DE212014000066U1

DE212014000066U1 - Automatische Lenkung in einer Schweißfuge

Info

Publication number: DE212014000066U1
Application number: DE212014000066.1U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: WO2014140718A3; WO2014140718A2; CN105209204A; CN105209204B; KR20150138235A; BR112015022499A2; JP3205264U

Abstract

Lichtbogenschweißsystem (100) mit automatischer Lichtbogenlenkung, wobei das Lichtbogenschweißsystem (100) Folgendes umfasst: eine Schweißbrennerstromversorgung (170), die mit einem Schweißbrennerkopf (120) wirkverbunden ist, der einen Lichtbogen (110) in einer Schweißnut erzeugt, die in mindestens einem Werkstück (115, 115A, 115B) ausgebildet ist; und eine Steuereinheit (190), die ein Rückmeldungssystem umfasst, das mindestens eines von Folgendem überwacht: eine Spannung des Lichtbogens (110), einen Strom des Lichtbogens (110), eine Leistungsabgabe der Schweißbrennerstromversorgung (170), und eine Kontaktspitze-Schweißnaht-Distanz, und ein Rückmeldungssignal ausgibt, das der Überwachung entspricht, einen Vergleichskreis, der das Rückmeldungssignal mit mindestens einem zuvor festgelegten Wert vergleicht, der einer Position des Lichtbogens (110) und/oder des Schweißbrennerkopfes (120) in der Schweißnut entspricht; und ein Lichtbogenlenkungssystem, das ein Lenkungssignal anhand des Vergleichs ausgibt, wobei das Lenkungssignal zur Steuerung der Position des Lichtbogens (110) und/oder des Schweißbrennerkopfes (120) in der Schweißnut verwendet wird.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilweiterbehandlung der, und beansprucht die Priorität der, US-Patentanmeldung Nr. 13/438,703, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißsystem nach Anspruch 1. Bestimmte Ausführungsformen betreffen Lichtbogenschweißanwendungen. Genauer gesagt, betreffen bestimmte Ausführungsformen das Lenken eines Lichtbogens und/oder Schweißbrenners in einer Schweißfuge in Lichtbogenschweiß- und -fügeanwendungen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In Lichtbogenschweißsystemen des Standes der Technik, wie zum Beispiel Schutzgas Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW), Schutzgas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW) usw., wird die Schweißqualität beeinträchtigt, wenn der Schweißbrennerkopf nicht ordnungsgemäß mit Bezug auf die Schweißnutwände positioniert ist. Weil zum Beispiel Eisenmaterialien der Schweißnutseitenwände den Lichtbogen stören können, kann sich der Lichtbogen eines Schweißbrennerkopfes, der nicht korrekt positioniert ist, zu einer Seitenwand anstatt zum Boden der Schweißnaht verschieben. Wenn umgekehrt der Schweißbrennerkopf zu weit von der Seitenwand fort positioniert ist, so wird das Füllmaterial nicht ordnungsgemäß an der Seitenwand abgeschieden. Des Weiteren kann es sein, dass selbst ein Schweißbrennerkopf, der am Anfang des Schweißprozesses ordnungsgemäß positioniert wurde, während des Schweißprozesses nachjustiert werden muss. Das liegt daran, dass die Ausrichtung der Seitenwände der Werkstücke möglicherweise nicht gerade ist und die relative Position des Schweißbrennerkopfes mit Bezug auf die Schweißnutseitenwand sich ändern könnte, d. h. die Distanz zwischen dem Schweißkopf und einer Nutseitenwand könnte kleiner oder größer werden, wenn sich der Schweißbrennerkopf entlang der Länge der Schweißnut bewegt. Darüber hinaus könnte in einigen Fällen die Breite der Schweißnut auch aufgrund von Abweichungen bei der maschinellen Bearbeitung der Schweißnut entlang ihrer Länge variieren. Um also Fehlausrichtung und Breitenschwankungen in der Schweißnut zu berücksichtigen, muss möglicherweise die Position des Schweißbrennerkopfes und/oder die Breite der Lichtbogenoszillation in Situationen korrigiert werden, wo mit mechanischer Oszillation, magnetischer Oszillation und/oder Erdungsumschaltung gearbeitet wird. Darum muss ein Bediener möglicherweise selbst in einem „automatischen” Schweißprozess die Schweißoperation beobachten und die Position des Schweißbrennerkopfes und/oder die Breite der Lichtbogenoszillation ständig nachregeln.
Weitere Einschränkungen und Nachteile herkömmlicher, traditioneller und vorgeschlagener Lösungsansätze erkennt der Fachmann durch Vergleichen solcher Lösungsansätze mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im übrigen Teil der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die Zeichnungen dargelegt sind.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben angesprochenen Beschränkungen und Nachteile zu überwinden. Dieses Problem wird durch ein Lichtbogenschweißsystem mit automatischer Lichtbogenlenkung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein System zum Lenken eines Lichtbogens und/oder eines Schweißbrennerkopfes in einer Schweißfuge in einem System für Lichtbogenschweiß- und -fügeanwendungen. Einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten ein automatisches Lichtbogenlenkungssystem, das einen Rückmeldungskreis enthält, der einen Hinweis auf eine Position eines Lichtbogens und/oder eines Schweißbrennerkopfes in einer Schweißnut enthält. Das Lichtbogenlenkungssystem enthält außerdem einen Vergleichskreis, der den Hinweis zur Lichtbogen- und/oder Schweißbrennerkopf-Position mit einem zuvor festgelegten Wert vergleicht. Der zuvor festgelegte Wert kann ein Sollspannungs- und/oder -stromwert für den Lichtbogen und/oder den Schweißbrennerkopf für einen bestimmten Punkt in der Schweißnut sein. Das Lichtbogenlenkungssystem enthält des Weiteren eine Lichtbogenlenkvorrichtung, die den Lichtbogen und/oder Schweißbrennerkopf anhand des Vergleichs des Hinweises auf die Lichtbogen- oder Schweißbrennerkopf-Position mit dem zuvor festgelegten Wert positioniert.
In einigen Ausführungsformen enthält das System eine Schweißbrennerstromversorgung, die mit einem Schweißbrennerkopf wirkverbunden ist, der einen Lichtbogen in einer Schweißnut erzeugt, die in mindestens einem Werkstück ausgebildet ist. Das System enthält außerdem eine Steuereinheit, die ein Rückmeldungssystem enthält, das mindestens eines von Folgendem überwacht: eine Spannung des Lichtbogens, einen Strom des Lichtbogens, eine Leistungsabgabe der Schweißbrennerstromversorgung, und eine Kontaktspitze-Schweißnaht-Distanz. Die Steuereinheit gibt ein Rückmeldungssignal aus, das der Überwachung entspricht. Die Steuereinheit enthält außerdem einen Vergleichskreis, der das Rückmeldungssignal mit mindestens einem zuvor festgelegten Wert vergleicht, der einer Position des Lichtbogens und/oder des Schweißbrennerkopfes in der Schweißnut entspricht. Die Steuereinheit enthält des Weiteren ein Lichtbogenlenkungssystem, das ein Lenkungssignal anhand des Vergleichs ausgibt. Das Lenkungssignal wird zur Steuerung der Position des Lichtbogens und/oder des Schweißbrennerkopfes in der Schweißnut verwendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens basiert das Rückmeldungssignal auf der Spannung des Lichtbogens, und der erste zuvor festgelegte Wert beträgt 9 Volt, und der zweite zuvor festgelegte Wert beträgt 11 Volt.
Ein Verfahren enthält das Erzeugen eines Lichtbogens in einer Schweißnut, die in mindestens einem Werkstück ausgebildet ist, mit einem Schweißbrennerkopf. Das Verfahren enthält außerdem das Überwachen mindestens eines von Folgendem: eine Spannung des Lichtbogens, ein Strom des Lichtbogens, eine Leistungsabgabe des Schweißbrennerkopfes, und eine Kontaktspitze-Schweißnaht-Distanz, und das Ausgeben eines Rückmeldungssignals, das der Überwachung entspricht. Das Verfahren enthält des Weiteren das Vergleichen des Rückmeldungssignals mit mindestens einem zuvor festgelegten Wert, der einer Position des Lichtbogens und/oder des Schweißbrennerkopfes in der Schweißnut entspricht, und das Ausgeben eines Lenkungssignals anhand des Vergleichs. Das Verfahren enthält außerdem das Steuern der Position des Lichtbogens und/oder des Schweißbrennerkopfes in der Schweißnut anhand des Lenkungssignals.
Diese und weitere Merkmale der beanspruchten Erfindung sowie Details von veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen besser verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden deutlicher erkennbar, indem im Detail beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen Folgendes zu sehen ist:
1A und 1B veranschaulichen verschiedene Ansichten eines Funktions-Blockschaubildes einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems für Hartlöt-, Plattierungs-, Materialaufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Füge- und Schweißanwendungen;
2A–2D veranschaulichen beispielhafte Oszillationsstrukturen, die durch das System der 1A und 1B erzeugt werden können;
3 veranschaulicht ein Funktions-Blockschaubild einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems für Hartlöt-, Plattierungs-, Materialaufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Füge- und Schweißanwendungen an einem Rohr;
4 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht von Schnitt AA von 3;
5 veranschaulicht eine beispielhafte Schweißfuge, die unter Verwendung des Systems von 3 geschweißt werden kann; und
6 veranschaulicht beispielhafte Lichtbogenspannungswerte an verschiedenen Punkten eines Lichtbogenbestreichungsbereichs in einer beispielhaften Schweißfuge.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unten anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen das Verständnis der Erfindung unterstützen und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise einschränken. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich stets auf gleiche Elemente.
1A und 1B veranschaulichen verschiedene Ansichten eines beispielhaften Systems 100 für Schweiß- und Fügeanwendungen. Zur besseren Übersichtlichkeit sind bestimmte Komponenten in der Ansicht nicht gezeigt. Das System 100 enthält ein Lichtbogenschweißsystem, wie zum Beispiel ein GTAW-System. Obgleich ein GTAW-System veranschaulicht ist, arbeitet die vorliegende Erfindung mit jedem automatischen System, das einen Lichtbogen für Hartlöt-, Plattierungs-, Materialaufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Füge- und Schweißanwendungen verwendet. Wie in 1A gezeigt, enthält das System 100 eine Stromversorgung 170, die mit der Wolframelektrode 172 wirkverbunden ist, die in dem Schweißbrennerkopf 120 untergebracht ist. Die Stromversorgung 170 kann einen (nicht gezeigten) Lichtbogenstarter haben, der einen Lichtbogen 110 erzeugt, und/oder die Stromversorgung 170 kann dafür konfiguriert sein, den Lichtbogen 110 durch „Berühren” zu starten. Die Stromversorgung 170 gibt einen Schweißstrom über die Elektrode 172 und den Lichtbogen 110 an das Werkstück 115 aus. Der Lichtbogen 110 erwärmt das Werkstück 115, um eine Schweißpfütze 145 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist die Stromversorgung 170 eine gepulste Gleichstromversorgung, obgleich Wechselstrom- oder sonstige Arten von Stromversorgungen ebenfalls möglich sind. Lichtbogenschweißen an sich ist bekannt und wird hier nicht ausführlich besprochen.
Wie in 1B gezeigt, kann das System 100 auch ein magnetisches Lichtbogenoszillationssystem 130 enthalten. Das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 enthält einen Magnetkopf 137, einen Magnetpol 135 und eine Stromversorgung 131. Der Magnetpol 135 kann so eingestellt werden, dass er entweder eine positive oder eine negative Polarität durch den Kopf 137 hat. Die Polarität am Magnetpol 135 bestimmt, wohin der Lichtbogen 110 gerichtet wird, d. h. entweder in Richtung des Pols 135 oder von ihm fort. In einigen Ausführungsformen kann das magnetische Lichtbogenoszillatorsystem 130 auch die Intensität des Magnetfeldes ändern, um den Ablenkungsbetrag des Lichtbogens 110 zu steuern. Das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 kann dafür konfiguriert sein, den Lichtbogen 110 zu oszillieren, um eine Streichbewegung (ein „Lichtbogen-Streichen”) zu erzeugen, wie durch den Pfeil 132 gezeigt. Das Lichtbogen-Streichen 132 kann dafür verwendet werden, die Schweißraupengeometrie durch Erzeugen von Webe-Strukturen zu verbessern. Zum Beispiel kann das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 für breitere Schweißdurchgänge verwendet werden, wie zum Beispiel für die Kapplage einer Schweißnaht. Diese Technik ermöglicht eine bessere Seitenwandfusion, da die Wärmemenge zu den Schweißrändern gesteuert werden kann. Das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 kann für Kehlnähte verwendet werden, um Unterschneidung zu minimieren. Darüber hinaus kann beim Zusammenfügen von Materialien mit verschiedenen Dicken die Lichtbogenoszillation so steuert werden, dass bei dem dickeren Werkstück ein ordnungsgemäßer Einbrand erreicht wird, während ein Unterschneiden des dünneren Werkstücks vermieden wird. Die 2A bis 2D zeigen einige beispielhafte Lichtbogen-Streichstrukturen, die durch das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 erzeugt werden können. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die veranschaulichten Lichtbogen-Streichstrukturen beschränkt, und jede Lichtbogen-Streichstruktur, die die gewünschten Schweißwebemuster hervorbringt, kann verwendet werden. Darüber hinaus werden magnetische Lichtbogenoszillationsverfahren und -systeme in Kombination mit Lichtbogenschweißsystemen in der Anmeldung Nr. 13/438,703 offenbart, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in das vorliegenden Dokument aufgenommen wird. Dementsprechend werden magnetische Lichtbogenoszillationstechniken hier nicht weiter besprochen.
Wie in 1B veranschaulicht, kann das System 100 des Weiteren eine mechanische Lenkvorrichtung 180 enthalten. Die mechanische Lenkvorrichtung 180 ist mit dem Schweißbrennerkopf 120 über die Halterung 185 wirkverbunden. Die Halterung 185 kann gesteuert werden, um den Schweißbrennerkopf 120 von einer Seite der Schweißnut zur anderen zu lenken, wie durch den Pfeil 182 gezeigt. Natürlich können auch andere Lenkverfahren und -vorrichtungen verwendet werden, solange der Schweißbrennerkopf 120 zu der gewünschten Stelle innerhalb der Schweißnut bewegt werden kann. Bei Verwendung mit dem magnetischen Lichtbogenoszillationssystem 130 kann die Halterung 185 auch mit dem Oszillationssystem 130 dergestalt wirkverbunden sein, dass die relative Position von Pol 135 mit Bezug auf den Schweißbrennerkopf 120 konstant ist. Auf diese Weise kann die mechanische Lenkvorrichtung 180 den Schweißbrennerkopf 120 oder das magnetische Oszillationssystem 130 so in der Schweißnut positionieren, dass sie sich in der richtigen Position befinden, damit das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 die gewünschten Schweißwebemuster erzeugen kann. In einigen Ausführungsformen kann eine mechanische Lenkvorrichtung dafür verwendet werden, den Schweißbrennerkopf 120 (und den Lichtbogen 110) ähnlich dem magnetischen Lichtbogenoszillationssystem 130 zu oszillieren, um Schweißwebemuster zu erzeugen, wie zum Beispiel oben besprochen wurde.
Das System 100 kann auch einen Erdungsumschaltkreis 195 enthalten, der zwischen mindestens zwei Erdungen an den Werkstücken 115A und 115B (siehe 1B) umschalten kann. Der Erdungsumschaltkreis 195 ist mit den Erdungen 196A und 196B so wirkverbunden, dass jeweils immer nur eine einzige Erdung aktiv ist. Die Erdungen 196A und 196B sind an den Werkstücken 115A bzw. 115B angeordnet. Der Erdungsumschaltkreis 195 kann dafür konfiguriert sein, die aktive Erdung umzuschalten, um die Richtung des Lichtbogens 110 zu steuern oder zu richten. Zum Beispiel wird der Erdungsumschaltkreis 195 in einigen Ausführungsformen so gesteuert, dass er eine Bestreichungsbewegung an dem Lichtbogen 110 erzeugt, um ein gewünschtes Schweißwebemuster zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann ein H-Brückenkreis dafür verwendet werden, die aktive Erdung umzuschalten. Allgemeine H-Brückenkreise sind dem Fachmann vertraut und werden hier nicht weiter besprochen. Die oben veranschaulichten Ausführungsformen zeigen eine Erdung an jedem Werkstück. Es kann jedoch jede beliebige Anzahl von strategisch platzierten Erdungen an jedem Werkstück dafür verwendet werden, das gewünschte Schweißwebemuster zu erzeugen.
Eines oder mehrere der Stromversorgung 170, der Stromversorgung 175, des magnetischen Oszillationssystems 130, der mechanischen Lenkvorrichtung 180, der Drahtzuführvorrichtung 150 und des Erdungsumschaltkreises 195 können mit der Abfühl- und Steuereinheit 190 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen enthält die Steuereinheit 190 eine Steuerungslogik, die anhand der Schweißbedingungen automatisch den Schweißbrennerkopf 120 in der Schweißfuge über die mechanische Lenkvorrichtung 180 lenkt. Die Steuereinheit 190 kann auch Rückmeldungssignale von Spannungs- und Stromsensoren entgegennehmen, die die Spannung (V) am Kontaktrohr 160 und den zu dem System fließenden Strom (I) messen, um die Nähe des Lichtbogens 110 und/oder des Schweißbrennerkopfes 120 zu den Seitenwänden der Schweißnut zu bestimmen. Natürlich können in einigen Ausführungsformen auch andere Rückmeldungssignale verwendet werden, wie zum Beispiel eine Leistungsabgabe der Stromversorgung 170, die Kontaktspitze-Schweißnaht-Distanz (Contact Tip to Weld Distance, CTWD) usw., solange die Rückmeldung einen Hinweis zur Position des Lichtbogens 110 und/oder des Schweißbrennerkopfes 120 relativ zu den Seitenwänden geben kann. Die Rückmeldungssignale können dann dafür verwendet werden, den Schweißbrennerkopf 120 und/oder den Lichtbogen 110 automatisch zu lenken. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 190 (oder irgend eine ähnliche Vorrichtung) in Abhängigkeit von der Schweißoperation (zum Beispiel GTAW, GMAW, PAW usw.), der Art der Materialien, der Anzahl der Schweißdurchgänge (Einzellagen-/Mehrlagenschweißen) usw. mit Soll-Lichtbogenspannungs- und/oder -Stromwerten für den Lichtbogen 110 für eine oder mehrere Positionen des Lichtbogens 110 entlang des Lichtbogen-Bestreichungsbereichs konfiguriert sein. Zum Beispiel veranschaulicht 6 eine Ausführungsform, wo der Lichtbogen 110 dafür konfiguriert ist, von einer Seitenwand zur anderen zu streichen. Das magnetische Lichtbogenoszillationssystem ist dafür konfiguriert, ein linkes Magnetfeld über den Magnetpol 135 bereitzustellen, das den Lichtbogen 110 zur Basis der linken Seitenwand ablenkt, und ein rechtes Magnetfeld bereitzustellen, das den Lichtbogen 110 zu der Basis der rechten Seitenwand ablenkt. Wenn das Magnetfeld abgeschaltet wird, so befindet sich der Lichtbogen 110 in einer mittigen Position unter dem Schweißbrennerkopf 120. Natürlich kann das magnetische Lichtbogenoszillationssystem entsprechend den Erfordernissen des Schweißprozesses auch anders positioniert sein. Zum Beispiel kann der Schweißbrennerkopf 120 so eingerichtet werden, dass er sich über einer der Seitenwände befindet anstatt in der Mitte. In einem solchen Fall bewegt das magnetische Lichtbogenoszillationssystem den Lichtbogen 110 von einer Seitenwand (Magnetfeld aus) zu der anderen Seitenwand (Magnetfeld ein). In anderen Ausführungsformen kann die Intensität des Magnetfeldes kontinuierlich verändert werden, um den Lichtbogen 110 auf jede Position in der Schweißnut anstatt nur auf diskrete Werte zu richten, zum Beispiel linke Seitenwand, rechte Seitenwand, Mitte usw.
Für die Ausführungsform in 6 kann der Lichtbogen 110 verschiedene Soll-Lichtbogenspannungen haben, je nachdem, ob der Lichtbogen 110 von den Seitenwänden entfernt ist (zum Beispiel in der mittigen Magnetfeldposition), an der rechten Seitenwand ist oder an der linken Seitenwand ist. Das heißt, in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung variiert der Soll- oder Schwellenspannungspegel für einen bestimmten Moment oder eine bestimmte Position in der Schweißoperation aufgrund der Berücksichtigung verschiedener Faktoren, einschließlich beispielsweise Elektrodenpositionierung, Nutgeometrie usw. Zum Beispiel kann in der mittigen Magnetfeldposition die Soll-Lichtbogenspannungsrückmeldung 12–15 Volt betragen, und in den linken und rechten Seitenwänden (d. h. linken und rechten Magnetfeldpositionen) kann die Soll-Lichtbogenspannung zum Beispiel 9–11 Volt betragen. Die Steuerung von Ausführungsformen des beschriebenen Systems kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Beispiel kann eine Rückmeldung von der Überwachung der Lichtbogenspannung in bestimmten Intervallen während der Schweißoperation oder an bestimmten Stellen während des Schweißprozesses verwendet werden, und/oder kann während des Schweißprozesses kontinuierlich sein (oder beliebige Kombination dieser Methodiken). Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Rückmeldungssignal, zum Beispiel der Lichtbogenspannung, überwacht werden, während sich der Lichtbogen 110 an einer bestimmten Position entlang des Lichtbogen-Bestreichungsbereichs befindet, zum Beispiel wenn sich der Lichtbogen 110 in der linken, der rechten oder der mittigen Position durch den Magnetpol 135 befindet. In anderen Ausführungsformen wird das dem Lichtbogen 110 entsprechende Rückmeldungssignal kontinuierlich überwacht, selbst während des Übergangs von einer Lichtbogenposition zu einer anderen. In weiteren Ausführungsformen wird das Rückmeldungssignal mit einer gewünschten Häufigkeit gemessen, zum Beispiel alle N Lichtbogen-Streichbewegungen, oder intermittierend, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu verifizieren. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann das Rückmeldungssignal nach einer Dauer verwendet werden, zum Beispiel alle 5 bis 20 ms. Natürlich können auch andere Zeiträume und Methodiken verwendet werden, ohne vom Wesen oder Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Anhand des Rückmeldungssignals, zum Beispiel der Lichtbogenspannung und Informationen in Bezug auf die Lichtbogenposition, zum Beispiel die linke, rechte oder mittige Position, kann die Steuereinheit 190 bestimmen, wenn die detektierte Spannung von der Soll-Spannung an irgend einer bestimmten Position verschieden ist. Zum Beispiel können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestimmen, wenn sich die Distanz zwischen dem Schweißbrennerkopf 120 und den Seitenwänden aus irgend einem Grund geändert hat; wenn zum Beispiel der Schweißbrennerkopf 120 driftet, Fehlausrichtung in den Seitenwänden usw. Wenn zum Beispiel die Steuereinheit 190 erkennt, dass die Lichtbogen 110-Spannung in der rechten Magnetfeldposition bei 8 Volt liegt, in der mittigen Magnetfeldposition bei 12 Volt liegt und an der linken Magnetfeldposition bei 12 Volt liegt, so kann die Steuereinheit 190 bestimmen, dass der Schweißbrennerkopf 120 nach rechts driftet und dass der Schweißbrennerkopf 120 nach links bewegt werden muss. Gleichermaßen kann die Steuereinheit 190 dafür eingerichtet sein, anhand des Rückmeldungssignals zu bestimmen, ob die Lichtbogen-Bestreichungsbreite justiert werden muss, weil sich die Breite der Schweißnut aus irgend einem Grund geändert hat, zum Beispiel durch Fehlausrichtung der Werkstücke, absichtliche Designänderung der Schweißnutbreite usw. Wenn zum Beispiel die Steuereinheit 190 erkennt, dass die Lichtbogen 110-Spannung in der linken und rechten Magnetfeldposition bei 8 Volt liegt und in der mittigen Magnetfeldposition bei 12 Volt liegt, so kann die Steuereinheit 190 bestimmen, dass die Schweißnut schmaler geworden ist und dass die Magnetfeldstärke oder eine andere Schweißeinstellung justiert werden muss, um ein ordnungsgemäßes Schweißen mit den schmaleren Nutwänden sicherzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann das System 100 so eingerichtet werden, dass die notwendigen Justierungen an der Schweißbrennerkopf 120-Position und/oder der Magnetfeldstärke anhand von zuvor festgelegten Werten für das Rückmeldungssignal, zum Beispiel die Lichtbogenspannung, vorgenommen werden. Zum Beispiel kann in einigen Systemen eine niedrige Lichtbogenspannung, zum Beispiel weniger als 9 Volt, anzeigen, dass der Lichtbogen 110 zu nahe an einer Seitenwand der Schweißnut liegt und dass ein potenzieller Kurzschluss und/oder Verlust des Lichtbogenzustands existiert. Umgekehrt kann eine höhere Lichtbogenspannung, zum Beispiel mehr als 11 Volt, anzeigen, dass sich der Lichtbogen 110 von einer Seitenwand der Schweißnut weg befindet. In solchen Systemen kann die Steuereinheit 190 so konfiguriert werden, dass: 1) wenn sich der Lichtbogen 110 in der linken oder rechten Magnetfeldposition befindet und die Lichtbogenspannung unter einem zuvor festgelegten unteren Pegel liegt, zum Beispiel 9 Volt, die Steuereinheit 190 bestimmt, dass sich der Schweißbrennerkopf 120 zu nahe an der Seitenwand befindet; und 2) wenn der Lichtbogen 110 in der linken oder rechten Magnetfeldposition ist und die Lichtbogenspannung größer ist als ein zuvor festgelegter hoher Pegel, zum Beispiel 11 Volt, die Steuereinheit 190 bestimmt, dass sich der Schweißbrenner 120 in der entsprechenden linken oder rechten Position zu weit von der Seitenwand fort befindet. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 190 dafür konfiguriert sein, durch Vergleichen der zuvor festgelegten niedrigen und hohen Werte mit dem Rückmeldungssignal von einem oder mehreren Punkten der Lichtbogen-Bestreichungsfläche (zum Beispiel die Lichtbogenspannungen in der linken, der rechten und der mittigen Magnetfeldposition) den Schweißbrennerkopf 120 korrekt innerhalb der Schweißnut mittels der mechanischen Lenkvorrichtung 180 zu bewegen und/oder die Breite des Lichtbogenbestreichungsbereichs mittels des magnetischen Lichtbogenoszillationssystems 130 zu ändern. Das heißt, die Steuereinheit 190 kann dafür konfiguriert sein, den Schweißbrenner 120 von der Seitenwand fort zu lenken, wenn die Lichtbogenspannung unter dem zuvor festgelegten unteren Pegel liegt; oder wenn die Rückmeldungsspannung zu hoch ist (zum Beispiel 12–15 Volt), so kann die Steuereinheit 190 den Schweißbrennerkopf 120 in Richtung der Seitenwand lenken. Die Steuereinheit 190 weiß, in welche Richtung der Schweißbrennerkopf 120 gelenkt werden muss, weil er mit dem magnetischen Lichtbogenoszillationssystem 130 kommuniziert, das die Position des Lichtbogens 110, zum Beispiel links, rechts und Mitte, übermitteln kann.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 190 mit der mechanischen Lenkvorrichtung 180 wirkverbunden, um den Schweißbrennerkopf 120 zu lenken. Die Steuereinheit 190 kann mit zuvor festgelegten automatischen Lenkungswerten vorprogrammiert sein, die auf den zu schweißenden Materialien, den Dicken der Werkstücke 115A und 115B, ob der Prozess GTAW, GMAW, PAW usw. ist, und/oder ob der Prozess ein Einlagen- oder ein Mehrlagenschweißvorgang ist, basieren können, um nur einige zu nennen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 190 adaptive Steuerungen verwenden, um die automatischen Lenkungswerte während des Schweißprozesses zu bestimmen oder „feinabzustimmen”. In einigen Ausführungsformen können die automatischen Lenkungswerte durch den Benutzer eingestellt oder justiert werden.
Durch Messen der Spannung und/oder des Stroms in dem Schweißbrenner 120 und automatisches Lenken des Schweißbrenners 120, wie oben besprochen, korrigiert die vorliegende Erfindung automatisch Fehlausrichtungen bei zu schweißenden Werkstücken. Zum Beispiel veranschaulicht 3 eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Schweißbrennerkopf 120, die Elektrode 172 und das magnetische Oszillatorsystem 130 an einer Schweißkopfzugeinheit 315 montiert sind, die sich entlang eines Führungsgleises 310 in einem Orbitalschweißsystem zum Schweißen eines Rohrstoßes 320 bewegt, die Rohrsegmente 330A und 330B verbindet. Die Komponenten eines beispielhaften Orbitalschweißsystems werden in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 13/675,168 besprochen, die am 13. November 2012 eingereicht wurde und durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird. Dementsprechend werden im Interesse der Kürze nur jene Komponenten eines Orbitalschweißsystems, die für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung relevant sind, näher besprochen. Das Führungsgleis 310 ist um den gesamten Umfang des Rohrsegments 330B herum verlegt, so dass die radiale Ebene des Führungsgleises 310 senkrecht zur Längsachse des Rohrsegments 330B verläuft. Wie veranschaulicht, muss der Rohrstoß 320 mit zwei Durchgängen geschweißt werden, d. h. Schweißdurchgänge X_A und X_B auf jeder Seite der Mittelachse 335. Um dies zu bewerkstelligen, kann die mechanische Lenkvorrichtung 180 den Schweißbrennerkopf 120 so positionieren, dass sich der Schweißbrennerkopf 120 am Mittelpunkt des Schweißdurchgang X_A befindet. Wie in 4, die eine Vergrößerung von Schnitt AA von 3 ist, veranschaulicht, ist der Schweißbrenner 120 zunächst an der Linie 410A positioniert, die sich am Mittelpunkt von Schweißdurchgang X_A befindet. Während der magnetische Oszillator 180 und/oder der Erdungsumschaltkreis 195 den Lichtbogen 110 von einer Seite zur anderen streichen, um die Schweißnaht 420 zu erzeugen, bedeckt die Schweißnaht 420 ungefähr eine Hälfte der Schweißfuge. Jedoch kann es gelegentlich der Fall sein, dass die Schweißfuge nicht gerade ist, d. h. die Schweißnutseitenwände stehen möglicherweise nicht senkrecht zur Längsachse der Rohrsegmente 330A und 330B (siehe 4). Wenn sich also der Schweißzugeinheitskopf 315 am Führungsgleis 310 abwärts bewegt (siehe 3), so kann die Schweißnaht 420 zu nahe an die Seitenwand kommen. Dies kann zu einer minderwertigen Schweißnaht und/oder zu Lichtbogenstabilitätsproblemen nahe der Seitenwand führen. Darüber hinaus wird der Abscheidungsbereich des zweiten Schweißdurchgangs X_B beeinträchtigt, weil der erste Schweißdurchgang X_A nicht wie erwartet die Hälfte der Schweißfuge 320 bedeckt. Darum nimmt in traditionellen Schweißsystemen ein Bediener bei Fehlausrichtungsproblemen eine manuelle Justierung vor, indem der Schweißbrennerkopf 120 neu mittig ausgerichtet wird.
Jedoch kann, wie oben besprochen, die Steuereinheit 190 (oder irgend eine ähnliche Vorrichtung) Rückmeldungssignale, zum Beispiel die Lichtbogenspannung, empfangen und überwachen, um die Position des Lichtbogens 110 und/oder des Schweißbrennerkopfes 120 mit Bezug auf die Seitenwand zu bestimmen. Zum Beispiel kann, wie oben besprochen, die Steuereinheit 190 in einigen Ausführungsformen anhand eines Rückmeldungssignals, das dem Lichtbogen 110 entspricht, zum Beispiel die Lichtbogenspannung, bestimmen, dass der Schweißbrennerkopf 120 ordnungsgemäß positioniert ist. Wenn in der beispielhaften Ausführungsform von 3 die Lichtbogenspannung an der linken Magnetfeldposition, d. h. an der linken Seitenwand, zwischen 9 und 11 Volt liegt und für die mittige Magnetfeldposition und die rechte Magnetfeldposition zwischen 12 und 15 Volt liegt, so bestimmt die Steuereinheit 190, dass der Schweißbrennerkopf 120 ordnungsgemäß positioniert ist. Weil diese Ausführungsform zwei Schweißdurchgänge erfordert, positioniert die rechte Magnetfeldposition beim ersten Durchgang X_A den Lichtbogens 110 auf der Mittellinie 335 der Schweißfuge 320 anstatt an der rechten Seitenwand. Darum beträgt die Soll-Lichtbogenspannung für die rechte Magnetfeldposition in dieser Ausführungsform 12–15 Volt anstatt der 9–11 Volt der beispielhaften Ausführungsform von 6.
Wenn die Steuereinheit 190 bestimmt, dass das Rückmeldungssignal, zum Beispiel die Lichtbogenspannung, nicht innerhalb des Sollbereichs liegt, dann kann die Steuereinheit 190 automatisch den Schweißbrennerkopf 120 so bewegen (d. h. lenken), dass der Schweißbrennerkopf die korrekte Distanz zur Nutwand beibehält. Wenn zum Beispiel die Spannung des Lichtbogens 110 an der linken Magnetfeldposition unter einem zuvor festgelegten Wert V_A, zum Beispiel 9 Volt, liegt, so kann die Steuereinheit 190 dafür konfiguriert sein, den Schweißbrennerkopf 120 unter Verwendung der mechanischen Lenkvorrichtung 180 nach rechts zu Punkt 410B zu bewegen, so dass die Lichtbogen 110-Spannung an der linken Seitenwand einen Sollwert V_X, zum Beispiel zwischen 9 und 11 Volt, hat. Wenn der Schweißprozess weiter geht und der Lichtbogen 110 wieder zu weit zur linken Seitenwand gerät und die Lichtbogenspannung unter die zuvor festgelegte Spannung V_A sinkt, so kann die Steuereinheit 190 den Schweißbrenner 120 weiter nach rechts zu Punkt 410C bewegen, so dass die Lichtbogenspannung wieder bei V_X liegt, und so weiter. Auf diese Weise korrigiert die Steuereinheit 190 automatisch Fehlausrichtungen in der Schweißfuge 320.
In der obigen Ausführungsform war die Steuereinheit 190 für schrittweise Justierungen konfiguriert, d. h. die Lichtbogenspannung fiel vom Sollwert V_X auf einen Wert V_A, bevor eine Justierung vorgenommen wurde. Jedoch ist die Erfindung nicht auf solche schrittweisen Justierungen beschränkt, und die Steuereinheit 190 kann auch dafür konfiguriert werden, die Position des Schweißbrennerkopfes 120 kontinuierlich so zu justieren, dass die Lichtbogenspannung auf einem Soll-Spannungswert aufrecht gehalten wird. Natürlich kann die vorliegende Erfindung in einigen Ausführungsformen auch den Lichtbogenstrom als den Rückmeldungswert verwenden, wenn der Schweißbrennerkopf 120 justiert wird.
Zum Beispiel wird in einem Konstantspannungsprozess Strom als die Rückmeldung verwendet, um CTWD zu bestimmen. Im Fall eines Konstantspannungsprozesses wird das Stromrückmeldungssignal an der Wand umso schwächer, je näher die Elektrode zur Wand kommt. Umgekehrt wird das Stromrückmeldungssignal umso stärker, je weiter sich die Elektrode von der Wand fort bewegt. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung des Lichtbogenstroms oder der Lichtbogenspannung als das Rückmeldungssignal beschränkt und kann auch andere Rückmeldungssignale verwenden, die sich entsprechend der Nähe des Schweißbrennerkopfes zur Seitenwand ändern, zum Beispiel eine Leistungsabgabe der Stromversorgung, CTWD usw.
In einigen Situationen kann die Breite der Schweißfuge beispielsweise aufgrund von Abweichungen bei der maschinellen Bearbeitung der Schweißnut variieren. In solchen Situationen können sich der Lichtbogen 110 und/oder der Schweißbrennerkopf 120 zu nahe oder nicht nahe genug zu einer Seitenwand bewegen, weil der Lichtbogen-Bestreichungsbereich nicht mehr mit der erwarteten Breite der Schweißfuge übereinstimmt, d. h. der Lichtbogen-Bestreichungsbereich kann zu groß oder zu klein sein, während sich die Breite der Schweißfuge ändert. Zum Beispiel kann, wie in 5 veranschaulicht, das System für die Breite der Schweißfuge 510 bei Punkt A eingerichtet werden, wodurch die Schweißnaht 520 entsteht. Jedoch ist die Breite der Schweißfuge 510 bei Punkt B kleiner als bei Punkt A, und das Lichtbogen-Streichen führt den Lichtbogen 110 und die Schweißnaht 520 zu nahe zur linken Seitenwand. Umgekehrt ist die Breite der Schweißfuge 510 bei Punkt C größer als bei Punkt A, und das Lichtbogen-Streichen führt den Lichtbogen 110 und die Schweißnaht 520 nicht zu der rechten Seitenwand. Darüber hinaus kann es sein, dass sich der Schweißbrennerkopf 120 aufgrund der Änderung der Breite nicht in der richtigen Position, zum Beispiel in der Mitte des gewünschten Schweißwebemusters, befindet. Dementsprechend muss ein Bediener bei Systemen des Standes der Technik möglicherweise eine manuelle Justierung der Breite des Lichtbogenbestreichungsbereichs und/oder der Position des Schweißbrennerkopfes vornehmen, um eine ordnungsgemäße Schweißnaht sicherzustellen. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Steuereinheit 190 (oder irgend eine ähnliche Vorrichtung) die Position des Schweißbrennerkopfes 120 unter Verwendung der mechanischen Lenkvorrichtung 180 und/oder die Breite des Lichtbogenbestreichungsbereichs unter Verwendung des magnetischen Oszillationssystems 130 und/oder des Erdungsumschaltkreises 195 justieren. Um dies zu bewerkstelligen, kann die Steuereinheit 190 die Spannungs- und/oder Stromrückmeldungssignale vom Schweißbrennerkopf 120 verwenden, um zu bestimmen, ob die Lichtbogen-Bestreichungsbreite korrekt ist. Wenn zum Beispiel die Lichtbogenspannung sowohl an der linken als auch an der rechten Magnetfeldposition 9–11 Volt beträgt, so bestimmt die Steuereinheit 190, dass die Lichtbogen-Bestreichungsbreite korrekt ist und dass sich die Breite der Schweißnut nicht signifikant geändert hat. Wenn jedoch die rechte und/oder die linke Magnetfeldposition eine Lichtbogenspannung haben, die kleiner als ein zuvor festgelegter Wert, zum Beispiel 9 Volt, ist, so bestimmt die Steuereinheit 190, dass die Schweißnutbreite an der rechten und/oder der linken Seitenwand schmaler geworden ist. Wenn die rechte und/oder die linke Magnetfeldposition eine Lichtbogenspannung haben, die größer als ein zuvor festgelegter Wert, zum Beispiel 11 Volt, ist, so bestimmt die Steuereinheit 190 gleichermaßen, dass die Schweißnutbreite an der rechten und/oder der linken Seitenwand breiter geworden ist. Dementsprechend kann die Steuereinheit 190 anhand des Rückmeldungssignals, zum Beispiel der Lichtbogenspannung, bestimmen, ob sich die Breite der Schweißfuge an irgend einem bestimmten Punkt geändert hat, und kann die Position des Schweißbrennerkopfes 120 unter Verwendung der mechanischen Lenkvorrichtung 180 entsprechend so justieren, dass sich der Schweißbrenner 120 an diesem Punkt am Mittelpunkt des Lichtbogenbestreichungsbereichs befindet. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 190 das magnetische Lichtbogenoszillationssystem 130 und/oder den Erdungsumschaltkreis 195 so justieren, dass eine zweckmäßige Lichtbogen-Bestreichungsbreite erzeugt wird. Wenn zum Beispiel der Schweißvorgang von Punkt A zu Punkt B in 5 voranschreitet, so erfühlt die Steuereinheit 190, dass sich die Breite der Schweißnut von Breite X am Punkt A zur Breite Y geändert hat. Das heißt, die Steuereinheit 190 erfühlt, dass die Lichtbogenspannung an der linken Magnetfeldposition unter einem zuvor festgelegten Wert, zum Beispiel 9 Volt, liegt, was anzeigt, dass sich der Lichtbogen 110 zu nahe an der Seitenwand befindet und dass die Lichtbogenspannung in der rechten Magnetfeldposition im ordnungsgemäßen Bereich, zum Beispiel 9–11 Volt, liegt. Weil sich die Lichtbogenspannung in der rechten Magnetfeldposition nicht gegenüber dem geändert hat, was an Punkt A gemessen wurde, bestimmt die Steuereinheit 190, dass die Schweißnut aufgrund der linken Seitenwand schmaler geworden ist, und nimmt die entsprechenden Justierungen an der Breite des Lichtbogenbestreichungsbereichs und/oder der Position des Schweißbrennerkopfes 120 vor. Wenn der Schweißprozess voranschreitet und der Schweißbrennerkopf 120 Punkt C erreicht, so bestimmt die Steuereinheit 190, dass der Lichtbogen 110 zu weit von der rechten Seitenwand fort ist, weil die Lichtbogenspannung in der rechten Magnetfeldposition größer als ein zuvor festgelegter Wert, zum Beispiel 11 Volt, ist und somit nicht in dem ordnungsgemäßen Bereich von zum Beispiel 9–11 Volt liegt. Die Steuereinheit 190 kann dann die Position des Schweißbrennerkopfes 120 und/oder die Breite des Lichtbogenbestreichungsbereichs für die Breite Z an Punkt C entsprechend justieren. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 190 eine mechanische Lenkvorrichtung zum Oszillieren des Schweißbrennerkopfes 120 zusätzlich oder alternativ zu dem magnetischen Lichtbogenoszillationssystem 180 und/oder dem Erdungsumschaltkreis 195 verwenden. Um sicherzustellen, dass die Abscheidungsrate auch nach einer Änderung der Breite ordnungsgemäß ist, können die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißbrennerkopfes 120 und/oder die Zufuhrrate des Drahtes 140 entsprechend durch die Steuereinheit 190 (oder eine sonstige Vorrichtung) justiert werden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit 190 (oder eine sonstige Vorrichtung) mit Nachschlagetabellen konfiguriert werden, die die Soll-Rückmeldungswerte des Lichtbogens 110 an einem oder mehreren Punkten entlang des Lichtbogen-Bestreichungsbereichs enthalten. Die Sollwerte können sich nach der Art des Schweißprozesses (zum Beispiel GTAW, GMAW, PAW usw.), den Arten und/oder Dicken der zu schweißenden Materialien, der Anzahl der Schweißdurchgänge usw. richten. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 190 (oder eine sonstige Vorrichtung) Gleichungen oder andere Darstellungen von Rückmeldungskurven enthalten, die die gewünschten Rückmeldungswerte für den Lichtbogen 110 an einem oder mehreren Punkten entlang des Lichtbogen-Bestreichungsbereichs bereitstellen.
Obgleich die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente substituiert werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. In den obigen Ausführungsformen befand sich die Steuerungslogik zum Lenken des Schweißbrennerkopfes 120 in der Steuereinheit 190. Jedoch kann die Steuerungslogik auch in der mechanischen Lenkvorrichtung 180 oder in einer anderen Vorrichtung angeordnet sein. Außerdem können viele Modifizierungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen. Darum ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die konkret offenbarten Ausführungsformen zu beschränken ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen enthält, die in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: System
110: Lichtbogen
115: Werkstück
115A: Werkstück
115B: Werkstück
120: Schweißbrennerkopf
130: Oszillationssystem
131: Stromversorgung
132: Lichtbogen-Streichen/Lichtbogen-Bestreichungsbereich
135: Magnetpol
137: Magnetkopf
140: Draht
145: Schweißpfütze
150: Drahtzuführvorrichtung
160: Kontaktrohr
170: Stromversorgung
172: Elektrode
175: Stromversorgung
180: Lenkvorrichtung
182: Lenkpfeil
185: Halterung
190: Steuereinheit
195: Kreis
196A: Erdung
196B: Erdung
310: Führungsgleis
315: Schweißkopfzugeinheit
320: Schweißrohrfuge
330A: Rohrsegment
330B: Rohrsegment
335: Mittellinie
410A: Linie
410B: Punkt
410C: Punkt
420: Schweißnaht
510: Schweißfuge
520: Schweißnaht
X_A: Schweißdurchgang
X_B: Schweißdurchgang
I: Strom
V_X: Spannung
V_A: Spannung
A: Punkt
X: Breite
Y: Breite

Claims

Lichtbogenschweißsystem (100) mit automatischer Lichtbogenlenkung, wobei das Lichtbogenschweißsystem (100) Folgendes umfasst: eine Schweißbrennerstromversorgung (170), die mit einem Schweißbrennerkopf (120) wirkverbunden ist, der einen Lichtbogen (110) in einer Schweißnut erzeugt, die in mindestens einem Werkstück (115, 115A, 115B) ausgebildet ist; und eine Steuereinheit (190), die ein Rückmeldungssystem umfasst, das mindestens eines von Folgendem überwacht: eine Spannung des Lichtbogens (110), einen Strom des Lichtbogens (110), eine Leistungsabgabe der Schweißbrennerstromversorgung (170), und eine Kontaktspitze-Schweißnaht-Distanz, und ein Rückmeldungssignal ausgibt, das der Überwachung entspricht, einen Vergleichskreis, der das Rückmeldungssignal mit mindestens einem zuvor festgelegten Wert vergleicht, der einer Position des Lichtbogens (110) und/oder des Schweißbrennerkopfes (120) in der Schweißnut entspricht; und ein Lichtbogenlenkungssystem, das ein Lenkungssignal anhand des Vergleichs ausgibt, wobei das Lenkungssignal zur Steuerung der Position des Lichtbogens (110) und/oder des Schweißbrennerkopfes (120) in der Schweißnut verwendet wird.
System (100) nach Anspruch 1, das des Weiteren eine mechanische Lenkvorrichtung (180) umfasst, die mit dem Schweißbrenner (120) wirkverbunden ist und den Schweißbrenner (120) in der Schweißnut anhand des Lenkungssignals positioniert, wobei der mindestens eine zuvor festgelegte Wert einen ersten zuvor festgelegten Wert und einen zweiten zuvor festgelegten Wert umfasst, die einer Sollposition des Lichtbogens (110) oder des Schweißbrennerkopfes (130) nahe einer Seitenwand der Schweißnut entsprechen, wobei die mechanische Lenkvorrichtung (180) den Schweißbrennerkopf (120) weiter von der Seitenwand fort positioniert, wenn der Vergleich bestimmt, dass das Rückmeldungssignal unter dem ersten zuvor festgelegten Wert liegt, und wobei die mechanische Lenkvorrichtung (180) den Schweißbrennerkopf (120) näher zu der Seitenwand bewegt, wenn der Vergleich bestimmt, dass das Rückmeldungssignal über dem zweiten zuvor festgelegten Wert liegt.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, das des Weiteren ein Lichtbogenoszillationssystem (130) umfasst, das den Lichtbogen (110) in einer Richtung streicht, die quer zu einer Vorschubrichtung des Schweißbrennerkopfes (120) verläuft, wobei das Lichtbogenoszillationssystem (130) eine Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110) in der Schweißnut anhand des Lenkungssignals steuert, wobei der mindestens eine zuvor festgelegte Wert einen ersten zuvor festgelegten Wert und einen zweiten zuvor festgelegten Wert umfasst, die einer Sollposition des Lichtbogens (110) entsprechen, wenn das Streichen den Lichtbogen (110) nahe einer Seitenwand der Schweißnut positioniert, wobei das Lichtbogenoszillationssystem (130) die Bestreichungsbreite des Lichtbogens so verringert, dass der Lichtbogen (110) weiter von der Seitenwand fort positioniert ist, wenn der Vergleich bestimmt, dass das Rückmeldungssignal unter dem ersten zuvor festgelegten Wert liegt, und wobei das Lichtbogenoszillationssystem (130) die Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110) so vergrößert, dass der Lichtbogen (110) näher an der Seitenwand positioniert ist, wenn der Vergleich bestimmt, dass das Rückmeldungssignal über dem zweiten zuvor festgelegten Wert liegt.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren Folgendes umfasst: eine Drahtzuführvorrichtung (150), die ein Verbrauchsmaterial zu dem Lichtbogen (110) zur Abscheidung in der Schweißnut führt; und eine Antriebseinheit, die mit dem Schweißbrennerkopf (120) oder dem mindestens einen Werkstück (115, 115A, 115B) wirkverbunden ist und dafür konfiguriert ist, den Schweißbrennerkopf (120) relativ zu dem mindestens einen Werkstück (115, 115A, 115B) in einer Vorschubrichtung entlang der Schweißnut zu bewegen, wobei eine Zufuhrgeschwindigkeit des Verbrauchsmaterials und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit des Schweißbrennerkopfes (120) relativ zu dem mindestens einen Werkstück (115, 115A, 115B) anhand der Vergrößerung oder der Verkleinerung der Bestreichungsbreite justiert wird.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lichtbogenoszillationssystem (120) einen magnetischen Lichtbogenoszillator umfasst, der ein Magnetfeld zur Steuerung der Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110) generiert, und/oder wobei das Lichtbogenoszillationssystem (120) einen Erdungsumschaltkreis (195) umfasst, der die Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110) steuert.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Rückmeldungssignal auf der Spannung des Lichtbogens (110) basiert, und der erste zuvor festgelegte Wert 9 Volt beträgt, und der zweite zuvor festgelegte Wert 11 Volt beträgt.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das des Weiteren Folgendes umfasst: einen magnetischen Lichtbogenoszillator (130), der ein Magnetfeld generiert, das den Lichtbogen (110) in einer Richtung streicht, die quer zu einer Vorschubrichtung des Schweißbrennerkopfes (120) verläuft; und eine mechanische Lenkvorrichtung (180), die mit dem Schweißbrenner (120) wirkverbunden ist, wobei eine Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110) und/oder die Position des Schweißbrenners (120) in der Schweißnut anhand des Lenkungssignals gesteuert wird.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine zuvor festgelegte Wert Folgendes umfasst: einen ersten zuvor festgelegten Wert, der einer gewünschten ersten Position des Lichtbogens (110) nahe einer ersten Seitenwand der Schweißnut entspricht, einen zweiten zuvor festgelegten Wert, der einer gewünschten zweiten Position des Lichtbogens (110) nahe einer zweiten Seitenwand der Schweißnut entspricht, und einen dritten zuvor festgelegten Wert, der einer gewünschten dritten Position des Lichtbogens (110) entspricht, der zwischen der erste Position und der zweiten Position liegt, und wobei das Lichtbogenlenkungssystem (180) anhand von Vergleichen des Rückmeldungssignals mit dem ersten zuvor festgelegten Wert und/oder dem zweiten zuvor festgelegte Wert und/oder dem dritten zuvor festgelegten Wert bestimmt, ob die Bestreichungsbreite des Lichtbogens (110), die Position des Schweißbrennerkopfes (120) oder sowohl die Bestreichungsbreite als auch die Position des Schweißbrennerkopfes (120) zu steuern ist.