Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок

 

Сущность изобретения: устройство содержит блок 6 измерения и преобразования параметров сварки, задатчик 7 параметров сварки, содержащий блок определения среднего профиля параметров сварки, второй блок памяти и блок определения полосы допуска, а также первый блок8 памяти, блок 9 сравнения и блок 14 регулирования и сигнализации .-5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19)

К ПАТЕНТУ »

ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪ|ТИЯМ

РИ ГКНТ СССР

1) 4742629/08

2) 15.12.89

6) 30.08.93. Бюл. N. 32

1) 4655/88

2) 16.12.88

3) СН

2) Эльпатроник АГ (СН)

2) Ханс Реесли (СН)

6) Патент ЕР Q 153298А2, . В 23 К 11/24, 1985.

Изобретение относится к устройствам я контроля качества при изготовлении баок.

Цель изобретения — снижение вероятостИ ошибок.

На фиг, 1 представлена схема устройста для контроля качества электросварки на орпусах для изготовления банок; на фиг. 2 схема задатчика параметров сварки; на иг. 3 и 4 — графики для разъяснения сущноти изобретения; на фиг, 5а, б, в, г — схемы я разъяснения осуществляемого с примеением устройства постоянного контроля ачества.

Устройство для контроля качества элекросварки на корпусах для изготовления баок описывается в сочетании с машиной для оликовой сварки на переменном токе, коорая согласно фиг. 1 снабжена хоботом 1, а котором перемещаются корпуса 2 (на иг. 1 направо) и при этом свариваются в бласти продольного шва между установенным на хоботе 1 нижним роликовым (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОСВАРКИ НА КОРПУСАХ

ДЛЯ ЙЗ ГОТОВЛ Е Н И Я БАНОК (57) Сущность изобретения: устройство содержит блок 6 измерения и преобразования параметров сварки, задатчик 7 параметров сварки, содержащий блок определения среднего профиля параметров сварки, второй блок памяти и блок определения полосы допуска, а также первый блок 8 памяти, блок

9 сравнения и блок 14 регулирования и сигнализации. 5 ил, электродом 3 и прижимаемым при помощи пружины 4 верхним роликовым электродом

5. Каждый полупериод сварочного тока приводит к созданию одной сварной точки, В последовательных полупериодах сварный ток имеет попеременно ту и другую полярность.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 6 измерения и преобразования параметров сварки, задатчик 7 параметров сварки и первый блок 8 памяти, а также блок 9 сравнения, первым входом 10 подключенный к блоку 6 измерения и преобразования параметров сварки, вторым входом 11 — к первому блоку 8 памяти, а выходом 12 — через информационную шину

13 к блоку 14 регулирования и сигнализации. Задатчик 7 параметров сварки содержит последовательно соединенные блок 15 определения среднего профиля параметров сварки, второй блок 16 памяти и блок 17 определения полосы допуска, управляющие

1838063 входы 18, 19 которого соединены с блоком

20 задания фактора чувствительности.

Блок 14 регулирования и сигнализации содержит печатающее приспособление 21, печатающее результаты сравнения, индикаторное приспособление 22, указывающее результаты сравнения, сигнальную лампу

23, указывающую на наличие "качественного" (хорошего) корпуса, сигнальную лампу

24, указывающую на наличие "некачественного" (плохого) корпуса, выбрасыватель 25, подключенный к сигнальной лампе 24, и регулятор 26, предназначенный для корректирующей регулировки измеряемых параметров сварки, если возникает тенденция к отклонению.

Блок 20 задания фактора чувствительности включает неизображенную на фигурах оссациативную память, в которой зарегистрированы факторы чувствительности, через входы 27, 28, блока 20 адресуемые в соответствии с выбранными чувствительностями Е1, Ег. Выбираемость чувствительности Е1, Ер символически изображена потенциометрами 29, 30, Ассоциативную память можно заменить микропроцессорами для вычисления факторов чувствительности, Устройство работает следующим образом.

На машине, например, на верхнем роликовом электроде 5 согласно фиг. 1 с помощью неизображенных на фигурах датчиков измеряется один или несколько параметров сварки Fp. Параметром сварки

Fp может являться, например, сварочный ток, напряжение на месте сварки, произведение этих параметров (мощность/энергия), температура на шве, путь самоустанавливающейся головки, несущей верхний роликовый электрод 5, и т.д. В блоке 6 каждый параметр сварки Fp обрабатывается с тем, чтобы на каждую сварочную точку! (i означает 1, 2, 3... n) формировалось цифровое числовое значение. Такая обработка может заключаться в том, что электрические сигналы, поступающие от датчиков, фильтруются в целях удаления суперпозиционированных сигналов помехи. Другая возможность обработки в блоке 6 измеряемых величин заключается в вычислении упомянутого произведения сварочного тока и напряжения и его интегрировании над длительностью одной сварочной точки (точечная энергия), Эти предварительно обработанные таким образом значения имеются в виду, когда в дальнейшем речь идет о параметрах сварки или значениях параметров сварки, или точечных значениях, Отдаваемые отдельными датчиками и обработанные вышеописанными методами точечные значения на каждый параметр(энергия, температура и т.д,) исследуются насчет их статического поведения следующим образом, Сначала из значений параметров сварки Fp блок 15 определяет средний профиль

Fm параметров сварки Fp, который регистрируется во втором блоке 16 памяти, На фиг.

3 и 4 он изображен в виде двух различных кривых.

Есть две возможности определения кри15. вых среднего профиля Fm, а именно или путем вычисления арифметического среднего значения абсолютных измеряемых величин, или путем вычисления арифметического среднего значения разности двух последующих

20 измеряемых величин.

На стадии обучения, на которой обычно используется 20 — 100 корпусов, составляется первая статистика. На каждом корпусе измеряют точку!, а затем образуют среднее

25 значение измеряемых во всех точках 1 всех корпусов значений параметров сварки, в результате чего получают средние значения

Fcpl по длине корпусов от первой точки до точки и (см. фиг, 3 и 4), Значения параметров сварки имеют нормальное или гауссово распределение, Функция распределения характеризуется средним значением Fcp и стандартным отклонением 0 . Средним значением Fcp u стандартным отклонением о гауссова кривая однозначно определена. Стандартное отклонение является мерой того, насколько широко разбросаны измеряемые величины, 40 и ограничивает диапазон, охватывающий

66 $ всех измеряемых величин, Таким образом, две опорные точки стандартного отклонения (одна из которых расположена в отрицательном направлении с одной сторо45 ны среднего значения, а другая — в положительном направлении с другой стороны среднего значения) и среднее значение однозначно определяют гауссова кривую. Для каждой точки i блок 15 постоянно вычисляет

Fcpi и 01 Вычисление Fcpi осуществляется вышеописанным образом, а именно вычислением арифметического среднего значения. о1 определяется с помощью

55 уравнения

v/

CT) = g (Fp — Fcpi) (1)

m — 1 i-1 где о1 — стандартное отклонение в точке i:

1838063

Fcp = —,), Fl.

mi=i

m число корпусов, исследуемых на тадии обучения;

j — исследуемый в данном моменте корус;

Fi — выборочное значение точки I корпуaj;

Профиль Fm и профиль стандартных отлонений Oi jрегистрируются во втором блоа 16 памяти, откуда они вызываются локом 17, который определяет полосу доуска Fg с помощью следующих уравнеий:

Fgi+ = Fcpi+ Z1 0j (2) Fgl- = Fcpi — 2г cd, (3) де i — целое число 1, 2, З...n;

Fgi — предельное значение выбрасываия в точке i сварного шва;

Fcpl — СРЕДНЕЕ ЗНаЧЕНИЕ ПаРаМЕтРа варки в точке i сварного шва;

Z> — фактор чувствительности или обратая мера чувствительности для верхнего редельного значения выбрасывания;

2г — фактор чувствительности или обратая мера чувствительности для нижнего редельного значения выбрасывания;

a i — стандатное отклонение в точке варного шва.

В соответствии с закономерностью норального распределения существует опрееленная вероятность превышения редельного значения Fgl+ или Fgi-. В завиимости от величины Z o i более или менее асто выбрасываются в основном качестенные корпуса. Чем меньше 2 и, тем

ыше чувствительность устройства на деекты, однако тем выше и степень выбрасыания качественных корпусов.

Ниже для упрощения предполагается иапазон предельных значений выбрасываия, который является симметричным к реднему профилю Fm параметров сварки, .е. Et = E2= Е и Zt =2г =Z, Критерий "хорошо/плохо", т.е. качестенный или некачественный корпус, выво-. ится из требуемой чувствительности стройства. Чувствительность определяетя обслуживающим персоналом тем, что он станавливает процент корпусов, которые

40 могут оцениваться как плохие, хотя они в самом деле хорошие, т,е. определяется объективный критерий выбрасывания, вданномслучае обозначенный как чувствительность Е, Она определена как число ошибочно выбрасываемых качественных корпусов на миллион. Таким образом, значение чувствительности К = 100 означает выбрасывание 100 качественных корпусов на миллион или в среднем ошибочное выбрасывание каждого 10000-го корпуса. В случае сварочной машины, которая в минутном такте изготовляет 600 корпусов, это означает, что каждые 15 мин ошибочнго выбрасывается качественный корпус.

Фактор чувствительности 2 является обратной величиной чувствительности F. Чем больше Z, тем ниже степень чувствительности устройства. Возможные величины Z можно брать из справочника "Statistische

Methoden und ihre Anwendungen" (Статистические методы и возможности их применения, Е, Крейсциг, изд, Ванденхек Рупрехт, r, Геттинген. 2-я неизменная перепечатка 7-го издания, с. 128 и 129).

Из этого источника видно, что (причем вместо,и взято Fm) примерно 95 всех значений находятся между F — 2 пи Fm+ 2 о, примерно 99,75 всех значений находятся между Fm — 3 o и Fm+ 3 о, примерно 99,9 всех значений находятся между Fm — 3,29 о и Fm + 3,29 O .

Следовательно, в этих случаях верно Z =

2, 2 = 3 и 2 = 3,29 соответственно.

Согласно данным, например, Hahdbook

of Mathematical Functions" (Справочник по математическим функциям./Под ред. M. Абрамовитц и И. Стегун, изд, Довер Пабликейшенс, Инк, Нью-Йорк, декабрь 1972, с. 933)

Z с хорошим приближением можно вычислять по следующему уравнению:

Z = — — 1n(1 — А )

Л г

2 где А — вероятность непревышения предельного значения.

Таким образом, если, например, 99,9999 всех точек находятся в пределах (симметричного) диапазона предельных значений выбрасывния, то А = 0,999999, и в результате вычисления получают Z = 4,54.

На основе опыта для Z выбирают величину между 3 и 5, предпочтительно 4,54.

Последняя величина соответствует

99,9999, т.е. тому случаю, в котором на миллион сварных точек приходится одна точка, которая ошибочно оценивается как

1838063

"плохая". Итак, если на одном корпусе для изготовления банки средних размеров находятся 100 сварных точек, то в среднем каждый 10000-й корпус выбрасывается ошибочно.

Блок 17 вызывает адресованную величину Z иэ блока 20 и затем согласно уравнениям (2) и (3) вычисляет диапазон 1 предельных значений выбрасывания, причем соответственные значения Fcp вызываются из второго блока 16 памяти. Две вычисленные таким образом кривые предельных значений выбрасывания, сверху и снизу ограничивающие диапазон, на фиг. 3 и 4 обозначены Fg+ v Fg- соответственно.

Диапазоны предельных значений выбрасывания Fg+ и 1=я- регистрируются в первом блоке 8 памяти, который может быть также 20 интегрирован в блоке 17;

Вышеописанные процессы обработки и оценки данных осуществляются на стадии обучения, например, для 20-100 корпусов, оцениваемых как качественные. Затем, т.е. 25 во время работы сварочной машины, значения параметров сварки обрабатываются как на стадии обучения, но они предпочтительно сразу подаются в блок 9 сравнения, в котором описанным выше методом форми-. руется фактический профиль параметров сварки для изготовляемых после окончания стадии обучения корпусов 2. который потом сравнивается с формированным на стадии 35 обучения заданным профилем параметров сварки с тем, чтобы проверить нахождение фактического профиля в рамках диапазона предельных значений выбрасывания Fg+.

Блок 9 сравнения отдает блоку 14 завися- 40 щий от результата сравнения выходной сигнал.

С учетом того, что определенные механизмы ошибок приводят к тому, что несколько последовательных точек вызывают 45 статистически значимые отклонения, можно определять дальнейшее (более широкие) предельные значения согласно следующему уравнению: причем верно, что сигнал о наличии дефекта отдается лишь в том слфЬе, если Fz превышается при двух поаледовательных измерениях, Рз превышается при трех последовательных измерениях и т.д. Отклонения Z cri можно определять так, что выбрасывается, например, каждый тысячный качественный корпус. Диапазон предельныхзначений выбрасывания Р +для Fz изображен на фиг. 3.

В случае наличия двух изохронных критериев(например, раэдавливание шва и точечная энергия) существует дальнейшая возможность образования предельных значений, а именно путем определения корреляционного предельного значения Ек.

Упрощения процесса статистической оценки можно достичь тем, что для составления статистики оценивают е каждую точку! отдельно (фиг. 3), а участки. Согласно изображенному на фиг. 4 примеру вместо и статистик составляют лишь три статистики, а именно для участков А, В и С, т.е, для начального, среднего и конечного участков корпуса. На каждом участке расположены

10-20 сварных точек, которые для статической оценки объединяют в одно среднее эначейие на участок.

Описанное выше устройство пригодно для постоянного контроля качества, что описывается со ссылкой на фиг, 5а, б, в.

После составления на упомянутой предварительной стадии обучения первой статистики качественных корпусов и определения предельных эначенпий выбрасывания в течение всего процесса изготовления банок вышеописанным образом продолжается постоянная статистическая оценка определяемых как качественные корпусов. Таким образом, возможно формирование профиля качества.

На фиг. 5а изображена исходная ситуация с малым разбросом и высокой чувствительностью, а именно Е = 1000. На фиг. 56. изображена исходная ситуация со средним разбросом и малой чувствительностью, а именно Е = 100, Таким образом, на фиг. 5а и 56 изображены. средние значения и разброс средних значений при выбранной чувствительность

E = 1000 и Е = 100 соответственно. Разброс и чувствительность являются относительными величинами, суть физического значения которых не должен быть известным обслуживающему персоналу, Высокая чувствительность означает более высокую вероятность того, что время от времени выбрасывается и качественный корпус. Большой разброс может иметь разные причины, например низкое качество используемого материала, нестабильную настройку машины, загрязнение машины и т.д.

На фиг. 5в и 5г изображены возможные изменения после изображенного на фиг. 5а исходного положения. На фиг, 5в изображено отклонение измеряемых величин, а на

1838063

r, 5г изображены отклоняющееся среде значение и увеличивающийся разброс, ичем датчик А дает сигнал тревоги. Чреэерное отклонение средних значений моет обусловливаться следующими ричинами: смещением датчиков А, В ледствие обогрева машины, изменением стройки машины или свойств материала.

Изменение разброса может обусловлиться следующими причинами: возрастаюей степенью загрязнения, ослаблением аких-либо соединений в сварочной машие.

По достижении сигнала тревоги (что на афике согласно фиг. Sr изображено тем, о обозначенные знаками + измеряемые еличины доходят до предела) обслуживаюий персонал должен проверять качество родукции. Если качество неизменно высоо, то нажатием кнопки "обучение" можно ернуться к ситуации согласно фиг. Ба. В том случае отклонение вызывалось не сниающими качество электросварки фактораи, например изменением температуры в эмерительном приборе. Значение подачи ревоги можно определять, например, так, то оно равно 10-кратному допустимому роценту брака.

Получаемые втечение постоянного конроля качества данные обеспечивают автоматическую регулировку путем дорегулировки, например, сварочного тока с помощью регулятора 26 так, что средние значения снова возвращаются в исходное положение согласно фиг. 5а.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок, содержащее последовательно соединенные блок измерения и преобразования параметров сварки, эадатчик параметров сварки и первый блок памяти, а также блок сравнения, первым входом подключенный к блоку измерения и преобразования параметров сварки, а выходом — к блоку регулирования и сигнализации, снаб20 женному выбрасывателем негодных иэделий, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения вероятности ошибок, оно снабжено блоком задания фактора чувствительности, а задатчик параметров сварки

25 содержит последовательно соединенные блок определения среднего профиля параметров сварки, второй блок памяти и блок определения полосы допуска, управляющие входы которого соединены с блоком задания фактора чувствительности, а первый блок памяти соединен с вторым входом блока сравнения.

1838063

Fg+

F2+ точка точка алина корпчса

Fg>

Frn точка

-я точка точка и

1838063 №НЯЯННННЯЯЯЯ

КЯ№ЯЯЯЯЯНЯЯН

+++

4++ датчик А датчик Б

Я№ЯННЯЯННЯНЯ

Я№ЯЯ№Я№№ЯНК№

КЯЯ№ННННКНЯЯ

ЯЯЯ№Я№№№№ЯЯЯ! чувствительность: 1000

¹¹¹¹! датчик А №№№Н №№№№ №№№№

+++++++

++бб+Ф+ датчик Б №№№Н №№№№ №№ЯЯ

"" 4¹¹ М Ф А ъ 7Г O % Ф ** t * хх *М

I чувствительность:100 №№Я№Я№№Я№Я№Н №№№№№Я№№Я№№№ датчик А

+I +

++ с. №№№№№№ЯЯЯ№К№ №№№№№№№№№№№№ w *w*, х М ! датчик Б yecòвительность: 1000! !

+++++ ++++4№№№№№№Я№№№№ ! i i++++++++ i+ ¹ № № Я № № № № № № № 4

ККЯ№№ЯЯ№№Н№Я *"""*"""""* " №№№№№ЯН№ЯНЯ№

ЯЯЯ№№№Я№К№ЯЯ * "*""*""* Н№Я№Н№№№№№№№ ! чувствительность: 1000 датчик А датчик Б

Фаг едактор аказ 2888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

4№№№№ЯЯ№4№Я№

Ф№№№Я№№№№№НЯ №КЯ№№№№№44№№

¹№Я№4№№№4№№Я

Составитель B,Ãðèáoâà

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок Устройство для контроля качества электросварки на корпусах для изготовления банок 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано для активного контроля качества точечной электроконтактной сварки, а также для автоматического управления процессом сварки

Изобретение относится к обработке и сварке материалов и может быть использовано для автоматического контроля и управления процессом контактной точечной, шовной и стыковой сварок сопротивлением

Изобретение относится к контактной сварке переменным током и может быть использовано для стабилизации энерговыделения в зоне сварки при сварке партии деталей, имеющих разброс величин электросопротивлений в известном диапазоне

Изобретение относится к контактной сварке, в частности к акустико-эмиссионному контролю процесса точечной контактной сварки
Изобретение относится к электронной и радиоэлектронной технике

Изобретение относится к контролю технологии точечной контактной сварки

Изобретение относится к области сварки, в частности к оборудованию для контактной точечной сварки, и может быть использовано при производстве арматурной сетки

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в машиностроении, в частности в автомобилестроении при сварке узлов любой конфигурации с большим количеством сварочных точек

Изобретение относится к сварочной технике для точечной, рельефной контактной сварки металлов и сплавов

Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано в процессе производства свинцовых аккумуляторных батарей при сварке межэлементных соединений

Изобретение относится к сварке и может найти применение при изготовлении профильных заготовок стыковой контактной сваркой в различных отраслях машиностроения
Наверх