and used for a correct calculation of the actual value of the gas flow rate to be supplied.
Wichtig ist, daß es auch möglich wäre, den Sollwert der zuzuführenden Gasmenge mit diesen Daten physikalischer Kennwerte verwendbarer Gase 7 in Relation zu dem zur Kalibrierung verwendeten Gas zu beaufschlagen. Dies ist aber nicht vorteilhaft, obwohl das Regelungsergebnis dasselbe wäre, aber eine tatsächliche Gasdurchflußmenge nicht errechnet wird, und somit auch nicht für spätere Auswertungszwecke zur Verfügung steht.It is important that it would also be possible to apply the setpoint of the quantity of gas to be supplied with these data of physical characteristics of usable gases 7 in relation to the gas used for calibration. However, this is not advantageous, although the control result would be the same, but an actual gas flow rate is not calculated and is therefore not available for later evaluation purposes.
Ein Benutzer des Schweißgerätes 1 bzw. der Schweißanlage kann weiters die Möglichkeit haben, über die Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 den Sollwert der zuzuführenden Gasmenge, insbesondere die gewünschte Durchflußmenge, einzustellen und die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 bzw. Steuervorrichtung 33 steuert bzw. regelt das Steuerventil 6 entsprechend dieser Einstellungen.A user of the welding device 1 or of the welding system can also have the option of setting the setpoint of the gas quantity to be supplied, in particular the desired flow rate, via the input and / or output device 22 and controlling the control and / or regulating device 4 or control device 33 or controls the control valve 6 according to these settings.
Es besteht weiters die Möglichkeit, im Schweißgerät 1 bzw. in der Versorgungsleitung 7 eine weitere Vorrichtung 35 zur Bestimmung der Gasart anzuordnen. Diese Vorrichtung 35 zur Bestimmung der Gasart kann mit der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und/oder der Steuervorrichtung 33 in Verbindung stehen. Damit ist es möglich, die Art des von der Gasquelle 9 zugeführten Gases 8 automatisch zu bestimmen und aus der Steuer- und/oder Regelvorrich- tung 4 bzw. der Steuervorrichtung 33 den oder die dieser Gasart zugeordneten Umrechnungsfaktoren bzw. Korrekturwerte auszulesen und für die weitere Ermittlung des tatsächlich für die Regelung verwendeten Istwertes der Gasdurchflußmenge heranzuziehen.There is also the possibility of having one in the welding device 1 or in the supply line 7 to arrange further device 35 for determining the type of gas. This device 35 for determining the type of gas can be connected to the control and / or regulating device 4 and / or the control device 33. It is thus possible to automatically determine the type of gas 8 supplied by gas source 9 and to read out the conversion factors or correction values associated with this type of gas from control and / or regulating device 4 or control device 33 and for the other Determine the actual value of the gas flow rate actually used for the control.
Die Umrechnungsfaktoren bzw. Korrekturwerte können in der Steuervorrichtung 33 bzw. der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4, insbesondere in deren Speicherelementen, als von derThe conversion factors or correction values can be in the control device 33 or the control and / or regulating device 4, in particular in their memory elements, as from the
Gasart abhängige Korrekturwerte, beispielsweise Korrekturmultiplikatoren, hinterlegt sein. Es ist aber ebenfalls möglich, diese Umrechnungsfaktoren bzw. Korrekturwerte tabellarisch für verschiedene Gasarten und Durchflußmengen zu hinterlegen.Correction values dependent on the gas type, for example correction multipliers, can be stored. However, it is also possible to store these conversion factors or correction values in tabular form for different gas types and flow rates.
Weiters ist es möglich, daß die hinterlegten Umrechnungsfaktoren bzw. die Korrekturwerte mit zumindest einem Parameter des Schweißprozesses oder durch Betriebseinstellungen am Schweißgerät 1, wie beispielsweise einer gewünschten Durchflußmenge und/oder einer Gasart und/oder eines Draht- bzw. Elektrodendurchmessers und/oder einer Drahtvorschubgeschwindigkeit und/oder einer Materialart des zu schweißenden Werkstückes und/oder einem Schweißstrom und/oder einer Schweißspannung und/oder einer Stickoutlänge und/oder einesFurthermore, it is possible that the stored conversion factors or the correction values with at least one parameter of the welding process or through operational settings on the welding device 1, such as, for example, a desired flow rate and / or a gas type and / or a wire or electrode diameter and / or a wire feed speed and / or a type of material of the workpiece to be welded and / or a welding current and / or a welding voltage and / or a stickout length and / or one
Gasdruckes usw., gekoppelt sind und daraus ein Gesamtkorrekturwert ermittelt wird.Gas pressure, etc., are coupled and an overall correction value is determined from it.
Es ist auch möglich, daß ein weiterer Korrekturwert aus zumindest einem Parameter des Schweißprozesses und/oder Betriebseinstellungen am Schweißgerät ermittelt wird und damit die Korrektur des Soll- und/oder Istwertes durchgeführt wird. Es ist also möglich, sowohl denIt is also possible for a further correction value to be determined from at least one parameter of the welding process and / or operating settings on the welding device, and for the correction of the setpoint and / or actual value to be carried out. So it is possible both
Soll- als auch den Istwert der Gasdurchflußmenge durch verschiedene Korrekturwerte, insbesondere unabhängige Korrekturwerte, zu manipulieren. Beispielsweise kann der Sollwert der zuzuführenden Gasmenge in Abhängigkeit von Betriebseinstellungen am Schweißgerät und/ oder Parametern des Schweißprozesses verändert werden und der Istwert der Gasdurchfluß- menge durch den Korrekturwert betreffend das verwendete Gas 8 umgerechnet werden. Es ist aber ebenfalls möglich, verschiedene Betriebseinstellungen am Schweißgerät oder Parameter des Schweißprozesses zur Soll Wertberechnung heranzuziehen und andere Betriebseinstellungen und oder Parameter des Schweißprozesses für die Istwertberechnung zu berücksichtigen bzw. umgekehrt. Der Gesamtkorrekturwert kann dabei aus einer oder mehreren Datenbanktabellen selektiert werden oder auch durch beliebige Rechenoperationen bzw. Algorithmen errechnet werden. Mit dem Gesamtkorrekturwert kann der Sollwert oder der Istwert beaufschlagt werden, es ist aber auch möglich, beide Werte unabhängig voneinander mit Teilkorrekturwerten zu verän- dem. Beispielsweise kann der Sollwert in Abhängigkeit von Parametern des Schweißprozesses und/oder Einstellungen am Schweißgerät 1 und der Istwert in Abhängigkeit der Gasart berechnet werden.To manipulate the setpoint and the actual value of the gas flow rate using various correction values, in particular independent correction values. For example, the setpoint value of the gas quantity to be supplied can be changed depending on the operating settings on the welding machine and / or parameters of the welding process, and the actual value of the gas flow quantity can be converted by the correction value relating to the gas 8 used. However, it is also possible to use different operating settings on the welding machine or parameters of the welding process for the target value calculation and to take into account other operating settings and or parameters of the welding process for the actual value calculation or vice versa. The total correction value can be selected from one or more database tables or can be calculated by any arithmetic operations or algorithms. The setpoint value or the actual value can be applied to the total correction value, but it is also possible to change both values independently of one another with partial correction values. For example, the setpoint can be calculated as a function of parameters of the welding process and / or settings on the welding device 1 and the actual value as a function of the gas type.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge bzw. die Steuervorrichtung 33 mit weiteren Komponenten, wie beispielsweise einem Energieversorgungsmodul zur Zuführung, Bereitstellung und/oder Umwandlung von Energie; Digital/ Analogwandler oder Analog/Digitalwandler zum Umwandeln von empfangenen oder gesendeten Signalen; Trennverstärker zur Herstellung einer galvanischen Trennung von Meßsignalen oder anderen aus dem Stand der Technik bekannten, aber nicht dargestellten Zusatzmodulen in Verbindung stehen.Of course, the device 27 for determining the gas flow rate or the control device 33 can be equipped with further components, such as an energy supply module for supplying, providing and / or converting energy; Digital / analog converter or analog / digital converter for converting received or transmitted signals; Isolation amplifiers for producing a galvanic isolation of measurement signals or other additional modules known from the prior art but not shown are connected.
Die Verbindung zwischen der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und/oder der Steuervorrichtung 33 und/oder dem Steuer- und/oder Regelventil 6 und/oder der Vorrichtung 27 zur Bestimmung der Gasdurchflußmenge und/oder der weiteren Vorrichtung 35 zur Bestimmung der Gasart kann durch eine digitale Datenleitung gebildet sein. Vorteilhaft ist es in- diesemThe connection between the control and / or regulating device 4 and / or the control device 33 and / or the control and / or regulating valve 6 and / or the device 27 for determining the gas flow rate and / or the further device 35 for determining the type of gas can be formed by a digital data line. It is advantageous in this
Zusammenhang, ein Bussystem 36 zu verwenden und alle daran angeordneten Komponenten mit Einrichtungen zum Anpassen der gelieferten bzw. empfangenen Daten, wie beispielsweise Busumsetzer, auszustatten.Context, to use a bus system 36 and to equip all components arranged thereon with devices for adapting the delivered or received data, such as bus converters.
Es ist auch möglich, die Rechenleistung der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 mit der Rechenleistung der Steuervorrichtung 33 zu koppeln und je nach Auslastung die Rechenleistung der Steuervorrichtung 33 für Berechnungsverfahren der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 heranzuziehen bzw. umgekehrt.It is also possible to couple the computing power of the control and / or regulating device 4 to the computing power of the control device 33 and, depending on the load, to use the computing power of the control device 33 for calculation methods of the control and / or regulating device 4 or vice versa.
Anstelle der zuvor beschriebenen digitalen Datenleitungen bzw. des Bussystemes ist es natürlich auch möglich, diskret aufgebaute ein- oder mehrpolige Leitungen bzw. Signalleitungen zu verwenden.Instead of the previously described digital data lines or the bus system, it is of course also possible to use discrete single or multi-pole lines or signal lines.
Eine Prozeßsteuertaste 40 kann am Schweißbrenner 10 angeordnet sein und ist über eine Lei- tung 41 mit der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 bzw. der Steuervorrichtung 33 verbun- den. Die Prozeßsteuertaste 40 ist bei Schweißanlagen bzw. Schweißrobotern üblicherweise an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 angeordnet oder durch eine extern angeordnete Schaltvorrichtung gebildet.A process control button 40 can be arranged on the welding torch 10 and is connected via a line 41 to the control and / or regulating device 4 or the control device 33. the. In welding systems or welding robots, the process control button 40 is usually arranged on the input and / or output device 22 or is formed by an externally arranged switching device.
Die Ansteuerung des Steuer- und/oder Regelventiles 6 erfolgt vorteilhafterweise über das Bussystem 36 von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 bzw. der Steuervorrichtung 33. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine zusätzliche Steuerleitung zwischen der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 oder der Steuervorrichtung 33 und dem Steuer- und/oder Regelventil 6 aufzubauen.The control and / or regulating valve 6 is advantageously controlled via the bus system 36 by the control and / or regulating device 4 or the control device 33. Of course, it is also possible to add an additional control line between the control and / or regulating device 4 or the control device 33 and the control and / or regulating valve 6.
Um bei der Verwendung von langen Schlauchpaketen 23 nach dem Beenden des Schweißprozesses das Ausströmen des Gases 8 aus dem Schweißbrenner 10 bzw. dem Schlauchpaket 23 zu verhindern, ist es möglich, in einem dem Schweißbrenner 10 zugewandten Endbereich des Schlauchpaketes 23 bzw. im Schweißbrenner 10 ein zusätzliches Ventil 42 anzuordnen. Die- ses Ventil 42 wird bei Beginn des Schweißprozesses geöffnet und nach Beendigung desIn order to prevent the gas 8 from flowing out of the welding torch 10 or the hose package 23 when long hose packages 23 are used after the welding process has ended, it is possible to insert in an end region of the hose package 23 facing the welding torch 10 or in the welding torch 10 to arrange additional valve 42. This valve 42 is opened at the beginning of the welding process and after the end of the
Schweißprozesses geschlossen und hat die Aufgabe, die nach der Beendigung des Schweißprozesses auftretende gasfreie Leitungslänge im Schlauchpaket 23 zu minimieren bzw. auszuschalten und somit beim Beginn des Schweißprozesses sofort die Möglichkeit zu schaffen, das Gas 8, welches bereits im Schlauchpaket 23 bis zum Ventil 42 ansteht, an den Schweiß- prozeß zu liefern. Damit wird eine wesentliche Reduzierung der Gasvorlaufzeit erreicht.Closed welding process and has the task of minimizing or switching off the gas-free line length occurring in the hose package 23 after the end of the welding process and thus immediately at the start of the welding process to create the gas 8 which is already present in the hose package 23 up to the valve 42 to deliver to the welding process. This significantly reduces the gas lead time.
Zur Überprüfung des Vorhandenseins des Gases 8 im Schlauchpaket 23 bis zum Ventil 42, also zur Überprüfung des Vorhandenseins eines Gasdruckes im Schlauchpaket 23, kann im Schlauchpaket 23 bzw. im Schweißbrenner 10 vor dem Ventil 42 eine Vorrichtung 43 zum Feststellen des Gasdruckes angeordnet sein. Diese Vorrichtung 43 umfaßt vorteilhafterweise einen Drucksensor und ist über eine Signalleitung bzw. digitale Datenleitung, insbesondere dem Bussystem 36, mit der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und/oder der Steuervorrichtung 33 verbunden.A device 43 for determining the gas pressure can be arranged in the hose package 23 or in the welding torch 10 in front of the valve 42 in order to check the presence of the gas 8 in the hose package 23 up to the valve 42, that is to say to check the presence of a gas pressure in the hose package 23. This device 43 advantageously comprises a pressure sensor and is connected to the control and / or regulating device 4 and / or the control device 33 via a signal line or digital data line, in particular the bus system 36.
Diese Vorrichtung 43 kann natürlich auch zur Druckmessung während des Schweißprozesses herangezogen werden. Der Schweißprozeß sowie die Gaszufuhr werden durch Betätigung der Prozeßsteuertaste 40 gestartet, welche über eine Leitung 41 mit der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 oder der Steuervorrichtung 33 verbunden ist.This device 43 can of course also be used for pressure measurement during the welding process. The welding process and the gas supply are started by pressing the process control button 40, which is connected to the control and / or regulating device 4 or the control device 33 via a line 41.
In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaues einer Schutzgaszufuhr für eine Schweiß- anlage bzw. ein Schweißgerät 1 gezeigt. Dabei ist die Gasquelle 9, welche das Gas 8 beinhaltet und eine Schließ Vorrichtung 44 aufweist, über die Versorgungsleitung 7 mit dem Schweißbrenner 10 verbunden. In der Versorgungsleitung 7 ist die Vorrichtung 27 zum Ermitteln der Gasdurchflußmenge mit der Steuervorrichtung 33 und dem Speicherelement 34 angeordnet. Das Steuer- und/oder Regelventil 6 ist in Gasflußrichtung - gemäß Pfeil 30 - vor der Vorrichtung 27 zum Ermitteln der Gasdurchflußmenge angeordnet und mit diesem bzw. mit dessen Steuervorrichtung 33 über die digitale Datenleitung, insbesondere das Bussystem 36, verbunden. Der Schweißbrenner 10 weist die Prozeßsteuertaste 40 auf und ist über die Leitung 41 mit der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 verbunden. Beim Starten bzw. beim Beenden des Schweißprozesses wird die Prozeßsteuertaste 40 gedrückt bzw. losgelassen und diese Information über die Leitung 41 an die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 weitergeleitet, welche diese Information über die digitale Datenleitung bzw. das Bussystem 36 wiederum an die Steuervorrichtung 33 weiterleitet.2 is a block diagram of a structure of an inert gas supply for a welding plant or a welding machine 1 shown. The gas source 9, which contains the gas 8 and has a closing device 44, is connected to the welding torch 10 via the supply line 7. The device 27 for determining the gas flow rate with the control device 33 and the storage element 34 is arranged in the supply line 7. The control and / or regulating valve 6 is arranged in the gas flow direction - according to arrow 30 - in front of the device 27 for determining the gas flow rate and is connected to it or to its control device 33 via the digital data line, in particular the bus system 36. The welding torch 10 has the process control button 40 and is connected to the control and / or regulating device 4 via the line 41. When the welding process is started or ended, the process control button 40 is pressed or released and this information is forwarded via line 41 to the control and / or regulating device 4, which in turn transmits this information via the digital data line or the bus system 36 to the control device 33 forwards.
Der Austausch von Informationen zwischen der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und derThe exchange of information between the control and / or regulating device 4 and the
Steuervorrichtung 33 über die digitale Datenleitung, insbesondere das Bussystem 36, erfolgt vorzugsweise bidirektional in Form von Datenprotokollen.Control device 33 via the digital data line, in particular bus system 36, is preferably carried out bidirectionally in the form of data protocols.
Wird nun durch Betätigung der Prozeßsteuertaste 40 ein Schweißprozeß gestartet, so wird diese Information über die Leitung 41 und das Bussystem 36 an die Steuervorrichtung 33 weitergegeben und diese regelt das Steuer- und/oder Regelventil 6 auf die gewünschte Gasdurchflußmenge, ohne daß es dabei zu einem nennenswerten Überschwingen, also zu einer unwirtschaftlich hohen Gaszufuhr kommt. Durch die Koppelung der Gaseinstellung mit weiteren Schweißparametern wird erreicht, daß nach dem Start des Schweißprozesses sämtliche für die Gasversorgung notwendigen Funktionsparameter, wie beispielsweise die Gasvorlaufzeit, der Umrechnungsfaktor, die Gasnachlaufzeit, der Gasdruck usw., an die Schweißanlage bzw. an die verwendeten Komponenten und den eingestellten Schweißprozeß selbständig angepaßt werden, d.h., daß beispielsweise die Gasvorlaufzeit wesentlich von dem verwendeten Schlauchpaket abhängig ist, so daß aufgrund der unterschiedlichen Schlauchpaketlängen die Gasvorlaufzeit auf diese abgestimmt wird und somit sichergestellt ist, daß beim Zünden desIf a welding process is now started by actuation of the process control key 40, this information is passed on to the control device 33 via the line 41 and the bus system 36 and this controls the control and / or regulating valve 6 to the desired gas flow rate, without this leading to one significant overshoot, that is, an uneconomically high gas supply. By coupling the gas setting with other welding parameters it is achieved that after the start of the welding process all the functional parameters necessary for the gas supply, such as the gas lead time, the conversion factor, the gas post-run time, the gas pressure etc., to the welding system or to the components used and the set welding process can be adjusted independently, ie that, for example, the gas lead time is significantly dependent on the hose package used, so that due to the different hose package lengths, the gas lead time is matched to this and thus ensures that when the
Lichtbogens 15, also beim Start des Schweißprozesses, eine entsprechend ausgebildete Schutzgasatmosphäre um den Schweißdraht 13 gebildet wurde. Beispielsweise ist die Durchflußmenge des Gases 8 wesentlich von der Schweißgeschwindigkeit abhängig. Durch das Festlegen bzw. das Bestimmen der Umrechnungsfaktoren bzw. der Korrekturwerte wird von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 eine entsprechende Korrektur des Soll- und/oder Istwertes durchgeführt, so daß ein optimaler Schweißprozeß durchgeführt werden kann.Arc 15, that is, at the start of the welding process, a suitably designed protective gas atmosphere was formed around the welding wire 13. For example, the flow rate of the gas 8 is essentially dependent on the welding speed. By setting or determining the conversion factors or the correction values, the control and / or regulating device 4 makes a corresponding correction of the target and / or Actual value carried out so that an optimal welding process can be carried out.
Damit jedoch ein optimales Schweißergebnis erreicht werden kann, ist es notwendig, daß die Regelung und/oder Steuerung der Gasversorgung ebenfalls angepaßt wird, d.h., daß nämlich bei einem Gas 8, auf welches die Vorrichtung 27 nicht kalibriert ist, falsche Meßergebnisse erzielt werden, da bei der Meßwertaufnahme über die Vorrichtung 27, also der Aufnahme des Istwertes, dieser nicht den tatsächlich gelieferten Werten entspricht, wodurch die gemessenen Werte von der Vorrichtung 27 für den Soll/Ist- Vergleich entsprechend korrigiert werden.However, in order that an optimal welding result can be achieved, it is necessary that the regulation and / or control of the gas supply is also adapted, that is to say that incorrect results are obtained with a gas 8 to which the device 27 is not calibrated, since when the measured value is recorded via the device 27, that is to say the recording of the actual value, this does not correspond to the actually delivered values, as a result of which the measured values are corrected accordingly by the device 27 for the target / actual comparison.
Zum Vermeiden des Überschwingens des Gases 8 nach dem Start des Schweißprozesses ist es möglich, in der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4, insbesondere in der Steuervorrichtung 33, zumindest eine Kurve für das gewünschte Regelverhalten, also den gewünschten zeitlichen Verlauf der Durchflußmenge nach dem Start des Schweißprozesses zu speichern. Für verschiedene Anwendungsfälle, beispielsweise unterschiedliche Gase 8 oder unterschied- liehe Längen von Schlauchpaketen 23 oder dgl. ist es auch möglich, mehrere unterschiedlicheTo avoid the overshoot of the gas 8 after the start of the welding process, it is possible in the control and / or regulating device 4, in particular in the control device 33, at least one curve for the desired regulating behavior, that is to say the desired course of the flow rate over time after the start save the welding process. For different applications, for example different gases 8 or different lengths of hose packs 23 or the like, it is also possible to use several different ones
Kurven zu speichern und die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Kurve auszulesen und für die Regelung der zuzuführenden Gasmenge zu verwenden.Save curves and read out the curve suitable for the respective application and use it to control the amount of gas to be supplied.
Das Bestimmen einer gewünschten Kurve bei dem Vorhandensein von mehreren Kurven kann manuell an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 durchgeführt werden. Es ist aber ebenso möglich, diese Auswahl automatisch durch die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 oder die Steuervorrichtung 33 in Abhängigkeit von der festgestellten Gasart oder Betriebseinstellungen am Schweißgerät 1 oder Parameter des Schweißprozesses zu treffen.The determination of a desired curve in the presence of a plurality of curves can be carried out manually on the input and / or output device 22. However, it is also possible to make this selection automatically by the control and / or regulating device 4 or the control device 33 as a function of the gas type determined or operating settings on the welding device 1 or parameters of the welding process.
Die gewünschte Gasdurchflußmenge kann als Betriebseinstellung auch an der Ein- und/oderThe desired gas flow rate can also be set as an operating setting on the inlet and / or
Ausgabevorrichtung 22 des Schweißgerätes 1 oder der Schweißanlage händisch eingestellt werden. Hierzu ist es nunmehr möglich, daß der Benutzer für die unterschiedlichen Gasarten die tatsächlich gewünschte Durchflußmenge unabhängig des Sollwertes der Durchflußmenge der Vorrichtung 27 einstellen kann, da eine selbständige Korrektur der Einstellungen vorge- nommen wird und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, bereits falsche Einstellungen vorgenommen werden müssen, um eine gewünschte Durchflußmenge zu erreichen, bzw. die Vorrichtung entsprechend getauscht oder neu auf das neue Gas 8 kalibriert werden muß.Output device 22 of the welding device 1 or the welding system can be set manually. For this purpose, it is now possible for the user to set the actually desired flow rate for the different gas types independently of the setpoint value for the flow rate of the device 27, since the settings are automatically corrected and not, as is known from the prior art, already incorrect settings have to be made in order to achieve a desired flow rate or the device has to be exchanged accordingly or recalibrated to the new gas 8.
Weiters ist es möglich, daß dieser Sollwert über ein digitales Netzwerk, insbesondere einem Intranet bzw. einem Internet 45, von einem externen Computer bzw. einer externen Rechen- anlage ermittelt und über eine handelsübliche Kommunikationsschnittstelle 46, beispielsweise eine Internetschnittstelle, in die Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4 bzw. die Steuervorrichtung 33 geladen wird und zum Soll -/Istwertvergleich herangezogen wird. Auch eine Standardverbindung Computer/Schweißgerät ist möglich.Furthermore, it is possible for this setpoint to be transmitted from an external computer or an external computer via a digital network, in particular an intranet or an Internet 45. The system is determined and loaded via a commercially available communication interface 46, for example an Internet interface, into which the control and / or regulating device 4 or the control device 33 is loaded and used for the comparison of the target and actual values. A standard connection between computer and welding machine is also possible.
Der gewünschte Sollwert der Gasdurchflußmenge kann aber ebenso von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 und/oder der weiteren Steuervorrichtung 33 durch Auswerten verschiedener Schweißprozeßdaten, wie beispielsweise dem Schweißstrom, der Schweißspannung, der daraus errechenbaren Lichtbogenlänge und dgl., ermittelt werden.However, the desired setpoint of the gas flow rate can also be determined by the control and / or regulating device 4 and / or the further control device 33 by evaluating various welding process data, such as, for example, the welding current, the welding voltage, the arc length calculable therefrom and the like.
Es ist also möglich, daß der Sollwert der Gasdurchflußmenge während des Schweißprozesses nicht immer konstant bleibt, sondern in Abhängigkeit von Schweißprozeßdaten bzw. Schweißprozeßparametern geändert wird, wodurch eine sehr wirtschaftliche Gaszufuhr und eine sehr gute Schweißqualität erzielt wird.It is therefore possible that the target value of the gas flow rate does not always remain constant during the welding process, but is changed depending on the welding process data or welding process parameters, as a result of which a very economical gas supply and a very good welding quality are achieved.
Wichtig ist, daß beim Start des Schweißprozesses die Gasdurchflußmenge, insbesondere nach einer vorbestimmten Kurve, auf den Sollwert geregelt wird und dadurch der aus dem Stand der Technik bekannte, durch den Einsatz von Magnetventilen hervorgerufene übermäßige Transport von Gas 8 an den Schweißprozeß, welcher den Lichtbogen ungünstig beeinflußt und zudem sehr unwirtschaftlich ist, vermieden wird. Durch die selbständige Regelung derIt is important that at the start of the welding process, the gas flow rate, in particular according to a predetermined curve, is regulated to the setpoint and thereby the excessive transport of gas 8, known from the prior art, caused by the use of solenoid valves, to the welding process, which causes the arc is adversely affected and is also very uneconomical, is avoided. Through the independent regulation of
Gasversorgung ist es beispielsweise möglich, daß am Beginn des Schweißprozesses, insbesondere vor der Zündung des Lichtbogens, eine erhöhte Gaszufuhr durchgeführt wird, so daß sehr schnell eine Schutzgasatmosphäre um den Schweißdraht 13 aufgebaut wird. Anschließend wird die Gaszufuhr auf den gewünschten Wert zurückgeregelt und der Lichtbogen 15 kann gezündet werden. Dies ist vor allem dadurch möglich, da die Regelung der Gasversorgung von der Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4, die die Steuerung und Regelung des Schweißprozesses durchführt, beeinflußt werden kann, wodurch beispielsweise eine wesentliche Verkürzung der Gasvorlaufzeit und eine erhebliche Gaseinsparung erreicht wird. Weiters wird erreicht, daß dadurch die Koppelung der Parameter für die Gasversorgung mit den Schweißparametern ermöglicht wird und somit bei entsprechenden Änderungen der Schweißparameter diese direkt bei der Gasversorgung berücksichtigt werden können.Gas supply, for example, it is possible that at the beginning of the welding process, in particular before the ignition of the arc, an increased gas supply is carried out, so that a protective gas atmosphere is built up around the welding wire 13 very quickly. The gas supply is then reduced to the desired value and the arc 15 can be ignited. This is possible above all because the regulation of the gas supply can be influenced by the control and / or regulating device 4, which carries out the regulation and regulation of the welding process, whereby, for example, a substantial reduction in the gas lead time and considerable gas savings are achieved. Furthermore, it is achieved that the coupling of the parameters for the gas supply with the welding parameters is made possible and thus, with corresponding changes in the welding parameters, these can be taken into account directly in the gas supply.
Damit kann ein Verfahren verwirklicht werden, bei dem in dem Schweißgerät 1 eine auf ein bestimmtes Gas kalibrierte Vorrichtung 27, insbesondere ein Durchflußsensor mit einer Steu- ervorrichtung 33, eingesetzt wird, wobei ein korrigierter Sollwert gegenüber einem über die Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 eingestellten Gasdurchflußwert bzw. Gas-Sollwert für die Vorrichtung 27, insbesondere den Durchflußsensor, und/oder ein korrigierter Istwert eines von der Vorrichtung 27 aufgenommen Wertes für einen Soll-/Ist- Vergleich aufgrund eines oder mehrerer Schweißparameter, wie beispielsweise einer Durchflußmenge und/oder einer Gasart und/oder eines Draht- bzw. Elektrodendurchmessers und/oder einer Drahtvorschubgeschwindigkeit und/oder einer Material art des zu schweißenden Werkstückes und/oder einem Schweißstrom und/oder einer Schweißspannung und/oder einer Stickoutlänge und/oder eines Gasdruckes usw., ermittelt bzw. berechnet wird, wobei hierzu ein Umrechnungsfaktor bzw. Korrekturwert von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 oder der Steuervorrichtung 33 der Vorrichtung 27 festgelegt oder aus einer hinterlegten bzw. gespeicherten Datenbanktabelle selektiert wird.A method can thus be implemented in which a device 27 calibrated to a specific gas, in particular a flow sensor with a control device 33, is used in the welding device 1, a corrected setpoint value being compared with the one via the Input and / or output device 22 set gas flow value or gas target value for device 27, in particular the flow sensor, and / or a corrected actual value of a value recorded by device 27 for a target / actual comparison based on one or more welding parameters, such as a flow rate and / or a gas type and / or a wire or electrode diameter and / or a wire feed speed and / or a material type of the workpiece to be welded and / or a welding current and / or a welding voltage and / or a stickout length and / or a gas pressure etc., is determined or calculated, for this purpose a conversion factor or correction value is determined by the control and / or regulating device 4 or the control device 33 of the device 27 or is selected from a stored or stored database table.
Dabei ist es möglich, daß für die Regelung bzw. Steuerung während eines Schweißprozesses unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden können. Einerseits ist es möglich, daß nur der eingegebene Sollwert entsprechend korrigiert wird und dieser mit dem erfaßten unverändertenIt is possible that different methods can be used for the regulation or control during a welding process. On the one hand, it is possible that only the entered setpoint is corrected accordingly and this with the unchanged recorded
Istwert der Vorrichtung verglichen wird. Anderseits ist es möglich, daß nur die erfaßten Istwerte korrigiert und mit dem eingestellten Sollwert verglichen werden. Bevorzugt werden jedoch der Sollwert und der Istwert entsprechend korrigiert, da dadurch für die Schweißdokumentation immer die tatsächlichen Werte vorhanden sind. Selbstverständlich ist es möglich, daß am Ende des Schweißprozesses die gespeicherten Werte für die Schweißdokumentation umgewandelt werden können.Actual value of the device is compared. On the other hand, it is possible that only the recorded actual values are corrected and compared with the setpoint. However, the target value and the actual value are preferably corrected accordingly, since this means that the actual values are always available for the welding documentation. Of course it is possible that the saved values for the welding documentation can be converted at the end of the welding process.
Es ist aber ebenso möglich, daß die gewünschte Gasdurchflußmenge durch den an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 des Schweißgerätes 1 eingegebenen Sollwert des Stromes oder einem anderen manuell eingestellten Schweißparameter abgeleitet wird.However, it is also possible that the desired gas flow rate is derived from the nominal value of the current entered at the input and / or output device 22 of the welding device 1 or from another manually set welding parameter.
Es ist möglich, das Steuer- und/oder Regelventil 6 durch ein zeitlich getaktetes Öffnen und Schließen so zu steuern, daß die gewünschte Gasdurchflußmenge erzielt wird. Die Energie der zeitlich getakteten Energieblöcke zur Ansteuerung des Steuer- und/oder Regelventils 6 kann sowohl durch Höhen- als auch durch Breitenmodulation durch die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 bzw. die Steuervorrichtung 33 verändert werden. Es kann dabei ein Ventil verwendet werden, welches lediglich zwei Schaltstellungen (Ein/ Aus) aufweist. Es muß jedoch sichergestellt sein, daß das Ventil die gewünschte Schaltfrequenz bewältigen kann.It is possible to control the control and / or regulating valve 6 by a timed opening and closing so that the desired gas flow rate is achieved. The energy of the time-cycled energy blocks for controlling the control and / or regulating valve 6 can be changed both by height and by width modulation by the control and / or regulating device 4 or the control device 33. A valve can be used which has only two switching positions (on / off). However, it must be ensured that the valve can cope with the desired switching frequency.
Als Steuer- und/oder Regelventil 6 kann aber auch ein proportional zu einem Eingangssignal öffnendes bzw. schließendes Ventil, insbesondere ein Stellventil, zum Einsatz kommen.As a control and / or regulating valve 6 can also be proportional to an input signal opening or closing valve, in particular a control valve, are used.
Bei Verwendung eines proportional zu einem Eingangssignal, insbesondere mit einer Gleichspannung von +1 V bis +5 V, öffnenden bzw. schließenden Steuer- und/oder Regel ventiles 6 ist es zweckmäßig, auch eine Vorrichtung 27 zum Ermitteln der Gasdurchflußmenge mit einem Ausgangssignal von +1 V bis +5 V Gleichspannung zu verwenden und diese über das Bussystem 36 oder vorzugsweise über eine Signalleitung direkt zu verbinden.When using a control valve 6 that opens or closes proportionally to an input signal, in particular with a DC voltage of +1 V to +5 V, it is expedient to also have a device 27 for determining the gas flow rate with an output signal of + To use 1 V to +5 V DC voltage and to connect this directly via the bus system 36 or preferably via a signal line.
Wird nun von einem Benutzer die Größe bzw. das Volumen der verwendeten Gasquelle 9 an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 eingegeben, so kann durch die Kenntnis der Gasdurchflußmenge zu jedem Zeitpunkt des Schweißprozesses die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 bzw. die weitere Steuervorrichtung 33 den noch zur Verfügung stehenden Gasvorrat und daraus die noch verbleibende mögliche Schweißdauer errechnen.If the size or volume of the gas source 9 used is now entered by a user on the input and / or output device 22, the control and / or regulating device 4 or the further device can be known at any time during the welding process by knowing the gas flow rate Control device 33 calculates the gas supply still available and from this the remaining welding time that is still possible.
Selbstverständlich ist es möglich, daß durch die Berechnung des noch zur Verfügung stehenden Gasvorrates ein Vorwarnsignal bei einer vorbestimmbaren Restmenge des Gases 8 in der Gasquelle 9 bzw. ein Störsignal bei völliger Entleerung der Gasquelle 9 an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 oder einer anderen Komponente des Schweißgerätes 1 ausgegeben wird.Of course, it is possible that by calculating the gas supply still available, a pre-warning signal for a predeterminable remaining amount of gas 8 in the gas source 9 or an interference signal when the gas source 9 is completely emptied on the input and / or output device 22 or another Component of the welding device 1 is output.
Des weiteren ist es möglich, bei Störungen, beispielsweise Lecken oder Verstopfen der Versorgungsleitung 7, also ein NichtVorhandensein des Gases 8, dies durch die Vorrichtung 27 zur Ermittlung der Gasdurchflußmenge und/oder der weiteren Vorrichtung 43 zum Feststellen des Gasdruckes zu erkennen und ein Störsignal an der Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 22 zu erzeugen bzw. die Freigabe des Schweißprozeßstartes zu verhindern. Dadurch könnenFurthermore, in the event of malfunctions, for example leakage or clogging of the supply line 7, that is to say a lack of the gas 8, this can be recognized by the device 27 for determining the gas flow rate and / or the further device 43 for determining the gas pressure and an error signal to generate the input and / or output device 22 or to prevent the release of the welding process start. This allows
Fehlschweißungen durch keine oder eine zu geringe Schutzgasatmosphäre wirkungsvoll verhindert werden.Faulty welds can be effectively prevented by no or too little protective gas atmosphere.
Durch eine kontinuierliche Überwachung der Schweißspannung und des Schweißstromes kann eine kontinuierliche Berechnung der Lichtbogenlänge durchgeführt werden. Der Sollwert der Gasdurchflußmenge kann somit an schwankende Lichtbogenlängen, wie sie beispielsweise beim händischen Schweißen auftreten, angepaßt werden, da ein größerer Abstand zwischen dem Schweißbrenner 10 und dem Werkstück 16, also eine größere Länge des Lichtbogens 15, eine größere Menge des Gases 8 zum Aufbau einer Schutzgasatmosphäre benötigt. D.h. also, daß sich der Sollwert der Gasdurchflußmenge während des Schweißprozesses stän- dig ändern kann und die tatsächlich zugeführte Menge des Gases 8 von der Steuervorrichtung 33 oder gegebenenfalls von der Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 4 auf diesen Sollwert geregelt werden kann. Der Unterschied zum Stand der Technik liegt darin, daß durch den Korrekturwert, also durch die Anpassung des Wertes der Vorrichtung an die tatsächlich gelieferte Menge, bei Verwendung eines anderen Gases 8 als auf das die Vorrichtung 27 kalibriert ist, dies exakt möglich ist, wogegen beim Stand der Technik nur eine grobe Regelung durchgeführt werden kann, da immer falsche Meßergebnisse vorhanden sind und somit es dazu führen kann, daß aufgrund eines zu hohen Gasflusses der Lichtbogen 15 instabil bzw. ausgeblasen wird.By continuously monitoring the welding voltage and the welding current, the arc length can be continuously calculated. The setpoint value of the gas flow rate can thus be adapted to fluctuating arc lengths, such as occur, for example, in manual welding, since a greater distance between the welding torch 10 and the workpiece 16, that is to say a greater length of the arc 15, a larger amount of the gas 8 for construction a protective gas atmosphere is required. This means that the target value of the gas flow rate is constant during the welding process. dig can change and the actually supplied amount of gas 8 can be regulated by the control device 33 or optionally by the control and / or regulating device 4 to this target value. The difference from the prior art is that by using the correction value, that is to say by adapting the value of the device to the quantity actually delivered, when using a gas 8 other than that to which the device 27 is calibrated, this is exactly possible, whereas in State of the art, only a rough regulation can be carried out, since incorrect measurement results are always available and thus it can lead to the arc 15 becoming unstable or blown out due to an excessive gas flow.
Es ist aber ebenso möglich, das Schweißgerät 1 bzw. die Schweißanlage über eine beliebige Schnittstelle, wie beispielsweise eine serielle oder parallele Schnittstelle, oder einer Internetbzw. Intranet-Schnittstelle mit lokalen bzw. globalen Netzwerken, wie beispielsweise einem Intranet oder dem Internet 45 zu verbinden und den Sollwert der Gasdurchflußmenge durch einen übergeordneten Rechner bzw. durch ein auf einer Computeranlage oder dgl. arbeitendesBut it is also possible to use the welding device 1 or the welding system via any interface, such as a serial or parallel interface, or an Internet or. To connect intranet interface with local or global networks, such as an intranet or the Internet 45, and the setpoint value of the gas flow rate by a higher-level computer or by a computer system or the like
Steuer- und/oder Regelprogramm zu bestimmen. Dadurch kann bei mehreren Schweißgeräten 1 bzw. mehreren Schweißanlagen, welche miteinander vernetzt bzw. verbunden sind, die Zuführung des Gases 8 über eine zentrale Gasquelle 9 realisiert werden und ist es nicht notwendig, jedem Schweißgerät 1 bzw. jeder Schweißanlage einen eigenen Gasspeicher zuzuteilen. Durch die Verwendung einer zentralen Gasquelle 9 für mehrere Schweißgeräte 1 bzw.Determine control and / or regulation program. As a result, in the case of a plurality of welding devices 1 or a plurality of welding systems which are networked or connected to one another, the supply of the gas 8 can be implemented via a central gas source 9 and it is not necessary to allocate a separate gas store to each welding device 1 or each welding system. By using a central gas source 9 for several welding devices 1 or
Schweißanlagen wird die Ermittlung bzw. Speicherung von qualitätsrelevanten Daten, wie beispielsweise der Gasdurchflußmenge während eines Schweißprozesses, wesentlich erleichtert.Welding systems are much easier to determine or store quality-related data, such as the gas flow rate during a welding process.
In der Fig. 3 sind Gasdurchflußmengendiagramme dargestellt. Die beiden Diagrammlinien 50 und 51 zeigen aus dem Stand der Technik bekannte zeitliche Zufuhrmengenverläufe, wie sie bei mechanischen, an den Gasquellen 9 angeordneten Sperrventilen oder Magnetventilen auftreten.3 shows gas flow rate diagrams. The two diagram lines 50 and 51 show time-dependent supply quantity curves known from the prior art, as occur with mechanical shut-off valves or solenoid valves arranged on the gas sources 9.
Dabei ist bei der Diagrammlinie 50 ein deutliches zweifaches Überschwingen über den Sollwert zu erkennen. Bei der Diagrammlinie 51 ist ein Verlauf eines üblicherweise im Stand der Technik eingesetzten Magnetventiles dargestellt. Dabei ist ebenso ein deutliches Überschwingen über den Sollwert zu erkennen.A clear double overshoot over the setpoint can be seen in the diagram line 50. A course of a solenoid valve usually used in the prior art is shown in diagram line 51. A clear overshoot above the setpoint can also be seen.
Demgegenüber ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß es zu keinem nennenswerten Über- schwingen in der Regelcharakteristik kommt, wie dies in der Diagrammlinie 52 verdeutlicht ist. Dies wird durch die in der Versorgungsleitung 7 für das Gas 8 angeordnete Vorrichtung 27 und der daraus resultierenden Möglichkeit der Bestimmung des Istwertes der Gasdurchflußmenge zu jedem Zeitpunkt des Schweißprozesses und die Regelung auf den vorgegebenen Sollwert ermöglicht.In contrast, it is provided according to the invention that there is no significant oscillation comes in the control characteristic, as is illustrated in the diagram line 52. This is made possible by the device 27 arranged in the supply line 7 for the gas 8 and the resultant possibility of determining the actual value of the gas flow rate at any point in time of the welding process and regulating it to the predetermined target value.
Zur Zeit werden teure externe Ventile eingesetzt, die für die Druckminderung und Lieferung der entsprechenden Durchflußmenge ausgelegt sind, so daß bei unterschiedlichen Gasquellen 9 mehrere derartige Ventile eingesetzt werden müssen oder ein derartiges Ventil ständig um- gebaut werden muß, wenn eine andere Gasquelle 9 eingesetzt wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß sehr kostengünstige externe Ventile, die an der Gasquelle 9 angeordnet sind, eingesetzt werden können oder diese zur Gänze entfallen können.Expensive external valves are currently being used, which are designed for reducing the pressure and supplying the corresponding flow rate, so that with different gas sources 9 several such valves have to be used or such a valve has to be constantly modified if another gas source 9 is used , The solution according to the invention ensures that very inexpensive external valves, which are arranged on the gas source 9, can be used or can be dispensed with entirely.
Weiters zeigt die Diagrammlinie 52 einen Bereich 53 nach dem Start des Schweißprozesses, welcher als Kurve mit einem vorbestimmten zeitlichen Verlauf in der Steuervorrichtung 28 und/oder der Steuer- und/oder Regelvorrichtung 4 hinterlegt werden kann und für eine Gaseinsparung am Beginn des Schweißprozesses wesentlich ist. Der zeitliche Verlauf kann dabei stetig ansteigend oder auch treppenförmig sein.Furthermore, the diagram line 52 shows an area 53 after the start of the welding process, which can be stored as a curve with a predetermined time course in the control device 28 and / or the control and / or regulating device 4 and is essential for saving gas at the start of the welding process , The time course can be steadily increasing or also step-like.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis des Schweißgerätes 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that for better understanding of the welding device 1, this or its components have been partially shown to scale and / or enlarged and / or reduced.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be- Schreibung entnommen werden.The task on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3 gezeigten Ausführungen und Maßnahmen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. BezugszeichenaufstellungAbove all, the individual in FIGS. 1; 2; 3 shown designs and measures form the subject of independent, inventive solutions. The relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures. REFERENCE NUMBERS
Schweißgerät 41 LeitungWelder 41 line
Stromquelle 42 VentilPower source 42 valve
Leistungsteil 43 Vorrichtung (Gasdruck)Power section 43 device (gas pressure)
Steuer- und/oder Regel Vorrichtung 44 SchließvorrichtungControl and / or regulating device 44 closing device
Umschaltglied 45 InternetSwitching link 45 Internet
Steuer- und/oder Regel ventil 46 KommunikationsschnittstelleControl and / or regulating valve 46 communication interface
Versorgungsleitung 47Supply line 47
Gas 48Gas 48
Gasquelle 49Gas source 49
Schweißbrenner 50 DiagrammlinieWelding torch 50 diagram line
Drahtvorschubgerät 51 DiagrammlinieWire feeder 51 diagram line
Versorgungsleitung 52 DiagrammlinieSupply line 52 diagram line
Schweißdraht 53 Bereich Vorratstrommel Lichtbogen Werkstück Schweißleitung S chweißleitung Kühlkreislauf Strömungswächter Wasserbehälter Ein- und/oder Ausgabevorrichtung , Schlauchpaket Verbindungsvorrichtung Zugentlastungsvorrichtung Gehäuse Vorrichtung Meßrohr Wärmeelement Pfeil Temperatursensor Temperatursensor Steuervorrichtung Speicherelement Vorrichtung (Gasart) BussystemWelding wire 53 area supply drum arc workpiece welding line welding line cooling circuit flow monitor water tank input and / or output device, hose package connecting device strain relief device housing device measuring tube heating element arrow temperature sensor temperature sensor control device storage element device (gas type) bus system
Prozeßsteuertaste Process control button
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Legal Events
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| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
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| CR1 | Correction of entry in section i |
Free format text: IN PCT GAZETTE 35/2002 DUE TO A TECHNICAL PROBLEM AT THE TIME OF INTERNATIONAL PUBLICATION, SOME INFORMATION WAS MISSING (81). THE MISSING INFORMATION NOW APPEARS IN THE CORRECTED VERSION. Free format text: IN PCT GAZETTE 35/2002 DUE TO A TECHNICAL PROBLEM AT THE TIME OF INTERNATIONAL PUBLICATION, SOME INFORMATION WAS MISSING (81). THE MISSING INFORMATION NOW APPEARS IN THE CORRECTED VERSION. |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
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| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Country of ref document: JP |