DE4033697A1 - Verfahren zum anpassen vorzugebender werte von regelparametern der prozessregelung beim schweissen, insbesondere beim widerstandspunktschweissen an mindestens eine individuelle schweissaufgabe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum anpassen vorzugebender werte von regelparametern der prozessregelung beim schweissen, insbesondere beim widerstandspunktschweissen an mindestens eine individuelle schweissaufgabe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE4033697A1 DE19904033697 DE4033697A DE4033697A1 DE 4033697 A1 DE4033697 A1 DE 4033697A1 DE 19904033697 DE19904033697 DE 19904033697 DE 4033697 A DE4033697 A DE 4033697A DE 4033697 A1 DE4033697 A1 DE 4033697A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen vorzugebender Werte von Regelparametern der Prozeßregelung beim Schweißen, insbesondere beim Widerstandspunktschweißen an mindestens eine individuelle Schweißaufgabe, bei dem während des Schweißprozesses Prozeßgrößen (Meßgrößen) automatisch erfaßt, der Prozeßregelung zur Verarbeitung zugeführt und mit gespeicherten Sollwerten verglichen werden und die Prozeßregelung in den Schweißprozeß über eine Stellgröße regelnd eingreift.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, mit einer Schweißeinrichtung mit einem Wechselstromsteller, der mit Schweißelektroden der Schweißeinrichtung über einen Schweißtrafo gekoppelt ist, und mit einer Regeleinrichtung mit mindestens einem einen vorge­ gebenen Wert eines Regelparameters liefernden Sollwertspeicher, einem mit dessen Ausgang eingangsseitig und mit dem Eingang des Wechselstromstellers der Schweißeinrichtung ausgangsseitig ver­ bundenen, in den ablaufenden Schweißprozeß regelnd eingreifenden Regler und einer mit den Schweißelektroden gekoppelten Sensorik zur Aufnahme der Prozeßgrößen (Meßgrößen), deren Ausgang zum Eingang des Reglers geschaltet ist.
Es ist ein ähnliches Verfahren für die Prozeßregelung beim Punkt-, Buckel- und Rollennahtschweißen bekannt (DE-PS 37 11 771), bei dem ein herkömmliches Regelgerät Verwendung findet, das ver­ hältnismäßig aufwendig zu programmieren ist. Bei diesem Verfahren müssen Sollvorgaben ermittelt und dem Regelgerät eingegeben worden sein. Die Sollvorgaben können auch nach einem patent­ rechtlich älteren Verfahren (deutsche Patentanmeldung P 39 36 329.5-52) zur automatischen Parameterbestimmung für Prozeßregelsysteme ermittelt worden sein.
Es ist erwünscht, die Handhabbarkeit von Prozeßregelsystemen, insbesondere zum Punktschweißen zu verbessern. Diese Regel­ systeme werden verwendet, um die Qualität bzw. die Festigkeit einzelner Punktschweißverbindungen durch gezieltes Ändern von Steuergrößen während des Schweißprozesses zu gewährleisten. Steuergrößen sind z. B. die Schweißzeit oder der Schweißstrom.
Da die Qualität einer Schweißverbindung als Meßgröße für eine Regelung nicht unmittelbar zur Verfügung steht, werden in der Regel meßbare physikalische Größen wie zum Beispiel Schweiß­ strom, Schweißleistung oder -widerstand als Ersatzgrößen heran­ gezogen. Die Absolutwerte, oder aber auch die zeitlichen Änderungen der Meßgrößen während des Schweißprozesses, werden dem Regelsystem als Sollwerte vorgegeben, da sie den Prozeß­ verlauf - zumindest in Teilen - beschreiben. Alle Sollwerte (Werte der Führungsfunktion) und andere, für das Regelsystem spezifische Werte (z. B. Wichtungen oder Verstärkungsfaktoren) müssen dem Regelsystem mitgeteilt werden. Dieses kann durch Eingabe diskreter Werte über eine Tastatur oder auch durch Übernahme von Werten aus einem vorangegangenen Schweißversuch (′Einmessen′) erfolgen. Besonders bei der Verwendung komplexer Regelsysteme mit mehreren Führungs- und Stellgrößen bedeutet dies einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand und erfordert unter Umständen speziell geschultes Bedienpersonal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem bzw. der die Einstellung der Prozeßregelung bezüglich der zu regelnden Schweißaufgabe un­ abhängig von der Komplexität des Gesamtsystems vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1, 2 bzw. 12 beschriebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zu dessen Durchführung ergeben sich aus den Patentansprüchen 3 bis 11 bzw. 13 bis 19.
Die Einstellung des Regelsystems bezüglich der zu regelnden Schweißaufgabe wird reduziert auf die Variation weniger (1 bis 5) Größen. Dem Bedienpersonal werden Einstellhilfen angeboten, die die Handhabung unabhängig von der Komplexität des Gesamtsystems vereinfacht.
Für ein digitales Prozeßregelsystem zum Punktschweißen müssen für jeden Einsatzfall Regelparameter wie Sollvorgaben und Wichtungsfaktoren als diskrete Werte festgelegt werden. Die Erfindung ermöglicht es, Einrichtvorgänge für das Regelsystem, bei denen Führungs- und Wichtungsfunktionsverläufe jeweils neu bestimmt werden, durch die Verwendung einmalig bestimmter Parameterwerte zu ersetzen. Die Anpassung der Parameter be­ züglich der individuellen, zu regelnden Schweißaufgabe erfolgt mit Hilfe spezieller Einstellhilfen, die einzelne Parameter­ funktionen gezielt und als Ganzes verändern können.
Bei einer Vorrichtung zum Punktschweißen mit Ein-Phasen- Wechselstrom wird vorzugsweise als Stellgröße für den Schweiß­ prozeß der Phasenanschnittwinkel eines Wechselstromstellers gewählt. Die verwendete digitale Prozeßregelung verändert, basierend auf der Auswertung von zwei Eingangsgrößen (′Ist­ werte′), den Phasenschnittwinkel des Schweißstromes für die jeweils nächste Stromhalbwelle. Eingangsgrößen sind hier
  • - die Änderungen des elektrischen Schweißwiderstandes (′elektrische Führungsgröße′) und
  • - die Differenz der Amplituden der Elektrodenschwingbe­ schleunigungen (′mechanische Führungsgröße′).
Beide Führungsgrößen werden aus den Meßsignalen von Schweiß­ strom, Schweißspannung und Elektrodenbeschleunigung, die während des Schweißprozesses kontinuierlich erfaßt werden, abgeleitet. Die Berechnungen werden dergestalt durchgeführt, so daß sich je ein Wert für die elektrische und die mechanische Führungsgröße pro Stromhalbwelle ergibt. Das Regelsystem er­ mittelt durch Vergleich der Istwerte mit gespeicherten Soll­ werten für jede Führungsgröße und Stromhalbwelle einen Wert für die Regelabweichung. Diese Werte werden individuell und abhängig vom Zeitpunkt der Bestimmung als Funktion der Schweiß­ zeit durch Multiplikation mit Wichtungsfaktoren bewertet. Das Regelsystem berechnet die Stellgröße für die nächste Stromhalb­ welle gemäß folgender Vorschrift:
βi+1 = βi + A · [Wel,i · (Sel,i - Iel,i) + Wmech,i · (Smech,i Imech,i)],
wobei
β Phasenanschnittwinkel/Stellgröße
Wel, Wmech Wichtungsfaktoren für die elektrische bzw. mechanische Führungsgröße
Sel, Smech Sollwerte, Werte der Führungsfunktionen
Iel, Imech Istwerte der Führungsfunktionen
A Maßstabsfaktor
i, i+1 Indizes für die aktuelle bzw. folgende Strom­ halbwelle
sind.
Für jeden Regelzyklus (= Stromhalbwelle) sind hier 4 Parameter­ werte (Sollwerte und Wichtungsfaktoren für 2 Führungsgrößen) erforderlich. Bei einer Schweißaufgabe mit zum Beispiel einer Schweißzeit von T = 200 ms müssen dem Regelsystem - bei 50-Hz- Wechselstrom - 80 Werte der Führungs- und Wichtungsfunktionen (= Parameterfunktionen) eingegeben werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Parameterfunktionen in ihrer Gesamtheit gezielt verändert werden. Voraussetzung ist, daß Parameterwerte entweder von vorangegangenen Einsatzfällen oder von dem oben beschriebenen, für die Schweißanlage mit Regelung einmalig durchzuführenden Einrichtvorgang vorliegen. Zur Anpassung der Parameter an die individuelle Schweißaufgabe müssen die in einer oder mehreren Speichereinheiten der Regel­ einrichtung abgelegten Parameterwerte verändert werden. Hierzu wird die Regeleinrichtung mit einer Einstelleinrichtung ge­ koppelt, die eine den Parameterfunktionen entsprechende Anzahl von Verstellelementen aufweist. Diese können z. B. als Potentiometer ausgeführt sein, mit denen - ausgehend von einem Referenzwert - eine Steuerspannung variiert werden kann. Die Potentiometer können linear oder logarithmisch ausgeführt werden, um bezüglich Einstellbarkeit bzw. Einstellbereich größere Flexibilität zu erreichen.
Nach Analog-Digital-Wandlung steht für jede Parameterfunktion ein Steuerwert zur Verfügung, der einem Rechensystem zugeführt wird. Dieses liest aus dem der Parameterfunktion zugeordneten Speicher die einzelnen Parameterwerte aus, multipliziert diese mit dem Steuerwert entsprechend folgender Rechenvorschrift:
Fneu,i = Falt,i · (Po - P),
wobei
Fneu aktualisierter Parameterwert
Falt Ausgangswert des Parameters
Po Referenzwert des Steuersignals
P aktueller Steuerwert
i Index der Stromhalbwelle
sind, und schreibt sie in den Speicher zurück. Der Rechen­ vorgang wird für alle Werte der Parameterfunktion durchgeführt, so daß sich bei Veränderung des Steuerwertes eine proportionale Änderung der Parameterfunktion ergibt. Analog-Digital-Wandlung, Berechnung und Schreib/Leseoperation wird durch eine Ablauf­ steuerung kontrolliert, wobei der Bediener den gesamten Ein­ stellvorgang durch Tastendruck auslösen kann.
Die Anzahl der Parameter, die mit der Schweißzeit gekoppelt ist, wird im vorliegenden Fall nicht verändert. Die Einstell­ einrichtung kann um ein Verstellelement nebst A-D-Umsetzer und Rechenglied erweitert werden, welches eine dem Steuerwert pro­ portionale Dehnung bzw. Stauchung der Parameterfunktionen be­ züglich der Zeit und damit der Anzahl der jeweiligen Werte vornimmt, womit auch prinzipiell die Übertragung eines Para­ metersatzes auf Schweißaufgaben mit anderen Schweißzeiten er­ möglicht wird.
Für die oben beschriebene Prozeßregelung können zwei Arten von Parameterfunktionen beeinflußt werden:
  • a) Wichtungsfunktionen
  • b) Führungsfunktionen
Die Variation einer Wichtungsfunktion bewirkt die Änderung der Verstärkungsfaktoren, mit der die individuell festgestellten Regelabweichungen entsprechend ihrer Bedeutung bewertet werden. Das Verhältnis der einzelnen Parameterwerte zueinander, mit der die sich ändernde Bedeutung einer Führungsfunktion im Verlaufe eines Schweißprozesses festgelegt ist, bleibt unver­ ändert. Hierdurch kann die Empfindlichkeit, mit der die Prozeß­ regelung auf störende Einflüsse beim Punktschweißen reagiert, den jeweiligen Einsatzbedingungen leicht angepaßt werden. Bei­ spielsweise ist eine Verringerung der Empfindlichkeit, also eine allgemeine Reduzierung der Verstärkung, angezeigt, wenn es aufgrund hoher Störsignalanteile in den Meßsignalen zu größeren Regelabweichungen kommt, die den eigentlichen Verlauf des Schweißprozesses aber nicht wiederspiegeln. Ein instabiles Regelverhalten, das durch stark schwankende Regelabweichungen hervorgerufen werden kann, wird durch eine verringerte Empfind­ lichkeit vermieden.
Durch gezielte Änderungen der Führungsfunktionen sind Korrek­ turen hinsichtlich der Regelergebnisse möglich, die auch eine Anpassung an sich ändernde schweißtechnische Randbedingungen erlauben, wie sie sich z. B. durch Veränderung des Werkstoffs oder eine andere Blechdicke ergeben. Hierdurch kann dem Regel­ system eine Vorzugsrichtung hinsichtlich der Stellgrößenänderung vorgegeben werden. Beispielsweise wird eine vergrößerte Steigung der elektrischen Führungsgröße gegenüber einer ′Normaleinstellung′ den Regler veranlassen, den Schweißstrom zu erhöhen, um die er­ mittelten Istwerte den veränderten Sollwerten anzugleichen. Dieses ist allerdings nur bis zum Erreichen bestimmter Grenz­ werte für den Schweißstrom (′Spritzergrenze′) sinnvoll.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und
Fig. 2 eine Darstellung der elektrischen Führungsgröße über der Schweißzeit mit der Empfindlichkeit als Parameter.
Wie Fig. 1 zeigt, weist die Vorrichtung zum Anpassen vorzu­ gebender Werte von Regelparametern der Prozeßregelung beim Widerstandspunktschweißen an eine individuelle Schweißaufgabe eine Schweißeinrichtung 1, eine mit dieser gekoppelte Regel­ einrichtung 2 und eine mit dieser gekoppelte Einstelleinrichtung 3 auf. Ein Wechselstromsteller 4 in Form eines Thyristor-Strom­ stellers der Schweißeinrichtung 1 ist über einen Schweißtrans­ formator 5 mit Schweißelektroden 6 verbunden, mittels der die Punktschweißungen am Werkstück 7 vorgenommen werden. Die Schweißelektroden 6 können als Punktschweißzangen ausgeführt oder in einer Standmaschine integriert sein. Die Schweißein­ richtung 1 wird mit Wechselstrom betrieben.
Die Regeleinrichtung 2 weist einen Sollwertspeicher 8 (Parameterspeicher) mit vier Speichereinheiten 9 für vier Regelparameter (Sollwerte und Wichtungsfaktoren für zwei Führungsgrößen) für jeden Regelzyklus auf. Zu Beginn einer Schweißung werden dem Parameterspeicher 8 ein der optimierten Schweißung entsprechender Startwert für den Phasenanschnitt­ winkel des Schweißstroms über eine Bedienung 10 eingegeben. Der Ausgang des Sollwertspeichers 8 ist mit dem Eingang eines Reglers 11 der Regeleinrichtung 2 verbunden. Eine mit den Schweißelektroden 6 der Schweißeinrichtung 1 gekoppelte Sensorik 17 ist ebenfalls mit dem Eingang des Reglers 11 ver­ bunden, erfaßt die Prozeßgrößen (Meßgrößen), die dem Regler 11 ebenso wie die vorgegebene Parameterwerte der Speichereinheiten 9 eingegeben werden. Anhand der Meßsignale detektiert der Regler 11 während der Schweißung einen von den Vorgaben des Parameter­ speichers abweichenden Prozeßverlauf, der durch langsam ver­ änderliche oder durch kurzfristig auftretende Störungen hervor­ gerufen worden ist. Die am Ausgang des Reglers 11 anfallende Stellgröße für den Phasenanschnittwinkel wird dem Wechselstrom­ steller 4 zugeführt, wodurch in den ablaufenden Schweißprozeß regelnd eingegriffen wird.
Die mit der Regeleinrichtung 2 gekoppelte Einstelleinrichtung 3 ermöglicht die Anpassung der in einer oder mehreren der Speichereinheiten 9 des Sollwertspeichers 8 abgelegten Werte der Regelparameter an die individuelle Schweißaufgabe und weist vier Verstellelemente 12 in Form von linear oder logarithmisch ausgeführten Potentiometern auf, die jeweils in einem Stromkreis liegen. Jedes Potentiometer 12 ist mit einem Analog-Digital-Umsetzer 13 (A-D-Wandler) verbunden, dessen anliegende Spannung sich somit variieren läßt. Jeder Analog-Digital-Umsetzer 13 ist wiederum mit einem Rechenglied 14 verbunden, das seinerseits mit einem der vier Speicher­ einheiten 9 des Parameterspeichers 8 verbunden ist. Dem Rechenglied 14 wird jeweils vom zugeordneten Analog-Digital- Umsetzer 13 das digitale Signal für die entsprechende Parameter­ funktion als Steuerwert zugeführt. Das Rechenglied 14 liest aus dem der Parameterfunktion zugeordneten Speichereinheit 9 den Parameterwert aus, multipliziert diesen mit dem Steuerwert entsprechend der vorgegebenen Rechenvorschrift und schreibt den aktualisierten Parameterwert in die zugeordnete Speicher­ einheit 9 zurück. Der Rechenvorgang wird für alle Werte der Parameterfunktion durchgeführt, so daß sich bei Veränderung des Steuerwertes eine proportionale Änderung der Parameter­ funktion ergibt.
Wie Fig. 1 zeigt, sind die Analog-Digital-Umsetzer 13 wie auch die zugeordneten Rechenglieder 14 jeweils miteinander verbunden und mit einer Steuerungseinrichtung 15 der Einstell­ einrichtung 3 zur Kontrolle der Steuerung des Ablaufs der Analog-Digital-Wandlung, Berechnung und Schreib/Leseoperation, wobei der gesamte Einstellvorgang durch Druck per Hand auf eine Taste 16 auslösbar ist.
Aus Fig. 2 geht die Darstellung der elektrischen Führungs­ größe über die Schweißzeit mit der Empfindlichkeit der Parameter hervor.
Durch die Veränderung der Wichtungsfaktoren, kann die Empfind­ lichkeit der Prozeßregelung gegenüber Störungen verändert werden. Große Wichtungen sorgen für eine empfindliche (große) Reaktion auf geringe Soll-Ist-Abweichungen der entsprechenden Führungs­ größe. Bei größeren Grundstörungen (z. B. durch andere Roboter usw.), die nicht durch den Schweißprozeß bedingt sind, muß die Empfindlichkeit reduziert werden. Sonst werden solche Störungen der Signalverläufe zu stark bewertet. In einer störungsfreien Umgebung (z. B. in einem Labor) kann die Empfindlichkeit der Prozeßregelung stets größer als in einer Produktionsumgebung sein. Wird die Empfindlichkeit der Prozeßregelung eingeschränkt, sinkt die Dynamik und damit die Fähigkeit, Störungen auszuregeln.
Durch die Potentiometer, die Einfluß auf die Führungsgröße nehmen, können durch die Dynamikeinschränkung der Prozeß­ regelung entstehende Nachteile gemindert oder aufgehoben werden. In Fig. 2 ist beispielhaft die Kurvenschar für die elektrische Führungsgröße über der Zeit mit dem Parameter der Empfindlichkeit mit dem gleichen Regelergebnis dargestellt. Die Wirkung basiert darauf, daß durch den größeren Unterschied zwischen Soll- und Istwert die berechnete Änderung des Schweiß­ stroms wieder größer wird. Dadurch wird nun nicht die neue Sollkurve, sondern eine Kurve zwischen der Ist- und der Soll­ kurve, die dann wiederum der ursprünglichen Sollkurve ent­ spricht, nachgefahren.
In gleicher Richtung, wie sich die Kurve bei sinkender Empfind­ lichkeit verändert, verändert sich die Kurve auch bei höherem Strombedarf, wie er bei dickeren oder mehr Blechen erforderlich ist. So kann mit den Potentiometern, die auf die Sollgröße wirken, eine neue Schweißaufgabe eingestellt werden.
Für die mechanische Führungsgröße gelten die obigen Aussagen völlig analog.
Die Einstellung der Potentiometer beginnt mit der Einstellung der Empfindlichkeiten. Die Elektrodenkappen müssen in gut ein­ gefahrenem Zustand sein. Hier muß die Empfindlichkeit so lange heraufgesetzt werden, bis es auch ohne Störungen zu Spritzern kommt (unmotivierte Spritzer). Dieser Zustand ist meist nach der Kalibrierung im Labor vorhanden. Anschließend werden die Empfindlichkeiten verringert, bis das unmotivierte Spritzen aufhört. Im nächsten Schritt wird die Punktqualität (zunächst zerstörungsfrei) geprüft. Die Führungsgrößen werden mittels der Potentiometer angehoben, bis die Punktqualität gut ist. Sollte dabei das unmotivierte Spritzen wieder erreicht werden, muß die Empfindlichkeit erneut gesenkt werden. Daran an­ schließend wird bis zum Ende der Standzeit der Elektroden weitergeschweißt. Sollte die Punktqualität dabei nicht aus­ reichend sein, müssen die Führungsgrößen erneut etwas angehoben werden. Danach ist der Regler eingestellt und funktionsfähig.
Bezugszeichenliste
 1 Schweißeinrichtung
 2 Regeleinrichtung
 3 Einstelleinrichtung
 4 Wechselstromsteller
 5 Schweißtransformator
 6 Schweißelektroden
 7 Werkstück
 8 Sollwertspeicher (Parameterspeicher)
 9 Speichereinheitn
10 Bedienung
11 Regler
12 Verstellelement
13 Analog-Digital-Umsetzer
14 Regelglied
15 Steuerungseinrichtung
16 Taste
17 Sensorik

Claims (19)

1. Verfahren zum Anpassen vorzugebender Werte von Regelpara­ metern der Prozeßregelung beim Schweißen; insbesondere beim Widerstandspunktschweißen an mindestens ein individuelle Schweißaufgabe, bei dem während des Schweißprozesses Prozeß­ größen (Meßgrößen) automatisch erfaßt, der Prozeßregelung zur Verarbeitung zugeführt und mit gespeicherten Sollwerten verglichen werden und die Prozeßregelung in den Schweißprozeß über eine Stellgröße regelnd eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Werte der Regelparameter von vorangegangenen Einsatz­ fällen (Schweißaufgaben) vorgegeben werden,
  • - in den Regelparametern zugeordneten Speichereinheiten der Prozeßregelung abgelegt und jeweils für den aktualisierten Einsatzfall (Schweißaufgabe) ausgehend von einem Referenz­ wert über ein einstellbares Steuersignal verändert werden, indem nach dessen Analog-Digital-Wandlung ein Steuerwert für jeden Regelparameter einem Rechensystem zugeführt wird, das aus den den Regelparametern zugeordneten Speichereinheiten die Werte der Regelparameter ausliest, diese mit dem Steuerwert entsprechend der folgenden Rechenvorschrift multipliziert: Fneu,i = Falt,i · (Po - P),wobei
    Fneu der aktualisierte Parameterwert,
    Falt der Ausgangswert des Parameters,
    Po der Referenzwert des Steuersignals
    P der aktuelle Steuerwert und
    i der Index der Stromwelle
    sind, und in die entsprechenden Speichereinheiten zurück­ schreibt, und
  • - die in die Speichereinheiten eingeschriebenen Werte der Regelparameter dann die aktualisierten Sollwerte der Prozeßregelung bilden, die durch deren Vergleich mit den automatisch erfaßten Prozeßgrößen (Meßgrößen) die Stell­ größe liefert.
2. Verfahren zum Anpassen vorzugebender Werte von Regelpara­ metern der Prozeßregelung beim Schweißen, insbesondere beim Widerstandspunktschweißen an mindestens eine individuelle Schweißaufgabe, bei dem während des Schweißprozesses Prozeß­ größen (Meßgrößen) automatisch erfaßt, der Prozeßregelung zur Verarbeitung zugeführt und mit gespeicherten Sollwerten verglichen werden und die Prozeßregelung in den Schweißprozeß über eine Stellgröße regelnd eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Werte der Regelparameter durch einmaliges Einrichten der Prozeßregelung des Schweißvorgangs vorgegeben werden,
  • - in den Regelparametern zugeordneten Speichereinheiten der Prozeßregelung abgelegt und jeweils für den aktualisierten Einsatzfall (Schweißaufgabe) ausgehend von einem Referenz­ wert über ein einstellbares Steuersignal verändert werden, indem nach dessen Analog-Digital-Wandlung ein Steuerwert für jeden Regelparameter einem Rechensystem zugeführt wird, das aus den den Regelparametern zugeordneten Speichereinheiten die Werte der Regelparameter ausliest, diese mit dem Steuerwert entsprechend der folgenden Rechenvorschrift multipliziert: Fneu,i = Falt,i · (Po - P),wobei
    Fneu der aktualisierte Parameterwert,
    Falt der Ausgangswert des Parameters,
    Po der Referenzwert des Steuersignals,
    P der aktuelle Steuerwert und
    i der Index der Stromwelle
    sind, und in die entsprechenden Speichereinheiten zurück­ schreibt, und
  • - die in die Speichereinheiten eingeschriebenen Werte der Regelparameter dann die aktualisierten Sollwerte der Prozeßregelung bilden, die durch deren Vergleich mit den automatisch erfaßten Prozeßgrößen (Meßgrößen) die Stell­ größe liefert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf der Analog-Digital-Wandlung sowie der Lese-Rechen- und Schreiboperation steuermäßig kontrolliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße für den Schweißprozeß der Phasenanschnitts­ winkel des Schweißstroms verwendet wird, der basierend auf der Auswertung von zwei Eingangsgrößen (Meßgrößen) für die jeweils nächste Stromhalbwelle verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsgrößen eine elektrische und eine mechanische Führungsgröße gewählt werden, die aus den Meßgrößen pro Stromhalbwelle abgeleitet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Führungsgröße die Änderungen des elektrischen Schweißwiderstandes und als mechanische Führungsgröße die Differenz der Amplituden der Elektrodenschwingbeschleunigungen gewählt werden, die aus Meßgrößen des Schweißstroms, der Schweißspannung und der Elektrodenbeschleunigung abgeleitet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der Istwerte mit den gespeicherten Sollwerten für jede Führungsgröße und Stromhalbwelle ein Wert für die Regelabweichung bestimmt wird, der jeweils in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Bestimmung als Funktion der Schweißzeit durch Multiplikation mit einem Wichtungsfaktor bewertet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße für die nächste Stromhalbwelle bei der Prozeßregelung gemäß folgender Vorschrift bestimmt wird: βi+1 = βi + A · [Wel,i · (Sel,i - Iel,i) + Wmech,i · (Smech,i Imech,i)],wobei
β Phasenanschnittwinkel/Stellgröße
Wel, Wmech Wichtungsfaktoren für die elektrische bzw. mechanische Führungsgröße
Sel, Smech Sollwerte, Werte der Führungsfunktionen
Iel, Imech Istwerte der Führungsfunktionen
A Maßstabsfaktor
i, i+1 Indizes für die aktuelle bzw. folgende Strom­ halbwelle
sind.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Einstellvorgang per Hand durch Tastendruck aus­ gelöst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Steuerwert proportionale Dehnung bzw. Stauchung der Parameterfunktionen bezüglich der Zeit und damit der Anzahl der jeweiligen Werte vorgenommen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Wichtungsfunktionen und Führungsfunktionen gezielt variiert werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 11, mit einer Schweißeinrichtung mit einem Wechselstrom­ steller, der mit Schweißelektroden der Schweißeinrichtung über einen Schweißtrafo gekoppelt ist, und mit einer Regel­ einrichtung mit mindestens einem einen vorgegebenen Wert eines Regelparameters liefernden Sollspeicher, einem mit dessen Ausgang eingangsseitig und mit dem Eingang des Wechselstromstellers der Schweißeinrichtung ausgangsseitig verbundenen, in den ablaufenden Schweißprozeß regelnd ein­ greifenden Regler und einer mit den Schweißelektroden ge­ koppelten Sensorik zur Aufnahme der Prozeßgrößen (Meßgrößen), deren Ausgang zum Eingang des Reglers geschaltet ist, gekenn­ zeichnet durch eine mit der Regeleinrichtung (2) gekoppelte Einstelleinrichtung (3) mit einer den Parameterfunktionen entsprechenden Anzahl von Verstellelementen (12), die jeweils über einen Analog-Digital-Umsetzer (13) und ein mit diesem verbundenes Rechenglied (14) mit einem der Parameterfunktion zugeordneten Speichereinheit (9) des Sollwertspeichers (8) verbunden sind, wobei ein am Ausgang jedes Analog-Digital- Umsetzers (13) für jede Parameterfunktion anstehender Steuer­ wert dem zugeordneten Rechenglied (14) zuführbar, von diesem aus der zugeordneten Speichereinheit (9) der gespeicherte Wert des entsprechenden Regelparameters lesbar und nach Um­ rechnung mit dem Steuerwert in diese Speichereinheit (9) als aktualisierter Parameterwert einschreibbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine den Ablauf der Analog-Digital-Wandlung, Berechnung und Schreib- Leseoperation kontrollierende Steuerungseinrichtung (15), die mit den untereinander verbundenen Analog-Digital-Umsetzern (13) und den ebenfalls untereinander verbundenen Regelgliedern (14) gekoppelt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente (12) Potentiometer sind, mit denen, ausgehend von einem Referenzwert, eine Steuerspannung variierbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer (12) linear ausgeführt sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer (12) logarithmisch ausgeführt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (3) vier Potentiometer (12) mit einer entsprechenden Anzahl Analog-Digital-Umsetzer (13) und diesen nachgeschalteten Rechengliedern (14) aufweist, die entsprechend mit vier Speichereinheiten (9) gekoppelt sind, in denen vier Parameterwerte abgelegt sind, die Soll­ werte und Wichtungsfaktoren für zwei Führungsgrößen für jede Stromhalbwelle darstellen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (3) ein zusätzliches Verstell­ element nebst einem Analog-Digital-Umsetzer und einem Rechenglied aufweist, von dem zur Übertragung eines Para­ metersatzes auf Schweißaufgaben mit anderen Schweißzeiten eine dem Steuerwert proportionale Dehnung bzw. Stauchung der Parameterfunktionen bezüglich der Zeit und damit der Anzahl der jeweiligen Werte vornehmbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (15) zur Kontrolle des Ablaufs des gesamten Einstellvorgangs durch Druck per Hand auf eine Taste (16) auslösbar ist.
DE19904033697 1990-10-20 1990-10-20 Verfahren zum anpassen vorzugebender werte von regelparametern der prozessregelung beim schweissen, insbesondere beim widerstandspunktschweissen an mindestens eine individuelle schweissaufgabe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Granted DE4033697A1 (de)

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