(57)【要約】本発明は、溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）の確立方法に関し、ここで溶接トーチ（２）は、作業される少なくとも１つのワークピース（４）にわたり所望の既定の溶接経路（３）に沿って案内され、溶接経路（３）におけるそれぞれの姿勢に基づいて決定される溶接パラメータ（Ｐ）は、少なくとも１つのワークピース（４）の作業に関して設定される。発明によれば、溶接作業の溶接パラメータ（Ｐ）を確立する前に、多くのテスト用ワークピース（８）におけるテスト用溶接経路（９）に沿ったテスト溶接作業によって、この各々の場合において、テスト用溶接経路（９）における重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に対するテスト用ワークピース（８）の特定姿勢及び配置と共に、理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）が決定されかつ格納され、実行される溶接作業用の溶接経路（３）における各姿勢での溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）のときでの重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に対する少なくとも１つのワークピース（４）のときでの姿勢及び配置に依存して、テスト用溶接経路（９）における重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に対するテスト用ワークピース（８）の決定された特定姿勢及び配置に関して格納された理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）値の補間（interpolation）によって、確立される。
2019524445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業される少なくとも１つのワークピース（４）にわたり予め定めた任意の溶接経路（３）に沿って溶接トーチ（２）が案内され、少なくとも１つのワークピース（４）の作業のために溶接経路（３）におけるそれぞれの姿勢に依存して決定される溶接パラメータ（Ｐ）が設定される、溶接作業用の溶接パラメータを確立するための方法であって、
溶接作業の溶接パラメータ（Ｐ）を確立する前に、いくつかのテスト用ワークピース（８）における特定の姿勢及び配置下で、テスト用溶接経路（９）における重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に関する各場合において、テスト用ワークピース（８）におけるテスト用溶接経路（９）に沿ったテスト溶接作業によって、理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）が決定されて格納され、
溶接経路（３）におけるそれぞれの姿勢で実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）の重力加速度ベクトル（ｇ）及び実際の接線ベクトル（ｔ）に関して、少なくとも１つのワークピース（４）の実際の姿勢及び配置に依存して、テスト用溶接経路（９）の重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に関してのテスト用ワークピース（８）の特定の姿勢及び配置用の格納された理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）の値の補間によって確立される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
作業される少なくとも１つのワークピース（４）の溶接経路（３）に沿った、及びテスト用ワークピース（８）のテスト用溶接経路（９）に沿った、少なくとも個々のポイントに関し、重力加速度ベクトル（ｇ）に関してワークピース（４）あるいはテスト用ワークピース（８）の姿勢及び配置から重力加速度ベクトル（ｇ）に関連して成分ベクトル（ｂ）が定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも溶接電流、溶接ワイヤーの搬送速度、ワークピース（４）への溶接トーチの迎え角、及び溶接速度が溶接パラメータ（Ｐ）として選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、一定の接線ベクトル（ｔ）及び一定の成分ベクトル（ｂ）を有するテスト用溶接経路（９）に沿ったテスト溶接作業によって決定され、格納される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、テスト用溶接経路（９）に沿った一定の曲率を有するテスト用ワークピース（８）におけるテスト溶接作業によって決定され、格納される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、長さ１０ｃｍと１５０ｃｍとの間のテスト用溶接経路（９）に沿ったテスト溶接作業によって決定され、格納される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、様々な直径及び様々な材料を有する様々な溶接ワイヤーによるテスト溶接作業によって決定されて格納され、使用される溶接ワイヤーの直径及び材料は、溶接作業の溶接パラメータ（Ｐ）を確立するために入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接ワイヤーの入力された直径及び材料に依存して確立される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
開始用の理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、溶接開始パラメータ（Ｐｉ＿Ｓ）として決定されて格納され、及び／又は、テスト溶接作業の終了に関するものは、テスト用ワークピース（８）における溶接終了パラメータ（Ｐｉ＿Ｅ）として決定されて格納され、並びに、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接開始パラメータ（Ｐｉ＿Ｓ）から始まり、及び／又は、溶接終了パラメータ（Ｐｉ＿Ｅ）で終わり、これらは、それぞれの姿勢での重力加速度ベクトル（ｇ）及び実際の接線ベクトル（ｔ）に関して少なくとも１つのワークピース（４）の実際の姿勢及び配置に従って、重力加速度ベクトル（ｇ）及び特定の接線ベクトル（ｔ）に関してテスト用ワークピース（８）の特定の姿勢及び配置用の格納された溶接開始パラメータ（Ｐｉ＿Ｓ）あるいは溶接終了パラメータ（Ｐｉ＿Ｅ）の値の補間によって、決定される、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
溶接開始パラメータ（Ｐｉ＿Ｓ）と理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）との間の溶接作業の開始での、又は理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）と溶接終了パラメータ（Ｐｉ＿Ｅ）との間の溶接作業の終了での、溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）における距離あるいは時間により重み付けされ補間される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、テスト用ワークピース（８）間のいくつかの特定の開放角度（１１）でのテスト溶接作業によって決定されて格納され、及び、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、ワークピース（４）間の実際の開放角度（１５）に依存して、テスト用ワークピース（８）間の特定の開放角度（１１）での理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）の値の補間によって決定される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、テスト用ワークピース（８）のいくつかの特定温度でのテスト溶接作業によって決定されて格納され、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、少なくとも１つのワークピース（４）の決定された実際の温度に依存して、テスト用ワークピース（８）の特定温度での理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）の値の補間によって確立される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、テスト用ワークピース（８）のいくつかの特定の冷却状況下のテスト溶接作業によって決定されて格納され、少なくとも１つのワークピース（４）の冷却状況は、溶接作業の溶接パラメータ（Ｐ）を確立するために入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、ワークピース（４）の入力された冷却状況の関数として決定される、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、異なる材料で作製されたテスト用ワークピース（８）におけるテスト溶接作業によって決定されて格納され、少なくとも１つのワークピース（４）の材料は、溶接作業の溶接パラメータ（Ｐ）を確立するために入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、ワークピース（４）の入力された材料に依存して確立される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）は、テスト用ワークピース（８）用のいくつかの特定の形状的条件下でのテスト溶接作業によって決定されて格納され、実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、ワークピース（４）用の決定された実際の形状的条件に依存して、テスト用ワークピース（８）用の特定の形状的条件下での理想的な溶接パラメータ（Ｐｉ）の値の補間によって確立される、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのワークピース（４）において実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）に沿ったそれぞれの姿勢でのそれぞれの曲率半径を考慮して確立される、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのワークピース（４）において実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）に沿ったそれぞれの姿勢の周囲におけるワークピース（４）の形状を考慮して確立される、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
実行される溶接作業用の溶接パラメータ（Ｐ）は、溶接経路（３）の規則的な時間間隔あるいは規則的な距離において確立される、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接作業用の溶接パラメータを確立する方法に関し、この溶接作業では、作業される少なくとも１つのワークピースにわたり予め定めた任意の溶接経路に沿って溶接トーチが案内され、溶接経路におけるそれぞれの位置に依存する特有の溶接パラメータが少なくとも１つのワークピースの作業のために設定される。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどすべての溶接タスクに関して、その形状が異なるワークピース表面において溶接作業が行われることから、溶接作業は、しばしば非常に複雑なプロセスになる。さらに、ほんの少し記述するだけでも、溶接電流、ワークピースの材料、溶接ワイヤーの搬送速度、及び材料のような、複数のパラメータが溶接作業に作用する。さらに、溶接作業は、強い動作依存性の要素、つまり溶接トーチの迎え角、溶接速度、ワークピース姿勢などを有し、溶接作業に影響を及ぼす。この場合、ワークピース又は溶接トーチが移動するか否かは実際には付随的事項であり、これに反してワークピースと溶接トーチとの間の相対速度は、溶接作業に関して極めて重要である。溶接経路は、ワークピースの表面に沿って溶接トーチの工具中心点（ＴＣＰ）によってカバーされた経路である。既定の溶接経路に沿った、変化するワークピース形状及び姿勢の結果として、溶接パラメータは、溶接経路における多くのポイントで、できる限り異なって確立されるべきである。したがって溶接タスク用溶接パラメータの確立は、複雑で専門家によってのみマスターすることができる。
【０００３】
ＷＯ２００６／０３７２００Ａ１は、溶接経路がパイプラインの外周に沿って走るパイプラインの環状溶接用のロボットシステムを開示する。円形の軌道に沿った水平管の外周にわたる溶接中、溶接作業は、その移行はもちろん、異なる溶接姿勢、すなわち下向き姿勢ＰＡ、垂直−下姿勢ＰＧ、上向き姿勢ＰＥ、垂直−上姿勢ＰＦでも実行されねばならない。この目的のために、ＷＯ２００６／０３７２００Ａ１では、予め規定した姿勢ＰＡ、ＰＧ、ＰＥ及びＰＦで溶接パラメータを前もって確立することが提案されている。さらに、溶接トーチの場所あるいは溶接経路に沿った溶接トーチの姿勢を決定するために、傾斜センサが設けられている。決定された姿勢に基づいて、異なる溶接姿勢ＰＡ、ＰＧ、ＰＥ、ＰＦ間の移行での溶接パラメータは、補間によって確立される。溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤーの突出、溶接トーチの迎え角、及び溶接速度は、設定されるべき溶接パラメータとして与えられる。ここでまた、専門家は、表わすのが形状的に簡単なパイプラインの外周に沿った溶接経路でさえ、特定姿勢での溶接パラメータを決定することを必要とする。しかしながら、この従来技術は、任意の溶接経路に沿った溶接作業、あるいは非円筒状のワークピースに関して、いずれの指図も与えていない。
【０００４】
ＷＯ２００６／０９７６２６Ａ１もまたパイプを溶接する方法を開示し、ここでは溶解槽における重力の影響を考慮に入れ、かつ溶接品質を増すために、少なくとも１つの溶接パラメータは、溶接トーチの角度位置の関数として連続的に変化する。この場合、溶接されるパイプの水平あるいは僅かな傾き姿勢のみが仮定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０３７２００Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２００６／０９７６２６Ａ１
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、各場合において最適な溶接パラメータにより溶接作業を実行可能にするために、専門家の援助なしで任意の溶接経路に沿ってどの溶接作業がパラメータ化可能かによって、溶接作業をパラメータ化する、あるいは溶接作業用の溶接パラメータを確立するための前述の方法を提供することにある。
【０００７】
発明による目的は、溶接作業をパラメータ化する前述の方法によって解決され、ここで、溶接作業の溶接パラメータを確立する前に、いくつかのテスト用ワークピースにおけるテスト用溶接経路に沿ったテスト溶接作業によって、テスト用ワークピースの特定姿勢及び配置の下で、テスト用溶接経路における重力加速度ベクトル及び特定の接線ベクトルに関する各場合において理想的な溶接パラメータが決定され、格納され、そして、溶接作業が実行される溶接経路におけるそれぞれの姿勢での溶接パラメータは、溶接経路の重力加速度及び実際の接線ベクトルに関しての少なくとも１つのワークピースにおける実際の姿勢及び配置に依存して、テスト用溶接経路における重力加速度ベクトル及び特定の接線ベクトルに関するテスト用ワークピースの特定姿勢及び配置用の格納された理想的な溶接パラメータ値の補間によって、確立される。
【０００８】
発明によれば、溶接作業の溶接パラメータを確立する前に、いくつかのテスト用ワークピースにおけるテスト用溶接経路に沿ったテスト溶接作業を用いて、テスト用ワークピースの特定姿勢及び配置の下で、テスト用溶接経路における重力加速度ベクトル及び特定の接線ベクトルに関する各場合において理想的な溶接パラメータが決定され、格納される。接線ベクトルは、溶接経路に沿ったＴＣＰの移動から溶接経路におけるどのポイントでも決定することができる。接線ベクトルの移動方向は、溶接経路のそれぞれのポイントでのＴＣＰの移動方向に相当する。その結果、実際のワークピース形状と理想的な溶接パラメータを確立することとのリンクは、断つことができる。これに関連して、特定のタスク用の理想的な溶接パラメータは、最適化された溶接パラメータを指定する。溶接タスク、例えば、溶接速度、貫入深さあるいは視覚的に満足のいく溶接線、に応じることは、特に重要であることができ、溶接パラメータは、それに基づき適合され最適化される。溶接経路の領域におけるワークピースに対する溶接トーチの相対的運動、及び、重力加速度に対するそれらのそれぞれの整列は、一般的に溶接作業において主な影響を与えることから、これらは、理想的な溶接パラメータと共に、溶接経路の接線ベクトル、並びに、重力加速度ベクトルとの関連でテスト用ワークピースの姿勢及び配置、の形態において格納される。溶接作業及び溶接パラメータは、移動及び姿勢によって特に強く影響を受けることから、溶接作業中に生じる液化した金属材料において異なる力が作用するので、これは必要である。これらの力は、電気アーク、表面張力、固体のワークピース成分、及び重力によって影響を受ける。したがって、溶接経路の接線ベクトルと共に、重力加速度ベクトルに関してのワークピースの姿勢及び配置は、溶接作業又は溶接パラメータにおいて重大な影響を有する。重力加速度ベクトルは、この場合、作業ロボットの座標系において定義することができるが、又は作業ロボットの既知のマウント位置を介して暗黙的に定義することもできる。また、好ましくは加速されていないプロセス部品において、センサーによる重力加速度ベクトルを記録することも考えられる。しかしながら、ワークピースの配置及び姿勢が与えられる座標系における重力加速度ベクトルの定義はまた、重力加速度ベクトルが知られている異なる座標系からの変換によっても得ることができる。重力加速度ベクトルに関してのワークピースの実際の姿勢及び配置は、当該方法においてこれを考慮に入れることができるように、種々の方法において決定することができる。例えば、ワークピースの姿勢及び配置は、溶接されるワークピースに関するＣＡＤデータを引き継ぐことによって決定することができる。また、好ましくは視覚的な、及び溶接されるワークピースの非接触な走査が、重力加速度ベクトルに関しての姿勢及び配置を決定するのに可能である。また、ワークピースの姿勢及び配置は、溶接経路のいわゆる「教示（ティーチング）」によって決定することができる。重力加速度ベクトル及び溶接経路の同じ接線ベクトルに関してワークピースの同じ姿勢及び配置を有するすべてのポイントでは、溶接作業は、同じ溶接パラメータによりほぼ同じ結果を達成するように実行することができる。専門家は、溶接タスクの要求を、テスト用ワークピースにおいて比較的簡単に時間的制約なしで満たすこれらの理想的な溶接パラメータを決定することができる。この場合、テスト用ワークピースは、好ましくは同じ材料から成り、実行される溶接タスクと同じ表面を有し、同様の接続形態を有する。溶接パラメータは、重力加速度ベクトルに関してのテスト用ワークピースの様々な姿勢及び配置に関して、及びさらにテスト用溶接経路の異なる接線ベクトルに関して決定される。そして溶接パラメータは、重力加速度ベクトル、及び溶接経路の実際の接線ベクトルに関しての少なくとも１つのワークピースの実際の姿勢及び配置に応じて、重力加速度ベクトル、及びテスト用溶接経路の特定の接線ベクトルに関してのテスト用ワークピースの特定の姿勢及び配置に関する格納された理想的な溶接パラメータの値の補間によって、実行される溶接作業用の溶接経路におけるそれぞれの姿勢で確立される。少なくとも１つのワークピースの溶接経路に沿ったそれらのポイントでは、ここでこれらのポイントは、ワークピースの姿勢及び場所がテスト用ワークピースの姿勢及び場所に正確に対応するポイントであり、溶接パラメータは、テスト用ワークピースにおいて決定された理想的な溶接パラメータに正確に一致する。テスト用溶接ポイントのテスト用溶接経路において対応点が存在しない、溶接経路に沿ったさらなるポイントに関しては、最も近い理想的な溶接パラメータの補間がなされる。最も単純な場合、この補間は、直線補間によって実施することができる。また、より高次の多項式で、あるいはまた対数的に、複数の理想的な溶接パラメータを補間することは実現可能である。発明による方法により理想的な溶接パラメータは、その後、特定のワークピースにおける実際の溶接作業の溶接パラメータがこれから自動的にかつ専門家の援助なしで確立することができるような形態において記録することができる。そして溶接パラメータは、溶接作業を実行する前に確立することができ、例えば溶接作業のシミュレーションに使用される。同様に、溶接作業の実際の実行の間にリアルタイムにて溶接パラメータを確立することもまた実現可能である。これに関して、計算能力が十分でない場合には、溶接パラメータは、上述の方法を使用して、溶接経路の個々の部分に前もって割り当てることができ、ここでは再び専門家の援助はなしで済ますことができる。この場合、方法は、例えばミグ／マグ溶接、ティグ溶接、レーザー溶接、及びさらなるプロセスのような、液化物質が生じるあらゆる溶接作業又は電気アークプロセスに適用することができる。さらに方法は、ワークピースを接合する溶接作業、ワークピースに追加材料を堆積する堆積溶接、及び生産製造の両方に使用することができる。
【０００９】
作業される少なくとも１つのワークピースの溶接経路に沿った、及びテスト用ワークピースのテスト用溶接経路に沿った少なくとも個々のポイントで、成分ベクトルが重力加速度ベクトルに関してワークピース又はテストのワークピースの姿勢及び配置から定義される場合には、方法の適用は、重力加速度ベクトルに関連して単純化することができる。したがって、溶接経路の周囲における１つもしくは複数のワークピースの姿勢及び配置は、ほんの１つのベクトル、成分ベクトル、及び溶接作業のパラメータを確立する重要な情報によって記録し表わすことができ、格納可能である。ワークピースの複雑な姿勢及び配置の代わりに、重力加速度ベクトルに関して理想的な溶接パラメータと共に成分ベクトルは格納可能である。成分ベクトルは、例えば、溶接経路の接線ベクトルに垂直な平面において定義することができ、また接線ベクトルに垂直な平面において生産される溶接線は、その方向によって説明することができる。追加の情報は、例えば、重なりシームの場合における上層シートの姿勢、シームの形態（例えば隅肉溶接、突合せ溶接など）のような、成分ベクトルの大きさによって提供することができる。成分ベクトルが、ワークピースの姿勢及び配置、並びに接線ベクトルによって、溶接線における成分ベクトルのポイントで決定される場合には、それらは、理想的な溶接パラメータの成分ベクトル及び接線ベクトルと比較することができる。最も近い理想的な溶接パラメータの後続の補間は、実際の成分及び接線ベクトル用の溶接パラメータの確立を可能にする。したがって、成分ベクトルによるワークピース又はテスト用ワークピースの姿勢及び配置の定義は、それらのワークピースの姿勢及び配置の評価を後続の補間とのベクトル比較に変えることができ、その結果、その方法は、電子データ処理によって容易に実現することができる。この場合、例えば、接線ベクトル、成分ベクトル、及び重力加速度ベクトルの間の角度のような導出量もまた、補間に使用することができる。
【００１０】
溶接電流、溶接ワイヤーの搬送速度、ワークピースへの溶接トーチの迎え角、及び溶接速度は、溶接パラメータとして選択することができ、決定可能である。しかしながら、溶接作業に影響を及ぼす他の多くの溶接パラメータ、例えば２，３例を挙げると、広い溶接線を形成するペンデュラムパラメータ、ＣＭＴ（コールド・メタル・トランスファー）溶接作業における溶接ワイヤーの前方及び後方移動の時系列、不活性ガス溶接におけるガスの混合比、もまた、方法の進行において確立されることができる。
【００１１】
好ましくは、理想的な溶接パラメータは、一定の接線ベクトル及び一定の成分ベクトルを有するテスト用溶接経路に沿ったテスト溶接作業によって決定され、格納され、つまり、接線ベクトル及び成分ベクトルは、重力加速度ベクトルに対して一定の長さを有する。したがって、異なる溶接パラメータは、テスト用溶接経路に沿って変えることができ、溶接結果の評価後、最も良く溶接タスクを満たす範囲における溶接パラメータは、理想的な溶接パラメータとして決定することができ、成分ベクトル及び接線ベクトルを含んで格納される。溶接結果を評価し、よって理想的な溶接パラメータを選択するために、例えば、検鏡試片を準備するような、それは最終的なワークピースにおいて実行できないかもしれない、あるいは容易に行えないかもしれないような、方法もまた選択することができる。したがって、テストが実際のワークピースではなく単にテスト用ワークピースにおいて行なわれることから、コストを下げることができる。
【００１２】
有利には、理想的な溶接パラメータは、テスト用溶接経路に沿った一定の曲率を有するテスト用ワークピースにおけるテスト溶接作業によって決定され、格納される。平らなテスト用ワークピースにおける直線の溶接経路は、一定の曲率＝０を有することから、特に単純なテスト用溶接経路は、平らなテスト用ワークピースにより得ることができる。さらに、例えばパイプあるいは平らなテスト用ワークピースのような、一定の曲率を有するテスト用ワークピースは、単純でコスト効率の良く利用できることから、頻繁に説得力がありえる。
【００１３】
好ましくは、理想的な溶接パラメータは、１０ｃｍと１５０ｃｍとの間の長さのテスト用溶接経路に沿ったテスト溶接作業によって決定され、格納される。この長さのテスト用溶接経路の場合、テスト溶接作業は、調節することができ、テスト用ワークピース用に設定されたパラメータを評価するときに開始あるいは終了領域の影響を除外することができ、あるいは少なくとも大部分を低減することができる。
【００１４】
理想的な溶接パラメータが、様々な直径及び様々な材料を有する様々な溶接ワイヤーを有するテスト溶接作業によって決定され、格納される場合には、使用される溶接ワイヤーの直径及び材料は、溶接作業の溶接パラメータを確立するために入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータは、入力された溶接ワイヤーの直径及び材料に基づいて、確立され、溶接パラメータは、実際に使用される溶接ワイヤーに一致して確立することができる。このことは、ワークピースあるいは溶接タスクへの、溶接ワイヤーの改善された一致を図ることができ、実行される溶接作業の溶接パラメータの有利な確立を、及びその後のより高い溶接品質を全体として保証する。
【００１５】
理想的な溶接パラメータが、開始用に溶接開始パラメータとして決定され、及び／又はテスト用ワークピースにおいてテスト溶接作業の終了用に溶接終了パラメータとして決定され格納される場合、並びに、実行されるべき溶接作業用の溶接パラメータが溶接開始パラメータから始まり、及び／又は溶接終了パラメータで終わる場合には、方法は、さらに改善されることができ、それらは、重力加速度ベクトル及び実際の接線ベクトルに関する少なくとも１つのワークピースのそれぞれの姿勢及び配置に従って、重力加速度ベクトル及び特定の接線ベクトルに関してのテスト用ワークピースの特定の姿勢及び配置用の格納された溶接開始パラメータあるいは溶接終了パラメータの値の補間によって決定される。溶接作業がそれらのパラメータから始まるあるいは終了する限りにおいて、溶接開始パラメータ及び溶接終了パラメータは、溶接経路に沿った理想的な溶接パラメータとは異なる。溶接開始パラメータあるいは溶接終了パラメータは、開始及び終了作業の実行を定義し、よって時間値をも含む順序を定義し、１つの姿勢での移動順序を必要とすることができる。これとは対照的に、溶接経路に沿った溶接パラメータは、いずれの順序も定義せず、１つの姿勢では、理想的な溶接パラメータは、常に１つの値のみを有する。溶接作業の開始では、液化物質又は溶接ワイヤーは存在せず、溶接線を形成しないので、したがって溶接開始パラメータは、異なって選択され確立されるべきである。同じことは、溶接線の対応する終端が必要とする溶接作業の終了にも、同様に当てはまる。溶接作業の開始で溶接開始パラメータを、及び／又は終了で溶接終了パラメータを使用することによって、実行される溶接作業に関する有利な溶接パラメータは、開始及び終了を含む全体の溶接経路にわたり連続的に設定することができる。特に、溶接線がシームレス領域によって規則的に中断される、いわゆるステップ・シームを形成する場合、これは、接合工程の質及び速度を改善することができる。
【００１６】
溶接開始パラメータと理想的な溶接パラメータとの間の溶接作業の開始での、あるいは理想的な溶接パラメータと溶接終了パラメータとの間の溶接作業の終了での、溶接パラメータが、溶接経路における距離又は時間により重み付けされ補間される場合には、溶接開始パラメータあるいは溶接終了パラメータと、溶接経路に沿った理想的な溶接パラメータとの間の連続的な移行が達成可能である。このように、有利に構成された溶接線は、溶接線の全長にわたり達成することができる。
【００１７】
有利には、理想的な溶接パラメータは、テスト用ワークピース間のいくつかの特定の開放角度でのテスト溶接作業によって決定され、格納され、実行される溶接作業用の溶接パラメータは、テスト用ワークピース間の特定の開放角度での理想的な溶接パラメータの値の補間によって、テスト用ワークピース間の実際の開放角度に依存して決定される。ワークピース間の開放角度は、溶接作業に影響を及ぼすことから、実際の溶接タスクの改善された結果は、このように達成することができる。理想的な溶接パラメータが、テスト用ワークピースのいくつかの特定温度でのテスト溶接作業によって設定されて格納され、そして、実行される溶接作業に関する溶接パラメータが、テスト用ワークピースの特定温度での理想的な溶接パラメータの値の補間によって、少なくとも１つのワークピースにおいて決定された実際の温度に依存して確立される場合には、方法は、さらに改善されることができる。溶接作業の温度、あるいはその直ぐ近くにおける温度が液化物質の流れ挙動及びその表面張力にさらに影響を有することから、溶接作業は、溶接作業の温度への溶接パラメータの適応によって改善されたやり方で実行することができる。溶接作業前のワークピースの温度は、例えば、いわゆるＴ８／５時間（８００℃から５００℃までワークピースを冷やすための時間を与え、鋼に関し粒度又は脆化形成用の重要な特性である）によって大きな影響を有し、したがって、この目的のために適した溶接パラメータもまた、重要である。テスト用ワークピースのいくつかの特定温度での理想的な溶接パラメータの決定及び格納は、ワークピースの実際の温度への溶接パラメータの有利な適応を許可することができる。
【００１８】
理想的な溶接パラメータがテスト用ワークピースのいくつかの特定の冷却状況下でテスト溶接作業によって決定され格納される場合には、少なくとも１つのワークピースの冷却状況が溶接作業の溶接パラメータを確立するために入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータは、ワークピースの入力された冷却状況の関数として決定され、溶接パラメータは、ワークピースの冷却状況に起因する温度に適合することができる。このことは、例えば、周囲材料の熱伝導度係数及び断面積によって規定可能である冷却状況を考慮しながら、溶接パラメータの有利な決定を可能にする。
【００１９】
理想的な溶接パラメータが異なる材料を含むテスト溶接作業によって決定され格納され、少なくとも１つのワークピースの材料が溶接作業の溶接パラメータを確立するために入力され、及び、実行される溶接作業用の溶接パラメータがワークピースの入力された材料に依存して確立される場合には、方法はさらに改善されることができる。
【００２０】
理想的な溶接パラメータが、テスト用ワークピース用のいくつかの特定の形状的な条件下のテスト溶接作業によって決定され格納され、そして、実行される溶接作業用の溶接パラメータが、テスト用ワークピース用の特定の形状的な条件下の理想的な溶接パラメータの値の補間によって、ワークピースに関して決定された実際の形状的な条件に依存して確立される場合には、変更された形状的な条件に対応することが可能であり、溶接パラメータは、変更された形状的な条件に適合することができる。考慮される形状的な条件は、空隙幅、ワークピースオフセット、ワークピース間の角度、いわゆる処理の変動など、であり得る。したがって、例えば、溶接作業の実行の間に空隙幅を記録することによって、重力加速度ベクトル、特定の接線ベクトル、及び特定の形状的な条件、この場合では空隙幅、に関しての特定姿勢及び配置用の理想的な溶接パラメータから溶接パラメータを決定することによって、溶接経路のコースにおいて変化する空隙幅へ対応することが可能である。この場合、形状的な条件のために補間もまた実行することができる。例えば、理想的な溶接パラメータが２ｍｍ及び４ｍｍの空隙幅に関して格納された場合には、形状的な条件として３．５ｍｍの測定された空隙幅の場合、２ｍｍ及び４ｍｍの理想的な溶接パラメータ間に応じて補間することが可能である。ワークピースにおける形状的な条件がリアルタイムに記録され、及び方法に従って溶接作業間に変化する形状的な条件に溶接パラメータが適合する場合には、この方法は、特に区別されることができる。したがって、溶接作業の間、ワークピース許容差あるいはワークピースの配置における許容差の結果として、異なる形状的な条件に理想的に対応することが可能である。ここで、理想的な反応は、溶接タスクに最適化された反応を意味し、理想的な溶接パラメータを決定するためにテスト溶接作業の専門家によって決定される。このように溶接パラメータは、記録された実際の形状的な条件に従って、あるいは許容差に基づいて実際のずれに従って決定することができる。このように、溶接作業は、形状的な条件に対応した理想的な溶接パラメータにより達成することができる。
【００２１】
少なくとも１つのワークピースにおいて実行される溶接作業に関する溶接パラメータが、溶接経路に沿ったそれぞれの姿勢でのそれぞれの曲率半径を考慮に入れて確立される場合には、さらなる利点が得られる。溶接経路の接線ベクトルに加えて、溶接経路の曲率半径もまた、溶接パラメータに影響を有する。例えば、小さな曲率半径の場合には、溶接作業は、ワークピースの加熱増加が期待できるという結果を有する局所的に区切られた領域で行なわれる。小さな曲率半径の場合には、熱放散だけでなく液化物質に及ぼされた力は、大きな曲率半径の場合における力及び熱放散とは著しく異なることができる。したがって、理想的な溶接パラメータを格納する及び溶接パラメータを確立するときに曲率半径を考慮に入れることは、改善された溶接作業に帰着することができる。
【００２２】
少なくとも１つのワークピースにおいて実行される溶接作業用の溶接パラメータが、溶接経路に沿ったそれぞれの姿勢の周囲におけるワークピースの形状を考慮に入れて確立される場合には、これは、さらに溶接作業を改善することができる。それぞれの姿勢の周囲のワークピースの形状はまた、溶接作業に影響を及ぼす。一方では、これは、接合点からの熱輸送に影響を及ぼす実際の姿勢の領域におけるワークピースの体積によるものである。他方では、表面形状は、液化物質に直接影響を有する。したがって、それぞれの姿勢の周囲におけるワークピースの形状を考慮に入れることはまた、実行される溶接作業を改善することができる。ワークピースの形状に関する簡単な許容量は、溶接線でのワークピースの厚さによって、あるいはまたシームに隣接するワークピースの体積によって作成することができる。
【００２３】
実行される溶接作業用の溶接パラメータは、規則的な時間間隔で、あるいは溶接経路における規則的な距離において確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、溶接作業の概略の総括図を示す。
【図２ａ】図２ａは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図２ｂ】図２ｂは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図２ｃ】図２ｃは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図２ｄ】図２ｄは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図２ｅ】図２ｅは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図２ｆ】図２ｆは、種々の姿勢における水平の溶接線を有する重なりシーム用のテスト用ワークピースを示す。
【図３ａ】図３ａは、隅肉溶接用のテスト用ワークピースを示す。
【図３ｂ】図３ｂは、隅肉溶接用のテスト用ワークピースを示す。
【図４】図４は、成分ベクトルを定義するための成分ベクトル平面を有するワークピースを示す。
【図５】図５は、図４による成分ベクトル平面における成分ベクトルを示す。
【図６ａ】図６ａは、異なるテスト用ワークピースの配置に関する成分ベクトルを示す。
【図６ｂ】図６ｂは、異なるテスト用ワークピースの配置に関する成分ベクトルを示す。
【図６ｃ】図６ｃは、異なるテスト用ワークピースの配置に関する成分ベクトルを示す。
【図７】図７は、平でないワークピースの成分ベクトルを示す。
【図８】図８は、ワークピースにおける堆積溶接に関する例を示す。
【図９】図９は、例示の堆積溶接の場合における成分ベクトルを示す。
【図１０ａ】図１０ａは、一定の曲率の溶接経路を有するテスト用ワークピースの正面図を示す。
【図１０ｂ】図１０ｂは、図１０ａによるテスト用ワークピースの平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
当該方法の例示的な実施は、添付の例示の図面を参照することにより詳細に説明される。
【００２６】
図１は、溶接作業の概要の総括図を示し、ここで作業ロボット１は、作業される少なくとも１つのワークピース４にわたり既定の溶接経路３に沿って溶接トーチ２を案内する。示された例示的な実施形態において溶接トーチ２は、ワークピース４の表面に沿って案内される。あるいはまた、これに、ワークピース４もまた、固定した溶接トーチ２と共に動くことができ、あるいは溶接トーチ２及びワークピース４の同時の移動も可能である。重要なことは、溶接経路３に沿った溶接トーチ２とワークピース４との間の相対的運動である。溶接作業のために、ワークピース４のそれぞれの姿勢及び配置、並びに溶接経路３の接線ベクトルｔに相当する溶接経路方向に依存して、特有の溶接パラメータＰが設定されねばならない。したがって、溶接作業及び溶接線６は、これらの溶接パラメータＰによって影響を受ける。この場合、それぞれの溶接タスクに依存する溶接線６に関して異なる要求が存在する。例えば、溶接作業は、溶接速度、貫入深さ、あるいはまた視覚的にアピールする溶接線６に関する溶接パラメータＰを設定することによって最適化することができる。
【００２７】
さらに、溶接作業は、強い姿勢依存性要素又は動作依存性要素を有する。溶接作業の中心での液化物質７は、ワークピース４の配置及び姿勢に依存して重力によって異なる影響を受ける。下向き姿勢と上向き姿勢との２つの極端な例のみが比較される。同じことはまた、垂直−下姿勢あるいは垂直−上姿勢における例に関して、溶接トーチ２の移動方向にも当てはまる。例えば、２，３例を挙げると、溶接速度、溶接トーチの迎え角、溶接電流等の溶接パラメータＰを決定することによって、液化物質７における力は変更され、溶接作業は、実際の溶接タスク用に最適化される。ほとんどすべての溶接タスクにおいてさらに異なる既定の溶接経路３に沿ったワークピース４の姿勢及び形状の結果として、溶接パラメータＰの確立は、通常、専門家によって行なわれる仕事である。
【００２８】
専門家なしで実際のワークピース４における溶接パラメータＰを好ましくは自動的に決定することができるために、溶接作業の溶接パラメータＰを確立する前に、理想的な溶接パラメータＰｉが決定される。仕様（溶接速度、貫入深さ、シーム表面、Ａ−寸法 …）による溶接タスクを実行する理想的な溶接パラメータＰｉは、適切な専門家によって決定される。理想的な溶接パラメータＰｉは、テスト用溶接経路９に沿ったいくつかのテスト用ワークピース８上のテスト溶接作業の中で決定され、格納される。テスト用溶接経路９に沿ったテスト用ワークピース８に関しての溶接トーチ２の相対的運動、及び重力加速度ベクトルｇに関してのそのそれぞれのアラインメントは、テスト溶接作業に大きな影響がある。理想的な溶接パラメータＰｉは、幾つかのテスト用ワークピース８におけるテスト用溶接経路９に沿ったテスト溶接作業において決定され、格納される。テスト用溶接経路９に沿ったテスト用ワークピース８に対する溶接トーチ２の相対的な動き、及び重力加速度ベクトルｇに対するそのそれぞれの配置は、テスト溶接作業に大きく影響を与える。したがって、理想的な溶接パラメータＰｉにより、同時にテスト用溶接経路９の重力加速度ベクトルｇ及び接線ベクトルｔに関してのテスト用ワークピース８の姿勢及び配置は、理想的な溶接パラメータＰｉが決定されたそれぞれのポイントに関して格納される。このことは、実際のワークピース形状と、専門家によって実行される溶接作業用の溶接パラメータＰの確立とのリンクを遮断することを可能にする。同一の溶接パラメータＰを有する溶接作業は、溶接経路３、９の重力加速度ｇ及び同じ接線ベクトルｔに関するワークピース４、８の同じ姿勢及び配置と比較可能な結果を全てのポイントで特に生じさせる。接線ベクトルｔは、それぞれの実際のポイントで、テスト用溶接経路９あるいは溶接経路３の方向に相当する。この場合、同じ周囲条件及び比較可能な形状的な条件の下での溶接作業の結果は、最高に一致する。
【００２９】
テスト用ワークピース８の特定の配置に関する理想的な溶接パラメータＰｉの決定及び格納は、図２ａから図２ｆ、及び図３ａ、図３ｂを参照して詳細に説明される。平面の複数のテスト用ワークピース８は、好ましくは同じ材料から成り、実際の溶接タスクのワークピース４に同様の表面を有する。したがって、テスト用ワークピース８は、溶接特性に関して実際の溶接タスクのワークピース４と同じであるべきである。
【００３０】
図２ａによれば、例えば最初に、第１の姿勢、ここでは下向き姿勢、における重なりシームの理想的な溶接パラメータＰｉは、記録され格納される。この目的のために、テスト溶接作業の実行中の理想的な溶接パラメータＰｉは、溶接タスクによる専門家によって決定される。溶接タスクが満足して実現されている場合、及び溶接タスクの結果に関する改善が設定値の変更によって期待されるようにならない場合には、設定値は、下向き姿勢における重なりシームに関する理想的な溶接パラメータＰｉとして格納される。図２ｂは、さらなる姿勢、上向き姿勢、における平面のテスト用ワークピース８を示し、図２ｃ及び図２ｄは、理想的な溶接パラメータＰｉがまた決定され格納される、水平配置に４５°傾斜されたテスト用溶接経路９を有するテスト用ワークピース８の姿勢を示す。ここに示された直線のテスト用溶接経路９の場合には、接線ベクトルｔの方向は、テスト用溶接経路９の方向に同じである。図２ｅは、垂直−下姿勢あるいは垂直−上姿勢に関する理想的な溶接パラメータＰｉを格納するためのテスト用溶接経路９に関するテスト用ワークピース８の垂直姿勢を示す。さらに、ある中間姿勢における、例えば規定角度１０での上昇あるいは下降するテスト用溶接経路９に関する図２ｆにおいて、理想的な溶接パラメータＰｉが格納される。例示的な実施形態では、４５°の角度が選択されているが、より多くの数の理想的な溶接パラメータＰｉ及び角度１０、したがって異なる姿勢用に補間するより良いデータ根拠を得るために、ここでは任意の数の中間姿勢及び角度１０が選択可能である。さらに、重力加速度ベクトルｇに関してのテスト用溶接経路９の異なるアラインメントに関して理想的な溶接パラメータＰｉが記録される。
【００３１】
テスト用ワークピース８の他の配置、例えば下向きあるいは上向き姿勢における図３ａ及び図３ｂに示される隅肉溶接、に関して、同様の手続きがなされるべきである。
【００３２】
安全を期すために、全姿勢においてすべての溶接作業が実行可能であるとは限らないことは指摘される。特に、上向き姿勢での溶接作業の施工性は、材料及びプロセスに依存する。この場合、理想的な溶接パラメータＰｉは、溶接作業の実行可能な姿勢に関して単に決定され格納される。
【００３３】
その後、溶接パラメータＰｉは、実行される実際の溶接タスクの溶接作業用に決定される。これは、溶接経路３に沿った、重力加速度ベクトルｇ及び実際の接線ベクトルｔに関して少なくとも１つのワークピース４の実際の姿勢及び配置に依存して、溶接経路３におけるそれぞれのポイントに関して遂行される。既に述べたように、溶接経路３の重力加速度ベクトルｇ及び同じ接線ベクトルｔに関してワークピース４の同じ姿勢及び配置を有するすべてのポイントで、同じ溶接パラメータＰを有する溶接作業は、ほぼ同じ結果を生じることから、割り当ては、専門家の援助なしで好ましくは自動的になされることができる。溶接経路３における特定箇所に関する溶接パラメータＰを確立するために、ワークピース４の実際の姿勢及び配置、並びに溶接経路３の接線ベクトルｔは、格納された、テスト用ワークピース８の姿勢及び配置、並びにテスト用溶接経路９の接線ベクトルｔと比較される。溶接経路３の接線ベクトルｔだけでなく、ワークピース４の正確な実際の姿勢及び配置に関して、理想的な溶接パラメータＰｉは、多分、確立及び格納されていない。したがって、溶接パラメータＰは、実際の姿勢及び配置、並びに溶接経路３の実際の接線ベクトルｔに最も近くの理想的な溶接パラメータＰｉの補間によって確立される。発明による方法によって理想的な溶接パラメータＰｉを記録することによって、異なる特定のワークピース４用の溶接作業の溶接パラメータＰは、その後に確立されることができる。この場合、溶接パラメータＰは、例えばコンピュータ支援のやり方で、理想的な溶接パラメータＰｉから溶接作業中に直接確立される。しかしながら、実際の溶接パラメータの前に、その方法によって確立された溶接パラメータＰは、溶接作業のシミュレーション用に使用することができる。同様に、低い計算能力のシステムのために、溶接パラメータＰが予め確立されることは考えられる。
【００３４】
例示的な方法では、溶接パラメータＰの確立は、成分ベクトルｂの援助によって単純化される。この目的のため、図４に示されるように、溶接経路３あるいはテスト用溶接経路９に沿ったポイントに関して、成分ベクトルｂは、重力加速度ベクトルｇとの関連で、ワークピース４あるいはテスト用ワークピース８の姿勢及び配置から重力加速度ベクトルｇに対して定義される。描かれた例示的な実施形態では、成分ベクトルｂは、溶接経路３の接線ベクトルｔに垂直な平面１２における溶接経路３の実際のポイントから始まって定義される。この平面１２は、以後、成分ベクトル平面１２と呼ばれ、図５に示されるようにワークピース４と交差する。成分ベクトルｂの定義は、溶接経路３に隣接するワークピース表面１４の２つの接平面１３の角度対称線を介して成分ベクトル平面１２に作成される。前述の理由の、液化物質７における重力の影響のため、成分ベクトルｂは、重力加速度ベクトルｇを参照して常に決定される。
【００３５】
図６ａ−図６ｃは、異なる溶接タスクを解決するための平らなテスト用ワークピース８に関する成分ベクトルｂを示す。
【００３６】
図７は、ワークピース表面１４の接平面１３の角度対称線の方向における、平らではないなワークピース４の成分ベクトルｂを示す。テスト用ワークピース８あるいはワークピース４における成分ベクトルｂの決定は、ワークピース表面を走査あるいは自動的に行うことができるセンサによって支援することができる。溶接経路３の、いわゆる「教示」中の成分ベクトルｂの決定もまた、実現可能である。ここで、一方では、成分ベクトルｂは、溶接トーチ２の迎え角によって定義することができ、又は、定義は、溶接経路３の左側及び右側のワークピース表面１４における追加のポイントを介して作成可能である。溶接経路３における実際のポイント用の成分ベクトルｂの手操作入力もまた、溶接作業の前に行なうことができる。例えば、重なりシーム、隅肉溶接のようなシームの形状、突合せ溶接などの場合における上層シートの姿勢のような追加の情報が成分ベクトルｂの大きさに関して提供することができる。成分ベクトルｂが、ワークピース４の姿勢及び配置によって溶接経路３のあるポイントで決定される場合、これは、理想的な溶接パラメータＰｉの成分ベクトルｂと比較され、溶接パラメータＰを確立する。実際の成分ベクトルｂあるいは実際の姿勢に関する溶接パラメータＰは、最も近い理想的な溶接パラメータＰｉのその後の補間によって確立される。成分ベクトルｂを使用する場合、ワークピース４、８の姿勢及び配置の複雑な比較の代わりに、成分ベクトルｂの比較のみが必要であり、その結果、コンピュータ支援による方法の実施が単純化される。
【００３７】
図８は、曲がったワークピース４における堆積溶接のための発明による方法の適用を示す。例において示されるストレートビード溶接経路３は、成分ベクトル平面１２によって直角でカットされる。関連の断面図が図９に示され、図９からは、堆積溶接における成分ベクトルｂは、ワークピース表面に垂直に向けられ、同時に溶接経路３の接線ベクトルｔに垂直であることを見ることができる。方法はまた、ここでは詳細に示されていない、ワークピースの生産製造のためにも使用することができる。
【００３８】
確立されるべき溶接パラメータＰの場合、とりわけ、溶接電流、溶接ワイヤーの搬送速度、ワークピースへの溶接トーチの迎え角、及び溶接速度は、決定することができる。例えば標準の、パルス、あるいはＣＭＴ溶接作業のような、使用される溶接作業もまた、溶接パラメータとして格納することができる。したがって、例えば上向き姿勢に関して、溶接目的を最適に解決するために異なる溶接作業を使用することができる。さらに、溶接パラメータにおいて溶接経路へのＴＣＰの相対的位置を定義することは考えられる。このことは、材料の融解が増した状態で溶接タスクを行なうために、重なりシームの場合において上層シートの方向にトーチを動かすことを可能にする。
【００３９】
理想的な溶接パラメータＰｉの決定を単純化するために、これらは、一定の接線ベクトルｔ及び一定の成分ベクトルｂを有するテスト用溶接経路９に沿ったテスト溶接作業によって確立され、格納される。設定された値は、テスト用溶接経路９に沿って変更することができ、そしてテスト溶接作業の結果は評価することができる。その評価は、例えば検鏡試片によって光学的になすことができる。テスト用溶接経路９の全体にわたる一定の成分ベクトルｂ及び接線ベクトルｔの結果として、テスト溶接作業の好ましい結果により、ポイントもしくは領域で成分ベクトルｂ及び接線ベクトルｔを決定することは必要ではない。
【００４０】
図２に既に示されているように、理想的な溶接パラメータＰｉは、テスト用溶接経路９に沿った一定の曲率を有するテスト用ワークピース８におけるテスト溶接作業によって決定され、格納される。例において示される一定の接線ベクトルｔを有する平面のテスト用ワークピース８は、一定の接線ベクトルｔ及び一定の成分ベクトルｂを産出する。これは、理想的な溶接パラメータＰｉの決定を容易にする。
【００４１】
特に、長さ１０ｃｍと１５０ｃｍとの間のテスト用溶接経路９に沿ったテスト溶接作業の場合、溶接作業の開始と終了の影響は、中心において無視できる。さらに、提案された長さのテスト用溶接経路９の全体にわたり一定の理想的な溶接パラメータＰｉの場合には、結果はまた、例えば荷重試験によって機械的に評価することもできる。そのような格納された理想的な溶接パラメータＰｉは、テスト溶接作業の結果の高い再現性を可能にする。有利には、理想的な溶接パラメータＰｉの値を決定するために、多くのテスト溶接作業がテスト用ワークピース８において実行される。
【００４２】
好ましくは、理想的な溶接パラメータＰｉは、異なる直径及び異なる材質を有する異なる溶接ワイヤーを使用して、テスト溶接作業によって決定され、格納される。この場合、理想的な溶接パラメータＰｉの新しいデータセットは、異なる直径及び異なる材質と一致して格納される。よって、実行される溶接作業の溶接パラメータを確立するとき、使用される溶接ワイヤーの直径及び材料は入力され、実行される溶接作業用の溶接パラメータＰは、溶接ワイヤーの入力直径と材料との関数として確立される。
【００４３】
溶接作業の開始用の理想的な溶接パラメータＰｉは、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓとして格納される。溶接作業の開始では、温度あるいはまた液化物質７の量のような作業パラメータは実質的に変化することから、このことは、方法を改善する。同様に、テスト溶接作業によって、溶接作業の終わり用に溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅが決定され、格納される。溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓ及び溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅの決定は、テスト用溶接経路９の接線ベクトルｔだけでなく異なる姿勢及び配置のためにも当然になされる。この場合、姿勢及び配置は、成分ベクトルｂを用いて記録することができる。テスト用溶接経路９のコース用の溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓ、溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅ、及び理想的な溶接パラメータＰｉを使用して、実行される溶接作業用の溶接パラメータＰは、補間によって確立される。この作業を説明するために、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓ、溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅ、及び理想的な溶接パラメータＰｉは、それぞれ多次元のフィールドとして考えることができる。ここで理想的な溶接パラメータＰｉは、溶接経路３、テスト用溶接経路９、及び成分ベクトルＰｉの特定の接線ベクトルｔ用に格納される。実際の姿勢、ワークピースの実際の場所及び配置、又は成分ベクトルに依存して、実行される溶接作業の開始用の溶接パラメータＰは、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓのフィールドから補間によって溶接作業の開始用に確立される。溶接経路３における次のポイントのために、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓのフィールドと理想的な溶接パラメータＰｉのフィールドとの両方の溶接パラメータＰは、補間によって見つかる。これらの溶接パラメータＰは、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓから理想的な溶接パラメータＰｉまで連続的な移行を生成するために、時間又は距離に依存のやり方で重み付けされた２つの異なるフィールドから補間される。これは、溶接作業の終了に関して同様に行なわれる。この場合、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓあるいは溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅは、開始及び終了作業の実行を定義し、よって順序を表すということに留意すべきであり、その順序は時間値を含むことができ、及びある姿勢での動き、例えば溶接トーチの迎え角における変化、を必要とすることができる。このように定義された溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓあるいは溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅを用いて、溶接経路における理想的な溶接パラメータＰｉにより重み付けされた補間は、溶接開始パラメータＰｉ＿Ｓの最終値を使用して、あるいは溶接終了パラメータＰｉ＿Ｅの最初の値を使用して遂行される。そのようなやり方で実行される方法を使用して、溶接作業用の連続して有利な溶接パラメータＰは、開始及び終了を含む溶接経路３の全体にわたり設定される。これは、溶接線６がシームレスの領域によって規則的に中断されるいわゆるステップ・シームを形成する場合に、特に有利である。
【００４４】
理想的な溶接パラメータＰｉは、テスト用ワークピース８間のいくつかの特定の開放角度でのテスト溶接作業によって決定し、格納することができる。そして、実行されるべき溶接作業用の溶接パラメータＰは、テスト用ワークピース８間の特定の開放角度１１での理想的な溶接パラメータＰｉの値の補間によって、ワークピース４間の実際の開放角度１５に依存して確立される。ワークピース４間の開放角度１５が溶接作業に影響を及ぼすことから、実際の溶接タスクの改善された結果は、達成されることができる。
【００４５】
理想的な溶接パラメータＰｉはまた、テスト用ワークピース８のいくつかの特定温度でのテスト溶接作業によって決定し、格納することができる。そして、実行されるべき溶接作業用の溶接パラメータＰは、テスト用ワークピース８の特定温度での理想的な溶接パラメータＰｉの値の補間によって、ワークピース４の実際の温度に依存して確立される。説明のため、温度は、理想的な溶接パラメータＰｉのフィールドのさらなる次元として考えることができる。温度への溶接パラメータＰの適合は、溶接作業の有利な実行を確保する。
【００４６】
冷却状況が溶接作業の温度プロファイルに影響を及ぼすことから、冷却状況はまた、理想的な溶接パラメータのフィールドの追加の次元を形成することもできる。したがって、冷却状況を考慮に入れることは、溶接パラメータＰの有利な確立を可能にする。この目的のために、冷却状況は、実行される溶接作業の溶接パラメータＰを確立する前に、理想的な溶接パラメータＰｉと共に格納され入力されねばならない。この目的のために、例えば、溶接線の冷却挙動は、テスト溶接作業において測定することができ、あるいは修正ファクタが実際の冷却状況のために入力可能である。
【００４７】
理想的な溶接パラメータＰｉはまた、様々な材料のテスト溶接作業を使用して決定し、格納することができる。さらに、実行される溶接作業の溶接パラメータＰを確立するために、ワークピース４の材料が入力され、ここで実行されるべき溶接作業用の溶接パラメータＰは、ワークピース４の入力された材料に応じて確立される。ここでは、様々な材料は、異なる壁厚を有する同じ物質の材料をも意味する。
【００４８】
溶接パラメータＰを確立するために、形状的な条件を考慮に入れることもまた有益である。これは、特に、異なる空隙幅、ワークピースオフセット、ワークピース間の角度、いわゆる処理の変動などを意味する。形状的な条件を考慮に入れるために、理想的な溶接パラメータＰｉは、テスト用ワークピース８用のいくつかの特定の形状的条件下でのテスト溶接作業によって決定され、格納される。実際の形状的条件下で実行されるべき溶接作業用の溶接パラメータＰを確立するときに、ずれが生じた場合には、溶接パラメータＰは、変更された形状的な条件に、随意に補間によって、適合される。実際のワークピース４において形状的な条件を測定するときに、この方法の使用は、特に効率的である。例えば、ワークピース４間の空隙幅が溶接作業を実行している間に記録されモニターされる場合には、空隙幅の変化が識別されたときに、新しい空隙幅の理想的な溶接パラメータＰｉは、溶接パラメータＰを確立するために自動的に使用することができる。このことは、欠陥製造された僅かなワークピース４を減少させることができ、よって製造効率を増加させることを可能にする。形状的なずれあるいは外乱を考慮するために、溶接パラメータＰは、溶接作業中、通常、リアルタイムにて確立されねばならない。
【００４９】
方法の１つの実施形態では、溶接経路３に沿ったそれぞれの位置での曲率半径は、溶接パラメータＰを確立するためにさらなるパラメータとして使用される。溶接経路３の接線ベクトルｔに加えて、溶接経路３の曲率半径は、理想的な溶接パラメータＰｉにも影響を有する。小さな曲率半径の場合には、溶接作業が局所的に区切られた領域で行なわれることから、これらの影響は、例えば温度を介して達成される。結果は、ワークピース４の増加した加熱である。したがって、溶接パラメータＰを確立するだけでなく、理想的な溶接パラメータＰｉを格納しながら曲率半径を考慮することは、溶接作業の実行の際、利点に帰着することができる。この場合、理想的な溶接パラメータＰｉは、一定の曲率のテスト用溶接経路９を有するテスト用ワークピース８を静止している溶接トーチ２と共に移動させることによって、有利に決定することができる。結果として、テスト用溶接経路９の接線ベクトルｔ及びさらに成分ベクトルｂの両方は、一定であり、これは、接線ベクトルｔ、成分ベクトルｂ、及び曲率への理想的な溶接パラメータＰｉのユニークな割り当てを単純化する。図１０ａ及び図１０ｂは、この目的に関する、一定の曲率を有するテスト用溶接経路９を有するテスト用ワークピース８の配置例を示す。詳細には、図１０ａは、テスト用ワークピース８、つまり平らなテスト用ワークピース８に配置されているパイプ１６、の正面図を示し、図１０ｂは、平面図を示す。この配置において、一定の成分ベクトルｂ及び接線ベクトルｔを同時に有する一定の曲率のための要求は、詳細には示していない簡単でコスト効率の良い回転テーブルを使用して、テスト用ワークピース８の純粋な回転によって達成することができる。
【００５０】
それぞれの位置の周囲におけるワークピース４の形状、溶接経路３もまた、溶接パラメータＰを確立するときに考慮に入れることができる。ワークピース４の形状は、液化物質７の冷却及び表面張力に特に影響を及ぼす。したがって、それぞれの位置の周囲におけるワークピース４の形状を考慮に入れることは、溶接パラメータＰの改善された確立を全面的にもたらす。
【００５１】
溶接経路３におけるポイントに関する溶接パラメータＰの確立は、実行される溶接作業のために規則的な時間間隔あるいは溶接経路３の規則的な距離において、実行することができる。１００ミリ秒よりも短い時間間隔の場合、ほとんど連続的な移行が連続した溶接パラメータＰ間で得られる。したがって、特に、より短い間隔によって溶接パラメータＰを確立するための計算能力が十分でないときには、より大きな時間間隔の使用が実行可能である。
【図１】
2019524445.tif 000003
【図２ａ】
2019524445.tif 000004
【図２ｂ】
2019524445.tif 000005
【図２ｃ】
2019524445.tif 000006
【図２ｄ】
2019524445.tif 000007
【図２ｅ】
2019524445.tif 000008
【図２ｆ】
2019524445.tif 000009
【図３ａ】
2019524445.tif 000010
【図３ｂ】
2019524445.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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