DE19833748A1 - Frässystem - Google Patents

Abstract

Ein Frässystem zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß-Elektroden (20) eines Schweißroboters (12) umfaßt DOLLAR A wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Fräswerkzeug (28), einen Elektro-Antriebsmotor (26), durch welchen das wenigstens eine Fräswerkzeug (28) in Drehung versetzbar ist, eine Ansteuereinheit (24) zum Versorgen des Elektro-Antriebsmotors (26) mit einer Betriebsspannung, eine Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung (34) zum Überwachen des durch das wenigstens eine Fräswerkzeug (28) durchgeführten Fräsvorgangs und zum Erzeugen eines Fehlersignals (W), wenn das Überwachungsergebnis einen fehlerhaften Fräsvorgang anzeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Frässystem zum Befräsen von Elektroden­ spitzen von Punkt-Schweiß-Elektroden.

Bei der industriellen Fertigung von Großserienprodukten, wie beispielsweise im Kraftfahrzeugbau, wird eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen nicht manuell sondern durch Arbeitsroboter durchgeführt. Ein derartiger Vorgang ist das Ver­ schweißen von verschiedenen Karosserieteilen. Die dazu eingesetzten Schweiß­ roboter weisen an ihren Roboterarmen jeweils Elektrodenpaare auf, die zur Durchführung der Schweißvorgänge an den gewünschten Ort geführt, dort zusammengezwickt und mit einer Hochspannung beaufschlagt werden. Da derartige Punkt-Schweiß-Elektroden sich im Betrieb abnutzen, d. h. die Form ihrer Elektrodenspitzen sich verändert und dadurch ein durchzuführender Schweiß­ vorgang beeinträchtigt wird, ist es erforderlich, von Zeit zu Zeit die Elektroden­ spitzen der Punkt-Schweiß-Elektroden durch ein Fräswerkzeug zu befräsen, um sie wieder in die gewünschte Form zu bringen.

Dazu ist es bekannt, daß die Roboter, welche unter der Steuerung einer Kontroll­ einrichtung stehen, einen Befehl erhalten, ihre Punkt-Schweiß-Elektroden an ein Fräswerkzeug heranzuführen, um dann, wenn die Elektroden an das Werkzeug herangeführt sind, einen Antriebsmotor für das Fräswerkzeug in Betrieb zu setzen. Ist der Fräsvorgang durchgeführt worden, was im allgemeinen dadurch erfaßt wird, daß das Fräswerkzeug eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen gemacht hat oder für eine vorbestimmte Zeit gearbeitet hat, dann befiehlt die Kontrolleinrichtung dem Roboter das Wegbewegen seiner Elektroden von dem Fräswerkzeug, und nachdem die Elektroden vom Fräswerkzeug wegbewegt worden sind, beendet die Kontrolleinrichtung das Antreiben des Fräswerkzeugs.

Derartige bekannte Systeme sind derart aufgebaut, daß die gesamte "Intelligenz" in die Kontrolleinrichtung integriert worden ist. Das heißt, die Kontrolleinrichtung steuert sowohl den Schweißroboter als auch das Fräswerkzeug. Dies erfordert, daß in derartigen Kontrolleinrichtungen zusätzlich zu den Programmen, welche zur Ansteuerung der Schweißroboter dienen, Steuerprogramme integriert werden müssen, die zur Ansteuerung des Fräswerkzeugs bzw. des Antriebsmotors für dieses dienen. Diese Zentralisierung der Ansteueraufgaben führt zu dem Pro­ blem, daß derartige Kontrolleinrichtungen oftmals an ihre Leistungsgrenzen gelangen, mit der Folge, daß im Betrieb Fehler auftreten können, die mangels größerer Kapazität nicht erfaßt werden können und daher bei längerem Fortdau­ ern zu einer fehlerhaften Produktion und somit großen Schäden führen können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Frässystem zum Befrä­ sen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß-Elektroden vorzusehen, welches eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Frässystem zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß-Elektroden gelöst, umfassend wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Fräswerkzeug, einen Elektro-Antriebsmotor, durch welchen das wenigstens eine Fräswerkzeug in Drehung versetzbar ist, eine Ansteuereinheit zum Versorgen des Elektro-Antriebsmotors mit einer Betriebs­ spannung und eine Fräsvorgang-Überwachungseinrichtung, zum Überwachen des durch das wenigstens eine Fräswerkzeug durchgeführten Fräsvorgangs und zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn das Überwachungsergebnis einen fehlerhaften Fräsvorgang anzeigt.

Das erfindungsgemäße Frässystem beinhaltet eine Sicherheitsfunktion, durch welche erkannt werden kann, ob ein Fräsvorgang in gewünschter Art und Weise durchgeführt wird. Wird ein Fehler angezeigt, so kann unmittelbar überprüft werden, was dazu geführt hat, daß der Fräsvorgang nicht in gewünschter Art und Weise durchgeführt wird, und es besteht nicht die Gefahr, daß nachfolgend eine Vielzahl an fehlerhaften Erzeugnissen hergestellt wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Durchführung von Fräsvorgängen an Elektroden­ spitzen ein die Qualität des Fräsvorgangs anzeigender Parameter die auf den Elektro-Antriebsmotor ausgeübte Last ist. Das heißt, bei scharfem und sauberem Fräswerkzeug und bei vorgegebenem Anpreßdruck der Punkt-Schweiß-Elek­ troden gegen das Fräswerkzeug wird durch die spanabhebende Bearbeitung eine relativ große Last auf den Motor ausgeübt. Sind hingegen die Klingen des Fräs­ werkzeugs stumpf oder durch Späne oder anderen Schmutz belegt, so werden diese Klingen sich nicht in dem gewünschten Ausmaß in die Elektrodenspitzen einschneiden und werden an der Oberfläche der Elektrodenspitzen mehr oder weniger abgleiten, so daß die Motorlast deutlich gesenkt wird.

Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Fräsvorgang- Überwachungs-Einrichtung eine Motorlast-Überwachungseinrichtung umfaßt, welche ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Motorfast kleiner als eine vorgegebene Sollast ist.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Fräsvorgang-Überwachungs- Einrichtung dazu ausgebildet ist, die von der Ansteuereinheit an den Elektro- Antriebsmotor angelegte Betriebsspannung oder/und den bei angelegter Be­ triebsspannung fließenden Betriebsstrom zu überwachen.

In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn die Fräsvorgang-Überwachungs-Ein­ richtung eine Vergleichseinheit umfaßt, welche den Betriebsstrom mit einem vorgegebenen Schwellenstrom vergleicht.

Dabei ist dann die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung dazu ausgebildet, das Fehlersignal zu erzeugen, wenn der Betriebsstrom kleiner ist als der vor­ gegebene Schwellenstrom.

Um sicherzustellen, daß diese Überwachung tatsächlich nur dann vorgenommen wird, wenn am Motor die erwartet hohe Last anliegen soll, kann ferner eine Fräsvorgang-Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, zum Erfassen, ob ein Fräsvorgang durchgeführt wird, und die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Fräsvorgang nur dann durchzuführen, wenn von der Fräsvorgang-Erfassungseinrichtung die Durchführung eines Fräsvorgangs erfaßt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorangehen­ de Aufgabe durch ein Frässystem zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß-Elektroden eines Schweißroboters gelöst, umfassend wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Fräswerkzeug, einen Elektro-Antriebsmotor, durch welchen das wenigstens eine Fräswerkzeug in Drehung versetzbar ist, eine Ansteuereinheit zum Versorgen des Elektro-Antriebsmotors mit Betriebsspannung und eine Kontrolleinrichtung, welche den Betrieb des wenigstens einen Schweiß­ roboters steuert.

Erfindungsgemäß ist dabei die Kontrolleinrichtung dazu ausgebildet, dann, wenn die Punkt-Schweiß-Elektroden des Schweißroboters befräst werden sollen, ein Startsignal in die Ansteuereinheit einzugeben. In entsprechender Weise ist die Ansteuereinheit dazu ausgebildet, nach Empfang des Startsignals den Elektro- Antriebsmotor zur Durchführung eines Fräsvorgangs anzusteuern und nach Beendigung des Fräsvorgangs ein Beendet-Signal zu erzeugen und zur Kontroll­ einrichtung zu leiten, um dieser anzuzeigen, daß die Punkt-Schweiß-Elektroden des Schweißroboters in vorgegebener Weise befräst worden sind.

Ein wesentlicher Aspekt bei diesem Frässystem ist, daß die zur Durchführung des Fräsvorgangs erforderliche Intelligenz von der Kontrolleinrichtung, welche den Schweißroboter steuert, in die Ansteuereinrichtung verlagert wird. Das heißt, es wird der Ansteuereinrichtung durch die Kontrolleinrichtung lediglich angezeigt, wann ein Fräsvorgang durchzuführen ist, und die Ansteuereinheit führt diesen Fräsvorgang selbständig durch. Erst dann, wenn in der Ansteuereinheit intern bestimmt wurde, daß der Fräsvorgang vollständig durchgeführt worden ist, wird dies der Kontrolleinrichtung angezeigt, so daß diese nunmehr wieder aktiv werden kann, indem sie den Roboter zum Entfernen der Elektroden vom Fräs­ werkzeug ansteuert und dies der Ansteuereinrichtung anzeigt. Das heißt, in diesem Falle kann die Kontrolleinrichtung dazu ausgebildet sein, nach Empfang des Beendet-Signals dem Schweißroboter das Entfernen der Punkt-Schweiß- Elektroden von dem Fräswerkzeug zu befehlen und dann das Ausgeben des Start-Signals an die Ansteuereinheit zu beenden.

Diese Herausverlagerung der den Fräsvorgang bestimmenden Prozeduren aus der Kontrolleinrichtung unmittelbar in die Ansteuereinrichtung verhindert eine Überlastung der Kontrolleinrichtung mit einer Vielzahl an periphere Aufgaben und führt somit zu einer deutlichen Erhöhung der Betriebssicherheit. Ferner verein­ facht eine derartige Herausverlagerung der zur Durchführung des Fräsvorgangs erforderlichen Prozeduren aus der Kontrolleinrichtung den Aufbau einer Ferti­ gungsstraße, da die zur Durchführung des Fräsvorgangs erforderlichen Bau­ gruppen bezüglich der Kontrolleinrichtung autark arbeiten und mit dieser lediglich in minimaler Weise in Kommunikation treten müssen, d. h. Information darüber empfangen müssen, daß ein Fräsvorgang durchzuführen ist, und Information darüber abgeben müssen, daß der Fräsvorgang beendet ist. Es ist selbstver­ ständlich, daß neben dieser Minimalinformation auch andere Informationen, wie z. B. Fehlersignale, Bereitschaftssignale u. dgl. übertragen werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist die Ansteuereinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, den Elektromotor solange anzusteuern, bis sie das Ende des Start-Signals erfaßt. Es kann somit sichergestellt werden, daß erst dann, wenn die Elektroden vom Fräswerkzeug wegbewegt worden sind, dieses Fräswerkzeug seine Drehung beendet. Anstelle des Beendens der Drehung dann, wenn das Start-Signal beendet ist, ist es ebenso möglich, daß das Start-Signal ein impuls­ artiges Signal ist, und daß dann, wenn die Elektroden vom Fräswerkzeug wegbe­ wegt sind, durch die Kontrolleinrichtung ein weiteres Impulssignal ausgegeben wird, welches der Ansteuervorrichtung dieses Wegbewegen anzeigt.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Frässystem der Elektro-Antriebs­ motor ein Mehrphasen-Drehstrommotor und die Ansteuereinheit umfaßt vorzugs­ Weise eine Umrichteranordnung.

Bei der Überwachung eines durch ein Fräswerkzeug durchgeführten Fräsvor­ gangs, wobei das Fräswerkzeug durch einen Elektro-Antriebsmotor zur Drehung angetrieben ist, kann erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen werden:

• a) es wird eine Ist-Motorlast ermittelt,
• b) die ermittelte Ist-Motorlast wird mit einer Soll-Last verglichen, und
• c) es wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Vergleich anzeigt, daß die Ist- Motorlast kleiner als die Soll-Last ist.

Dabei kann beispielsweise der Schritt a) das Erfassen eines bei angelegter Betriebsspannung fließenden Betriebsstroms umfassen, der Schritt b) kann das Vergleichen des Betriebsstroms mit einem Schwellenstrom umfassen und der Schritt c) kann das Erzeugen eines Fehlersignals umfassen, wenn der Betriebs­ strom kleiner ist als der Schwellenstrom.

Diese Schritte a), b) und c) werden vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn das Fräswerkzeug in Kontakt mit einem zu befräsenden Gegenstand, insbeson­ dere wenigstens einer Punkt-Schweiß-Elektrode ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Frässystems zum Befrä­ sen von Punkt-Schweiß-Elektroden von Schweißrobotern; und

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale, welche im Blockdia­ gramm der Fig. 1 auftreten.

Die Fig. 1 zeigt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Frässystem. Dieses Fräs­ system 10 kann grundsätzlich in zwei Bereiche untergliedert werden. Ein erster Bereich umfaßt Schweißroboter 12, 14 sowie diesen Schweißrobotern 12, 14 jeweils zugeordnet eine Kontrolleinrichtung 16, 18. Jede Kontrolleinrichtung 16, 18 kommuniziert, wie durch Pfeile angedeutet, mit dem zugeordneten Schweißro­ boter und steuert somit den Betrieb desselben bzw. empfängt Information über die momentane Positionierung des Roboters, d. h. jeweiliger Punkt-Schweiß- Elektroden 20, 22 der Schweißroboter. Ein zweiter Bereich des Frässystems 10 umfaßt eine Ansteuereinheit 24, einen durch diese Ansteuereinheit 24 angesteu­ erten Elektro-Antriebsmotor 26 sowie ein durch den Elektro-Antriebsmotor 26 z. B. über ein Getriebe angetriebenes Fräswerkzeug 28.

Zur Durchführung von Fräsvorgängen kommunizieren der erste Bereich 12, 14, 16, 18 und der zweite Bereich 24, 26, 28 in nachfolgend beschriebener Art und Weise.

Es sei darauf verwiesen, daß der erste Bereich beispielsweise die bei herkömm­ lichen Schweißstraßen in der Kraftfahrzeugfertigung installierten Schweißroboter und die jeweils zugeordneten Steuercomputer umfassen kann. Es sei ferner darauf verwiesen, daß der zweite Bereich 24, 26, 28 jeweils in Verbindung mit einer Mehrzahl von Schweißrobotern 12, 14, bzw. deren zugeordneter Kontroll­ einrichtungen 16, 18 genutzt werden kann, beispielsweise dann, wenn das Fräswerkzeug 28 in einem Bereich positionierbar ist, in welchem es für zwei Schweißroboter zugänglich ist. Die Art der Kommunikation mit einer jeweiligen Kontrolleinrichtung 16 bzw. 18 ist jedoch gleich, so daß nachfolgend lediglich auf die in der Fig. 1 links dargestellte Kontrolleinrichtung 16 bzw. den zugeordneten Schweißroboter 12 eingegangen wird.

Soll ein Fräsvorgang durchgeführt werden, d. h. wird bestimmt, daß die Punkt- Schweiß-Elektroden 20 des Schweißroboters 12 befräst werden sollen, so gibt die Kontrolleinrichtung 16 beispielsweise zu einem Zeitpunkt t₁ ein Startsignal S in die Ansteuereinheit 24 ein. Wie man in Fig. 1 erkennt, empfangen dieses Startsignal S ein Betriebsspannungsversorgungsblock 30 in der Ansteuereinheit 24 sowie ein erster Zähler 32. Das Startsignal S ist in Fig. 2 dargestellt und ist beispielsweise durch ein digitales Signal wiedergegeben, welches zum Zeitpunkt t₁ von einem niederen oder einem Null-Pegel auf einen hohen Pegel geht und zunächst auf diesem hohen Pegel bleibt. Bei Empfang des Startsignals S gibt der beispielsweise mit einer Spannungsquelle in Verbindung stehende Betriebs­ spannungsversorgungsblock 30 an den Elektro-Antriebsmotor 26 eine Betriebs­ spannung U aus, die ab dem Zeitpunkt t₁ ansteigt und dann eine vorbestimmte Höhe U_B erreicht. Mit dem Anstieg der Betriebsspannung steigt auch ab dem Zeitpunkt t₁ der durch den Elektro-Antriebsmotor 26 fließende Betriebsstrom I an, bis er letztendlich eine vorbestimmte Höhe I_B erreicht. Sowohl die Betriebs­ spannung U als auch der Betriebsstrom I werden durch jeweilige Meßeinrichtun­ gen erfaßt und in einen Überwachungsblock 34 eingegeben. Mit Beginn des Anlegens der Betriebsspannung an den Elektro-Antriebsmotor 26 beginnt das Fräswerkzeug 28 sich zu drehen. Im Bereich des Fräswerkzeugs 28 sind ein Umdrehungssensor 36 sowie ein Elektrodenerfassungssensor 38 angeordnet. Diese beiden Sensoren können beispielsweise Näherungsschalter sein, welche beispielsweise die Annäherung eines sich mit dem Fräswerkzeug 28 drehenden Vorsprungs bzw. einer Elektrode erfassen können. Das heißt, sobald das Fräs­ werkzeug 28 sich dreht und eine nahezu konstante Drehzahl erreicht hat, gibt der Sensor 36 ein Signal Z aus, welches beispielsweise die in Fig. 2 gezeigte gepulste Form aufweisen kann.

Sobald der Roboter 12 seine Schweißelektroden 20 an das Fräswerkzeug 28 herangeführt hat und diese zangenartig geschlossen hat, so daß sie nunmehr unter vorgegebenem Druck gegen das Fräswerkzeug 28 drücken, wird diese Annäherung durch den Sensor 38 erfaßt und in einen Elektrodenerfassungsblock 40 eingegeben. Es sei zum Beispiel angenommen, daß zum Zeitpunkt t₂ die Elektroden 20 sich an das Fräswerkzeug 28 heranbewegt haben und dies durch Ausgabe eines entsprechenden Signals durch den Sensor 38 erfaßt wird. Ab dieser Erfassung, ab dem Zeitpunkt t₂ gibt dann der Elektrodenerfassungsblock 40 ein Elektrodenerfassungssignal E zum ersten Zähler 32 aus. Auch dieses Elektrodenerfassungssignal E kann beispielsweise eine digitale Form haben und geht zum Zeitpunkt t₂ auf einen hohen Pegel über. Mit Beginn der Eingabe des hohen Pegels des Elektrodenerfassungssignals beginnt der erste Zähler 32 das Zählen der ihm durch den Umdrehungserfassungssensor 36 eingegebenen Impulse des Signals Z und gibt gleichzeitig ab Beginn des Zeitpunkts t₂ ein Fräs- Signal F aus. Der Übergang des Fräs-Signals zum Zeitpunkt t₂ von einem niede­ ren Pegel auf einen hohen Pegel zeigt an, daß zum Zeitpunkt t₂ der tatsächliche Fräsvorgang durch Heranführen der Elektroden 20 an das Fräswerkzeug 28 und durch Beginnen des Zählens der Umdrehungen des Fräswerkzeugs 28 gestartet worden ist.

Im ersten Zähler 32 - oder beispielsweise einer separaten Speichereinheit - ist ein Umdrehungs-Sollwert abgespeichert. Dieser zeigt an, wieviele Umdrehungen das Fräswerkzeug 28 bei Durchführung eines bestimmten Fräsvorgangs machen soll, d. h. wieviele Impulse des Signals Z durch den ersten Zähler 32 zu zählen sind, bis das Beenden des Fräsvorgangs festgestellt werden kann. Es sei darauf verwiesen, daß die Anzahl der Impulse nicht identisch zur Anzahl der Umdrehun­ gen sein muß; es besteht jedoch ein fester Zusammenhang zwischen diesen Größen.

Sobald der erste Zähler 32 durch Vergleich feststellt, daß die Anzahl der Impulse des Signals Z gleich der vorgegebenen Anzahl ist, d. h. daß das Fräswerkzeug 28 die vorgegebene Anzahl an Umdrehungen gemacht hat, beendet der Zähler 32 das Ausgeben des Fräs-Signals F, was anzeigt, daß der eigentliche Fräsvorgang nunmehr beendet ist.

Das Fräs-Signal F wird, wie in Fig. 1 erkennbar, sowohl in den Überwachungs­ block 34 als auch in einen Ende-Block 42 eingegeben. Der Ende-Block 42 erfaßt die abfallende Flanke des Fräs-Signals F zum Zeitpunkt t₃ und erzeugt gleich­ zeitig einen kurzen Signalimpuls, welcher als ein Beendet-Signal B in die Kon­ trolleinrichtung 16 eingegeben wird, welche den momentan bearbeiteten Schweißroboter 12 ansteuert.

Sobald die Kontrolleinrichtung 16 das Beendet-Signal B vom Ende-Block 42 empfängt, gibt sie zum Schweißroboter 12 einen Befehl aus, so daß dieser seine Elektroden 20 unmittelbar nach Ausgabe des Beendet-Signals B vom Fräswerk­ zeug 28 wegbewegt. Beispielsweise wird zum Zeitpunkt t₄ nach Beendigung des Fräsvorgangs zum Zeitpunkt t₃ durch den Sensor 38 erfaßt, daß die Elektroden 20 vom Fräswerkzeug 28 wegbewegt worden sind, worauffolgend auch der Elektrodenerfassungsblock 40 die Ausgabe des Elektrodenerfassungssignals E zum ersten Zähler 32 beendet. Nachdem die Elektroden 20 vom Fräswerkzeug 28 wegbewegt worden sind, beendet dann zum Zeitpunkt t₅ die Kontrolleinrichtung 16 die Ausgabe des Startsignals S. worauffolgend der Betriebsspannungsversor­ gungsblock 30 das Anlegen einer Betriebsspannung an den Elektro-Antriebs­ motor 26 beendet und die Betriebsspannung - und somit auch der Betriebsstrom - ab dem Zeitpunkt t₅ abfallen, wie in Fig. 2 erkennbar.

Die Zeitspanne vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅, d. h. die Zeitspanne zwi­ schen dem Wegbewegen der Elektroden 20 vom Fräswerkzeug 28 und dem Beenden des Start-Signals kann entweder eine in der Kontrolleinrichtung 16 vorgegebene und festgespeicherte Zeitspanne sein oder kann dadurch bestimmt sein, daß durch Rückkopplung die Kontrolleinrichtung 16 Information darüber hat, daß nunmehr die Elektroden 20 vom Fräswerkzeug 28 wegbewegt worden sind. Auch kann beispielsweise das Signal des Sensors 38 dazu dienen, das Beenden des Startsignals S zu initiieren.

Durch die vorangehend beschriebene Abfolge ist sichergestellt, daß der Dreh­ betrieb des Fräswerkzeugs 28 erst eingestellt wird, wenn dieses nicht mehr in Kontakt mit den Elektroden 20 ist. Es wird somit sichergestellt, daß nicht durch eine sich beim Herablaufen des Fräswerkzeugs 28 stark ändernde Drehzahl desselben das Fräsergebnis beeinträchtigt wird.

Es sei darauf verwiesen, daß die dargestellten Signalabfolgen und Signalformen nur beispielhaft sind. So ist es auch möglich, daß das Startsignal S zum Zeitpunkt t₁ lediglich als Signalimpuls ausgegeben wird, und daß zum Zeitpunkt t₅ ein weiterer das Ende dieser Periode anzeigender Signalimpuls ausgegeben wird. Ferner ist es möglich, daß die Kontrolleinrichtung 16 verschiedene Startsignale ausgibt, wie z. B. durch die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie bei den jeweiligen Start-Signalen S in Fig. 1 angedeutet. Die verschiedenen Start- Signale können jeweils verschiedene Fräsvorgänge bezeichnen. Somit kann der Betriebsspannungsversorgungsblock 30 entsprechend dem in diesen einge­ gebenen Start-Signal S bestimmen, welche Betriebsspannung an den Elektro- Antriebsmotor 26 angelegt werden soll, und in entsprechender Weise kann der erste Zähler 32 entsprechend dem eingegebenen Startsignal S auf verschiedene Vergleichswerte zugreifen, so daß beispielsweise dann, wenn relativ neue Elek­ troden 20 befräst werden sollen, der Fräsvorgang mit einer geringeren Anzahl an Umdrehungen durchgeführt wird, wohingegen dann, wenn stark abgenutzte Elektroden befräst werden sollen, mehr Umdrehungen bei einem einzigen Fräs­ vorgang durchgeführt werden.

Um für die Kontrolleinrichtung 16 ein Unterscheidungskriterium zu liefern, gemäß welchem dann verschiedene Start-Signale ausgegeben werden können, umfaßt die Ansteuereinheit 24 ferner einen Fräsvorgang-Zählblock 44. Dieser empfängt das Fräs-Signal F vom ersten Zähler 32 und zählt beispielsweise die Anzahl des Auftretens des Signals F oder integriert die Zeitdauern des Signals F. Ferner ist es möglich, daß das Signal Z auch in den Fräsvorgang-Zählblock 44 eingegeben wird, und daß dieser während des Vorliegens des Signals F die Anzahl der Impulse des Signals Z zählt.

Es ist somit im Fräsvorgang-Zählblock 44 Information darüber enthalten, wieviele Fräsvorgänge seit einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführt worden sind, bzw. wie lange ein bestimmtes Elektrodenpaar 20 bereits insgesamt befräst worden ist. Der Fräsvorgang-Zählblock 44 gibt ein Signal Y zur Kontrolleinrichtung 16 aus, welches entweder permanent das in diesem Block 44 enthaltene Zählergebnis anzeigt, so daß die Kontrolleinrichtung 16 selbst entscheiden kann, welches der Startsignale S auszugeben ist, oder welches lediglich zu bestimmten Zeitpunkten anzeigt, daß erneut eine bestimmte Schwelle der Fräsvorgang-Anzahlen über­ schritten worden ist und daß entsprechend die Kontrolleinrichtung 16 auf ein dem Überschreiten einer bestimmten Schwelle zugeordnetes Startsignal zurückgreifen soll.

Wie in Fig. 1 erkennbar, werden sowohl die erfaßte Betriebsspannung als auch der erfaßte Betriebsstrom als auch das Fräs-Signal F in den Überwachungsblock 34 eingegeben. Der Überwachungsblock 34 ist dazu ausgebildet, den Betrieb des Elektro-Antriebsmotors 26 und somit des diesem zugeordneten Fräswerkzeugs 28 zu überwachen. Insbesondere kann durch Überwachung des Betriebsstroms I auf die auf den Motor 26 wirkende Last geschlossen werden. Wird davon ausgegangen, daß die Elektroden 20 mit einem vorbestimmten Schließdruck gegen das Fräswerkzeug 28 gepreßt werden, so ist der dann gegen die Drehung des Fräswerkzeugs 28 wirkende Widerstand im wesentlichen davon abhängig, wie leicht das Fräswerkzeug 28 sich mit seinen Schneidkanten oder Klingen entlang der Elektrodenspitzen der Elektroden 20 bewegen kann. Ist das Fräs­ werkzeug neu, d. h. hat es scharfe Klingen, und ist das Fräswerkzeug 28 nicht verschmutzt, so wird es sich relativ stark in die Oberflächen der Elektroden­ spitzen einschneiden, was zu einem dementsprechend großen Drehwiderstand und einer entsprechend großen Last am Elektromotor 26 führt. Bei vorgegebener Betriebsspannung wird daher der Betriebsstrom ein vorgegebenes hohes Niveau erreichen. Sind die Schneidkanten stark abgenutzt oder durch Belegung mit Spänen, Schmiermittel o. dgl. verschmutzt, so wird das Fräswerkzeug 28 sich mit geringerem Widerstand bezüglich der Elektrodenspitzen drehen können, was dazu führt, daß bei gleichbleibender Betriebsspannung der Betriebsstrom einen geringeren Pegel erreichen wird als im vorangehenden Falle.

Der Überwachungsblock 34 vergleicht daher den Betriebsstrom mit einem intern abgelegten Schwellenwert I_S. Ist der Betriebsstrom größer als die Schwelle I_S, erreicht beispielsweise der Betriebsstrom den Sollwert I_B (einer bestimmten Betriebsspannung zugeordnet), so kann darauf geschlossen werden, daß am Motor 26 die bei Durchführung eines korrekten Fräsvorgangs auftretende Last vorhanden ist und somit auch der Fräsvorgang in korrekter Art und Weise durch­ geführt wird. Erreicht der Betriebsstrom die Schwelle I_S nicht, so wird darauf geschlossen, daß die Last am Elektro-Antriebsmotor zu gering ist, was ein Indika­ tor dafür ist, daß entweder die Fräskanten oder Klingen abgenutzt sind oder eine Belegung des Fräswerkzeugs mit Spänen oder Schmiermittel vorliegt. In diesem Falle wird dann durch den Überwachungsblock 34 ein Warnsignal W erzeugt und beispielsweise zu der Kontrolleinrichtung 16 oder einer anderen Warnanzeigevor­ richtung ausgegeben. Es kann dann durch Bedienungspersonal eine Überprüfung des Fräswerkzeugs 28 vorgenommen werden.

Es sei darauf verwiesen, daß selbstverständlich entsprechend verschiedenen Startsignalen und möglicherweise verschiedenen Startsignalen zugeordneten verschiedenen Betriebsspannungen U_B verschiedene Schwellenwerte I_S zum Vergleich mit dem Betriebsstrom herangezogen werden können.

Wie man in Fig. 1 erkennt, empfängt der Überwachungsblock 34 auch das Fräs- Signal F. Der Überwachungsblock 34 wird den vorangehend beschriebenen Vergleich nur dann vornehmen, wenn neben den erfaßten Strom- bzw. Span­ nungswerten auch das Signal F eingegeben wird bzw. das Signal F auf einem hohen Pegel ist. Es kann damit vermieden werden, daß bereits zu einem Zeit­ punkt kurz nach der Zeit t₁ der dann noch relativ geringe Betriebsstrom mit dem Schwellenwert verglichen wird, was sofort zu einer Warn- oder Fehleranzeige führen würden. Vielmehr wird der Vergleichsvorgang nur dann durchgeführt, oder es wird ein Warnsignal nur dann ausgegeben, wenn während des Zeitraums, während dem der Fräsvorgang tatsächlich durchgeführt wird, d. h. zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃, der Betriebsstrom die vorgegebene Schwelle I_S nicht oder nicht in gewünschtem Ausmaß überschreitet.

Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß die Ansteuereinheit 24 einen Bereitschafts­ block 46 umfaßt. Der Bereitschaftsblock 46 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die verschiedenen in der Ansteuereinheit 24 vorhandenen Komponenten oder gegebenenfalls auch die Sensoren 36, 38, den Elektro-Antriebsmotor 26 und das Fräswerkzeug 28 zu überwachen und dann, wenn all diese Komponente betriebsbereit sind, ein Bereitschaftssignal T auszugeben, welches die Kontroll­ einheiten 16 und 18 empfangen. Diese Kontrolleinrichtungen 16, 18 werden die Durchführung eines Fräsvorgangs nur dann initiieren, wenn sie das Signal T empfangen. Das heißt es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, daß das Startsignal S auch in den Bereitschaftsblock 46 eingegeben wird, bzw. daß dieser die Eingabe dieses Signals S in den Betriebsspannungsversorgungsblock 30 erfaßt. Sobald dieses Signal S durch eine der Kontrolleinrichtungen 16, 18 in den Block 30 eingegeben wird, beendet der Bereitschaftsblock 46 die Ausgabe des Signals T, wodurch diejenige Kontrolleinrichtung, welche kein Startsignal in den Block 30 eingegeben hat, daran gehindert wird, während der Durchführung eines Fräsvorgangs an einem einer anderen Kontrolleinrichtung zugeordneten Schweißroboter selbst einen Fräsvorgang an dem ihr selbst zugeordneten Schweißroboter zu initiieren.

Das vorangehend beschriebene Frässystem 10 weist eine Vielzahl struktureller und funktioneller Vorteile auf, welche zur einfacheren Durchführung eines Fräs­ vorgangs und dabei zu erhöhter Betriebssicherheit führen:

• 1. Es ist eine Trennung in zwei Bereiche vorgesehen, von welchen der erste Bereich die herkömmliche Ansteuerung der Schweißroboter ist und der zweite Bereich die Steuerung des Fräswerkzeugs vorsieht. Der erste und der zweite Bereich kommunizieren miteinander in minimal erforderlicher Weise. Das heißt der zweite Bereich erhält vom ersten Bereich im wesent­ lichen nur Information darüber, daß ein Fräsvorgang durchzuführen ist, führt diesen Fräsvorgang autark durch und signalisiert dem ersten Bereich die Beendigung des Fräsvorgangs, so daß der erste Bereich dann in entsprechender Weise wieder die Roboter ansteuern kann. Es ist somit nicht erforderlich, alle zur Durchführung des Fräsvorgangs erforderlichen Vergleichsprozeduren, Erfassungsprozeduren usw. innerhalb der zur Ansteuerung der Schweißroboter vorgesehenen Kontrolleinrichtungen zu installieren. Dies verhindert eine Überlastung dieser Kontrolleinrichtungen mit anderen Aufgaben und führt somit zur erhöhten Betriebssicherheit.
• 2. In die einen bestimmten Fräsvorgang durchführende bzw. befehlende Ansteuereinheit 24 kann in einfacher Weise eine Überwachungsfunktion integriert werden, durch welche ermittelt werden kann, ob ein durchgeführ­ ter Fräsvorgang zu dem gewünschten Ergebnis führen kann oder nicht. Da die gesamte Durchführung des Fräsvorgangs von den jeweiligen Kontroll­ einrichtungen dezentral in den einzelnen Ansteuereinheiten vorgenommen wird, wird durch die Integration der Überwachungsfunktion in die Ansteuer­ einheiten eine weitere Überlastung der Kontrolleinheiten vermieden.
• 3. Durch die dezentrale Überwachung der Fräsvorgänge in den einzelnen Ansteuereinheiten ist es in einfacher Weise möglich, durch entsprechende Sensorsignale Rückkopplung über verschiedene Betriebsparameter zu erhalten und diese Rückkopplungsinformation zur Durchführung des Fräsvorgangs, insbesondere zum Beenden desselben, zu nutzen. Auch diese Rückkopplungssignale müssen nicht in die einzelnen Kontrollein­ richtungen des ersten Bereichs eingegeben werden, diese erhalten le­ diglich die Information, daß der Fräsvorgang beendet ist; irgendwelche Zwischeninformationen - außer der Anzeige von Fehlern - sind für diese Einrichtungen nicht erforderlich.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Elektro-Antriebsmotor 26 ein Mehrphasen- Drehstrommotor sein kann, und daß die Ansteuereinheit 24 eine Umrichter­ anordnung umfassen kann bzw. durch eine Umrichteranordnung gebildet sein kann, in welche die vorangehend beschriebenen Blöcke in funktioneller oder in struktureller Art und Weise integriert sein können. Das heißt die einzelnen Blöcke können getrennte Baueinheiten sein, welche durch entsprechende Signalleitun­ gen miteinander verbunden sein, oder können in Form eines abzuarbeitenden Programms vorgesehen sein, wobei dann die jeweiligen Signale Berechnungs- oder Vergleichsergebnisse verschiedener Programmschritte wiedergeben. Auch eine Kombination dieser beiden vorangehend beschriebenen Möglichkeiten ist möglich.

Es sei ferner darauf verwiesen, daß die Kommunikation zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, d. h. zwischen den Kontrolleinrichtungen 16 und 18 und dem jeweiligen Umrichter über eine Mehrzahl von Signalleitungen erfolgen kann, so daß jedes Signal, d. h. die verschiedenen Startsignale sowie das Beendet-Signal oder das Bereitschaftssignal, in digitaler Form übertragen werden können. Alternativ ist es auch möglich, zwischen diesen Bereichen jeweils nur ein einziges Signal zu übertragen, welches in codierter Art und Weise jeweils Information beispielsweise über die verschiedenen Startsignale oder das Beendet-Signal, das Warnsignal, das Bereitschaftssignal oder das Fräsvorgang- Zählsignal enthält. Auch können die Startsignale verschieden strukturiert sein. So ist es möglich, wie in Fig. 1 dargestellt, für jeden verschiedenen Fräsvorgang ein separates oder verschiedenes Startsignal S einzugeben. Es ist jedoch auch möglich, ein Grund-Startsignal einzugeben, welches grundsätzlich das Beginnen eines Fräsvorgangs fordert, und ein zusätzliches die Art des durchzuführenden Fräsvorgangs ansteigendes Signal einzugeben.

Das in der Fig. 1 dargestellte Fräswerkzeug kann von bekanntem Aufbau sein, welches einen im wesentlichen zylindrischen Werkzeugkörper umfaßt, der um eine Drehachse A drehbar ist und wenigstens an einer axialen Seite durch eine oder eine Mehrzahl von Fräskanten eine konkave Aufnahmepfanne bildet, in welche eine Punkt-Schweiß-Elektrode mit ihrer Elektrodenspitze zum Befräsen eingeführt wird. Vorzugsweise sind an beiden axialen Seiten derartige Aufnah­ mepfannen gebildet, so daß jeweils Paare von Punkt-Schweiß-Elektroden 20 gleichzeitig durch zangenartiges Zusammenzwicken derselben unter Zwischen­ lagerung des sich drehenden Fräswerkzeugs 28 befräst werden können.

Ferner ist es selbstverständlich, daß im Bereich des Fräswerkzeugs 28 Vorkeh­ rungen getroffen sein können, durch welche beim Fräsvorgang erzeugte Späne o. dgl. entfernt werden können. Diese können beispielsweise die Zufuhr von Druckluft umfassen, um die Späne wegzublasen, oder können eine kanalartige, das Fräswerkzeug bzw. die jeweiligen Aufnahmepfannen umgebende Anordnung umfassen, in welcher ein Unterdruck erzeugt wird und somit die Späne abgesaugt werden. Auch eine Kombination des Wegblasens und des Absaugens der Späne ist denkbar. Dieser Vorgang zum Entfernen der Späne kann während eines gesamten Fräsvorgangs beispielsweise bis zum Zeitpunkt t₅ durchgeführt werden oder kann beispielsweise erst dann initiiert werden, wenn die Elektroden vom Fräswerkzeug wegbewegt sind.

Claims (13)

1. Frässystem zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß- Elektroden, umfassend:

• 1. wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Fräswerkzeug (28),
• 2. einen Elektro-Antriebsmotor (26), durch welchen das wenigstens eine Fräswerkzeug (28) in Drehung versetzbar ist,
• 3. eine Ansteuereinheit (24) zum Versorgen des Elektro-Antriebs­ motors (26) mit einer Betriebsspannung,
• 4. eine Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung (34) zum Überwa­ chen des durch das wenigstens eine Fräswerkzeug (28) durch­ geführten Fräsvorgangs und zum Erzeugen eines Fehlersignals (W), wenn das Überwachungsergebnis einen fehlerhaften Fräs­ vorgang anzeigt.

2. Frässystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung (34) eine Motorlast- Überwachungs-Einrichtung (34) umfaßt, welche ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Motorlast kleiner als eine vorgegebene Soll-Last ist.

3. Frässystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung dazu ausgebildet ist, die von der Ansteuereinheit (24) an den Elektro-Antriebsmotor (26) angelegte Betriebsspannung oder/und den bei angelegter Betriebsspannung fließen­ den Betriebsstrom zu überwachen.

4. Frässystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung (34) eine Vergleichsein­ heit umfaßt, welche den Betriebsstrom mit einem vorgegeben Schwellen­ strom (I_S) vergleicht.

5. Frässystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsvorgang-Überwachungs-Einrichtung dazu ausgebildet ist, das Fehlersignal (W) zu erzeugen, wenn der Betriebsstrom kleiner ist als der vorgegebene Schwellenstrom (I_S).

6. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Fräsvorgang-Erfassungseinrichtung (40, 32) zum Erfassen, ob ein Fräsvorgang durchgeführt wird, und dadurch, daß die Fräsvorgang- Überwachungs-Einrichtung (34) dazu ausgebildet ist, den Vergleich nur dann durchzuführen, wenn von der Fräsvorgang-Erfassungseinrichtung (40, 32) die Durchführung eines Fräsvorgangs erfaßt wird.

7. Frässystem zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punkt-Schweiß- Elektroden eines Schweißroboters, umfassend:

• 1. wenigstens ein um eine Drehachse drehbares Fräswerkzeug (28),
• 2. einen Elektro-Antriebsmotor (26), durch welchen das wenigstens eine Fräswerkzeug (28) in Drehung versetzbar ist,
• 3. eine Ansteuereinheit (24) zum Versorgen des Elektro-Antriebs­ motors (26) mit einer Betriebsspannung,
• 4. eine Kontrolleinrichtung (16, 18), welche den Betrieb des Schweiß­ roboters (12, 14) steuert,

wobei die Kontrolleinrichtung (16, 18) dazu ausgebildet ist, dann, wenn die Punkt-Schweiß-Elektroden (20, 22) des Schweißroboters (12, 14) befräst werden sollen, ein Startsignal (S) in die Ansteuereinheit (24) einzugeben, und
wobei die Ansteuereinheit (24) dazu ausgebildet ist, nach Empfang des Startsignals (S) den Elektro-Antriebsmotor (26) zur Durchführung eines Fräsvorgangs anzusteuern und nach Beendigung des Fräsvorgangs ein Beendet-Signal (B) zu erzeugen und zur Kontrolleinrichtung (16, 18) zu leiten, um dieser anzuzeigen, daß die Punkt-Schweiß-Elektroden (20, 22) des Schweißroboters (12, 14) in vorgegebener Weise befräst worden sind.

8. Frässystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (16, 18) dazu ausgebildet ist, nach Empfang des Beendet-Signals (B) dem Schweißroboter (12, 14) das Entfernen der Punkt-Schweiß-Elektroden (20, 22) von dem Fräswerkzeug (28) zu befeh­ len und dann das Ausgeben des Start-Signals (S) an die Ansteuereinheit (24) zu beenden.

9. Frässystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinheit (24) dazu ausgebildet ist, den Elektro-Antriebs­ motor (26) solange anzusteuern, bis sie das Ende des Start-Signals (S) erfaßt.

10. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro-Antriebsmotor (26) ein Mehrphasen-Drehstrommotor ist und daß die Ansteuereinheit (24) eine Umrichteranordnung umfaßt.

11. Verfahren zum Überwachen eines durch ein Fräswerkzeug (24) durch­ geführten Fräsvorgangs, wobei das Fräswerkzeug (24) durch einen Elektro-Antriebsmotor zur Drehung angetrieben ist, umfassend die Schrit­ te:

• a) Ermitteln einer Ist-Motorlast,
• b) Vergleichen der ermittelten Ist-Motorlast mit einer Soll-Last,
• c) Erzeugen eines Fehlersignals (W), wenn der Vergleich des Schritts b) anzeigt, daß die Ist-Motorlast kleiner als die Soll-Last ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) das Erfassen eines bei angelegter Betriebsspannung fließenden Betriebsstroms umfaßt, daß der Schritt b) das Vergleichen des Betriebsstroms mit einem Schwellenstrom (I_S) umfaßt und daß der Schritt c) das Erzeugen eines Fehlersignals dann, wenn der Betriebsstrom kleiner als der Schwellenstrom (I_S) ist, umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) oder nur der Schritt c) nur dann durchgeführt werden, wenn das Fräswerkzeug in Kontakt mit einem zu befräsenden Gegenstand, insbesondere wenigstens einer Punkt-Schweiß-Elektrode (20, 22) ist.