DE3332697A1

DE3332697A1 - Steuerungssystem zur automatischen steuerung von widerstandsschweisseinrichtungen

Info

Publication number: DE3332697A1
Application number: DE19833332697
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 6120 Erbach-Erlenbach Arndt; Jürgen Dipl.-Ing.(FH) Kunkelmann; Norbert Dipl.-Ing. Meyer (FH), 6120 Michelstadt; Günther Dipl.-Ing. Reinhard (FH), (verstorben); Bernd Dipl.-Ing. Semmler (FH), 6123 Bad König; Dieter Ing.(grad.) 6120 Erbach Stellwag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-09-10
Filing date: 1983-09-10
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE3332697C2

Description

Steuerungssystem zur automatischen Steuerung von
Widerstandsschweißeinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zur automatischen Steuerung oder Überwachung der Schweißsteuerung von Widerstandsschweißeinrichtungen zur Punktschweißung mit unterschiedlichen Schweißparameterwerten für einzelne Schweißpunkte.
Um einen guten Schweißpunkt mit einer Widerstandsschweißeinrichtung zu erzielen, ist es bekannt je nach Blechdicke, Blechart, Anzahl der zu verschweißenden Bleche, Lage des Schweißpunktes, Abstand der Schweißpunkte usw. die Schweißung mit unterschiedlichen Schweißparameterwerten wie Schweißstrom, Schweißspannung, Schweißzeit, Vorhaltezeit, Nachhaltezeit, Anpreßdruck der Schweißelektroden usw. durchzuführen.
Die richtige Zuordnung der optimalen Schweißparameterwerte für die unterschiedlichen Schweißeinrichtungen ist meist bekannt oder wird durch Versuche ermittelt.
Bei modernen Steuerungssystemen lassen sich die einzelnen, wichtigsten Schweißparameterwerte häufig über speicherprogrammierbare Steuerungen einstellen (siehe z.B. DE-OS 30 29 953).
Eine einmalige Einstellung der optimalen Schweißparameterwerte ist jedoch für viele Schweißeinrichtungen, insbesondere Schweißautomaten z.B. bei einer-Verwendung von Widerstandsschweißrobotern, nicht ausreichend, da andere Einflüsse wie Netzspannungsschwankungen, unterschiedliche Beschaffenheit wie Verschmutzungsgrad der Bleche, Verschleiß der Schweißelektroden, Widerstandsänderungen im Maschinenschweißstromkreis usw. eine Veränderung einzelner Schweißparameter erforderlich machen.
Hierzu ist es bekannt, z.B. die Netzspannung zu überwachen und mit Hilfe von Mikroprozessoren bzw. Mikrocomputern einzelne Schweißparameterwerte wie die Schweißzeit entsprechend zu verändern (siehe z.B.
DE-OS 31 44 645), oder durch eine Veränderung des Zündwinkels einer Phasenanschnittsteuerung im Primärkreis des Schweißtransformators auszugleichen (siehe z.B.
DE-OS 32 02 790). Abgesehen davon, daß hierbei nur ein Teil der sich auf die Schweißung auswirkenden Einflüsse überwacht wird, ist die Programmierung bzw. Errechnung der Veränderung der einzelnen Schweißparameterwerte schwierig und aufwendig, da sich je nach verwendeter Schweißeinrichtung und Schweißpunktart (für unterschiediiche Blechdicke, Blechart, Anzahl der zu verschweißenr den Bleche, Lage des Schweißpunktes, Abstand der Schweißpunkte usw.) andere Veränderungen ergeben können.
Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu vermeiden, ist es bekannt (siehe z.B. DE-OS 31 50 199) die Schweißtemperatur über den Widerstandsverlauf zwischen den Schweißelektroden während der einzelnen Schweißstromperioden eines Schweißpunktes zu überwachen und die Anzahl der Schweißperioden von diesem Widerstandsverlauf abhängig zu machen. Dieser Widerstandsverlauf, der üblicherweise kurz vor Erreichen der optimalen Schweißtemperatur einen Maximalwert aufweist, ist jedoch bei vielen Schweißpunktarten unterschiedlich und oft sehr schlecht ausgebildet, so daß sich diese Art der Nachsteuerung im wesentlichen nur für annähernd gleiche Schweißpunktarten verwenden läßt.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß bei einer Veränderung der Schweißzeit bzw. der Anzahl von Schweißperioden für jeden Schweißpunkt vorab keine ausreichend genaue Schweißzeit festgelegt werden kann und so bei Schweißautomaten die Taktung eines Schweißzyklus mit einer Vielzahl von Schweißpunkten auf eine maximal mögliche Einzelpunktschweißzeit ausgelegt werden muß.
Ergibt sich, z.B. bei'einer Steuerung über den Widerstandsverlauf, ein zu kleiner Schweißstrom wird dies erst nach Erreichen des wesentlich später erfolgenden Widerstandsmaximalwertes erkannt, soweit sich überhaupt noch mit dem zu kleinen Schweißstrom ein Maximalwert erfassen läßt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein vielseitig anwendbares Steuerungssystem zu ermöglichen, das sich durch eine entsprechende Programmierung an Widerstandsschweißeinrichtungen mit unterschiedlichem Aufbau anpassen läßt sowie eine möglichst~optimale Punktschweißung bei vielseitigen Schweißpunktarten über eine einfache Programmierung ermöglicht, wobei das Steuerungssystem - ohne zusätzliche Anpassung - Änderungen der Schweißparameterwerte selbsttätig durchführt, welche die wesentlichen Einflüsse ausgleicht die sich während des Verlaufes von Schweißarbeiten mit einer Mehrzahl von Schweißpunkten mit unterschiedlichen Schweißpunktarten ergeben.
Ermöglicht wird dies durch die Kombination der an sich zum Teil bekannten Einrichtungen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. Ein derartiges Steuerungssystem läßt sich insbesondere bei Widerstandsschweißautomaten einsetzen wie sie z.B. in der Automobilindustrie in Montagestraßen verwendet werden, wobei z.B. mit Hilfe von Industrierobotern eine Schweißzange genau vorgegebene Schweißpunkte hintereinander an viele sehr unterschiedliche Stellen mit unterschiedlichen Schweißpunktarten setzt. Für jede Schweißpunktart können hierbei programmierte Schweißparameterwerte aufgerufen werden, wobei durch eine Messung effektive Schweißstromwerte jeder einzelnen Stromperiode des einzelnen Schweißpunktes ermittelt und hieraus Phasenanschnittswerte errechnet werden, über welche der Schweißstrom der folgenden Stromperiode korrigiert wird. Hierdurch können Netzspannungsschwankungen, die unterschiedliche Besc-haffenheit wie der Verschmutzungsgrad der Bleche, eine Widerstandsänderung im Schweißstromkreis der Maschine usw. weitgehend ausgeglichen werden. Auch Änderungen der Induktivität im Schweißstromkreis, die dadurch entstehen, daß z.B. zeitweilig mit der Schweißzange größere Metallteile umfaßt werden, werden hierbei größtenteils ausgeglichen.
Ein besonderer Vorteil für die Programmierung ist es, daß hierbei mit Schweißstromparameterwerten gearbeitet wird, die dem Fachmann üblicherweise bekannt sind und eine hohe Aussagekraft über einen-auszuführenden bzw.
ausgeführten Schweißpunkt haben, vor allem wenn eine übliche, festgelegte und/oder vorprogrammierte Anzahl von Schweißstromperioden je Schweißpunkt gewählt wird.
Die verwendeten Schweißstrommittelwerte lassen sich leicht abspeichern, über ein Sichtgerät anzeigen und geben Anhaltspunkte für spätere Programmierungen.
Da das Steuerungssystem jeweils mit Meßwerten der vorhergehenden Schweißstromperiode arbeitet, muß vor der ersten Schweißperiode von einem festen oder programmierten Vorgabewert als Stromwert oder Phasenanschnittswert ausgegangen werden, der die Einflüsse im Schweißstromkreis unberücksichtigt läßt. Er kann z.B. von einem Teilwert (z.B. 50 %) des Schweißstromsollwertes abgeleitet werden. Vor allem um die Programmierung zu vereinfachen ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, durch Abspeicherung der mittleren Schweißstrom-Istwerte, aus diesen oder abgespeicherten mittleren Änderungswerten aus einem Soll-Istwertvergleich einen Vorgabewert zu errechnen, der die Einflüsse im Schweißstromkreis mit ausgleichen hilft. Hierdurch wird dann bei einem ersten Einsatz des Steuerungssystems oder nach einer Umrüstung zur Steuerung einer anderen Schweißmaschine bzw. Schweißzange z.B. nach einem Maschinendefekt, der Schweißstrom für die erste Schweißperiode mit großer Wahrscheinlichkeit kleiner als der Sollstrom ausfallen, bei den nächsten Schweißpunkten jedoch dem Sollstrom wesentlich besser entsprechen.
Um zu vermeiden, daß durch einen Fehler in der Einrichtung zur Ermittlung des Schweißstromwertes aus dem Meßsignal, ein falscher Phasenanschnittswert gebildet wird, kann vor und/oder nach jedem Schweißpunkt ein Testtakt eingefügt werden, der solche Fehler erkennt und hieraus eine Abschaltung vornimmt. Damit in einem solchen oder ähnlichen Fehlerfall keine ungebührlichen Ausfallzeiten anfallen, kann eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden, die ein Schweißen ohne diese Einrichtung erlaubt, wobei die abgespeicherten Phasenanschnittswerte bzw. die zuvor ermittelten mittleren Soll-Istwert-Abweichungen den weiteren Schweißpunkten zugrundegelegt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispieles näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Grobaufbau des erfindungsgemäßen Steuerungssystemes Fig. 2 das Blockschaltbild einer der Baugruppen aus Fig. 1 Fig. 3 den Verlauf von Signalen in der Baugruppe gemäß -Fig. 2 Fig. 4 das Blockschaltbild eine Recheneinrichtung des Steuerungssystemes und Fig. 5 Toleranzbänder, die in der Recheneinrichtung programmiert werden können.
In Fig. 1 sind in den Primärkreis eines Schweißtransformators 1 ein in bekannter Weise zwei Thyristoren 2 geschaltet, die über eine Schweißsteuerung 3 gesteuert werden. Im Sekundärkreis dieses Transformators 1 liegen zwischen zwei Schweißelektroden 4 die zu verschweißenden Bleche 5. In der Zuführung zu einer dieser Schweißelektroden liegt ein Stromsensor 6 dessen Meßsignale einer Einrichtung 7 zugefü#hrt sind, die aus diesen Meßsignalen einen effektiven Stromwert ermittelt und diese an eine Recheneinrichtung 8 zur Ermittlung von Phasenanschnittswerten weitergibt und in der, sich aus den einzelnen Schweißperioden ergebende, Mittelwerte für einen Schweißpunkt abgespeichert werden. Die einzelnen Schweißparameterwerte werden von einer übergeordneten Steuerung 9 - die eine numerische Steuerung für einen Schweißautomaten bzw. Schweißroboter oder eine speicherprogrammierbare Steuerung sein kann - über einen Datenkanal 10 abgerufen.
Die von der Recheneinrichtung 8 errechneten Phasenschnittswerte gehen über einen Datenkanal 11 an die Schweißsteuerung 3, die entsprechende Zündimpulse für die Thyristoren 2 erzeugt.
In Fig. 2 ist die Einrichtung 7 aus Fig. 1 näher dargestellt. Der Stromsensor 6 ist eine Torroid-Meßspule, die differenzierte Stromsignale an einen Spannungsteiler aus vier in Reihe geschalteten Widerständen 12, 13, 14, 15 abgibt. Zwei obere sich durch diese Widerstände ergebenden Abgriffe zwischen den Widerständen 12 und 13 sowie 13 und 14 sind einer Umschalteinrichtung 16 zugeführt, während die Verbindung der beiden unteren Widerstände 14, 15 mit einem Eingang einer Verstärkerstufe 17 verbunden ist. In der Umschaltstufe 16 wird einer der beiden Abgriffe ausgewählt, dem zweiten Eingang der Verstärkerstufe 17 zugeführt. Die Umschalteinrichtung 16 kann ein manuell zu betätigender Umschalter sein, der die Ausgangsspannung der Meßspule 6 - durch eine entsprechende Wahl der Widerstände 12 bis 19 - in einem festgelegten Verhältnis von z.B. 1:4 an die Verstärkerstufe 17 legt und über weitere Umschaltkontakte (nicht dargestellt) die Schaltstellung der Recheneinrichtung 8 anzeigt und/oder von dieser gesteuert wird. Diese Umschalteinrichtung ermöglicht eine Anpassung an den maximal möglichen Schweißstrom unterschiedlicher Schweißeinrichtungen und/oder ermöglicht eine genauere Messung, wenn mit Schweißströmen sehr stark unterschiedlicher Größe gearbeitet werden soll.
Die Ausgangssignale des Verstärkers 17 werden über einen Integrator 18 und eine - über eine Leitung 34 getaktete - Tastspeicherstufe (Sampl and Hold) 19 einem Analog-Digitalwandler 20 zugeführt, dessen Ausgänge über einen Datenkanal 21 an der Recheneinrichtung 8 liegen. Von dieser Recheneinrichtung 8 gelangt ein Testsignal über eine Leitung 22 auf eine Schaltstufe 23, die mit einem ersten Schalter 24 das eine Ende der Meßspule 6 an ein Bezugspotential legt und gleichzeitig einen zweiten Schalter 25 betätigt, der eine Gleichspannung über einen Widerstand 26 dem anderen Ende der Meßspule 6 zuführt.
Gleichzeitig gelangt das Testsignal der Leitung 22 noch an eine Umschalteinrichtung 27, die den Integrator 18 zu einem Gleichspannungsverstärker umschaltet. Weiterhin gibt die Recheneinrichtung 8 bei jedem Nulldurchgang der Netzspannung ein Löschsignal über eine Leitung 28 an die Umschaltstufe 27, welche den Integrator 18 löscht. Die Signalverarbeitung in den Stufen gemäß Fig. 2 soll anhand der Strom- bzw. Spannungsverläufe von Fig. 3 erläutert werden. Fließt durch die Schweißelektroden ein Strom gemäß Fig. 3a, so liegt bei jeder Stromhalbwelle 29 an den Ausgängen der Meßspule 6 eine entsprechende differenzierte Spannung 30 an. Aus dieser Spannung 30 wird in den folgenden Stufen 18, 19 und 20 - gesteuert über die Recheneinrichtung 8 - für jede erste Halbwelle (hier jeweils die positive Halbwelle des Schweißstromes) gemäß Fig. 3c ein effektiver Schweißstromwert ermittelt.
Der zeitliche- Verlauf ist hierbei folgender: Über ein Startsignal (z.B. dem Zündfreigabesignal nach Anpressen der Schweißelektroden), wird kurzfristig von tl bis t2 über das Testsignal der Leitung 22 die Meßspule 6 an eine vorgegebene, vom Widerstand der Meßspule abhängige Gleichspannung 30 gelegt. Die Recheneinrichtung 8 ruft innerhalb dieser Testphase den sich hierdurch am Analog-Digitalwandler ergebenden Testwert 32 ab und überprüft diesen. Liegt er in vorgegebenen Grenzen, wird ein erster Phasenanschnittswert ermittelt und zum Zeitpunkt t3 der Schweißsteuerung 3 zugeführt. Bei einem Fehler im Meßkreis, z.B. zu kleiner oder zu großer Widerstand im Meßspulenkreis oder einem Defekt in einer der Stufen 16 bis 20 mit falschem Testwert 32, erfolgt eine Sperrung bzw. Abschaltung und eine entsprechende Fehlermeldung. Mit der sich aus dem ersten Phasenanschnittswert ergebenden ersten Stromhalbwelle (29) wird der zum Zeitpunkt t4 anliegende Stromeffektivwert abgefragt und hieraus mit Verdoppelung dieses Wertes der effektive Schweißstrom der ersten positiven und negativen Halbwelle errechnet. Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt t4 der gleiche, erste Phasenanschnittswert für die erste negative Stromhalbwelle 33 an die Schweißsteuerung gegeben, die einen weitgehend gleichgroßen Effektivwert aufweist. Dies ist erforderlich, da die Schweißtransformatoren üblicherweise nur mit einem symmetrischen Strom arbeiten sollen. Während der Zeit t4 bis t5 kann nun die Recheneinrichtung, durch Vergleich mit einem aufgerufenen Stromsollwert, einen neuen Phasenanschnittswert errechnen, mit dem sich dann eine - entsprechend berichtigte - nächste Schweißstromperiode aus je einer weitgehend gleichen positiven und negativen Halbwelle ergibt.
In Fig. 4 ist der Aufbau der Recheneinrichtung 8 näher dargestellt, wobei der Datenkanal 21 vom Analog-Digitalwandler 20 über Tri-State-Bus-Leitungstreiber 35 und Eingangs/Ausgangsstufen 36 mit einem Mikroprozessor-Daten-Bus 37 des Mikroprozessors 38 verbunden ist. Die Recheneinrichtung ist wie die bekannten Mikroprozessorsysteme aufgebaut, wobei ein Adressen-Bus 39, ein RAM 40, ein E-PROM 41 und entsprechende Adressendekoder 42 sowie weitere Ein/Ausgangsstufen 43 vorgesehen sind, über welche die Datenein- und Ausgabe 47 zur übergeordneten numerischen Steuerung, einer speicherprogrammier baren Steuerung und/oder der Schweißsteuerung 3 abgewickelt wird. Der Mikroprozessor 38 erhält, neben einem Taktsignal aus einem Taktgenerator 44, Synchronisierimpulse aus einer Stufe 45 bei jedem Nulldurchgang der Netzwechselspannung des Schweißstromkreises und über eine Stufe 46 zusätzliche Signale wie Startsignale, Freigabesignale wie z.B. Zündfreigabesignale und/oder Betriebsartensignale.
In der Schweißsteuerung 3 oder der übergeordneten Steuerung 9 sind Schweißparameterwerte abgespeichert, die über den Datenkanal 47 abgerufen werden können.
Über den gleichen Kanal 47 gelangen die errechneten Phasenanschnittswerte zum - durch das Synchronisiersignal aus der Stufe 45 - festgelegten Zeitpunkt an die Schweißsteuerung. Diese Werte können je nach Verarbeitung in der Schweißsteuerung direkt Phasenanschnittswinkeln entsprechen oder besser nach Prozentualwerten abgestuft sein, wobei der Wert 0 dem größtmöglichen Zündwinkel und 99 % dem kleinstmöglichen Zündwinkel entspricht, da hierbei die kleineren Werte einen kleineren Strom und die größeren Werte einen größeren Strom bewirken.
Der Mikroprozessor mißt, überwacht und regelt den Schweißstrom in jeder Periode der Schweißstromzeit eines einzelnen Schweißpunktes eines Schweißzyklus.
Die Überwachung und Anzeige von Daten, Fehlern, Änderungen kann über die übergeordnete Steuerung (9) oder eine zusätzliche Schnittstelle erfolgen. Gemessen und geregelt wird der Effektivwert des Schweißstromes, das Regeln erfolgt durch Verändern der Phasenanschnittswerte in der nächsten Schweißstromperiode.
Die Überwachung kann bei einer entsprechenden Programmierung mit Hilfe von Toleranzbändern erfolgen, wie sie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt sind. Der Nullwert 50 entspricht dem ausgewählten Soll-Schweißstrom, um den durch Programmierung vorgegebene Toleranzbänder liegen. Es ist ein oberes Toleranzband 51 mit einem höchsten noch zulässigen Stromistwert (von z.B. Stromsollwert + 15 %) und ein unteres Toleranzband 52 mit einem Minimalstrom (von z.B. Sollwert -10 ) vorgesehen. Darunter schließt sich ein weiteres Toleranzband 53 an, das bis zu einem bedingt zulässigen Grenzwert, z.B. mit Sollwert -15 %) reicht.
Überschreitet der gemessene Stromwert die obere Grenze (mit +15 C/o) erfolgt eine Abschaltung und/oder Fehlermeldung. Unterschreitet der gemessene Strom die erste Untergrenze (mit -10 %) kann z.B. bei wichtigen Schweißpunkten gleichfalls eine Abschaltung erfolgen oder es wird jede im untersten Toleranzband liegende Abweichung gezählt und es erfolgt eine Abschaltung erst, wenn eine programmierte Zahl von Abweichungen erreicht wird.
Liegt der Schweißstrom unterhalb der untersten Grenze mit -15 %, erfolgt die Abschaltung sofort. Diese Art Toleranzbänder können sowohl für die einzelnen Stromperioden, als auch für die Strommittelwerte eines Schweißpunktes vorgesehen werden.
Eine weitere Überwachung kann vorgesehen werden, die anzeigt oder abschaltet, wenn eine obere Leistungsgrenze der Phasenanschnittssteuerung erreicht wird. So können sich bei externen Änderungen im Sekundärkreis z.B.
durch Kabelverschleiß oder erhöhte Übergangswiderstände im Sekundärkreis der Schweißeinrichtung die Phasenanschnittswerte soweit ändern, daß die Leistungsgrenze erreicht wird. Diese Art der Überwachung kann dadurch erfolgen, daß dann wenn die Phasenanschnittswerte eine programmierte Grenze überschreiten, eine Anzeige und/oder Abschaltung erfolgt.
Insbesondere bei Schweißrobotern, die mit Schweißzangen arbeiten welche an schwer zugänglichen Stellen angreifen sollen, ist es üblich die Schweißzangen über längere hochflexible Leitungen mit der Sekundärwicklung des Schweißtransformators zu verbinden. Bei längerem Gebrauch brechen dann einzelne Adern dieser Leitungen und es erhöht sich der Widerstand dieser Leitungen, wobei am Schluß ein gefährliches Abbrennen der Leitungen erfolgen kann. Die Änderungen, die sich durch Erhöhung des Leiterwiderstandes ergeben, werden durch die Stromregelung weitgehend ausgeglichen, wodurch sich jedoch diese Gefahr des Abbrennens gleichfalls erhöht. Durch die im vorangehenden Abschnitt erläuterte Überwachung kann ein Abbrennen verhindert werden. Es ist jedoch auch eine direkte Überwachung durch einen Vergleich von programmierten oder aus den Stromsollwerten abgeleiteten Phasenanschnittssollwerten mit den errechneten Phasenanschnittswerten möglich. Hierzu kann ein Toleranzband verwendet werden, das ähnlich wie bei der Stromüberwachung arbeitet und bei einer Überschreitung ein Ausgangssignal bewirkt, das anzeigt wenn die Leitungen ausgewechselt werden müssen.
Die Errechnung des ersten Phasenanschnittswertes, ohne vorhergehende Messung mit Errechnung-des effektiven Sckweißstromes, kann mittels des für diesen Schweißpunkt vorgegebenen mittleren, effektiven Schweißstromsollwertes erfolgen, wobei sicherheitshalber ein verringerter Wert vorgesehen werden kann. So kann, ohne daß eine besondere Anpassung bzw. Umprogrammierung erfolgen muß, eine beliebige Schweißeinrichtung angesteuert werden, die hierfür geeignet ist. Bei den folgenden Schweißpunkten kann für die erste Schweißperiode ein Phasenanschnittswert ausgegeben werden, der die maschinenbedingten Abweichungen mit berücksichtigt. Erfolgt zur Überprüfung der Anlage eine Probeschweißung, kann das Steuerungssystem die hierbei erfassten maschinenbedingten Abweichungen mit berücksichtigen.
Dies kann dadurch erfolgen, daß aus den Effektivwerten der Schweißströme für einen Schweißpunkt ein Mittelwert gebildet und abgespeichert wird. Das gleiche kann mit den zugehörigen Phasenanschnittwerten durchgeführt werden. Aus einer Umrechnung mit programmierten Werten bzw. Parametern können z.B. aus den Sollwertströmen Sollwertphasenanschnittswerte errechnet und diese mit den Istphasenanschnittswerten verglichen werden und/oder es werden aus den Istphasenanschnittswerten Stromwerte errechnet, die sich bei einem Minimalwiderstand im Sekundärkreis ergeben. Mit Hilfe der sich hieraus ergebenden Abweichungen lassen sich dann Vorgabewerte für den Phasenanschnitt der ersten Stromperiode des nächsten Schweißpunktes ermitteln. Erfolgt eine Schweißung mit einer Reihe von Schweißpunkten mit gleichen Schweißparametern hintereinander kann auch der letzte oder ein mittlerer Phasenanschnittswert für die folgenden Schweißpunkte als Vorgabewert dienen. Werden häufig gleiche, jedoch in abwechselnder Reihenfolge, Schweißpunkte mit sich wiederholenden Schweißparametern erforderlich, können als Vorgabewerte jeweils der letzte oder ein mittlerer abgespeicherter Phasenanschnittswert des letzten Schweißpunktes mit gleichen Schweißparametern als Vorgabewert verwendet werden. Es sind auch andere Verfahrensweisen möglich, bei denen z.B. der Stromsollwert oder der Phasenanschnittsollwert mit Faktoren verändert wird, die durch ermittelte Abweichungen oder Änderungen ausgewählt werden.
Durch die Anzeigemöglichkeit oder eine zentrale Speicherung aller Parameterdaten, wird die Programmierung z.B. eines neuen oder zu verändernden Schweißzyklus weiter vereinfacht und Korrekturen erleichtert. Durch eine Betriebsartenumschaltung auf Phasenanschnittsbetrieb wird eine Steuerung mit vorgegebenen Phasenanschnittswerten möglich, wobei nach jeder Schweißung eine Anzeige des hierbei erzielten Meßstromes möglich ist.
Diese Betriebsart kann auch als Behelfsbetrieb bei ausgefallener Einrichtung 7 zur Ermittlung der Istwerte dienen, wobei dann die jeweils ermittelten Vorgabewerte für die einzelnen Schweißpunkte auch bei den folgenden Stromperioden eines Schweißpunktes die Steuerung übernehmen. Die Erfindung ist nicht auf Anwendungen bei Widerstandsschweißautomaten beschränkt, sondern in gleicher Weise auch bei Schweißmaschinen anwendbar, bei denen z.B. nur mit Hand eingebbare Schweißparameterwerte ausgewählt werden. Sie ermöglicht hierbei eine genaue Stromregelung und/oder Stromanzeige bei einfachster Einstellung. So kennt der Fachmann in vielen Fällen den erforderlichen Schweißstrom und die einzustellenden Schweißzeiten und kann ohne weitere Programmierung mit diesen Werten optimale Schweißpunkte erzielen.
Da sich bei einem Schweißelektrodenverschleiß größere Schweißlinsen ergeben, die einen größeren Strom benötigen, kann weiterhin in an sich bekannter Weise eine Zähleinrichtung vorgesehen werden, die alle durchgeführten Schweißpunkte ab einem Elektrodenwechsel zählt und nach Erreichen bestimmter programmierter Zählwerte jeweils die Stromsollwerte um einen programmierten Anteil erhöht und-/oder - nach Erreichen einer Höchstzahl - ein Fehlersignal und/oder eine Abschaltung erfolgt, die zu einem Wechsel der Schweißelektroden aufruft und/oder den Beginn des nächsten Schweißzyklus sperrt.
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Claims

Patentansprüche Steuerungssystem zur automatischen Steuerung und/oder Überwachung der Schweißsteuerung von Widerstandsschweißeinrichtungen zur Punktschweißung mit unterschiedlichen Schweißparameterwerten für einzelne Schweißpunkte, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) einer Einrichtung (3; 9) zur Speicherung frei programmierbarer Schweißparameterwerte, b) einer Einrichtung (3; 9) zur Auswahl der abgespeicherten Schweißparameterwe#rte für den gerade zu schweißenden Schweißpunkt, c) einer Einrichtung (7) zur Ermittlung des effektiven Schweißstromes einer Schweißstromperiode über Meßsignale (30) von einem am Schweißstromkreis angeordneten Sensor (6), d) einer Einrichtung (8) zur Ermittlung und Speicherung eines mittleren Stromwertes aus Stromwerten mehrerer Schweißstromperioden für einen Schweißpunkt, e) einer Einrichtung (8; 38) zur Errechnung von Phasenanschnittswerten für eine Phasenanschnittssteuerung (3) und f) einer Einrichtung (8; 38) die Werte aus der Einrichtung (7) zur Ermittlung des Schweißstromes einer Stromperiode über Meßsignale (30), mit ausgewählten speicherprogrammierten Sollwerten vergleicht und hieraus einen korrigierten Phasenanschnittswert für eine nachfolgende Stromperiode des Schweißpunktes errechnet.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung (8) zur Speicherung frei programmierbarer Schweißparameterwerte als Sollwerte Schweißstrommittelwerte für die Schweißung der Einzelpunkte abspeicherbar sind und eine Rechenlogik vorgesehen ist, die durch Vergleich von Daten aus den Meßwerten des Schweißstromes einen Phsenanschnittswert für die nächste Stromperiode errechnet.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung (8) zur Speicherung frei programmierbarer Schweißparameter, Phasenanschnittswinkel für die Schweißung der Einzelpunkte abspeicherbar sind, aus denen durch Vergleich mit entsprechenden Werten des gemessenen Schweißstromes Phasenanschnittswerten für die Phasenanschnittssteuerung der nächsten Schweißstromperiode des Schweißpunktes errechnet werden.
4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Eingabe von Phasenanschnittswinkeln unter Verwendung abgespeicherter Schweißmaschinenparameter entsprechende Schweißstrommittelwerte errechnet und abgespeichert werden.
5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der abgespeicherten Schweißparameterdaten in einer Ablaufsteurung (9) erfolgt, welche die jeweilig.

erforderlichen Daten für den folgenden Schweißpunkt eines Schweißzyklus abruft.
6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) zur Strommessung eine Torroid-Meßspule (6) enthält, welche einen Stromzufuhrleiter zu einer Schweißelektrode (4) umschließt, deren Ausgangssignale einer Schaltungsanordnung (18; 19; 20) zugeführt sind, die aus den Ausgangssignalen einen dem Effektivwert des Schweißstromes entsprechenden Stromwert ermittelt.
7. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Errechnung des Phasenanschnittswertes in einem Mikroprozessor (38) erfolgt, der Schweißparameterdaten aus einem programmierbaren Speicher (40) und zwischengespeicherte digitale Werte aus der Schweißstrommessung der vorhergehenden Schweißstromperiode abruft und aus diesen einen Phasenanschnittswert ermittelt mit dem sich ein Schweißstrom in vorprogrammierten Größen erzielen läßt.
8. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (38) bei einer ersten Schweißung, ohne vorhergehende Schweißperioden, einen Phasenanschnittswert ausgibt, mit dem ein Schweißstrom zu erwarten ist, der einem vorgegebenen prozentualen Wert des programmierten Schweißstromes entspricht, bei den folgenden Schweißperioden einen mittleren Änderungswert des Ist-Stromwertes vom Sollstromwert ermittelt und speichert, der bei einem nächsten Schweißpunkt zur Ermittlung des Vorgabewertes dient.
9. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Strommeßwerten für alle Schweißstromperioden eines Schweißpunktes ein Strommittelwert gebildet wird, der Mikroprozessor (38) mit Hilfe dieses Mittelwertes Maschinenparameterdaten ermittelt, die zur Voreinstellung des ersten Phasenanschnittswertes der ersten Schweißstromperiode des nächsten Schweißpunktes dienen.
10. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenanschnittswert einer ersten, halben Wechselstromschweißperiode für die nachfolgende zweite halbe Wechselstromschweißperiode unverändert beibehalten wird, aus den Schweißstrommeßwerten der ersten halben Schweißstromperiode der Effektivwert für die volle Schweißstromperiode ermittelt wird und zur Errechnung eines Phasenanschnittswertes für die erste halbe Wechselstromschweißperiode der nächsten Schweißstromperiode verwendet wird.
11. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toleranzband (51; 52) zulässiger Schweißstromabweichungen programmierbar i-st, eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt, wenn der Mittelwert der durch Messung ermittelten Schweißströme aller Stromperioden eines Schweißpunktes außerhalb des Toleranzbandes liegt.
12. Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Toleranzband (53) programmierbar ist, das außerhalb des ersten Toleranzbandes (51; 52) liegt und derart wählbar ist, daß bedingt zulässige Stromabweichungen des Strommitte wertes erfaßt werden.
13. Steuerungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite (53) und/oder weitere unterschiedlich breite Toleranzbänder einzelnen Schweißpunkten zuordenbar sind.
14. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichent, daß eine Anzahl zulässiger aufeinanderfolgender Schweißpunkte programmierbar sind und eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erst erfolgt, wenn die Anzahl der aus einem Toleranzband herausfallenden Schweißstrommittelwerte überschritten wird.
15. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Toleranzband (53) für, bedingt zulässige Stromabweichungen unterhalb der Grenze des Toleranzbandes für minimal zulässige Stromabweichungen liegt.
16. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzwert für einen maximal zulässigen Phasenanschnittswert programmierbar ist und eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt, wenn der ermittelte Phasenanschnittswert diesen Grenzwert überschreitet.
17. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt, wenn der ermittelte Phasenanschnittswert den größten Wert erreicht hat, mit dem noch eine Schweißstromerhöhung möglich ist.
18. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten und/oder nach der letzten Messung des Schweißstromes einer Stromperiode für einen Schweißpunkt, während einer kurzen Testzeit, dem Sensor zur Strommessung ein Signal zugeführt wird, das am Ausgang der Einrichtung zur Ermittlung des Schweißstromes ein Signal erzeugt das einem Stromwert entspricht, der innerhalb der Testzeit mit einem Sollwert verglichen wird und bei einer zu großen Abweichung vom Sollwert eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt.
19. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die ein Schweißen ohne die Einrichtung zur Ermittlung des Schweißstromes ermöglicht, wobei die Errechnung der Phasenanschnittswerte mit Hilfe von abgespeicherten Strommittelwerten, der zuvor mit einer Schweißstrommessung erfolgten Schweißungen, durchgeführt wird.
20. Steuerungssystem für Widerstandsschweißautomaten insbesondere mit Industrierobotern nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schweißautomaten entsprechend dem oder der zu schweißenden Schweißpunkte Schweißparameterwerte auswählt, aus diesen Parameterwerten mit Hilfe von abgespeicherten Strommittelwerten aus der Schweißung vorhergehender Schweißpunkte ein Phasenanschnittswert für die erste Schweißperiode errechnet wird, und daß die Phasenanschnittswerte der folgenden Schweißperioden des Schweißpunktes durch einen Soll-Istwert-Vergleich des durch Messung ermittelten Schweißstromes mit einem ausgewählten, programmierten Stromsollwert ermittelt werden.
21. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisationseinrichtung vorgesehen ist, welche die Verfahrensschritte insbesondere der Schweißstrommessung und Errechnung der Phasenanschnittswerte mit Nulldurchgängen der Wechselspannung des Schweißstromnetzes synchronisiert.
22. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstromparametersollwerte durch programmierte Faktoren erhöht werden, die selbsttätig über Ausgänge eines Zählspeichers abgerufen werden, der die Anzahl der ausgeführten Schweißpunkte nach einem Elektroden--wechsel zählt.
23. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche. 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmierung über das Bedienprogramm eines Programmiergerätes erfolgt, über das neben den programmierbaren Parameterwerten die abgespeicherten Strommittelwerte und/oder Stromabweichungen abgerufen, insbesondere über einen Bildschirm angezeigt werden können, über ein Menü-Programm die Anzeige aller zur Programmierung erforderlichen Daten abrufbar sind und/oder über eine Frageliste alle neu zu programmierenden Daten abgefragt werden.