PL248743B1 - A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation. - Google Patents

A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation.

Info

Publication number
PL248743B1
PL248743B1 PL446231A PL44623123A PL248743B1 PL 248743 B1 PL248743 B1 PL 248743B1 PL 446231 A PL446231 A PL 446231A PL 44623123 A PL44623123 A PL 44623123A PL 248743 B1 PL248743 B1 PL 248743B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
welding
sensor
controller
deformation
self
Prior art date
Application number
PL446231A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL446231A1 (en
Inventor
Grzegorz Zając
Marcin Najbor
Original Assignee
Zaslaw Tss Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zaslaw Tss Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa filed Critical Zaslaw Tss Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority to PL446231A priority Critical patent/PL248743B1/en
Publication of PL446231A1 publication Critical patent/PL446231A1/en
Publication of PL248743B1 publication Critical patent/PL248743B1/en

Links

Landscapes

  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest samodoskonalący system do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania zawierający robota spawalniczego (10) z pakietem spawalniczym (9) oraz źródłem spawalniczym (8) z kontrolerem sterującym robotem spawalniczym (10) oraz stół spawalniczy (2) z pozycjonerami spawalniczymi (1), charakteryzuje się tym, że stół spawalniczy (2) stanowi kratownicę usztywniającą i posiada symetrycznie i/lub niesymetrycznie rozmieszczone dociski na kratownicy usztywniającej dla zamocowania spawanego ustroju oraz kamerę termowizyjną. W kratownicy usztywniającej umieszczony jest co najmniej jeden czujnik. Co najmniej jeden czujnik połączony jest z przetwornikiem odczytującym parametry z co najmniej jednego czujnika. Natomiast przetwornik odczytujący połączony jest z kontrolerem. Przedmiotem wynalazku jest również samodoskonalący sposób spawania konstrukcji metalowych z ograniczaniem odkształcania.The invention is a self-perfecting system for welding metal structures with limited deformation, comprising a welding robot (10) with a welding package (9) and a welding source (8) with a controller controlling the welding robot (10), and a welding table (2) with welding positioners (1). The welding table (2) comprises a stiffening truss and has symmetrically and/or asymmetrically arranged clamps on the stiffening truss to secure the welded structure, as well as a thermal imaging camera. At least one sensor is located in the stiffening truss. At least one sensor is connected to a transducer that reads parameters from at least one sensor. The reading transducer is connected to a controller. The invention also provides a self-perfecting method for welding metal structures with limited deformation.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest samodoskonalący system i sposób spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształceń przeznaczony do zrobotyzowanego spawania konstrukcji metalowych w szczególności takich które podczas spawania ulegają dużym deformacjom, a ich konstrukcja i gabaryty nie pozwalają na wprowadzenie korekcji kształtu przez prostowanie.The subject of the invention is a self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation, intended for robotic welding of metal structures, in particular those that undergo large deformations during welding, and their structure and dimensions do not allow for shape correction by straightening.

Znany jest fakt, że zmiana kolejności w wykonywaniu złączy spawanych, powoduje zmianę wartości odkształceń po spawalniczych. Ważne jest, dobranie takiej kolejności spawania, przy której wyeliminujemy lub zminimalizujemy odkształcenia spawalnicze. Aby osiągnąć zakładany cel niezbędne jest zbudowanie specjalnego dedykowanego do spawanego ustroju oprzyrządowania zawierającego czujniki odległości i/lub czujniki siły i/lub czujniki temperatury i/lub kamerę termowizyjną. Podejmowanie były różne próby by proces spawania elementów usprawnić ale żaden z nich nie był w pełni doskonały.It is a well-known fact that changing the welding sequence of welded joints causes a change in the value of post-weld distortion. It is important to select a welding sequence that eliminates or minimizes welding distortion. To achieve this goal, it is necessary to build dedicated equipment for the welded joint, including distance sensors, force sensors, temperature sensors, and/or a thermal imaging camera. Various attempts have been made to improve the welding process, but none have been entirely perfect.

W dokumencie KR19990040156 A ujawniono rozwiązanie w postaci sworznia do kontroli pozycji z automatycznym wykrywaniem, który ma na celu uproszczenie obszaru roboczego uchwytu spawalniczego robota poprzez zainstalowanie czujnika ciśnienia na trzpieniu kontrolującym pozycję umieszczonym na górnej powierzchni przyrządu spawalniczego, umożliwiając w ten sposób aktywny obszar uchwytu spawalniczego robota. Sworzeń do kontrolowania pozycji z automatycznym wykrywaniem zawiera: kwadratowy lub podłużny przyrząd spawalniczy, wiele zacisków do mocowania panelu na krawędzi górnej powierzchni przyrządu spawalniczego, kołek kontrolujący położenie, zacisk dociskowy nasuwany pionowo na górną część zewnętrznej obwodowej powierzchni kołka sterującego położeniem, czujnik ciśnienia typu sprężyny śrubowej nawinięty na zewnętrzną powierzchnię obwodową sworznia sterującego położeniem oraz ściśnięty i zwolniony, oraz korek zamocowany w dolnej części czujnika ciśnienia.Document KR19990040156 A discloses a solution in the form of an automatic sensing position control pin, which is intended to simplify the working area of a robot welding fixture by installing a pressure sensor on a position control pin located on the upper surface of the welding fixture, thereby enabling the active area of the robot welding fixture. The automatic sensing position control pin includes: a square or elongated welding fixture, a plurality of clamps for securing a panel to the edge of the upper surface of the welding fixture, a position control pin, a pressure clamp vertically slideable over the upper portion of the outer circumferential surface of the position control pin, a coil spring type pressure sensor wound on the outer circumferential surface of the position control pin and compressed and released, and a plug attached to the lower portion of the pressure sensor.

W dokumencie CN11197520 A opisano inteligentny zrobotyzowany system spawania płyty podwozia wywrotki, rozwiązanie to jest z dziedziny urządzeń spawalniczych. Inteligentny system spawania zrobotyzowanego obejmuje stół spawalniczy, w którym szyna krocząca robota jest umieszczona na bocznej krawędzi stołu spawalniczego. Urządzenie spawalnicze ramienia robota jest umieszczone na przesuwnym końcu szyny kroczącej robota. Urządzenie spawalnicze ramienia robota obejmuje kolumnę stojaka kroczącego umieszczoną na szynie kroczącej robota, belka poprzeczna jest umieszczona na górnym końcu kolumny stojaka kroczącego. Sześcioosiowy robot jest umieszczony na dolnej powierzchni belki poprzecznej poprzez elektryczną szynę ślizgową, a uchwyt spawalniczy jest umieszczony na dolnym końcu sześcioosiowego robota. Laserowy czujnik położenia dopasowany do końcówki spawalniczej uchwytu spawalniczego jest umieszczony na uchwycie spawalniczym, a laserowy czujnik położenia i elektryczna szyna ślizgowa są połączone sygnałem z urządzeniem sterującym robota umieszczonym na bocznej powierzchni kolumny stojaka kroczącego.Document CN11197520 A describes an intelligent robotic welding system for the chassis plate of a dump truck. This solution is in the field of welding equipment. The intelligent robotic welding system includes a welding table in which a robotic walking rail is placed on the side edge of the welding table. A welding device for the robotic arm is placed on the sliding end of the robotic walking rail. The welding device for the robotic arm includes a walking column placed on the robotic walking rail, a cross beam is placed on the upper end of the walking column. A six-axis robot is placed on the lower surface of the cross beam via an electric slide rail, and a welding torch is placed on the lower end of the six-axis robot. A laser position sensor fitted to the welding tip of the welding torch is placed on the welding torch, and the laser position sensor and the electric slide rail are connected by a signal to a robot controller placed on the side surface of the walking stand column.

W dokumencie CN218311742 A1 ujawniono rozwiązanie dotyczące pneumatycznego zacisku narzędzia spawalniczego do płyty bocznej wózka. Pneumatyczny zacisk narzędzia spawalniczego składa się z ramy nośnej, górna część ramy nośnej jest na stałe połączona ze stołem roboczym, górna powierzchnia stołu roboczego jest połączona z ramą płyty bocznej wózka w trybie przesuwnym, a wewnętrzna ściana boczna ramy płyty bocznej wózka jest połączona z tekturą falistą wózka w trybie przesuwnym. Dociskowa płyta dociskowa jest napędzana przez tłoczysko siłownika pneumatycznego w celu wyciągnięcia jednej strony ramy bocznej wózka, następnie druga strona ramy bocznej wózka jest ograniczona przez blok pozycjonujący, następnie dane ciśnienia są wykrywane przez czujnik ciśnienia, gdy dane wykryte przez czujnik ciśnienia osiągną wartość progową, siłownik pneumatyczny jest zamykany przez PLC, a następnie rama boczna wózka jest dociskana. Rama płyty bocznej karetki i płyta falista karetki są wytłaczane, zaciskane i mocowane nad stołem warsztatowym.Document CN218311742 A1 discloses a solution for pneumatic welding tool clamping to a carriage side plate. The pneumatic welding tool clamp consists of a support frame, the upper part of the support frame is fixedly connected to the work table, the upper surface of the work table is connected to the carriage side plate frame in a sliding mode, and the inner side wall of the carriage side plate frame is connected to the carriage corrugated board in a sliding mode. The pressure plate is driven by the piston rod of the pneumatic cylinder to pull out one side of the carriage side frame. Then the other side of the carriage side frame is limited by a positioning block. Then the pressure data is detected by a pressure sensor. When the pressure data detected by the pressure sensor reaches a threshold value, the pneumatic cylinder is closed by the PLC, and then the carriage side frame is pressed. The carriage side plate frame and the carriage corrugated board are pressed, clamped, and fixed above the work table.

Dużą niedogodnością powyższych rozwiązań ze stanu techniki jest brak kontroli nad spawanymi elementami oraz brak możliwości wprowadzania w czasie rzeczywistym korekt w procesie spawania. Głównym celem tego systemu jest spawanie konstrukcji metalowych z minimalizacją odkształceń. Odkształcenia te mogą być szczególnie problematyczne w przypadku dużych i skomplikowanych konstrukcji, takich jak podłogi przyczep i naczep transportowych.A major drawback of these prior-art solutions is the lack of control over the welded components and the inability to make real-time corrections to the welding process. The primary goal of this system is to weld metal structures while minimizing distortion. Such distortion can be particularly problematic for large and complex structures, such as the floors of trailers and semi-trailers.

Samodoskonalący system do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania zawierający robota spawalniczego z pakietem spawalniczym oraz źródłem spawalniczym z kontrolerem sterującym robotem spawalniczym oraz stół spawalniczy z pozycjonerami spawalniczymi charakteryzuje się tym, że stół spawalniczy stanowi kratownicę usztywniającą i posiada symetrycznie i/lub niesymetrycznie rozmieszczone dociski na kratownicy usztywniającej dla zamocowania spawanego ustroju oraz kamerę termowizyjną. W kratownicy usztywniającej umieszczony jest co najmniej jeden czujnik.A self-perfecting system for welding metal structures with limited distortion, comprising a welding robot with a welding package and a welding power source with a controller controlling the welding robot, and a welding table with welding positioners, is characterized in that the welding table comprises a stiffening truss and has symmetrically and/or asymmetrically placed clamps on the stiffening truss to secure the welded structure, as well as a thermal imaging camera. At least one sensor is located in the stiffening truss.

Co najmniej jeden czujnik połączony jest z przetwornikiem odczytującym parametry z co najmniej jednego czujnika. Natomiast przetwornik odczytujący połączony jest z kontrolerem.At least one sensor is connected to a transducer that reads parameters from at least one sensor. The reading transducer is connected to a controller.

Korzystnie, co najmniej jeden czujnik połączony jest nadrzędnym sterownikiem sterującym poprzez sterownik odczytujący parametry z co najmniej jednego czujnika.Preferably, at least one sensor is connected to a superior control controller via a controller reading parameters from at least one sensor.

Korzystnie, na kratownicy usztywniającej każdemu obszarowi kontrolnemu odpowiada co najmniej jeden obszar roboczy.Preferably, each control area on the stiffening truss corresponds to at least one working area.

Korzystnie, obszar kontrolny zawiera co najmniej jeden czujnik umieszczony kratownicy usztywniającej.Preferably, the control region comprises at least one sensor disposed within the stiffening truss.

Korzystnie, czujnik stanowi czujnik siły.Preferably, the sensor is a force sensor.

Korzystnie, czujnik stanowi czujnik odległości.Preferably, the sensor is a distance sensor.

Korzystnie, czujnik stanowi czujnik temperatury.Preferably, the sensor is a temperature sensor.

Korzystnie, co najmniej jeden czujnik stanowi połączenie czujnika siły i/lub czujnika odległości i/lub czujnika temperatury.Preferably, the at least one sensor is a combination of a force sensor and/or a distance sensor and/or a temperature sensor.

Samodoskonalący sposób spawania konstrukcji metalowych z ograniczaniem odkształcania polega na umieszczeniu pomiędzy pozycjonerami spawalniczymi na stole spawalniczym spawanego ustroju i rozpoczęcie procesu spawania robotem spawalniczym charakteryzujący się tym, że powierzchnia spawanego ustroju dzielona jest na wirtualne obszary robocze, następnie dokonywany jest pomiar odkształcenia w każdym z tych obszarów kontrolnych za pomocą co najmniej jednego czujnika w danym obszarze roboczym. Wartości pomiarów z obszarów kontrolnych przesyłane są do przetwornika odczytującego parametry czujnika, który porównuje je z wartościami zadanymi, a następnie, w przypadku przekroczenia wartości zadanej odkształcenia, przekazuje sygnał o przekroczeniu wartości zadanej odkształcenia do kontrolera, który zmienia trajektorię procesu spawania ustroju. W przypadku braku przekroczenia wartości zadanych odkształcenia kontroler kontynuuje proces spawanie ustroju, aż do kolejnych pomiarów i/lub wykrycia przekroczenia wartości zadanej odkształcenia przez co najmniej jeden czujnik.A self-improving method for welding metal structures with strain limitation involves placing the welded structure between welding positioners on a welding table and initiating the welding process with a welding robot. The surface of the welded structure is divided into virtual work areas. The strain is then measured in each of these control areas using at least one sensor in the work area. Measurement values from the control areas are sent to a transducer that reads the sensor parameters, which compares them with the setpoints. If the setpoint strain is exceeded, the transducer transmits a signal indicating that the setpoint strain has been exceeded to the controller, which changes the welding trajectory of the structure. If the setpoint strain is not exceeded, the controller continues welding the structure until further measurements are taken and/or the setpoint strain is detected by at least one sensor.

Korzystnie, zmiany trajektorii procesu spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju odbywają się na podstawie sygnałów dostarczanych przez co najmniej jeden czujnik do przetwornika odczytującego poprzez nadrzędny sterownik, a z niego do kontrolera.Preferably, changes in the trajectory of the welding process of individual points of the welded structure are made on the basis of signals supplied by at least one sensor to the reading transducer via the master controller and from there to the controller.

Korzystnie, każda zmiana trajektorii procesu spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju zostaje zapisana w pamięci nadrzędnego sterownika sterującego i każda następna zmiana spawanego ustroju powstaje na podstawie jednej z poprzednich zapisanych zmian kolejności spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju odpowiadającym najmniejszym odkształceniom stanowiącym samodoskonalenie się systemu spawania.Advantageously, each change in the welding process trajectory of individual points of the welded structure is saved in the memory of the master control unit and each subsequent change in the welded structure is created on the basis of one of the previous saved changes in the welding sequence of individual points of the welded structure corresponding to the smallest deformations constituting self-improvement of the welding system.

Korzystnie, zmiany trajektorii procesu spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju odbywają się automatycznie.Advantageously, changes in the trajectory of the welding process of individual points of the welded structure take place automatically.

Zaletą wynalazku jest kontrola nad spawanymi elementami w czasie rzeczywistym i wprowadzanie w czasie rzeczywistym korekt w procesie spawania minimalizując odkształcenia konstrukcji spawanej, eliminując lub zmniejszając znacznie czas związany z prostowaniem konstrukcji.The advantage of the invention is real-time control over the welded elements and real-time introduction of corrections in the welding process, minimizing deformations of the welded structure, eliminating or significantly reducing the time associated with straightening the structure.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym:The subject of the invention is shown in the drawing in embodiment examples, in which:

Fig. 1 przedstawia schemat systemu do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania.Fig. 1 shows a diagram of a system for welding metal structures with limited distortion.

Fig. 2 przedstawia przykładowy podział obszaru roboczego na sekwencje w systemie do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania.Fig. 2 shows an example of the division of the workspace into sequences in a system for welding metal structures with limited distortion.

Wynalazek dotyczący samodoskonalącego systemu i sposobu do spawania konstrukcji metalowych z ograniczaniem odkształcania zostanie bliżej objaśniony w przykładach wykonania rozwiązania dla każdej z kategorii wynalazku.The invention relating to a self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation will be explained in more detail in examples of embodiments of the solution for each category of the invention.

Samodoskonalący systemSelf-improvement system

Samodoskonalący system do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania zawiera robota spawalniczego (10) z pakietem (uchwytem) spawalniczym (9) oraz źródłem spawalniczym (8) z kontrolerem sterującym robotem spawalniczym (11) a także stół spawalniczy (2) z pozycjonerami spawalniczymi (1). Kontroler (11) zarządza ruchem i operacjami robota spawalniczego oraz kontroluje proces spawania, stół spawalniczy (2) służy jako podstawa, na której umieszczane są spawane konstrukcje. Stół spawalniczy (2) stanowi kratownicę usztywniającą (6), która może posiadać dowolny kształt, w przedstawionym przykładzie wykonania ma prostokątny. Pozycjonery spawalnicze (1) pomagają ustawić konstrukcje w odpowiedniej pozycji podczas spawania.A self-perfecting system for welding metal structures with limited distortion includes a welding robot (10) with a welding package (9) and a welding power source (8) with a welding robot controller (11), as well as a welding table (2) with welding positioners (1). The controller (11) manages the movement and operations of the welding robot and controls the welding process. The welding table (2) serves as a base on which the welded structures are placed. The welding table (2) is a stiffening truss (6) that can be of any shape; in the embodiment shown, it is rectangular. The welding positioners (1) help position the structures during welding.

Robot (10) jest odpowiedzialny za wykonywanie procesu spawania na konstrukcjach metalowych. Źródło spawalnicze (8), zwane również źródłem energii spawania, to urządzenie elektryczne lub gazowe, które dostarcza energię do procesu spawania. Jest to kluczowy element w każdym procesie spawania, ponieważ generuje ciepło niezbędne do topienia materiałów spawalniczych i łączenia ich ze sobą. Istnieje wiele rodzajów źródeł spawalniczych, z których każdy ma swoje własne zastosowanie i charakterystyki - MIG, MAG, TIG, PLAZMA, LASER, HYBRYDA.The robot (10) is responsible for performing the welding process on metal structures. The welding power source (8), also known as a welding power source, is an electric or gas-powered device that provides energy for the welding process. It is a key element in any welding process, as it generates the heat necessary to melt the welding materials and join them. There are many types of welding power sources, each with its own applications and characteristics – MIG, MAG, TIG, PLASMA, LASER, and HYBRID.

Kratownica usztywniająca (6) posiada symetrycznie rozmieszczone dociski (3) na kratownicy usztywniającej (6) dla zamocowania w miejscu spawanego ustroju (7) oraz kamerę termowizyjną (5). Główną funkcją docisków (3) jest zapobieganie przemieszczaniu się lub odkształcaniu się spawanego materiału podczas procesu spawania. Symetryczne rozmieszczenie docisków (3) pomaga w równomiernym i stabilnym utrzymaniu konstrukcji podczas spawania. Kamera (5) monitoruje temperaturę spawanego materiału i pomaga w kontrolowaniu procesu spawania.The stiffening truss (6) has symmetrically placed clamps (3) on the stiffening truss (6) for securing the structure (7) at the point of welding, as well as a thermal imaging camera (5). The main function of the clamps (3) is to prevent displacement or deformation of the welded material during the welding process. The symmetrical arrangement of clamps (3) helps maintain the structure evenly and stably during welding. The camera (5) monitors the temperature of the welded material and helps control the welding process.

W kratownicy usztywniającej (6) umieszczony jest zestaw różnych czujników (4), zawierający czujniki siły, czujniki odległości i czujniki temperatury. Czujnik siły sprawdza siłę docisku spawanych elementów lub spawanego materiału. To pozwala na dokładne kontrolowanie i utrzymanie odpowiedniego docisku między spawanymi elementami. Wyważenie i kontrola docisku są kluczowe, ponieważ niewłaściwa siła docisku może prowadzić do niejednorodnych spoin, nadmiernego odkształcenia lub niewłaściwego połączenia materiałów. Czujnik pozwala na wykrywanie odkształceń - to pozwala na reagowanie w czasie rzeczywistym i dostosowywanie parametrów spawania, aby zminimalizować odkształcenia. Monitorowanie siły docisku pomaga w kontroli jakości spoin. Gwałtowne zmiany w sile docisku mogą wskazywać na problemy podczas spawania, takie jak obecność zanieczyszczeń lub nieprawidłowa konfiguracja spawania.A set of various sensors (4) is located in the stiffening truss (6), including force sensors, distance sensors, and temperature sensors. The force sensor monitors the contact pressure applied to the welded components or material. This allows for precise control and maintenance of the correct contact pressure between the welded components. Balancing and controlling the contact pressure are crucial, as incorrect contact pressure can lead to inconsistent welds, excessive deformation, or improper material fusion. The sensor detects deformation, allowing real-time response and adjustment of welding parameters to minimize deformation. Monitoring the contact pressure helps control the quality of welds. Sudden changes in contact pressure can indicate welding problems, such as the presence of contaminants or incorrect weld configuration.

Czujniki odległości pomaga w monitorowaniu dokładnej odległości między palnikiem spawalniczym a materiałem, który jest spawany. Utrzymywanie odpowiedniej odległości jest kluczowe dla uzyskania spoiny o właściwej jakości i wydajności procesu. Precyzyjne kontrolowanie odległości między palnikiem a materiałem pozwala na uzyskanie spoiny o jednolitej jakości i grubości. Zbyt duża odległość może prowadzić do słabej penetracji spoiny, podczas gdy zbyt mała odległość może spowodować nadmierne ciepło i uszkodzenia materiału.Distance sensors help monitor the precise distance between the welding torch and the workpiece being welded. Maintaining the correct distance is crucial for achieving weld quality and process efficiency. Precisely controlling the distance between the torch and the workpiece allows for uniform weld quality and thickness. Too much distance can lead to poor weld penetration, while too little distance can cause excessive heat and material damage.

Czujnik temperatury pomaga w monitorowaniu temperatury z uwagi na ryzyko przegrzania materiału, co może prowadzić do deformacji, spalenia lub nawet uszkodzenia spawanych części. Czujnik temperatury jest wykorzystywany do śledzenia temperatury materiału i zapobiegania przekroczeniu dopuszczalnych limitów. Jeśli temperatura przekroczy ustaloną wartość, system spawalniczy automatycznie dostosuje parametry spawania lub przerwie proces, aby uniknąć przegrzania. Po spawaniu często konieczne jest kontrolowanie procesu chłodzenia, aby zapewnić właściwe właściwości materiału. Czujnik temperatury pomaga w monitorowaniu procesu chłodzenia i informuje operatora lub system spawalniczy, kiedy materiał osiągnął odpowiednią temperaturę, aby można było kontynuować kolejne etapy procesu.A temperature sensor helps monitor temperature due to the risk of material overheating, which can lead to deformation, burning, or even damage to the welded parts. The temperature sensor is used to monitor the material temperature and prevent it from exceeding acceptable limits. If the temperature exceeds a pre-set value, the welding system automatically adjusts the welding parameters or interrupts the process to prevent overheating. After welding, it is often necessary to monitor the cooling process to ensure proper material properties. The temperature sensor helps monitor the cooling process and informs the operator or welding system when the material has reached the appropriate temperature so that the next steps can be continued.

W niektórych przypadkach można również używać czujników, które łączą różne funkcje, takie jak czujnik siły i odległości lub czujnik siły i temperatury. To pozwala na bardziej wszechstronne monitorowanie i kontrole procesu spawania.In some cases, sensors that combine different functions, such as a force-distance sensor or a force-temperature sensor, can also be used. This allows for more comprehensive monitoring and control of the welding process.

Zestaw czujników (4) połączony jest z przetwornikiem odczytującym parametry (P1) z co najmniej jednego czujnika (4). Przetwornik taki jest jednym z kluczowych elementów w procesie spawania, który umożliwia monitorowanie i kontrolę różnych parametrów procesu, co przekłada się na jakość i skuteczność procesu spawania oraz zapewnia bezpieczeństwo i powtarzalność. Przetwornik odczytujący (P1) połączony jest z kontrolerem sterującym robotem (11). Jeśli przetwornik odczytujący wykryje odchylenia od zdefiniowanych parametrów spawania, to kontroler sterujący robotem (11) podejmuje natychmiastowe działania korekcyjne. Przykładowo, jeśli nacisk narzędzia spawalniczego na materiał jest zbyt duży lub zbyt mały, kontroler może dostosować trajektorię robota, aby utrzymać odpowiednią siłę nacisku. To pomaga w zapewnieniu jakości spoiny i uniknięciu uszkodzeń narzędzia lub materiału.The sensor set (4) is connected to a transducer (P1) that reads parameters from at least one sensor (4). This transducer is a key element in the welding process, enabling the monitoring and control of various process parameters, which translates into the quality and efficiency of the welding process and ensures safety and repeatability. The transducer (P1) is connected to the robot controller (11). If the transducer detects deviations from the defined welding parameters, the robot controller (11) takes immediate corrective action. For example, if the pressure of the welding tool on the material is too high or too low, the controller can adjust the robot's trajectory to maintain the appropriate pressure. This helps ensure weld quality and avoid damage to the tool or material.

Zestaw czujników (4) połączony jest nadrzędnym sterownikiem sterującym (P2) poprzez przetwornik odczytujący parametry (P1) z co najmniej jednego czujnika (4).The set of sensors (4) is connected to a superior control controller (P2) via a transducer reading parameters (P1) from at least one sensor (4).

System zgodnie z wynalazkiem jest skalowalny. Na kratownicy usztywniającej (6) każdemu obszarowi kontrolnemu (13) odpowiada co najmniej jeden obszar roboczy (14). Oznacza to, że dla każdego obszaru kontrolnego (13) istnieje przynajmniej jeden obszar roboczy (14), który jest z nim powiązany i jest przeznaczony do wykonywania określonych zadań lub operacji. Wokół każdego czujnika (4) z zestawu czujników znajduje się mniejszy obszar kontrolny (13). Jest to przykład prostego i efektywnego rozwiązania w przypadku, gdy jedna kontrola jest wystarczająca do zapewnienia jakości procesu spawania. Większy obszar kontrolny będzie występował przy zastosowaniu dwóch lub więcej czujników (4). To pozwala na kontrolowanie większego obszaru i jest stosowane dla szerokiego nadzoru nad danym obszarem.The system according to the invention is scalable. On the stiffening grid (6), each inspection area (13) corresponds to at least one work area (14). This means that for each inspection area (13), there is at least one work area (14) associated with it and intended for performing specific tasks or operations. Around each sensor (4) in the sensor array is a smaller inspection area (13). This is an example of a simple and effective solution in cases where a single inspection is sufficient to ensure the quality of the welding process. A larger inspection area will occur when two or more sensors (4) are used. This allows for the inspection of a larger area and is used for extensive monitoring of a given area.

Przy zastosowaniu jednego czujnika (4) w przyrządzie spawalniczym występować będzie wyłącznie jeden obszar kontrolny (13). Obszar kontrolny (13) zawiera co najmniej jeden czujnik (4) umieszczony na kratownicy usztywniającej (6).When using one sensor (4), there will be only one control area (13) in the welding fixture. The control area (13) comprises at least one sensor (4) located on the stiffening truss (6).

W procesie spawania mogą występować różne rodzaje odkształceń, które mogą prowadzić do wad spawu. Te odkształcenia mogą być wynikiem procesu spawania lub zmiany kształtu materiału spawanego pod wpływem ciepła.Various types of distortion can occur during the welding process, which can lead to weld defects. These distortions can result from the welding process itself or from changes in the shape of the welded material due to heat.

Samodoskonalący sposóbA self-improvement method

Samodoskonalący sposób spawania konstrukcji metalowych z ograniczaniem odkształcania polega na umieszczeniu pomiędzy pozycjonerami spawalniczymi (1) na stole spawalniczym (2) spawanego ustroju (7) i rozpoczęcie procesu spawania urządzeniem spawalniczym (10). Powierzchnia spawanego ustroju (7) dzielona jest na wirtualne obszary robocze (14), następnie dokonywany jest pomiar odkształcenia w każdym z tych obszarów roboczych(14) za pomocą co najmniej jednego czujnika (4) z zestawu czujników w danym obszarze roboczym (14).A self-improving method of welding metal structures with deformation limitation consists in placing the structure to be welded (7) between welding positioners (1) on the welding table (2) and starting the welding process with a welding device (10). The surface of the structure to be welded (7) is divided into virtual work areas (14), and then the deformation is measured in each of these work areas (14) using at least one sensor (4) from the set of sensors in a given work area (14).

W następnym etapie, wartości pomiarów tj. siły, temperatury i odległości z obszarów kontrolnych (14) przesyłane są do przetwornika odczytującego parametry czujnika (P1), który porównuje je z wartościami zadanymi. Wartości te zostały wcześniej określone jako kryterium jakości lub bezpieczeństwa procesu. Porównanie jest kluczowe dla oceny, czy parametry procesu spawania znajdują się w dopuszczalnych granicach czy też przekraczają je.In the next step, the measured values, i.e., force, temperature, and distance from the control areas (14), are sent to the transducer reading the sensor parameters (P1), which compares them with the setpoint values. These values were previously determined as a criterion for process quality or safety. The comparison is crucial for assessing whether the welding process parameters are within or exceed acceptable limits.

W przypadku przekroczenia wartości zadanej odkształcenia, za pomocą przetwornika odczytującego (P1) przekazuje się sygnał o przekroczeniu wartości zadanej odkształcenia do kontrolera (11), który zmienia trajektorię (12) procesu spawania ustroju (7).If the set deformation value is exceeded, a signal about exceeding the set deformation value is transmitted via the reading transducer (P1) to the controller (11), which changes the trajectory (12) of the welding process of the structure (7).

W przypadku braku przekroczenia wartości zadanych odkształcenia kontroler (11) kontynuuje proces spawanie ustroju (7), aż do kolejnych pomiarów i/lub do wykrycia przekroczenia wartości zadanej odkształcenia przez co najmniej jeden czujnik (4) w danym obszarze roboczym (14).If the set deformation values are not exceeded, the controller (11) continues the welding process of the structure (7) until further measurements are taken and/or until the set deformation value is detected by at least one sensor (4) in the given working area (14).

Zmiany trajektorii procesu (12) spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju odbywają się na podstawie sygnałów dostarczanych przez co najmniej jeden czujnik (4) do przetwornika odczytującego (P1) poprzez nadrzędny sterownik (P2), a z niego sygnałem do kontrolera (11). Każda zmiana trajektorii procesu spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) zostaje zapisana w pamięci nadrzędnego sterownika sterującego (P2) i każda następna zmiana spawanego ustroju (7) powstaje na podstawie jednej z poprzednich zapisanych zmian kolejności spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) odpowiadającym najmniejszym odkształceniom stanowiącym samodoskonalenie się systemu spawania. Zmiany trajektorii mogą być zapisywane w zewnętrznym dzienniku zdarzeń. Jest to rodzaj logu, który gromadzi informacje o każdej zmianie, w tym datę i czas, lokalizację, parametry zmiany oraz inne istotne dane. W niektórych przypadkach, szczególnie w przypadku bardziej zaawansowanych systemów loT (Internet of Things), dane dotyczące zmian trajektorii mogą być przesyłane do chmurze, gdzie są przechowywane i analizowane. To pozwala na dostęp do danych z różnych lokalizacji i urządzeń. W przypadku, gdy fizyczna próbka spawu jest konieczna, można ją oznaczyć i etykietować, aby zidentyfikować zmiany trajektorii. Próbki te mogą być przechowywane jako fizyczny zapis zmian i służyć jako punkt odniesienia w przyszłości. Zmiany trajektorii (12) procesu spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) odbywają się automatycznie. Gdy system wykryje, że istnieje potrzeba dostosowania trajektorii, może to zrobić niemal natychmiast. To oznacza, że proces reaguje na zmienne warunki spawania w czasie rzeczywistym, co ma kluczowe znaczenie dla jakości i niezawodności spawania. Automatyczne zmiany trajektorii pozwalają na osiągnięcie optymalnej jakości spawania, eliminując potencjalne wady spawów, takie jak pęknięcia czy porowatość. System może dostosowywać trajektorię w celu zmniejszenia naprężeń i zniekształceń.Changes to the welding process trajectory (12) of individual points of the welded structure are based on signals delivered by at least one sensor (4) to the reading transducer (P1) via the master controller (P2), and from there via a signal to the controller (11). Each change to the welding process trajectory of individual points of the welded structure (7) is saved in the memory of the master controller (P2), and each subsequent change to the welded structure (7) is based on one of the previously saved changes to the welding sequence of individual points of the welded structure (7), corresponding to the smallest deformations constituting the self-improvement of the welding system. Trajectory changes can be recorded in an external event log. This log collects information about each change, including the date and time, location, change parameters, and other relevant data. In some cases, particularly with more advanced Internet of Things (IoT) systems, data regarding trajectory changes can be sent to the cloud, where it is stored and analyzed. This allows access to data from various locations and devices. If a physical weld sample is required, it can be marked and labeled to identify changes in trajectory. These samples can be stored as a physical record of changes and serve as a future reference. Changes to the welding trajectory (12) of individual points on the welded structure (7) are automatic. When the system detects a need to adjust the trajectory, it can do so almost instantly. This means the process responds to changing welding conditions in real time, which is crucial for welding quality and reliability. Automatic trajectory changes allow for optimal weld quality, eliminating potential weld defects such as cracks or porosity. The system can adjust the trajectory to reduce stresses and distortions.

Automatyczne zmiany opierają się na zdefiniowanych wcześniej procedurach decyzyjnych/algorytmach. Te algorytmy analizują dane i podejmują określone akcje lub zmiany w odpowiedzi na konkretne sytuacje. Dzięki automatycznym zmianom nie ma potrzeby, aby operator lub użytkownik musiał ręcznie dostosowywać parametry lub podejmować decyzje w związku z procesem. System działa autonomicznie.Automatic changes are based on predefined decision-making procedures/algorithms. These algorithms analyze data and take specific actions or changes in response to specific situations. With automatic changes, there's no need for the operator or user to manually adjust parameters or make decisions about the process. The system operates autonomously.

Czujniki (4) mierzą odkształcenie spawanego ustroju (7) podczas procesu spawania, a wartości tego odkształcenia odczytuje dedykowany przetwornik odczytujący (P1), który dalej przekazuje informacje o przekroczeniu zadanej wartości odkształcenia do oprogramowania CAM nadrzędnego (P2) lub bezpośrednio do kontrolera (11). Nadrzędny sterownik sterujący (P2) może być wyłącznie alternatywą działającego systemu spawalniczego w sytuacji kiedy wszystkie funkcje tego sterownika przejmie kontroler (11) robota, który będzie skomunikowany bezpośrednio z przetwornikiem odczytującym parametry czujników (P1). Kontroler (11) wywołuje zmianę kolejności sekwencji wykonywania złączy spawalniczych. Schemat ideologiczny działania systemu przedstawiono na fig. 1. Program spawalniczy zbudowany jest z podprogramów zwanych dalej sekwencjami. Sekwencja to jedna lub więcej spoin/spawów. Podział całego programu spawalniczego na sekwencje oraz ilość ściegów w sekwencji jest zależny od spawanej konstrukcji i przyjętej technologii wykonywania złączy. Każdy kolejny wykonywany program powstaje w oparciu o analizę poprzedniego/poprzednich programu/programów, ale przebiega w innej kolejności sekwencji jak poprzedni z uwagi na powstające odkształcenia detalu, które są monitorowane przez oprzyrządowanie, a sygnał o ich przekroczeniu przesyłany jest do kontrolera (11). Zachodzi wówczas wymuszenie zmiany kolejności sekwencji przez wybór dowolnej następnej innej niż w poprzednim/poprzednich zrealizowanych programach lub dowolnej następnej, ale nie najbliższej do wykonanej. Celem systemu jest, aby po wykonaniu określonej ilości prób otrzymać optymalną kolejność sekwencji w programie spawalniczym zapewniającą eliminację lub minimalizację odkształceń konstrukcji po spawaniu w optymalnym czasie. Ilość prób jest do ustalenia przez użytkownika systemu. Może to być ilość progresywna zwiększająca się po każdym wykonanym programie spawalniczym, co oznacza, że przy ilości „n sekwencji może powstać n! programów. Na ilość bezpośredni wpływ będą mieć wartości założonych dopuszczalnych odchyłek kształtu dla wytwarzanego detalu. Przykładowy umowny podział obszaru roboczego na sekwencje przedstawiono na fig. 2. Powstałe oprogramowanie ma zdolność zapisywania realizowanych programów o różnej kombinacji sekwencji, a następnie wybrania z zapisanych programów optymalnego cechującego się najmniejszą ilością zmian, czyli sygnałów o przekroczeniu zadanej wartości odkształcenia przekazywanych do kontrolera. Użytkownik oprogramowania definiuje zależność sąsiedztwa sekwencji spawalniczych.Sensors (4) measure the deformation of the welded structure (7) during the welding process, and the deformation values are read by a dedicated reading transducer (P1), which then transmits information about exceeding the set deformation value to the master CAM software (P2) or directly to the controller (11). The master control controller (P2) can only be an alternative to the operating welding system when all the functions of this controller are taken over by the robot controller (11), which is communicated directly with the transducer reading the sensor parameters (P1). The controller (11) changes the order of the welding joint execution sequence. The system's operational diagram is shown in Fig. 1. The welding program is composed of subroutines, hereinafter referred to as sequences. A sequence is one or more welds/welds. The division of the entire welding program into sequences and the number of welds in the sequence depends on the structure being welded and the joint production technology adopted. Each subsequent program is based on the analysis of the previous program(s), but runs in a different sequence order than the previous one due to the occurring deformations in the workpiece, which are monitored by the instrumentation. A signal when these deformations are exceeded is sent to the controller (11). The sequence order is then forced to be changed by selecting any subsequent sequence different from the previous program(s) or any subsequent sequence, but not the closest to the completed one. The system's goal is to achieve the optimal sequence order in the welding program after a specified number of attempts, ensuring the elimination or minimization of post-weld deformations within the optimal time. The number of attempts is user-defined. This can be a progressive quantity, increasing after each completed welding program, meaning that with "n" sequences, "n" programs can be created. The number will be directly influenced by the assumed permissible shape deviation values for the manufactured part. An example of a conventional division of the workspace into sequences is shown in Fig. 2. The resulting software can save programs being executed with various sequence combinations and then select the optimal program from the saved programs, characterized by the fewest changes, i.e., signals that the preset deformation value has been exceeded, which are transmitted to the controller. The software user defines the relationship between the neighboring welding sequences.

Aktywne oprzyrządowanie spawalnicze dedykowane jest specjalnie dla spawanych detali i wyposażone jest w czujniki odległości i/lub czujniki siły i/lub czujniki temperatury i/lub kamerę termowizyjną. Oprzyrządowanie posiada oprogramowanie/sterowanie współpracujące z oprogramowaniem CAM (offline/online) i/lub kontrolerem (11). Oprogramowanie/sterowanie przetwarza sygnały z czujników (4) oprzyrządowania i przesyła dane do dedykowanego oprogramowania typu CAM i/lub kontrolera (11) robota. Oprzyrządowanie może być wyposażone tylko w jeden rodzaj z przedstawionych czujników lub więcej. Oprogramowanie typu CAM może zostać zastąpione przez dowolne inne dedykowane oprogramowanie spełniające funkcje komunikacji pomiędzy oprzyrządowaniem a kontrolerem robota.Active welding equipment is designed specifically for welded parts and is equipped with distance sensors and/or force sensors and/or temperature sensors and/or a thermal imaging camera. The equipment includes software/controllers that interface with CAM software (offline/online) and/or a controller (11). The software/controller processes signals from the equipment's sensors (4) and transmits data to the dedicated CAM software and/or robot controller (11). The equipment can be equipped with only one or more of the sensors shown. The CAM software can be replaced with any other dedicated software that provides communication between the equipment and the robot controller.

Parametry odbierane przez przetwornik odczytujący (P1) parametry czujników (4) wynikają bezpośrednio z zastosowanych rodzajów czujników, jeżeli zastosowano czujniki odległości to parametr odkształcenia bezpośrednio w [mm], jeżeli siły parametr siły w [N] itd.The parameters received by the transducer reading (P1) the parameters of the sensors (4) result directly from the types of sensors used, if distance sensors are used, then the deformation parameter is directly in [mm], if forces are used, then the force parameter is in [N], etc.

Przetwornik odczytujący (P1) parametry czujników (4) - jest dedykowanym przetwornikiem sygnałów do zastosowanych czujników w systemie, wybranym pod względem jego specyfikacji ze znanego stanu techniki. Jeżeli zastosowane będą laserowe czujniki odległości urządzenie odczytujące musi posiadać zdolność analizy sygnałów z czujników oraz musi wyświetlać wartość pomiaru np. w [mm]. Przetwornik (P1) posiada możliwość zadawania granicznych wartości odkształcenia dla każdego z czujników. Przetwornik przesyła komunikat do nadrzędnego sterownika sterującego (P2) w momencie przekroczenia zadanego odkształcenia spawanego ustroju wykrytego przez zastosowany co najmniej jeden czujnik (4) lub kombinację czujników (4).The transducer (P1) reading the sensor parameters (4) is a dedicated signal transducer for the sensors used in the system, selected based on its specifications from the known state of the art. If laser distance sensors are used, the reading device must be able to analyze the sensor signals and display the measurement value, e.g., in [mm]. The transducer (P1) can set deformation limits for each sensor. The transducer sends a message to the master control controller (P2) when the preset deformation of the welded structure, detected by at least one sensor (4) or a combination of sensors (4), is exceeded.

Nadrzędny sterownik sterujący (P2) ma za zadanie nadzorować i kontrolować działania innych urządzeń i komponentów w systemie, jest to dedykowany sterownik, który posiada możliwość komunikacji się z przetwornikiem (P1) oraz z kontrolerem (11) robota. Nadrzędny sterownik (P2) jest odpowiedzialny za odbieranie sygnałów z przetwornika (P1) o przekroczeniu zadanego odkształcenia i zmianę trajektorii programu spawalniczego przez wywołanie w kontrolerze (11) innej niż kolejnej w aktualnie wykonywanym programie spawalniczym sekwencji (sekwencja - podprogram spawalniczy). Nadrzędny sterownik (P2) zapisuje wykonane programy spawalnicze pod względem kolejności sekwencji i wywołania w kontrolerze takiego programu, który charakteryzuje się najmniejszą liczbą komunikatów o przekroczeniu zadanego odkształcenia spawanego ustroju oraz chrakteryzującego się najkrótszym czasem spawania. Nadrzędny sterownik (P2) posiada możliwość samoczynnego zakończenia modyfikacji programów spawalniczych w momencie, kiedy osiągnięto założony cel - nie wykryto żadnych nieprawidłowości podczas procesu spawania. To oznacza, że system nie podejmuje zbędnych działań i nie wprowadza zmian, które nie są już potrzebne. Proces spawania przebiega w sposób najbardziej efektywny a optymalizacja procesu spawania, gdy nie ma potrzeby ciągłej modyfikacji, przyczynia się do oszczędności energii.The master controller (P2) is responsible for supervising and controlling the operation of other devices and components in the system. It is a dedicated controller that can communicate with the transducer (P1) and the robot controller (11). The master controller (P2) is responsible for receiving signals from the transducer (P1) indicating that the predetermined deformation has been exceeded and for changing the welding program trajectory by invoking a sequence (sequence - welding subroutine) different from the next sequence in the currently running welding program in the controller (11). The master controller (P2) saves the executed welding programs in terms of sequence order and invokes the program in the controller that has the fewest messages about exceeding the predetermined deformation of the welded structure and the shortest welding time. The master controller (P2) has the ability to automatically terminate modifications to welding programs when the intended goal has been achieved – no irregularities detected during the welding process. This means the system doesn't take unnecessary actions or make unnecessary changes. The welding process runs at its most efficient, and optimizing the welding process, where constant modifications are not necessary, contributes to energy savings.

W alternatywnym przykładzie wykonania, funkcje nadrzędnego sterownika przejmuje kontroler (11) robota, jeżeli posiadałby taką konstrukcję techniczną by umożliwić przejęcie tych czynności.In an alternative embodiment, the functions of the superior controller are taken over by the robot controller (11), if it had a technical structure enabling the takeover of these activities.

Poniżej wskazano przykładowe ogólne zakresy temperatury istotne w diagnozowaniu odkształceń spawalniczych:The following are examples of general temperature ranges important in diagnosing welding distortion:

- różnica temperatury spoiny i materiału bazowego - różnica temperatury między spoiną a materiałem bazowym (AT) może być kluczowym wskaźnikiem odkształceń. Wartości AT mogą wahać się od kilkudziesięciu do kilkuset stopni Celsjusza w zależności od materiałów i procesu spawania.- Temperature difference between the weld and the base material - The temperature difference between the weld and the base material (AT) can be a key indicator of distortion. AT values can range from several dozen to several hundred degrees Celsius, depending on the materials and welding process.

- naprężenia termiczne - wartości naprężeń termicznych w materiale mogą być wyrażane w megapaskalach (MPa) lub innych jednostkach ciśnienia. Naprężenia termiczne wynikające z procesu spawania mogą wynosić od kilku do kilkudziesięciu MPa w zależności od przypadku.- Thermal stresses - Thermal stress values in a material can be expressed in megapascals (MPa) or other pressure units. Thermal stresses resulting from the welding process can range from several to several dozen MPa, depending on the case.

Wartości progowe zmian odległości, które pozwalają na zdiagnozowanie odkształceń spawalniczych, również zależą od konkretnego przypadku, rodzaju spawu oraz użytych materiałów. Zmiany odległości mogą występować w wyniku termicznego rozszerzania się i kurczenia materiałów podczas procesu spawania. Porównywanie zmian odległości między spoiną a materiałem bazowym przed i po spawaniu. Jeśli różnica ta przekracza określoną wartość, może to wskazywać na wystąpienie odkształceń.The threshold values for distance changes that allow for the diagnosis of welding distortion also depend on the specific case, the type of weld, and the materials used. Distance changes can occur due to thermal expansion and contraction of the materials during the welding process. Comparing the distance changes between the weld and the base material before and after welding. If this difference exceeds a certain value, it may indicate the presence of distortion.

Należy jednak pamiętać, że konkretne wartości progowe będą dostosowywane do konkretnego zastosowania i specyfikacji projektu.However, please note that specific threshold values will be tailored to the specific application and design specifications.

ZastosowanieApplication

Samodoskonalący system przeznaczony do automatycznego (zrobotyzowanego) spawania konstrukcji metalowych w szczególności takich które podczas spawania ulegają dużym deformacjom, a ich konstrukcja i gabaryty nie pozwalają na wprowadzenie korekcji kształtu przez proces prostowania. Konstrukcje takie charakteryzują się zazwyczaj dużą ilością spoin i nie posiadają osi symetrii. System dedykowany do konstrukcji płaskich gdzie spoiny występują w większości po jednej stronie spawanego ustroju. Elementami wykonywanymi za pomocą wspomnianego systemu mogą być podłogi przyczep i naczep transportowych, kontenerów, skrzyń zarówno w transporcie drogowym jak i kolejowym. System zapewni minimalizację odkształceń konstrukcji, eliminację lub zmniejszenie czasów związanych z prostowaniem konstrukcji. Dodatkowo zmniejsza czas poświęcony na tworzenie nowych programów w celu zmniejszenia odkształceń spawalniczych i zmniejsza czas poświęcony na analizę wyników.A self-perfecting system designed for automatic (robotized) welding of metal structures, particularly those subject to significant deformation during welding, whose design and dimensions do not allow for shape correction through straightening. Such structures are typically characterized by a large number of welds and lack an axis of symmetry. The system is dedicated to flat structures, where welds occur predominantly on one side of the welded structure. Elements manufactured using this system can include the floors of transport trailers and semi-trailers, containers, and crates for both road and rail transport. The system minimizes structural deformation, eliminates or reduces the time associated with straightening the structure. Furthermore, it reduces the time spent creating new programs to reduce welding deformation and reduces the time spent analyzing results.

Lista oznaczeń:List of markings:

1. 1. Pozycjoner spawalniczyWelding positioner 2. 2. Stół spawalniczyWelding table 3. 3. Docisk Pressure 4. 4. CzujnikSensor 5. 5. Kamera termowizyjnaThermal imaging camera 6. 6. Kratownica usztywniająca Stiffening truss 7. 7. Spawany ustrójWelded structure 8. 8. Źródło spawalniczeWelding source 9. 9. Pakiet (uchwyt) spawalniczyWelding package (holder) 10. 10. Urządzenie spawalniczeWelding device 11. 11. Kontroler sterujący urządzenia spawalniczegoWelding machine control unit 12. 12. Trajektoria procesu spawania ustroju Trajectory of the welding process of the structure 13. 13. Obszar kontrolnyControl Area 14. 14. Obszar roboczy Workspace P1. P1. Przetwornik odczytujący parametry czujników Transducer reading sensor parameters P2. P2. Nadrzędny sterownik sterujący Superior control controller

Claims (12)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Samodoskonalący system do spawania konstrukcji metalowych z ograniczeniem odkształcania zawierający robota spawalniczego (10) z pakietem spawalniczym (9) oraz źródłem spawalniczym (8) z kontrolerem sterującym (11) robotem spawalniczym (10) oraz stół spawalniczy (2) z pozycjonerami spawalniczymi (1), znamienny tym, że stół spawalniczy (2) stanowi kratownicę usztywniającą (6) i posiada symetrycznie i/lub niesymetrycznie rozmieszczone dociski (3) na kratownicy usztywniającej (6) dla zamocowania spawanego ustroju (7) oraz kamerę termowizyjną (5), przy czym w kratownicy usztywniającej (6) umieszczony jest co najmniej jeden czujnik (4), przy czym co najmniej jeden czujnik (4) połączony jest z przetwornikiem odczytującym (P1) parametry z co najmniej jednego czujnika (4), przy czym przetwornik odczytujący (P1) połączony jest z kontrolerem (11).1. A self-perfecting system for welding metal structures with limited deformation, comprising a welding robot (10) with a welding package (9) and a welding source (8) with a controller (11) controlling the welding robot (10) and a welding table (2) with welding positioners (1), characterized in that the welding table (2) constitutes a stiffening truss (6) and has symmetrically and/or asymmetrically arranged clamps (3) on the stiffening truss (6) for fastening the welded structure (7) and a thermal imaging camera (5), wherein at least one sensor (4) is placed in the stiffening truss (6), wherein at least one sensor (4) is connected to a transducer (P1) reading parameters from at least one sensor (4), wherein the reading transducer (P1) is connected to the controller (11). 2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden czujnik (4) połączony jest nadrzędnym sterownikiem sterującym (P2) poprzez przetwornik odczytujący (P1) parametry z co najmniej jednego czujnika (4).2. System according to claim 1, characterized in that at least one sensor (4) is connected to a superior control controller (P2) via a transducer (P1) reading parameters from at least one sensor (4). 3. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na kratownicy usztywniającej (6) każdemu obszarowi kontrolnemu (13) odpowiada co najmniej jeden obszar roboczy (14).3. System according to claim 1 or 2, characterized in that on the stiffening truss (6) each control area (13) corresponds to at least one working area (14). 4. System według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że obszar kontrolny (13) zawiera co najmniej jeden czujnik (4) umieszczony kratownicy usztywniającej (6).4. System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the control area (13) comprises at least one sensor (4) placed in the stiffening truss (6). 5. System według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że czujnik (4) stanowi czujnik siły.5. A system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor (4) is a force sensor. 6. System według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że czujnik (4) stanowi czujnik odległości.6. A system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor (4) is a distance sensor. 7. System według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że czujnik (4) stanowi czujnik temperatury.7. A system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the sensor (4) is a temperature sensor. 8. System według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, znamienny tym, że co najmniej jeden czujnik (4) stanowi połączenie czujnika siły i/lub czujnika odległości i/lub czujnika temperatury.8. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor (4) is a combination of a force sensor and/or a distance sensor and/or a temperature sensor. 9. Samodoskonalący sposób spawania konstrukcji metalowych z ograniczaniem odkształcania polega na umieszczeniu pomiędzy pozycjonerami spawalniczymi (1) na stole spawalniczym (2) spawanego ustroju (7) i rozpoczęcie procesu spawania urządzeniem spawalniczym (10), znamienny tym, że powierzchnia spawanego ustroju (7) dzielona jest na wirtualne obszary robocze (14), następnie dokonywany jest pomiar odkształcenia w każdym z tych obszarów kontrolnych (13) za pomocą co najmniej jednego czujnika (4) w danym obszarze roboczym (14), następnie wartości pomiarów z obszarów kontrolnych (13) przesyłane są do przetwornika odczytującego (PI) parametry czujnika (4), który porównuje je z wartościami zadanymi, a następnie, w przypadku przekroczenia wartości zadanej odkształcenia, przekazuje sygnał o przekroczeniu wartości zadanej odkształcenia do kontrolera (11), który zmienia trajektorię procesu (12) spawania ustroju (7), w przypadku braku przekroczenia wartości zadanych odkształcenia kontroler (11) kontynuuje proces spawanie ustroju (7), aż do kolejnych pomiarów i/lub do wykrycia przekroczenia wartości zadanej odkształcenia przez co najmniej jeden czujnik (4) w danym obszarze roboczym (14).9. A self-improving method of welding metal structures with deformation limitation consists in placing the structure (7) to be welded between welding positioners (1) on the welding table (2) and starting the welding process with the welding device (10), characterized in that the surface of the structure (7) to be welded is divided into virtual working areas (14), then the deformation is measured in each of these control areas (13) using at least one sensor (4) in a given working area (14), then the measurement values from the control areas (13) are sent to the transducer reading (PI) the parameters of the sensor (4), which compares them with the set values, and then, in the case of exceeding the set value of the deformation, it transmits a signal about exceeding the set value of the deformation to the controller (11), which changes the trajectory of the process (12) of welding the structure (7), if the set values of the deformation are not exceeded, the controller (11) continues the process welding of the structure (7), until further measurements and/or until the set deformation value is detected by at least one sensor (4) in a given working area (14). 10. Samodoskonalący sposób spawania według zastrz. 9, znamienny tym, że zmiany trajektorii procesu (12) spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) odbywają się na podstawie sygnałów dostarczanych przez co najmniej jeden czujnik (4) do przetwornika odczytującego (P1) poprzez nadrzędny sterownik (P2), a z niego sygnałem do kontrolera (11).10. A self-improving welding method according to claim 9, characterized in that changes in the trajectory of the welding process (12) of individual points of the welded structure (7) are made on the basis of signals supplied by at least one sensor (4) to the reading transducer (P1) via a superior controller (P2), and from there via a signal to the controller (11). 11. Samodoskonalący sposób spawania według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że każda zmiana trajektorii procesu (12) spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) zostaje zapisana w pamięci nadrzędnego sterownika sterującego (P2) i każda następna zmiana spawanego ustroju (7) powstaje na podstawie jednej z poprzednich zapisanych zmian kolejności spawania poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) odpowiadającym najmniejszym odkształceniom stanowiącym samodoskonalenie się systemu spawania.11. Self-perfecting welding method according to claim 9 or 10, characterized in that each change in the trajectory of the welding process (12) of individual points of the welded structure (7) is saved in the memory of the superior control controller (P2) and each subsequent change in the welded structure (7) is created on the basis of one of the previous saved changes in the welding sequence of individual points of the welded structure (7) corresponding to the smallest deformations constituting self-perfecting of the welding system. 12. Samodoskonalący sposób spawania według któregokolwiek z zastrz. od 9 do 11, znamienny tym, że zmiany trajektorii procesu spawania (12) poszczególnych punktów spawanego ustroju (7) odbywają się automatycznie.12. A self-perfecting welding method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that changes in the trajectory of the welding process (12) of individual points of the welded structure (7) take place automatically.
PL446231A 2023-09-27 2023-09-27 A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation. PL248743B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL446231A PL248743B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL446231A PL248743B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL446231A1 PL446231A1 (en) 2024-12-16
PL248743B1 true PL248743B1 (en) 2026-01-26

Family

ID=93894999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL446231A PL248743B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 A self-perfecting system and method for welding metal structures with limited deformation.

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL248743B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106736134A (en) * 2016-11-22 2017-05-31 无锡市竞杰物联网科技有限公司 Metal tray support beam special vertical weldering frame and its welding method
CN114769866A (en) * 2022-05-10 2022-07-22 合肥邦立电子股份有限公司 Laser welding equipment for heating pipeline of vehicle liquid level sensor
CN218109727U (en) * 2022-07-05 2022-12-23 广东增田盛安汽配制造有限公司 Automobile framework welding equipment with limiting function

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106736134A (en) * 2016-11-22 2017-05-31 无锡市竞杰物联网科技有限公司 Metal tray support beam special vertical weldering frame and its welding method
CN114769866A (en) * 2022-05-10 2022-07-22 合肥邦立电子股份有限公司 Laser welding equipment for heating pipeline of vehicle liquid level sensor
CN218109727U (en) * 2022-07-05 2022-12-23 广东增田盛安汽配制造有限公司 Automobile framework welding equipment with limiting function

Also Published As

Publication number Publication date
PL446231A1 (en) 2024-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101287572B (en) Steel plate butt welding system and steel plate butt welding method
CN112059363A (en) An unmanned wall-climbing welding robot based on vision measurement and its welding method
CN210172874U (en) Automatic welding system for bogie frame
RU2698238C2 (en) Apparatus for applying rivets to workpiece, comprising device for monitoring and correcting position of riveting working device relative to said workpiece
US20120248086A1 (en) Resistance welding method, resistance-welded member and control apparatus for resistance welder, resistance welding evaluation method, and resistance welding evaluation program
KR100982126B1 (en) Automatic hull girder welding and welding method
JP2015221443A (en) Spinning device, method od manufacturing tank mirror portion, method of manufacturing tank body portion, method of manufacturing tank, and tank
JP2009160656A (en) Weld cap and tip inspection method and apparatus
KR101278543B1 (en) Welding gun alignment inspection unit and tip dresser
CN113500294A (en) Intelligent laser welding system and method
KR20160055833A (en) An automated adaptive maintenance method and system for welding gun electrodes
CN120244212A (en) A laser welding fixture and control system with real-time stress and strain monitoring using a force sensor
JP2014144468A (en) Welding quality guaranteeing device and welding quality guaranteeing method
CN114749799B (en) Automatic composite welding device of monitoring
CN218601137U (en) Welding quality visual inspection device
CN114619172A (en) Automatic welding special machine for circumferential multilayer multi-pass welding seam
WO2026002311A2 (en) Forklift mast welding system
JP2021007959A (en) Repair welding system, repair welding method, inspection equipment and robot control equipment
EP3406383B1 (en) Method of cutting openings in flat, concave, converging, and convex surfaces, and welding flat, concave, converging, and convex surfaces of a workpiece
KR102774746B1 (en) A resistance welding and automatic dressing system and control method thereof
JP2009028768A (en) Robot welding apparatus for revolving frame
JP2009028767A (en) Robot welding method for revolving frame
CN116944728A (en) Welding sheet metal quality analysis system
CN116787027B (en) Apparatus and methods for assembling workpieces
JP2021070032A (en) Spot welding system