DE3332697C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zur auto­ matischen Steuerung oder Überwachung der Schweiß­ steuerung von Widerstandsschweißeinrichtungen zur Punktschweißung mit unterschiedlichen Schweißparameter­ werten für einzelne Schweißpunkte.

Um einen guten Schweißpunkt mit einer Widerstands­ schweißeinrichtung zu erzielen, ist es bekannt je nach Blechdicke, Blechart, Anzahl der zu verschweißenden Bleche Lage des Schweißpunktes, Abstand der Schweiß­ punkte usw. die Schweißung mit unterschiedlichen Schweißparameterwerten wie Schweißstrom, Schweiß­ spannung, Schweißzeit, Vorhaltezeit, Nachhaltezeit Anpreßdruck der Schweißelektroden usw. durchzuführen. Die richtige Zuordnung der optimalen Schweißparameter­ werte für die unterschiedlichen Schweißeinrichtungen ist meist bekannt oder wird durch Versuche ermittelt. Bei modernen Steuerungssystemen lassen sich die einzel­ nen, wichtigsten Schweißparameterwerte häufig über speicherprogrammierbare Steuerungen einstellen (siehe z.B. DE-OS 30 29 953).

Eine einmalige Einstellung der optimalen Schweißpara­ meterwerte ist jedoch für viele Schweißeinrichtungen insbesondere Schweißautomaten z.B. bei einer Verwendung von Widerstandsschweißrobotern, nicht ausreichend, da andere Einflüsse wie Netzspannungsschwankungen, unter­ schiedliche Beschaffenheit wie Verschmutzungsgrad der Bleche, Verschleiß der Schweißelektroden, Widerstands­ änderungen im Maschinenschweißstromkreis usw. eine Ver­ änderung einzelner Schweißparameter erforderlich machen. Hierzu ist es bekannt, z.B. die Netzspannung zu über­ wachen und mit Hilfe von Mikroprozessoren bzw. Mikro­ computern einzelne Schweißparameterwerte wie die Schweißzeit entsprechend zu verändern (siehe z.B. DE-OS 31 44 645) oder durch eine Veränderung des Zünd­ winkels einer Phasenanschnittsteuerung im Primärkreis des Schweißtransformators auszugleichen (siehe z.B. DE-OS 32 02 790). Abgesehen davon, daß hierbei nur ein Teil der sich auf die Schweißung auswirkenden Einflüsse überwacht wird, ist die Programmierung bzw. Errechnung der Veränderung der einzelnen Schweißparameterwerte schwierig und aufwendig, da sich je nach verwendeter Schweißeinrichtung und Schweißpunktart (für unterschied­ liche Blechdicke, Blechart, Anzahl der zu verschweißen­ den Bleche, Lage des Schweißpunktes, Abstand der Schweiß­ punkte usw.) andere Veränderungen ergeben können.

Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu vermeiden, ist es bekannt (siehe z.B. DE-OS 31 50 199) die Schweiß­ temperatur über den Widerstandsverlauf zwischen den Schweißelektroden während der einzelnen Schweißstrom­ perioden eines Schweißpunktes zu überwachen und die An­ zahl der Schweißperioden von diesem Widerstandsverlauf abhän­ gig zu machen. Dieser Widerstandsverlauf, der üblicherweise kurz vor Erreichen der optimalen Schweißtemperatur einen Maximalwert aufweist, ist jedoch bei vielen Schweißpunktarten unterschiedlich und der Verlauf der Widerstandskurve oft mit unregelmäßigem Anstieg, schwachem Maximum und/oder mit mehre­ ren Maxima ausgebildet, so daß sich diese Art der Nachsteue­ rung im wesentlichen nur für annähernd gleiche Schweißpunkt­ arten verwenden läßt.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß bei einer Ver­ änderung der Schweißzeit bzw. der Anzahl von Schweißperioden für jeden Schweißpunkt vorab keine ausreichend genaue Schweißzeit festgelegt werden kann und so bei Schweißauto­ maten die Taktung eines Schweißzyklus mit einer Vielzahl von Schweißpunkten auf eine maximal mögliche Einzelpunktschweiß­ zeit ausgelegt werden muß. Ergibt sich, z. B. bei einer Steuerung über den Widerstandsverlauf, ein zu kleiner Schweißstrom, wird dies erst nach Erreichen des wesentlich später erfolgenden Widerstandsmaximalwertes erkannt, soweit sich überhaupt noch mit dem zu kleinen Schweißstrom ein Maximalwert erfassen läßt.

Da die Qualität der Schweißung im wesentlichen von der Strom­ stärke bestimmt wird und kurze Schweißzeiten erwünscht sind, ist es bekannt (siehe z. B. VDI-Z 117-1985 Nr. 21 Seite 1018 und 1019), mit nur einem Sensor zur Strommessung die Schweiß­ ströme, die durch einen Sollwert vorgegeben sind, konstant zu halten. Bei dieser sogenannten "Konstantstromregelung" wird generell innerhalb jeder Periode der Stromistwert gemessen und dieser in der darauffolgenden Periode dem Stromsollwert angeglichen.

Zur Qualitätsüberwachung wird hierbei über Potentiometer ein oberer und unterer Grenzwert für die Stromimpulse einge­ stellt, der bei einer Überschreitung weitere Schweißungen verhindert. Dies führt jedoch dazu, daß z. B. bei stärker verschmutzten Schweißstellen (z. B. durch Oxydationsstellen) bei der oder den ersten Schweißperioden ein sehr kleiner Schweißstrom fließt, der nach Durchbruch durch die Ver­ schmutzung zu sehr stark hochgeregelten Schweißstromspitzen führt. Auch größere Netzspannungsschwankungen, wie sie vor allem dann auftreten, wenn eine Vielzahl Schweißanlagen an einem Netz angeschlossen sind (z. B. in der Automobilin­ dustrie) können große Schweißstromschwankungen hervorrufen, die zu einer Grenzwertüberschreitung führen können und/oder die Qualität des Schweißpunktes verschlechtern.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vielseitig anwendbares Steuerungssystem zu ermöglichen, das diese Nachteile nicht aufweist und das sich durch eine entsprechende Programmierung an Widerstandsschweißeinrichtungen mit unterschiedlichem Auf­ bau anpassen läßt sowie eine möglichst optimale Punktschwei­ ßung bei vielseitigen Schweißpunktarten über eine einfache Programmierung ermöglicht, wobei das Steuerungssystem - ohne zusätzliche Anpassung - Änderungen der Schweißparameterwerte selbsttätig durchführt, welche die wesentlichen Einflüsse ausgleicht, die sich während des Verlaufes von Schweißarbei­ ten mit einer Mehrzahl von Schweißpunkten mit unterschied­ lichen Schweißpunktarten ergeben, und eine optimale Überwa­ chung zuläßt.

Ermöglicht wird dies durch ein Steuerungssystem mit einer Konstantstromregelung und den Merkmalen des kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. Ein derartiges Steuerungssystem läßt sich insbesondere bei Widerstandsschweißautomaten ein­ setzen wie sie z. B. in der Automobilindustrie in Montage­ straßen verwendet werden, wobei z. B. mit Hilfe von Indu­ strierobotern eine Schweißzange genau vorgegebene Schweiß­ punkte hintereinander an viele sehr unterschiedliche Stellen mit unterschiedlichen Schweißpunktarten setzt. Für jede Schweißpunktart können hierbei programmierte Schweißpara­ meterwerte aufgerufen werden, wobei über die Messung und Speicherung der effektiven Schweißstromwerte aller einzelnen Stromperioden eines Schweißpunktes ein Strommittelwert er­ mittelt und aus diesem Phasenanschnittswerte für den Schweiß­ strom die nächsten Schweißpunkte ausgewählt werden und/oder der Strommittelwert darauf überwacht wird, inwieweit er in einem vorgegebenen Toleranzband liegt. Durch die Strommit­ telwertbildung werden Störungen in der Steuerung durch Netz­ spannungsschwankungen, die unterschiedliche Beschaffenheit wie der Verschmutzungsgrad der Bleche, eine Widerstands­ änderung im Schweißstromkreis der Maschine usw. vermieden, und es lassen sich über die Konstantstromregelung z. B. durch eine Mittelwertbildung über mehrere Schweißstromperioden Störgrößen derart ausgleichen, daß durch zeitweilig auftre­ tende Stromspitzen oder Niedrigströme keine Abschaltung der Anlage erforderlich wird. Die Mittelwertbildung über alle Schweißperioden eines Schweißpunktes ermöglicht eine bessere Vorgabe des Schweißstromsollwertes für den nächsten Schweiß­ punkt und/oder ein engeres Toleranzband zur Überwachung der Qualität der Schweißpunkte, wobei in Weiterbildung der Er­ findung durch eine Aufteilung des Toleranzbandes sich vor­ zeitig ein Trend erkennen läßt, der zur Korrektur und/oder einer vorzeitigen Warnung der Bedienungsperson genutzt werden kann. Weiterhin lassen sich die verwendeten Schweißstrom­ mittelwerte leicht abspeichern, über ein Sichtgerät anzeigen und geben Anhaltspunkte für spätere Programmierungen.

Da das Steuerungssystem jeweils mit Meßwerten der vor­ hergehenden Schweißstromperiode arbeitet muß vor der ersten Schweißperiode von einem festen oder programmier­ ten Vorgabewert als Stromwert oder Phasenanschnittswert ausgegangen werden, der die Einflüsse im Schweißstrom­ kreis unberücksichtigt läßt. Er kann z.B. von einem Teilwert (z.B. 50%) des Schweißstromsollwertes abge­ leitet werden. Vor allem um die Programmierung zu ver­ einfachen ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, durch Abspeicherung der mittleren Schweißstrom-Istwerte, aus diesen oder abgespeicherten mittleren Änderungswerten aus einem Soll-Istwertvergleich einen Vorgabewert zu errechnen, der die Einflüsse im Schweißstromkreis mit ausgleichen hilft. Hierdurch wird dann bei einem ersten Einsatz des Steuerungssystems oder nach einer Umrüstung zur Steuerung einer anderen Schweißmaschine bzw. Schweiß­ zange z.B. nach einem Maschinendefekt, der Schweißstrom für die erste Schweißperiode mit großer Wahrscheinlich­ keit kleiner als der Sollstrom ausfallen, bei den nächsten Schweißpunkten jedoch dem Sollstrom wesentlich besser entsprechen.

Um zu vermeiden, daß durch einen Fehler in der Ein­ richtung zur Ermittlung des Schweißstromwertes aus dem Meßsignal, ein falscher Phasenanschnittswert gebildet wird, kann vor und/oder nach jedem Schweißpunkt ein Testtakt eingefügt werden, der solche Fehler erkennt und hieraus eine Abschaltung vornimmt. Damit in einem solchen oder ähnlichen Fehlerfall keine ungebührlichen Ausfallzeiten anfallen, kann eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden, die ein Schweißen ohne diese Ein­ richtung erlaubt, wobei die abgespeicherten Phasen­ anschnittswerte bzw. die zuvor ermittelten mittleren Soll-Istwert-Abweichungen den weiteren Schweißpunkten zugrundegelegt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Grobaufbau des erfindungsgemäßen Steuerungssystemes

Fig. 2 das Blockschaltbild einer der Baugruppen aus Fig. 1

Fig. 3 den Verlauf von Signalen in der Baugruppe gemäß Fig. 2

Fig. 4 das Blockschaltbild eine Recheneinrichtung des Steuerungssystemes und

Fig. 5 Toleranzbänder, die in der Recheneinrichtung programmiert werden können.

In Fig. 1 sind in den Primärkreis eines Schweißtransfor­ mators 1 ein in bekannter Weise zwei Thyristoren 2 geschaltet die über eine Schweißsteuerung 3 gesteuert werden. Im Sekundärkreis dieses Transformators 1 liegen zwischen zwei Schweißelektroden 4 die zu verschweißenden Bleche 5. In der Zuführung zu einer dieser Schweiß­ elektroden liegt ein Stromsensor 6 dessen Meßsignale einer Einrichtung 7 zugeführt sind, die aus diesen Meßsignalen einen effektiven Stromwert ermittelt und diese an eine Recheneinrichtung 8 zur Ermittlung von Phasenanschnittswerten weitergibt und in der sich aus den einzelnen Schweißperioden ergebende, Mittelwerte für einen Schweißpunkt abgespeichert werden. Die einzel­ nen Schweißparameterwerte werden von einer übergeord­ neten Steuerung 9 - die eine numerische Steuerung für einen Schweißautomaten bzw. Schweißroboter oder eine speicherprogrammierbare Steuerung sein kann - über einen Datenkanal 10 abgerufen.

Die von der Recheneinrichtung 8 errechneten Zeitsignale für die Steuerwinkel gehen über einen Datenkanal 11 an die Schweißsteuerung 3, die entsprechende Zündimpulse für die Thyristoren 2 erzeugt.

In Fig. 2 ist die Einrichtung 7 aus Fig. 1 näher dargestellt. Der Stromsensor ist eine Torroid-Meßspule 6, die das durch den Schweißstrom in ihr induzierte Spannungssignal 30 einen Spannungsteiler aus vier in Reihe geschalteten Widerständen 12, 13, 14, 15 abgibt. Zwei obere sich durch diese Widerstän­ de ergebenden Abgriffe zwischen den Widerständen 12 und 13 sowie 13 und 14 sind einer Umschalteinrichtung 16 zugeführt, während die Verbindung der beiden unteren Widerstände 14, 15 mit einem Eingang einer Verstärkerstufe 17 verbunden ist. In der Umschaltstufe 16 wird einer der beiden Abgriffe ausge­ wählt, dem zweiten Eingang der Verstärkerstufe 17 zugeführt. Die Umschalteinrichtung 16 kann ein manuell zu betätigender Umschalter sein, der die Ausgangsspannung der Meßspule 6 - durch eine entsprechende Wahl der Widerstände 12 bis 19 - in einem festgelegten Verhältnis von z. B. 1 : 4 an die Ver­ stärkerstufe 17 legt und über weitere Umschaltkontakte (nicht dargestellt) die Schaltstellung der Recheneinrichtung 8 an­ zeigt und/oder von dieser gesteuert wird. Diese Umschaltein­ richtung ermöglicht eine Anpassung an den maximal möglichen Schweißstrom unterschiedlicher Schweißeinrichtungen und/oder ermöglicht eine genauere Messung, wenn mit Schweißströmen sehr stark unterschiedlicher Größe gearbeitet werden soll.

Die Ausgangssignale des Verstärkers 17 werden über einen Integrator 18 und eine - über eine Leitung 34 getaktete - Tastspeicherstufe (Sampl and Hold) 19 einem Analog- Digitalwandler 20 zugeführt dessen Ausgänge über einen Datenkanal 21 an der Recheneinrichtung 8 liegen. Von dieser Recheneinrichtung 8 gelangt ein Testsignal über eine Leitung 22 auf eine Schaltstufe 23 die mit einem ersten Schalter 24 das eine Ende der Meßspule 6 an ein Bezugspotential legt und gleichzeitig einen zweiten Schalter 25 betätigt, der eine Gleichspannung über einen Widerstand 26 dem anderen Ende der Meßspule 6 zuführt. Gleichzeitig gelangt das Testsignal der Leitung 22 noch an eine Umschalteinrichtung 27, die den Integrator 18 zu einem Gleichspannungsverstärker umschaltet. Weiter­ hin gibt die Recheneinrichtung 8 bei jedem Nulldurch­ gang der Netzspannung ein Löschsignal über eine Leitung 28 an die Umschaltstufe 27, welche den Integrator 18 löscht. Die Signalverarbeitung in den Stufen gemäß Fig. 2 soll anhand der Strom- bzw. Spannungsverläufe von Fig. 3 erläutert werden. Fließt durch die Schweißelektroden ein Strom gemäß Fig. 3a, so liegt bei jeder Stromhalb­ welle 29 an den Ausgängen der Meßspule 6 eine entsprechen­ de differenzierte Spannung 30 an. Aus dieser Spannung 30 wird in den folgenden Stufen 18, 19 und 20 - gesteuert über die Recheneinrichtung 8 - für jede erste Halbwelle (hier jeweils die positive Halbwelle des Schweißstromes) gemäß Fig. 3c ein effektiver Schweißstromwert ermittelt.

Der zeitliche Verlauf ist hierbei folgender: Über ein Startsignal (z.B. dem Zündfreigabesignal nach Anpressen der Schweißelektroden), wird kurzfristig von t 1 bis t 2 über das Testsignal der Leitung 22 die Meßspule 6 an eine vorgegebene, vom Widerstand der Meßspule abhängige Gleichspannung 30 gelegt. Die Recheneinrichtung 8 ruft innerhalb dieser Testphase den sich hierdurch am Analog-Digitalwandler ergebenden Testwert 32 ab und überprüft diesen. Liegt er in vorgegebenen Grenzen wird ein erster Phasenanschnittswert ermittelt und zum Zeitpunkt t 3 der Schweißsteuerung 3 zugeführt. Bei einem Fehler im Meßkreis, z.B. zu kleiner oder zu großer Widerstand im Meßspulenkreis oder einem Defekt in einer der Stufen 16 bis 20 mit falschem Testwert 32 erfolgt eine Sperrung bzw. Abschaltung und eine entsprechende Fehlermeldung. Mit der sich aus dem ersten Phasen­ anschnittswert ergebenden ersten Stromhalbwelle (29) wird der zum Zeitpunkt t 4 anliegende Stromeffektivwert abgefragt und hieraus mit Verdoppelung dieses Wertes der effektive Schweißstrom der ersten positiven und negativen Halbwelle errechnet. Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt t 4 der gleiche, erste Phasenanschnittswert für die erste negative Stromhalbwelle 33 an die Schweiß­ steuerung gegeben, die einen weitgehend gleichgroßen Effektivwert aufweist. Dies ist erforderlich, da die Schweißtransformatoren üblicherweise nur mit einem symmetrischen Strom arbeiten sollen. Während der Zeit t 4 bis t 5 kann nun die Recheneinrichtung durch Vergleich mit einem aufgerufenen Stromsollwert, einen neuen Phasenanschnittswert errechnen, mit dem sich dann eine - entsprechend berichtigte - nächste Schweißstrom­ periode aus je einer weitgehend gleichen positiven und negativen Halbwelle ergibt.

In Fig. 4 ist der Aufbau der Recheneinrichtung 8 näher dargestellt, wobei der Datenkanal 21 vom Analog-Digital­ wandler 20 über Tri-State-Bus-Leitungstreiber 35 und Eingangs/Ausgangsstufen 36 mit einem Mikroprozessor- Daten-Bus 37 des Mikroprozessors 38 verbunden ist. Die Recheneinrichtung ist wie die bekannten Mikroprozessor­ systeme aufgebaut, wobei ein Adressen-Bus 39, ein RAM 40, ein E-PROM 41 und entsprechende Adressendekoder 42 sowie weitere Ein/Ausgangsstufen 43 vorgesehen sind, über welche die Datenein- und Ausgabe 47 zur übergeord­ neten numerischen Steuerung einer speicherprogrammier­ baren Steuerung und/oder der Schweißsteuerung 3 abge­ wickelt wird. Der Mikroprozessor 38 erhält, neben einem Taktsignal aus einem Taktgenerator 44, Synchronisier­ impulse aus einer Stufe 45 bei jedem Nulldurchgang der Netzwechselspannung des Schweißstromkreises und über eine Stufe 46 zusätzliche Signale wie Startsignale, Freigabesignale wie z.B. Zündfreigabesignale und/oder Betriebsartensignale.

In der Schweißsteuerung 3 oder der übergeordneten Steuerung 9 sind Schweißparameterwerte abgespeichert, die über den Datenkanal 47 abgerufen werden können. Über den gleichen Kanal 47 gelangen die errechneten Phasenanschnittswerte zum - durch das Synchronisier­ signal aus der Stufe 45 - festgelegten Zeitpunkt an die Schweißsteuerung. Diese Werte können je nach Ver­ arbeitung in der Schweißsteuerung direkt Phasen­ anschnittswinkeln entsprechen oder besser nach Prozentualwerten abgestuft sein, wobei der Wert 0 dem größtmöglichen Zündwinkel und 99% dem kleinstmöglichen Zündwinkel entspricht, da hierbei die kleineren Werte einen kleineren Strom und die größeren Werte einen größeren Strom bewirken.

Der Mikroprozessor mißt, überwacht und regelt den Schweißstrom in jeder Periode der Schweißstromzeit eines einzelnen Schweißpunktes eines Schweißzyklus. Die Überwachung und Anzeige von Daten, Fehlern Änderungen kann über die übergeordnete Steuerung (9) oder eine zusätzliche Schnittstelle erfolgen. Gemessen und geregelt wird der Effektivwert des Schweißstromes, das Regeln erfolgt durch Verändern der Phasenanschnitts­ werte in der nächsten Schweißstromperiode.

Die Überwachung kann bei einer entsprechenden Pro­ grammierung mit Hilfe von Toleranzbändern erfolgen, wie sie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt sind. Der Nullwert 50 entspricht dem ausgewählten Soll-Schweiß­ strom um den durch Programmierung vorgegebene Toleranzbänder liegen. Es ist ein oberes Toleranzband 51 mit einem höchsten noch zulässigen Stromistwert (von z.B. Stromsollwert + 15%) und ein unteres Toleranzband 52 mit einem Minimalstrom (von z.B. Soll­ wert -10%) vorgesehen. Darunter schließt sich ein weiteres Toleranzband 53 an, das bis zu einem bedingt zulässigen Grenzwert, z.B. mit Sollwert -15%) reicht. Überschreitet der gemessene Stromwert die obere Grenze (mit +15%) erfolgt eine Abschaltung und/oder Fehler­ meldung. Unterschreitet der gemessene Strom die erste Untergrenze (mit -10%) kann z.B. bei wichtigen Schweiß­ punkten gleichfalls eine Abschaltung erfolgen oder es wird jede im untersten Toleranzband liegende Abweichung gezählt und es erfolgt eine Abschaltung erst, wenn eine programmierte Zahl von Abweichungen erreicht wird. Liegt der Schweißstrom unterhalb der untersten Grenze mit -15%, erfolgt die Abschaltung sofort. Diese Art Toleranzbänder können sowohl für die einzelnen Strom­ perioden, als auch für die Strommittelwerte eines Schweißpunktes vorgesehen werden.

Eine weitere Überwachung kann vorgesehen werden, die anzeigt oder abschaltet, wenn eine obere Leistungsgrenze der Phasenanschnittssteuerung erreicht wird. So können sich bei externen Änderungen im Sekundärkreis z.B. durch Kabelverschleiß oder erhöhte Übergangswiderstände im Sekundärkreis der Schweißeinrichtung die Phasen­ anschnittswerte soweit ändern, daß die Leistungsgrenze erreicht wird. Diese Art der Überwachung kann dadurch erfolgen, daß dann wenn die Phasenanschnittswerte eine programmierte Grenze überschreiten, eine Anzeige und/oder Abschaltung erfolgt.

Insbesondere bei Schweißrobotern die mit Schweißzangen arbeiten welche an schwer zugänglichen Stellen angreifen sollen, ist es üblich die Schweißzangen über längere hochflexible Leitungen mit der Sekundärwicklung des Schweißtransformators zu verbinden. Bei längerem Gebrauch brechen dann einzelne Adern dieser Leitungen und es erhöht sich der Widerstand dieser Leitungen, wobei am Schluß ein gefährliches Abbrennen der Leitungen erfolgen kann. Die Änderungen, die sich durch Erhöhung des Leiterwiderstandes ergeben, werden durch die Strom­ regelung weitgehend ausgeglichen, wodurch sich jedoch diese Gefahr des Abbrennens gleichfalls erhöht. Durch die im vorangehenden Abschnitt erläuterte Überwachung kann ein Abbrennen verhindert werden. Es ist jedoch auch eine direkte Überwachung durch einen Vergleich von programmierten oder aus den Stromsollwerten abgeleiteten Phasenanschnittssollwerten mit den errechneten Phasen­ anschnittswerten möglich. Hierzu kann ein Toleranzband verwendet werden, das ähnlich wie bei der Stromüber­ wachung arbeitet und bei einer Überschreitung ein Ausgangssignal bewirkt, das anzeigt wenn die Leitungen ausgewechselt werden müssen.

Die Errechnung des ersten Phasenanschnittswertes, ohne vorhergehende Messung mit Errechnung des effektiven Schweißstromes, kann mittels des für diesen Schweiß­ punkt vorgegebenen mittleren, effektiven Schweißstrom­ sollwertes erfolgen, wobei sicherheitshalber ein ver­ ringerter Wert vorgesehen werden kann. So kann, ohne daß eine besondere Anpassung bzw. Umprogrammierung er­ folgen muß, eine beliebige Schweißeinrichtung ange­ steuert werden die hierfür geeignet ist. Bei den fol­ genden Schweißpunkten kann für die erste Schweißperiode ein Phasenanschnittswert ausgegeben werden, der die maschinenbedingten Abweichungen mit berücksichtigt. Er­ folgt zur Überprüfung der Anlage eine Probeschweißung, kann das Steuerungssystem die hierbei erfaßten maschinenbedingten Abweichungen mit berücksichtigen. Dies kann dadurch erfolgen, daß aus den Effektivwerten der Schweißströme für einen Schweißpunkt ein Mittel­ wert gebildet und abgespeichert wird. Das gleiche kann mit den zugehörigen Phasenanschnittwerten durchgeführt werden. Aus einer Umrechnung mit programmierten Werten bzw. Parametern können z.B. aus den Sollwertströmen Sollwertphasenanschnittswerte errechnet und diese mit den Istphasenanschnittswerten verglichen werden und/oder es werden aus den Istphasenanschnittswerten Stromwerte errechnet, die sich bei einem Minimalwider­ stand im Sekundärkreis ergeben. Mit Hilfe der sich hieraus ergebenden Abweichungen lassen sich dann Vor­ gabewerte für den Phasenanschnitt der ersten Strom­ periode des nächsten Schweißpunktes ermitteln. Erfolgt eine Schweißung mit einer Reihe von Schweißpunkten mit gleichen Schweißparametern hintereinander kann auch der letzte oder ein mittlerer Phasenanschnittswert für die folgenden Schweißpunkte als Vorgabewert dienen. Werden häufig gleiche, jedoch in abwechselnder Reihenfolge, Schweißpunkte mit sich wiederholenden Schweißparametern erforderlich können als Vorgabewerte jeweils der letzte oder ein mittlerer abgespeicherter Phasenan­ schnittswert des letzten Schweißpunktes mit gleichen Schweißparametern als Vorgabewert verwendet werden. Es sind auch andere Verfahrensweisen möglich, bei denen z.B. der Stromsollwert oder der Phasenanschnittsollwert mit Faktoren verändert wird, die durch ermittelte Ab­ weichungen oder Änderungen ausgewählt werden.

Durch die Anzeigemöglichkeit oder eine zentrale Speicherung aller Parameterdaten wird die Programmierung z.B. eines neuen oder zu verändernden Schweißzyklus weiter vereinfacht und Korrekturen erleichtert. Durch eine Betriebsartenumschaltung auf Phasenanschnittsbetrieb wird eine Steuerung mit vorgegebenen Phasenanschnitts­ werten möglich, wobei nach jeder Schweißung eine Anzeige des hierbei erzielten Meßstromes möglich ist. Diese Betriebsart kann auch als Behelfsbetrieb bei aus­ gefallener Einrichtung 7 zur Ermittlung der Istwerte dienen, wobei dann die jeweils ermittelten Vorgabewerte für die einzelnen Schweißpunkte auch bei den folgenden Stromperioden eines Schweißpunktes die Steuerung über­ nehmen. Die Erfindung ist nicht auf Anwendungen bei Widerstandsschweißautomaten beschränkt, sondern in gleicher Weise auch bei Schweißmaschinen anwendbar bei denen z.B. nur mit Hand eingebbare Schweißparameter­ werte ausgewählt werden. Sie ermöglicht hierbei eine genaue Stromregelung und/oder Stromanzeige bei einfach­ ster Einstellung. So kennt der Fachmann in vielen Fällen den erforderlichen Schweißstrom und die einzu­ stellenden Schweißzeiten und kann ohne weitere Pro­ grammierung mit diesen Werten optimale Schweißpunkte erzielen.

Da sich bei einem Schweißelektrodenverschleiß größere Schweißlinsen ergeben, die einen größeren Strom benötigen, kann weiterhin in an sich bekannter Weise eine Zähleinrichtung vorgesehen werden, die alle durch­ geführten Schweißpunkte ab einem Elektrodenwechsel zählt und nach Erreichen bestimmter programmierter Zählwerte jeweils die Stromsollwerte um einen programmierten Anteil erhöht und/oder - nach Erreichen einer Höchst­ zahl - ein Fehlersignal und/oder eine Abschaltung erfolgt, die zu einem Wechsel der Schweißelektroden aufruft und/oder den Beginn des nächsten Schweißzyklus sperrt.

Claims (13)

1. Steuerungssystem mit einem Mikroprozessor zur automati­ schen Steuerung und/oder Überwachung der Schweißsteuerung von Widerstandsschweißeinrichtungen zur Punktschweißung einzelner Schweißpunkte mit unterschiedlichen Schweißpara­ meterwerten, die in einer Einrichtung frei programmierbar abgespeichert und für den gerade zu schweißenden Schweiß­ punkt abrufbar sind, der Schweißstromkreis einen Sensor aufweist, über dessen Meßsignale der effektive Schweiß­ strom ermittelt und einer Einrichtung zugeführt wird, die Werte des ermittelten Schweißstromes mit ausgewählten speicherprogrammierten Sollwerten vergleicht und hieraus einen korrigierten Phasenanschnittswert für den Schweiß­ strom ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrich­ tung (8) zur Ermittlung und Speicherung eines mittleren Stromwertes aus Stromwerten mehrerer Schweißstromperioden vorgesehen ist und aus den mittleren Stromwerten für alle Schweißstromperioden eines Schweißpunktes ein Strommittel­ wert gebildet wird, der zur Voreinstellung des Phasenan­ schnittswertes der ersten Schweißstromperiode des nächsten Schweißpunktes und/oder zur Fehlerüberwachung des ausge­ führten Schweißpunktes dient.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (38) mit Hilfe des mittleren Strom­ wertes eines Schweißpunktes Maschinenparameterdaten er­ mittelt, die zur Voreinstellung des ersten Phasenan­ schnittswertes der ersten Schweißstromperiode des nächsten Schweißpunktes dienen.

3. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Toleranzband (51, 52) zu­ lässiger Schweißstromabweichungen programmierbar ist, eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt, wenn der Mittelwert der durch Messung ermittelten Schweißströme aller Stromperioden eines Schweißpunktes außerhalb des Toleranzbandes (51, 52) liegt.

4. Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Toleranzband (53) programmierbar ist, das außerhalb des ersten Toleranzbandes (51; 52) liegt und derart wählbar ist, daß bedingt zulässige Stromabweichun­ gen des Mittelwertes erfaßt werden.

5. Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite (53) und/oder weitere unterschiedlich breite Toleranzbänder einzelnen Schweißpunkten zuordenbar sind.

6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl zulässiger aufeinanderfol­ gender Schweißpunkte programmierbar sind und eine Fehler­ meldung und/oder Abschaltung erst erfolgt, wenn die Anzahl der aus einem Toleranzband (51, 52) herausfallenden Mit­ telwerte überschritten wird.

7. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Toleranzband (53) für bedingt zu­ lässige Stromabweichungen unterhalb der Grenze des Tole­ ranzbandes (51, 52) für minimal zulässige Stromabweichun­ gen liegt.

8. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzwert für einen maximal zuläs­ sigen Phasenanschnittswert programmierbar ist und eine Fehlermeldung und/oder Abschaltung erfolgt, wenn der er­ mittelte Phasenanschnittswert diesen Grenzwert über­ schreitet.

9. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß vor der ersten und/oder nach der letzten Messung des Schweißstromes einer Stromperiode für einen Schweißpunkt, während einer kurzen Testzeit (t ₁ bis t ₂), dem Sensor zur Strommessung ein Signal zugeführt wird, das am Ausgang der Einrichtung zur Er­ mittlung des Schweißstromes ein Signal (32) erzeugt, das einem Stromwert entspricht, der innerhalb der Testzeit (t ₁ bis t ₂) mit einem Sollwert verglichen wird und bei einer zu großen Abweichung vom Sollwert eine Fehler­ meldung und/oder Abschaltung erfolgt.

10. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung vor­ gesehen ist, die ein Schweißen ohne die Einrichtung zur Ermittlung des Schweißstromes ermöglicht, wobei die Er­ rechnung der Phasenanschnittswerte mit Hilfe von abge­ speicherten Strommittelwerten, der zuvor mit einer Schweißstrommessung erfolgten Schweißungen, durchgeführt wird.

11. Steuerungssystem für Widerstandsschweißautomaten insbe­ sondere mit Industrierobotern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schweißautomaten entsprechend dem oder der zu schweißen­ den Schweißpunkte Schweißparameterwerte auswählt, aus diesen Parameterwerten mit Hilfe von abgespeicherten Strommittelwerten aus der Schweißung vorhergehender Schweißpunkte ein Phasenanschnittswert für die erste Schweißperiode errechnet wird, und daß die Phasenan­ schnittswerte der folgenden Schweißperioden des Schweiß­ punktes durch einen Soll-Istwert-Vergleich des durch Mes­ sung ermittelten Schweißstromes mit einem ausgewählten, programmierten Stromsollwert ermittelt werden.

12. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Synchronisationseinrich­ tung (in 38) vorgesehen ist, welche die Verfahrensschrit­ te insbesondere der Schweißstrommessung und Errechnung der Phasenanschnittswerte mit Nulldurchgängen (aus 45) der Wechselspannung des Schweißstromnetzes synchroni­ siert.

13. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Programmierung über das Bedienprogramm eines Programmiergerätes erfolgt, über das neben den programmierbaren Parameterwerten die abgespei­ cherten Strommittelwerte und/oder Stromabweichungen ab­ gerufen, insbesondere über einen Bildschirm angezeigt werden können, über ein Menü-Programm die Anzeige aller zur Programmierung erforderlichen Daten abrufbar sind und/oder über eine Frageliste alle neu zu programmieren­ den Daten abgefragt werden.