DE3804919C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung eines Schweißroboters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bekannter Schweißroboter zur automatischen Ausführung von Schweißarbeiten, wie z. B. Punktschweißungen umfaßt nach Maßgabe einer programmierten Arbeitsabfolge einen Arbeitsbereich, der eine Schweißpistole aufweist, welche in Richtung auf ein zu schweißendes Werkstück bewegbar und auf dieses aufsetzbar ist. Der Arbeitsbereich umfaßt einen Arm, an dessen Ende eine Schweißpistole angeordnet ist. Der Arm ist derart ausgelegt, daß die Schweißpistole an dem Punkt auf dem Werkstück aufgesetzt werden kann, an dem die Schweißung vorzunehmen ist.

Aus der US-PS 44 48 342 ist eine Steuerung für einen Schweißroboter bekannt, mit der die Brennerpositionen mit Hilfe von Sensoren über einen Computer über einem Arbeitsbereich gesteuert werden. Ferner weist die Steuerung eine Steuereinheit auf, um die Schweißsteuerparameter für das jeweils zu schweißende Werkstück auszuwählen.

Bei den bekannten Schweißrobotern ergeben sich Schwierigkeiten dahingehend, daß die Bedienungsperson im Speicher die Schweißsteuerparameter vor der Durchführung der Arbeiten mit Hilfe des Roboters bestimmen und speichern muß. Die einzelnen Schweißsteuerparameter müssen dabei für jede Stelle bestimmt werden, an der ein Schweißvorgang auszuführen ist. Eine solche Vorgehensweise ist zeit- und arbeitsaufwendig. Außerdem ist es sehr schwierig, die Schweißsteuerparameter präzise für verschiedene unterschiedliche Werkstücke zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der sich die Schweißsteuerparameter relativ einfach und präzis für jede Schweißstelle bestimmen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Steuerung der obenangegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit Hilfe der taktgesteuerten Betriebseinrichtung ist es ermöglicht, die Schweißpistoleneinrichtung und die Betätigungseinrichtung nach Maßgabe der Schweißsteuerparameter zu betreiben, die an der Steuereinrichtung anliegen. Auf diese Weise sind z. B. Druck und Zeit für das Voranpressen und Druck und Zeit für das Anpressen beim Schweißschritt, Dauer und Stärke der Stromzufuhr nach Maßgabe von Signalen bestimmbar, die die taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung von der Steuereinrichtung erhält. Durch die Folgesteuereinrichtung ist die Arbeitsabfolge des Schweißvorgangs vorgebbar. Mittels der Steuereinrichtung ist ein Erzeugen eines Schweißbeginnbefehlssignals und ein Erzeugen von Schweißsteuersignalen ermöglicht, die die Schweißsteuerparameter für eine spezifische Position darstellen, an der eine Schweißung vorgenommen werden soll. Das Schweißbeginnbefehlssignal ist an die Folgesteuereinrichtung angelegt, um den Schweißvorgang einzuleiten, wohingegen die Schweißsteuerparameter an die Betriebseinrichtung angelegt sind, so daß das Schweißen nach Maßgabe der Bedingungen ausgeführt wird, die durch die Parameter bestimmt sind. Die den Schweißvorgang vorbereiteten Arbeiten sind im Vergleich zu bekannten Steuereinrichtungen sehr einfach durchführbar. Es ist lediglich erforderlich, die Art des Schweißens oder Informationen über das zu schweißende Werkstück direkt in der Steuereinrichtung einzugeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur zeigt

Schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für einen Schweißroboter.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist schematisch ein Punkt­ schweißroboter 1 gezeigt, der einen Arbeitsbereich 2 hat, in dem eine Schweißpistoleneinrichtung vorgesehen ist, die derart be­ schaffen und ausgelegt ist, daß sie an ein zu schweißendes Werkstück 5 angelegt werden kann, und es ist eine Betätigungs­ einrichtung 3 für die Betätigung der Schweißpistoleneinrichtung 4 und die Zustel­ lung derselben in Richtung auf das Werkstück 5 vorgesehen. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, umfaßt das Werkstück 5 zwei oder mehrere Metallbleche, die übereinandergelegt sind. Die Schweißpistoleneinrichtung 4 enthält eine Elektrode 4 a, die auf das Werkstück 5 mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 3 gedrückt wird. Obgleich nicht in der Zeichnung dargestellt, ist eine Gegenelek­ trode an der Seite des Werkstückes 5 in Gegenpolung zur Elek­ trode vorgesehen, so daß das Werkstück zwischen den Elektro­ den 4 a und der Gegenelektrode gehalten ist. Der Zylinder der Betätigungseinrichtung 3 rückt die Elektrode der Schweißpistoleneinrichtung 4 derart, daß das Werkstück 5 zwischen den beiden gegenpoligen Elektroden unter einem Anpreßdruck erfaßt ist, der für die jeweilige Schweißstelle entsprechend gewählt ist.

Der Schweißroboter 1 ist ferner mit einer Antriebseinrichtung 6 versehen, die Elektromotore oder andere Antriebseinheiten enthalten kann. Die Antriebseinrichtung arbeitet derart, daß der Arbeitsbereich 2 bezüglich des Werkstückes 5 so bewegt wird, daß die Schweißpistoleneinrichtung 4 zu der Position am Werkstück 5 aus­ gerichtet ist, an der der Schweißvorgang vorzunehmen ist. Es ist ferner eine taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung 9 vorgesehen, die mit dem Zylinder der Betätigungseinrichtung 3 und der Elektrode 4 a der Schweißpistoleneinrichtung 4 verbunden ist. Eine Steuereinrichtung 7 ist vorgesehen. Diese ist einerseits über eine Leitung 10 mit einer Folgesteuerungseinrichtung 8 verbunden, die ihrer­ seits mit der Betriebseinrichtung 9 verbunden ist, welche über eine Leitung 11 mit der Betriebseinrichtung 9 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 7 ist auch mit der Antriebs­ einrichtung 6 verbunden, um den Arbeitsvorgang der Antriebsein­ richtung 6 zu steuern. Eine Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 ist vor­ gesehen und mit der Steuereinrichtung 7 verbunden. Bei der dar­ gestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerein­ richtung 7 ferner mit einer Verarbeitungseinrichtung 14 verbunden.

Die Verarbeitungseinrichtung 14 kann von einem Rechner gebildet werden und hat Speichereinrichtungen für die Schweißpositio­ nen am Werkstück betreffenden Informationen, Informationen über die Abfolge der auszuführenden Schweißarbeiten an den Schweißpositionen, und für die Schweißbedingungen, wie die Anzahl der Metallbleche des Werkstückes 5, die Dicke und die Art der Metallbleche des Werkstücks 5. Die Anzeige/Eingabe­ einrichtung 13 hat ein Eingabeteil, das mit Eingabetastenschal­ tern versehen ist, so daß die Bedienungsperson den Schweiß­ vorgang dadurch einleiten kann, daß die Tastenschalter betä­ tigt werden, die entsprechend geeignet für die Schweißbedin­ gungen gewählt werden. Ferner kann die Einrichtung 13 Informa­ tionen betreffend die Schweißvorgänge anzeigen, die ausge­ führt worden sind und die auszuführen sind.

Die Steuereinrichtung 7 ist mit der Verarbeitungseinrichtung 14 ver­ bunden, um die vorstehend genannten, das zu schweißende Werkstück 5 betreffende Informationen zu erhalten. Die Steuer­ einrichtung kann von einem Prozessor gebildet werden, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Speicher und eine Eingabe/Ausgabeeinheit I/O enthält. Die vorstehend ge­ nannten Informationen können zeitweise im Speicher gespei­ chert werden. Ferner hat die Steuereinrichtung 7 Speicher für verschiedene, die Schweißpistole betreffende Daten, die beim Roboter verwendet werden, sowie über Informationen, wie Gleichungen, die zur Durchführung der Ermittlungen erfor­ derlich sind, die nachstehend beschrieben werden. Ferner kann die Speichereinrichtung Daten der Schritt­ fortschaltung, die Ergebnisse der Inspektionen beim Kabel­ bruch und weitere interne Informationen speichern, und der Ausgang der Zähler kann zur Anzeige der Zeit für das Aus­ wechseln der Kabel verwendet werden.

Die Daten im Speicher können auf der Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 angezeigt werden. Durch Betätigung des Eingangsteiles der Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 ist es möglich, die im Speicher der Steuereinrichtung 7 gespeicherten Daten zu modifizieren, oder es ist möglich, neue oder zusätzliche Daten dem Speicher zu vermitteln.

Die Steuereinrichtung 7 arbeitet derart, daß sie Informationen betreffend die Schweißpistoleneinrichtung 4, die beim Roboter 1 verwendet werden, auf der Basis der im Speicher gespeicherten Daten liest und Ermittlungen, basierend auf den das zu schweißende Werkstück betreffenden Informationen vornimmt, um die Schweißsteuer­ parameter zu erhalten, die für die Schweißstelle am geeig­ netsten sind, an der der Schweißvorgang durchzuführen ist. Die so erhaltenen Schweißsteuerparameter werden dann über die Leitung 11 an die taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung 9 über­ tragen.

Die taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung 9 arbeitet derart, daß sie den Zylinder der Betätigungseinrichtung 3 und die Schweißpistole der Schweißpistoleneinrichtung 4 im Arbeitsbe­ reich 2 steuert, so daß die Schweißvorgänge unter den Schweiß­ bedingungen, wie der Voranpreßzeit, des Anspreßdruckes und des Schweißstromes sowie der Spannung durchgeführt werden, die durch die Schweißsteuerparameter bestimmt sind. Eine elek­ trische Stromquelle 12 ist vorgesehen, um über die Betriebs­ einrichtung 9 der Schweißpistoleneinrichtung 4 den Schweißstrom zuzuführen. Wenn eine Fehlfunktion detektiert wird, analysiert die Steuereinrichtung 9 die Störung und überträgt die die Störung be­ treffende Informationen.

Die Betriebseinrichtung 9 überträgt Informationen betreffend die Ergebnisse des Schweißvorganges an die Steuereinrichtung 7, und die Informationen werden in dem Speicher der Steuerein­ richtung 7, wie bereits beschrieben, gespeichert. Wenn es erfor­ derlich ist, können die Informationen der Ergebnisse der Schweißung an der Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 angezeigt werden. Die Ergebnisse des Schweißens können beispielsweise in Grö­ ßen des Verstärkungsfaktors des Verbrauchers, des Sekundär­ stroms, der Triggerzeit, eines Grenzfaktors und der Stromzu­ fuhrzeitdauer dargestellt werden.

Die Steuereinrichtung 7 erzeugt ferner ein Schweißbeginnsignal, wenn der Arbeitsbereich 2 zu der Position am Werkstück 5 ausgerichtet ist, an der die Schweißung vorzunehmen ist. Das Schweißbeginnsignal wird über die Leitung 10 an die Folge­ steuerungseinrichtung 8 angelegt, die dann das Schweißbeginn­ signal an die taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung 9 über­ trägt, so daß mit dem Schweißschritt begonnen werden kann. Wenn das Schweißen an einer Stelle am Werkstück 5 beendet ist, erzeugt die Folgesteuerungseinrichtung ein Schweißend­ signal, das an die Steuereinrichtung 7 angelegt wird.

Die Steuereinrichtung 7erzeugt ferner ein Antriebssignal, das an der Antriebseinrichtung 6 anliegt. Die Antriebseinrichtung 6 arbeitet derart, daß der Arbeitsbereich 2 zu einer Stelle bewegt wird, an der die Schweißpistoleneinrichtung 4 zu der Position ausgerichtet ist, an der der Schweißvorgang durchzuführen ist.

Beim Arbeiten des Roboters 1 sendet somit die Steuereinrichtung 7 das Antriebssignal an die Antriebseinrichtung 6, um die Schweiß­ pistoleneinrichtung 4 im Arbeitsbereich 2 zur Ausrichtung der Position am Werkstück zu bringen, an der der Schweißvorgang vorzu­ nehmen ist. Die Steuereinrichtung 7 führt ferner Ermittlungen, basierend auf den Informationen betreffend das zu schweißen­ de Werkstück durch, die sie von der Verarbeitungseinrichtung 14 erhält, um Schweißsteuerparameter zu ermitteln. Die Steuer­ einrichtung 7 erzeugt ein Schweißbeginnsignal, das an der Fol­ gesteuerungseinrichtung 8 anliegt. Die Folgesteuerungsein­ richtung 8 überträgt dann das Schweißbeginnsignal an die taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung 9, so daß mit dem Schweiß­ schritt begonnen werden kann. Während des Schweißschrittes legt die Steuereinrichtung 7 die Schweißsteuerparameter, die ent­ sprechend geeignet für die Stelle am Werkstück gewählt sind, an, an der der Schweißvorgang durchzuführen ist.

Wenn das Schweißen an der speziellen Position am Werkstück 5 beendet ist, erzeugt die Folgesteuerungseinrichtung ein Schweißendsignal, das an die Steuereinrichtung 7 angelegt wird. Die Steuereinrichtung 7 erzeugt dann ein weiteres An­ triebssignal, basierend auf den Informationen betreffend der Folge der Schweißpositionen, die sie von der Verarbeitungs­ einrichtung 14 erhält. Die Antriebseinrichtung 6 wird somit betätigt, um die Schweißpistoleneinrichtung 4 im Arbeitsbereich 2 zur Ausrichtung mit der Position am Werkstück zu bringen, an der der Wechsel­ schweißvorgang vorzunehmen ist. Sobald diese Ausrichtung er­ folgt ist, wird ein weiterer Schweißschritt ausgeführt. Die Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 zeigt Informationen über die Schweißsteuerparameter der Position an, an der der Schweiß­ vorgang vorgenommen wird, sowie Informationen betreffend der Resultate des Schweißens an den Positionen, an denen der Schweißvorgang bereits durchgeführt worden ist. Die Eingabe­ tasten auf der Einrichtung 13 können betätigt werden, um gege­ benenfalls die das Werkstück betreffenden Informationen zu mo­ difizieren, die im Speicher der Steuereinrichtung 7 gespeichert sind.

Die Verarbeitungseinrichtung 14 kann gegebenenfalls weggelassen werden. Dann können die Informationen betreffend das Werk­ stück 5 an die Steuereinrichtung 7 angelegt werden, indem die Eingabetastatur auf der Anzeige/Eingabeeinrichtung 13 betätigt wird. Die Steuereinrichtung führt dann Ermittlungen durch, um die Schweißsteuerparameter zu bestimmen. Die anderen Arbeits­ gänge werden auf ähnliche Art und Weise wie voranstehend be­ schrieben durchgeführt.

Die Erfindung kann bei einem Schweißroboter verwirklicht werden, bei dem der Arbeitsbereich eine Schweißpistole und einen Betätigungszylinder hat, der nicht beweglich ist. In einem solchen Fall wird das Werkstück 5 bezüglich der Schweißpistole der Schweißpistoleneinrichtung 4 zu einer Position bewegt, an der der Schweiß­ vorgang mit Hilfe der Schweißpistole vorzunehmen ist. Die Schweißvorgänge können auf ähnliche Weise wie voranstehend beschrieben durchgeführt werden.

Im Falle eines Punktschweißroboters der beschriebenen Art liegen die Informationen betreffend das zu schweißende Werkstück in Form der Art und der Dicke der Bleche und der Anzahl der Bleche an der Arbeitsstelle vor. Bei einem Roboter für eine andere Schweißart können die Informationen in Form anderer Größen vorgegeben werden.

Claims (6)

1. Steuerung für einen Schweißroboter mit einem Arbeitsbereich, der eine Schweißpistoleneinrichtung und eine Betätigungseinrichtung zur Bewegung der Schweißpistoleneinrichtung in Richtung auf ein zu schweißendes Werkstück enthält, gekennzeichnet durch eine taktgebergesteuerte Betriebseinrichtung (9) zur Steuerung der Betriebsabläufe der Schweißpistoleneinrichtung (4) und der Betätigungseinrichtung (3), eine Folgesteuerungseinrichtung (8), die mit der Betriebseinrichtung (9) zum Einleiten des Schweißvorganges verbunden ist, und ein Steuersystem (7), das eine Steuereinrichtung enthält, um ein Schweißbeginnbefehlssignal und Schweißsteuersignale zu erzeugen, wobei die Steuereinrichtung (7) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie das zu schweißende Werkstück (5) betreffende Informationen empfängt und basierend auf den Informationen Schweißsteuerparameter für eine spezifische Position ermittelt, an der die Schweißung vorzunehmen ist, und wobei die Steuereinrichtung (7) mit der Folgesteuerungseinrichtung (8) und der taktgebergesteuerten Betriebseinrichtung (9) verbunden ist, um das Schweißbeginnsignal der Folgesteuerungseinrichtung (8) zuzuleiten, um den Schweißvorgang einzuleiten und die Schweißsteuerparameter der Betriebseinrichtung (9) zu übermitteln, so daß das Schweißen nach Maßgabe der durch die Parameter bestimmten Bedingungen durchgeführt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige/Eingabeeinrichtung (13) vorgesehen ist, um das zu schweißende Werkstück (5) betreffende Informationen einzubringen.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das zu schweißende Werkstück (5) betreffenden Informationen Informationen über die Anzahl der Bleche des Werkstücks (5) an der Position, an der die Schweißung vorzunehmen ist, die Art und die Dicke der Bleche des Werkstücks (5) enthalten.

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich (2) beweglich ist und eine Antriebseinrichtung (6) bezüglich des zu schweißenden Werkstücks (5) aufweist, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels der die Steuereinrichtung (7) mit einer Folge von Positionen am Werkstück (5) versorgbar ist, an denen das Schweißen auszuführen ist, und daß die Steuereinrichtung (7) von Einrichtungen gebildet wird, die ein Antriebssignal zur Betätigung der Antriebseinrichtung (6) erzeugen, so daß die Positionen am Werkstück (5) zu der Schweißpistoleneinrichtung (4) im Arbeitsbereich (2) in der in der Steuereinrichtung (7) vorgegebenen Folge ausgerichtet sind.

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige/Eingabeeinrichtung (13) vorgesehen ist, mittels der manuell der Steuereinrichtung (7) Informationen betreffend das zu schweißende Werkstück (5) eingebbar sind.

6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige/Eingabeeinrichtung (13) zum sichtbaren Anzeigen der Schweißdaten vorgesehen ist.