DE112020006625T5

DE112020006625T5 - Widerstandspunktschweisssteuerungssystem und entsprechendes verfahren

Info

Publication number: DE112020006625T5
Application number: DE112020006625.8T
Authority: DE
Inventors: Sung Hoon Jung; Yang Woo Noh; Sanghyun Yoo; Si Eun Kim; Roman Gr. Maev; Andriy M. Chertov; Donald Ryan Scott; Danilo Stocco
Original assignee: Tessonics Inc; Obara Korea Corp
Current assignee: Tessonics Inc; Obara Korea Corp
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-12-08
Also published as: CN115023310A; KR102166234B1; JP7479034B2; EP4098390A1; JP2023517821A; US20230030196A1; WO2021153874A1; EP4098390A4; CA3165361A1

Abstract

Ein System zur Widerstandspunktschweißsteuerung und ein entsprechendes Verfahren werden offenbart.Ein System zum Regulieren von Schweißparametern einer Punktschweißmaschine, die eine Vielzahl von Platten verbindet, beinhaltet gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Ultraschallsensor, der innerhalb einer Elektrode einer Schweißzange installiert ist, das Anlegen einer Ultraschallwelle an ein Schweißteil der Platte und das Erfassen eines reflektierten Ultraschallsignals; einen Ultraschallanalysator, der in der Lage ist, Ultraschallanalyseinformationen durch Analysieren des Ultraschallsignals in Echtzeit zu erzeugen; und eine Schweißsteuerung, die die Ultraschallanalyseinformationen vom Ultraschallanalysator empfängt, eine adaptive Schweißsteuerung mit den Schweißparametern durchführt, die auf der Grundlage von Informationen über die Platte eingestellt sind, und in Echtzeit einen oder mehrere Schweißparameter gemäß den empfangenen Ultraschallanalyseinformationen kompensiert.

Description

[Technisches Sachgebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Widerstandspunktschweißsteuerungssystem und ein entsprechendes Verfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Steuerungssystem zur Regelung von Schweißparametern einer Widerstandspunktschweißmaschine, die eine Vielzahl von Metallplatten verbindet, und ein entsprechendes Verfahren.
[Hintergrund]
Im Allgemeinen wird ein Schweißroboter in einer Fahrzeugfabrik zum Verbinden einer Vielzahl von Elementen (im Folgenden als Platten bezeichnet) zum Bilden einer Fahrzeugkarosserie durch Widerstandspunktschweißen verwendet. Widerstandspunktschweißen (im Folgenden als Punktschweißen bezeichnet) ist ein Verfahren, bei dem zwei Elektroden, die an beiden Enden einer Schweißzange angebracht sind, an überlappende Metallplatten geklemmt werden und unter Druck ein Starkstrom auf die überlappenden Metallplatten aufgebracht wird. Durch den elektrischen Kontaktwiderstand zwischen den Metallplatten entsteht eine lokale Schmelzstelle. Da das Punktschweißen in der Regel Tausende von Malen pro Fahrzeug in der Fahrzeugfabrik durchgeführt wird, ist die Qualität des Punktschweißens ein wichtiger Faktor für die Aufprallsicherheit der Karosseriestruktur eines Fahrzeugs.
Im Allgemeinen werden für die Karosserie eines Fahrzeugs Platten aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Dicken verwendet, einschließlich eines Dachs, einer Säule, einer Seitenwand und eines Öffnungsflansches einer Tür, was eine Reihe von verschiedenen Schweißplänen und Einstellungen erfordert, die von einer Schweißsteuerung ermöglicht werden. Konventionell erfolgt die Punktschweißsteuerung durch Anwendung einer vorbestimmten Zeit und eines vorbestimmten Stroms beim Verbinden der Platten mit unterschiedlichen geometrischen Merkmalen.
Eine herkömmliche Schweißsteuerung ist unter Umständen nicht in der Lage, auch nur die geringste Variation in der Festigkeit und den physikalischen Eigenschaften von in Massenproduktion hergestellten Platten zu bewältigen, die durch Änderungen in einer Charge, beim Stanzen und bei den Kontaktbedingungen der Verbindungen verursacht werden. Dies kann zu potenziellen Mängeln im Endprodukt führen.
Die Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte erfordert daher ein Verfahren der adaptiven Schweißsteuerung, die auf der Überwachung der Variationen der Punktschweißparameter basiert.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören und die einer Person mit normalen Fachkenntnissen in diesem Land bereits bekannt sind.
[AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG]
[Technische Aufgabe]
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sollten ein adaptives Widerstandspunktschweißsteuerungssystem und ein entsprechendes Verfahren bereitstellen, die in der Lage sind, eine Schweißzeit und einen Strom einer Schweißzange auf der Grundlage von Ultraschallüberwachung des Punktschweißvorgangs in Echtzeit zu steuern.
[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Regulieren von Schweißparametern einer Punktschweißmaschine, die eine Vielzahl von Platten verbindet, einen Ultraschallsensor, der innerhalb einer Elektrode einer Schweißzange installiert ist, das Anlegen einer Ultraschallwelle an ein Schweißteil der Platte und das Erfassen eines reflektierten Ultraschallsignals; einen Ultraschallanalysator, der in der Lage ist, Ultraschallanalyseinformationen durch Analysieren des Ultraschallsignals in Echtzeit zu erzeugen; und eine Schweißsteuerung, die die Ultraschallanalyseinformationen vom Ultraschallanalysator empfängt, eine adaptive Schweißsteuerung mit den Schweißparametern durchführt, die auf der Grundlage von Informationen über die Platte eingestellt sind, und in Echtzeit einen oder mehrere Schweißparameter gemäß den empfangenen Ultraschallanalyseinformationen kompensiert.
Darüber hinaus kann der Ultraschallanalysator die Ultraschallwelle mit einem Frequenzband erzeugen, das auf der Grundlage der von der Schweißsteuerung empfangenen Informationen über die Platte ausgewählt wird, um eine Ultraschallanalyse des Schweißteils durchzuführen.
Darüber hinaus kann der Ultraschallanalysator auf der Grundlage des in Echtzeit übertragenen Ultraschallsignals mindestens eines von einer Stahl-Stahl-Grenzfläche (engl. „Steel to Steel Interface, SSI), einem Verschwinden der Stahl-Stahl-Grenzfläche (engl. „Steel to Steel Interface Disappearance“, SSID), einer Schweißwärme eines Schweißteils (α), einer Flüssigkeitseindringtiefe (engl. „Liquid Penetration Depth“, LPD) und einem Schmelzende (engl. „End of Melting“, EOM) als die Ultraschallanalyseinformationen erfassen.
Darüber hinaus kann der Ultraschallanalysator ein Ultraschallbild erzeugen, die Ultraschallanalyse von einer Schweißstartzeit bis zu einer Schweißendzeit zum Erhalten der Ultraschallanalyseinformationen durchführen und die erhaltenen Ultraschallanalyseinformationen an die Schweißsteuerung übertragen.
Außerdem können die Schweißparameter eine Schweißzeit und einen Strom beinhalten.
Ferner steuert die Schweißsteuerung eine Kompensation der Schweißzeit und des Stroms mit Faktoren der Ultraschallanalyseinformationen, die sequentiell ausgewertet werden, um die Schweißqualität zu gewährleisten.
Darüber hinaus kann die Schweißsteuerung beinhalten: ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit einem Server des Fertigungsausführungssystems, der den Ultraschallanalysator und den Schweißvorgang über eine Mehrkanalkommunikationsschnittstelle zentral verwaltet; ein Informationssammelmodul, das einen Nachrichtentyp und eine Empfangszeit der vom Ultraschallanalysator empfangenen Ultraschallanalyseinformationen analysiert; ein Zeitgebermodul zur Durchführung einer auf Zeitteilung basierenden Zählung in Millisekunden (ms) während des Schweißvorgangs; ein Stromumwandlungsmodul zur Umwandlung des Stroms für das Punktschweißen entsprechend einem angelegten Signal; ein Speichermodul, das mindestens ein Programm und Einstellungsdaten für die Schweißsteuerung speichert und entsprechend dem Schweißvorgang erzeugte Informationen speichert; und ein Steuermodul, das die Informationen über die vorliegende Platte erhält, die Informationen über die vorliegende Platte an den Ultraschallanalysator überträgt, die Schweißparameter entsprechend den Informationen über die Platte einstellt und dann den Schweißvorgang startet.
Außerdem kann das Informationssammelmodul die Empfangszeit der Ultraschallanalyseinformationen, eingeteilt in Millisekunden (ms), von der Schweißstartzeit bis zur Schweißendzeit an das Steuermodul übertragen.
Darüber hinaus können die Einstelldaten Positionsinformationen eines Schweißpunktes und Steuerparameter für die Basisschweißung beinhalten, die je nach Material und Dicke der Platten gemäß Serieninformationen der Platten variabel eingestellt werden.
Ferner ist das Steuermodul in der Lage, Informationen zur kinematischen Positionssteuerung für den Schweißvorgang eines mit der Schweißzange ausgestatteten Roboters zu speichern und die Bewegung und den Betrieb der Schweißzange durch eine Positionssteuerung des Roboters entsprechend jedem eingestellten Vorgang zu steuern.
Darüber hinaus ist das Steuermodul in der Lage, die Schweißparameter einzustellen, einschließlich eines Basisstroms zur Schweißstartzeit, einer Basisstromerhöhungsrate, einer Stromerhöhungsstartzeit, einer Stromerhöhungsendzeit, einer Basisschweißzeit zur Schweißstartzeit, einer maximalen Schweißzeit, einer Zeiterhöhungsstartzeit und einer Zeiterhöhungsendzeit.
Außerdem bestimmt das Steuermodul eine Gesamtschweißzeit auf der Grundlage der Basisschweißzeit, der Zeiterhöhungsrate zum Zeitpunkt des Empfangs des SSID und der Informationen über die Platte.
Ferner kann das Steuermodul eine Stromerhöhung entsprechend dem α der empfangenen Ultraschallanalyseinformationen begrenzen und den Schweißvorgang beim Erreichen der Gesamtschweißzeit beenden.
Darüber hinaus kann das Steuermodul die Stromzufuhr unterbrechen, wenn die vom Ultraschallanalysator empfangene LPD einer Referenzgröße gemäß den Informationen über die Platte entspricht.
Außerdem kann das Steuermodul das Schweißen beenden, indem es eine auf die Platte wirkende Schweißkraft der Elektrode aufhebt, wenn das EOM vom Ultraschallanalysator empfangen wird.
Ein Schweißsteuerungsverfahren zum Verbinden einer Vielzahl von Platten mit einem Schweißsteuerungssystem einer Punktschweißmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: Schritt (a) zum Einstellen von Basisschweißparametern, die Serieninformationen einer vorliegenden Platte entsprechen, und zum Starten des Schweißens auf der Grundlage der eingestellten Basisschweißparameter; Schritt (b) zum Überwachen von Ultraschallanalyseinformationen in Echtzeit unter Verwendung eines Ultraschallsensors, der in einer Elektrode einer Schweißzange installiert ist; Schritt (c) zum Starten einer Erhöhung eines Stroms gemäß einer eingestellten Basisstromerhöhungsrate bei Erreichen einer vorbestimmten Stromerhöhungsstartzeit ab einer Schweißstartzeit; Schritt (d) zum Identifizieren einer Zeiterhöhungsrate, die einer Zeit des Empfangs eines Verschwindens der Stahl-Stahl-Grenzfläche (SSID) als die Ultraschallanalyseinformationen entspricht, und zum Bestimmen einer endgültigen Schweißzeit auf der Grundlage der eingestellten Basisschweißzeit und der Zeiterhöhungsrate; und Schritt (e) zum Begrenzen der Stromerhöhung, wenn eine Schweißwärme eines Schweißteils (α), die als die Ultraschallanalyseinformationen empfangen wird, einen vorbestimmten Schwellenwinkel erreicht, und zum Aufrechterhalten eines aktuellen Stroms als Maximalstrom für eine verbleibende Schweißzeit vor Beendigung des Schweißens.
Ferner kann der Schritt (b) einen Schritt zum Übertragen der Serieninformationen an einen Ultraschallanalysator beim Starten des Schweißens beinhalten, zu dem Zweck, eine Ultraschallwellenerzeugungszeit zu synchronisieren, und eine Ultraschallwelle mit einem Frequenzband zu erzeugen, das Informationen über die Platte entspricht.
Darüber kann der Schritt (e) einen Schritt des Berechnens der verbleibenden Schweißzeit auf der Grundlage der endgültigen Schweißzeit und einer Empfangszeit des α beinhalten.
Ferner kann der Schritt (e) beinhalten: einen Schritt zum Beenden der Stromzufuhr zur Schweißzange auf der Grundlage einer Bestimmung, dass eine Flüssigkeitseindringtiefe (LPD), die als Ultraschallanalyseinformationen empfangen wird, eine Schweißqualitätsanforderung erfüllt; und einen Schritt zum Aufheben einer Schweißkraft der Elektrode, die auf die Platte einwirkt, wenn ein Schmelzende (EOM) als Ultraschallanalyseinformationen empfangen wird, um das Schweißen zu beenden.
Darüber hinaus kann das Schweißsteuerungsverfahren nach dem Schritt (e) einen weiteren Schritt zum Empfangen eines Ultraschallbildes, das entsprechend der Schweißsteuerung vom Ultraschallanalysator analysiert wurde, zum Abgleich der Ultraschallanalyseinformationen mit adaptiven Ultraschallsteuerungsinformation zum Aufbau einer Datenbank, und zum Überprüfen der Schweißqualität beinhalten.
[Wirkung der Erfindung]
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann fehlerhaftes Schweißen verhindern, indem sie in Echtzeit Ultraschallanalyseinformationen über ein Schweißteil während des Schweißvorgangs empfängt und eine Schweißzeit und einen Strom unter Verwendung eines adaptiven Steueralgorithmus kompensiert und somit Produkte mit zuverlässiger Schweißqualität herstellen kann.
Darüber hinaus kann eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das Auftreten von Spritzern verhindern, indem eine übermäßige Stromerhöhung durch Ultraschallüberwachung von α, das eine Wärmebildung einer Platte repräsentiert, begrenzt wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel für ein Fertigungsstraßensystem, auf das ein Schweißsteuerungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
2 zeigt eine Auslegung eines Schweißsteuerungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Ablauf des Informationsaustausches zwischen einem Ultraschallanalysator und einer Schweißsteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
4 zeigt B-SCAN-Informationen, die von einem Ultraschallanalysator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung analysiert wurden.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine detaillierte Auslegung einer Schweißsteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
6 zeigt ein Beispiel für Steuerparameter einer Basisschweißung und Ultraschallanalyseinformationen, die von einem Ultraschallanalysator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung empfangen werden.
7 zeigt ein Beispiel für die Kompensation einer Schweißzeit und eines Stroms auf der Grundlage von Informationen, die von einem in 6 dargestellten Ultraschallanalysator empfangen werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Schweißsteuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

[Einzelheiten zur Umsetzung der Erfindung]
Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung für Fachleute dargestellt sind. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt verstanden werden. Dementsprechend sind die Zeichnungen und Erklärungen als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, und gleiche Bezugsnummern bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
In der gesamten Beschreibung, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, sind das Wort „umfassen“ und Variationen wie „umfasst“ oder „umfassend“ so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung der genannten Elemente, nicht aber den Ausschluss anderer Elemente bedeuten. Darüber hinaus bezeichnen die in der Beschreibung beschriebenen Begriffe „-er“, „or“ und „Modul“ Einheiten zur Verarbeitung mindestens einer Funktion und eines Vorgangs und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
In der gesamten Beschreibung können Begriffe wie der erste, der zweite, A, B, (a), (b) usw. verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, aber die Elemente sollten nicht als durch solche Begriffe eingeschränkt angesehen werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um die Elemente von anderen Elementen zu unterscheiden, so dass die Art, Reihenfolge oder Abfolge der Elemente nicht durch die Begriffe eingeschränkt wird.
Wenn in dieser Beschreibung eine Komponente als mit einer anderen Komponente „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, kann es direkt mit der anderen Komponente verbunden oder gekoppelt sein oder mit der Komponente verbunden oder gekoppelt sein, wobei eine andere Komponente dazwischen liegt. Andererseits ist in dieser Beschreibung davon auszugehen, dass, wenn eine Komponente als „direkt mit einer anderen Komponente verbunden oder gekoppelt“ bezeichnet wird, sie mit der anderen Komponente verbunden oder gekoppelt sein kann, ohne dass eine andere Komponente dazwischen liegt.
In der gesamten Beschreibung haben, sofern hier nicht anders definiert, alle Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie von Fachleuten auf dem technischen Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, allgemein verstanden wird. Begriffe, die in einem gebräuchlichen Wörterbuch definiert sind, sollten so ausgelegt werden, dass sie mit den Bedeutungen im Kontext des technischen Fachgebiets übereinstimmen, und sollten, sofern hier nicht ausdrücklich anders definiert, nicht als eine ideale oder übermäßig formale Bedeutung ausgelegt werden.
Ein Schweißsteuerungssystem und ein entsprechendes Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel für ein Fertigungsstraßensystem, auf das ein Schweißsteuerungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
In 1 sind mehrere Gelenkschweißroboter 20 in einer Fertigungsstraße einer Fahrzeugfabrik zum Montieren eines Produkts angeordnet, und eine Schweißzange 10 zum Punktschweißen ist an einem vorderen Ende eines Arms jedes Schweißroboters 20 installiert.
Ein Server 200 weist einem Schweißsteuerungssystem 100 Informationen über eine von einem Förderer transportierte Fahrzeugkarosserie, Informationen über die Fahrzeugspezifikation, die den Informationen über die Fahrzeugkarosserie entsprechen, und Aufgabeninformationen für jeden Schweißroboter, die den Informationen über die Fahrzeugspezifikation entsprechen, zu und steuert zentral die Prozesse in der Fertigungsstraße.
Das Schweißsteuerungssystem 100 ist ein System zur Steuerung des Punktschweißens des Schweißroboters 20 und beinhaltet als ein Hauptelement eine Schweißsteuerung 130.
Die Schweißsteuerung 130 führt das Schweißen einer Vielzahl von Schweißpunkten automatisch in Abstimmung mit dem Server 200 eines Fertigungssteuerungssystems durch, das die Prozesse in der Fabrik zentral verwaltet. Die Schweißsteuerung 130 bewegt die Schweißzange 10 automatisch zu den Schweißpunkten, indem sie eine Haltung des Gelenkschweißroboters 20 gemäß den vom Server 200 eingestellten Aufgabeninformationen steuert, und steuert dann das Punktschweißen gemäß einem adaptiven Steueralgorithmus.
Hier bezieht sich der adaptive Steueralgorithmus auf die Kompensation einer Zeit und eines Stroms, die die Hauptfaktoren der Punktschweißsteuerung sind, je nach Schweißstatus. Beispielsweise kann die Schweißsteuerung 130 die Schweißsteuerungsbedingungen kompensieren, indem sie die Zeit und den Strom als Rückmeldung von einem Sensor empfängt, wenn eine vorliegende Platte während des Schweißens im Vergleich zu einem Referenzwert dicker oder dünner ist.
Doch selbst bei Platten aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke sind der adaptiven Steuerung aufgrund von Variationen der Festigkeit oder der physikalischen Eigenschaften je nach Hersteller oder Produktionsmenge Grenzen gesetzt, so dass eine genauere adaptive Steuerung zusätzliche Informationen erfordert.
Daher wird im Folgenden eine Auslegung eines verbesserten Schweißsteuerungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
2 zeigt eine Auslegung eines Schweißsteuerungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Schweißsteuerungssystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Ultraschallsensor 110, einen Ultraschallanalysator 120 und die Schweißsteuerung 130.
Der Ultraschallsensor 110 ist in einer oberen Elektrode 11 der Schweißzange 10 installiert, legt Ultraschallwellen an ein Schweißteil der Platten P1 und P2 an und erfasst ein reflektiertes Signal. In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Ultraschallsensor 110 in der oberen Elektrode 11 der Schweißzange 10 installiert ist, aber eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist darauf nicht beschränkt, so dass der Ultraschallsensor 110 auch in einer unteren Elektrode 12 installiert sein kann. Der Ultraschallsensor 110 kann je nach Schweißsystem an einer Schweißzange vom Typ C oder Typ X installiert werden, aber eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist darauf nicht beschränkt. Da der Ultraschallsensor 110 im Inneren der Elektrode installiert ist, unterstützt der Ultraschallsensor 110 außerdem eine Echtzeitüberwachung des Schweißstatus eines Schweißteils während des Schweißens, nachdem die Schweißzange 10 bewegt wurde.
Der Ultraschallsensor 110 ist in der Lage, die erfassten Ultraschallsignale in Echtzeit über die für die Schweißzange 10 verfügbaren drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmittel an den Ultraschallanalysator 120 zu übertragen.
Der Ultraschallanalysator 120 beinhaltet die drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmittel für die Kommunikation mit dem Ultraschallsensor 110 und ein Kommunikationsmittel für das Zusammenwirken mit der Schweißsteuerung 130. Darüber hinaus kann der Ultraschallanalysator 120 eine Informationskommunikationsvorrichtung mit mindestens einem Programm, Daten, einem Speicher, einer Eingangs-/Ausgangsschnittstelle und einem Prozessor für die Ultraschallanalyse beinhalten, die später beschrieben wird.
Wenn Serieninformationen der Platten P1 und P2 von der Schweißsteuerung 130 empfangen werden, erzeugt der Ultraschallanalysator 120 zum Starten der Ultraschallanalyse am Schweißteil Ultraschallwellen mit einem Frequenzband, das das Material und die Dicke der Platten berücksichtigt. Die Serieninformationen können als eindeutige Identifikationsinformationen (ID) zum Spezifizieren von Schweißinformationen und eines Teils eines Produkts (Fahrzeugkarosserie), an dem die Platten angebracht werden, verwendet werden. Die Serieninformationen können mindestens eines der folgenden Merkmale beinhalten: Material, Dicke, Hersteller und Lagerungsdatum, oder sie können mit Daten abgeglichen werden, die solche Informationen enthalten. Die Serieninformationen werden vom Server 200 verwaltet und mit dem Schweißsteuerungssystem 100 geteilt, so dass die Serieninformationen über Barcode/Tag beim Beladen erkannt werden können.
Der Ultraschallanalysator 120 führt eine Abtastung der erfassten Ultraschallsignale durch, die vom Ultraschallsensor 110 empfangen werden, und überträgt die in Echtzeit analysierten Ultraschallanalyseinformationen über das Schweißteil der Platten P1 und P2 an die Schweißsteuerung 130. Die Ultraschallanalyseinformationen können hier auch als Schweißstatusinformationen über das Schweißteil bezeichnet werden, die während des Punktschweißens gesammelt werden. Der Zeitablauf der Echtzeitübertragung der Ultraschallanalyseinformationen (d. h. die Schweißstatusinformationen) wird als wichtig zur Unterstützung der adaptiven Ultraschallsteuerung erachtet, die in einer kurzen Zeit von der Schweißsteuerung 130 durchgeführt wird.
In 3 ist beispielsweise ein Zeitablauf für den Informationsaustausch zwischen dem Ultraschallanalysator und der Schweißsteuerung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt.
4 zeigt B-SCAN-Informationen, die vom Ultraschallanalysator gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung analysiert werden.
Gemäß 3 und 4 ist der Ultraschallanalysator 120 in der Lage, die Ultraschallanalyseinformationen einschließlich mindestens einem von einer Stahl-Stahl-Grenzfläche (SSI), einem Verschwinden der Stahl-Stahl-Grenzfläche (SSID), einer Schweißwärme des Schweißteils (α), einer Flüssigkeitseindringtiefe (LPD) und einem Schmelzende (EOM) in Zeitserien auf der Grundlage von Ultraschallerfassungssignalen zu erfassen und die Ultraschallanalyseinformationen in Echtzeit zu übertragen.
Beispielsweise, mit Bezug auf 4, können die Ultraschallanalyseinformationen die folgenden Bedeutungen haben.
Der SSI bezieht sich auf einen Zeitpunkt, an dem eine Grenzlinie zwischen der oberen Platte P1 und der unteren Platte P2 von den Ultraschallwellen erfasst wird. In diesem Fall kann eine tatsächliche Dicke der oberen Platte P1 anhand der Begrenzungslinie erfasst werden, die dazu verwendet werden kann, eine Differenz zwischen der tatsächlichen Dicke und der Dicke auf der Grundlage der Serieninformationen der Platte zu erfassen. Die Serieninformationen sind Informationen, die dazu dienen, den Schweißvorgang der Platte zu spezifizieren, und kann mindestens eine von den eindeutigen Identifikationsinformationen (ID), dem Material, der Dicke und dem Schweißteil beinhalten oder mit solchen Informationen abgeglichen werden.
Das SSID bezieht sich auf einen Zeitpunkt, an dem das Schmelzen am Schweißteil beginnt, sowie auf einen Zeitpunkt, an dem das Verschwinden der SSI vom geschweißten Teil erkannt wird. Das SSID kann sich je nach Material oder Dicke der Platte flexibel ändern. Daher kann das SSID als ein Steuerungsfaktor für die Bestimmung der endgültigen Schweißzeit verwendet werden.
Der Wert von α bezieht sich auf einen Neigungswinkel, der eine im Schweißteil erzeugte Wärmemenge in Abhängigkeit vom Strom repräsentiert. Da die Ultraschallsignale mit zunehmender Wärmemenge langsamer werden, bedeutet eine Erhöhung des Werts von α eine Zunahme der Wärmemenge. Daher kann der Wert von α als ein Steuerungsfaktor zum Verhindern des Auftretens von Spritzern verwendet werden, indem ein zu hoher Strom begrenzt wird.
Die LPD ist die Tiefe einer Schweißverbindung, in der geschmolzenes Material vorhanden ist, und kann zur Bestimmung einer Unterbrechung eines Schweißstroms und einer Schweißzeit verwendet werden.
Das Schmelzende (EOM) bezieht sich auf einen Zeitpunkt, an dem das Schmelzen aufgrund einer Abnahme der Schweißwärme durch die Unterbrechung des Schweißstroms endet, wobei eine auf die Platte wirkende Schweißkraft der Elektroden 11 und 12 aufgehoben werden kann.
In der Zwischenzeit erzeugt der Ultraschallanalysator 120 ein B-SCAN-Ultraschallbild und entsprechende Analyseinformationen von einem Schweißstartzeitpunkt bis zu einem Schweißendzeitpunkt und ist in der Lage, die Informationen und das B-SCAN-Bild an die Schweißsteuerung 130 zu übertragen, wodurch es der Schweißsteuerung 130 ermöglicht wird, eine Qualität des Punktschweißens zu bestimmen. Außerdem können sie als Daten zur Verifizierung/Modifizierung der Eignung verwendet werden, indem sie mit den Informationen der adaptiven Steuerung verglichen werden, die entsprechend den feinen Variationen der Platten implementiert wurde.
Die Schweißsteuerung 130 führt die adaptive Schweißsteuerung mit Basisschweißsteuerwerten durch, die entsprechend den Serieninformationen der Platten eingestellt werden. Die Ultraschallanalyseinformationen werden vom Ultraschallanalysator 120 als zusätzliche Informationen zur Kompensation der Schweißzeit und des Stroms der Schweißzange 10 in Echtzeit empfangen. Beispielsweise kann die Kompensation der Schweißzeit und des Stroms innerhalb von 1 ms erfolgen.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine detaillierte Auslegung einer Schweißsteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wie in 5 dargestellt, beinhaltet die Schweißsteuerung 130 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Kommunikationsmodul 131, ein Informationssammelmodul 132, ein Zeitgebermodul 133, ein Stromumwandlungsmodul 134, ein Speichermodul 135 und ein Steuermodul 136.
Das Kommunikationsmodul 131 beinhaltet ein Mehrkanalkommunikationsmittel und kann mit dem Ultraschallanalysator 120 bzw. dem Server 200 kommunizieren.
Das Informationssammelmodul 132 analysiert einen Nachrichtentyp und eine Empfangszeit der Ultraschallanalyseinformationen vom Ultraschallanalysator 120 während des Schweißens zum Übertragen der analysierten Daten an das Steuermodul 136. Darüber hinaus kann das Informationssammelmodul 132 während des Schweißens über einen Sensor die tatsächlich an den Elektroden 11 und 12 der Schweißzange 10 anliegenden Strom-/Spannungswerte erfassen und diese Informationen an das Steuermodul 136 übertragen.
Das Zeitgebermodul 133 zählt die Punktschweißbetriebszeit der Schweißzange 10 in Millisekunden (ms). Somit kann das Informationssammelmodul 132 die Empfangszeit der Ultraschallanalyseinformationen, eingeteilt in Millisekunden (ms), von der Schweißstartzeit bis zur Schweißendzeit an das Steuermodul 136 übertragen.
Das Stromumwandlungsmodul 134 erzeugt den Strom für das Punktschweißen und wandelt den Schweißstrom entsprechend einem vom Steuermodul 136 angelegten Signal um.
Das Speichermodul 135 speichert mindestens ein Programm und Einstelldaten für die Punktschweißsteuerung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und speichert während des Schweißvorgangs erzeugte Informationen. Die Einstelldaten können die Positionen der Schweißpunkte und die Basisschweißsteuerparameter beinhalten, die für die Materialien und die Dicke der Platten entsprechend den Serieninformationen (ID) der Platte variabel eingestellt werden.
Das Steuermodul 136 kann mindestens einen Prozessor umfassen, der den Gesamtbetrieb der Schweißsteuerung 130 zur Schweißsteuerung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung steuert und die Schweißzange 10 auf der Grundlage der Ausführung des Programms und der Einstelldaten steuert.
Das Steuermodul 136 speichert Informationen zur kinematischen Positionssteuerung für den Schweißvorgang des Schweißroboters 20 und steuert die Bewegung und den Betrieb der Schweißzange 10 durch eine Positionssteuerung des Schweißroboters 20 entsprechend dem jeweiligen eingestellten Vorgang.
Das Steuermodul 136 erfasst die Serieninformationen (ID) der vom Förderer zugeführten Platte, überträgt die Serieninformationen (ID) an den Ultraschallanalysator 120 und stellt die Basisschweißsteuerparameter gemäß den Serieninformationen zum Starten des Schweißens ein.
Beispielsweise zeigt 6 ein Beispiel für die Basisschweißsteuerparameter und die Ultraschallanalyseinformationen, die vom Ultraschallanalysator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung empfangen werden.
Darüber hinaus zeigt 7 ein Beispiel für die Kompensation der Schweißzeit und des Stroms auf der Grundlage der Informationen, die vom in 6 dargestellten Ultraschallanalysator empfangen werden.
Gemäß 6 und 7 stellt das Steuermodul 136 die Basisschweißsteuerparameter ein, einschließlich eines Basisstroms zur Schweißstartzeit, einer Basisstromerhöhungsrate, einer Stromerhöhungsstartzeit, einer Stromerhöhungsendzeit, einer Basisschweißzeit, einer maximalen Schweißzeit, einer Zeiterhöhungsstartzeit und einer Zeiterhöhungsendzeit auf der Grundlage der Serieninformationen (ID) der Platte.
Das Steuermodul 136 startet das Schweißen mit dem eingestellten Basisstrom von 7,0 kA, wenn das Schweißen gemäß den Basisschweißsteuerparametern eines oben dargestellten Szenarios durchgeführt wird.
Das Steuermodul 136 beginnt 30 ms nach der Schweißstartzeit, den Strom um 10 % zu erhöhen, was der eingestellten Basisstromerhöhungsrate entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt identifiziert das Steuermodul 136 beim Empfang des vom Ultraschallanalysator 120 während des Schweißens erfassten SSID, wie in 7 dargestellt, eine Zeiterhöhungsrate (105 %), wie im Schweißzeitsteuerungsdiagramm A gezeigt. Zusätzlich kann das Steuermodul 136 die endgültige Schweißzeit (210 ms) durch Multiplikation der eingestellten Basisschweißzeit (200 ms) mit der Zeiterhöhungsrate (105 %) bestimmen (200 ms * 105 % = 210 ms).
Wie oben beschrieben, führt das Steuermodul 136 einen adaptiven Steueralgorithmus zum Kompensieren der Schweißzeit durch, die sich von der eingestellten Basisschweißzeit um die zum Zeitpunkt des Empfangs des SSID erfasste Zeiterhöhungsrate erhöht, was den Vorteil hat, dass fehlerhafte Schweißungen verhindert werden.
Darüber hinaus begrenzt das Steuermodul 136, wenn das vom Ultraschallanalysator 120 erfasste α empfangen wird, eine Stromerhöhung, wie in 7 dargestellt, das ein Stromsteuerungsdiagramm B zeigt, bestimmt einen aktuellen erhöhten Strom als den Maximalstrom und wendet den bestimmten Maximalstrom während einer verbleibenden Schweißzeit an, bis das Schweißen beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann das Steuermodul 136 die verbleibende Schweißzeit (70 ms) berechnen, indem es eine Empfangszeit (140 ms) des α von der endgültigen Schweißzeit (210 ms) subtrahiert. Darüber hinaus kann das Steuermodul 136 die Stromerhöhung begrenzen und den maximalen Strom bestimmen, wenn das empfangene α einen vorbestimmten Schwellenwinkel erreicht.
Wie oben beschrieben, führt das Steuermodul 136 den adaptiven Steueralgorithmus aus, der die Bildung von Spritzern verhindert, indem er eine übermäßige Stromerhöhung entsprechend dem von der Ultraschallanalyse erfassten α begrenzt und so eine Verunreinigung von Produktoberflächen verhindert, auch wenn die gemäß den Serieninformationen eingestellte Basisstromerhöhungsendzeit nicht erreicht wird.
Darüber hinaus kann das Steuermodul 136 das Anlegen des Schweißstroms unterbrechen, wenn die vom Ultraschallanalysator 120 empfangene LPD einer Referenzgröße unter Berücksichtigung der Dicke der Platten entspricht.
Außerdem kann das Steuermodul 136 die Schweißkraft der Elektroden 11 und 12, die auf die Platten einwirken, aufheben, um den Schweißvorgang zu beenden, wenn das EOM vom Ultraschallanalysator 120 während des Schweißens empfangen wird oder eine gewisse Zeitspanne nach Beendigung der Anwendung des Schweißstroms vergangen ist.
Ferner kann das Steuermodul 136 die Erfassung der LPD und des EOM überprüfen, um die Schweißqualität zu bestimmen, indem es das B-SCAN-Bild vom Ultraschallanalysator 120 während des Schweißvorgangs empfängt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die LPD und das EOM erfasst werden und die Kriterien für das Material und die Dicke der Platten erfüllt sind, gilt die Schweißqualitätsanforderung als erreicht.
Das Schweißsteuerungsverfahren unter Verwendung des adaptiven Steueralgorithmus wird nun auf der Grundlage der Auslegung des Schweißsteuerungssystems 100 gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm, das das Schweißsteuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Das Schweißsteuerungsverfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit einem Ablauf dargestellt, bei dem der Ultraschallanalysator 120 und die Schweißsteuerung 130 Informationen austauschen. Anhand dieses Ablaufs kann das Schweißsteuerungssystem 100 näher beschrieben werden. Zur Vereinfachung der Erläuterung kann auch auf die Szenarien in 6 und 7 verwiesen werden.
Wie in 8 dargestellt, identifiziert die Schweißsteuerung 130 die Serieninformationen der vom Förderer zugeführten Platten P1 und P2 und stellt in Schritt S1 die Basisschweißsteuerparameter ein, die den Serieninformationen entsprechen. Die Schweißsteuerung 130 kann die vom Server 200 zugewiesenen Aufgabeninformationen und die ID der zugeführten Fahrzeugkarosserie identifizieren, um die Serieninformationen der an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Platten zu bestimmen.
Die Schweißsteuerung 130 startet das Schweißen, indem sie die Schweißzange 10 zu den Schweißpunkten an den Platten bewegt und in Schritt S2 den Basisstrom anlegt, der gemäß den Basisschweißsteuerparametern eingestellt wurde. Gleichzeitig führt die Schweißsteuerung 130 die Synchronisierung der Schweißstartzeit durch, indem sie in Schritt S3 die Serieninformationen an den Ultraschallanalysator 120 überträgt.
Zu diesem Zeitpunkt betreibt der Ultraschallanalysator 120 in Schritt S4 den Ultraschallsensor 110 unter Verwendung der von der Schweißsteuerung 130 empfangenen Serieninformationen als einem Auslösesignal. Der Ultraschallanalysator 120 kann die Ultraschallwellen der Bandfrequenz unter Berücksichtigung des Materials und der Dicke der Platten gemäß den Serieninformationen erzeugen. Danach kann der Ultraschallanalysator 120 in Schritt S5 die Ultraschallanalyseinformationen in Echtzeit übertragen. Hier können die Ultraschallanalyseinformationen wie etwa SSID, α, LPD und EOM je nach Schweißstatus des Schweißteils oder Empfindlichkeit der Erfassungsbedingungen erkannt werden oder nicht.
Wenn die vorbestimmte Stromerhöhungsstartzeit (30 ms) seit der Schweißstartzeit verstrichen ist, beginnt die Schweißsteuerung 130 in Schritt S6, den Strom um die eingestellte Basisstromerhöhungsrate (z. B. 10 %) zu erhöhen.
Wenn die Schweißsteuerung 130 das vom Ultraschallanalysator 120 erfasste SSID empfängt („Ja“ in Schritt S7), wird in Schritt S8 die Zeiterhöhungsrate (105 %) zum Zeitpunkt des Empfangs des SSID identifiziert, wie in 7 mit dem Schweißzeitsteuerungsdiagramm A dargestellt.
Die Schweißsteuerung 130 bestimmt im Schritt S9 die kompensierte endgültige Schweißzeit (210 ms) durch Multiplikation der eingestellten Basisschweißzeit (200 ms) mit der bestimmten Zeiterhöhungsrate (105 %). Das heißt, die Schweißsteuerungszeit ändert sich so, dass die Stromerhöhung entsprechend der Basisstromerhöhungsrate (z. B. 10 %) für die endgültige Schweißzeit (210 ms) fortgesetzt werden kann, die ausgehend von der Basisschweißzeit (200 ms) erhöht wird.
Die Schweißsteuerung 130 empfängt das vom Ultraschallanalysator 120 erfasste α („Ja“ in Schritt S7), und wenn das empfangene α den vorbestimmten Schwellenwinkel erreicht („Ja“ in Schritt S11), wird in Schritt S12 die Stromerhöhung begrenzt (ausgesetzt) und der derzeitige erhöhte Strom als der Maximalstrom bestimmt. In diesem Fall bedeutet das Erreichen des vorbestimmten Schwellenwinkels α ein ausreichendes Schmelzen, und eine übermäßige Erhöhung des Stroms kann zur Bildung von Spritzern führen, weshalb der Strom entsprechend dem adaptiven Steueralgorithmus begrenzt wird.
Die Schweißsteuerung 130 steuert den Schweißstrom so, dass der maximale Strom beibehalten wird, ohne den Strom zu erhöhen („Nein“ in Schritt S13), bis die endgültige Schweißzeit nach Ablauf der verbleibenden Schweißzeit (70 ms) erreicht ist, und unterbricht in Schritt S14 bei Erreichen der endgültigen Schweißzeit („Ja“ in Schritt S13) die Stromzufuhr zur Schweißzange 10. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Schweißsteuerung 130 kann die Stromzufuhr zur Schweißzange 10 im Schritt S14 sofort unterbrechen, wenn die LPD, erfasst vom Ultraschallanalysator 120, empfangen wird, und bestimmen, dass die empfangene LPD die Schweißqualitätsanforderungen erfüllt.
Die Schweißsteuerung 130 beendet das Schweißen, indem sie die Schweißkraft der Elektroden 11 und 12, die auf die Platten P1 und P2 wirkt, nach Ablauf der vorbestimmten Zeit nach der Unterbrechung der Stromzufuhr im Schritt S16 aufhebt. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Schweißsteuerung 130 kann die Stromzufuhr zur Schweißzange 10 im Schritt S16 sofort unterbrechen, wenn das EOM empfangen wird, das vom Ultraschallanalysator 120 erkannt wird.
Wenn das SSID im Schritt S7 nicht empfangen wird („Nein“ im Schritt S7) oder das α im Schritt S10 nicht empfangen wird („Nein“ im Schritt S10), muss die Schweißsteuerung 130 den adaptiven Ultraschallalgorithmus, der jedem Schritt entspricht, nicht durchführen, sondern kann in den Schritten S15 und S16 eine normale adaptive Steuerung gemäß den Basisschweißsteuerparametern durchführen und dann den Schweißvorgang beenden.
Dann kann die Schweißsteuerung 130, wenngleich in 8 nicht dargestellt, das B-SCAN-Bild vom Ultraschallanalysator 120 gemäß der Schweißsteuerung empfangen, die Ultraschallanalyseinformationen des B-SCAN-Bildes mit den adaptiven Ultraschallsteuerungsinformationen zum Aufbau der Datenbank im Speichermodul 35 abgleichen, und die Eignung der Schweißqualität und der Schweißsteuerung bestimmen.
Darüber hinaus steuert die Schweißsteuerung 130 die Schweißzange 10 und wiederholt den Schweißsteuerungsprozess bis zum Abschluss der Schweißvorgänge für alle in den Schweißinformationen beinhalteten Schweißpunkte.
Wie oben beschrieben, kann das Schweißsteuerungsverfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Wirkung dahingehend haben, dass es fehlerhaftes Schweißen verhindert und zur Herstellung von Produkten mit guter Schweißqualität beiträgt, indem die Schweißzeit und der Strom unter Verwendung des adaptiven Steueralgorithmus für die Platten kompensiert werden, nachdem die Ultraschallanalyseinformationen eines Schweißteils in Echtzeit empfangen wurden.
Darüber hinaus kann das Schweißsteuerungsverfahren eine übermäßige Stromerhöhung mittels Ultraschallüberwachung des α, das den Wärmewert der Platten repräsentiert, begrenzen und so die Bildung von Spritzern verhindern.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann nicht nur durch die oben beschriebene Vorrichtung und/oder das oben beschriebene Verfahren implementiert werden, sondern auch durch ein Programm zur Implementierung einer Funktion, die der Auslegung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entspricht, oder durch ein Medium, auf dem Programme aufgezeichnet sind, und eine solche Implementierung kann von Fachleuten auf der Grundlage der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform einfach durchgeführt werden.
Obwohl diese Offenbarung im Zusammenhang mit den gegenwärtig als praktisch betrachteten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu bestimmt ist, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen zu umfassen, die im Rahmen des Geistes und des Umfangs der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims

System zur Regelung von Schweißparametern einer Punktschweißmaschine, die eine Vielzahl von Platten verbindet, wobei das System umfasst: einen Ultraschallsensor, der in einer Elektrode einer Schweißzange installiert ist, das Anlegen einer Ultraschallwelle an ein Schweißteil der Platte und das Erfassen eines reflektierten Ultraschallsignals; einen Ultraschallanalysator, der in der Lage ist, Ultraschallanalyseinformationen zu erzeugen, indem er das Ultraschallsignal in Echtzeit analysiert; und eine Schweißsteuerung, die die Ultraschallanalyseinformationen vom Ultraschallanalysator empfängt, adaptive Schweißsteuerung mit den Schweißparametern durchführt, die auf der Grundlage der Informationen über die Platte eingestellt sind, und in Echtzeit einen oder mehrere Schweißparameter entsprechend den empfangenen Ultraschallanalyseinformationen kompensiert.
System nach Anspruch 1, wobei der Ultraschallanalysator die Ultraschallwelle mit einem Frequenzband erzeugt, das auf der Grundlage der von der Schweißsteuerung empfangenen Informationen über die Platte ausgewählt wird, um eine Ultraschallanalyse des Schweißteils durchzuführen.
System nach Anspruch 2, wobei der Ultraschallanalysator auf der Grundlage des in Echtzeit übertragenen Ultraschallsignals mindestens eines von einer Stahl-Stahl-Grenzfläche (engl. „Steel to Steel Interface, SSI), einem Verschwinden der Stahl-Stahl-Grenzfläche (engl. „Steel to Steel Interface Disappearance“, SSID), einer Schweißwärme eines Schweißteils (α), einer Flüssigkeitseindringtiefe (engl. „Liquid Penetration Depth“, LPD) und einem Schmelzende (engl. „End of Melting“, EOM) als die Ultraschallanalyseinformationen erfasst.
System nach Anspruch 3, wobei der Ultraschallanalysator ein Ultraschallbild erzeugt, die Ultraschallanalyse von einer Schweißstartzeit bis zu einer Schweißendzeit zum Erhalten der Ultraschallanalyseinformationen durchführt und die erhaltenen Ultraschallanalyseinformationen an die Schweißsteuerung überträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Schweißparameter eine Schweißzeit und einen Strom beinhalten.
System nach Anspruch 1, wobei die Schweißsteuerung eine Kompensation der Schweißzeit und des Stroms mit Faktoren der Ultraschallanalyseinformationen, die sequentiell ausgewertet werden, zum Gewährleisten der Schweißqualität steuert.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schweißsteuerung umfasst: ein Kommunikationsmodul für die Kommunikation mit einem Server eines Fertigungsausführungssystems, der den Ultraschallanalysator und den Schweißvorgang über eine Mehrkanalkommunikationsschnittstelle zentral verwaltet; ein Informationssammelmodul, das einen Nachrichtentyp und eine Empfangszeit der vom Ultraschallanalysator empfangenen Ultraschallanalyseinformationen analysiert; ein Zeitgebermodul zur Durchführung einer auf Zeitteilung basierenden Zählung in Millisekunden (ms) während des Schweißvorgangs; ein Stromumwandlungsmodul zur Umwandlung des Stroms für das Punktschweißen gemäß einem angelegten Signal; ein Speichermodul, das mindestens ein Programm und Einstelldaten für die Schweißsteuerung speichert und Informationen speichert, die entsprechend dem Schweißvorgang erzeugt werden; und ein Steuermodul, das die Informationen über die vorliegende Platte erhält, die Informationen über die vorliegende Platte an den Ultraschallanalysator überträgt, die Schweißparameter entsprechend den Informationen über die Platte einstellt und dann den Schweißvorgang startet.
System nach Anspruch 7, wobei das Informationssammelmodul die Empfangszeit der Ultraschallanalyseinformationen, eingeteilt in Millisekunden (ms), von der Schweißstartzeit bis zur Schweißendzeit an das Steuermodul überträgt.
System nach Anspruch 7, wobei die Einstelldaten Positionsinformationen eines Schweißpunktes und Basisschweißsteuerparameter beinhalten, die je nach Material und Dicke der Platten gemäß Serieninformationen der Platten variabel eingestellt werden.
System nach Anspruch 7, wobei das Steuermodul in der Lage ist, Informationen zur kinematischen Positionssteuerung für den Schweißvorgang eines mit der Schweißzange ausgestatteten Roboters zu speichern und die Bewegung und den Betrieb der Schweißzange durch eine Positionssteuerung des Roboters entsprechend jedem eingestellten Vorgang zu steuern.
System nach Anspruch 7, wobei das Steuermodul in der Lage ist, die Schweißparameter einzustellen, einschließlich eines Basisstroms zur Schweißstartzeit, einer Basisstromerhöhungsrate, einer Stromerhöhungsstartzeit, einer Stromerhöhungsendzeit, einer Basisschweißzeit zur Schweißstartzeit, einer maximalen Schweißzeit, einer Zeiterhöhungsstartzeit und einer Zeiterhöhungsendzeit.
System nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul eine Gesamtschweißzeit auf der Grundlage der Basisschweißzeit, der Zeiterhöhungsrate zum Zeitpunkt des Empfangs des SSID und der Informationen über die Platte bestimmt.
System nach Anspruch 12, wobei das Steuermodul eine Stromerhöhung entsprechend dem α der empfangenen Ultraschallanalyseinformationen begrenzt und den Schweißvorgang beim Erreichen der Gesamtschweißzeit beendet.
System nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul die Stromzufuhr unterbricht, wenn die vom Ultraschallanalysator empfangene LPD eine Referenzgröße gemäß den Informationen über die Platte erreicht.
System nach Anspruch 11, wobei das Steuermodul das Schweißen beendet, indem es eine auf die Platte wirkende Schweißkraft der Elektrode aufhebt, wenn das EOM vom Ultraschallanalysator empfangen wird.
Schweißsteuerungsverfahren zum Verbinden einer Vielzahl von Platten mit einem Schweißsteuerungssystem einer Punktschweißmaschine, wobei das Verfahren umfasst: Schritt (a) zum Einstellen von Basisschweißparametern, die Serieninformationen einer vorliegenden Platte entsprechen, und zum Starten einer Schweißung auf der Grundlage der eingestellten Basisschweißparameter; Schritt (b) zum Überwachen von Ultraschallanalyseinformationen in Echtzeit unter Verwendung eines Ultraschallsensors, der im Inneren einer Elektrode einer Schweißzange installiert ist; Schritt (c) zum Starten der Erhöhung eines Stroms gemäß einer eingestellten Basisstromerhöhungsrate beim Erreichen einer vorbestimmten Stromerhöhungsstartzeit ab einer Schweißstartzeit; Schritt (d) zum Identifizieren einer Zeiterhöhungsrate, die einer Zeit des Empfangens eines Verschwindens der Stahl-Stahl-Grenzfläche (SSID) als die Ultraschallanalyseinformationen entspricht, und zum Bestimmen einer endgültigen Schweißzeit basierend auf der eingestellten Basisschweißzeit und der Zeiterhöhungsrate; und Schritt (e) zum Begrenzen der Stromerhöhung, wenn eine Schweißwärme eines Schweißteils (α), die als die Ultraschallanalyseinformationen empfangen wird, einen vorbestimmten Schwellenwinkel erreicht, und zum Aufrechterhalten eines aktuellen Stroms als Maximalstrom für eine verbleibende Schweißzeit vor der Beendigung des Schweißens.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (b) einen Schritt zum Übertragen der Serieninformationen an einen Ultraschallanalysator beim Starten des Schweißens beinhaltet, zu dem Zweck, eine Ultraschallwellenerzeugungszeit zu synchronisieren, und eine Ultraschallwelle mit einem Frequenzband zu erzeugen, das Informationen über die Platte entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (e) einen Schritt des Berechnens der verbleibenden Schweißzeit auf der Grundlage der endgültigen Schweißzeit und einer Empfangszeit des α beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (e) beinhaltet: einen Schritt zum Beenden der Stromzufuhr zur Schweißzange auf der Grundlage einer Bestimmung, dass eine Flüssigkeitseindringtiefe (LPD), die als Ultraschallanalyseinformationen empfangen wurde, eine Schweißqualitätsanforderung erfüllt; und einen Schritt zum Aufheben einer Schweißkraft der Elektrode, die auf die Platte einwirkt, wenn ein Schmelzende (EOM) als die Ultraschallanalyseinformationen empfangen wird, um das Schweißen zu beenden.
Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 19, ferner beinhaltend, nach dem Schritt (e), einen Schritt des Empfangens eines Ultraschallbildes, das entsprechend der Schweißsteuerung vom Ultraschallanalysator analysiert wurde, zum Abgleichen der Ultraschallanalyseinformationen mit adaptiven Ultraschallsteuerinformationen zum Aufbau einer Datenbank, und zum Verifizieren der Schweißqualität.