Beschreibung
P 312 – Entwicklung eines rotierenden Lichtbogensensorsystems zur Erkennung und Verarbeitung von Fugenverlauf und – geometrie beim Schweißen von Stahlblech
Beim Aufbauen von Versteifungen (Hollandprofile, Flacheisen u. ä.) auf Paneele und Bleche entstehen durch Bauteiltoleranzen, schräge Schnittkanten (Plasmaschnitt) oder Rundungen am Profilfuß u. ä. Toleranzen in der Fugenvorbereitung für die anschließende Kehlnahtschweißung. Unterschiedliche Luftspalten zwischen Prodil und Platte, unzureichende Rechtwinkeligkeit und seitlich von der Sollkontur abweichende Nahtverläuft erschweren den Einsatz von automatischen Schweißanlagen.
Die bisher bei der Howaldtswerken – Deutsche Werft AG (HDW) eingesetzten Schweißroboter in der Mikro-Paneel-Fertigung und in der Doppelbodenfertigung (Halle 4 und Halle 10) sind mit einem Lichtbogensensorsystem ausgerüstet. Durch eine Pendelung des Schweißbrenners quer zur Schweißrichtung wird durch die unterschiedlichen Lichtbogenlängen und damit sich verändernden Schweißspannungen jeweils die Mitte der Kehle detektiert und verfolgt. Nachteilig an diesem Lichtbogensensorsystem ist, daß durch die Pendelung die Leistungsfähigkeit des Schweißverfahrens nicht voll ausgenutzt weden kann. Ab bestimmten Prozeßparametern kommt es zu Anschmelzkerben am Steg und das Nahtaussehen verschlechtert sich. Versuche mit diesem Sensorsystem leistungsfähigere Fülldrähte zu verschweißen, zeigen dieses Phänomen in noch viel stärkerem Maß.
Weitere Nachteile sind, daß auch beim konventionellen MAG-Schweißprozeß teure Impulsschweißstromquellen notwendig sind und daß die permanente Pendenlbewegung zu Verschleiß in allen Brennerachsen führt. Um die Übertragung der durch die Pendelung hervorgerufenen auf das Gesamtportal zu vermeiden, sind von der Konstruktion her sehr aufwändig und teure Schweißportalträger konzipiert worden. Eine Erfassung des Luftspalts uns entsprechende Korrekturen im Schweißprozeß, um keine unterschiedlich dicken Kehlnähte zu schwießen, war bisher nciht möglich. Es wurde daher von der Idustrieseite nach eleganteren Sensorsystemen gesucht, um die genannten Nachteile zu beseitigen bzw. zu minimieren.
Vom Institut für Schweißtechnische Fertigungsverfahren (ISF) der RWTH-Aachen wurden Orientierungsversuche bekannt mit einem Lichtbogensensorsystem mit rotierend ausgelenkter Drahtelektrode.
Nach Detailinformationen vom ISF und Demonstrationen in einem Laborversuch wurden folgende Aufgabenstellungen für das vorliegende Vorhaben formuliert.
Für einen MAG-Schweißroboter soll ein Lichtbogensensorsystem entwickelt werden, das mit einem Schweißbrenner mit rotierend ausgelenkter Dreahtelektrode arbeitet und in der Lage ist, aus den Signalen aus dem Schweißprozeß Steuergrößen für die Nahtverfolgung, für die Füllgradregelung und eine Brennerorientierung zu generieren. Zusätzliche soll das System mit einer Eckerkennung ausgerüstet werden.
Veröffentlichung:
1998
Autoren:
Dr.-Ing. D. Hinneberg
