DE102015013987A1

DE102015013987A1 - Punktschweißsystem, Verfahren und Computerprogramm mit der Fähigkeit, eine Presskraft, die auf ein zu pressendes Objekt ausgeübt wird, konstant zu machen

Info

Publication number: DE102015013987A1
Application number: DE102015013987.8A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Aoki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2035-10-31
Also published as: US9999937B2; CN105583511A; CN105583511B; JP6062908B2; US20160129525A1; DE102015013987B4; JP2016087663A

Abstract

Da bei einer herkömmlichen Punktschweißpistole die Presskraft auf Grund einer beweglichen Elektrode von einem Drucksensor an jeder von einer Vielzahl von Stellungen gemessen wird, ist die Kalibrierung aufwendig. Ein Punktschweißsystem 10 umfasst eine Punktschweißpistole, die eine Gegenelektrode 44, eine bewegliche Elektrode 48 und einen Antriebsteil 52 aufweist, einen Positionserkennungsteil 54, der eine Position der beweglichen Elektrode 48 erkennt, und einen Teil zum Berechnen einer Druckänderung, der einen Änderungsbetrag zwischen einer ersten Presskraft in einer ersten Stellung und einer zweiten Presskraft in einer zweiten Stellung basierend auf einer ersten Position der beweglichen Elektrode 48, wenn der Antriebsteil 52 von einem ersten Presskraft-Sollwert in der ersten Stellung angetrieben wurde, auf einer zweiten Position der beweglichen Elektrode 48, wenn der Antriebsteil 52 durch den ersten Presskraft-Sollwert in der zweiten Stellung angetrieben wurde, und auf dem ersten Presskraft-Sollwert berechnet. Der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft stimmen überein.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Punktschweißsystem, das in der Lage ist, eine Presskraft, die auf ein aufgepresstes Objekt ausgeübt wird, konstant zu machen, ein Verfahren, und ein Computerprogramm.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine Presskraft, die auf ein zu pressendes Objekt, wie etwa ein zu schweißendes Werkstück, von einer beweglichen Elektrode einer Punktschweißpistole ausgeübt wird, ändert sich in jeder Stellung der Punktschweißpistole. Damit die wie zuvor geänderte Presskraft konstant sein kann, gab es bekannte Technologien zum Messen einer Änderung der Presskraft auf Grund der beweglichen Elektrode in jeder Stellung der Punktschweißpistole, indem ein Drucksensor verwendet und ein Presskraft-Sollwert für einen Servomotor, der die bewegliche Elektrode antreibt, basierend auf der gemessenen Änderung der Presskraft kalibriert wurde ( Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2004-195545 und Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2005-66654 ).
Gemäß der zuvor erwähnten herkömmlichen Technik, da die Stellungen der Punktschweißpistole mehrmals geändert werden und die Presskraft auf Grund der beweglichen Elektrode durch den Drucksensor in den jeweiligen Stellungen gemessen wird, ist der Kalibriervorgang aufwendig.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Punktschweißsystem eine Punktschweißpistole, die eine Gegenelektrode, eine bewegliche Elektrode, die angeordnet ist, um relativ zur Gegenelektrode beweglich zu sein, und einen Antriebsteil, der die bewegliche Elektrode antreibt, umfasst; und einen Positionserkennungsteil, der eine Position der beweglichen Elektrode erkennt.
Ferner umfasst das Punktschweißsystem einen Teil zum Berechnen einer Druckänderung, wobei basierend auf einer ersten Position der beweglichen Elektrode, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß einem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um ein zu pressendes Objekt mit der beweglichen Elektrode in einem Zustand zu pressen, in dem die Punktschweißpistole in einer vorbestimmten ersten Stellung angeordnet ist, auf einer zweiten Position der beweglichen Elektrode, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um ein zu pressendes Objekt mit der beweglichen Elektrode in einem Zustand zu pressen, in dem die Punktschweißpistole in einer zweiten Stellung angeordnet ist, die anders als die erste Stellung ist, und auf dem ersten Presskraft-Sollwert der Teil zum Berechnen einer Druckänderung einen Änderungsbetrag zwischen einer ersten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der ersten Stellung ausgeübt wird, und einer zweiten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der zweiten Stellung ausgeübt wird, berechnet.
Der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft stimmen überein. Der Antriebsteil kann einen Servomotor umfassen. Eine Korrelation zwischen der ersten Presskraft und einem Istwert von dem Servomotor, wenn der Servomotor gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert in der ersten Stellung angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, kann im Voraus kalibriert werden, damit der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Der Teil zum Berechnen einer Druckänderung kann den Änderungsbetrag auch basierend auf einer Beziehung, in der ein Verhältnis der zweiten Position relativ zur ersten Position gleich einem Verhältnis der zweiten Presskraft relativ zur ersten Presskraft ist, berechnen.
Der Teil zum Berechnen einer Druckänderung kann den Änderungsbetrag basierend auf einer dritten Position, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß einem dritten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode in einem Zustand zu pressen, in dem die Punktschweißpistole in der ersten Stellung angeordnet ist, und auf dem dritten Presskraft-Sollwert berechnen.
Der Teil zum Berechnen einer Druckänderung kann den Änderungsbetrag auch basierend auf einer Beziehung, in der ein Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Position und der dritten Position relativ zu einer Differenz zwischen der ersten Position und der dritten Position gleich einem Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Presskraft und dem dritten Presskraft-Sollwert mit Bezug auf eine Differenz zwischen der ersten Presskraft und dem dritten Presskraft-Sollwert ist, berechnen.
Die Punktschweißpistole kann ferner einen ersten Arm, der die Gegenelektrode trägt, und einen zweiten Arm, der die bewegliche Elektrode trägt und vorgesehen ist, um relativ zum ersten Arm beweglich zu sein, umfassen.
Das Punktschweißsystem kann ferner einen Positionskorrekturteil umfassen, der die Position korrigiert, die von dem Positionserkennungsteil erkannt wird, indem er die Position mit einem Verhältnis eines ersten Verformungsbetrags des ersten Arms zu einer Summe des ersten Verformungsbetrags und eines zweiten Verformungsbetrags des zweiten Arms, wenn die Gegenelektrode von der beweglichen Elektrode mit einer vorbestimmten Kraft gepresst wird, multipliziert.
Das Punktschweißsystem kann ferner einen Teil zum Bestimmen eines Presskraft-Sollwerts umfassen, der einen zweiten Presskraft-Sollwert bestimmt, um den Antriebsteil in der zweiten Stellung basierend auf dem Änderungsbetrag, der von dem Teil zum Berechnen einer Druckänderung berechnet wird, anzutreiben.
Der Teil zum Berechnen einer Druckänderung kann die Punktschweißpistole in einer Vielzahl von Stellungen, die anders als die erste Stellung sind, anordnen; Änderungsbeträge zwischen der ersten Presskraft und einer Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf die Gegenelektrode ausgeübt wird, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, für jede der Vielzahl von Stellungen berechnen; und eine Korrelation zwischen der Stellung der Punktschweißpistole und dem Änderungsbetrag basierend auf der Vielzahl von berechneten Änderungsbeträgen berechnen. Das zu pressende Objekt kann die Gegenelektrode sein.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung dient ein Verfahren zum Berechnen eines Änderungsbetrags einer Presskraft, die sich als Reaktion auf eine Stellung einer Punktschweißpistole, die eine Gegenelektrode, die mit Bezug auf die Gegenelektrode bewegliche Elektrode und ein Antriebsteil zum Antreiben der beweglichen Elektrode umfasst, und die auf ein zu pressendes Objekt von der beweglichen Elektrode in der Punktschweißpistole ausgeübt wird, ändert.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens der Punktschweißpistole in einer ersten Stellung; des Erkennens einer ersten Position der beweglichen Elektrode, wenn der Antriebsteil gemäß einem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen; und des Anordnens der Punktschweißpistole in einer zweiten Stellung, die anders als die erste Stellung ist.
Ferner umfasst das Verfahren die Schritte des Erkennens einer zweiten Position der beweglichen Elektrode, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen; und des Berechnens eines Änderungsbetrags zwischen einer ersten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der ersten Stellung ausgeübt wird, und einer zweiten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der zweiten Stellung ausgeübt wird, basierend auf der ersten Position, der zweiten Position, und dem ersten Presskraft-Sollwert.
Bei dem Verfahren stimmen der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft überein. Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Kalibrierens im Voraus einer Korrelation zwischen der ersten Presskraft und einem Istwert von dem Servomotor umfassen, wenn der Servomotor gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert in der ersten Stellung angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, damit der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Bei dem Verfahren kann der Änderungsbetrag basierend auf einer Beziehung berechnet werden, in der ein Verhältnis der zweiten Position relativ zur ersten Position gleich einem Verhältnis der zweiten Presskraft relativ zur ersten Presskraft ist.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Berechnens einer dritten Position umfassen, wenn der Antriebsteil durch einen dritten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, nachdem die erste Position erkannt wurde. Der Änderungsbetrag kann basierend auf der dritten Position und dem dritten Presskraft-Sollwert berechnet werden.
Bei dem Verfahren kann der Änderungsbetrag auch basierend auf einer Beziehung berechnet werden, in der ein Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Position und der dritten Position mit Bezug auf eine Differenz zwischen der ersten Position und der dritten Position gleich einem Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Presskraft und der dritten Presskraft mit Bezug auf eine Differenz zwischen der ersten Presskraft und der dritten Presskraft ist. Bei noch einem anderen Aspekt der Erfindung bewirkt ein Computerprogramm, dass ein Computer das zuvor erwähnte Verfahren ausführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Punktschweißsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine vergrößerte Ansicht der in 1 abgebildeten Punktschweißpistole;
3 ein Blockdiagramm des in 1 abgebildeten Punktschweißsystems;
4 einen Zustand, in dem die Punktschweißpistole in einer ersten Stellung angeordnet ist;
5 einen Zustand, in dem die Punktschweißpistole aus der ersten Stellung gedreht wurde;
6 einen Zustand, in dem die Punktschweißpistole aus der ersten Stellung gedreht wurde;
7 einen Zustand, in dem die Punktschweißpistole aus der ersten Stellung gedreht wurde;
8 ein Ablaufschema eines Betriebsablaufs des Punktschweißsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Stellung der Punktschweißpistole und einem Änderungsbetrag einer Presskraft abbildet;
10 ein Ablaufschema eines Betriebsablaufs des Punktschweißsystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
11 eine schematische Ansicht eines Punktschweißsystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
12 ein Blockdiagramm des in 11 abgebildeten Punktschweißsystems.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. Mit Bezug auf 1 bis 3 wird ein Punktschweißsystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Punktschweißsystem 10 umfasst einen Roboter 12, einen Roboter-Controller 14 und eine Punktschweißpistole 30.
Der Roboter 12 ist z. B. ein senkrechter Knickarmroboter und umfasst einen Sockel 16, der am Boden befestigt ist, und einen Roboterarm 18, der drehbar mit dem Sockel 16 verbunden ist. Die Punktschweißpistole 30 gemäß dieser Ausführungsform ist eine C-Typ-Punktschweißpistole, die an einem vorderen Ende des Roboterarms 18 bereitgestellt wird, um durch den Roboterarm 18 bewegt zu werden.
Der Roboter-Controller 14 steuert jedes Elements des Roboters 12 und der Punktschweißpistole 30 direkt oder indirekt. Der Roboter-Controller 14 verfügt über eine Speichervorrichtung 20 darin. Die Speichervorrichtung 20 ist z. B. ein elektrisch löschbarer und beschreibbarer nicht flüchtiger Speicher und besteht aus einem EEPROM^TM usw.
Die Speichervorrichtung 20 speichert eine Konstante, eine Variable, einen Einstellungswert, ein Programm usw., die für den Betrieb des Punktschweißsystems 10 notwendig sind, wie etwa ein Roboterprogramm, das zum Bedienen des Roboters 12 verwendet wird.
Wie in 2 abgebildet, umfasst die Punktschweißpistole 30 einen Sockelteil 32, einen feststehenden Arm (ersten Arm) 34, einen beweglichen Arm (zweiten Arm) 36 und einen Servomotor 38. Der Sockelteil 32 ist am vorderen Ende des Roboterarms 18 über ein Handgelenk 18a verbunden.
Der feststehende Arm 34 ist an seinem proximalen Ende 40 am Sockelteil 32 befestigt, während er an seinem distalen Ende 42 eine Gegenelektrode 44 trägt. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der feststehende Arm 34 von dem proximalen Ende 40 zum distalen Ende 42, um im Wesentlichen L-förmig gekrümmt zu sein.
Der bewegliche Arm 36 wird am Sockelteil 32 derart bereitgestellt, dass er entlang einer Pistolenachse O beweglich ist. Bei dieser Ausführungsform ist der bewegliche Arm 36 ein Stabelement, das sich linear erstreckt, um mechanisch mit einer Abtriebswelle (nicht abgebildet) des Servomotors 38 über einen Bewegungsumwandlungsmechanismus (nicht abgebildet) an seinem oberen Ende (nicht abgebildet) mechanisch verbunden zu sein, während er an seinem unteren Ende 46 eine bewegliche Elektrode 48 trägt.
Der Bewegungsumwandlungsmechanismus umfasst z. B. einen Kugelumlaufspindel-Mechanismus oder einen Mechanismus, der aus einem Synchronriemen und einer Riemenscheibe besteht und die Drehbewegung der Abtriebswelle des Servomotors 38 in eine Hin- und Herbewegung entlang der Pistolenachse O umwandelt.
Der bewegliche Arm 36 wird von dem Servomotor 38 über den Bewegungsumwandlungsmechanismus angetrieben, um sich entlang der Pistolenachse O hin und her zu bewegen. Die Gegenelektrode 44 und die bewegliche Elektrode 48 sind auf der Pistolenachse O positioniert.
Die Gegenelektrode 44 und die bewegliche Elektrode 48 werden als Reaktion auf einen Sollwert von dem Roboter-Controller 14 mit Energie versorgt. Dadurch führen die Gegenelektrode 44 und die bewegliche Elektrode 48 ein Punktschweißen an einem schweißenden Werkstück, das dazwischen gehalten wird, aus.
Die bewegliche Elektrode 48 bewegt sich entlang der Pistolenachse O in Richtungen zu und von der Gegenelektrode 44 hin und her, während der bewegliche Arm 36 von dem Servomotor 38 angetrieben wird.
Der Servomotor 38 treibt den beweglichen Arm 36 über den Bewegungsumwandlungsmechanismus als Reaktion auf den Sollwert des Roboter-Controllers 14 an, um die bewegliche Elektrode 48 zu bewegen. Somit dient der Servomotor 38 als Antriebsteil 52 (3), der den beweglichen Arm 36 und die bewegliche Elektrode 48 antreibt.
Ein Codierer 50 ist an dem Servomotor 38 angebracht. Der Codierer 50 erkennt eine Drehposition des Servomotors 38 und überträgt sie an den Roboter-Controller 14. Es sei zu beachten, dass ein Hall-Element usw. anstelle des Codierers 50 angewendet werden kann.
Der Roboter-Controller 14 steuert den Betrieb des Roboterarms 18. Der Roboter-Controller 14 kann die Stellung der Punktschweißpistole 30 durch Betätigen des Roboterarms 18 ändern.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 1 bis 8 der Betrieb des Punktschweißsystems 10 beschrieben. Wenn ein zu schweißendes Werkstück W von dem Punktschweißsystem 10 punktgeschweißt wird, treibt der Roboter-Controller 14 den Servomotor 38 an, um den beweglichen Arm 36 derart zu bewegen, dass das Werkstück W zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 gehalten wird, wie in 4 abgebildet.
Die Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 zu diesem Zeitpunkt tatsächlich auf das Werkstück W ausgeübt wird, kann je nach Stellung der Punktschweißpistole 30 geändert werden. Beispielsweise in der Stellung der Punktschweißpistole 30, die in 4 abgebildet ist, stimmt die Pistolenachse O mit der senkrechten Richtung überein, und die bewegliche Elektrode 48 ist an der Gegenelektrode 44 senkrecht, nach oben positioniert.
Es sei zu beachten, dass die Z-Achsen-Plusrichtung in 4 die senkrechte Richtung angibt, und eine XY-Ebene eine waagerechte Ebene rechtwinklig zur Z-Achse ist. Man geht davon aus, dass der Roboter-Controller 14 in der in 4 abgebildeten Stellung einen vorbestimmten Presskraft-Sollwert P₀ an den Servomotor 38 sendet, um das Werkstück W mit der beweglichen Elektrode 48 gemäß dem Presskraft-Sollwert P₀ zu pressen.
Die Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 zu diesem Zeitpunkt auf das Werkstück W ausgeübt wird, wird zu einer resultierenden Kraft einer Kraftkomponente F_m, die generiert wird, wenn ein Drehmoment des Servomotors 38 von dem Bewegungsumwandlungsmechanismus in eine Kraft entlang der Pistolenachse O umgewandelt wird, und einer Schwerkraftkomponente F_g eines beweglichen Teils, der den Bewegungsumwandlungsmechanismus und die bewegliche Elektrode 48 umfasst.
Als Nächstes wird vorausgesetzt, dass die Punktschweißpistole 30 um die Y-Achse in 4 um einen Winkel θ gegenüber der Stellung, die in 4 abgebildet ist, gedreht wird und das Werkstück W mit der beweglichen Elektrode 48 gemäß dem gleichen Presskraft-Sollwert P₀ aufpresst. Die Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 zu diesem Zeitpunkt tatsächlich auf das Werkstück W ausgeübt wird, wird zu einer resultierenden Kraft der zuvor erwähnten Kraftkomponente F_m und einer Kraftkomponente F_gcosθ, die durch Multiplizieren der zuvor erwähnten Schwerkraftkomponente F_g mit cosθ erzielt wird.
Entsprechend wird die Presskraft in dieser Stellung im Vergleich zu der Presskraft in der Stellung, die in 4 abgebildet ist, um F_g(1 – cosθ) reduziert. Wenn daher die Punktschweißpistole 30 um die Y-Achse um θ = +45°, +90° und +180° gedreht wird (in 4 von vorne gesehen ist der Uhrzeigersinn als „+” Drehrichtung definiert), wie in 5, 6 und 7 abgebildet, wird die Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 tatsächlich auf das Werkstück W ausgeübt wird, verringert.
Wenn sich die Kraft (d. h. die Kraft, mit der das Werkstück W zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 gehalten wird), die von der beweglichen Elektrode 48 auf das Werkstück W ausgeübt wird, je nach Stellung der Punktschweißpistole 30 ändert, kann sich die Schweißqualität verschlechtern.
Das Punktschweißsystem 10 gemäß dieser Ausführungsform führt einen Ablauf aus, der in 8 abgebildet ist, um einen Änderungsbetrag der Presskraft auf Grund der Stellung des Punktschweißsystems 10 zu berechnen, um die Kraft zum Aufpressen des Werkstücks W durch die bewegliche Elektrode 48 und die Gegenelektrode 44 konstant zu machen.
Bevor der in 8 abgebildete Ablauf ausgeführt wird, wird die Punktschweißpistole 30 in einer vorbestimmten ersten Stellung angeordnet und eine Kalibrierung wird ausgeführt, so dass ein Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 und eine Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 auf die Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, übereinstimmen.
Insbesondere ist ein Drucksensor (nicht abgebildet) zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 angeordnet. Dann treibt der Roboter-Controller 14 den Servomotor 38 gemäß einem vorbestimmten Presskraft-Sollwert an, um den Drucksensor zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 zu halten, und misst dann die Presskraft.
Andererseits erlangt der Roboter-Controller 14 einen Istwert (beispielsweise ein Lastmoment, einen Rückkopplungsstrom oder ein geschätztes Störmoment, das aus einem Regelmodell des Servomotors 38 geschätzt werden kann) von dem Servomotor 38 zu diesem Zeitpunkt. Auf diese Art und Weise erlangt der Roboter-Controller 14 eine Korrelation zwischen der tatsächlichen Presskraft, die von dem Drucksensor gemessen wird, und dem Istwert.
Basierend auf der Korrelation wird die Korrelation derart kalibriert, dass der Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 und die Presskraft, die von der beweglichen Elektrode 48 auf die Gegenelektrode 44 in der ersten Stellung ausgeübt wird, übereinstimmen. Die erste Stellung wird beispielsweise auf die Stellung eingestellt, die in 4 abgebildet ist.
Wenn die Kalibrierung beendet ist, wird der in 8 abgebildete Ablauf gestartet. In Schritt S1 ordnet der Roboter-Controller 14 die Punktschweißpistole 30 in der zuvor erwähnten ersten Stellung an. Insbesondere betätigt der Roboter-Controller 14 den Roboterarm 18, um die Punktschweißpistole 30 in der Stellung anzuordnen, die in 4 abgebildet ist.
In Schritt S2 treibt der Roboter-Controller 14 den Servomotor 38 gemäß einem ersten Presskraft-Sollwert P₁ an, um die Gegenelektrode 44 als zu pressendes Objekt durch die bewegliche Elektrode 48 zu pressen. Insbesondere sendet der Roboter-Controller 14 den ersten Presskraft-Sollwert P₁ an den Servomotor 38.
Der Servomotor 38 bewegt den beweglichen Arm 36 in Richtung auf die Gegenelektrode 44 als Reaktion auf den empfangenen ersten Presskraft-Sollwert P₁, um dadurch die bewegliche Elektrode 48 an die Gegenelektrode 44 zu pressen. Wenn der Istwert von dem Servomotor 38 einen Wert erreicht, der dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ entspricht, unterbricht der Roboter-Controller 14 den Betrieb des Servomotors 38.
Zu diesem Zeitpunkt drückt die bewegliche Elektrode 48 mit einer ersten Presskraft F₁ auf die Gegenelektrode 44. Da wie zuvor beschrieben der Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 derart kalibriert ist, dass er mit der Presskraft übereinstimmt, die von der beweglichen Elektrode 48 auf die Gegenelektrode 44 in der ersten Stellung ausgeübt wird, kann die erste Presskraft F₁ als mit dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ übereinstimmend angesehen werden.
In Schritt S3 erkennt der Roboter-Controller 14 eine erste Position D₁ der beweglichen Elektrode 48. Insbesondere erlangt der Roboter-Controller 14 eine erste Drehposition R₁ des Servomotors 38 von dem Codierer 50.
Ein Drehwinkel des Servomotors 38, der von dem Codierer 50 erlangt wird, und eine Position der beweglichen Elektrode 48 weisen eine Korrelation gemäß einem Vorschubbetrag des Bewegungsumwandlungsmechanismus auf. Entsprechend kann man die erste Position D₁ der beweglichen Elektrode 48 aus der ersten Drehposition R₁ finden, die von dem Codierer 50 erlangt wird. Somit dient bei dieser Ausführungsform der Codierer 50 als Positionserkennungsteil 54 (3) zum Erkennen der Position der beweglichen Elektrode 48.
In Schritt S4 ändert der Roboter-Controller 14 die Stellung der Punktschweißpistole 30. Beispielsweise betätigt der Roboter-Controller 14 den Roboterarm 18, um die Punktschweißpistole 30 um einen vorbestimmten Winkel θ (z. B. +30°) um die Y-Achse in 4 zu drehen. Daraufhin wird die Punktschweißpistole 30 in Schritt S1 in einer zweiten Stellung angeordnet, die anders als die erste Stellung ist.
In Schritt S5 treibt der Roboter-Controller 14 den Servomotor 38 gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ an, um die Gegenelektrode 44 mit der beweglichen Elektrode 48 zu pressen. Insbesondere bis der Istwert von dem Servomotor 38 einen Wert erreicht, der dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ entspricht, treibt der Roboter-Controller 14 den Servomotor 38 an, um den beweglichen Arm 36 in Richtung auf die Gegenelektrode 44 zu bewegen.
In Schritt S6 erkennt der Roboter-Controller 14 eine zweite Position D₂ der beweglichen Elektrode 48. Insbesondere erlangt der Roboter-Controller 14 eine zweite Drehposition R₂ des Servomotors 38 von dem Codierer 50.
Wie zuvor beschrieben, wenn die Punktschweißpistole 30 von der ersten Stellung aus um die Y-Achse gedreht wird und der Servomotor 38 durch den gleichen Presskraft-Sollwert angetrieben wird, wird die Presskraft, wird die von der beweglichen Elektrode 48 tatsächlich auf die Gegenelektrode 44 ausgeübte Presskraft im Vergleich zu der Presskraft in der ersten Stellung um F_g(1 – cosθ) verringert. Folglich wird eine zweite Presskraft F₂, die in Schritt S5 von der beweglichen Elektrode 48 tatsächlich auf die Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, kleiner als die erste Presskraft F₁.
Andererseits entspricht die Presskraft, die zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, einer Reaktionskraft auf Grund einer elastischen Verformung des feststehenden Arms 34, und ein Elastizitätsmodul des feststehenden Arms 34 ist unabhängig von der Stellung immer konstant. Wenn sich daher die Presskraft, die zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, auf Grund der Änderung der Stellung ändert, ändert sich auch ein elastischer Verformungsbetrag des feststehenden Arms 34. Entsprechend ist die zweite Position D₂ (die zweite Drehposition R₂), die in Schritt S6 erkannt wird, anders als die erste Position D₁ (die erste Drehposition R₁).
In Schritt S7 berechnet der Roboter-Controller 14 einen Änderungsbetrag δ_θ zwischen der ersten Presskraft F₁, die in der ersten Stellung zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, und der zweiten Presskraft F₂, die in der zweiten Stellung zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 ausgeübt wird.
Da der Elastizitätsmodul des feststehenden Arms 34 unabhängig von der Stellung immer konstant ist, besteht eine Beziehung zwischen der ersten Position D₁, der zweiten Position D₂, der ersten Presskraft F₁ und der zweiten Presskraft F₂, wie in der folgenden Gleichung 1 angegeben. D₁/D₂ = F₁/F₂ (Gl. 1)
Wie zuvor beschrieben, kann die erste Presskraft F₁ in Gleichung 1 aus dem ersten Presskraft-Sollwert P₁, der mit Bezug auf die erste Presskraft F₁ kalibriert wird, gefunden werden. Entsprechend ist es möglich, den Änderungsbetrag δ_θ (= F₁ – F₂) zwischen der ersten Presskraft F₁ und der zweiten Presskraft F₂ aus Gleichung 1 zu finden.
Somit dient bei dieser Ausführungsform der Roboter-Controller 14 als ein Teil zum Berechnen einer Druckänderung 56 (3), der den Änderungsbetrag δ_θ basierend auf der ersten Position D₁, der zweiten Position D₂ und der ersten Presskraft F₁ (d. h. dem ersten Presskraft-Sollwert P₁) berechnet.
Es sei zu beachten, dass es ebenfalls möglich ist, den Änderungsbetrag δ_θ aus der ersten Drehposition R₁ und der zweiten Drehposition R₂ zu berechnen. Insbesondere kann der Änderungsbetrag δ_θ (= F₁ – F₂) zwischen der ersten Presskraft F₁ und der zweiten Presskraft F₂ aus der folgenden Gleichung 2 gefunden werden. R₁/R₂ = F₁/F₂ (Gl. 2)
In Schritt S8 zeichnet der Roboter-Controller 14 den berechneten Änderungsbetrag δ_θ in der Speichervorrichtung 20 auf. In Schritt S9 bestimmt der Roboter-Controller 14, ob die Berechnung des Änderungsbetrags δ_θ der Presskraft in allen Stellungen der Punktschweißpistole 30, die von einem Benutzer angegeben wurden, beendet ist.
Der Roboter-Controller 14 bestimmt „JA”, wenn der Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft in allen angegebenen Stellungen berechnet wurde, und beendet den in 8 abgebildeten Ablauf. Wenn der Roboter-Controller 14 dagegen „NEIN” bestimmt, kehrt der Roboter-Controller 14 zu Schritt S4 zurück, ändert die Stellung der Punktschweißpistole 30 und berechnet einen Änderungsbetrag δ_2θ der Presskraft in der geänderten Stellung.
Beispielsweise empfängt der Roboter-Controller 14 einen Sollwert vom Benutzer zum sequenziellen Ändern der Stellung der Punktschweißpistole 30 in Intervallen von 30° in dem Bereich von –180° bis +180° mit Bezug auf die erste Stellung (d. h. θ = 0°) und zum Berechnen des Änderungsbetrags δ_θ der Presskraft in den jeweiligen Stellungen.
Wenn er einen derartigen Sollwert empfängt, durchläuft der Roboter-Controller 14 die Schritte S4 bis S9 mit Bezug auf die Positionen von θ = –180°, –150°, –120°, –90°, –60°, –30°, 0° (d. h. die erste Stellung), 30°, 60°, 90°, 120°, 150° und 180°.
Daraufhin kann eine in 9 abgebildete Datentabelle erzielt werden. Es sei zu beachten, dass die senkrechte Achse aus 9 den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft angibt, die zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 ausgeübt wird, während die waagerechte Achse den Winkel um die Y-Achse gegenüber der ersten Stellung (θ = 0°) bezeichnet.
Wenn, wie in 9 abgebildet, die Datentabelle der Änderungsbeträge δ_θ der Presskraft für jede Stellung angelegt wird, ist es möglich, einen Änderungsbetrag einer Presskraft in einer nicht gemessenen Stellung (beispielsweise θ = 45°) aus der Tendenz des Änderungsbetrags δ_θ in den gemessenen Stellungen in der Nähe der nicht gemessenen Stellung zu schätzen (z. B. δ_30° und δ_60°). Beispielhaft gibt eine punktierte Linie 60 in 9 eine Grafik der Korrelation zwischen dem Winkel θ gegenüber der ersten Stellung und dem Änderungsbetrag δ_θ an, die aus der Vielzahl von erlangten Änderungsbeträgen δ_θ erzielt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist die Punktschweißpistole 30 eine so genannte Typ-C-Punktschweißpistole. Entsprechend ist die Korrelation zwischen dem Winkel θ gegenüber der ersten Stellung und dem Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft, wenn die Punktschweißpistole 30 um eine X-Achse in 4 gedreht wird, im Wesentlichen ähnlich wie die aus 9. Der Roboter-Controller 14 zeichnet die somit berechnete Datentabelle, wie in 9 gezeigt, in der Speichervorrichtung 20 auf.
Wenn das Werkstück geschweißt wird, bestimmt der Roboter-Controller 14 einen Presskraft-Sollwert zum Antreiben des Servomotors 38 in einer beliebigen Stellung der Punktschweißpistole 30 basierend auf der gespeicherten Datentabelle aus 9.
Beispielsweise vorausgesetzt, der Roboter-Controller 14 betätigt den Roboterarm 18, um die Punktschweißpistole 30 in der Stellung anzuordnen, die in 7 abgebildet ist, (d. h. θ = ±180°). In diesem Fall liest der Roboter-Controller 14 die Datentabelle aus, die in der Speichervorrichtung 20 gespeichert ist, und berechnet einen Änderungsbetrag δ_180°, welcher der Stellung (θ = +180°) entspricht.
Dann wandelt der Roboter-Controller 14 den Änderungsbetrag δ_180° in einen Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 um und korrigiert den ersten Presskraft-Sollwert P₁ mit dem umgewandelten Presskraft-Sollwert, wodurch er einen zweiten Presskraft-Sollwert P₂ zum Antreiben des Servomotors 38 in der Stellung erstellt, die in 7 abgebildet ist.
Auf diese Art und Weise ist es selbst in der Stellung, die in 7 abgebildet ist, möglich, das Werkstück W mit der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 mit einer Presskraft gleich der ersten Presskraft F₁ zu pressen. Somit dient der Roboter-Controller 14 bei dieser Ausführungsform als ein Teil zum Bestimmen eines Presskraft-Sollwerts 58 (3), der den zweiten Presskraft-Sollwert P₂ basierend auf dem berechneten Änderungsbetrag δ_θ bestimmt.
Es sei zu beachten, dass die erste Presskraft F₁ in der zuvor erwähnten Gleichung 1 mit dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ zusammenfällt. Entsprechend kann der zweite Presskraft-Sollwert P₂ in der zweiten Stellung durch die folgende Gleichung 3 berechnet werden. D₁/D₂ = P₁/P₂ P₂ = P₁ × D₂/D₁ (Gl. 3)
Wie zuvor beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform, sobald die Korrelation zwischen dem ersten Presskraft-Sollwert P₁ und der ersten Presskraft F₁ in der ersten Stellung kalibriert ist, möglich, den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft in einer beliebigen Stellung zu berechnen, ohne eine externe Vorrichtung, wie etwa einen Drucksensor, zu verwenden.
Dann ist es möglich, einen Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 in einer beliebigen Stellung basierend auf dem Änderungsbetrag δ_θ zu korrigieren, wodurch das Werkstück mit einer Presskraft gepresst wird, welche die gleiche wie die kalibrierte Presskraft F₁ in der beliebigen Stellung ist. Dadurch ist es möglich, die Genauigkeit einer Presskraft beim Schweißen zu verbessern, wodurch die Schweißqualität bewahrt werden kann.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 10 ein anderes Betriebsverfahren des Punktschweißsystems 10 beschrieben. Es sei zu beachten, dass in 10 Schritte ähnlich wie die in 8 die gleichen Bezugszeichen erhalten und ihre ausführlichen Beschreibungen entfallen.
Bei dem Betriebsverfahren gemäß dieser Ausführungsform treibt der Roboter-Controller 14 in Schritt S11 nach Schritt S1 den Servomotor 38 gemäß einem Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref (einem dritten Presskraft-Sollwert) an, um die Gegenelektrode 44 mit der beweglichen Elektrode 48 zu pressen.
Insbesondere sendet der Roboter-Controller 14 den Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref an den Servomotor 38, und der Servomotor 38 bewegt den beweglichen Arm 36 in Richtung auf die Gegenelektrode 44 als Reaktion auf den Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref, um die bewegliche Elektrode 48 gegen die Gegenelektrode 44 zu pressen.
Wenn der Istwert von dem Servomotor 38 einen Wert erreicht, der dem Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref entspricht, unterbricht der Roboter-Controller 14 den Betrieb des Servomotors 38.
Zu diesem Zeitpunkt presst die bewegliche Elektrode 48 die Gegenelektrode 44 mit einer Referenz-Presskraft F_Ref. Da, wie zuvor beschrieben, der Presskraft-Sollwert für den Servomotor 38 kalibriert ist, um mit der Presskraft übereinzustimmen, die auf die Gegenelektrode 44 von der beweglichen Elektrode 48 in der ersten Stellung ausgeübt wird, kann man davon ausgehen, dass die Referenz-Presskraft F_Ref mit dem Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref übereinstimmt.
Der Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref wird eingestellt, um anders als der erste Presskraft-Sollwert P₁ zu sein (z. B. P_Ref < P₁). Entsprechend ist die Referenz-Presskraft F_Ref anders als die erste Presskraft F₁ (z. B. F_Ref < F₁)
In Schritt S12 erkennt der Roboter-Controller 14 eine Referenz-Position D_Ref (eine dritte Position) der beweglichen Elektrode 48. Insbesondere erlangt der Roboter-Controller 14 eine Referenz-Drehposition R_Ref des Servomotors 38 von dem Codierer 50. Die Referenz-Position D_Ref der beweglichen Elektrode 48 kann anhand der Referenz-Drehposition R_Ref, die von dem Codierer 50 erlangt wird, gefunden werden.
In Schritt S13 nach Schritt S6 berechnet der Roboter-Controller 14 einen Änderungsbetrag δ_θ zwischen der ersten Presskraft F₁, die zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 in der ersten Stellung ausgeübt wird, und der zweiten Presskraft F₂, die zwischen der beweglichen Elektrode 48 und der Gegenelektrode 44 in der zweiten Stellung ausgeübt wird.
Es besteht eine Beziehung zwischen der Referenz-Position D_Ref, die in Schritt S11 erlangt wird, der ersten Position D₁, die in Schritt S3 erlangt wird, der zweiten Position D₂, die in Schritt S6 erlangt wird, der ersten Presskraft F₁, dem Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref und der zweiten Presskraft F₂, wie durch die folgende Gleichung 4 angegeben. (D₁ – D_Ref)/(D₂ – D_Ref) = (F₁ – P_Ref)/(F₂ – P_Ref) (Gl. 4)
Die erste Presskraft F₁ in Gleichung 4 kann anhand des ersten Presskraft-Sollwertes P₁, der relativ zu F₁ kalibriert wird, gefunden werden. Entsprechend ist es möglich, den Änderungsbetrag δ_θ (= F₁ – F₂) zwischen der ersten Presskraft F₁ und der zweiten Presskraft F₂ zu finden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft genauer zu berechnen. Dieser vorteilhafte Effekt wird nachstehend beschrieben. Die Position D_n der beweglichen Elektrode 48 ist im Allgemeinen als der Betrag definiert, um den sich die bewegliche Elektrode 48 gegenüber einer Nullposition (d. h. 0,0 mm) bewegt hat, die als eine Position der beweglichen Elektrode 48 definiert ist, wenn die Spitze der beweglichen Elektrode 48 die der Gegenelektrode 44 berührt.
In der Tat kann die Nullposition jedoch geringfügig versetzt sein. Wenn die Berechnung des Änderungsbetrags δ_θ der Presskraft in einem derartigen Zustand ausgeführt wird, kann es zu einer Abweichung in einem Berechnungsergebnis kommen. Bei dieser Ausführungsform, wie durch die obige Gleichung 4 angegeben, werden der Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref und die Referenz-Position D_Ref eingebracht, und der Änderungsbetrag δ_θ wird basierend auf der Differenz zwischen der Position D₁, D₂ und der Referenz-Position D_Ref und auf der Differenz zwischen der Presskraft F₁, F₂ und dem Referenz-Presskraft-Sollwert P_Ref berechnet.
Gemäß diesem Verfahren, da sowohl die Referenz-Position D_Ref als auch die erste Position D₁ in der gleichen ersten Stellung erzielt werden, ist es möglich, die Abweichung auszugleichen, selbst wenn die zuvor erwähnte Nullposition geringfügig versetzt ist. Dadurch ist es möglich, den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft genauer zu berechnen.
Zusätzlich ist es gemäß dem Verfahren auch möglich, die Abweichung auszugleichen, selbst wenn eine geringe Versatzabweichung in einem Kraftsensor vorkommt, der bei der Kalibrierung verwendet wird, wodurch es zu einer konstanten Abweichung der Kalibrierung der Presskraft kommt.
Es sei zu beachten, dass die Speichervorrichtung 20 ein Computerprogramm im Voraus aufzeichnen kann, das bewirkt, dass ein Computer die Betriebsabläufe ausführt, die in 8 und 10 abgebildet sind. Der Roboter-Controller 14 kann automatisch die Betriebsabläufe ausführen, die in 8 und 10 abgebildet sind, gemäß dem Computerprogramm vor dem Punktschweißen.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 11 und 12 ein Punktschweißsystem 70 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es sei zu beachten, dass bei der folgenden Ausführungsform Elemente, die ähnlich wie die der zuvor erwähnten Ausführungsform sind, die gleichen Bezugszeichen erhalten, und ihre ausführlichen Beschreibungen entfallen.
Das Punktschweißsystem 70 umfasst den Roboter 12, einen Roboter-Controller 72 und eine Punktschweißpistole 80. Der Roboter-Controller 72 steuert jedes Element des Roboters 12 und der Punktschweißpistole 80 direkt oder indirekt. Der Roboter-Controller 72 umfasst die Speichervorrichtung 20 darin.
Die Punktschweißpistole 80 gemäß dieser Ausführungsform ist eine Typ-X-Punktschweißpistole und umfasst ein Paar aus einem beweglichen Pistolenarm 82 (einem ersten Arm) und einem Pistolenarm 84 (einem zweiten Arm), eine Gegenelektrode 86, die an einem distalen Ende des Pistolenarm 82 montiert ist, eine bewegliche Elektrode 88, die an einem distalen Ende des Pistolenarms 84 montiert ist, und einen Servomotor 92.
Der Pistolenarm 82 und der Pistolenarm 84 sind über eine Drehachse 90 drehbar miteinander verbunden. Der Servomotor 92 dreht jeden von dem Pistolenarm 82 und dem Pistolenarm 84 um die Drehachse 90 anhand eines Zylinders (nicht abgebildet), um die Gegenelektrode 86 und die bewegliche Elektrode 88 in Richtungen zu und von einander zu bewegen.
Somit dient der Servomotor 92 als Antriebsteil 94, der die Gegenelektrode 86 und die bewegliche Elektrode 88 antreibt. Der zuvor erwähnte Codierer 50 ist an dem Servomotor 92 angebracht. Die Punktschweißpistole 80 berechnet den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft in einer beliebigen Stellung der Punktschweißpistole 80 gemäß dem Betriebsablauf, der in 8 oder 10 abgebildet ist, ähnlich wie die zuvor erwähnte Ausführungsform.
Dabei wird bei einer so genannten Typ-X-Punktschweißpistole als Punktschweißpistole 80 gemäß dieser Ausführungsform, wenn das Werkstück von der Gegenelektrode 86 und der beweglichen Elektrode 88 gepresst wird, der Pistolenarm 84, an dem die bewegliche Elektrode 88 montiert ist, ebenfalls elastisch verformt.
Bei einer derartigen Punktschweißpistole 80, wenn die erste Position D₁ und die zweite Position D₂ in den zuvor erwähnten Schritten S3 und S6 gemessen werden, ist auch ein Faktor der Verformung des Pistolenarms 84 in den erzielten Positionsinformationen enthalten.
Da der Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft, der generiert wird, wenn sich die Stellung der Punktschweißpistole 80 ändert, mit der Verformung des Pistolenarms 82, an dem die Gegenelektrode 86 montiert ist, korreliert, wird es bevorzugt, den Verformungsbetrag des Pistolenarms 84, der die bewegliche Elektrode 88 trägt, von der erlangten ersten Position D₁ und der zweiten Position D₂ zu entfernen.
Um bei dieser Ausführungsform den Einfluss des Verformungsbetrags des Pistolenarms 84 aufzuheben, korrigiert der Roboter-Controller 72 die Positionen D₁, D₂ und D_Ref der beweglichen Elektrode 88, die in den zuvor erwähnten Schritten S3, S6 und S12 erkannt wurden, wie folgt.
Der Roboter-Controller 72 multipliziert die Positionen D₁, D₂ und D_Ref, die in den Schritten S3, S6 und S12 erkannt werden, mit einem Verhältnis „r” (= ε1/(ε1 + ε2)) eines ersten Verformungsbetrags ε1 des Pistolenarms 82, der generiert wird, wenn die Gegenelektrode 86 von der beweglichen Elektrode 88 mit einer vorbestimmten Kraft mit Bezug auf die Summe des ersten Verformungsbetrags ε1 gepresst wird, und eines zweiten Verformungsbetrags ε2 des Pistolenarms 84, der zu diesem Zeitpunkt generiert wird.
Der Roboter-Controller 72 berechnet den Änderungsbetrag δ_θ unter Verwendung der Positionen D₁ × r, D₂ × r und D_Ref × r, die wie zuvor beschrieben korrigiert werden. Somit dient der Roboter-Controller 72 als Positionskorrekturteil 96, der die Positionen D₁, D₂ und D_Ref korrigiert. Es sei zu beachten, dass der zuvor erwähnte erste Verformungsbetrag ε1 und der zweite Verformungsbetrag ε2 versuchsmäßig erzielt und in der Speichervorrichtung 20 im Voraus aufgezeichnet werden können.
Gemäß dieser Konfiguration können die Positionen D₁, D₂ und D_Ref korrigiert werden, so dass sie dem Verformungsbetrag des Pistolenarms 82 entsprechen, an dem die Gegenelektrode 86 montiert ist, so dass es möglich ist, den Änderungsbetrag δ_θ der Presskraft in einer Punktschweißpistole, die eine Struktur wie etwa eine so genannte Typ-X-Pistole aufweist, genauer zu berechnen.
Es sei zu beachten, dass das Verhältnis „r” bei dieser Ausführungsform auf den Betriebsablauf des zuvor erwähnten Punktschweißsystems 10 angewendet werden kann, so dass die Positionen D₁ und D₂ auf die Positionen D₁ × r und D₂ × r korrigiert werden können, um den Änderungsbetrag δ_θ zu berechnen.
Ferner wird bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen ein Fall beschrieben, bei dem die Gegenelektrode 44, 86 als zu pressendes Objekt von der beweglichen Elektrode 48, 88 gepresst wird. Anstelle der Gegenelektroden 44 und 86 können jedoch beliebige Objekte, die relativ zu der beweglichen Elektrode 48, 88 feststehen, als zu pressendes Objekt verwendet werden.
Ferner wird bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen eine Änderung der Stellungen der Punktschweißpistole 30, 80, die an dem Knickarmroboter montiert ist, beschrieben. Eine Änderung einer Presskraft für jede Stellung der Punktschweißpistole kann jedoch ähnlich wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen in einem System erzielt werden, bei dem eine Punktschweißpistole z. B. auf einem Untersatz installiert ist, an dem ein Mechanismus zum Ändern der Stellung der Punktschweißpistole bereitgestellt wird.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand der Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, doch die zuvor erwähnten Ausführungsformen sind nicht dazu gedacht, die Erfindung gemäß dem Umfang der beiliegenden Ansprüche einzuschränken. Ferner können auch Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, in dem technischen Umfang der Erfindung enthalten sein, doch sind nicht alle Kombinationen dieser Merkmale bei den Lösungen der Erfindung notwendig. Des Weiteren ist es für den Fachmann offensichtlich, dass diverse Änderungen und Verbesserungen an den zuvor erwähnten Ausführungsformen vorgenommen werden können.
Ferner ist zu beachten, dass eine Ausführungsreihenfolge jeder Verarbeitung eines Vorgangs, einer Vorgehensweise, eines Schritts, eines Prozesses, einer Phase und dergleichen in einem Gerät, einem System, einem Programm und einem Verfahren, die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben werden, nicht speziell durch die ausdrückliche Verwendung von „vor”, „bevor” und dergleichen identifiziert wird und in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden kann, solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht von einem nachfolgenden Prozess verwendet wird. Es sei zu beachten, dass selbst wenn ein Betriebsablauf in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen aus praktischen Gründen mit der Verwendung von „zuerst”, „als Nächstes”, „dann” und dergleichen beschrieben wird, dies nicht bedeutet, dass der Betriebsablauf unbedingt in dieser Reihenfolge umgesetzt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-195545 [0002]
JP 2005-66654 [0002]

Claims

Punktschweißsystem (10), umfassend: eine Punktschweißpistole (30), die eine Gegenelektrode (44), eine bewegliche Elektrode (48), die angeordnet ist, um relativ zur Gegenelektrode beweglich zu sein, und einen Antriebsteil (52), der die bewegliche Elektrode antreibt, umfasst; einen Positionserkennungsteil (54), der eine Position der beweglichen Elektrode erkennt; und einen Teil zum Berechnen einer Druckänderung (56), wobei basierend auf einer ersten Position der beweglichen Elektrode, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß einem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um ein zu pressendes Objekt mit der beweglichen Elektrode in einem Zustand zu pressen, in dem die Punktschweißpistole in einer vorbestimmten ersten Stellung angeordnet ist, auf einer zweiten Position der beweglichen Elektrode, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das zu pressende Objekt mit der beweglichen Elektrode in einem Zustand zu pressen, in dem die Punktschweißpistole in einer zweiten Stellung angeordnet ist, die anders als die erste Stellung ist, und auf dem ersten Presskraft-Sollwert der Teil zum Berechnen einer Druckänderung einen Änderungsbetrag zwischen einer ersten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der ersten Stellung ausgeübt wird, und einer zweiten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der zweiten Stellung ausgeübt wird, berechnet, und wobei der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Punktschweißsystem nach Anspruch 1, wobei der Antriebsteil einen Servomotor (38) umfasst, wobei eine Korrelation zwischen der ersten Presskraft und einem Istwert von dem Servomotor, wenn der Servomotor gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert in der ersten Stellung angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, im Voraus kalibriert wird, damit der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Punktschweißsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Teil zum Berechnen einer Druckänderung den Änderungsbetrag basierend auf einer Beziehung, bei der ein Verhältnis der zweiten Position zur ersten Position gleich einem Verhältnis der zweiten Presskraft zur ersten Presskraft ist, berechnet.
Punktschweißsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Teil zum Berechnen einer Druckänderung den Änderungsbetrag basierend auf einer dritten Position, die erkannt wird, wenn der Antriebsteil gemäß einem dritten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, in einem Zustand, in dem die Punktschweißpistole in der ersten Stellung angeordnet ist, und auf dem dritten Presskraft-Sollwert berechnet.
Punktschweißsystem nach Anspruch 4, wobei der Teil zum Berechnen einer Druckänderung den Änderungsbetrag basierend auf einer Beziehung berechnet, bei der ein Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Position und der dritten Position zu einer Differenz zwischen der ersten Position und der dritten Position gleich einem Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Presskraft und dem dritten Presskraft-Sollwert zu einer Differenz zwischen der ersten Presskraft und dem dritten Presskraft-Sollwert ist.
Punktschweißsystem (70) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Punktschweißpistole (80) ferner Folgendes umfasst: einen ersten Arm (82), der die Gegenelektrode (86) trägt; und einen zweiten Arm (84), der die bewegliche Elektrode (88) trägt und der bereitgestellt wird, um relativ zum ersten Arm beweglich zu sein, wobei das Punktschweißsystem ferner einen Positionskorrekturteil (96) umfasst, der die Position, die von dem Positionserkennungsteil erkannt wird, korrigiert, indem er die Position mit einem Verhältnis eines ersten Verformungsbetrags des ersten Arms zu einer Summe des ersten Verformungsbetrags und eines zweiten Verformungsbetrags des zweiten Arms, wenn die Gegenelektrode von der beweglichen Elektrode mit einer vorbestimmten Kraft gepresst wird, multipliziert.
Punktschweißsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen Teil zum Bestimmen eines Presskraft-Sollwertes (58), der einen zweiten Presskraft-Sollwert bestimmt, um den Antriebsteil in der zweiten Stellung basierend auf dem Änderungsbetrag, der von dem Teil zum Berechnen einer Druckänderung berechnet wird, anzutreiben.
Punktschweißsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Teil zum Berechnen einer Druckänderung: die Punktschweißpistole in einer Vielzahl von Stellungen, die anders als die erste Stellung sind, anordnet; Änderungsbeträge zwischen der ersten Presskraft und einer Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf die Gegenelektrode ausgeübt wird, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, für jede der Vielzahl von Stellungen berechnet; und eine Korrelation zwischen der Stellung der Punktschweißpistole und dem Änderungsbetrag basierend auf der Vielzahl von berechneten Änderungsbeträgen berechnet.
Punktschweißsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Objekt die Gegenelektrode ist.
Verfahren zum Berechnen eines Änderungsbetrags einer Presskraft, die sich als Reaktion auf eine Stellung einer Punktschweißpistole (30), die eine Gegenelektrode (44), eine bewegliche Elektrode, die mit Bezug auf die Gegenelektrode beweglich ist, und einen Antriebsteil (52) zum Antreiben der beweglichen Elektrode umfasst, ändert und die durch die bewegliche Elektrode (48) auf ein zu pressendes Objekt ausgeübt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen der Punktschweißpistole in einer ersten Stellung; Erkennen einer ersten Position der beweglichen Elektrode, wenn der Antriebsteil gemäß einem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen; Anordnen der Punktschweißpistole in einer zweiten Stellung, die anders als die erste Stellung ist; Erkennen einer zweiten Position der beweglichen Elektrode, wenn der Antriebsteil gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen; und Berechnen eines Änderungsbetrags zwischen einer ersten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der ersten Stellung ausgeübt wird, und einer zweiten Presskraft, die von der beweglichen Elektrode auf das Objekt in der zweiten Stellung ausgeübt wird, basierend auf der ersten Position, der zweiten Position und dem ersten Presskraft-Sollwert, wobei der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Antriebsteil einen Servomotor (38) umfasst, wobei das Verfahren ferner das Kalibrieren im Voraus einer Korrelation zwischen der ersten Presskraft und einem Istwert von dem Servomotor umfasst, wenn der Servomotor gemäß dem ersten Presskraft-Sollwert angetrieben wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode in der ersten Stellung zu pressen, damit der erste Presskraft-Sollwert und die erste Presskraft übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Änderungsbetrag basierend auf einer Beziehung berechnet wird, bei der ein Verhältnis der zweiten Position zu der ersten Position gleich einem Verhältnis der zweiten Presskraft zur ersten Presskraft ist, wenn der Änderungsbetrag berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend das Berechnen einer dritten Position, wenn der Antriebsteil gemäß einem dritten Presskraft-Sollwert berechnet wird, um das Objekt mit der beweglichen Elektrode zu pressen, nachdem die erste Position erkannt wurde, wobei der Änderungsbetrag basierend auf der dritten Position und dem dritten Presskraft-Sollwert berechnet wird, wenn der Änderungsbetrag berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Änderungsbetrag basierend auf einer Beziehung berechnet wird, bei der ein Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Position und der dritten Position zu einer Differenz zwischen der ersten Position und der dritten Position gleich einem Verhältnis einer Differenz zwischen der zweiten Presskraft und der dritten Presskraft zu einer Differenz zwischen der ersten Presskraft und der dritten Presskraft ist, wenn der Änderungsbetrag berechnet wird.
Computerprogramm, das bewirkt, dass ein Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14 ausführt.