DE102017119242B4

DE102017119242B4 - Vorrichtung zum Punktschweißen, die den Schweißzustand beurteilt

Info

Publication number: DE102017119242B4
Application number: DE102017119242.5A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Aoki; Yasuhiro Amagata
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: JP2018034172A; US20180056434A1; JP6434462B2; DE102017119242A1; US11292074B2; CN107790861B; CN107790861A

Abstract

Punktschweißvorrichtung (10, 11), umfassend eine Punktschweißpistole (14), die ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Elektroden (30, 32) und einen Elektrodenantriebsmotor (34), der wenigstens eine Elektrode aus dem Paar von Elektroden (30, 32) antreibt, umfasst, und eine Schweißpistolensteuervorrichtung (18), die die Punktschweißpistole (14) steuert,wobei die Schweißpistolensteuervorrichtung (18) eine Druckkraftsteuereinheit (68), die eine Druckkraft steuert, eine Druckkraftdetektionseinheit (66), die die Druckkraft, die das Paar von Elektroden (30, 32) auf ein Element ausübt, detektiert, eine Positionssteuereinheit (69), die die Position der Elektroden (30, 32) steuert, eine Beurteilungseinheit (70), die während des Zeitraums der Bestromung der Elektroden (30, 32) beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht, und eine Speichereinheit (62), die Informationen bezüglich des Schweißens speichert, umfasst,wobei die Druckkraftsteuereinheit (68) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass die vor der Bestromung auf die Elektroden (30, 32) ausgeübte Druckkraft eine vorab festgelegte Anfangsdruckkraft erreicht, wobei die Positionssteuereinheit (69) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass er die Elektroden (30) nach der Bestromung an Positionen hält, an welchen vor der Bestromung die Anfangsdruckkraft erreicht wird, wobei die Beurteilungseinheit (70) die durch dieDruckkraftdetektionseinheit (66) detektierte Druckkraft erlangt und auf Basis einer Veränderungstendenz, die wenigstens eines aus der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Zunahme der Druckkraft und der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Abnahme der Druckkraft beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht, und wobei, wenn die Beurteilungseinheit (70) das Abweichen der Steigung der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich detektiert, die Positionssteuereinheit (69) die Steuerung zur Beibehaltung der Position der Elektroden (30, 32) nach der Bestromung anhält, und die Druckkraftsteuereinheit (68) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass der Absolutwert der Steigung der Druckkraft klein wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Punktschweißvorrichtung.
Beim Prozess der Herstellung von Produkten ist die Vornahme eines Punktschweißens, um Elemente aus Metall miteinander zu verbinden, bekannt. Beispielsweise wird bei der Herstellung der Karosserie eines Kraftfahrzeugs das Punktschweißen verwendet, um Elemente aneinander zu fixieren. Bei Kraftfahrzeugen wird mit der Absicht einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs die Ausführung der Karosserie mit einem geringen Gewicht forciert. Als Verfahren zur leichtgewichtigen Ausführung ist die Bildung der verwendeten Elemente aus leichten Materialien denkbar. Um die Karosserie leicht zu gestalten gibt es das Verfahren der Umstellung von den bisherigen Elementen auf Eisenbasis zu Elementen auf Aluminiumbasis. Zur Verbindung von Elementen auf Aluminiumbasis gibt es zwar das Laserschweißen, das Verbinden durch Rührreibschweißen oder das Verfahren des Verbindens durch einen Klebstoff, doch wird unter Berücksichtigung der Anlagekosten und der Verlässlichkeit der Verbindungsstelle häufig ein Verbinden durch Punktschweißen vorgenommen.
Wenn Elemente auf Aluminiumbasis durch Punktschweißen verbunden werden, bestehen verglichen mit Elementen auf Eisenbasis technische Aufgaben, die zu bedenken sind. Zum Beispiel weisen Elemente auf Aluminiumbasis eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und kann es während des Schweißens vorkommen, dass die Wärme entweicht und eine plötzliche Abkühlung auftritt. Wenn die Elemente plötzlich abgekühlt werden, besteht das Problem, dass im Inneren des Schweißbereichs Risse entstehen.
In JP 3598683 B2 ist ein Verfahren zur Steuerung der Position der Elektroden bei der Vornahme eines Punktschweißens durch eine Schweißpistole offenbart. Es ist offenbart, dass bei diesem Steuerverfahren die Position der Schweißelektroden in der Aufpressrichtung während der Bestromung auf eine bestimmte Stelle, an der die gewünschte Qualität erhalten wird, gesteuert wird.
Beim Punktschweißen werden Elemente durch ein Paar von Elektroden eingeklemmt. Wenn die Elektroden bestromt werden, schmilzt der Grenzbereich der Elemente, die verbunden werden, und wird eine Schweißlinse gebildet. Wenn die Bestromung fortgesetzt wird, wächst die Schweißlinse und dehnt sich der Schweißbereich aus. Wenn Elemente auf Aluminiumbasis oder dergleichen verwendet werden, kann zur Vermeidung einer plötzlichen Abkühlung eine Steuerung vorgenommen werden, bei der während der Bestromung eine hohe Druckkraft auf die Elemente ausgeübt wird. Durch das Aufrechterhalten einer hohen Druckkraft wird ein Anstieg des Bestromungswiderstands unterdrückt und kann der Schweißstrom effizient auf den Schweißbereich konzentriert werden.
Zum Beispiel kann wie bei JP 3598683 B2 eine Steuerung vorgenommen werden, bei der die Position der Elektroden konstant gehalten wird. Es kann jedoch vorkommen, dass der Schweißstrom während des Zeitraums, in dem die Position der Elektroden konstant gehalten wird, größer als ein gewünschter Wert wird. Wenn der Schweißstrom groß wird, wird die Eintrittswärmemenge in den Schweißbereich hoch und die Geschwindigkeit, mit der die Schweißlinse wächst, zu schnell. In einem solchen Fall besteht die Gefahr, dass die Druckkraft zu hoch wird und letztendlich der Schweißbereich aufplatzt und es zu einem Spritzen kommt. Ferner ist in dem oben genannten Patentliteraturbeispiel eine Steuerung offenbart, bei der die Druckkraft korrigiert wird, wenn die Druckkraft bis auf einen bestimmten Wert abgenommen hat. Doch bei dieser Steuerung ist es denkbar, dass die Korrektur der Druckkraft nicht rechtzeitig erfolgt und im Inneren des Schweißbereichs Risse oder dergleichen entstehen.
Aus DE 699 19 819 T2 ist ein Verfahren zur Leitung einer Schweißqualität bekannt, wobei ein Sensor Positionsdaten oder Druckkraftdaten einer Festseiten-Schweißspitze erkennt und mit weiteren Daten periodisch in ein Verwaltungssystem höherer Ordnung abspeichert. Das bekannte Verfahren erfasst jedoch nicht selbst die Schweißqualität, sondern stellt lediglich einige für die Beurteilung der Schweißqualität relevanten Daten zusammen und übergibt diese an das Verwaltungssystem.
Weitere Punkschweißvorrichtungen und Steuerungsverfahren sind aus JP 2002 239 743 A und US 3,553,420 A bekannt. DE 10 2012 025 196 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange. Auch diese bekannten Schweißvorrichtungen und Verfahren haben den Nachteil, dass sie keine Beurteilung der Schweißqualität ermöglichen.
Die Punktschweißvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt eine Punktschweißpistole bereit, die ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Elektroden und einen Elektrodenantriebsmotor, der wenigstens eine Elektrode aus dem Paar von Elektroden antreibt, umfasst. Die Punktschweißvorrichtung ist mit einer Schweißpistolensteuervorrichtung versehen, die die Punktschweißpistole steuert. Die Schweißpistolensteuervorrichtung umfasst eine Druckkraftsteuereinheit, die eine Druckkraft steuert, und eine Druckkraftdetektionseinheit, die die Druckkraft, die das Paar von Elektroden auf ein Element ausübt, detektiert. Die Schweißpistolensteuervorrichtung umfasst eine Positionssteuereinheit, die die Position der Elektroden steuert. Die Schweißpistolensteuervorrichtung umfasst eine Beurteilungseinheit, die während des Zeitraums der Bestromung der Elektroden beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht, und eine Speichereinheit, die Informationen bezüglich des Schweißens speichert. Die Druckkraftsteuereinheit steuert den Elektrodenantriebsmotor so, dass die vor der Bestromung auf die Elektroden ausgeübte Druckkraft eine vorab festgelegte Anfangsdruckkraft erreicht. Die Positionssteuereinheit steuert den Elektrodenantriebsmotor so, dass er die Elektroden nach der Bestromung an Positionen hält, an welchen vor der Bestromung die Anfangsdruckkraft erreicht wird. Die Beurteilungseinheit erlangt die durch die Druckkraftdetektionseinheit detektierte Druckkraft. Die Beurteilungseinheit beurteilt auf Basis einer Veränderungstendenz, die wenigstens eines aus der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Zunahme der Druckkraft, der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Abnahme der Druckkraft, und dem Maximalwert der Druckkraft enthält, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht.
Bei der obigen Erfindung kann die Speichereinheit einen Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft bei einer Größe der Druckkraft während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft oder des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft speichern. Die Beurteilungseinheit kann beurteilen, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft bei der vorab festgelegten Größe der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Bei der obigen Erfindung kann die Speichereinheit einen Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft zu einer vorab festgelegten Zeit nach dem Beginn der Bestromung speichern. Die Beurteilungseinheit kann beurteilen, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft zu der vorab festgelegten Zeit nach dem Beginn der Bestromung von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Speichereinheit Beurteilungsbereiche für die Steigung der Druckkraft in jeweils vorab festgelegtem Zeitabständen nach dem Beginn der Bestromung speichern. Die Beurteilungseinheit kann jeweils in den vorab festgelegten Zeitabständen beurteilen, ob die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht oder nicht. Die Beurteilungseinheit kann beurteilen, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Bei der obigen Erfindung kann die Punktschweißvorrichtung eine Lernvorrichtung umfassen, die den Beurteilungsbereich für die Veränderungstendenz durch Maschinenlernen festlegt.
Bei der obigen Ausführungsform kann die Beurteilungseinheit das Abweichen der Steigung der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich beurteilen, kann die Positionssteuereinheit die Steuerung zur Beibehaltung der Position der Elektroden nach der Bestromung anhalten, und kann die Druckkraftsteuereinheit den Elektrodenantriebsmotor so steuern, dass der Absolutwert der Steigung der Druckkraft klein wird.
Bei der obigen Erfindung kann die Schweißpistolensteuervorrichtung eine Meldeeinheit umfassen, die einer anderen Vorrichtung den Schweißzustand mitteilt. Die Meldeeinheit kann der anderen Vorrichtung mitteilen, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Beurteilungseinheit beurteilt hat, dass der Schweißzustand abnormal ist.

1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Punktschweißvorrichtung nach einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm der ersten Punktschweißvorrichtung nach der Ausführungsform.
3 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Punktschweißpistole und eines Werkstücks nach der Ausführungsform.
4 ist ein Blockdiagramm einer Schweißpistolenbetriebssteuereinheit nach der Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm, das eine erste Steuerung und eine zweite Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands nach der Ausführungsform erklärt.
6 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Druckkraft bei einem abnormalen Schweißzustand zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Hilfssteuerung nach der Ausführungsform erklärt.
8 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands nach der Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm, das eine dritte Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands nach der Ausführungsform erklärt.
10 ist ein Diagramm, das eine vierte Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands nach der Ausführungsform erklärt.
11 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Punktschweißvorrichtung nach einer Ausführungsform.
12 ist ein Blockdiagramm einer Maschinenlernvorrichtung nach einer Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf 1 bis 12 werden Punktschweißvorrichtungen nach Ausführungsformen erklärt. Die Punktschweißvorrichtungen der vorliegenden Ausführungsformen werden durch Roboter gehalten.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Punktschweißvorrichtung nach einer vorliegenden Ausführungsform. 2 ist ein Blockdiagramm der ersten Punktschweißvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Punktschweißvorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform einen Roboter 12 und eine Punktschweißpistole 14. Der Roboter 12 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter mit mehreren Gelenksabschnitten. Die Punktschweißvorrichtung 10 umfasst eine Steuervorrichtung 15, die den Roboter 12 und die Punktschweißpistole 14 steuert.
Die Steuervorrichtung 15 umfasst eine Robotersteuervorrichtung 16, die den Roboter 12 steuert, und eine Schweißpistolensteuervorrichtung 18, die die Punktschweißpistole 14 steuert. Jede aus der Robotersteuervorrichtung 16 und der Schweißpistolensteuervorrichtung 18 umfasst eine elektronische Steuereinheit mit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einem RAM (Direktzugriffsspeicher) und einem ROM (Nurlesespeicher) und dergleichen, die über einen Bus miteinander verbunden sind. Die Robotersteuervorrichtung 16 und die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 sind so gebildet, dass sie miteinander kommunizieren können. Die Steuervorrichtung ist nicht auf diese Ausführung beschränkt, sondern kann auch so gebildet sein, dass der Roboter 12 und die Punktschweißpistole 14 durch eine Vorrichtung gesteuert werden.
Die Punktschweißvorrichtung 10 ist so ausgeführt, dass die Position und die Lage der Punktschweißpistole 14 durch einen Antrieb des Roboters 12 verändert werde kann. Bei der ersten Punktschweißvorrichtung 10 ist ein Werkstück W, an dem das Schweißen vorgenommen wird, an einer Fixiervorrichtung 81 fixiert.
Der Roboter 12 umfasst einen auf einer Bodenfläche eingerichteten Sockel 20 und ein Drehgestell 22, das um eine in der senkrechten Richtung verlaufende Achsenlinie drehbar ausgeführt ist. Der Roboter 12 umfasst einen an dem Drehgestell 22 gehaltenen drehbaren unteren Arm 24 und einen an dem unteren Arm 24 gehaltenen drehbaren oberen Arm 26. Außerdem umfasst der Roboter 12 einen Handgelenksabschnitt 28, der drehbar an dem oberen Arm gehalten wird. Der Roboter 12 umfasst mehrere Roboterantriebsmotoren 29, die jeweils das Drehgestell 22, den unteren Arm 24, den oberen Arm 26 und den Handgelenksabschnitt 28 antreiben. Die Position und die Lage des Roboters 12 verändern sich durch Antreiben der Roboterantriebsmotoren 29.
Die Punktschweißvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Lehrsteuerpult 42, das an die Steuervorrichtung 15 angeschlossen ist. Das Lehrsteuerpult 42 umfasst eine Eingabeeinheit 43 zur Eingabe von Informationen hinsichtlich des Roboters 12 und der Punktschweißpistole 14. Ein Betreiber kann Betriebsprogramme, Beurteilungsbereiche und dergleichen durch die Eingabeeinheit 43 in die Steuervorrichtung 15 eingeben. Die Eingabeeinheit 43 ist durch eine Tastatur oder eine Wählscheibe oder dergleichen gebildet. Das Lehrsteuerpult 42 umfasst eine Anzeigeeinheit 44, die Informationen hinsichtlich des Roboters 12 und der Punktschweißpistole 14 anzeigt.
Die Robotersteuervorrichtung 16 umfasst eine Speichereinheit 52, die Informationen hinsichtlich der Steuerung des Roboters 12 speichert. Die Robotersteuervorrichtung 16 umfasst eine Roboterbetriebssteuereinheit 53, die die Roboterantriebsmotoren 29 steuert. Die Roboterbetriebssteuereinheit 53 sendet Betriebsbefehle auf Basis von Betriebsprogrammen an eine Roboterantriebsschaltung 54. Die Roboterantriebsschaltung 54 liefert auf Basis der Betriebsbefehle Strom an die Roboterbetriebsmotoren 29.
Der Roboter 12 umfasst einen Roboterpositionsdetektor 56 zur Detektion der Position und der Lage des Roboters 12. Der Roboterpositionsdetektor 56 der vorliegenden Ausführungsform ist durch Drehwinkeldetektoren, die an den jeweiligen Roboterantriebsmotoren 29 angebracht sind, aufgebaut. Die Robotersteuervorrichtung 16 erhält Signale bezüglich der von dem Roboterpositionsdetektor 56 ausgegebenen Drehpositionen. Die Robotersteuervorrichtung 16 kann auf Basis der Position und der Lage des Roboters 12 die Position und die Lage der Punktschweißpistole 14 detektieren.
3 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht der Punktschweißpistole und eines Werkstücks der ersten Punktschweißvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 umfasst die Punktschweißpistole 14 ein Paar von koaxial angeordneten Elektroden 30, 32. Die Punktschweißpistole 14 umfasst eine bewegliche Elektrode 30 und eine der beweglichen Elektrode 30 gegenüberliegend angeordnete Gegenelektrode 32. Die bewegliche Elektrode 30 wird an einem Pistolenarm 35 gehalten. Die Gegenelektrode 32 wird an einem Pistolenarm 36 gehalten.
Die Punktschweißpistole 14 umfasst eine Elektrodenantriebsvorrichtung, die wenigstens eine Elektrode aus dem Paar von Elektroden antreibt. Die Elektrodenantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Elektrodenantriebsmotor 34, der die bewegliche Elektrode 30 antreibt. Die bewegliche Elektrode 30 bewegt sich entlang der Achsenlinie der beweglichen Elektrode 30. Durch den Elektrodenantriebsmotor 34 angetrieben wird die bewegliche Elektrode 30 zu der Gegenelektrode 32 hin bewegt oder in eine von der Gegenelektrode 32 weg führende Richtung bewegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Gegenelektrode eine fixierte Elektrode, doch besteht keine Beschränkung darauf und ist auch eine Ausführung möglich, bei der beide Elektroden angetrieben werden. Die Elektrodenantriebsvorrichtung kann die Elektrode durch einen beliebigen Aufbau antreiben. Zum Beispiel kann die Elektrodenantriebsvorrichtung so ausgeführt sein, dass sie die Elektrode durch ein Fluid wie etwa Druckluft oder Steueröl antreibt.
Die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 umfasst eine Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61, die den an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Strom und die an die Elektroden 30, 32 angelegte Spannung steuert. Die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 sendet Betriebsbefehle auf Basis von Betriebsprogrammen an eine Elektrodenantriebsschaltung 63 und eine Spannungsversorgungsschaltung 64. Die Elektrodenantriebsschaltung 63 liefert einen auf den Betriebsbefehlen beruhenden Strom an den Elektrodenantriebsmotor 34. Die Spannungsversorgungsschaltung 64 liefert eine auf den Betriebsbefehlen beruhende Spannung an die bewegliche Elektrode 30 und die Gegenelektrode 32. Außerdem umfasst die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 eine Speichereinheit 62, die Informationen hinsichtlich des Schweißens speichert.
Die Punktschweißpistole 14 umfasst einen Elektrodenpositionsdetektor 37 zur Detektion der Position der beweglichen Elektrode 30. Der Elektrodenpositionsdetektor 37 der vorliegenden Ausführungsform ist durch einen an dem Elektrodenantriebsmotor 34 angebrachten Codierer gebildet.
Bei der Vornahme des Schweißens betreibt zuerst die Roboterbetriebssteuereinheit 53 den Roboter 12. Der Roboter 12 bewegt die Punktschweißpistole 14 so, dass das Werkstück W zwischen der beweglichen Elektrode 30 und der Gegenelektrode 32 angeordnet wird. Dann bewegt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 die bewegliche Elektrode 30 wie durch den Pfeil 91 gezeigt zu dem Werkstück W. Die bewegliche Elektrode 30 trifft auf das Werkstück W. Die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 detektiert, dass die bewegliche Elektrode 30 mit dem Werkstück W in Kontakt gelangt ist. Die Punktschweißpistole 14 klemmt das Werkstück W zwischen der beweglichen Elektrode 30 und der Gegenelektrode 32 ein.
Dann nimmt die Punktschweißpistole 14 das Schweißen vor, indem sie einen Strom zwischen der beweglichen Elektrode 30 und der Gegenelektrode 32 fließen lässt. Dabei wird in dem Schweißbereich 79 des Werkstücks W eine Schweißlinse 78 gebildet. Die Schweißlinse 78 ist ein Bereich, der sich nach dem Schmelzen des Grenzbereichs der mehreren Elemente durch Abkühlen verfestigt.
Die Punktschweißpistole der vorliegenden Ausführungsform schmilzt bei der Vornahme des Schweißens das Innere des Schweißbereichs 79, während sie durch das Paar von Elektroden 30, 32 eine Druckkraft an das Werkstück W anlegt. Der Elektrodenantriebsmotor 34 wird so mit Strom versorgt, dass sich die bewegliche Elektrode 30 zu der Gegenelektrode 32 hin bewegt. Die bewegliche Elektrode 30 presst gegen das Werkstück W, wodurch dem Werkstück W die Druckkraft vermittelt wird.
4 zeigt ein Blockdiagramm der Schweißpistolenbetriebssteuereinheit der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 ist die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 mit einer Druckkraftdetektionseinheit 66 versehen, die die von den Elektroden 30, 32 auf das Werkstück W ausgeübte Druckkraft detektiert. Die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 umfasst eine Druckkraftsteuereinheit 68, die die Druckkraft steuert. Außerdem umfasst die Schweißpistolensteuereinheit 18 eine Positionsdetektionseinheit 67, die die Position der Elektroden 30, 32 detektiert. Die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 umfasst eine Positionssteuereinheit 69, die die Position der Elektroden 30, 32 steuert.
5 zeigt ein Diagramm der Druckkraft in Bezug auf die Zeit bei der Vornahme eines Punktschweißens durch die Punktschweißvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. 5 zeigt die Veränderung, wenn der Schweißzustand normal ist. Unter Bezugnahme auf 2 bis 5 nimmt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 eine Steuerung vor, wodurch die bewegliche Elektrode 30 bewegt wird und das Werkstück W zwischen der beweglichen Elektrode 30 und der Gegenelektrode 32 eingeklemmt wird.
Dann nimmt die Druckkraftsteuereinheit 68 der Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 eine Steuerung vor, wodurch eine vorab festgelegte anfängliche Druckkraft Ps an das Werkstück W angelegt wird. Die Größe der Druckkraft auf das Werkstück W entspricht der Größe des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Anfangsstromwert, der der anfänglichen Druckkraft Ps entspricht, festgelegt. Die Druckkraftsteuereinheit 68 steuert die Elektrodenantriebsschaltung 63 so, dass dem Elektrodenantriebsmotor 34 ein Strom mit dem Anfangsstromwert geliefert wird. An das Werkstück W wird die Druckkraft Ps als erste Druckkraft angelegt. Nach der Anlegung der Druckkraft Ps detektiert die Positionsdetektionseinheit 67 die Position der beweglichen Elektrode 30 auf Basis des Ausgangs des Elektrodenpositionsdetektors 37. Die Speichereinheit 62 speichert die Position der beweglichen Elektrode 30, an der die erste Druckkraft Ps ausgeübt wird.
Dann schaltet die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 die Steuerung so um, dass die Position des Paars von Elektroden 30, 32 auch nach dem Beginn der Bestromung beibehalten wird. Die Druckkraftsteuereinheit 68 hält die Steuerung zur Anlegung der Druckkraft Ps an. Dann beginnt die Positionssteuereinheit 69 eine Steuerung, wodurch die gegenwärtige Position der Elektroden 30, 32 beibehalten wird. Die Positionssteuereinheit 69 steuert den Elektrodenantriebsmotor 34 auf Basis des Ausgangs von dem Elektrodenpositionsdetektor 37.
Auf diese Weise kann vor dem Beginn der Bestromung von der Steuerung durch die Druckkraftsteuereinheit 68 zu der Steuerung durch die Positionssteuereinheit 69 gewechselt werden. Es ist auch möglich, gleichzeitig mit dem Beginn der Bestromung von der Steuerung durch die Druckkraftsteuereinheit 68 zu der Steuerung durch die Positionssteuereinheit 69 zu wechseln.
Wenn die Bestromung begonnen wird, wird im Inneren des Schweißbereichs 79 des Werkstücks W eine Schweißlinse 78 gebildet. Die Schweißlinse 78 wird mit der Bestromung groß. Daher dehnt sich der Schweißbereich 79 des Werkstücks W aus. Die Position der Gegenelektrode 32 ist fest. Um die Position der beweglichen Elektrode 30 konstant zu halten, ist es nötig, die Kraft, mit der die bewegliche Elektrode 30 gegen das Werkstück W presst, zu vergrößern. Das heißt, es ist nötig, die Druckkraft zu vergrößern.
Die Positionsdetektionseinheit 67 detektiert die Position der beweglichen Elektrode 30 auf Basis des Ausgangs des Elektrodenpositionsdetektors 37. Die Positionssteuereinheit 69 steuert den Strom, der dem Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, so, dass die Position der beweglichen Elektrode 30 beibehalten wird. Das heißt, wenn sich die bewegliche Elektrode 30 von der Gegenelektrode 32 weg gerichtet bewegt, nimmt die Positionssteuereinheit 69 eine Steuerung vor, die den an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Strom vergrößert. Während der Zeit, in dem sich die Schweißlinse 78 zusammenzieht, nimmt die Positionssteuereinheit 69 eine Steuerung vor, die den an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Strom verringert. Auf diese Weise nimmt die Positionssteuereinheit 69 eine Steuerung vor, die den Strom, der dem Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, zusammen mit dem Wachsen und der Kontraktion der Schweißlinse 78 reguliert.
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel beginnt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 die Bestromung zu dem Zeitpunkt ts. Wenn die Bestromung beginnt, wird der Schweißbereich 79 des Werkstücks W erhitzt. Durch die Schmelzwärme schmilzt des Zentrum des Schweißbereichs 79 und wird eine Schweißlinse 78 gebildet. Während des Zeitraums, in dem die Bestromung vorgenommen wird, wird die Schweißlinse 78 größer und dehnt sich der Schweißbereich 79 aus. Die Positionssteuereinheit 69 behält die Position der beweglichen Elektrode 30 an der Position, an der die erste Druckkraft Ps erreicht wurde. Die Ausdehnungskraft, die über keinen Ausweg verfügt, verformt die jeweiligen Pistolenarme 35, 36 elastisch. Durch die von der elastischen Verformung verursachte Gegenkraft vergrößert sich die Druckkraft durch die bewegliche Elektrode 30.
Durch das Wachsen der Schweißlinse 78 nimmt die Druckkraft zu. Der Wert des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms wird an das Wachsen der Schweißlinse 78 angepasst größer. Nach dem Anhalten der Bestromung zu dem Zeitpunkt te nimmt die Eintrittswärmemenge in das Werkstück W ab. Die Schweißlinse 78 zieht sich durch Abkühlen allmählich zusammen. Die Positionssteuereinheit 69 behält die Position der beweglichen Elektrode 30 bei der Position, an der die erste Druckkraft Ps erreicht wurde. Wenn sich die Schweißlinse 78 zusammenzieht, nimmt die Druckkraft aufgrund der elastischen Verformung der jeweiligen Pistolenarme 35, 36 allmählich ab. Der Wert des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms nimmt an die Kontraktion der Schweißlinse 78 angepasst ab. Zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt t5 ist das Schweißen beendet.
Die Positionssteuereinheit 69 beendet die Steuerung, wodurch die Position der beweglichen Elektrode 30 konstant gehalten wird. Dann bewegt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 die bewegliche Elektrode 30 in eine Richtung, in der sie von dem Werkstück W zurückgezogen wird. Die Roboterbetriebssteuereinheit 53 entfernt die Punktschweißpistole 14 durch Antreiben des Roboterantriebsmotors 29 von dem Werkstück W.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Bestromung zu dem vorab festgelegten Zeitpunkt te angehalten, doch besteht keine Beschränkung darauf, und kann auch eine Steuerung vorgenommen werden, wodurch der Stromwert nach dem Beibehalten eines bestimmten Stromwerts allmählich gesenkt wird. Wenn das Werkstück zum Beispiel so gebildet ist, dass sein Hauptbestandteil Aluminium ist, kann der Stromwert nach dem Ausdehnen der Schweißlinse 78 durch die Bestromung auch allmählich verringert werden, ohne die Lieferung des Stroms zu unterbrechen.
6 zeigt ein Diagramm der Druckkraft, wenn bei der Vornahme eines Punktschweißens eine Anomalie des Schweißzustands aufgetreten ist. Die Kurve A ist die Kurve bei einem normalen Schweißzustand. Die Kurven B bis D sind Kurven, wenn es beim Schweißzustand zu einer Anomalie gekommen ist.
Die Kurve B zeigt den Fall einer raschen Abkühlgeschwindigkeit der Schweißlinse. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit der Abnahme der Druckkraft hoch. Wenn das geschweißte Element zum Beispiel ein Element mit Aluminium als Hauptbestandteil ist, kommt es vor, dass bei einer Abnahme der Temperatur der Schweißlinse innerhalb einer kurzen Zeit aufgrund der Restspannung, die im Inneren der Schweißlinse auftritt, im Inneren der Schweißlinse Risse entstehen. Um die Qualität des Schweißens sicherzustellen, ist es günstig, wenn sich die Schweißlinse nicht in einer äußerst kurzen Zeit zusammenzieht.
Die Kurve C zeigt den Fall eines Bruchs des Schweißbereichs, während die Schweißlinse wächst. Das heißt, es wird der Fall gezeigt, in dem es in dem Schweißbereich zu der als Austrieb bezeichneten Erscheinung gekommen ist. In diesem Fall wird der Höchstwert der Druckkraft gering. Außerdem wird die Geschwindigkeit der Abnahme der Druckkraft hoch. Die Kurve D zeigt den Fall, in dem der Wert des an die Elektroden gelieferten Stroms zu groß ist. In diesem Fall dehnt sich die Schweißlinse zu sehr aus. Letztendlich platzt der Schweißbereich auf und kommt es zu einem Spritzen. In diesem Fall wird der Höchstwert der Druckkraft groß. Außerdem werden auch die Anstiegsgeschwindigkeit und die Abnahmegeschwindigkeit der Druckkraft hoch.
Wenn beim Schweißen eine Anomalie auftritt, ändert sich die Veränderungstendenz der Druckkraft. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird wenigstens eines aus der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Zunahme der Druckkraft, der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Abnahme der Druckkraft, und dem Maximalwert der Druckkraft als Veränderungstendenz eingesetzt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 der vorliegenden Ausführungsform eine Beurteilungseinheit 70, die beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht. Die Beurteilungseinheit 70 berechnet die Veränderungstendenz zur Zeit der Vornahme des Schweißens. Dann beurteilt die Beurteilungseinheit 70 auf Basis der tatsächlichen Veränderungstendenz und eines vorab festbelegten Beurteilungsbereichs, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Veränderungstendenz von dem Beurteilungsbereich abweicht. Der Beurteilungsbereich der Veränderungstendenz ist vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert.
Unter Bezugnahme auf 2 und 5 führt die Beurteilungseinheit 70 eine erste Steuerung aus, bei der sie die Beurteilung auf Basis der Steigung der Druckkraft vornimmt. Die Beurteilungseinheit 70 nimmt zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt t1 eine Beurteilung der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Zunahme der Druckkraft vor. Außerdem nimmt die Beurteilungseinheit 70 zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt t3 eine Beurteilung der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Abnahme der Druckkraft vor.
Die Druckkraftdetektionseinheit 66 detektiert zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt den Wert des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms. Die Druckkraftdetektionseinheit 66 kann auf Basis des Werts des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms die Druckkraft P schätzen.
Die Beurteilungseinheit 70 erlangt die Druckkraft P1 zu dem Zeitpunkt t1 und die Druckkraft P2 zu dem Zeitpunkt t2. Die Beurteilungseinheit 70 berechnet die Steigung der Druckkraft zu dem Zeitpunkt t1 ((P2 - P1)/Δt). Der Zeitpunkt t1 und der Zeitpunkt t2 sind vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert. Außerdem ist die Zeitbreite Δt bei der Berechnung der Steigung der Druckkraft vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert.
Unter Bezugnahme auf 6 wird zum Beispiel bei Auftreten des Spritzens von Kurve D die Steigung zur Zeit der Zunahme der Druckkraft größer als die Steigung beim normalen Schweißzustand von Kurve A. Bei der vorliegenden Ausführungsform speichert die Speichereinheit 62 einen Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft zu einer vorab festgelegten Zeit nach dem Beginn der Bestromung. Die Beurteilungseinheit 70 vergleicht die Steigung der Druckkraft mit dem Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Unter Bezugnahme auf 2 und 5 kann zu dem Zeitpunkt t3 ebenfalls die gleiche Steuerung vorgenommen werden. Die Beurteilungseinheit 70 erlangt die Druckkraft P3 zu dem Zeitpunkt t3 und die Druckkraft P4 zu dem Zeitpunkt t4. Die Beurteilungseinheit 70 berechnet die Steigung zur Zeit der Abnahme der Druckkraft ((P4 - P3)/Δt). Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung dieser Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Unter Bezugnahme auf 6 wird die Steigung zur Zeit der Abnahme der Druckkraft zum Beispiel bei den Kurven B bis D kleiner als die Steigung der Druckkraft beim normalen Schweißzustand von Kurve A (der Absolutwert der Steigung wird groß). Die Beurteilungseinheit 70 kann beurteilen, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Die Beurteilung durch die Beurteilungseinheit 70 kann zu einer beliebigen Zeit des Zeitraums, in dem die Bestromung vorgenommen wird, und des Zeitraums, in dem die Bestromung beendet ist, vorgenommen werden. Bei dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, wird im Zeitraum der Zunahme der Druckkraft eine einmalige erste Steuerung vorgenommen und im Zeitraum der Abnahme der Druckkraft eine einmalige erste Steuerung vorgenommen. Die Anzahl der Male der Vornahme der ersten Steuerung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft oder der Abnahme der Druckkraft können mehrere erste Steuerungen erfolgen. Oder die Beurteilungseinheit kann zu mehreren Zeitpunkten mehrere Steigungen der Druckkraft berechnen und die Beurteilung durch den Durchschnittswert der mehreren Steigungen vornehmen. Oder die Beurteilungseinheit kann die Beurteilung unter Verwendung des größten Werts oder des kleinsten Werts der Steigung der Druckkraft unter den mehreren Steigungen vornehmen.
Als nächstes wird eine zweite Steuerung nach der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Unter Bezugnahme auf 2 und 5 setzt die Beurteilungseinheit 70 bei der zweiten Steuerung die maximale Druckkraft Pmax als Veränderungstendenz ein. Zu der Zeit, zu der die Druckkraft maximal geworden ist, beträgt die Steigung der Druckkraft null. Die Beurteilungseinheit 70 kann beurteilen, dass die Druckkraft zu dem Zeitpunkt, zu dem die Steigung der Druckkraft von einem positiven Wert zu null geworden ist, am größten ist. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt auf Basis des Maximalwerts der Druckkraft, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht. Der Beurteilungsbereich für die maximale Druckkraft Pmax kann vorab festgelegt werden, und die Speichereinheit 62 kann den Beurteilungsbereich speichern. Die Beurteilungseinheit 70 kann die maximale Druckkraft Pmax auf Basis der von der Druckkraftdetektionseinheit 66 ausgegebenen Druckkraft detektieren.
Unter Bezugnahme auf 6 wird der Maximalwert der Druckkraft im Fall der Kurve C kleiner als der Maximalwert der Druckkraft beim normalen Schweißzustand von Kurve A. Bei der Kurve D wird der Maximalwert der Druckkraft größer als der Maximalwert der Druckkraft beim normalen Schweißzustand von Kurve A. Daher kann die Beurteilungseinheit 70 auf Basis des Maximalwerts der tatsächlich detektierten Druckkraft und des Beurteilungsbereichs beurteilen, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn der Maximalwert der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht. Im Fall der Kurve C kann die Beurteilungseinheit 70 beurteilen, ob die Schweißlinse ausreichend wächst oder nicht. Im Fall der Kurve D kann die Beurteilungseinheit 70 beurteilen, ob der Schweißstrom zu groß wird und sich die Schweißlinse zu sehr ausgedehnt hat oder nicht.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 der vorliegenden Ausführungsform eine Meldeeinheit 71, die einer anderen Vorrichtung den Schweißzustand mitteilt. Wenn die Beurteilungseinheit 70 beurteilt hat, dass der Schweißzustand abnormal ist, meldet die Meldeeinheit 71 der anderen Vorrichtung, dass der Schweißzustand abnormal ist. Die Meldeeinheit 71 der vorliegenden Ausführungsform teilt dem Lehrsteuerpult 42 den Schweißzustand über die Robotersteuervorrichtung 16 mit. Die Anzeigeeinheit 44 kann den Schweißzustand anzeigen. Zum Beispiel meldet die Anzeigeeinheit 44 einem Betreiber den Umstand, dass beim Schweißen eine Anomalie aufgetreten ist, durch Anzeigen.
Als andere Vorrichtung, der die Meldeeinheit 71 den Schweißzustand mitteilt, kann eine beliebige Vorrichtung eingesetzt werden. Wenn die Steuervorrichtung 15 zum Beispiel an eine Produktionsverwaltungsvorrichtung, die an einem anderen Ort eingerichtet ist, angeschlossen ist, kann der Produktionsverwaltungsvorrichtung ein Schweißanomaliesignal gesendet werden.
Oder die Meldeeinheit 71 meldet der Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 und der Robotersteuereinheit 16, dass beim Schweißen eine Anomalie aufgetreten ist. Die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 hält die Schweißtätigkeit an, und die Roboterbetriebssteuereinheit 53 kann den Betrieb des Roboters 12 anhalten. Wenn der Schweißzustand abnormal ist, ist es auch möglich, die Anomalie des Schweißzustands an der Anzeigeeinheit 44 anzuzeigen und die weitere Schweißtätigkeit fortzusetzen. Wenn der Schweißzustand abnormal ist, besteht keine Beschränkung auf die Steuerung, bei der eine Meldung an eine andere Vorrichtung erfolgt, sondern kann eine beliebige Steuerung vorgenommen werden.
Übrigens kann die Steuervorrichtung 15 der vorliegenden Ausführungsform bei einer Beurteilung durch die Beurteilungseinheit 70, dass der Schweißzustand abnormal ist, eine Hilfssteuerung vornehmen, die die Druckkraft korrigiert. Zunächst wird ein Beispiel für die Vornahme der Hilfssteuerung während des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft erklärt. Während des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft kann es vorkommen, dass die Steigung der Druckkraft zu gering wird. Mit anderen Worten kann es vorkommen, dass der Absolutwert der Steigung der Druckkraft zu groß wird. Unter Bezugnahme auf 6 zeigt die Kurve B ein Beispiel für eine plötzliche Abkühlung der Schweißlinse 78. Wenn bei der Kurve B Strom an die Elektroden 30, 32 geliefert wurde, um die plötzliche Abkühlung der Schweißlinse zu unterdrücken, steigt aus bestimmten Gründen der Schweißwiderstand an und wird der Fluss des Schweißstroms schlecht.
7 zeigt ein Diagramm zur Erklärung der Hilfssteuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Kurve F zeigt wie die obige Kurve B ein Beispiel für eine plötzliche Abkühlung der Schweißlinse 78. Die Beurteilungseinheit 70 detektiert, dass die Steigung der Druckkraft während des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich abweicht. Bei diesem Beispiel detektiert die Beurteilungseinheit 70 zu dem Zeitpunkt t6, dass die Steigung der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich abweicht. Die Positionssteuereinheit 69 hält die Steuerung zur Beibehaltung der Position der beweglichen Elektrode 30 an. Doch die Druckkraftsteuereinheit 68 nimmt die Steuerung, die die Abnahme der Druckkraft unterdrückt, vor. Die Druckkraftsteuereinheit 68 steuert den Elektrodenantriebsmotor so, dass der Absolutwert der Steigung der Druckkraft gering wird.
Die Druckkraftsteuereinheit 68 nimmt eine Steuerung vor, um die bewegliche Elektrode 30 zu dem Werkstück W hin zu pressen. Die Druckkraftsteuereinheit 68 der vorliegenden Ausführungsform erhöht die Größe des Stroms, der dem Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, so, dass die Druckkraft um ein vorab festgelegtes Zunahmeausmaß zunimmt. Die Beziehung zwischen dem Zunahmeausmaß der Druckkraft und dem Erhöhungsausmaß des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms ist vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert.
Oder die Druckkraftsteuereinheit 68 erlangt die Druckkraft von der Druckkraftdetektionseinheit 66. Dann kann die Druckkraftsteuereinheit den Strom, der dem Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, erhöhen, bis die Steigung der Druckkraft eine vorab festgelegte Steigung erreicht. In diesem Fall erhöht die Druckkraftsteuereinheit 68 den Strom zum Beispiel um ein vorab festgelegtes Erhöhungsausmaß. Die Druckkraftsteuereinheit 68 erlangt die Druckkraft in bestimmten Zeitabständen und berechnet die Steigung der Druckkraft. Dann kann die Druckkraftsteuereinheit 68 eine Rückkopplungssteuerung vornehmen, bei der der Stromwert weiter erhöht wird, falls die Steigung der Druckkraft die vorab festgelegte Steigung nicht erreicht hat.
Die Kurve E entspricht einem Beispiel, wenn eine Hilfssteuerung vorgenommen wurde. Zu dem Zeitpunkt t6 wird die Steuerung, um die Position der beweglichen Elektrode 30 konstant beizubehalten, angehalten und die Steuerung zur Unterdrückung einer Abnahme der Druckkraft begonnen. Bei dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, steuert die Druckkraftsteuereinheit 68 den an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Strom so, dass die Druckkraft zum Zeitpunkt des Anhaltens der Steuerung zum Beibehalten der Position der Elektrode beibehalten wird. Wenn die Druckkraft konstant beibehalten wird, kann der Schweißlinse ausreichend Wärme geliefert werden, damit der Bestromungswiderstand nicht abnimmt.
Durch die Vornahme der Hilfssteuerung, wenn die Steigung der Druckkraft während des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft zu gering geworden ist, kann eine plötzliche Abkühlung der Schweißlinse unterdrückt werden. Da die Schwankung der Druckkraft glatt wird, kann eine plötzliche Veränderung der im Inneren der Schweißlinse 78 auftretenden Restspannung vermieden werden. Als Folge kann die Entstehung von Rissen im Inneren der Schweißlinse 78 unterdrückt werden und kann durch die Vornahme der Hilfssteuerung eine Verschlechterung der Qualität der Schweißung unterdrückt werden. Insbesondere kann es vorkommen, dass trotz einer Detektion der Druckkraft und der Vornahme einer Korrektur der Druckkraft, nachdem die Druckkraft bis auf einen bestimmten Wert abgenommen hat, diese Korrektur nicht rechtzeitig erfolgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann eine Schweißanomalie zu einem frühen Zeitpunkt detektiert werden, da die Beurteilung auf Basis der Steigung der Druckkraft erfolgt. Daher kann eine plötzliche Abkühlung der Schweißlinse zu einem frühen Zeitpunkt unterdrückt werden.
Bei der obigen Hilfssteuerung wurden eine Steuerung, bei der die Druckkraft allmählich verringert wird, und eine Steuerung, bei der die Druckkraft ungefähr konstant beibehalten wird, erklärt, doch besteht keine Beschränkung darauf, und kann die Hilfssteuerung auch eine Steuerung umfassen, bei der die Druckkraft allmählich erhöht wird.
Als nächstes wird eine Hilfssteuerung erklärt, die während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft vorgenommen wird. Während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft kann es vorkommen, dass die Steigung der Druckkraft zu groß wird. Da bei der Kurve D von 6 der Schmelzstrom groß geworden ist, wird die Geschwindigkeit der Zunahme der Druckkraft hoch. Die Beurteilungseinheit 70 detektiert, dass die Druckkraft während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich abweicht. Die Positionssteuereinheit 69 hält die Steuerung zum Beibehalten der Position der Elektrode nach der Bestromung an. Dann kann die Druckkraftsteuereinheit 68 den Elektrodenantriebsmotor 34 so steuern, dass die Steigung der Druckkraft gering wird.
Zum Beispiel kann die Druckkraftsteuereinheit 68 den Strom, der an den Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, verringern, damit die Druckkraft um ein vorab festgelegtes Abnahmeausmaß verringert wird. Die Beziehung zwischen dem Abnahmeausmaß der Druckkraft und dem Verringerungsausmaß des an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Stroms ist vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert. Oder die Druckkraftsteuereinheit 68 kann die Druckkraft von der Druckkraftdetektionseinheit 66 erlangen. Die Druckkraftsteuereinheit 68 kann den an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferten Strom verringern, bis die Steigung der Druckkraft die vorab festgelegte Steigung erreicht. Oder die Druckkraftsteuereinheit 68 kann den Elektrodenantriebsmotor 34 so steuern, dass die Druckkraft ungefähr konstant wird.
Durch die Vornahme der Hilfssteuerung während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft kann ein plötzliches Wachsen der Schweißlinse unterdrückt werden. Zum Beispiel ist bei der Kurve D von 6 der Schmelzstrom groß und dehnt sich die Schweißlinse zu sehr aus. In einem solchen Fall kann durch die Vornahme der Hilfssteuerung die Geschwindigkeit der Zunahme der Druckkraft gering gestaltet werden. Da unterdrückt werden kann, dass die Schweißlinse zu groß wird, kann das Auftreten eines Spritzens oder dergleichen unterdrückt werden.
Bei der oben beschriebenen Hilfssteuerung, die während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft vorgenommen wird, wurden eine Steuerung, bei der die Anstiegsgeschwindigkeit der Druckkraft beschränkt wird, und eine Steuerung, bei der die Druckkraft ungefähr konstant beibehalten wird, erklärt, doch besteht keine Beschränkung darauf und kann die Hilfssteuerung auch eine Steuerung umfassen, bei der die Druckkraft allmählich verringert wird.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung zur Vornahme der Beurteilung des Schweißzustands und der Hilfssteuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. Bevor die in 8 gezeigte Steuerung begonnen wird, werden der Roboter 12 und die Punktschweißpistole 14 angetrieben und wird das Werkstück W zwischen dem Paar von Elektroden 30, 32 eingeklemmt.
In Schritt 111 beaufschlagt die Druckkraftsteuereinheit das Werkstück W durch Antreiben des Elektrodenantriebsmotors 34 mit einer Druckkraft bis zu der ersten Druckkraft.
Dann wird die Steuerung durch die Druckkraftsteuereinheit 68 in Schritt 112 nach dem Erreichen der ersten Druckkraft angehalten. Die Positionssteuereinheit 69 beginnt die Steuerung, um die Position der beweglichen Elektrode 30 konstant zu halten. In Schritt 113 beginnt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 mit der Bestromung. Dabei nimmt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61 eine derartige Steuerung vor, dass in den Elektroden 30, 32 ein Strom mit einem vorab festgelegten Stromwert fließt.
Als nächstes detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 in Schritt 114 während des Zeitraums einer vorab festgelegten Bedingung die auf das Werkstück W ausgeübte Druckkraft. In Schritt 115 berechnet die Beurteilungseinheit 70 auf Basis der detektierten Druckkraft die Veränderungstendenz der Druckkraft. Zum Beispiel berechnet die Beurteilungseinheit 70 bei der ersten Steuerung die Steigung der Druckkraft als Veränderungstendenz.
Dann beurteilt die Beurteilungseinheit 70 in Schritt 116, ob die Veränderungstendenz von dem Beurteilungsbereich abweicht oder nicht. Wenn die Veränderungstendenz innerhalb des Beurteilungsbereichs liegt, kann beurteilt werden, dass das Schweißen in einem normalen Zustand vorgenommen wird, und endet die Steuerung daher. Wenn die Veränderungstendenz in Schritt 116 von dem Beurteilungsbereich abweicht, kann beurteilt werden, dass der Schweißzustand abnormal ist. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 117 über.
In Schritt 117 wird beurteilt, ob eine Hilfssteuerung vorgenommen werden soll oder nicht. Die Information, ob eine Hilfssteuerung vorgenommen werden soll oder nicht, kann von dem Betreiber vorab in die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 eingegeben werden. Wenn in Schritt 117 keine Hilfssteuerung vorgenommen wird, geht die Steuerung zu Schritt 118 über.
In Schritt 118 sendet die Meldeeinheit 71 ein Signal, dass beim Schweißen eine Anomalie aufgetreten ist, an die Robotersteuervorrichtung 16. Die Robotersteuervorrichtung 16 sendet das Signal, dass beim Schweißen eine Anomalie aufgetreten ist, an das Lehrsteuerpult 42. Dann zeigt die Anzeigeeinheit 44 an, dass beim Schweißen eine Anomalie aufgetreten ist. Wenn in Schritt 117 eine Hilfssteuerung vorgenommen wird, geht die Steuerung zu Schritt 119 über.
In Schritt 119 beurteilt die Schweißpistolenbetriebssteuereinheit 61, ob der gegenwärtige Zustand der Zeitraum der Abnahme der Druckkraft ist oder nicht. Wenn der gegenwärtige Zustand der Zeitraum der Abnahme der Druckkraft ist, geht die Steuerung zu Schritt 120 über. Wenn der gegenwärtige Zustand der Zeitraum der Zunahme der Druckkraft ist, geht die Steuerung zu Schritt 121 über.
In Schritt 120 bzw. 121 wird die Hilfssteuerung vorgenommen. In Schritt 120 wird eine Steuerung vorgenommen, bei der der an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferte Strom erhöht wird, um die Geschwindigkeit der Abnahme der Druckkraft zu beschränken. In Schritt 121 wird eine Steuerung vorgenommen, bei der der an den Elektrodenantriebsmotor 34 gelieferte Strom verringert wird, um die Anstiegsgeschwindigkeit der Druckkraft zu beschränken. Die Hilfssteuerung wird bis zum Abschluss des Schweißens fortgesetzt.
9 zeigt ein Diagramm zur Erklärung einer dritten Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands. Bei der dritten Steuerung nimmt die Beurteilungseinheit 70 die Beurteilung nicht auf Basis der Steigung der Druckkraft zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt nach dem Beginn der Bestromung vor, sondern nimmt sie die Beurteilung auf Basis der Steigung der Druckkraft bei der detektierten Druckkraft vor.
In der Speichereinheit 62 ist vorab ein Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft bei einer Größe der Druckkraft gespeichert. Zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt t7 nach dem Beginn der Bestromung detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 eine Druckkraft P61. Außerdem detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 eine Druckkraft P62 zu einem Zeitpunkt nach einer Zeitbreite Δt.
Die Beurteilungseinheit berechnet auf Basis der Druckkraft P61 und der Druckkraft P62 und der Zeitbreite Δt im Zeitraum der Zunahme der Druckkraft die Steigung bei der Druckkraft P1. Die Beurteilungseinheit 70 erlangt den Beurteilungsbereich der Steigung bei der Druckkraft P1. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustands abnormal ist, wenn die Steigung bei der Druckkraft P61 von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Auch im Zeitraum der Abnahme der Druckkraft detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 Druckkräfte P71 und P72. Die Beurteilungseinheit 70 erlangt den Beurteilungsbereich für die Steigung bei der Druckkraft P71. Die Beurteilungseinheit 70 berechnet die Steigung der Druckkraft bei der Druckkraft P71. Die Beurteilungseinheit 71 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft bei der Druckkraft P71 von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Unter Bezugnahme auf 6 unterscheidet sich die Steigung der Druckkraft bei einer vorab festgelegten Druckkraft der Kurve D von der Steigung der Druckkraft bei einer vorab festgelegten Druckkraft der Kurve A. Bei den Kurven B und C ist während des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft die Steigung der Druckkraft bei einer vorab festgelegten Druckkraft von der Steigung der Kurve A verschieden. Auf diese Weise kann die Beurteilungseinheit 70 eine Beurteilung auf Basis eines vorab festgelegten Beurteilungsbereichs für die Steigung der Druckkraft bei einer Größe der Druckkraft vornehmen.
Bei der oben beschriebenen dritten Steuerung sind die Zeitpunkte für die Vornahme der Messung der Druckkraft festgelegt, doch besteht keine Beschränkung darauf. Zum Beispiel kann die Druckkraft, bei der die Beurteilung vorgenommen wird, vorab festgelegt und in der Speichereinheit 62 gespeichert sein. Die Druckkraftdetektionseinheit 66 detektiert die Druckkraft in vorab festgelegten Zeitabständen. Die Beurteilungseinheit 70 kann dann die Beurteilung des Schweißzustands vornehmen, wenn die Druckkraft die Größe, bei der die Beurteilung vorgenommen werden soll, erreicht hat.
10 zeigt ein Diagramm zur Erklärung einer vierten Steuerung zur Beurteilung des Schweißzustands. Bei der vierten Steuerung wird die erste Steuerung in vorab festgelegten Zeitabständen wiederholt vorgenommen. Das heißt, die erste Steuerung wird während des Zeitraums der Vornahme der Bestromung fortdauernd wiederholt.
Nach dem Beginn der Bestromung zu dem Zeitpunkt ts detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 die Druckkraft und beurteilt die Beurteilungseinheit 70 die Steigung der Druckkraft in vorab festgelegten Zeitabständen Δt. Zum Beispiel beurteilt die Beurteilungseinheit 70 die Steigung der Druckkraft von dem Zeitpunkt ts bis zu dem Zeitpunkt t81, beurteilt sie die Steigung der Druckkraft von dem Zeitpunkt t81 bis zu dem Zeitpunkt t82, und wiederholt sie diese Beurteilung weiter. Der Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft in den einzelnen Bereichen ist vorab in der Speichereinheit 62 gespeichert. Die Beurteilungseinheit 70 beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft in dem jeweiligen Bereich von dem Beurteilungsbereich abweicht. Durch die Vornahme dieser Steuerung kann die Veränderung der Druckkraft chronologische beurteilt werden. Bei der vierten Steuerung kann der Schweißzustand genauer als bei der ersten Steuerung beurteilt werden. Außerdem kann bei der vierten Steuerung eine Anomalie des Schweißzustand frühzeitig entdeckt werden.
Bei dem in 10 gezeigten Beispiel wird die erste Steuerung wiederholt vorgenommen, doch besteht keine Beschränkung darauf, und kann auch die dritte Steuerung wiederholt vorgenommen werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform detektiert die Druckkraftdetektionseinheit 66 die Druckkraft auf Basis der Größe des Stroms, der dem Elektrodenantriebsmotor 34 geliefert wird, doch besteht keine Beschränkung darauf, und kann die Druckkraftdetektionseinheit 66 die Druckkraft durch eine beliebige Steuerung schätzen.
11 ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Bereichs der Elektroden einer zweiten Punktschweißvorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Bei der zweiten Punktschweißvorrichtung 11 ist an der Ausgangswelle des Elektrodenantriebsmotors 34 ein Drehmomentsensor 38 angeordnet. Die Druckkraftdetektionseinheit 66 kann die Druckkraft auf Basis des Ausgangs des Drehmomentsensors 38 detektieren. Somit kann die tatsächliche Druckkraft auch durch Anordnen eines Drehmomentsensors 38 detektiert werden. Der Drehmomentsensor 38 kann zum Beispiel um einen Kugelgewindetrieb, der die bewegliche Elektrode 30 antreibt, angeordnet werden.
Der Beurteilungsbereich für die Veränderungstendenz bei der vorliegenden Ausführungsform kann vorab festgelegt werden. Der Beurteilungsbereich für die Veränderungstendenz kann auf Basis des Ergebnisses der Vornahme des Schweißens eines Werkstücks festgelegt werde. Oder der Beurteilungsbereich für die Veränderungstendenz kann durch Lernen mehrerer Ergebnisse festgelegt werden. Nachstehend wird ein Verfahren zur Festlegung des Beurteilungsbereichs durch Maschinenlernen erklärt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Steuervorrichtung 15 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Maschinenlernvorrichtung 19. Die Maschinenlernvorrichtung 19 umfasst eine elektronische Steuereinheit, die eine CPU und dergleichen enthält. Die Maschinenlernvorrichtung 19 ist an die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 angeschlossen. Die Maschinenlernvorrichtung 19 ist so ausgeführt, dass sie von der Schweißpistolensteuervorrichtung 18 Informationen in Bezug auf das Schweißen erlangen kann. Es ist auch möglich, dass die Robotersteuervorrichtung 16 oder die Schweißpistolensteuervorrichtung 18 über die Funktion der Maschinenlernvorrichtung 19 verfügt.
Die Maschinenlernvorrichtung verfügt über die Funktion, aus einer Sammlung von in die Vorrichtung eingegebenen Daten durch Analysieren darunter befindliche nützliche Beschränkungen, Kenntnisausdrücke, Beurteilungsbeschränkungen und dergleichen zu extrahieren, das Beurteilungsergebnis auszugeben und Kenntnisse zu erlernen. Dafür gibt es verschiedenste Verfahren, die grob in „überwachtes Lernen“, „unüberwachtes Lernen“ und „bestärkendes Lernen“ eingeteilt werden. Für die Durchführung dieser Verfahren gibt es ein als „tiefes Lernen“ bezeichnetes Verfahren, das Extrakte von Merkmalsgrößen an sich lernt.
Bei dem überwachten Lernen wird einer Maschinenlernvorrichtung eine große Menge an Gruppen von Daten aus bestimmten Eingaben und Ergebnissen (Label) bereitgestellt, und können dadurch Merkmale in diesen Datensätzen erlernt und Modelle, um aus Eingaben Ergebnisse zu folgern, das heißt, ihre Beziehungen, induktiv erlangt werden. Dies kann unter Verwendung eines Algorithmus wie etwa eines neuronalen Netzwerks durchgeführt werden.
Das unüberwachte Lernen ist ein Verfahren, bei dem durch Versorgen einer Maschinenlernvorrichtung mit einer großen Menge nur von Eingabedaten erlernt wird, welche Verteilung die Eingabedaten aufweisen, und der Vorrichtung auch ohne eine Bereitstellung von entsprechenden „Lehrer‟ ausgangsdaten die Vornahme von Komprimierungen, Klassifizierungen, Formungen und dergleichen von Eingangsdaten gelehrt wird. Objekte mit ähnlichen Merkmalen unter den Datensätzen können „zusammengeballt“ werden. Durch Vornehmen einer derartigen Verteilung unter Verwendung der Ergebnisse, dass irgendwelche Standards festgelegt werden und diese optimiert werden, kann eine Vorhersage von Ausgängen durchgeführt werden. Als Zwischenproblemstellung zwischen dem „überwachten Lernen“ und dem „unüberwachten Lernen“ gibt als das als „teilüberwachtes Lernen“ bezeichnete Lernen. Dies entspricht einem Fall, bei dem nur zum Teil Gruppen von Daten aus Eingaben und Ausgaben vorhanden sind, während es sich beim dem Rest nur um Eingabedaten handelt.
Bei dem bestärkenden Lernen wird das Problem wie folgt festgelegt.

• Die Maschinenlernvorrichtung beobachtet den Zustand der Umgebung und bestimmt eine Handlung.
• Die Umgebung verändert sich gemäß irgendwelchen Regeln, und auch die eigene Handlung verändert die Umgebung.
• Für jede Handlung wird ein Belohnungssignal erhalten.
• Die Summe der (diskontierten) Belohnungen in der Zukunft soll maximiert werden.
• Das Lernen beginnt in einem Zustand, in dem das durch die Handlung hervorgerufene Ergebnis völlig unbekannt ist oder nur unvollständig bekannt ist. Die Maschinenlernvorrichtung kann das Ergebnis erst beim tatsächlichen Betrieb als Daten erhalten. Das heißt, es ist nötig, durch Ausprobieren die optimale Handlung zu suchen.
• Es ist auch möglich, das menschliche Verhalten imitierend einen Zustand, in dem ein früheres Lernen (das obige überwachte Lernen oder das Verfahren des inversen bestärkenden Lernens) erfolgt ist, als Anfangszustand anzusetzen und das Lernen von einem guten Ausgangspunkt zu beginnen.

Das bestärkende Lernen ist ein Verfahren, bei dem durch Erlernen nicht nur von Beurteilungen und Klassifizierungen sondern auch von Handlungen passende Handlungen auf Basis der Wechselwirkungen der Handlungen mit der Umgebung erlernt werden, das heißt, ein Lernen zur Maximierung der zukünftig erhaltenen Belohnung. Dies bedeutet, dass bei der vorliegenden Ausführungsform Handlungen erlangt werden können, die einen Einfluss auf die Zukunft ausüben. Die Erklärung wird für den Fall des Q-Lernens als Beispiel fortgeführt, doch besteht keine Beschränkung darauf.
Das Q-Lernen ist ein Verfahren, bei dem ein Wert Q(s,a), der unter Bestehen eines gewissen Umweltzustands s eine Handlung a wählt, erlernt wird. Das heißt, bei einem gewissen Umweltzustand s kann eine Handlung a mit einem höchsten Wert Q(s,a) als ideale Handlung gewählt werden. Doch zu Beginn ist für die Beziehung aus dem Zustand s und der Handlung a der richtige Wert für den Wert Q(s,a) völlig unbekannt. Nun wählt ein Agent (ein handelndes Subjekt) unter Bestehen eines gewissen Zustands s verschiedene Handlungen a und wird für die Handlung a zu jener Zeit eine Belohnung erhalten. Dadurch erlernt der Agent die Wahl einer besseren Handlung, das heißt, den richtigen Wert Q(s,a).
Da die Summe der Belohnungen, die als Ergebnis der Handlung in der Zukunft erhalten werden, maximiert werden soll, wird darauf abgezielt, letztendlich Q(s,a) = E[Σγ^tr_t] zu erreichen (der Erwartungswert wird für die Zustandsveränderung gemäß der idealen Handlung genommen. Da diese natürlich nicht bekannt ist, muss unter Suchen gelernt werden). Die Aktualisierungsformel für diesen Wert Q(s,a) kann zum Beispiel durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden. $Q (s_{t}, a_{t}) \leftarrow Q (s_{t}, a_{t}) + α (r_{i + 1} + γ max_{a} Q (s_{i + 1}, a) - Q (s_{t}, a_{t}))$
Hier steht s_t für den Zustand der Umwelt zu einem Zeitpunkt t und at für die Handlung zu dem Zeitpunkt t. Durch die Handlung at verändert sich der Zustand zu s_t+1. r_t+1 ist die Belohnung, die durch die Veränderung des Zustands erhalten werden kann. Das mit „max“ versehene Glied ist der mit γ multiplizierte Q-Wert, wenn unter dem Zustand s_t+1 die Handlung a mit dem zu dieser Zeit bekannten höchsten Q-Wert gewählt wurde. γ ist ein Parameter von 0 < γ ≦ 1, der als Diskont-Faktor bezeichnet wird. α ist der Lernkoeffizient, der in einem Bereich von 0 < α ≦ 1 liegt.
Diese Formel zeigt ein Verfahren, um auf Basis einer Belohnung r_t+1, die als Ergebnis einer Handlung at erhalten wurde, den Wert Q(stat) der Handlung at bei dem Zustand s_t zu aktualisieren. Dies zeigt, dass Q(st,at) vergrößert wird, wenn der Bewertungswert Q(s_t+1, max a_t+1) der besten Handlung max a bei dem nächsten Zustand infolge der Belohnung r_t+1 und der Handlung a größer als der Bewertungswert Q(st,at) der Handlung a bei dem Zustand s ist, während, wenn er umgekehrt kleiner ist, auch Q(st,at) verkleinert wird. Das heißt, der Wert einer gewissen Handlung bei einem gewissen Zustand wird an eine sofort als Ergebnis erhaltene Belohnung und den Wert der besten Handlung bei dem nächsten Zustand aufgrund dieser Handlung angenähert.
Als Verfahren, um Q(s,a) an einer Rechenvorrichtung auszudrücken, gibt es das Verfahren, bei dem die Werte für alle Zustands-Handlungs-Paare (s, a) als Tabelle (Handlungswerttabelle) unterhalten werden, und das Verfahren, bei dem eine Funktion vorbereitet wird, die Q(s,a) approximiert. Bei dem letztgenannten Verfahren kann die obige Aktualisierungsformel durch Regulieren der Parameter der Näherungsfunktion durch ein Verfahren wie das stochastische Gradientenabstiegsverfahren realisiert werden. Als Näherungsfunktion kann zum Beispiel ein neuronales Netzwerk verwendet werden.
12 zeigt ein Blockdiagramm einer Maschinenlernvorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 2 und 12 aktualisiert die Maschinenlernvorrichtung 19 der vorliegenden Ausführungsform den Beurteilungsbereich nach einer anfänglichen Festlegung des Beurteilungsbereichs durch Maschinenlernen. Die Maschinenlernvorrichtung 19 umfasst eine Eingabeeinheit 83, eine Zustandserlangungseinheit 84 und eine Lerneinheit 85. Außerdem umfasst die Maschinenlernvorrichtung 19 eine Entscheidungsfindungseinheit 88 und eine Speichereinheit 89. Die Speichereinheit 89 speichert beliebige Informationen im Zusammenhang mit dem Maschinenlernen.
Die Zustandserlangungseinheit 84 erlangt von der Schweißpistolensteuervorrichtung 18 Daten im Zusammenhang mit dem Punktschweißzustand zur Zeit der Vornahme des Schweißens. Bei der vorliegenden Ausführungsform erlangt die Zustandserlangungseinheit 84 den Zustand der Punktschweißvorrichtung zur Zeit der Vornahme der Beurteilung. Oder ein Betreiber gibt Informationen hinsichtlich der Qualität des Schweißens wie Ergebnisse einer Prüfung der Schweißung über die Eingabeeinheit 83 in die Lerneinheit 85 ein.
Die Lerneinheit 85 legt durch Lernen eine Bewertungsfunktion (Handlungswerte) fest. Die Lerneinheit 85 aktualisiert eine Handlungswerttabelle auf Basis von eingegebenen Informationen. Die Handlungswerttabelle der vorliegenden Ausführungsform ist eine Tabelle, die die durch Lernen festgelegte Bewertungsfunktion, Belohnungen, Daten hinsichtlich des Zustands der Punktschweißvorrichtung sowie Ergebnisse von Werkstückprüfungen enthält.
Eine Belohnungsberechnungseinheit 86 legt auf Basis der erlangten Informationen eine Belohnung fest. Beispielsweise nimmt der Betreiber eine Überprüfung eines tatsächlich geschweißten Elements vor. Der Betreiber gibt die Überprüfungsergebnisse in die Maschinenlernvorrichtung 19 ein. Die Belohnungsberechnungseinheit 86 kann eine umso größere Belohnung festlegen, je näher der Schweißlinsendurchmesser einer gewünschten Größe kommt. Außerdem kann nach dem Schweißen eine Zugfestigkeitsprüfung des Schweißbereichs vorgenommen werden. Die Belohnungsberechnungseinheit 86 kann eine umso größere Belohnung festlegen, je größer die Zugfestigkeit ist. Oder die Belohnungsberechnungseinheit 86 kann eine große Belohnung festlegen, wenn im Inneren des Schweißbereichs keine Risse entstanden sind.
Eine Funktionsaktualisierungseinheit 87 aktualisiert die Bewertungsfunktion für die Handlung auf Basis der erlangten Informationen und der durch die Belohnungsberechnungseinheit 86 festgelegten Belohnung. Hier entspricht die Handlung dem Beurteilungsbereich. Die Entscheidungsfindungseinheit 88 bestimmt auf Basis der durch die Lerneinheit 86 festgelegten Bewertungsfunktion den Bewertungsbereich. Zum Beispiel kann die Entscheidungsfindungseinheit 88 einen Bewertungsbereich mit einem hohen Handlungswert wählen.
Durch das Festlegen des Beurteilungsbereichs mittels Maschinenlernens kann eine Beurteilung in einem passenden Beurteilungsbereich vorgenommen werden. Da die Anzahl der verarbeiteten Daten groß wird, wenn der Beurteilungsbereich wie bei der oben beschriebenen dritten Steuerung chronologisch festgelegt wird, ist das Maschinenlernen effektiv. Durch die chronologische Festlegung des Beurteilungsbereichs kann eine ideale Veränderung der Druckkraft erlangt werden.
Die Punktschweißpistole bei der vorliegenden Ausführungsform wird durch einen Roboter gehalten, doch besteht keine Beschränkung darauf, und kann sie durch eine beliebige Vorrichtung gehalten werden. Zum Beispiel kann die Punktschweißpistole so ausgeführt sein, dass sie an einer Fixiervorrichtung fixiert ist und ein Roboter das Werkstück bewegt.
Durch die vorliegende Erfindung kann eine Punktschweißvorrichtung bereitgestellt werden, die den Schweißzustand während des Zeitraums der Ausführung des Schweißens beurteilt.
Bei den einzelnen oben beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge der Schritte in einem Umfang, in dem die Funktion oder die Wirkung nicht verändert wird, beliebig geändert werden. Die obigen Ausführungsformen können beliebig kombiniert werden.
In den einzelnen oben beschriebenen Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und beschränken die Erfindung nicht. Ausführungsformen beinhalten auch Änderungen der in den Ansprüchen gezeigten Formen.

Claims

Punktschweißvorrichtung (10, 11), umfassend eine Punktschweißpistole (14), die ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Elektroden (30, 32) und einen Elektrodenantriebsmotor (34), der wenigstens eine Elektrode aus dem Paar von Elektroden (30, 32) antreibt, umfasst, und eine Schweißpistolensteuervorrichtung (18), die die Punktschweißpistole (14) steuert, wobei die Schweißpistolensteuervorrichtung (18) eine Druckkraftsteuereinheit (68), die eine Druckkraft steuert, eine Druckkraftdetektionseinheit (66), die die Druckkraft, die das Paar von Elektroden (30, 32) auf ein Element ausübt, detektiert, eine Positionssteuereinheit (69), die die Position der Elektroden (30, 32) steuert, eine Beurteilungseinheit (70), die während des Zeitraums der Bestromung der Elektroden (30, 32) beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht, und eine Speichereinheit (62), die Informationen bezüglich des Schweißens speichert, umfasst, wobei die Druckkraftsteuereinheit (68) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass die vor der Bestromung auf die Elektroden (30, 32) ausgeübte Druckkraft eine vorab festgelegte Anfangsdruckkraft erreicht, wobei die Positionssteuereinheit (69) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass er die Elektroden (30) nach der Bestromung an Positionen hält, an welchen vor der Bestromung die Anfangsdruckkraft erreicht wird, wobei die Beurteilungseinheit (70) die durch die Druckkraftdetektionseinheit (66) detektierte Druckkraft erlangt und auf Basis einer Veränderungstendenz, die wenigstens eines aus der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Zunahme der Druckkraft und der Steigung der Druckkraft zur Zeit der Abnahme der Druckkraft beurteilt, ob der Schweißzustand normal ist oder nicht, und wobei, wenn die Beurteilungseinheit (70) das Abweichen der Steigung der Druckkraft von dem vorab festgelegten Beurteilungsbereich detektiert, die Positionssteuereinheit (69) die Steuerung zur Beibehaltung der Position der Elektroden (30, 32) nach der Bestromung anhält, und die Druckkraftsteuereinheit (68) den Elektrodenantriebsmotor (34) so steuert, dass der Absolutwert der Steigung der Druckkraft klein wird.
Punktschweißvorrichtung (10, 11) nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit (62) einen Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft bei einer Größe der Druckkraft während des Zeitraums der Zunahme der Druckkraft oder des Zeitraums der Abnahme der Druckkraft speichert, und die Beurteilungseinheit (70) beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft bezüglich einer vorab festgelegten Größe der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Punktschweißvorrichtung (10, 11) nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit (62) einen Beurteilungsbereich für die Steigung der Druckkraft zu einer vorab festgelegten Zeit nach dem Beginn der Bestromung speichert, und die Beurteilungseinheit (70) beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft bezüglich einer vorab festgelegten Zeit nach dem Beginn der Bestromung von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Punktschweißvorrichtung (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Speichereinheit (62) Beurteilungsbereiche für die Steigung der Druckkraft in jeweils vorab festgelegten Zeitabständen nach dem Beginn der Bestromung speichert, und die Beurteilungseinheit (70) jeweils in den vorab festgelegten Zeitabständen beurteilt, ob die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht oder nicht, und beurteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Steigung der Druckkraft von dem Beurteilungsbereich abweicht.
Punktschweißvorrichtung (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Lernvorrichtung (19), die den Beurteilungsbereich für die Veränderungstendenz durch Maschinenlernen festlegt.
Punktschweißvorrichtung (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schweißpistolensteuervorrichtung (18) eine Meldeeinheit (71) umfasst, die einer anderen Vorrichtung den Schweißzustand mitteilt, wobei die Meldeeinheit (71) der anderen Vorrichtung mitteilt, dass der Schweißzustand abnormal ist, wenn die Beurteilungseinheit (70) beurteilt hat, dass der Schweißzustand abnormal ist.