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 verfahrensInfo
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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
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
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
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904033697 DE4033697A1 (de) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19904033697 DE4033697A1 (de) | 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 |
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ID=6416883
Family Applications (1)
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DE19904033697 Granted DE4033697A1 (de) | 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 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995007165A1 (de) * | 1993-09-11 | 1995-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum widerstandsschweissen |
Families Citing this family (1)
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DE102004015689A1 (de) * | 2004-03-29 | 2005-10-27 | Cosytronic Computer-System-Elektronic Gmbh | Verfahren zur Verbesserung der Qualität eines Schweißpunktes |
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DE3711771C2 (de) * | 1987-04-08 | 1989-10-19 | Sts Systemtechnik Und Software Gmbh, 1000 Berlin, De | |
DE3332697C2 (de) * | 1983-09-10 | 1990-01-11 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
DE3936329A1 (de) * | 1989-10-27 | 1991-05-08 | Innovationsgesellschaft Fuer F | Verfahren zur automatischen parameterbestimmung fuer prozessregelsysteme mit unbekanntem uebertragungsverhalten, insbesondere fuer prozessregelsysteme zum widerstandspunktschweissen, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
-
1990
- 1990-10-20 DE DE19904033697 patent/DE4033697A1/de active Granted
Patent Citations (4)
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DE4033697C2 (de) | 1992-11-05 |
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