DE3406800A1

DE3406800A1 - Einrichtung zum messen und speichern von daten, die sich auf die jeweilige zeitdauer der waehrend eines schweissvorganges ausgefuehrten schritte sowie auch auf den schweissstrom und den schweisspistolendruck beziehen

Info

Publication number: DE3406800A1
Application number: DE19843406800
Authority: DE
Inventors: James Isadore Laurel Springs N.J. Corrigan; Casper Paul Churchville Pa. Lunova
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1984-08-30
Also published as: AU569868B2; IT8447748A0; BE898977A; SE8400917L; ES530022A0; BR8400869A; FR2541609B1; CA1231142A; US4585918A; PT78148A; FR2541609A1; KR840007676A; ZA841157B; JPS59163085A; AU2482384A; SE8400917D0; ES8500788A1; MX154642A; PT78148B

Description

EINRICHTUNG ZUM MESSEN UND SPEICHERN VON DATEN, DIE SICH AUF DIE JEWEILIGE ZEITDAUER DER WÄHREND EINES SCHWEISS-VORGANGES AUSGEFÜHRTEN SCHRITTE SOWIE AUF DEN SCHWEISS-STROM UND DEN SCHWEISSPI STOLENDRUCK BEZIEHEN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen und Speichern von Daten, die sich auf die jeweilige Zeitdauer der während eines Schweißvorganges ausgeführten Schritte wie auch auf den Schweißstrom und den SchweißpistoLendruck beziehen.

Schweißsteuereinrichtungen sind in zahlreichen unterschiedlichen Formen bekannt. Im großen und ganzen umfassen einige dieser Einrichtungen das Messen und Steuern der einem Werkstück zugeführten Schweißenergie. Weicht die benötigte Schweißenergie von einer vorbestimmten Norm ab, so werden Einrichtungen in Betrieb gesetzt, um die Schweißeinrichtung automatisch zu korrigieren.

Bei vielen Schweißeinrichtungen werden Rückkopplungsnetzwerke eingesetzt, in denen ein oder mehrere Schweißparameter gemessen und gesteuert werden. Diese Parameter schließen die Messungen und die Steuerung des Stromes, der Spannung oder des Widerstandes ein.^!Werden Abweichungen von vorbestimmten Normen festgestellt, so ändert das Rückkopplungsnetzwerk einen oder mehrere der Schweißparameter, um diese auf die anzustrebenden Normwerte zurückzuführen.

Zur Schweißsteuerung werden auch automatische Steuer- und Minicomputersysteme herangezogen.

Einige der oben beschriebenen Schweißsteuereinrichtungstypen werden in den US-PSen 4 343 9"80, 4 101 753, 3 824 377 und 3 608 285 beschrieben.

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Bei einem Widerstandsschweißvorgang werden die Elektroden einer Schweißpistole geschlossen und gelangen in Kontakt mit dem Werkstück, das zwei miteinander zu verschweißende Stücke aufweisen kann, wie z.B. zwei Verkleidungsbleche einer Kraftfahrzeugtüre. Die Zeit, die man benötigt, um die Schweißpistole in Kontakt mit dem Werkstück zu setzen, wird im allgemeinen als "Zusammendrückzeit" bezeichnet. Nachdem die Schweißpistole in Kontakt mit dem Werkstück ist, wird ein Schweißstrom angelegt. Die Zeit, in der der Schweißstrom fließt, wird im allgemeinen als "Schweißzeit" bezeichnet.

Nach dem Einsatz des Schweißstromes wird die Schweißpistole eine vorbestimmte Zeitdauer lang in Kontakt mit dem Werkstück gehalten, um eine gute Schweißung sicherzustellen. Diese Zeit wird im allgemeinen als "Haltezeit" bezeichnet.

Nach dem Entfernen der Schweißpistole vom Werkstück wird diese außer Betrieb bzw. stillgesetzt, bis der nächste Schweißvorgang erforderlich wird. Die Zeit zwischen den Schweißvorgängen wird im allgemeinen a Is "Sti11standszeit" bezei chnet.

Beim Schweißen von einigen Kraftfahrzeugteilen, wie z.B. TürverkLeidungsblechen, sind einige Arbeitsvorgänge kritischer als andere, da fehlerhafte Schweißungen während der Benutzung des Fahrzeuges eine Verletzung des Fahrers oder eines Insassen hervorrufen können. In vielen Fällen befinden sich diese kritischen Schweißungen an schlecht zugänglichen Stellen und können nicht ohne weiteres an einen automatischen Schweißvorgang angepaßt werden, weshalb diese Schweißungen dann manuell durchgeführt werden müssen.

Ungeachtet dessen, ob kritische Schweißungen automatisch oder manuell ausgeführt werden, ist es mit Hilfe der Zusammendrückzeiten, der Schweißzeiten und der Stillstandszeiten möglich, eine Information darüber zu erhalten, ob gewisse

Normen während der Schweißvorgänge erfüllt werden oder nicht Neben der Bestimmung der Qualität der entsprechenden Schweißungen sind die zur Durchführung der einzelnen Schritte eines Schweißvorganges erforderlichen Zeiten für den Hersteller zur Sicherstellung eines wirtschaftlichen Schweißvorganges wichtig; z.B. können zu große Zeiten die damit verbundenen Kosten in hohem Maße anwachsen lassen. In manchen Fällen kann dies auch auf eine fehlerhafte Schweißung hinauslaufen. Kurze Zeitdauern, die kleiner als die vorbestimmten Zeitnormen sind, können auf eine fehlerhafte Schweißung hinweisen. Somit kann allein durch die Messungen der genannten Zeiten, der Schweißströme und des Schweißpistolendruckes die betreffende Schweißsteuereinrichtung beträchtlich vereinfacht werden. Außerdem können die Meßwerte der vorstehend erläuterten Zeiten, der Schweißströme und des Schweißpistolendruckes geeignet aufgezeichnet werden, um die Korrektur und Lokalisierung von Schweißfehlern zu vereinfachen, die während eines Schweißvorganges auftreten.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung vorzuschlagen, mit der eine Reihe von Schritten eines Schweißvorganges überwacht werden kann, Daueraufzeichnungen bezüglich der Zeitdauer aller Schritte vorgesehen werden können, die in einer Vielzahl von Schweißvorgängen enthalten sind, und die ein Erfassen, Lokalisieren und Korrigieren I 5 von fehlerhaften Schritten während eines Schweißvorganges

e rmöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen hiervon sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.

eine
Gemäß der Erfindung wird Einrichtung vorgeschlagen, die

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der überwachung der Zeitdauer einer fortlaufenden Reihe von Schweißvorgangsschritten, wie auch der Schweißströme und des Schweißpistolendruckes dient. Die die Zeitdauer darstellenden Signale werden geeignet gespeichert und zum Erzeugen von Aufzeichnungen verwendet, die sich auf die Zeitdauer der Schritte beziehen. Die Aufzeichnungen können benutzt werden, um den Ort der Schritte zu bestimmen, bei denen die Zeiten und der Schweißstrom nicht mit vorbestimmten Normen übereinstimmt. Die Aufzeichnungen erleichtern - falls erforderlich - Korrekturen während des Schweißvorganges .

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, das eine Reihe von Schritten darstellt, die ein typischer Schweißvorgang um

faßt;

Fig. 2 ein schematisches, elektrisches Schaltbild, das eine typische Schweißstromquelle wiedergibt ;

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Schaltung,

die auf verschiedene Schritte während eines Schweißvorganges anspricht, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild, teilweise in Blockdiagrammdarstellung, das Einzelheiten der erjeweiligen

findungsgemäßen Schaltung zum Messen der Zeit

dauer und zum Speichern der in bezug auf die Schweißvorgangsschritte stehenden Daten sowie

zum Hessen und überwachen des Schweißpistolendruckes verdeutlicht, und

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Fig. 5 ein BLockdiagramm, das die Schritte eines Programms verdeutlicht, das zur überwachung und Aufzeichnung der in der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltung erzeugten und gespeicherten elektrischen Signale Verwendung findenkann.

In Fig. 1 sind verschiedene Zeiten dargestellt. Die Er-

jeweiligen

findung umfaßt das Hessen und Aufzeichnen der Zeitdauer der vier dargestellten Parameter. Diese vier gezeigten Parameter betreffen die Zusammendrückzeit, die Schweißzeit, die Haltezeit und die Stillstandszeit. Im allgemeinen werden diese Schritte während des Arbeitsvorganges in der dargestellten Weise ausgeführt. Verschiedene nachfolgend beschriebene Schaltkreise, die in erster Linie Relais und dergleichen aufweisen, sprechen auf die verschiedenen Schritte in Form des Zusammendrückens, des Schweißens, des Haltens und des Stillstehens an.

Die in Fig. 2 dargestellte Stromversorgung für den Schweißstrom weist eine Wicklung 10 eines Stromwandlers auf. Diese einzige Stromwandlerwicklung ruft eine Spannung hervor, die an eine Vollwegbrückengleichrichterschaltung 12 angelegt wird Diese Brückengleichrichterschaltung 12 liefert eine Gleichspannung, die an ein_oen Filter- bzw. Glattungskondensator 14 angelegt wird. Hat sich der Schweißstrom aufgebaut, so wird eine Steuerrelais 18 in Betrieb gesetzt. Die an dem Potentiometer 16 anliegende Spannung wird über Leitungskabel 22 und 24 quer zum Werkstück angelegt. Der in Fig. 2 dargestellte Schweißschaltkreis ist üblich. >

Mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Details sind die verschiedenen Einzelheiten, die den Betrieb der Schweißpistolen

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sowie die Art des Ablaufs des Widerstandsschweißvorganges betreffen, bekannt. Beispielsweise ist es für den Fachmann klar, daß man die Schweißpistole zuerst auf eine Schweißstelle des Werkstückes bewegt, ehe der Schweißstrom eingeschaltet wird. Der Schweißstrom wird dann für eine vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet und anschließend unterbrochen. Nach dem Abschalten des Schweißstroms verbleibt die Schweißpistole an der Stelle des Werkstücks, damit die Schweißung genügend Zeit zum Festwerden hat. Nach dieser sogenannten Haltezeit wird die Schweißpistole vom Werkstück wegbewegt. Alle Einzelheiten dieser Schritte sind bei Widerstandsschweißeinrichtungen gut bekannt. Demzufolge werden diese Einzelheiten nicht dargestellt bzw. beschrieben, außer diese Einzelheiten beziehen sich auf die Zeitmessungen, die die Erfindung einschließt.

An die in Fig. 3 dargestellten Anschlußklemmen 23 und 25 wird eine Spannung angelegt. Der Schweißvorgang wird eingeleitet, wenn - infolge einer Betätigung des Druckknopfes durch eine Bedienungsperson,beispie Isweise um ein Paar Kontakte 28 zu schließen - die Schweißpistole beginnt, sich in eine bestimmte Stellung zu bewegen. Das Schließen der Kontakte 28 bewirkt, daß ein Strom über Anschlußklemmen 30 und 32 zu einem Regelvorgang bzw. Ventil 26 fließt, das in Betriebgesetzt wird. Wird den Anschlußklemmen 30 und 32 ein Strom zugeführt, so fließt auch ein Strom zu einem Steuerrelais 34, das auch mit CR1 bezeichnet wird.

Der untere Teil der in Fig. 3 dargestellten Schaltung weist zwei Leitungen 35 und 36 zur Aufnahme einer Spannung auf. Eine Betätigung des Steuerrelais 34 ruft ein Schließen der Kontakte 38 hervor. Die Kontakte 40 sind normalerweise geschlossen. Der dadurch in den Leitungen 35 und 36 fließende Strom fließt über die Kontakte 38 und 40 und betätigt ein

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Steuerrelais 42, das auch mit CR4 bezeichnet wird. Die Betätigung des Steuerrelais 42 ruft die Entstehung eines Ausgangssignals hervor, wie dies in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wird.

Die Betätigung des Steuerrelais 42 startet das Zusammendrückzeitsignal. Die Zusammendrückzeit dauert so lange an, bis die Schweißpistole vor der tatsächlichen Berührung des betreffenden Werkstückes geschlossen ist. Nachdem die Schweißpistole das Werkstück berührt hat, - wie dies nachstehend beschrieben wird - endet das elektrische Signal, das durch die Betätigung des Relais 42 hervorgerufen wird. Das dadurch erzeugte Ausgangssignal wird in Fig. 1 dargestellt und gibt die entsprechende Zusammendrückzeit wieder.

Nachdem die Schweißpistole das Werkstück berührt hat, wird der Schweißstrom angelegt und das Steuerrelais 18 (Fig. 2) betätigt. Das Betätigen des Steuerrelais 18 ruft ein Schließen von Kontakten 19 (Fig. 3) hervor. An ein Steuerrelais 52 wird ein Strom angelegt, um die Schweißstromze it zu starten, wobei die Schweißstromzeit so.lange anhält, wie die Kontakte 19 zum Betätigen des Steuerrelais 52 geschlossen sind, wie dies durch das Signal "Schweißung" in Fig. 1 verdeutlichtist.

Wird das Relais 52 betätigt, so schließen sich die Kontakte 44, wodurch das Steuerrelais 46 i η Betriebgesetzt wird. Die Betätigung des Steuerrelais 46 ruft ein Schließen der Kontakte 48 und ein öffnen der Kontakte 40 hervor. Das öffnen der Kontakte 40 unterbricht das Ansprechen des Steuerrelais 42, um das Ende der Zusammendrückzeit und den Beginn der Schweißzeit anzuzeigen.

Das durch das Ansprechen bzw. Betätigen des Steuerrelais 52

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hervorgerufene Schweißzeitsignal wird unterbrochen, wenn das Steuerrelais 18 (Fig. 2) infolge des Ausschaltens des Schweißstroms außer Betrieb gesetzt wird. Wird das Steuerrelais 18 außer Betrieb gesetzt, so öffnen sich die Kontakte 19 und unterbrechen den durch das Relais 52 fließenden Strom.

Bis jetzt wurde ganz allgemein beschrieben, wie man die Dauer der Zusammendrückzeit und der Schweißzeit mißt. Wie in Fig. 1 verdeutlicht, betreffen die nächsten zu messenden Schritte die Haltezeit und die Stillstandszeit. Um diese Schritte in geeigneter Weise beschreiben zu können, wird auf das in Fig. 4 verdeutlichte, vollständigere Schaltbild Bezug genommen. Dieses Schaltbild verdeutlicht eine Schaltung,

die sich auf das Messen, Speichern und Aufzeichnen aller vier Zeiten bezieht.

Ehe mit der Beschreibung des Halte- und des Stillstandszeitsignals fortgefahren wird, werden weiterhin Einzelheiten der Meßvorgänge der Zusammendrückzeit und der Schweißzeit beschri eben.

Im Grunde werden die in Fig. 1 dargestellten Signale als an Zähler anzulegende Freigabesignale verwendet. Während der Freigabe der Zähler werden von einer Zeitschaltung erzeugte Zeitimpulse an ausgewählte Zähler angelegt. Zäh lerschaItungen sind bekannt. Eine typische Zäh Lerscha Itung kann z.B. vier primäre Bits speichern, wobei sich die Daten im Zähler bei jedem angelegten Zeitimpuls um einen Zählstoß nach oben bewegen. Die Daten werden in dem Zähler gespeichert, bis diese durch geeignete Signale stroboskopisch abgetastet werden. Die ausgewählten Zähler empfangen und speichern diese Zeitimpulse lediglich für die Dauer des Zusammendrück-, des Schweiß-, des Halte- und des StiLIstandszeitsigna Is .

Mit Bezug auf Fig. 4 wird zuerst der Betrieb der Schaltung

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in bezug auf die Zusammendrückzeit beschrieben. Zu Beginn der Zusammendrückzeit wird infolge der Betätigung des Relais 42 (Fig. 2) ein Paar Kontakte 54 geschlossen, wodurch ein Signal mit vorbestimmtem Pegel an eine Schaltung angelegt wird, die einen Kondensator 56, einen Widerstand 58 und einen weiteren Widerstand 60 aufweist. Dieses Signal wird an eine Puffer- bzw. Trennschaltung 62 angelegt. Das Ausgangssignal dieser Pufferschaltung 62 wird an einen Widerstand 63 angelegt und einem Zähler 64 einer Zusammendrückzeit-Logikscha 11ung 66 zugeführt.

Die in Fig. 4 verdeutlichte Schaltung weist Logikschaltungen 66, 68, 70 und 72 auf, die zum Messen und Speichern von Zeiten ausgelegt sind, wobei diese Zeiten die Zusammendrückzeit, die Schweißzeit, die Haltezeit bzw. die Still-Standszeit betreffen. Die in allen vier Schaltungen vorgesehene Logik ist im wesentlichen identisch, so daß demzufolge lediglich der Aufbau der Logikschaltung 66 im einzelnen beschrieben wird. Die Wirkungsweise der anderen Schaltungen 68, 70 und 72 entspricht im wesentlichen der der Schaltung 66.

Zur Erzeugung einer Anzahl von Zeitimpulsen 76 ist ein Taktbzw. Zeitgeber 74 vorgesehen. Dieser Zeitgeber 74 kann zur Steuerung der Zeitdauer der erzeugten Impulse geeignete Kondensatoren, wie z.B. den Kondensator 78, sowie Widerstände 80, 82 und 84 aufweisen. Derartige Impulsgeneratoren sind üblich und für den Fachmann gut bekannt, so daß sich Einzelheiten erübrigen. Die von dem Zeitgeber 74 abgegebenen Zeit impulse 76 werden kontinuierlich an die verschiedenen Logik- bzw. Zäh I se ha 11ungen 66, 68, 70 und 72 angelegt. Jedoch kommen die Zeitimpulse nur dann zur Wirkung, wenn auch Freigabesignale an die Zählschaltungen angelegt werden.

Diese Freigabesignale sind in Fig. 1 dargestellt. Wird ein von der Pufferschaltung 62 stammendes Freigabesignal an

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den ZähLer 64 angelegt, so werden die ZeitimpuLse vom Zähler 64 empfangen und gespeichert. Im Grunde speichert der Zähler 64 nur eine bestimmte Anzahl von Impulsen des Zeitgebers Wird diese Anzahl überschritten, so wird ein benachbarter Zähler 88 aktiv und speichert die weitere Anzahl von Impulsen. In ähnlicher Weise sind nachfolgende Zähler 92 und 96 vorgesehen, um die der Gesamtzahl der während der Zusammendrückzeit erzeugten Impulse entsprechenden Daten zu speichern. Die Anzahl der verwendeten Zähler ist somit a b hängig von der Anzahl der zu speichernden Impulse. Dies ist wiederum abhängig von den relativen Zeiten , die die unterschiedlichen Schweißvorgänge benötigen.

Die Ausgangsschaltung einschließlich der gespeicherten Daten der Zähler 64, 88, 92 und 96 werden mit bidirektionalen Schal· tungen 86, 90, 94 bzw. 98 verbunden. Diese bidirektionalen Schaltungen sind normalerweise nichtleitend. Werden allerdings über eine Leitung 100 an diese bidirektionalen Schaltungen Strob- bzw. AbtastsignaIe angelegt, so werden die bidirektionalen Schaltungen leitend. Findet dies statt, so werden die in den Zählern gespeicherten Daten zu geeigneten Mikroprozessoren übertragen.

Nach der Bestimmung des Zusammendrückzeitsignals wird das Zusammendrück-Freigabesigna I unterbrochen, und die an dem Zähler 64 eintreffenden Impulse werden nicht mehr abgespeichert. Die Zähler 64, 88, 92 und 96 werden die Daten speichern, die sich auf die gesamte Zusammendrückzeit beziehen. Zu geeigneten Zeitpunkten wird das Abtastsignal an die Leitung 100 angelegt, wodurch die gespeicherten Signale über die bidirektionalen Schaltungen 86, 90, 94 und 98 einem Mikroprozessor zugeführt werden. Diese Daten können dann anhand eines Computerausdrucks dargestellt werden, um einer Aufsichtsperson die überprüfung der verschiedenen Zeiten der zu überwachenden Vorgänge zu ermöglichen.

Diese Information kann, falls er forder Iich, für Korrekturmaßnahmen herangezogen werden, falls die betreffenden . Zeiten zu lang oder zu kurz sind.

Die Basisschaltung, die die Messung und Speicherung der Schweißzeitdauer betrifft, entspricht im wesentlichen derjenigen Schaltung, die zum Messen der Zusammendrückzeit verwendet wird. Während der Schweißzeit werden Kontakte 102 infolge der Betätigung des Relais 52 (Fig. 3) geschlossen, um ein Signal an eine Puffer- oder Trennschaltung 103 anlegen zu können.

Das Ausgangssignal der Pufferscha I tung 103 dient als Freigabesignal und wird an einen Zähler 104 angelegt. An diesen Zähler 104 gelangen außerdem Zeit- bzw. Taktsignale 76, die von der Zeitschaltung 74 erzeugt werden. Solange das Schweiß-Stromfreigabesignal am Zähler 104 anliegt, werden die am Zähler anstehenden Zeitsignale 76 im Zähler abgespeichert. Die in dem Schaltkreis 68 vorhandenen verschiedenen anderen Zähler und bidirektionalen Schaltungen sind ähnlich denjenigen, die in Verbindung mit der Logikschaltung 66 beschrieben wurden.

Die gesamte Schweißzeit wird in den verschiedenen Zählern gespeichert. Wird ein geeignetes Abtastsignal auf die Abtastleitung 100 gegeben, so wird der gespeicherte Datenwert über die bidirektionalen Schaltungen zu einem Mikroprozessor übertragen, wo der Datenwert zum Ausdruck oder einem anderen Zweck zur Verfugung steht.

Die nächste zu messende Zeitdauer betrifft die Haltezeit. Im Grunde müssen drei Bedingungen vorliegen, um anzuzeigen, daß die Schweißpistole nachdem der Schweißstrom abgeschaltet wurde, weiterhin das Werkstück festhält. Die erste Bedingung besteht in dem Ausbleiben eines Schweißstromsignals. Die zweite Bedingung besteht in dem Ausbleiben eines Zusammen-

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drücksignaLs. Die dritte Bedingung besteht Letztlich in einer Anzeige, daß sich die Schweißpistole auf dem Werkstück bef i ndet.

Das von der Pufferschaltung 92 stammende Signal, das die Zusammendrückzeit darstellt, wird an den Zähler 64 und zusätzlich an eine Leitung 108 sowie einen Inverterscha Itkreis 110 angelegt. Das von der Pufferschaltung 103 stammende Signal, das die Schweißzeit darstellt, wird an den Zähler 104 und zusätzlich an eine Leitung 112 sowie einen Inverterschaltkreis 114 angelegt. Die invertierten Ausgangssignale der InverterschaItkreise 110 und 114 werden an ein UND-Gatter 116 angelegt. Wird entweder das Zusammendrückzeitsignal an die Leitung 108 oder das Schweißzeitsigna I an die leitung angelegt, so wird infolge der Umkehrung der Signale kein Ausgangssignal am UND-Gatter 116 erhalten. Bleibt sowohl das Zusammendrückzeitsignal als auch das Schweißzeitsignal aus, so wird in diesem Falle jedoch ein Ausgangssignal vom UND-Gatter 116 erzeugt, das dann einem weiteren UND-Gatter 118 angelegt wird. Das UND-Gatter 118 benötigt dann ein geeignetes Signal über die Leitung 120, um ein an den Schaltkreis 70 anzulegendes Freigabesignal zu erzeugenJ Befindet sich die Schweißpistole in Stellung, wie dies durch die Betätigung des Steuerrelais 34 (Fig. 3) angezeigt wird, so schließen sich ein Paar Kontakte 122. Das über die Kontakte 122 verlaufende Signal wird über eine Puffer- oder Trennschaltung 124 auf eine Leitung 120 gegeben. Ist der Signalpegel auf der Leitung hoch und liegt ein AusgangssignaL von dem UND-Gatter 116 vor, so erzeugt das UND-Gatter 118 ein Ausgangssignal. Ein von dem UND-Gatter 118 abgegebenes Ausgangssignal weist auf das Ausbleiben des Zusammendrück- und des Schweißstromsignals sowie das Vorliegen eines Signals, das anzeigt, daß sich die Schweißpistole auf dem Werkstück befindet, hin.

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Das Ausgangssignal des UND-Gatters 118 wird einem Zähler 126 angelegt und wirkt als Freigabesignal. Ist der Zähler 126 freigegeben, so werden von der Zeitgeberscha 11ung 74 stammende und an dem Zähler anliegende Impulse in diesem abgespeichert. Die verschiedenen, in dem Schaltkreis 70 vorhandenen Zähler speichern den Datenwert, der sich auf die gesamte Dauer der Haltezeit bezieht. Dieser Datenwert kann durch Anlegen eines Abtastsigna Is an die Leitung über eine bidirektionale Schaltung 128 und die weiteren bidirektiona len Schaltungen einem geeigneten Mikroprozessor zugeführt werden.

Die letzte zu messende Zeit betrifft die Stillstandszeit. Diese Zeit zeigt die Tatsache an, daß sich die Schweißpistole nicht auf dem Werkstück befindet und demzufolge kein hochpegeliges Signal auf der leitung 120 vorliegt.

Das an der Leitung 120 anstehende Signal wird an das UND-Gatter 118 und zusätzlich auch an eine Inverterschaltung 130 angelegt. Liegt ein Signal auf der Leitung 120 vor, so wird an dem Ausgang der Inverterschaltung 130 kein Ausgangssignal erzeugt. Liegt andererseits auf der Leitung 120 kein Signal vor, wird ein hochpegeLiges Signal von der Inverterschaltung 130 erzeugt, das als Freigabesignal an einen Zähler 132 eines Schaltkreises 72 angelegt wird. Liegt das Freigabesignal am Zähler 132 an, so werden von dem Zeitgeber 174 stammende Impulssignale auf den Zähler gegeben, und die Daten, die sich auf die Anzahl der Impulse beziehen, werden im Zähler abgespeichert. Die von' den Zählern im Schaltkreis 72 gespeicherten Daten werden über eine bidirektionale Schaltung 134 und andere dargestellte bidirektionale Schaltungen übertragen, falls ein Abtastsignal an die Leitung 100 angelegtwird.

Die von den verschiedenen Zählern über die in den Schaltkreisen 66, 68, 70 und 72 vorhandenen bidirektionalen und

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bistabilen Schaltungen übertragenen Daten können angezeigt oder andernfalls ausgedruckt werden, nachdem diese zu verschiedenen Mikroprozessoren übertragen wurden. Eine typische Datenausgabe, die alle oben beschriebenen Vorgänge umfaßt, ist nachfolgend dargestellt:

TChDL NO. 723-608-811 STATION I» IS - - 2O DEUlA UIiLDS

R/H

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AU-OWA&Lfe--VA«IATION-.+/- 3t AMPS *

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WELD TIME 0015 CYCLES +/- 0 CYCLES -HULD TI ME OOiO.CYCLfS · ...-+/« .1-CYCLES

OFF TIME 0007 i'V „ES ♦/- 1 CYCLES -CUN PRESSURE-00έL P.S.J. A/=._4.P-S. 1-

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CURRENT TIME TIME

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0068 PSI 006X.PSX 0066 PSI -O0AS..PS1 0068 PSI

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#11 0629

AMPS 0020 CY. 0015 CY.

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#13 0631 AMPS 0020 CY. 0015 CY.

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Fig. 4 zeigt einen Druckwandler 135. Ist das Schweißpistolenventil 26 (Fig. 3) in Betrieb, wird der Druck am Ventilausgang angezeigt und zum Mikroprozessor übertragen. Falls erforderlich, wird dieser Druck angezeigt oder ausgedruckt.

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In der obigen Datenausgabe sind die Art der Schweißungen, die Identifizierung der verschiedenen Stationen, die Anzahl der Schweißungen und die Art der Schritte (bzw. der jeweilige Typus der verschiedenen gemessenen Zeiten) dargestellt. Ferner können auch Daten ausgedruckt werden, die sich auf den Ort der Bearbeitungsvorrichtung und die Identifizierungsnummer, ebenso wie auf den Primärstrom und den Schweißpistolendruck beziehen. Diese Daten werden in der Schweißvorrichtung mittels geeigneter, für den Fachmann bekannter Wandler erzeugt. 20 Schweißabläufe sind dargestellt Ebenso können Konstruktions- oder Normwerte zusammen mit deren zulässigen Änderungen ausgedruckt werden. Die dargestellten Spalten enthalten, von links nach rechts, die Nummer der Schweißung sowie die Meßwerte für den Primärstrom, die Zusammendrückzeit, die Schweißzeit, die Haltezeit, die Stillstandszeit sowie den Schweißpistolendruck, wobei die gemessenen Zeiten jeweils durch die entsprechende Anzahl von Takten bzw. Zyklen dargestellt sind.

Die Datenausgaben können ebenso Informationen bezüglich des Schweißstroms und des von der Schweißpistole ausgeübten Drucks enthalten. In einigen Fällen kann ein Spitzennachbearbeitungsplan für die Schweißpistole in den Datenausdruck mi teinbezogen werden, demzufolge eine periodische Säuberung der Spitze der Schweißpistole vorgenommen wird. Einige der in der obigen Datenausgabe aufgeführten Details betreffen nicht direkt die Erfindung. Diese Details sind jedoch nur dargestellt, um eine typische Datenausgabe während eines Schweißvorganges darzustellen und den Nutzen derartiger, ausgedruckter Daten zu verdeutlichen. Tatsächlich kann ein Programm eine Vielzahl zusätzlicher, die Schweißvorgänge betreffende Punkte umfassen, falls dies erwünscht ist.

Bei der Prüfung der in einem Ausdruck - wie z.B. der im

obigen Ausdruck - enthaltenen Daten kann eine Überwachungsperson Leicht diejenigen Zeiten erfassen, die die verschiedenen AbLäufe bzw. Vorgänge erfordern. Diese Person kann dann schnell feststellen, ob die für die verschiedenen Arbeitsschritte erforderlichen Zeiten zu lang oder zu kurz sind und kann demzufolge - falls erforderlich - Korrekturmaßnahmen einleiten. In einigen Fällen können geringe Abweichungen von den vorgegebenen Konstruktionswerten zulässig sein. Jedenfalls steht dem überwachungspersonal eine Daueraufzeichnung der tatsächlichen Arbeitsvorgänge, die die speziellen Schritte umfassen, für eine Vielzahl von Werkstücken zur Verfügung.

Mit Bezug auf Fig. 5 wird ein typisches Ab laufdiagramm für ein Programm dargestellt, das in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden kann. Eine Anzahl von Schritten ist dargestellt, die sich nicht direkt auf die Erfindung beziehen, jedoch Teil des Programmes sein können, das sich auf die Schweißvorgänge bezieht. Jedoch ist zu betonen, daß die Erfindung sich auf die Überwachung und Erfassung der j e weiligen Zeitdauer verschiedener Arbeitsschritte während des Betriebs bezieht.

Falls der Schweißvorgang überwacht werden soll, wird normalerweise eine Schweißsteuerscha Itung 136 in Betrieb gesetzt, um ein Signal zu erzeugen. Das Ausgangssignal der SchweißsteuerschaItung 136 wird an eine Zäh Ierscha Itung 137 angelegt, die die Anzahl der betreffenden Schweißungen zählt. Das Ausgangssignal der Zählerschaltung 137 wird einem Komparator 139 zugeführt. Wird ein "Ja"-Signal erzeugt, so wird mit dem Arbeitsvorgang fortgefahren. Wird hingegen ein "Nein"-SignaI erzeugt, so wird dieses einer Sperrschaltung 144 zugeführt, die den Arbeitsvorgang unterbricht.

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Das AusgangssignaL der Schweißsteuerschaltung 136 wird außerdem einer Schaltung zugeführt, die durch einen Block 138 dargestellt wird und die Dauer der Zusammendrück-,. Schweiß-, Halte- und Sti 11 standszeitfunktion wie auch den primären Schweißstrom und den Schweißpistolendruck überwacht. Diese Schaltung ist mit der Zeitgeberschaltung und verschiedenen Datenregistern verbunden, die in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurden. Die die unterschiedlichen Schweißvorgangsschritte darstellenden Signale werden von der Schaltung einer durch einen Block 104 dargestellten Kompäratorscha I-tung zugeführt, die Vergleicher zum Vergleichen der für die Schweißschritte benötigten Zeiten mit vorbestimmten Normbzw. Standardzeiten aufweist.iAusgangssignale dieser KomparatorschaItung zeigen an, ob die gemessenen Zeiten von vorbestimmten Normwerten abweichen oder nicht. Falls die Signale anzeigen, daß die Messungen von dem jeweiligen Normwert abweichen, wird ein Signal der Sperrschaltung zugeführt. Diese Sperrschaltung 144 erzeugt ein Signal, das einen weiteren Betrieb der Schweißsteuerschaltung 136 verhindert. Liegen die verschiedenen Messungen innerhalb der Norm, so wird das Signal von der Sperrschaltung 144 einer Schaltung 146 zum Ausdrucken der die verschiedenen Schweißvorgangsschritte betreffenden Daten zugeführt.

Ist die Schweißsteuerschaltung 136 gesperrt, müssen Schritte ergriffen werden, um entweder den entsprechenden Fehler zu korrigieren oder das Signal zu überbrücken. Dies stellt eine Entscheidung dar, die in der Regel vom überwachungspersonal getroffen werden muß. Das überwachungspersonal kann den Ausdruck durchsehen und über das\ Tastenfeld 148 ein Steuersignal eingeben, das einer Schaltung 15 0 zugeführt wird, um das Sperrsignal aufzulösen und einen normalen Betrieb der Einrichtung wieder zu ermöglichen.

Das Tastenfeld 148 kann auch ein zur Erzeugung eines S ig-

nals Verwendung finden, das eine Anzeige der Letzten Schweißfunktionen sowie deren Normwerte in bezug auf die Letzten aufeinanderfolgenden Schweißungen ermöglicht. Diese Daten werden dann zu einer Schaltung 152 übertragen. Das oben verdeutlichte Programm zeigt, daß es - falls erforderlich - möglich ist, die Schweißeinrichtung anzuhalten, wenn gewissen Konstruktionserfordernissen nicht entsprochen wird.

Wie erwähnt, kann die Überwachungsperson in einigen Fällen die Datenausgabe überbrücken, falls diese der Auffassung ist, daß die Qualität der Schweißungen noch annehmbar ist.

Die Erfindung ermöglicht eine Steuerung eines Schweißvorganges ohne komplexe Schaltungen. Die beschriebene Einrichtung ist insbesondere für manuelle Vorgänge nützlich, obwohl diese jedoch auch für automatische Vorgänge Verwendung finden kann. Die Steuerung der Schweißvorgänge wird durch Steuern gewisser, ausgewählter Zeitfunkt ionen durchgeführt. Diese Zeitfunktionen beziehen sich im allgemeinen auf die gesamte Schweißqualität. Eine Erfassung und Korrektur dieser Zeitfunktionen ist dabei ohne Zuhilfenahme einer komplizierten Schaltung, die Messungen der Schweißenergie vornimmt, oder einer RückkoppLungsschaLtung möglich.

Obwohl die Erfindung zur Steuerung der Kontaktbetätigungen ReLais vorsieht, können ebenso zur Erzeugung entsprechender Freigabesignale bistabile Schaltungen verwendet werden. Die beschriebenen logischen Schaltungen können unterschiedliche Formen annehmen. Die Freigabesignale wurden als hochpegelige Signale dargestellt. Werden jedoch zusätzliche Inverterschaltungen benutzt, so können die Polaritäten und Pegel der Signale sich begreiflicherweise von den beschriebenen Signalen unterscheiden.

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Claims

V.FÜNER EBBINGHAUS FiNCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH S5 O1 6O1 D-8OOO MÖNCHEN 95 The Budd Company DEAB-31690 24. Februar 1984 EINRICHTUNG ZUM MESSEN UND SPEICHERN VON DATEN, DIE SICH AUF DIE JEWEILIGE ZEITDAUER DER WÄHREND EINES SCHWEIßVOR GANGES AUSGEFÜHRTEN SCHRITTE SOWIE AUCH AUF DEN SCHWEIß-STROM UND DEN SCHWEIßPISTOLENDRUCK BEZIEHEN Patentansprüche

1. !Einrichtung zum Messen der jeweiligen Zeitdauer mehrerer \ /während eines Schweißvorganges ausgeführter, aufeinanderfolgender Schritte, wobei eine für eine Widerstandsschweißung vorgesehene Schweißpistole mit einem Werkstück in Berührung steht und an dieses Werkstück einen Schweißstrom anlegt, gekennzeichnet durch

(a) erste Schalteinrichtungen (42, 54; 52, 18,..), die auf den jeweiligen Beginn der Schritte ansprechen, um elektrische Signale zu erzeugen und diese Signale für die zu messende Dauer der Schritte aufrechtzuerhalten,

(b) zweite Schalteinrichtungen, die auf das jeweilige Ende der Schritte ansprechen, um die von den ersten Schalteinrichtungen erzeugten elektrischen Signale zu beenden,

(c) Einrichtungen (66, 68, 70 und 72) zum Messen der jeweiligen Zeitdauer dieser elektrischen Signale,

(d) Einrichtungen (66, 68, 70 und 72) zum Speichern der für die jeweilige Zeitdauer repräsentativen Datensi gnaIe,

(e) eine Anwendungseinrichtung und

(f) Einrichtungen (86, 106, 128, 134, 100) zum Anlegen der von den Speichereinrichtungen stammenden Datensignale an die Anwendungseinrichtung.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ι c h η e t , daß die jeweilige Zeitdauer der zu messenden Schritte die Zeit zum Zusammendrücken der Schweißpistole auf die vorgesehene Stelle des Werkstückes, die Schweißstromzeit, die Haltezeit und die Stillstandszeit in diesem Schweißvorgang einschließt.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die ersten und zweiten Schalteinrichtungen bistabile Schaltungen zum sequentiellen Erzeugen einer Vielzahl von der jeweiligen Zeitdauer entsprechenden Freigabesignalen und eine Vielzahl von Zählerschaltungen (64, 104, 126 und 132) zum Empfangen der Freigabesignale aufweisen.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Zeitschaltung (74) zum Erzeugen von ZeitimpuIssignaI en (76) vorgesehen ist, wobei die an die Zäh Ierscha Itungen angelegten Zeitimpulssignale beim Vorliegen des Freigabesignals als Datensignale in den Zählerschaltungen (64, 104, 126 und 132) speicherbar sind. I

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ e ι c h η e t , daß die Vielzahl von bistabilen Schaltungen zur Betätigung einer Vielzahl von Kontaktpaaren eine Vielzahl von Relais aufweist.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Anwendungseinrichtung ein

Mittel, aufweist, auf dem ausgedruckte Daten, die sich auf die in den Zählern (64, 104, 126 und 132) gespeicherten Daten beziehen, vorliegen.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (144) zum Unterbrechen des Schweißvorganges vorgesehen ist, falls irgendeine Zeitdauer von einem vorbestimmten Zeitwert abwei cht.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die der Messung der Haltezeit zugehörigen Relaisschaltungen und Kontakte (54) mit den der Messung der Zusammendrückzeit und der Schweißstromzeit zugehörigen Relais und Kontakten(102) zusammenarbeiten und in eine Kontrollschaltung (114, 116, 118) für die Erzeugung eines Haltezeit-Freigabesignals einbezogen sind.

9. Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschaltung (114, 116, 118) zur Erzeugung des Haltesignals mit einer Inverterschaltung (130) in Verbindung steht, um das Stillstandszeit-Freigabesignal zu erzeugen.

10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Einrichtung zum Anlegen der Datensignale an die Anwendungseinrichtung eine Vielzahl von bidirektionalen Schaltungen (86, 106, 128 und 134) aufweist, um dann Signale der Anwendungseinrichtung zuzuführen, wenn Abtastsignale an die bidirektionalen Schaltungen angelegt werden.

11. Meßeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß an die bidirektionalen Schaltungen (86, 106, 128, 134) Mikroprozessoren angeschlossen sind.