Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR SCANNING THE SURFACE OF METAL WORKPIECES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/099287
Kind Code:
A1
Abstract:
Method for scanning the surface (O) of metal workpieces (W), wherein, during a scanning process (AP), a welding torch (1) with a consumable welding wire (2) is moved over and towards the surface (O) of the workpiece (W), until contact of the welding wire (2) with the workpiece (W) is detected, and the welding wire (2) is subsequently moved away from the workpiece (W) again, wherein, before the scanning process (AP), a slag-removal process (SE) is carried out to remove slag at the end of the welding wire (2), wherein the welding current (I) is lowered to a minimum, and the welding wire (2) is moved cyclically with a rapid recurrent forward/backward movement over a prescribed length of travel in the direction of the workpiece (W), and by a smaller amount of travel away from the workpiece (W) again, until a short circuit between the welding wire (2) and the workpiece (W) is detected, whereupon the slag-removal process (SE) is ended, and, if no short circuit (KS) is detected, the slag-removal process (SE) is repeated, and, if a number of short circuits (KS) are detected one after the other, the slag-removal process (SE) is ended.

Inventors:
MAYER MANUEL (AT)
WALDHÖR ANDREAS (AT)
BINDER MANUEL (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/082327
Publication Date:
May 27, 2021
Filing Date:
November 17, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRONIUS INT GMBH (AT)
International Classes:
B23K9/127; B23K9/235; B23K9/32
Domestic Patent References:
WO2019002141A12019-01-03
WO2007115342A12007-10-18
WO2019002141A12019-01-03
Foreign References:
JP2017100179A2017-06-08
JPH04143074A1992-05-18
EP2007542B12010-04-28
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER PATENTANWÄLTE (AT)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zum Abtasten der Oberfläche (0) metallischer Werk stücke (W), wobei während eines Abtastprozesses (AP) ein Schweißbrenner (1) mit einem abschmelzenden Schweißdraht (2) über die Oberfläche (0) des Werkstücks (W) bewegt wird, und zu vorgegebenen Zeitpunkten (t±) der Schweißdraht (2) mit einer Vor- wärtsgeschwindigkeit (vsv) zur Oberfläche (0) des Werkstücks (W) bewegt wird, bis von einer Schweißstromquelle (4) ein Kontakt des Schweißdrahts (2) mit dem Werkstück (W) detektiert wird, und der Schweißdraht (2) anschließend mit einer Rückwärtsgeschwin digkeit (vSR) wieder vom Werkstück (W) wegbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abtastprozess (AP) ein Schlacken- Entfernungsprozess (SE) zur Entfernung von Schlacke am Ende des Schweißdrahtes (2) durchgeführt wird, wobei mit Beginn des Schlacken-Entfernungsprozesses (SE) der Schweißstrom (I) auf ein Minimum gesenkt wird, und der Schweißdraht (2) mit einer schnel len wiederkehrenden Vor-/Rückwärtsbewegung zyklisch eine vorge gebene Weglänge in Richtung Werkstück (W) und um eine kleinere Wegstrecke wieder vom Werkstück (W) wegbewegt wird, sodass die Förderung des Schweißdrahtes (2) zum Werkstück (W) überwiegt, bis ein Kurzschluss (KS) zwischen dem Schweißdraht (2) und dem Werkstück (W) erkannt wird, worauf der Schlacken-Entfernungspro zess (SE) beendet wird, und beim Detektieren keines Kurzschlus ses (KS) zwischen dem Schweißdraht (3) und dem Werkstück (W) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) wiederholt wird, und beim De tektieren mehrerer Kurzschlüsse (KS) zwischen dem Schweißdraht (2) und dem Werkstück (W) hintereinander der Schlacken-Entfer nungsprozess (SE) beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Detektieren von fünf Kurzschlüssen (KS) zwischen dem Schweiß draht (2) und dem Werkstück (W) hintereinander der Schlacken- Entfernungsprozess (SE) beendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektieren keines Kurzschlusses (KS) zwischen dem Schweißdraht (3) und dem Werkstück (W) während einer festgeleg ten Zeitspanne (AtKs) vor dem Abtastprozess (AP) der Schlacken- Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Sinken der Drahtvorschubgeschwindigkeit (vd) unter einen vorgegebenen Schwellwert (vds) beim Bewegen des Schweißdrahts (2) mit einer vorgegebene Drahtvorschubgeschwin digkeit (vdc) in Richtung Werkstück (W) vor dem Abtastprozess (AP) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messung, ob die Drahtvorschubgeschwindigkeit (vd) unter den vorgegebenen Schwellwert (vds) sinkt, eine vorgegebene Zeitdauer (AtT) gewartet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximal werts (Fmax) der Kraft (F) am Schweißdraht (2) der Schlacken- Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwell werts ((dF/dt)max) der zeitlichen Änderung der Kraft (dF/dt) am Schweißdraht (2) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Sinken der Drahtvorschubgeschwindigkeit (vd) während des Abtastprozesses (AP) unter einen vorgegebenen Schwellwert der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximal werts (Fmax) der Kraft (F) am Schweißdraht (2) während des Abtastprozesses (AP) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) ge startet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwell werts ((dF/dt)max) der Kraft (dF/dt) am Schweißdraht (2) während des Abtastprozesses (AP) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) gestartet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Anstellwinkel (ß) des Schweißbrenners (1) zur Oberfläche (0) des Werkstücks (W) ermittelt wird, und beim Un terschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts des Anstellwinkels (ß) der Schlacken-Entfernungsprozess (SE) deaktiviert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Detektieren keines stabilen Kurzschlusses (KS) zwischen Schweißdraht (3) und Werkstück (W) nach mehreren Wiederholungen des Schlacken-Entfernungsprozesses (SE), insbe sondere nach 15 Wiederholungen, eine Fehlermeldung ausgegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausgabe der Fehlermeldung das Ende des Schweißdrahts (2) in einer Abschneidevorrichtung (7) abgeschnitten wird.

Description:
Verfahren zum Abtasten der Oberfläche metallischer Werkstücke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtasten der Oberfläche metallischer Werkstücke, wobei während eines Abtastprozesses ein Schweißbrenner mit einem abschmelzenden Schweißdraht über die Oberfläche des Werkstücks bewegt wird, und zu vorgegebenen Zeit punkten der Schweißdraht mit einer Vorwärtsgeschwindigkeit zur Oberfläche des Werkstücks bewegt wird, bis von einer Schweiß stromquelle ein Kontakt des Schweißdrahts mit dem Werkstück de- tektiert wird, und der Schweißdraht anschließend mit einer Rückwärtsgeschwindigkeit wieder vom Werkstück wegbewegt wird.

Der Schweißdraht eines Schweißgeräts kann vor einem Schweißpro zess dazu verwendet werden, die Oberfläche der zu bearbeitenden Werkstücke abzutasten, indem der Schweißdraht als Sensor verwen det wird, indem er zu vorgegebenen Zeitpunkten in Richtung Werk stück bewegt wird, bis der Schweißdraht das Werkstück berührt und einen Kurzschluss bildet. Anschließend wird der Schweißdraht wieder vom Werkstück wegbewegt. Über die Bewegungen des Schweiß drahts, welche durch Drehgeber im Vorschubgerät erfasst werden, kann auf die Position des Schweißdrahts beim Kontakt mit dem Werkstück, und somit auf die Position der Oberfläche des Werk stücks rückgeschlossen werden.

Beispielsweise beschreibt die WO 2019/002141 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtastung einer Oberfläche eines metal lischen Werkstücks mit Hilfe des Schweißdrahts des Schweißbren ners. Dabei wird während des Abtastprozesses bei jedem Kurzschluss des Schweißdrahts mit dem metallischen Werkstück ein Positionswert ermittelt und gespeichert bzw. ausgegeben, welcher vom Manipulator zum Detektieren einer Kante oder einer bestimm ten Position benutzt werden kann.

Am Schweißdraht kann sich nach einem Schweißprozess Schlacke bzw. Silikate ablagern (besonders bei Stahllegierungen), welche isolierend wirken. Diese Isolationsschicht am freien Ende des Schweißdrahts kann den Abtastprozess mit Hilfe des Schweißdrahts blockieren, da bei der Berührung des Schweißdrahts mit dem Werk stück kein Kurzschluss erkannt wird. Es ist bekannt, vor einem Schweißprozess allfällige Schlacke am Ende des Schweißdrahts zu entfernen, um ein sicheres Zünden ei nes Lichtbogens zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann ein Schlacken-Entfernungsprozess vor dem Schweißverfahren angewendet werden, wobei der Schweißstrom auf ein Minimum gesenkt wird, und der Schweißdraht mit einer schnellen wiederkehrenden Vor-/Rück- wärtsbewegung zyklisch eine vorgegebene Weglänge in Richtung Werkstück und um eine kleinere Wegstrecke wieder vom Werkstück wegbewegt wird, bis von einer Kurzschlussüberwachung ein Kurz schluss zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück erkannt wird, worauf der Schlacken-Entfernungsprozess beendet wird. Ein derartiges Verfahren wird in der EP 2007 542 Bl beschrieben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein oben genanntes Abtastverfahren soweit zu verbessern, sodass eine si chere Erkennung eines Kurzschlusses bei der Berührung des Schweißdrahts mit dem metallischen Werkstück gewährleistet wird. Dadurch soll das Abtastverfahren möglichst rasch und unterbre chungsfrei durchführbar sein. Nachteile bekannter Verfahren sol len vermieden oder zumindest reduziert werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein oben genanntes Abtastverfah ren, wobei vor dem Abtastprozess ein Schlacken-Entfernungspro zess zur Entfernung von Schlacke am Ende des Schweißdrahtes durchgeführt wird, wobei mit Beginn des Schlacken-Entfernungs- prozesses der Schweißstrom auf ein Minimum gesenkt wird, und der Schweißdraht mit einer schnellen wiederkehrenden Vor-/Rückwärts- bewegung zyklisch eine vorgegebene Weglänge in Richtung Werk stück und um eine kleinere Wegstrecke wieder vom Werkstück wegbewegt wird, sodass die Förderung des Schweißdrahtes zum Werkstück überwiegt, bis ein Kurzschluss zwischen dem Schweiß draht und dem Werkstück erkannt wird, worauf der Schlacken-Ent- fernungsprozess beendet wird, und beim Detektieren keines Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück der Schlacken-Entfernungsprozess wiederholt wird, und beim Detektie ren mehrerer Kurzschlüsse zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück hintereinander der Schlacken-Entfernungsprozess been det wird. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass vor dem Ab- tastverfahren ein Schlacken-Entfernungsprozess durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass allenfalls am freien Ende des Schweißdrahts vorhandene Schlacke entfernt werden kann und somit eine sichere Abtastung der Oberfläche des Werkstücks mit dem Schweißdraht möglich ist. Durch das mehrmalige Aufschlagen des Schweißdrahts an der Werkstückoberfläche während des Schlacken- Entfernungsprozesses wird im Allgemeinen die Schlacke am freien Ende des Schweißdrahts entfernt und die Kurzschlusserkennung während des nachfolgenden Abtastprozesses sichergestellt. Beim Detektieren keines Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück wird der Schlacken-Entfernungsprozess wiederholt. Dadurch wird eine sichere Entfernung der Schlacke vom Schweiß draht und danach ein fehlerfreier Abtastprozess gewährleistet. Beim Detektieren mehrerer Kurzschlüsse zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück hintereinander wird der Schlacken-Entfernungs prozess beendet. Durch das Zählen von aufeinanderfolgenden Kurz schlüssen während des Schlacken-Entfernungsprozesses wird eine weitere Absicherung zur Überprüfung der vollständigen Entfernung der Schlacke vom Schweißdraht realisiert. Erst nach Überschrei ten dieser definierten Anzahl von Kurzschlüssen kann davon aus gegangen werden, dass die Schlacke sicher entfernt wurde, und der Schlacken-Entfernungsprozess kann beendet werden.

Vorteilhafterweise wird der Schlacken-Entfernungsprozess beim Detektieren von fünf Kurzschlüssen zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück hintereinander beendet. Nach Überschreiten von fünf Kurzschlüssen kann davon ausgegangen werden, dass die Schlacke sicher entfernt wurde, und der Schlacken-Entfernungs prozess kann beendet werden.

Bei Detektieren keines Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht und dem Werkstück während einer festgelegten Zeitspanne vor dem Abtastprozess kann der Schlacken-Entfernungsprozess gestartet werden. Dies stellt eine Voraussetzung für das Einleiten eines Schlacken-Entfernungsprozesses vor dem Abtastprozess dar, um eine einwandfreie Funktionalität zu gewährleisten.

Weiters kann beim Sinken der Drahtvorschubgeschwindigkeit unter einen vorgegebenen Schwellwert beim Bewegen des Schweißdrahts mit einer vorgegebenen Drahtvorschubgeschwindigkeit in Richtung Werkstück vor dem Abtastprozess der Schlacken-Entfernungsprozess gestartet werden. Dieser Einbruch der Drahtvorschubgeschwindig- keit unter einen vorgegebenen Schwellwert in der Startphase vor dem Abtastprozess ist ein Indiz dafür, dass sich Schlacke am Schweißdraht befindet. Beim Unterschreiten des vorgegebenen Schwellwerts der Drahtvorschubgeschwindigkeit wird also der Schlacken-Entfernungsprozess ausgelöst.

Dabei wird vorzugsweise vor der Messung, ob die Drahtvorschubge schwindigkeit unter den vorgegebenen Schwellwert sinkt, eine vorgegebene Zeitdauer gewartet. Durch das Einhalten bestimmter Zeitvorgaben wird sichergestellt, dass Einschwingprozesse abge klungen sind und der Schlacken-Entfernungsprozess nicht unge wollt ausgelöst wird.

Als weitere Bedingung für den Start des Schlacken-Entfernungs- prozesses kann die Überschreitung der Kraft am Schweißdraht über einen vorgegebenen Maximalwert festgelegt werden. Wird beim Starten eines Abtastprozesses der Schweißdraht in Richtung Werk stück bewegt und es befindet sich Schlacke am Schweißdraht, kommt es aufgrund der isolierenden Wirkung der Schlacke zu einem messbaren Kraftanstieg beim längeren Aufschlagen des Schweiß drahts am Werkstück. Dieser Kraftanstieg kann über den Motor strom der Motoren eines Drahtvorschubgeräts relativ einfach erfasst werden und als Voraussetzung für das Auslösen des Schla cken-Entfernungsprozesses herangezogen werden. Durch die Kombi nation einer der oben erwähnten Bedingungen, insbesondere dem Einbruch der Drahtvorschubgeschwindigkeit zu Beginn des Abtast prozesses mit der Kraftmessung kann das Vorliegen von Schlacke am Schweißdraht noch zuverlässiger erkannt werden und es können Fehlauslösungen des Schlacken-Entfernungsprozesses vermieden werden.

Schließlich ist es auch möglich, dass der Schlacken-Entfernungs prozess beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Kraft am Schweißdraht gestartet werden. Auch die Überschreitung eines vorgegebenen gewissen Kraftanstiegs stellt eine sinnvolle Bedingung für die Auslösung des Schlacken-Entfernungsprozesses vor einem Abtastprozess dar.

Der Schlacken-Entfernungsprozess kann auch beim Sinken der Drahtvorschubgeschwindigkeit während des Abtastprozesses unter einen vorgegebenen Schwellwert gestartet werden. Auch dies stellt eine weitere Bedingung für die Auslösung des Schlacken- Entfernungsprozesses dar. Der Schwellwert der Drahtvorschubge schwindigkeit während des Abtastprozesses ist in der Regel un terschiedlich zu dem oben genannten Schwellwert für die Drahtvorschubgeschwindigkeit in der Startphase des Abtastprozes ses.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Schlacken- Entfernungsprozess beim Überschreiten eines vorgegebenen Maxi malwerts der Kraft am Schweißdraht während des Abtastprozesses gestartet. Wie zu Beginn des Abtastprozesses kann auch während des Abtastprozesses die Überschreitung einer maximalen Kraft am Schweißdraht oder die Überschreitung eines maximalen zeitlichen Kraftanstiegs am Schweißdraht ein Indiz für das Vorliegen von Schlacke am Schweißdraht sein, welche die Auslösung eines Schla cke-Entfernungsprozesses auch während des Abtastprozesses recht fertigt beziehungsweise notwendig macht. Die Kräfte am Schweißdraht können über den Motorstrom des Motors des Drahtvor schubgeräts erfasst werden.

Wenn der Anstellwinkel des Schweißbrenners zur Oberfläche des Werkstücks ermittelt wird, und beim Unterschreiten eines vorge gebenen Grenzwerts des Anstellwinkels der Schlacken-Entfernungs prozess deaktiviert wird, kann die Durchführung eines ineffizienten Schlacken-Entfernungsprozesses verhindert werden. Ist nämlich der Schweißbrenner und somit der Schweißdraht zu flach zum Werkstück orientiert, kann durch ein Auslenken oder Verbiegen des Schweißdrahts die Schlacke nicht oder nicht aus reichend vom Schweißdraht entfernt werden.

Beim Detektieren keines stabilen Kurzschlusses zwischen Schweiß draht und Werkstück nach mehreren Wiederholungen des Schlacken- Entfernungsprozesses, insbesondere nach 15 Wiederholungen, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Durch die Fehlermeldung kann dem Schweißer angezeigt werden, dass es nicht gelungen ist, die Schlacke vom Schweißdraht mit Hilfe des Schlacken-Entfer nungsprozesses zu entfernen und dass andere Maßnahmen notwendig sind. Nach Ausgabe der Fehlermeldung kann beispielsweise als Maßnahme das Ende des Schweißdrahts in einer Abschneidevorrichtung abge schnitten werden. Auf diese Weise wird auch dann, wenn vorherge hende Schlacken-Entfernungsprozesse erfolglos waren, der Schweißdraht wieder für einen Abtastprozess vorbereitet werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun gen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Schweißgeräts zur Durchführung eines Schweißprozesses und Abtastprozesses; Fig. 2 schematisch die Zeitverläufe der Schweißspannung, des Schweißstromes und der Vorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahts und eines Bewegungsdiagramms des Schweiß drahts während eines Schlacken-Entfernungsprozesses;

Fig. 3 schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvorschubge schwindigkeit und der Spannung bei einem Ausführungsbei spiel des Schlacken-Entfernungsprozesses;

Fig. 4 schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvorschubge schwindigkeit und der Spannung bei einer alternativen Auslösebedingung für den Schlacken-Entfernungsprozess;

Fig. 5 schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvorschubge schwindigkeit, der Kraft am Schweißdraht sowie der zeit lichen Änderung der Kraft am Schweißdraht bei einer weiteren Auslösebedingung für den Schlacken-Entfernungs prozess;

Fig. 6 einen Schweißbrenner in einer für einen Schlacken-Entfer nungsprozess gewünschter Winkellage zum Werkstück; und Fig. 7 einen Schweißbrenner in einer für den Schlacken-Entfer nungsprozess ungeeigneten Winkellage zum Werkstück.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Schweißgeräts zur Durch führung eines Schweißprozesses und Abtastprozesses AP. Ein Schweißbrenner 1 mit einem Schweißdraht 2 ist mit einem entspre chenden Manipulator 3, beispielsweise einem Schweißroboter ver bunden. Eine Schweißstromquelle 4 versorgt den Schweißbrenner 1 bzw. den Schweißdraht 2 mit dem Schweißstrom I und der Schweiß spannung U. Über ein Vorschubgerät 5 wird der Schweißdraht 2 mit einer Vorschubgeschwindigkeit v d von einer Drahtrolle 6 zum Schweißbrenner 1 befördert. Während des Abtastprozesses AP wird der Schweißbrenner 1 mit dem Schweißdraht 2 mit Hilfe des Mani pulators 3 entlang einer vorgegebenen Bahn und mit einer vorge gebenen Geschwindigkeit über die Oberfläche 0 der Werkstücke W bewegt. Zu vorgegebenen Zeitpunkten wird der Schweißdraht 2 mit einer Vorwärtsgeschwindigkeit v sv zur Oberfläche 0 der Werkstücke W bewegt, bis von der Schweißstromquelle 4 ein Kontakt des Schweißdrahts 2 mit einem der Werkstücke W detektiert wird. Da nach wird der Schweißdraht 2 mit einer Rückwärtsgeschwindigkeit v SR wieder von den Werkstücken W wegbewegt. Die Position der Oberfläche 0 der Werkstücke W wird zu jedem der Zeitpunkte in der Schweißstromquelle 4 ermittelt und gespeichert. Um allfälli ge Schlacke vom freien Ende des Schweißdrahts 2 zu entfernen, kann ein Schlacken-Entfernungsprozess SE durchgeführt werden, wobei der Schweißstrom I auf ein Minimum gesenkt wird, und der Schweißdraht 2 mit einer schnellen wiederkehrenden Vor-/Rück- wärtsbewegung zyklisch eine vorgegebene Weglänge in Richtung Werkstück W und um eine kleinere Wegstrecke wieder vom Werkstück W wegbewegt wird, sodass die Förderung des Schweißdrahtes 2 zum Werkstück W überwiegt, bis ein Kurzschluss zwischen dem Schweiß draht 2 und dem Werkstück W erkannt wird. Sollte beim Schlacken- Entfernungsprozess SE die Schlacke vom Schweißdraht 2 auch nach mehrmaligen Wiederholungen nicht entfernt werden können, kann es notwendig sein, das Ende des Schweißdrahts 2 manuell oder in ei ner Abschneidevorrichtung 7 abzuschneiden und dadurch von der Schlacke zu befreien. Die Manipulation des Schweißbrenners 1 zur Abschneidevorrichtung 7 kann auch vollautomatisch durch den Ma nipulator 3, insbesondere Schweißroboter, durchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt schematisch die Verläufe der Schweißspannung U, des Schweißstromes I, der Vorschubgeschwindigkeit v d des Schweiß drahts 2 und eines Bewegungsdiagramms des Schweißdrahts 2 rela tiv zum Werkstück W während eines Schlacken-Entfernungsprozesses SE. Um zu verhindern, dass aufgrund einer am Schweißdraht 2 haf tenden Schlacke ein Abtastprozess AP nicht oder nicht korrekt durchgeführt werden kann, erfolgt davor bei Bedarf ein Schla cken-Entfernungsprozess SE. Dabei wird mit dem Schlacken-Entfer nungsprozess SE der Schweißdraht 2 nicht kontinuierlich zum Werkstück W gefördert, sondern mit einer bestimmten Frequenz vor, also zum Werkstück W bewegt, und wieder zurück, also vom Werkstück W entfernt. Der Schweißdraht 2 wird hierbei mit rela- tiv hoher Geschwindigkeit v d eine bestimmte Wegstrecke nach vor und eine kleinere Wegstrecke als vorwärts wieder zurückgeför dert, so dass die Förderung des Schweißdrahtes 2 zum Werkstück W überwiegt. Hierbei liegt die Frequenz, mit welcher die Vor-/ Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes 2 durchgeführt wird, bevor zugt zwischen 50 Hz und 150 Hz. Selbstverständlich ist es auch möglich, niedrigere oder höhere Frequenzen für den Schlacken- Entfernungsprozess SE zu verwenden. Grundsätzlich ist hierbei zu beachten, dass mit der Frequenz auch die Dauer für den Schla- cken-Entfernungsprozess SE definiert wird. Deshalb sind insbe sondere höhere Frequenzen von Bedeutung, da dadurch die Dauer verkürzt wird. Der Schweißdraht 2 wird mit einer schnellen wie derkehrenden Vor-/Rückwärtsbewegung, beispielsweise mit einer eingestellten Frequenz von 75 Hz, bis zur Berührung mit dem Werkstück W gefördert. Wenn sich am Schweißdraht 2 Schlacke be findet, kann kein Kurzschluss KS zwischen Schweißdraht 2 und Werkstück W detektiert werden bzw. von einer Steuervorrichtung der Stromquelle 4 bzw. einer Kurzschlussüberwachung erkannt wer den. Der Schweißdraht 2 wird entsprechend der eingestellten Fre quenz weiter wiederkehrend zurück und wieder vor bewegt. Schließlich wird die Schlacke vom Ende des Schweißdrahts 2 ge löst und die Stromquelle 4 kann einen Kurzschluss KS durch einen Anstieg des Stromes I bzw. Einbruch der Spannung U detektieren. Danach kann der Schlacken-Entfernungsprozess SE beendet werden. Der Strom I beim Schlacken-Entfernungsprozess SE wird üblicher weise begrenzt, beispielsweise auf maximal 3 A, sodass ein Ab brennen des Schweißdrahts 2 verhindert werden kann.

Fig. 3 zeigt schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvor schubgeschwindigkeit v d und der Spannung U bei einem Ausführungs beispiel des Schlacken-Entfernungsprozesses SE. Vor der Durchführung eines Abtastprozesses AP steht der Schweißbrenner 1 über dem Werkstück W in einer Startposition. Der Schweißdraht 2 steht auch noch einige mm über der Oberfläche 0 des Werkstücks W. Bevor nun der Abtastprozess AP eingeleitet wird, beginnt der Schweißdraht 2 sich mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindig keit v dc in Richtung Werkstück W zu bewegen. Bis zum Erreichen des vorgegebenen Werts der Vorschubgeschwindigkeit v dc kommt es zu einem Einschwingverhalten des Istwerts der Drahtvorschubge schwindigkeit, weshalb vorzugsweise eine gewisse vorgegebene Zeit At T gewartet wird, bevor die aktuelle Drahtvorschubgeschwin digkeit v d gemessen wird. Dadurch kann eine ungewollte Auslösung des Schlacken-Entfernungsprozesses SE während dieser Einschwing vorgänge verhindert werden. Der Schlacken-Entfernungsprozess SE wird ausgelöst, wenn nach Ablauf der Zeit At T die aktuelle Draht vorschubgeschwindigkeit v d unter eine vorgegebene Grenze v ds ge fallen ist. Dieser Grenzwert v ds hat nur in der Startphase Gültigkeit. Nach Aktivierung des Schlacken-Entfernungsprozesses SE wird der Schweißdraht 2 mit hoher Beschleunigung und Kraft F zum Werkstück W und von diesem weg bewegt. Zunächst befindet sich der Schweißdraht 2 noch in der Luft, nähert sich aber immer mehr der Oberfläche 0 des Werkstücks W an. Danach „hämmert" der Schweißdraht 2 auf die Oberfläche 0 des Werkstücks W und es wird dabei die am Ende des Schweißdrahts 2 anhaftende Schlacke ent fernt oder dies zumindest versucht. Um so sicher wie möglich zu erkennen, ob die Schlacke vom Schweißdraht 2 entfernt wurde, wird der Schlacken-Entfernungs-Prozess SE erst gestoppt, wenn eine definierte Anzahl n, beispielsweise 5, an zyklischen Kurz schlüssen KS detektiert wird. Nach dieser ersten Phase eines Schlacken-Entfernungsprozesses SE wird in die Abtastphase AP ge wechselt. Sollte es zu gar keinen Kurzschlüssen kommen (da der Schweißdraht 2 wirklich isoliert) arbeitet der Schlacken-Entfer nungsprozess SE so lange weiter, bis ein Abbruch vom Bediener oder der Robotersteuerung kommt. Hier wäre aber auch eine zeit liche Begrenzung denkbar.

Wenn es nach Beendigung des Schlacken-Entfernungsprozesses SE zu einem erneuten Einbruch der Drahtvorschubgeschwindigkeit v d unter eine bestimmte festgelegte Schwelle kommt, kann der Schlacken- Entfernungsprozess SE wieder ausgelöst werden (nicht darge stellt) .

Fig. 4 zeigt schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvor schubgeschwindigkeit v d und der Spannung U bei einer alternativen Auslösebedingung für den Schlacken-Entfernungsprozess SE. Dabei wird vor der Anwendung eines Abtastprozesses AP der Schweißdraht 2 zum Werkstück W und wieder vom Werkstück W wegbewegt und dann ein Schlacken-Entfernungsprozess SE gestartet, wenn während ei ner festgelegten Zeitspanne At Ks kein Kurzschluss KS zwischen dem Schweißdraht 2 und dem Werkstück W detektiert wird. Im darge- stellten Beispiel wird während dieser festgelegten Zeitspanne At Ks kein Kurzschluss KS detektiert (Spannungsabfall) und somit der Schlacken-Entfernungsprozess SE gestartet.

Fig. 5 zeigt schematisch die zeitlichen Verläufe der Drahtvor schubgeschwindigkeit v d , der Kraft F am Schweißdraht 2 sowie der zeitlichen Änderung der Kraft dF/dt am Schweißdraht 2 bei einer weiteren Auslösebedingung für den Schlacken-Entfernungsprozess SE. Es wird darauf hingewiesen, dass der Verlauf der zeitlichen Ableitung der Kraft im untersten Diagramm stark vereinfacht dar gestellt ist. Der Schlacken-Entfernungsprozess SE kann dann aus gelöst werden, wenn die Kraft F am Schweißdraht 2 über einen vorgegebenen Maximalwert F max ansteigt. Alternativ oder zusätzlich kann auch dann der Schlacken-Entfernungsprozess SE gestartet werden, wenn ein gewisser Kraftanstieg dF/dt eine vorgegebene Grenze (dF/dt) max überschreitet. Diese Bedingungen der Überschrei tung einer maximalen Kraft F max am Schweißdraht 2 oder einer maxi malen zeitlichen Kraftänderung (dF/dt) max am Schweißdraht kann auch während des Abtastprozesses AP und nicht vor dem Abtastpro zess AP festgelegt werden. Die jeweiligen Grenzwerte für die ma ximale Kraft F max und die maximale zeitliche Änderung der Kraft (dF/dt) max werden nach Erfahrung eingestellt und können selbstver ständlich für die Bedingung vor dem Abtastprozess AP und während des Abtastprozesses unterschiedlich sein.

Fig. 6 zeigt einen Schweißbrenner 1 in einer für den Schlacken- Entfernungsprozess SE gewünschter Winkel ß von etwa 90° zur Ober fläche 0 des Werkstücks W. Dies ist ein geeigneter Winkel ß für den Schlacken-Entfernungsprozess SE, da hier der Schweißdraht 2 im Wesentlichen frontal auf die Oberfläche 0 des Werkstücks W auftrifft und daher die Wahrscheinlichkeit der Entfernung der Schlacke vom Ende des Schweißdrahts 2 sehr groß ist.

In Fig. 7 ist ein Schweißbrenner 1 in einer für den Schlacken- Entfernungsprozess SE ungeeigneten Winkellage zum Werkstück W skizziert. Hier unterschreitet der Winkel ß des Schweißbrenners 1 zur Oberfläche 0 des Werkstücks W einen vorgegebenen Grenzwert ß von beispielsweise 45°. In diesem Fall wird der Schweißdraht 2 bzw. dessen Ende beim Schlacken-Entfernungsprozess SE verbogen bzw. abgelenkt und es kann die Entfernung der Schlacke nicht si chergestellt werden. Bei Unterschreitung des Grenzwinkels ß zwi schen Schweißbrenner 1 und Schweißdraht 2 kann daher die Schlacken-Entfernungsprozess SE auch automatisch deaktiviert werden, da eine Schlacken-Entfernung nicht sichergestellt werden kann.

Die Lage des Schweißbrenners 1 könnte auch automatisch durch entsprechende Sensoren, beispielsweise Gyro-Sensoren und allen falls einer Detektion einer im Schweißbrenner 1 befindlichen Brenneridentifikation BID zur Berücksichtigung der Brennergeome trie erfasst werden und daraus der Winkel ß des Schweißbrenners 1 bzw. Schweißdrahts 2 zur Oberfläche 0 des Werkstücks W errechnet werden. Der Schlacken-Entfernungsprozess SE kann dann bei sehr flachen Anstellwinkeln des Schweißbrenners 1 automatisch deakti viert werden, um Fehlfunktionen und Verformungen des Schweiß drahts 2 auszuschließen. Dabei kann natürlich eine Fehlermeldung an den Benutzer bzw. Schweißer ausgegeben werden.

Bei bestimmten Geometrien von Schweißbrennern 1 oder speziellen Geometrien mit hoher Reibung wäre es des Öfteren nötig, eine Vielzahl der Reglerparameter für die zuverlässige Auslösung und Funktion des Schlacken-Entfernungsprozesses SE speziell anzupas sen. Auch dies könnte durch eine im Schweißbrenner 1 befindliche Brenneridentifikation BID automatisch durchgeführt werden. Somit würden für jeden Typ des Schweißbrenners 1 automatisch die opti malen Reglerparamter des Schlacken-Entfernungsprozesses SE zur Verfügung stehen.