DE4133317C2 - Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Punktschweißverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Punktschweißverbindung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2, die auf die US 4 734 555 zurückgehen.

Aus der US 4 734 555 ist es bekannt, daß eine Wechselbeziehung zwischen dem Einsinken der Schweißelektroden in die Werkstücke und der Festigkeit der Schweißung besteht. Aus der DE 23 62 520 C2 ist ein Geber zum Erfassen des Wegs, der Geschwin­ digkeit oder der Beschleunigung einer Elektrode eines Schweiß­ elektrodenpaars bekannt.

Das Punktschweißen ist besonders geeignet zur Verschweißung dünner Metallplatten in großer Menge. Es wird häufig in Ferti­ gungsstraßen zur Fertigung etwa von Kraftfahrzeugen angewandt. Beim Punktschweißen ist es jedoch nicht so einfach, die Quali­ tät der Verbindung anhand des Erscheinungsbilds eines ge­ schweißten Produkts zu überprüfen, wie dies beim Gasschweißen oder Bogenschweißen der Fall ist. Es gibt daher kein eingeführ­ tes Verfahren zur Qualitätsprüfung der Verbindung, ohne das geschweißte Produkt zu zerstören.

Es wurden daher verschiedene Studien und Entwicklungen durch­ geführt, um ein Verfahren zur Qualitätsprüfung zu realisieren, ohne das geschweißte Produkt zu zerstören. In einem dieser Verfahren wird versucht, die Verbindungsqualität eines ge­ schweißten Teils durch Messen des Abstands zwischen den Schweißelektroden (d. h. die Dicke der zu verbindenden Platten) zu prüfen.

Dieses bekannte Verfahren wird unter Bezug auf Fig. 10 be­ schrieben.

Fig. 10 zeigt in einem Diagramm Zustandsänderungen des Ab­ stands zwischen den Elektroden in jeweiligen Schritten der Punktschweißung.

Das Punktschweißen wird in vier Schritten durchgeführt, näm­ lich der Vorhaltezeit, der Stromzufuhrzeit, der Haltezeit und der Abschaltzeit. Die Anfangspreßzeit ist eine Zeitperio­ de zwischen dem Beginn der Ausübung von Preßkraft auf die Elektroden und dem Beginn der Stromzufuhr. Während dieser Zeitperiode wird der Druck zwischen den Elektroden stabili­ siert und die zu verbindenden Platten werden in Anlage zuein­ ander gebracht. Die Stromzufuhrzeit setzt sich aus einer Zeitperiode, während der Schweißstrom angelegt wird, einer Zeitperiode, während der ein Vorheizstrom angelegt wird, und einer Zeitperiode, während der nach dem Einspeisen von Schweiß­ strom, zum Verhindern von Abschreckeffekten ein Anlaßstrom angelegt wird, zusammen. Die Nachhaltezeit ist eine Zeitperiode zwischen dem Ende der Stromzufuhr und einem Zeitpunkt, zu dem die Elektroden außer Eingriff von den geschweißten Platten treten. Die Abschalt­ zeit ist ein Intervall zwischen zwei Punktschweißprozessen, wenn das Punktschweißen wiederholt durchgeführt wird. Wie aus der Fig. 10 ersichtlich, wächst der Abstand zwischen den Elektroden (Elektrodenabstand) nach Beginn der Stromzufuhr graduell an und geht bei einem Maximalbetrag der Änderung Hmax in Sättigung. Während der Haltezeit nach dem Ende der Stromzufuhr wird das geschweißte Teil durch die Elektroden abgekühlt. Der Abstand zwischen den Elektroden nimmt sehr stark ab bis zu einem Wert nahe dem Elektrodenabstand während der Vorhaltezeit oder sogar darunter. Wenn die Stromzufuhr fortgeführt wird, nachdem der Elektrodenabstand den Maximal­ wert der Änderung Hmax erreicht hat, schreitet die Verbindung der zu verbindenden Platten fort und der Elektrodenabstand beginnt, wegen des Drucks zwischen den Elektroden abzunehmen, nimmt aber nicht so stark ab, als wenn die Stromzufuhr, wie in der Figur dargestellt, beendet wurde. Solch eine Ände­ rungscharakteristik des Elektrodenabstands ist ideal. Eine tatsächliche Änderungscharakteristik variiert bei jeder Punktschweißung mit einer resultierenden Varianz der Verbin­ dungsqualität der verschweißten Platten.

Aus der JP 48-41422 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Qualitätsprüfung der Punktschweißung aus dieser Kurve der Änderungscharakteristik die Maximalhöhe der Änderung Hmax des Elektrodenabstands während der Stromzufuhr erhalten wird.

Aus der US 3,400,242 ist ein Verfahren bekannt, bei den die Verbindungsqualität durch eine Änderungsrate (dh/dt) des Elektrodenabstands während einer Anfangszeitperiode der Stromzufuhr geprüft wird.

Aus der JP 53-4057 A2 ist ein Verfah­ ren bekannt, bei dem die Verbindungsqualität auf Basis sowohl des maximalen Änderungsbetrags Hmax als auch der Änderungsra­ te (dh/dt) geprüft wird.

Eine Prüfung der tatsächlichen Verbindungsqualität einer Punktschweißung unter Anwendung der bisherigen Prüfverfahren ergab, daß zwischen der Verbindungsqualität und dem maximalen Änderungsbetrag Hmax des Elektrodenabstands während der Stromzufuhr oder der Änderungsrate (dh/dt) während einer Anfangsperiode der stromzufuhr keine klare Korrelation be­ steht. Anders gesagt kam es vor, daß aufgrund der Prüfung auf Basis des maximalen Abstands Hmax oder der Änderungsrate (dh/dt) eine "schlechte Verbindungsqualität" gewertet wurde, obwohl die tatsächlich erreichte Verbindungsqualität und Schweißfestigkeit wie gewünscht waren, oder umgekehrt, daß durch derartige Prüfung eine "gute Verbindungsqualität" ge­ wertet wurde, obwohl die tatsächlich erreichte Verbindungs­ qualität und Schweißfestigkeit schlecht waren.

Die Zuverlässigkeit derartiger Prüfverfahren einer Punkt­ schweißung ist daher nicht ausreichend hoch und es ist schwierig, die Schweißbedingungen auf Basis solcher Prüf­ verfahren erhaltener Resultate zu steuern.

Wenn legierte schmelz-galvanisierte Stahlplatten einer Dicke von 0,65 mm aufeinandergelegt und punktgeschweißt werden, unter Verwendung von Elektrodenspitzen mit einem Durchmesser von 5 mm unter Schweißbedingungen einer Kraft von 1667 N bis 2452 N und einem Schweißstrom von 8600 A bis 9800 A, so ist der maximale Änderungsbetrag Hmax etwa 0,030 mm bis 0,120 mm (30 µm bis 120 µm). Um das oben beschriebene Prüfverfahren der Punktschweißung zu verwirklichen, muß während der Punkt­ schweißung ein Elektrodenabstand von etwa 1 µm erfaßt werden. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, den Abstand zwischen Elektroden, durch die ein Strom von mehreren Tausend Ampere fließt, mit einer derart hohen Genauigkeit von etwa 1 µm zu erfassen.

In der Vergangenheit wurde experimentell an einem Elektroden­ halter für eine bewegliche Elektrode einer Punktschweißma­ schine ein Linearsensor, wie etwa ein Potentiometer, angebracht, um eine Beziehung zwischen der Verschiebung der beweglichen Elektrode (d. h. dem Elektrodenabstand) und der Verbindungsqualität der Punktschweißung durch Messung der Verschiebung der beweglichen Elektrode während der Punkt­ schweißung mittels des Linearsensors zu erhalten. In der Praxis wurde jedoch ein solcher Linearsensor an einer in einer Fertigungsstraße angeordneten Punktschweißmaschine nicht vorgesehen, weil das Anbringen eines Linearsensors an einem Elektrodenhalter die Schweißarbeit behindert. Demzufolge stand keine Punktschweißmaschine zur Verfügung, die Schweiß­ arbeiten durchführen kann, während die Änderung des Elektro­ denabstands, d. h. des Abstands zwischen den Elektroden, gemessen und hierbei die Verbindungsqualität der Punkt­ schweißung geprüft wird, weil es an der Meßgenauigkeit des Elektrodenabstands mangelte und es schwierig war, einen De­ tektor anzubringen, obwohl die oben beschriebenen verschiede­ nen Verfahren zur Prüfung von Punktschweißungen vorgeschlagen wurden.

Weiterhin wurde experimentell an einen Elektrodenarmhalter für eine bewegliche Elektrode einer Punktschweißmaschine ein Linearsensor, wie etwa ein Potentiometer, angeordnet. Mit dem Linearsensor wurde die Verschiebung der beweglichen Elektrode während der Schweißung gemessen. Diese Anbringungsweise eines Linearsensors ist bei einer solchen Punktschweißmaschine sinnvoll, bei der die Festigkeit eines Elektrodenhalters für eine stationäre Elektrode so groß ist, daß der Elektrodenhal­ ter durch den während der Schweißung angelegten Druck nicht ohne weiteres verformt wird. Bei einer Punktschweißmaschine, wie etwa einer tragbaren Punktschweißmaschine, bei der die Festigkeit der die Elektroden haltenden Arme nicht so groß ist, oder bei einer Punktschweißmaschine, wie etwa einer X- förmigen Schweißpistole, bei der die Elektroden beider Seiten beweglich sind, bringt jedoch die Anbringungsweise eines Linearsensors das Problem mit sich, daß aufgrund von Defor­ mationen der Arme der Elektrodenabstand nicht ausreichend genau erfaßt werden kann.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Prüfung einer Punktschweißung aufzuzeigen, das eine genaue Prüfung der Verbindungsqualität der Punktschweißung erlaubt.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Punktschweiß­ steuersystem aufzuzeigen, das Schweißbedingungen automatisch einstellen kann, um eine gute Verbindungsqualität einer Punktschweißung beizubehalten.

Zur Lösung der ersten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Ver­ fahren zur Qualitätsprüfung einer zur festen Verbindung we­ nigstens zweier Platten miteinander durchgeführten Punktschweißung aufgezeigt. Die Punktschweißung umfaßt die Schritte, die Platten aufeinander anzuordnen, die Platten zwischen zwei Elektroden zu halten und den Elektroden Strom zuzuführen, während Druck auf die Platten ausgeübt wird. Das Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: Erfas­ sen der Dickenabnahme der Platten an ihren punktgeschweißten Abschnitten, die während einer vorbestimmten Zeitperiode stattfindet, wenn nach der Beendigung der Stromzufuhr die Druckausübung weiter fortgesetzt wird, und Prüfen der Quali­ tät der Verbindung an dem punktgeschweißten Abschnitt auf Basis eines Betrags der erfaßten Dickenabnahme.

Zur Lösung der ersten Aufgabe der Erfindung wird weiterhin ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, um die Quali­ tät einer zur festen Verbindung wenigstens zweier Platten miteinander durchgeführten Punktschweißung zu prüfen. Das Verfahren umfaßt die Schritte, die Platten aufeinander anzu­ ordnen, die Platten zwischen zwei Elektroden zu halten und den Elektroden Strom zuzuführen, während auf diese Platten Druck ausgeübt wird. Das Verfahren ist durch folgende Schrit­ te gekennzeichnet: Erhalten eines Werts auf Basis einer Inte­ grierung der Plattendicke an dem punktgeschweißten Abschnitt während einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn nach Beendigung der Stromzufuhr die Druckausübung weiter fortgeführt wird, wobei die Plattendicke an dem punktgeschweißten Abschnitt sich über die vorbestimmte Zeitperiode ändert, und Prüfen der Verbindungsqualität an dem punktgeschweißten Abschnitt auf Basis des durch die Integrierung erhaltenen Werts.

Zur Lösung der zweiten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Punktschweißsteuersystem vorgeschlagen, das Prüfmittel zum Prüfen der Verbindungsqualität an dem punktgeschweißten Ab­ schnitt mittels den oben beschriebenen Verfahren und Steuer­ mittel zur Steuerung der Punktschweißbedingungen auf Basis des Ergebnisses der Prüfung aufweist.

Der Elektrodenabstand, d. h. der Abstand zwischen den Elektro­ den, wächst beim Punktschweißen mit dem Ablauf der Stromzu­ fuhrzeit graduell an, wie dies in der Kurve C0 in Fig. 10 und in der Kurve C1 in Fig. 2 dargestellt ist. Im Fall der Fig. 10 wird die Stromzufuhr zu dem Zeitpunkt beendet, wenn der Elektrodenabstand seinen Maximalbetrag Hmax erreicht hat. Es ist jedoch bekannt, daß der Elektrodenabstand bei Fortfüh­ rung der Stromzufuhr abnimmt statt zunimmt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, auch nachdem der Elektrodenabstand seinen Maximalbetrag Hmax erreicht hat.

Der Abstand zwischen den Elektroden nimmt während der Halte­ zeit nach dem Ende der Stromzufuhr stark ab, wie dies in der Kurve C0 in Fig. 10 oder der Kurve C1 in Fig. 2 dargestellt ist. Obwohl diese Figuren einen Fall darstellen, in dem der Elektrodenabstand während der Haltezeit größer als der Elek­ trodenabstand während der Anfangspreßzeit ist, so kann dies auch umgekehrt sein.

Zwischen den durch Stromzufuhr verbundenen Platten bildet sich eine Schweißlinse. Die Platten werden durch Bildung dieser Schweißlinse fest miteinander verbunden. Ein die Bildung dieser Schweißlinse am meisten beeinflussender Faktor ist die Energie­ menge (Wärmemenge), die während der Stromzufuhr dem punktge­ schweißten Abschnitt zugeführt wurde. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, die Energiemenge zu messen, die zur Bildung der Schweißlinse dem punktgeschweißten Abschnitt tatsächlich verbraucht wurde. Diese Energiemenge kann nicht einfach aus der Stromzufuhrzeit und der Stärke des zugeführ­ ten Stroms abgeleitet werden. Weil der Zustand der Oberflä­ chen und der Kontaktwiderstand der zu verbindenden Platten und andere Faktoren sich bei jeder Punktschweißung schlei­ chend verändern, so variiert auch die Qualität der Verbindung des punktgeschweißten Abschnitts schleichend, auch wenn der während derselben Zeitdauer angelegte Strom jeweils dieselbe Stärke hat.

Dementsprechend wurde bisher die den geschweißten Abschnitt zugeführte Energiemenge durch Messen von Veränderungen der zu verbindenden Platten, d. h. dem Elektrodenabstand, während der Stromzufuhr relativ gemessen.

Wird jedoch die Schweißlinse, der letztlich die Verbindungsquali­ tät des punktgeschweißten Abschnitts bestimmt, in der Nachhalte­ zeit nach dem Ende der Stromzufuhr gebildet und darüber hinaus wird der geschweißte Abschnitt durch die Elektroden während dieser Haltezeit abgekühlt mit den Ergebnis, daß der Abstand zwischen den Elektroden abnimmt. Wenn der Durchmesser der Schweißlinse relativ groß ist, so ist die zu ihrer Bildung verbrauchte Energiemenge ebenfalls groß, so daß der Abnahmebetrag aufgrund der Kühlung ebenfalls groß ist. Wenn umgekehrt der Durchmesser der Schweißlinse relativ klein ist, so wird Energie in einem diese umgebenden kalten Metallab­ schnitt zerstreut, so daß die zu ihrer Bildung ver­ brauchte Energiemenge gering ist und der Abnahmebetrag aufgrund Kühlung ebenfalls gering ist.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Punktschweißun­ gen unter verschiedenen Bedingungen oft wiederholt durchge­ führt und herausgefunden, daß zwischen dem Betrag der Abnahme der Plattendicke in dem punktgeschweißten Abschnitt während einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn nach der Beendigung der Stromzufuhr weiter Druck ausgeübt wird (diese vorbestimmte Zeitperiode entspricht der oben beschriebenen Haltezeit), und der Größe des Klumpendurchmessers während der Punktschweißung eine Korrelation besteht.

Gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Prüfverfah­ rens wird daher der Betrag der Abnahme der Plattendicke am punktgeschweißten Abschnitt während der vorbestimmten Zeitpe­ riode erfaßt und die Verbindungsqualität an dem punktge­ schweißten Abschnitt auf Basis dieses Betrags der Abnahme geprüft. Hierdurch können die zu dem Klumpendurchmesser kor­ relierten Erfassungsdaten aus dem Betrag der Abnahme der Plattendicke erhalten werden und dementsprechend kann die Qualität der Verbindung der Punktschweißung mit hoher Ge­ nauigkeit geprüft werden.

Weiterhin stellte sich heraus, daß ein durch Integrieren während der vorbestimmten Zeitperiode, in der die Druckaus­ übung nach Beendigung der Stromzufuhr weiter aufrechterhalten wird, erhaltener Wert der Plattendicke an einem punktge­ schweißten Abschnitt, der sich während der vorbestimmten Zeitperiode ändert, zur Größe des Schweißlinsendurchmessers an dem punktgeschweißten Abschnitt korreliert.

Gemäß einem zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Prüfverfah­ rens wird der oben beschriebene integrierte Wert erhalten. Hierdurch können die mit dem Durchmesser der bei der Punkt­ schweißung gebildeten Schweißlinse korrelierten Erfassungsdaten auf Basis dieses integrierten Werts erhalten werden, so daß die Qualität der Verbindung mit hoher Genauigkeit geprüft werden kann.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Punktschweißsteuersystem werden die Schweißbedingungen der Punktschweißung durch Auswertung des Prüfungsergebnisses der Verbindungsqualität mittels dem oben beschriebenen Verfahren zur Prüfung eines punktge­ schweißten Abschnitts bestimmt, so daß die Punktschweißung während der Steuerung der Schweißbedingungen durchgeführt werden kann, so daß die Schweißbedingungen, wenn sie sich als unbefriedigend herausstellen, in befriedigende Bedingungen geändert werden können. Auf diese Weise kann mit mit dem Punktschweißsystem jederzeit Punktschweißungen exzellenter Qualität erhalten.

Wie durch die Kurve C0 in Fig. 10 gezeigt, wächst der Ab­ stand zwischen den Elektroden beim Punktschweißen mit dem Ablauf der Stromzufuhrzeit graduell an und verringert sich nach den Ende der Stromzufuhr, ungeachtet der zwischen den Elektrodenspitzen angelegten vorbestimmten Preßkraft.

Während der gesamten Anpreßzeit, der Stromzufuhrzeit und der Haltezeit während der Punktschweißung wird durch den Druckzy­ linder über die ersten und zweiten Arme auf die Elektroden­ spitzen eine Preßkraft übertragen. Die Änderung des Abstands zwischen den Elektrodenspitzen während der Stromzufuhrzeit zeigt an, daß der in einer zur Richtung der Preßkraft entge­ gengesetzten Richtung wirkende Druck durch die Stromzufuhr erzeugt wird und daß dieser Druck die Elektrodenspitzen in der Preßkraft entgegengesetzter Richtung bewegt. Dieser Druck entgegengesetzter Richtung wird durch die Ausdehnung eines geschweißten Abschnitts bewirkt, dessen Temperatur aufgrund des durch die zu verbindenden Platten fließenden Schweiß­ stroms gestiegen ist. Der durch Stromzufuhr bewirkte Druck entgegengesetzter Richtung wird daher über die ersten und zweiten Arme auf den Druckzylinder übertragen und bewirkt, daß die Stange des Druckzylinders sich in einer Richtung entgegengesetzt der Preßrichtung der Stange bewegt. Umgekehrt wird während der Haltezeit der geschweißte Abschnitt gepreßt und gekühlt, so daß er graduell schrumpft. Die Stange des Druckzylinders wird durch dieses Schrumpfen des geschweißten Abschnitts in dieselbe Richtung wie die Druckrichtung bewegt.

In anderen Worten ändert sich die Hubposition des Druckzylin­ ders dadurch, daß sie den Änderungen des Abstands zwischen den Elektrodenspitzen folgt. Gemäß der erfindungsgemäßen Punktschweißvorrichtung kann der Abstand zwischen den Elek­ trodenspitzen, der sich während der Stromzufuhrzeit ändert, durch Erfassen der Verlagerungsposition der Stange des Druck­ zylinders durch Elektrodenabstand-Erfassungsmittel erfaßt werden. Weil das erfindungsgemäße Elektrodenabstand-Erfas­ sungsmittel somit den Abstand zwischen Elektrodenspitzen durch Erfassen der Positionsverschiebung der Stange des Preß­ zylinders erfaßt, wird das Problem der herkömmlichen Punkt­ schweißvorrichtungen überwunden, nämlich daß das Vorsehen der Elektrodenabstand-Erfassungsmittel die Punktschweißung behin­ dert, wodurch die dritte Aufgabe der Erfindung gelöst werden kann.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Punktschweißvorrich­ tung ist in einem solchen Fall wirksam, wenn bei der Punkt­ schweißvorrichtung eine Änderung des Elektrodenabstands in der Größenordnung mehrerer Zehntel Mikrometer auftritt, wäh­ rend der Elektrodenabstand sich während der Stromzufuhrzeit ändert und ohne Biegung der ersten und zweiten Arme auf die Stange des Druckzylinders genau übertragen wird. In einem vorstellbaren Fall jedoch ist die Festigkeit der ersten und zweiten Arme aufgrund der Struktur der Punktschweißvorrich­ tung nicht ausreichend, so daß Änderungen des Elektrodenab­ stands in der Größenordnung mehrerer Zehntel Mikrometer während der Stromzufuhrzeit durch Biegung der Arme absorbiert wird, so daß die Bewegung der Stange des Druckzylinders ver­ ringert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Punkt­ schweißvorrichtung ist daher ein Elektrodenabstand-Erfas­ sungsmittel zur Erfassung des Abstands zwischen den ersten und zweiten Elektrodenspitzen durch Erfassen des Verschie­ bungsbetrags der ersten und zweiten Arme relativ zu der Plat­ te vorgesehen. Durch Erfassen des Verschiebungsbetrags der ersten und zweiten Arme selbst kann der Abstand zwischen den Elektroden genau erfaßt werden, auch dann, wenn die Festig­ keit der Arme nicht ausreicht, eine Biegung der Arme zu ver­ hindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Elektrodenabstand-Erfassungsmittel erste und zweite Positi­ onserfassungsarme, die mit ihren einen Enden an den ersten und zweiten Armen schwenkbar angebracht sind, derart, daß die ersten und zweiten Positionserfassungsarme in Abhängigkeit von der Bewegung der ersten und zweiten Arme um ihre Schwenk­ punkte herum verschwenkt werden. Zwischen den ersten und zweiten Positionserfassungsarmen ist ein Armabstand-Erfas­ sungsmittel vorgesehen, um die Bewegung der ersten und zwei­ ten Arme relativ zu den Platten durch Erfassen der Bewegung der ersten und zweiten Positionserfassungsarme zu erfassen, die in Abhängigkeit der Bewegung der ersten und zweiten Arme verschwenkt werden.

Die beiden Positionserfassungsarme sind von den ersten und zweiten Armen zur Übertragung der Preßkraft zu den Elektro­ denspitzen getrennt. Die Positionserfassungsarme sind mit ihren einen Enden an den ersten und zweiten Armen drehbar angebracht derart, daß die ersten und zweiten Positionserfas­ sungsarme in Abhängigkeit von der Bewegung der ersten und zweiten Arme um ihre Schwenkpunkte geschwenkt werden. Wenn dementsprechend der Abstand zwischen den Elektroden sich während der Stromzufuhrzeit und bei Verbiegung der ersten und zweiten Arme verändert hat, werden die Positionserfassungsar­ me um ihre Schwenkpunkte herumgeschwenkt, und zwar in Abhän­ gigkeit von dem Betrag der Bewegung der ersten und zweiten Arme, die aufgrund der Biegung bewegt wurden. Weil aber die Armabstand-Erfassungsmittel zwischen den ersten und zweiten Positionserfassungsarmen angeordnet sind und den Betrag der Bewegung der ersten und zweiten Positionserfassungsarme er­ fassen, welche durch Bewegung der ersten und zweiten Arme gedreht werden, kann eine winzige Änderung in der Größenord­ nung mehrerer Zehntel Mikrometer des Abstands zwischen den Elektroden mit großer Genauigkeit erfaßt werden, selbst wenn die ersten und zweiten Arme während des Schweißens verbogen werden.

Eine weiter bevorzugte Ausführung des Elektrodenabstand-Er­ fassungsmittels umfaßt erste und zweite Erfassungsmittel, die an den ersten und zweiten Armen zur Erfassung des Betrags der Bewegung der ersten und zweiten Arme relativ zu den Platten angebracht sind.

Während des Punktschweißens befinden sich die zu verbindenden Platten normalerweise zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode. Falls der Abstand zwischen den Elek­ troden sich aufgrund Ausdehnung oder Kontraktion der zu ver­ bindenden Platten zwischen den Elektroden in der Größenord­ nung mehrerer Zehntel Mikrometer geändert hat, so werden die ersten und zweiten Arme ebenfalls bewegt, wobei sie der Aus­ dehnung oder Kontraktion der zu verbindenden Platten folgen. Wesentlich ist, daß nur der zwischen den ersten und zweiten Elektroden gehaltene Abschnitt der zu verbindenden Platten sich ausdehnt oder kontrahiert, während der verbleibende Abschnitt der Platten nicht deformiert wird. Weil das Erfas­ sungsmittel an jedem der ersten und zweiten Arme angebracht ist und den Abstand zwischen der Anbringungsposition an den ersten und zweiten Armen und Abschnitten der zu verbindenden Platten, die nicht deformiert werden, erfaßt, kann eine win­ zige Änderung des Abstandes zwischen den Elektroden in der Größenanordnung mehrerer Zehntel Mikrometer mit großer Genauig­ keit erfaßt werden, selbst wenn die ersten und zweiten Arme während des Schweißens verbogen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungs­ beispiele unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Qualitätsprüfungs­ schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 2 zeigt eine Darstellung charakteristischer Änderun­ gen des Abstands zwischen den Elektroden während der Punktschweißung zur Erläuterung des Prinzips des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Prüf­ vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Qualitätsprüfungsschaltung nach Fig. 1;

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung der Qualitätsprüfungsschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 6 zeigt eine Darstellung charakteristischer Änderun­ gen des Abstands zwischen den Elektroden während der Punktschweißung zur Erläuterung des Betriebs der Qualitätsprüfungsschaltung nach Fig. 5;

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausfüh­ rung des erfindungsgemäßen Punktschweißsteuersy­ stems;

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführung der Quali­ tätsprüfungsschaltung nach Fig. 7;

Fig. 9 zeigt ein Zeitdiagramm des Betriebs der Qualitäts­ prüfungsschaltung nach Fig. 8;

Fig. 10 zeigt eine Darstellung der Änderung des Elektroden­ abstands während verschiedener Schritte der Punkt­ schweißung zur Erläuterung herkömmlicher Verfahren zur Prüfung einer Punktschweißung;

Fig. 11 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Gesamtstruktur einer Ausführung der Punktschweißvorrichtung;

Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht eines Druckzylinders und eines Positionsdetektors der Ausführung nach Fig. 11;

Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Po­ sitionsdaten-Wandlerschaltung zur Wandlung eines Erfassungssignals des Positionsdetektors nach Fig. 11 in ein Positionssignal;

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht der Gesamtstruktur einer weiteren Ausführung der Punkt­ schweißvorrichtung;

Fig. 15 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer gegenüber Fig. 11 modifizierten Ausführung der Punktschweißvorrichtung, bei der die Positi­ onsdetektoren in der Nähe der Elektrodenspitzen angeordnet sind;

Fig. 16 zeigt eine schematische Seitenansicht einer gegen­ über Fig. 14 modifizierten Ausführung der Punkt­ schweißvorrichtung, bei der die Positionsdetektoren in der Nähe der Elektrodenspitzen angeordnet sind;

Fig. 17 zeigt in vergrößertem Maßstab eine schematische Seitenansicht einer modifizierten Ausführung einer Positionserfassungsstange der in der Punktschweiß­ vorrichtung nach Fig. 15 verwendeten Positionsde­ tektoren; und

Fig. 18 zeigt in vergrößertem Maßstab eine schematische Seitenansicht einer modifizierten Ausführung einer Positionserfassungsstange der in der Punktschweiß­ vorrichtung nach Fig. 16 verwendeten Positionsde­ tektoren.

Fig. 3 zeigt schematisch die Gesamtstruktur einer Prüfvor­ richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines Punktschweißung.

Zwei zu verbindende Platten 30 und 31 werden durch Punkt­ schweißung miteinander verbunden. Die beiden Platten 30 und 31 werden an ihrem aufeinandergelegten Abschnitt durch zwei Elektrodenspitzen 32 und 33 gehalten.

Die Elektrodenspitzen 32 und 33 sind beiderseits der Platten 30 und 31 angeordnet und drücken die Platten 30 und 31 mit einem vorbestimmten Preßdruck zusammen.

Eine Schweißstromsteuerung 34 versorgt die Elektrodenspitzen 32 und 33 mit Strom, so daß während einer Stromzufuhrzeit nach Fig. 2 durch die Platten 30 und 31 ein Schweißstrom fließt, und steuert weiter die Andruckkraft (die Schweiß­ kraft) der Elektrodenspitzen 32 und 33. Eine Elektrodenab­ stand-Erfassungseinrichtung 35 erfaßt eine absolute Position des Abstands zwischen den Elektrodenspitzen 32 und 33 und gibt die absolute Position als ein Signal P des Abstands zwischen den Elektroden an eine Qualitätsprüfungseinrichtung 36. An den Elektrodenspitzen 32 und 33 sind Positionsdetekto­ ren (nicht dargestellt) vorgesehen, um die absolute Position zwischen den Elektrodenspitzen 32 und 33 zu erfassen.

Die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 erhält von der Elektro­ denabstand-Erfassungseinrichtung 35 das Elektrodenabstandsig­ nal P sowie von der Schweißstromsteuerung 34 ein Haltezeitsignal HS, erfaßt die Änderung des Elektrodenab­ standsignals P während der Haltezeit, prüft die Qualität der Verbindung in dem punktgeschweißten Abschnitt durch Vergleich des erfaßten Änderungswerts des Signals P mit einem Bezugs­ wert und gibt, wenn die Qualität der Verbindung als schlecht gewertet wurde, ein "schlecht"-Signal NS1 an eine Wiederga­ beeinrichtung 37 weiter. Wenn der Wert des Elektrodenabstand­ signals P sehr gering ist, so wird angenommen, daß zwischen den Elektrodenspitzen 32 und 33 eine Fehlfunktion stattgefun­ den hat, und es wird an die Wiedergabeeinrichtung ein Spit­ zenwechselsignal CS1 gegeben. Die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 prüft weiterhin, ob die Dicke der übereinandergelegten Platten 30 und 31 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Insbesondere wenn aus irgend einem Grund die Anzahl der Platten überschritten ist oder von der vorbestimmten Anzahl von zwei Platten ab­ weicht, oder wenn sich zwischen den Platten 30 und 31 ein unreines Material befindet, gibt die Qualitätsprüfungsein­ richtung 36 ein Plattendicken-Fehlersignal ES1 aus, um über den schlechten Zustand des zu schweißenden Abschnitts zu informieren. Da sich die Spitzenabschnitte der Elektroden­ spitzen 32 und 33 durch ständiges Punktschweißen nach und nach abnutzen, erfaßt die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 den Betrag der Abnutzung der Elektrodenspitzen und erzeugt ein Spitzenwechselsignal ES2.

Nach Erhalt des "schlecht"-Signals NS1 des Plattendicken- Fehlersignals ES1 und der Spitzenwechselsignale ES2 und CS1 von der Qualitätsprüfungseinrichtung 36 gibt die Wiederga­ beeinrichtung 37 Hinweise und Alarme aus, die zur Information des Bedienungspersonals über diese Zustände notwendig sind.

Die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 nach Fig. 3 wird im einzelnen unter bezug auf die Fig. 1 und 4 beschrieben. Fig. 1 zeigt den Aufbau der Qualitätsprüfungseinrichtung 36 und Fig. 4 zeigt einen Zeitablauf ihres Betriebs.

Bei dieser Ausführung wird die Qualität der Verbindung durch einen Meßschaltkreis und einen Vergleichsschaltkreis 11 ge­ prüft.

Der Meßschaltkreis 10 erhält das Elektrodenabstandsignal P von der Elektrodenabstand-Erfassungseinrichtung 35, setzt nach Erhalt eines Haltezeitsignals HS ein internes Register zurück, mißt den Betrag der Änderung des Elektrodenabstand­ signals P während einer Zeitperiode, bis das Haltezeitsignal HS abfällt und gibt den gemessenen Betrag als Änderungsbetrag während der Haltezeit (Abnahmebetrag bzw. Kontraktionsbetrag) Hb dem Vergleichsschaltkreis 11 weiter.

Der Vergleichsschaltkreis 11 erhält den Kontraktionsbetrag Hb, vergleicht diesen mit einem Kontraktions-Bezugswert Hrb und einem Spitzenwechsel-Bezugswert hrb zum Wechsel der Elek­ trodenspitze, erzeugt ein "schlecht"-Signal NS1, wenn der Kontraktionsbetrag Hb den Kontraktions-Bezugswert Hrb nicht erreicht hat, und erzeugt ein Spitzenwechselsignal CS1, wenn der Kontraktionsbetrag Hb den Kontraktions- Bezugswert Hrb nicht erreicht hat. Wenn der Spitzenwechsel- Bezugswert hrb ausreichend kleiner als der Kontraktions-Be­ zugswert Hrb ist und wenn der Kontraktionsbetrag Hb den Spit­ zenwechsel-Bezugswert hrb nicht erreicht hat, so zeigt dies an, daß zwischen den Elektrodenspitzen 32 und 33 eine Fehl­ funktion stattgefunden hat, so daß das Spitzenwechselsignal CS1 erzeugt wird, welches anzeigt, daß die Elektrodenspitzen gewechselt werden müssen.

Der Betrag der Abnutzung der Elektrodenspitzen 32 und 33 wird durch einen Datenshift-Schaltkreis 12, einen Sammel­ schaltkreis 13 und einen Abnutzungsbetragdetektor 14 erfaßt. Die Anzahl der zu verbindenden Platten und weitere Faktoren werden durch einen Plattendickendetektor 15 und ein Zeitglied 16 erfaßt.

Der Datenshift-Schaltkreis 12 kompensiert die Plattendicken­ erfassungsdaten in Übereinstimmung mit dem Abnutzungsbetrag der Elektrodenspitzen. Der Datenshift-Schaltkreis 12 erhält das Elektrodenabstandsignal P von der Elektrodenabstand-Er­ fassungseinrichtung 35, verschiebt die Daten in Antwort auf ein Spitzenabnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS, um so den Wert des Elektrodenabstandsignals P auf "0" zu bringen, lei­ tet den verschobenen Betrag zum Sammelschaltkreis 13 und gibt dem Plattendickendetektor 15 ein Plattendickensignal hy, das den tatsächlichen Abstand zwischen den Elektroden nach der Verschiebung darstellt. Weil das durch die Elektrodenabstand- Erfassungseinrichtung 35 erzeugte Elektrodenabstandsignal P ein Signal ist, das die absolute Position zwischen den Elek­ troden 32 und 33 darstellt, so wird das Signal P wegen der Abnutzung der Spitzenabschnitte der Elektrodenspitzen kleiner als der tatsächliche Abstand zwischen den Elektroden, wenn die Punktschweißung einige Hundert mal wiederholt wurde, so daß die genaue Erfassung des Abstands zwischen den Elektroden unmöglich wird. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Standard ein Spitzen­ abnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS erzeugt, um zu bewirken, daß die Elektrodenspitzen 32 und 33 in Antwort auf dieses Signal TS mit den Platten 30 und 31 in Kontakt treten und daß der Wert des Elektrodenabstandsignals P in Übereinstimmung mit dem Abnutzungsbetrag in dem Datenshift-Schaltkreis 12 verschoben wird.

Wenn beispielsweise der Abstand P zwischen den Elektroden­ spitzen 32 und 33 bei anfänglichen Kontakt der Elektroden­ spitzen 32 und 33 mit den Platten 30 und 31 "0" ist und nach 200-maliger Wiederholung der Punktschweißung der Abstand P "-3" ist, so bewirkt der Datenshift-Schaltkreis eine Verschie­ bung um "+3", um diese "-3" zu kompensieren, worauf das Plat­ tendickensignal hy mit dem Wert "0" erzeugt wird.

Der Sammelschaltkreis 13 nimmt den Verschiebungsbetrag des Datenshift-Schaltkreises 12 dann auf, wenn das Spitzenabnut­ zungsbetrag-Erfassungssignal TS ansteigt, sammelt den aufge­ nommenen Verschiebungsbetrag und übergibt dem Abnutzungsbetragdetektor 14 ein Abnutzungsbetragsignal Tm. Dementsprechend speichert der Sammelschaltkreis 13 den ge­ samten Abnutzungsbetrag der Elektrodenspitzen, die sich durch die Punktschweißung abgenutzt haben.

Der Abnutzungsbetragdetektor 14 nimmt das in dem Sammel­ schaltkreis 13 gespeicherte Abnutzungsbetragsignal Tm auf, vergleicht es mit einem Abnutzungs-Bezugswert Tr und erzeugt, wenn das Abnutzungsbetragsignal Tm den Abnutzungs-Bezugswert Tr erreicht hat, das Spitzenwechselsignal ES2.

Der Plattendickendetektor 15 nimmt von dem Datenshift-Schalt­ kreis 12 das Plattendickensignal hy auf und vergleicht es mit einem Plattendicken-Bezugswert hr. Wenn das Plattendickensig­ nal hy innerhalb eines Bereichs von 10% der Bezugsplatten­ dicke hr liegt, so wird die Plattendicke als normal gewertet. Wenn das Plattendickensignal außerhalb des Bereichs von 10% der Bezugsplattendicke hr liegt, erzeugt der Plattendickende­ tektor 15 ein Plattendickenfehlersignal ES1. Weil der Plat­ tendicken-Bezugswert hr ein Wert ist, der die Dicke der zwei aufeinandergelegten, punktzuschweißenden Platten 30 und 31 darstellt, zeigt die Ausgabe des Plattendickenfehlersignals ES1 an, daß Schwierigkeiten entstanden sind, wie z. B., daß die Anzahl der zu verbindenden Platten 1 oder 3 ist oder daß ein Fremdkörper zwischen die zu verbindenden Platten geraten ist. Wenn das Plattendickenfehlersignal ES1 erzeugt wurde, sollte ein Schritt durchgeführt werden, um nach Anhalten der Punktschweißung die Schwierigkeit zu beseitigen.

Das Zeitglied 16 erzeugt ein Plattendickenerfassungs-Bestim­ mungssignal DS, das ein Zeitsignal darstellt, das die Erfas­ sung durch den Plattendickendetektor 15 zuläßt. Der Plattendickenerfassungsbetrieb durch den Plattendickendetek­ tor 15 muß zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn der an die Elektroden angelegte Druck während der Anpreßzeit zwischen dem Beginn der Druckausübung auf die Elektroden und dem Beginn der Stromzufuhr stabil ist. Daher zählt das Zeit­ glied 16 vom Empfang des Anfangspreßsignals YS an eine vorbe­ stimmte Zeitspanne und übergibt das Plattendickenerfassungs- Bestimmungssignal DS zur Erfassung der Plattendicke während der Anfangspreßzeit an den Plattendickendetektor 15.

Der Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Qualitätsprüfungs­ einrichtung 36 wird nun unter bezug auf das Zeitdiagramm in Fig. 4 beschrieben.

Beispielsweise wird das Spitzenabnutzungs-Erfassungsbezeich­ nungssignal TS nach jeweils 200 Punktschweißungen erzeugt. Der Datenshift-Schaltkreis 12 verschiebt Daten zum Zeitpunkt des Anstiegs des Spitzenabnutzungsbetrag-Erfassungssignals TS, um den Wert des Elektrodenabstandsignals P auf "0" zu bringen. Der Sammelschaltkreis 13 sammelt den Verschiebungs­ betrag des Datenshift-Schaltkreises 12 zu einem Zeitpunkt, zu dem das Spitzenabnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS fällt. Der Abnutzungsbetragdetektor 14 vergleicht das Abnutzungsbe­ tragsignal Tm von dem Sammelschaltkreis 13 mit dem Abnut­ zungsbezugswert Tr.

Wenn das Anfangsdrucksignal YS ansteigt, beginnt das Zeit­ glied 16 die vorbestimmte Zeitdauer zu zählen und führt am Ende der Zählung das Plattendickenerfassungs-Bestimmungssig­ nal DS dein Plattendickendetektor 15 zu. Während der Erzeugung dieses Anfangsdrucksignals YS (d. h. der Anfangsdruckzeit) wird an die Elektrodenspitzen 32 und 33 eine vorbestimmte Preßkraft angelegt.

Gleichzeitig mit der Erzeugung des Plattendickenerfassungs- Bestimmungsignals DS durch das Zeitglied 16 vergleicht der Plattendickendetektor 15 das Plattendickensignal hy aus dem Datenshift-Schaltkreis 12 mit dem Plattendickenbezugswert hr.

Wenn das Plattendickenfehlersignal ES1 von dem Plattendicken­ detektor 15 oder das Spitzenwechselsignal ES2 von dem Abnut­ zungsbetragdetektor 14 nicht anliegt, versorgt die Schweißstromsteuereinrichtung 34 die Elektrodenspitzen 32 und 33 in Antwort auf ein Stromzufuhrsignal FS mit Schweißstrom vorbestimmter Stärke.

Der Meßschaltkreis 10 setzt die Inhalte der internen Register zurück, wenn das Haltezeitsignal HS ansteigt, und beendet die Messung, wenn das Haltezeitsignal HS abfällt. Der Meßschalt­ kreis 10 mißt hierdurch den Kontraktionsbetrag HB der zu verbindenden Platten 30 und 31, die sich während der Halte­ zeit kontrahiert haben, d. h. den Betrag der Änderung des Abstands zwischen den Elektroden. Beispielsweise hält der Meßschaltkreis 10 den Wert des Elektrodenabstandsignals P als P0, wenn das Haltezeitsignal HS ansteigt, zieht von dem Elek­ trodenabstandsignal P einen Wert P1 ab, wenn das Haltezeit­ signal HS von dem Wert P0 abfällt und gibt als Kontraktionsbetrag Hb einen Wert P0 - P1 aus.

Der Vergleichsschaltkreis 11 vergleicht den Kontraktionsbe­ trag Hb mit dem Kontraktions-Bezugswert Hr. Wenn der Kon­ traktionsbetrag Hb den Kontraktions-Bezugswert Hr überschreitet, so ist die Verbindungsqualität gut, und wenn der Kontraktionsbetrag Hb den Kontraktions-Bezugswert Hr nicht erreicht hat, so ist die Verbindungsqualität schlecht und das "schlecht"-Signal NS1 wird erzeugt.

In Antwort auf ein Lösesignal OS lösen sich die Elektroden­ spitzen 32 und 33 von den zu verbindenden Platten 30 und 31.

In Antwort auf eine Signalserie von dem Anfangspreßsignal YS bis zu dem Lösesignal OS wiederholt die Schweißstromsteu­ ereinrichtung 34 die Punktschweißung. Während eines Zeitin­ tervalls zwischen jeweils 200 Punktschweißvorgängen erzeugt die Schweißtstromsteuereinrichtung 34 darüber hinaus das Spitzenabnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS, um den Betrag der Abnutzung der Elektrodenspitzen 32 und 33 zu erfassen.

In der Ausführung nach Fig. 1 prüft die Qualitätsprüfungs­ einrichtung 36 die Verbindungsqualität auf Basis die Kon­ traktionsbetrag Hb in dem Abstand P zwischen den Elektroden während der Haltezeit. Alternativ kann, wie in Fig. 2 ge­ zeigt, zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ende der Stromzufuhr (einem Zeitpunkt, zu dem die Haltezeit beginnt) ein Elektrodenabstand Ha erhalten werden. Weiter kann, wie in Fig. 6 gezegt, ein Wert Ia (Fläche SA) erhalten werden, der sich durch Integrieren des Änderungsbetrags des Abstands zwischen den Elektroden während der Stromzufuhrzeit ergibt, und ein Wert Ib (Fläche SB), der sich durch Integrieren des Änderungsbetrags des Abstands zwischen den Elektroden relativ zu dem Abstand zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach der Been­ digung der Stromzufuhr ergibt. Für diese Werte kann zur Er­ fassung der Verbindungsqualität ein vorbestimmter Betriebsablauf durchgeführt werden.

Die letztgenannte Ausführung wird nachfolgend unter bezug auf Fig. 5 beschrieben. In Fig. 5 sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und deren Beschreibung wird weggelassen.

Ein Meßschaltkreis 17 erhält von der Elektrodenabstand-Erfas­ sungseinrichtung 35 das Elektrodenabstand-Signal P, setzt sein internes Register zurück, wenn das Stromzufuhrsignal FS ansteigt, mißt den Änderungsbetrag des Elektrodenabstandsig­ nals P, bis das Stromzufuhrsignal FS abfällt, und gibt den Änderungsbetrag als einen Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha an einen Vergleichsschaltkreis 18. Der Vergleichsschaltkreis 18 erhält den Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha, vergleicht diesen mit einem Änderungs-Bezugswert Hra und dem Spitzen­ wechsel-Bezugswert hra und erzeugt ein "schlecht"-Signal NS3, wenn der Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha den Änderungs- Bezugswert Hra nicht erreicht hat und ein Spitzenwechselsig­ nal CS3, wenn der Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha den Spit­ zenwechsel-Bezugswert hra nicht erreicht hat. Wenn nun der Änderungs-Bezugswert Hra ein genügend größerer Wert als der Spitzenwechsel-Bezugswert hra ist und weil der Stromzufuhr­ zeitänderungsbetrag Ha den Änderungs-Bezugswert Hra nicht erreicht hat, so zeigt das an, daß während der Punktschweis­ sung eine Auslösung und ein Oberflächenblitz aufgetreten sind mit dem Ergebnis, daß der Änderungsbetrag des Abstands zwi­ schen den Elektroden scharf abgefallen ist. In diesem Fall wird daher das "schlecht"-Signal NS3 erzeugt. Wenn der Strom­ zufuhrzeitänderungsbetrag Ha den Spitzenwechsel-Bezugswert hra nicht erreicht hat, so zeigt das an, daß in der Elektrode 32 oder 33 Schwierigkeiten aufgetreten sind. Daraufhin wird das Spitzenwechselsignal CS3 erzeugt, das zu einem Ersatz der Elektrodenspitzen auffordert.

Ein Subtraktionsschaltkreis 19 erhält den Kontraktionsbetrag Hb von dem Meßschaltkreis 10 und den Stromzufuhrzeitände­ rungsbetrag Ha von dem Meßschaltkreis 17 und gibt einen Wert (Ha - Hb), der aus der Subtraktion des Kontraktionsbetrags Hb von dem Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha resultiert, als ein Substraktionssignal Hab an einen Vergleichsschaltkreis 20. Dieses Subtraktionssignal Hab repräsentiert die endgültige Plattendicke der zu verbindenden Platten 30 und 31, die durch die Punktschweißung verformt wurden, und nimmt entweder einen negativen Wert oder einen positiven Wert an. Wenn das Sub­ traktionssignal Hab ein negativer Wert ist, so ist der Abso­ lutwert des Kontraktionsbetrags Hab größer als der Absolutwert des Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha. Dies zeigt an, daß die Plattendicke der Platten 30 und 31 sich aufgrund der Punktschweißung zusammengezogen hat. Wenn das Substrak­ tionssignal Hab einen positiven Wert hat, so ist der Absolut­ wert des Kontraktionsbetrags Hb kleiner als der Absolutbetrag des Stromzufuhrzeitänderungsbetrag Ha. Dies zeigt an, daß die Plattendicke der Platten 30 und 31 sich aufgrund der Punkt­ schweißung aufgedehnt hat.

Wenn dieses Subtraktionssignal Hab einen negativen wert hat, so ist die Qualität der Verbindung gut. Wenn das Subtrak­ tionssignal Hab einen positiven Wert hat, so ist die Verbin­ dungsqualität besser, je näher das Signal bei 0 liegt. Daher prüft der Vergleichsschaltkreis 20, ob der Wert des Subtrak­ tionssignals Hab kleiner als ein vorbestimmter Bezugswert ist oder nicht.

Der Vergleichsschaltkreis 20 erhält das Subtraktionssignal Hab, vergleicht dieses mit einem Änderungs-Bezugswert Hrab und einem Spitzenänderungs-Bezugswert hrab und erzeugt das "schlecht"-Signal NS2, wenn das Subtraktionssignal Hab nicht kleiner als der Änderungs-Bezugswert Hrab ist, und das Spit­ zenwechselsignal CS2, wenn das Subtraktionssignal Hab nicht kleiner als der Spitzenwechsel-Bezugswert hrab ist. Weil nun der Spitzenwechsel-Bezugswert hrab ein ausreichend größerer Wert ist als der Änderungs-Bezugswert Hrab und weil das Sub­ traktionssignal Hab nicht kleiner wurde als der Änderungs- Bezugswert Hrab, so zeigt dies an, daß während der Punkt­ schweißung keine richtige Verschmelzung stattgefunden hat und daß der Klumpen nicht mit einem über einem vorbestimmten Wert liegenden Durchmesser gebildet wurde. In diesem Fall wird daher das "schlecht"-Signal NS2 erzeugt. Wenn das Subtrak­ tionssignal Hab nicht kleiner wurde als der Spitzenwechsel- Bezugswert hrab, so zeigt dies an, daß bei den Elektroden­ spitzen 32 oder 33 Schwierigkeiten stattgefunden haben, so daß das Spitzenwechselsignal CS2 erzeugt wird, das zum Ersatz der Elektrodenspitzen auffordert.

Ein Integrierschaltkreis 21 erhält von der Elektrodenabstand­ einrichtung 35 das Elektrodenabstandsignal P, integriert den Änderungsbetrag des Elektrodenabstandsignals P während der Haltezeit vom Anstieg des Haltezeitsignals HS bis zu seinem Abfall relativ zu dem Abstand zwischen den Elektroden zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ende der Stromzufuhrzeit und gibt den Wert der Fläche SB in Fig. 6 als Haltezeitinte­ gralwert Ib an einen Vergleichsschaltkreis 22 weiter.

Der Vergleichsschaltkreis 22 erhält den Haltezeitintegralwert Ib, vergleicht ihn mit einem Haltezeitintegral-Bezugswert Irb und einen Spitzenwechsel-Bezugswert irb und erzeugt ein "schlecht"-Signal NS4, wenn der Haltezeitintegralwert Ib den Haltezeitintegral-Bezugswert Irb nicht erreicht hat und ein Spitzenwechselsignal CS4, wenn der Haltezeitintegralwert Ib den Spitzenwechsel-Bezugswert irb nicht erreicht hat. Weil der Spitzenänderungs-Bezugswert irb ein ausreichend kleinerer Wert als der Haltezeitintegral-Bezugswert Irb ist und weil der Haltezeitintegralwert Ib den Spitzenwechsel-Bezugswert irb nicht erreicht hat, so zeigt das an, daß bei den Elektro­ denspitzen 32 oder 33 Schwierigkeiten stattgefunden haben. Daher wird in diesem Fall das Spitzenwechselsignal CS4 erzeugt, das zum Ersatz der Elektrodenspitzen auffordert.

Ein Integrierschaltkreis 23 erhält von Elektrodenabstand- Erfassungseinrichtung 35 das Elektrodenabstandsignal P, inte­ griert den Änderungsbetrag des Elektrodenabstandsignals P während der Stromzufuhr zeit vom Anstieg des Stromzufuhrsig­ nals FS bis zu seinem Abfall relativ zu dem Abstand zwischen den Elektroden zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach Beginn der Stromzufuhr und gibt den Wert der Fläche SA in Fig. 6 als Stromzufuhrzeitintegralwert Ia an einen Vergleichsschaltkreis 24 weiter.

Der Vergleichsschaltkreis 24 erhält den Stromzufuhrzeitinte­ gralwert Ia, vergleicht diesen mit einem Stromzufuhrzeitinte­ gral-Bezugswert Ira und einem Spitzenwechsel-Bezugswert ira und erzeugt ein "schlecht"-Signal NS6, wenn der Stromzufuhr­ zeitintegralwert Ia den Stromzufuhrzeitintegral-Bezugswert Ira nicht erreicht hat, und ein Spitzenwechselsignal CS6, wenn der Stromzufuhrzeitintegralwert Ia den Spitzenwechsel- Bezugswert ira nicht erreicht hat. Wenn nun Stromzufuhrzeit­ integral-Bezugswert Ira ein ausreichend größerer Wert als der Spitzenwechsel-Bezugswert ira ist und weil der Stromzufuhr­ zeitintegralwert Ia den Stromzufuhrzeitintegral-Bezugswert Ira nicht erreicht hat, so zeigt das an, daß während der Punktschweißung eine Austreibung und Schweißspritzer aufgetreten sind mit dem Ergebnis, daß der Änderungsbetrag des Abstands zwischen den Elektroden scharf abgefallen ist. In diesem Fall wird daher das "schlecht"-Signal NS6 erzeugt. Die Tatsache, daß der Stromzufuhrzeitintegralwert Ia den Spitzenwechsel-Bezugswert Ira nicht erreicht hat, zeigt an, daß bei den Elektroden 32 und 33 Schwierigkeiten stattgefun­ den haben, so daß das Spitzenwechselsignal CS6 erzeugt wird, das zum Ersatz der Elektroden auffordert.

Ein Divisionsschaltkreis 25 erhält den Haltezeitintegralwert Ib und den Stromzufuhrzeitintegralwert Ia von den Integrier­ schaltkreisen 21 und 23 und gibt einen Wert (Ib/Ia), der durch Teilen des Haltezeitintegralwerts Ib durch den Stromzu­ fuhrzeitintegralwert Ia erhalten wird, als ein Divisionssig­ nal Iab an einen Vergleichsschaltkreis 26.

Der Vergleichsschaltkreis 26 erhält das Divisionssignal Iab, vergleicht dieses mit einem Divisions-Bezugswert Irab und einem Spitzenwechsel-Bezugswert irab und erzeugt ein "schlecht"-Signal NS5, wenn das Divisionssignal Iab kleiner ist als der Divisions-Bezugswert Irab, und ein Spitzenwech­ selsignal CS5, wenn das Divisionssignal Iab kleiner ist als der Spitzenwechsel-Bezugswert irab. Wenn nun Spitzenwechsel- Bezugswert irab ein ausreichend kleinerer Wert als der Divisions-Bezugswert Irab ist und weil das Divisionssignal Iab nicht größer wurde als der Divisions-Bezugswert Irab, so zeigt dies an, daß bei der Punktschweißung keine richtige Schmelze stattgefunden hat und daß der Klumpen nicht mit einen Durchmesser über einem vorbestimmten Wert gebildet wurde. In diesem Fall wird daher das "schlecht"-Signals NS5 erzeugt. Die Tatsache, daß das Divisionssignal Iab nicht größer als das Spitzenwechsel-Bezugssignal irab wurde, zeigt an, daß bei den Elektrodenspitzen 32 oder 33 Schwierigkeiten stattgefunden haben, so daß das Spitzenwechselsignal CS5 erzeugt wird, das zum Ersatz der Elektrodenspitzen auffor­ dert.

In der Ausführung nach Fig. 5 werden die "schlecht"-Signale NS1 bis NS6, die die schlechte Qualität der Verbindung anzei­ gen, als Signale gleichen Pegels ausgegeben. Alternativ kön­ nen diese "schlecht"-Signale NS1 bis NS6 mit einer Wichtung versehen werden und eine Summe von Wichtungen dieser Signale kann als ein Signal zu Anzeige schlechter Verbindungsqualität ausgegeben werden. Z. B. wird die Wichtung des "schlecht"- Signals NS1 als "10" angenommen, die Wichtung des "schlecht"- Signals NS4 als "8", die Wichtung des "schlecht"-Signals NS2 als "6", die Wichtung der "schlecht"-Signale NS2 und NS6 als "4" und die Wichtungen des "schlecht"-Signals NS5 als "2". Die Verbindungsqualität wird in Abhängigkeit davon bewertet, ob die Gesamtsumme der Wichtungen dieser Signale größer als "15" ist oder nicht. Die Notwendigkeit eines Ersatzes der Elektro­ denspitzen wird durch die Erzeugung jedes Spitzenwechselsig­ nal CS1 bis CS6 angezeigt, so daß ein logisches Summensignal der jeweiligen Ausgangssignale ausgegeben wird.

Wie oben in der Ausführung nach Fig. 5 beschrieben, wird die Verbindungsqualität der Punktschweißung auf Basis verschiede­ ner Werte erfaßt, die von den Änderungscharakteristika des Elektrodenabstands nach Fig. 2 und 6 darstellenden Kurven erhalten werden. Der Basiswert ist jedoch in jedem Fall der Abstand zwischen den Elektroden während der Haltezeit.

Entsprechend kann die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 die Qualität der Verbindung auf Basis des Werts Ib (Fläche SB) prüfen, der durch Integrieren des Abstands zwischen den Elek­ troden erhalten wird, welcher Abstand sich relativ zu dem Elektrodenabstand zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ende der Stromzufuhrzeit geändert hat, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, anstelle der Prüfung der Verbindungsqualität auf Basis des Kontraktionsbetrags Hb des Abstands P zwischen den Elektroden während der Haltezeit. Anders gesagt kann der Meßschaltkreis 10 und der Vergleichsschaltkreis 11 in Fig. 1 durch den Meßschaltkreis 21 und den Vergleichsschaltkreis in Fig. 5 ersetzt werden.

Auch kann die Qualitätsprüfungseinrichtung 36 nur aus den Meßschaltkreisen 10 und 17, dem Subtraktionsschaltkreis 19 und den Vergleichsschaltkreisen 11, 18 und 20 gemäß der Aus­ führung nach Fig. 5 gebildet sein oder nur durch die Inte­ grierschaltkreise 21 und 23, den Divisionsschaltkreis 25 und die Vergleichsschaltkreise 22, 24 und 26.

Nachfolgend wird eine Ausführung des Punktschweißsteuersy­ stems unter Verwendung des oben beschriebenen Prüfverfahrens der Punktschweißung beschrieben.

Fig. 7 zeigt schematisch die Gesamtstruktur des Punkt­ schweißsyssems. In Fig. 7 sind die gleichen Komponenten wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen und in der Beschreibung weggelassen. Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß eine Qualitätsprüfungseinrichtung 39 die Qualität der Verbindung prüft und einer Schweißstromsteuereinrichtung 38 ein Stromzufuhrendesignal EN1 und "schlecht"-Signale NS1 und NS3 zuführt, wobei die Schweißstromsteuereinrichtung 38 die Schweißbedingungen in Antwort auf das Stromzufuhrendesignal EN1 und die "schlecht"-Signale NS1 und NS2 ändert.

Die Stromzufuhr wird beendet, wenn der Änderungsbetrag Ha des Abstands P zwischen den Elektroden nach Beginn der Stromzu­ fuhr einen Änderungs-Bezugswert Hra erreicht hat oder wenn die Stromzufuhrzeit eine maximale Stromzufuhrzeit Tmax er­ reicht hat, die eine Maximalzeit zulässiger Stromzufuhr dar­ stellt, selbst wenn der Änderungsbetrag Ha den Änderungs- Bezugswert Hra noch nicht erreicht hat. In Abhängigkeit da­ von, ob der Änderungsbetrag Hb des Elektrodenabstands während der Haltezeit den Änderungs-Bezugswert Hrb erreicht hat oder nicht, steuert die Schweißstromsteuereinrichtung 38 Faktoren, einschließlich der Stärke des Schweißstroms und der Anpreß­ kraft.

Die Qualitätsprüfungseinrichtung 39 wird nachfolgend unter bezug auf die Fig. 8 und 9 genauer beschrieben. In Fig. 8 sind gleiche Komponenten wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen. Fig. 9 zeigt einen Zeitablauf ihres Betriebs.

Ein Zeitglied 81 gibt nach Ablauf der vom Anstieg des Strom­ zufuhrsignals FS beginnenden maximalen Stromzufuhrzeit Tmax das Stromzufuhrendesignal EN1 an einen Meßschaltkreis 80 und an die Schweißstromsteuereinrichtung 38. In Antwort auf das Stromzufuhrendesignal EN1 beendet die Schweißstromsteuerein­ richtung 38 zwangsweise die Stromzufuhr und geht zur Durch­ führung der Haltezeit weiter.

Weil der Meßschaltkreis 82 und ein Vergleichsschaltkreis 83 denselben Aufbau wie in Fig. 5 haben, wird deren Beschrei­ bungs weggelassen. Das "schlecht"-Signal NS3 des Vegleichs­ schaltkreises 83 wird sowohl der Schweißstromsteuereinrichtung 38 als auch dem Meßschaltkreis 80 zugeführt.

Der Meßschaltkreis 80 erhält das Stromzufuhrendesignal EN1 von dem Zeitglied 81 und das "schlecht"-Signal NS3 von dem Vergleichsschaltkreis 83 und setzt seine internen Register zurück, um die Messung des Änderungsbetrags des Abstands P zwischen den Elektroden zu einem Zeitpunkt zu beginnen, wenn das Stromzufuhrendesignal EN1 durch das Zeitglied 81 erzeugt wurde oder wenn das "schlecht"-Signal NS3 aus dem Vergleichs­ schaltkreis 83 von einem "schlecht"-Signal in ein "gut"-Sig­ nal gewandelt wurde.

Der Betrieb der Qualitätsprüfungseinrichtung nach Fig. 8 wird nachfolgend unter bezug auf das Zeitdiagramm nach Fig. 9 beschrieben.

Das Spitzenabnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS wird bei­ spielsweise alle 200 Punktschweißungen erzeugt. Der Daten­ shift-Schaltkreis 12 führt Verschiebungen durch, so daß der Wert des Elektrodenabstandsignals P nach Anstieg des Spitzen­ abnutzungsbetrag-Erfassungssignals TS "0" wird. Der Sammel­ schaltkreis 13 sammelt den Verschiebungsbetrag des Daten­ shift-Schaltkreises 12 nach dem Abfall des Spitzenabnutzungs­ betrag-Erfassungssignals TS und der Abnutzungsbetragdetektor 14 vergleicht das Abnutzungssignal Tm des Sammelschaltkreises 13 mit dem Abnutzungs-Bezugswert Tr.

Nach dem Anstieg des Anfangspreßsignals YS beginnt das Zeit­ glied 16 einer vorbestimmte Zeit zu zählen und führt nach Beendigung dieser Zeitzählung dem Plattendickendetektor 15 ein Plattendickenerfassungs-Bezeichnungssignal DS zu. Während der Ausgabe dieses Anfangspreßsignals YS wird an die Elektro­ denspitzen 32 und 33 eine vorbestimmte Preßkraft angelegt.

Nach Ausgabe des Plattendickenerfassungs-Bezeichnungssignals DS aus dem Zeitglied 16 vergleicht der Plattendickendetektor 15 das Plattendickensignal hy aus dem Datenshift-Schaltkreis 12 mit dem Plattendicken-Bezugswert hr.

Wenn das Plattendicken "schlecht"-Signal ES1 aus dem Platten­ dickendetektor 15 oder das Spitzenwechselsignal ES2 aus dem Abnutzungsbetragdetektor 14 nicht erzeugt wird, so erzeugt die Schweißstromsteuerungseinrichtung 38 ein Stromzufuhrsig­ nal FS und führt den Elektrodenspitzen 32 und 33 einen vorbe­ stimmten Schweißstrom zu.

Wenn die Schweißstromsteuereinrichtung 38 den Elektrodenspit­ zen 32 und 33 den Schweißstrom zuführt, so steigt der Ände­ rungsbetrag Ha des Abstands P zwischen den Elektroden graduell an, und wenn der Änderungsbetrag Ha den Änderungs- Bezugswert Hra des Vergleichsschaltkreises 83 erreicht hat, so wird zu diesem Zeitpunkt das "schlecht"-Signal NS3 des Vergleichsschaltkreises 83 in ein "gut"-Signal umgewandelt. In Antwort auf diese Wandlung des "schlecht"-Signals NS3 beendet die Schweißstromsteuereinrichtung 38 die Schweiß­ stromzufuhr und erzeugt sofort das Haltesignal HS.

Der Meßschaltkreis 80 setzt nach Wandlung des "schlecht"- Signals NS3 aus dem Vergleichsschaltkreis 83 sein internes Register zurück und beginnt daraufhin, während der Haltezeit den Änderungsbetrag Hb des Elektrodenabstands zu messen.

Nach Anstieg des Haltezeitsignals HS setzt der Meßschaltkreis 10 sein internes Register zurück und beendet die Messung nach Abfall des Haltezeitsignals HS. Der Meßschaltkreis 10 mißt dabei den Kontraktionsbetrag Hb der zu verbindenden Platten 30 und 31, die sich während der Haltezeit kontrahiert haben, d. h. den Änderungsbetrag des Elektrodenabstands. Der Ver­ gleichsschaltkreis 11 vergleicht diesen Kontraktionsbetrag Hb mit dem Konraktions-Bezugswert Hrb. Wenn der Kontraktionsbe­ trag Hb den Kontraktions-Bezugswert Hrb überschritten hat, so ist die Verbindungsqualität gut, während wenn der Kontrak­ tionsbetrag Hb den Kontraktions-Bezugswert Hrb nicht erreicht hat, dann ist die Verbindungsqualität nicht gut und es wird das "schlecht"-Signal NS1 erzeugt.

Unterdessen beginnt synchron mit dem Anstieg des Stromzufuhr­ signals das Zeitglied 81 Zeit zu zählen und erzeugt das Stromzufuhrendesignal EN1, wenn die Stromzufuhrzeit die maxi­ male Stromzufuhrzeit Tmax erreicht hat. Bei dieser Ausführung wurde jedoch die Stromzufuhr durch Wandlung des "schlecht"- Signals NS3 aus dem Vergleichsschaltkreis 83 beendet und daher wurde das Stromzufuhrendesignal EN1 des Zeitglieds 81 ignoriert.

Wenn umgekehrt der Änderungsbetrag Ha des Elektrodenabstands den Änderungs-Bezugswert Hra des Vergleichsschaltkreises 83 nicht erreicht hat, bevor die maximale Stromzufuhrzeit Tmax abgelaufen ist, so wird die Stromzufuhr durch das Stromzu­ fuhrendesignal EN1 aus dem Zeitglied 81 beendet, das Halte­ zeitsignal HS steigt an und der Meßschaltkreis 80 setzt seine internen Register zurück, um die Messung des Änderungsbetrags Hb des Abstands zwischen den Elektroden während der Haltezeit zu beginnen.

In Antwort auf das Lösesignal OS geben die Elektrodenspitzen 32 und 33 die Platten 30 und 31 frei.

In Antwort auf eine Signalserie zur Erzeugung des Anfangs­ preßsignals YS bis zur Erzeugung des Lösesignals OS wieder­ holt die Schweißstromsteuereinrichtung 38 die Punktschweis­ sung. Die Schweißstromsteuereinrichtung 38 erzeugt das Spit­ zenabnutzungsbetrag-Erfassungssignal TS beispielsweise alle 200 Punktschweißungen und erfaßt den Abnutzungsbetrag der Elektrodenspitzen 32 und 33.

In Antwort auf die "schlecht"-Signale NS1 und NS3 aus den Vergleichsschaltkreisen 11 und 83 stellt die Schweißstrom­ steuereinrichtung 38 Schweißbedingungen zum Punktschweißen in folgender Weise ein:

Im ersten Fall werden weder das "schlecht"-Signal NS1 noch das "schlecht"-Signal NS3 erzeugt. In diesem Fall wird die Verbindungsqualität als gut betrachtet, so daß die Schweißbe­ dingungen nicht geändert werden.

Im zweiten Fall wird das "schlecht"-Signal NS1 nicht erzeugt, während nur das "schlecht"-Signal NS3 erzeugt wird. Dies zeigt an, daß der Änderungsbetrag Ha den Änderungs-Bezugswert Hra nicht erreicht hat, ungeachtet dessen, daß der Schweiß­ strom bis zur maximalen Stromzufuhrzeit Tmax zugeführt wurde, so daß sich die Schweißbedingungen geändert haben. Insbeson­ dere wird eine Steuerung durchgeführt, um die Stärke des Schweißstroms zu erhöhen oder zu verringern, so daß der Ände­ rungsbetrag Ha den Änderungs-Bezugswert Hra innerhalb der maximalen Stromzufuhrzeit Tmax während der nächsten Punkt­ schweißung erreichen kann.

Im dritten Fall wird das "schlecht"-Signal NS1 allein er­ zeugt, während das "schlecht"-Signal NS3 nicht erzeugt wird. Dies zeigt an, daß der Kontraktionsbetrag Hb den Kontrak­ tions-Bezugswert Hrb nicht erreicht hat, ungeachtet dessen, daß der Änderungsbetrag Ha den Änderungs-Bezugswert Hra er­ reicht hat, so daß sich die Schweißbedingungen geändert ha­ ben. Insbesondere wird eine Steuerung durchgeführt, um die Anpreßkraft auf die Elektrodenspitzen 32 und 33 zu erhöhen oder zu verringern, so daß der Kontraktionsbetrag Hb während der nächsten Punktschweißung den Kontraktions-Bezugswert Hrb erreichen kann.

Im vierten Fall werden weder das "schlecht"-Signal NS1 noch das "schlecht"-Signal NS3 erzeugt. Dies zeigt an, daß der Änderungsbetrag Ha den Änderungs-Bezugswert Hra nicht er­ reicht hat und daß der Kontraktionsbetrag Hb den Kontrak­ tions-Bezugswert Hrb nicht erreicht hat, so daß die Schweißbedingungen sich geändert haben. Insbesondere werden die Stärke des Schweißstroms und die Anpreßkraft erhöht oder verringert, um beim nächsten Punktschweißen ein Auftreten dieser "schlecht"-Signale zu verhindern.

In dem zweiten, dritten und vierten der oben beschriebenen Fälle wird, wenn in der nächsten Punktschweißung dasselbe Ergebnis wie in der vorhergehenden Punktschweißung erhalten wurde, das Spitzenwechselsignal der Wiedergabeeinrichtung zugeführt, um das Bedienungspersonal zum Austausch der Elek­ trodenspitzen 32 und 33 aufzufordern.

Bei der Ausführung nach Fig. 8 wurden Schweißbedingungen auf Basis des Änderungsbetrags Ha und des Kontraktionsbetrags Hb eingestellt. Alternativ können Schweißbedingungen auch auf Basis des Ergebnisses der Qualitätsprüfung nach Fig. 5 ein­ gestellt werden. Weiter können nicht nur der Schweißstrom und die Anpreßkraft, sondern auch die maximale Stromzufuhrzeit Tmax gesteuert werden.

Nachfolgend wird eine Ausführung der Punktschweißvorrichtung zur Verwendung der Erfindung unter bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Diese Punktschweißvorrichtung ist geeignet, den Abstand zwischen den Elektroden mit hoher Präzision auch während der Punktschweißarbeit zu erfassen, und hat daher eine von herkömmlichen Punktschweißvorrichtungen abweichende Konstruktion.

Fig. 11 zeigt schematisch die Gesamtstruktur einer erfin­ dungsgemäßen Punktschweißvorrichtung. Diese Ausführung der Punktschweißvorrichtung ist eine tragbare Ausführung, aufge­ baut aus einer C-förmigen Schweißpistole und einem damit integral verbundenen Schweißtransformator 49. Ein Druckzylin­ der 1 und ein Positionsdetektor 2 der Punktschweißvorrichtung sind geschnitten dargestellt.

Die Schweißpistole umfaßt den Druckzylinder 1, den Positions­ detektor 2, einen Armträger 3, einen Arm 4, einen beweglichen Arm 5, Elektrodenhalter 6 und 7, Elektrodenspitzen 8 und 9 und einen sekundären Leiter 40.

Die anderen Teile der Schweißpistole außer der Zylinderstange 41, des Druckzylinders 1 und des Positionsdetektors 2 sind die gleichen wie bei herkömmlichen Schweißpistolen und werden daher nur kurz beschrieben.

Der Armhalter 3 hält den Druckzylinder 1, den Positionsdetek­ tor 2, den Arm 4 und den Schweißtransformator 49.

Der Arm 4 ist L-förmig und trägt den Elektrodenhalter 6. Der Arm 4, der die Preßkraft von dem Druckzylinder 1 aufnimmt, ist mit solcher Festigkeit hergestellt, daß er durch die Preßkraft nicht verbogen wird.

Der bewegliche Arm 5 wird an dem vordersten Ende der Zylin­ derstange 41 befestigt und ist mit der Zylinderstange 41 beweglich. Der bewegliche Arm 5 hält den Elektrodenhalter 7 an der der Zylinderstange 41 gegenüberliegenden Seite und verbindet den Elektrodenhalter elektrisch mit dem sekundären Leiter 40.

Die Elektrodenspitzen 8 und 9 werden in die Halter 6 und 7 eingesetzt und von ihnen gehalten.

Der Elektrodenspitzen 8 und 9 stehen mit den zu verbindenden Platten mit vorbestimmter Preßkraft und vorbestimmter Schweißstromzufuhr zwischen den Platten in Kontakt, um die Punktschweißung durchzuführen.

Der sekundäre Leiter 40 leitet Schweißstrom von dem Schweiß­ transformator 49 dem Elektrodenhalter 7 und der Elektroden­ spitze 9 zu. Die Stromzufuhr zu dem Elektrodenhalter 6 und der Elektrodenspitze 8 wird durch einen sekundären Leiter (nicht gezeigt) durchgeführt, welcher innerhalb des Armhal­ ters und des Arms liegt.

Der Schweißtransformator 49 ist über eine Verbindung 50 mit einer externen Steuereinrichtung verbunden. Die Darstellung einer Vorrichtung zum Kühlen der Elektrodenspitzen 8 und 9 ist weggelassen.

Der Positionsdetektor 2 ist ein Phasenverschiebungsdetektor zur Erfassung des Verschiebungsbetrags der Zylinderstange 41 mittels einer Spulenanordnung 51 und der besonders ausgebil­ deten Zylinderstange 41. Dieser Positionsdetektor 2 erfaßt den Abstand zwischen den Elektrodenspitzen 8 und 9 durch Erfassen des Betrags der Verschiebung der Zylinderstange 41 relativ zu einer Kontaktposition der Elektrodenspitzen 8 und 9. Dieser Positionsdetektor wird im einzelnen beschrieben in der JP 57-135917 A2, der JP 58-136718 A2, der JP 59-175105 A2, der US 4,804,913 A und der EP 0 212 628 B1. Beiderseits der Spulenanordnung 51 sind Dichtungen 52 und 53 zur Luftabdichtung des Druckzylinders 1 angeordnet. Von der Spulenanordnung 51 werden über den Anschluß 42 verschiedene Daten zur Positionserfassung angelegt oder zugeführt.

In den Druckzylinder 1 wird auf einen Kolben 45 in einem Zylinderrohr 48 ein Druck mittels Druckluft angelegt, die durch Öffnungen 43 und 44 zur Bewegung der Zylinderstange 41 fließt, um hierdurch den Abstand zwischen den Elektrodenspit­ zen 8 und 9 zu verringern oder zu vergrößern. Der Kolben 45 ist an der Zylinderstange 41 mittels einer Mutter 46 befe­ stigt. Zur Dichtung ist um den Kolben 45 ein O-Ring 47 ange­ bracht. An beiden Enden des Zylinderrohrs 48 sind ebenfalls O-Ringe (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Konstruktion des Druckzylinders 41 ist dieselbe wie bei herkömmlichen Druckzy­ lindern mit Ausnahme der Zylinderstange 41.

Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Punktschweißvor­ richtung im Vergleich zu herkömmlichen Schweißvorrichtungen ist, daß der Positionsdetektor 2 zur Erfassung des Verschie­ bungsbetrags der Zylinderstange 41 des Druckzylinders 1 als Absolutwert vorgesehen ist und daß der Abstand zwischen den Elektrodenspitzen 8 und 9 durch ein Ausgangssignal dieses Positionsdetektors 2 erfaßt wird. Weil der Positionsdetektor 2 mit dem Druckzylinder 1, der an die Elektrodenspitzen 8 und 9 Druck anlegt, integral ausgebildet ist, kann der Abstand zwischen den Elektroden in einfacher Weise erfaßt werden, ohne daß die Struktur der Schweißpistole modifiziert werden muß.

Ein Beispiel des Druckzylinders 1 und des Positionsdetektors 2 ist in Fig. 12 dargestellt. Die Verdrahtung der Spulen­ anordnung 51 und der Aufbau einer Positionswandlereinrichtung des Positionsdetektors 2 ist in Fig. 13 dargestellt.

Weil Einzelheiten des Positionsdetektors 2 bekannt sind aus der JP 57-135917 A2, der JP 58-136718 A2, der JP 59-175105 A2, der US 4,804,913 A oder der EP 0 212 628 B1, wird nur eine Kurzbeschreibung angegeben. In Fig. 12 sind die gleichen Komponenten wie in Fig. 11 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die O-Ringe 57 und 58 sind diejeni­ gen, die in Fig. 11 weggelassen wurden.

Der Positionsdetektor 2 erfaßt eine Linearposition mittels eines Phasenverschiebungssystems. Er umfaßt die Spulenanord­ nung 51 und die Zylinderstange 41.

Die Spulenanordnung 51 umfaßt 4 erste Spulen 1A, 1C, 1B und 1D, die mit vorbestimmtem Abstand voneinander in axialer Richtung der Zylinderstange 41 angeordnet sind, und zweite Spulen 2A, 2C, 2B und 2D, die den ersten Spulen 1A, 1C, 1B und 1D korrespondierend angeordnet sind. Die Spulenanordnung 51 ist an einem Gehäuse 54 so befestigt, daß ein in der Spu­ lenanordnung 51 gebildeter zylindrischer Zwischenraum zu der Zylinderstange 41 konzentrisch ist.

Die Zylinderstange 41 umfaßt an ihrem Umfangsabschnitt einen magnetischen Stufenabschnitt 41S. Der magnetische Stufenab­ schnitt 41S ist aus einem Abschnitt 55 magnetischer Substanz und ringförmigen Abschnitten 56 nicht magnetischer Substanz vorbestimmter Länge zusammengesetzt, die in Axialrichtung der Zylinderstange 41 abwechselnd zu dem Abschnitt magnetischer Substanz 55 angeordnet sind. Dieser Abschnitt 55 magnetischer Substanz und die Abschnitte 56 nicht magnetischer Substanz können aus jedem Material bestehen, solange sie eine Reluk­ tanzänderung des in der Spulenanordnung 51 gebildeten Magnet­ kreises bewirken. Die Abschnitte 56 nicht magnetischer Substanz können beispielsweise aus nicht magnetischer Sub­ stanz oder Luft gebildet sein. Alternativ können der Ab­ schnitt 55 magnetischer Substanz und die Abschnitte 56 nicht magnetischer Substanz abwechselnd dadurch gebildet sein, daß man die magnetischen Eigenschaften der Stange 41 aus Eisen durch Lasererhitzung ändert.

Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Länge einer Spule "P/2" ist, wobei P eine beliebige Zahl ist, so ist das Inter­ vall für eine Teilung in der wechselnden Anordnung des Ab­ schnitts 55 magnetischer Substanz und des Abschnitts 56 nicht magnetischer Substanz gleich "P/2". In diesem Fall kann die Länge des Abschnitts 55 magnetischer Substanz und die Länge des Abschnitts 56 nicht magnetischer Substanz gleich "P/2" sein oder nicht.

In der vorliegenden Ausführung ist die Spulenanordnung 51 so ausgebildet, daß sie mit 4 Phasen arbeitet. Zur Erläuterung werden diese Phasen voneinander durch die Bezugszeichen A, B, C und D unterschieden.

Die Positionsbeziehung zwischen der Zylinderstange 41 und der Spulenanordnung 51 ist derart, daß die in den jeweiligen Phasen A bis D der Spulenanordnung 51 erzeugte Reluktanz in Übereinstimmung mit der Position des Abschnitts 55 magneti­ scher Substanz der Zylinderstange 41 um 90° verschoben wird. Wenn beispielsweise die Phase A in einer Kosinusphase (cos) ist, so ist die Phase C eine Minus-Kosinus (-cos)-Phase, die Phase B eine Sinus (sin)-Phase und die Phase D eine Minus- Sinus (-sin)-Phase.

Im Beispiel nach Fig. 12 sind die ersten Spulen 1A, 1C, 1B und 1D und die zweiten Spulten 2A, 2C, 2B und 2D für die jeweiligen Phasen A bis D vorgesehen. Die zweiten Spulen 2A, 2C, 2B und 2D der jeweiligen Phasen A bis D sind auf die Außenseite der ersten Spulen 1A, 1C, 1B und 1D gewunden.

Die Länge der ersten Spulen 1A, 1C, 1B und 1D und die Länge der zweiten Spulen 2A, 2C, 2B und 2D sind wie oben beschrie­ ben "P/2". Im Beispiel nach Fig. 12 sind die Spulen 1A und 2A der Phase A den Spulen 1C und 2C der Phase C benachbart und die Spulen 1B und 2B der Phase B den Spulen 1D und 2D der Phase D benachbart. Der Abstand zwischen den Spulen der Phase A und den Spulen der Phase B oder der Abstand zwischen den Spulen der Phase C und den Spulen der Phase D ist "P (n ± 1/4)", wobei n jede natürliche Zahl sein kann.

Die Reluktanz des magnetischen Kreises ändert sich in den jeweiligen Phasen A bis D periodisch mit der Distanz "P", die eine Periode der linearen Verschiebung der Zylinderstange 41 ist. Darüber hinaus kann die Phase der Reluktanzänderung für jede der Phasen A bis D um 90° verschoben werden. Dementspre­ chend besteht zwischen der Phase A und der Phase C und auch zwischen der Phase B und der Phase D eine Phasendifferenz von 180°.

Die Verbindungen zwischen den ersten Spulen 1A, 1C, 1B und 1D und den zweiten Spulen 2A, 2C, 2B und 2D sind in Fig. 13 dargestellt. In Fig. 13 ist die Verbindung derart, daß die ersten Spulen 1A und 1C der Phasen A und C mit derselben Phase durch ein Sinussignal sin ωt erregt und Ausgangssignale der zweiten Spulen 2A und 2C in entgegengesetzten Phasen zueinander addiert werden. In ähnlicher Weise ist die Verbin­ dung der ersten Spulen 1B und 1D ausgeführt, die in derselben Phase durch ein Kosinussignal cos ωt erregt und Ausgangssigna­ le der zweiten Spulen 2B und 2D in entgegengesetzter Phase zueinander addiert werden. Ausgangssignale der zweiten Spulen 2A, 2C, 2B und 2D werden ausschließlich zueinander addiert und als ein Ausgangssignal Y einer Phasendifferenzerfassungs­ schaltung 62 zugeführt.

Dieses Ausgangssignal Y ist gleich einem Signal, das durch Phasenverschiebung eines Bezugs-ac-Signals (sin ωt, cos ωt) um einen einer linearen Position des Abschnitts 55 magnetischer Substanz in der Zylinderstange 41 entsprechenden Phasenwin­ kel Φ erhalten wurde. Dies deswegen, weil die Reluktanz der Phasen A bis D in ihrer Phase um 90° verschieden ist und die elektrische Phase eines Paars (A, C) der Spulen von dem ande­ ren Paar (B, D) verschieden ist. Das Ausgangssignal Y ist daher Y = K sin (wt + Φ), wobei K eine Konstante ist.

Die Phase der Reluktanzänderung ist proportional zur linearen Position des Abschnitts 55 magnetischer Substanz in Überein­ stimmung mit einem vorbestimmten Proportionskoeffizienten (oder einer Funktion). Daher kann die lineare Position durch Messen der Phasendifferenz Φ aus dem Bezugssignal sinωt (oder cos ωt) in dem Ausgangssignal Y erfaßt werden. Wenn jedoch der Phasendifferenzbetrag Φ einem Winkel 2π entspricht, so ent­ spricht die Linearposition dem oben beschriebenen Abstand P. In anderen Worten kann eine absolute Linearposition in dem Bereich des Abstands P durch den Differenzbetrag Φ der elek­ trischen Phase erfaßt werden. Durch Messen dieses Differenz­ betrags Φ der elektrischen Phase kann die Linearposition im Bereich des Abstands P mit einer außerordentlich hohen Auflö­ sung genau erfaßt werden.

Der magnetische Stufenabschnitt 41S in der Stange 41 kann nicht nur aus dem Abschnitt 55 magnetischer Substanz und den Abschnitten 56 nicht magnetischer Substanz gebildet sein, sondern auch aus anderem Material, solange es eine Reluktanz­ änderung erzeugen kann. Beispielsweise kann der magnetische Stufenabschnitt 41S aus einer Kombination hochkonduktiven Materials, wie etwa Kupfer, und einem relativ gering konduk­ tiven Materials, wie etwa Eisen (oder nicht konduktivem Mate­ rial) gebildet sein, d. h. einer Kombination von Materialien verschiedener Konduktivität zur Erzeugung einer dem Wirbel­ stromverlust entsprechenden Reluktanzänderung. In diesem Fall kann das Muster eines konduktiven Materials z. B. durch Kup­ ferbeschichtung auf der Oberfläche der beispielsweise aus Eisen hergestellten Stange 41 gebildet sein. Dieses Muster kann jede Form einnehmen, solange es eine Reluktanzänderung erzeugen kann.

Mittel zur Erfassung des Phasendifferenzbetrags Φ zwischen dem Ausgangssignal Y und dem Bezugssignal sin ωt (oder cos ωt) kann in geeigneter Weise ausgebildet sein. Fig. 13 zeigt ein Beispiei eines Schaltkreises, der diesen Phasendifferenzbe­ trag Φ in einem digitalen Betrag erhält.

In Fig. 13 ist ein Ozillationsschaltkreis 61 dargestellt, der ein Bezugssinussignal sin ωt und ein Bezugskosinussignal cos ωt erzeugt. Ein Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 62 mißt den Phasendifferenzbetrag Φ.

Ein durch einen Taktgeber 63 ausgegebener Taktimpuls CP wird von einem Zähler 64 gezählt. Der Zähler 64 hat ein Modulo M. Ein vom Zähler 64 gezählter Wert wird einem Register 75 zuge­ führt. Ein durch Frequenzteilung des Taktimpulses CP durch 4/M abgeleiteter Impuls PC wird in einem Ausgangssignal aus­ gegeben, das durch Frequenzteilung des durch den Zähler 64 gezählten Werts durch 4/M erhalten und einem Eingang C eines Flip-Flop 65 zur 1/2-Frequenzteilung zugeführt wird.

Ein Impuls Pb, der aus einem Ausgang Q des Flip-Flop 65 er­ halten wird, wird einem Flip-Flop 69 zugeführt. Ein Impuls Pa, der von einem invertierten Ausgang *Q des Flip-Flop 65 erhalten wird, wird einem Flip-Flop 66 zugeführt. Die Ausgän­ ge der Flip-Flops 66 und 69 werden als das Sinussignal sin ωt und als das Kosinussignal cos ωt über Tiefpaßfilter 67 und 70 und Verstärker 68 und 71 der Spulenanordnung 51 zugeführt.

Ein Zählwert M in dem Zähler 64 entspricht einem Phasenwinkel von 2π Bogenmaß dieser Bezugssignale sin ωt und cos ωt. Anders gesagt entspricht eine Zählung des Zählers 64 einem Phasen­ winkel von 2π/M Bogenmaß.

Das Ausgangssignal Y der Spulenanordnung 51 wird über einen Verstärker 72 einem Komparator 73 zugefürt. Von dem Kompara­ tor 73 wird ein einer positiven oder negativen Polarität des Ausgangssignals Y entsprechendes Rechteck-Wellensignal ausge­ geben. Nach Anstieg des Augangssignals des Komparators 73 wird durch einen Anstiegserfassungsschaltkreis 74 ein Impuls Ts erzeugt. In Antwort auf diesen Impuls Ts wird der Zählwert des Zählers 64 in ein Register 75 geschrieben. Als ein Ergeb­ nis wird ein dem Phasendifferenzbetrag Φ entsprechender Digi­ talwert DΦ in das Register 75 geladen. Die Linearposition der Zylinderstange 41 kann hierdurch sehr genau als Absolutwert erfaßt werden.

Nachfolgend wird eine weitere Ausführungs der erfindungsge­ mäßen Punktschweißvorrichtung beschrieben.

Fig. 14 zeigt eine tragbare Punktschweißvorrichtung mit einer X-förmigen Schweißpistole und einem damit integralen Schweißtransformator.

Die Schweißpistole umfaßt einen Druckzylinder 151, eine Zy­ linderstange 152, einen oberen Armhalter 153, einen unteren Armhalter 154, einen oberen Arm 155, einen unteren Arm 156, Elektrodenhalter 157 und 158, Elektrodenspitzen 159 und 160, sekundäre Leiter 161 und 162, einen Transformatorhalter 163, einen Positionsdetektor 164, Positionserfassungsarme 165 und 166 und eine Positionserfassungsstange 167.

Die Teile der Schweißpistole außer dem Positionsdetektor 164, den Positionserfassungssarmen 165 und 166 und der Positions­ erfassungsstange 167 sind dieselben wie bei herkömmlichen Schweißpistolen. Diese Teile werden daher nur kurz beschrie­ ben.

Der Druckzylinder 151 ist genau so aufgebaut wie der Druckzy­ linder 1 nach Fig. 11. D. h., daß mittels durch zwei Öffnun­ gen fließender Druckluft an einen Kolben in einem Zylinder­ rohr ein Preßdruck angelegt wird, wodurch die Zylinderstange 152 bewegt wird. Weil die Zylinderstange 152 und der untere Armhalter 154 durch einen Zapfen schwenkbar verbunden sind, wird der untere Armhalter 154 durch lineare Verschiebung der Zylinderstange 162 um einen Schwenkpunkt O gedreht. Hierbei werden die Elektrodenspitzen 159 und 160 geöffnet oder ge­ schlossen.

Der obere Armhalter 153 hält an seinem einen Ende den Druck­ zylinder 151 und an seinem anderen Ende den oberen Arm 155. Der untere Armhalter 154 hat an seinem einen Ende ein mit der Zylinderstange 152 des Druckzylinders 151 drehbar verbundenes Teil und hält an seinem anderen Ende den unteren Arm 156. Der obere Armhalter 153 und der untere Armhalter 154 haben eine X-Form nach Art einer Schere und sind um den Schwenkpunkt O drehbar.

Der obere Arm 155 und der untere Arm 156 haben jeweils L-Form und halten an ihren vordersten Abschnitten die Elektrodenhal­ ter 157 und 158. Der durch den oberen Armhalter 153 und den oberen Arm 155 gebildete lineare Abschnitt und der durch den unteren Armhalter 154 und den unteren Arm 156 gebildete li­ neare Armabschnitt unterliegen der durch den Druckzylinder 151 angelegten Preßkraft. Diese linearen Abschnitte sind daher aus einem Material gebildet, das eine zur Verhinderung einer Durchbiegung der Arme ausreichende Steifigkeit hat.

Die Elektrodenhalter 157 und 158 halten die darin eingesetz­ ten Elektrodenspitzen 159 und 160.

Die sekundären Leiter 161 und 162 versorgen die Elektroden­ halter 157 und 158 und die Elektrodenspitzen 159 und 160 mit Schweißstrom aus dem Schweißtransformator 170. Der Schweiß­ transformator 170 ist über einen Anschluß mit einer anderorts vorgesehenen Steuereinrichtung verbunden. Die Beschreibung einer Vorrichtung zum Kühlen der Elektrodenspitzen 159 und 160 ist weggelassen.

Der Positionsdetektor 164 hat im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie der Positionsdetektor 2 nach Fig. 11. Der Positionsdetektor 164 ist ein Phasenverschiebungsdetektor zur Erfassung des Verschiebungsbetrags der Positionserfassungs­ stange 167. Der Positionsdetektor 164 umfaßt eine Spulen­ anordnung. Die Positionserfassungsstange 167 ist so ausgebil­ det, daß sie durch die Kraft einer Feder (nicht gezeigt) in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt. D. h., daß der Po­ sitionsdetektor 164 nach Fig. 12 eine darin aufgenommene Feder hat und die Stange ständig zu der Innenwandfläche einer Seite hin gedrückt wird.

Dementsprechend versucht die Positionserfassungsstange 167 mittels der in dem Positionsdetektor 164 aufgenommenen Feder die Positionserfassungsarme 165 und 166 nach außen zu sprei­ zen. Wenn sich der Winkel zwischen den Positionserfassungsar­ men 165 und 166 vergrößert hat, so wird die Positionserfas­ sungsstange 167 durch die Feder bewegt. Auf diese Weise än­ dert sich die relative Positionsbeziehung zwischen der Spu­ lenanordnung des Positionsdetektors 164 und der Positionser­ fassungsstange 167. Daher kann der Positionsdetektor 164 den linearen Verschiebungsbetrag als Verschiebungsbetrag der Positionserfassungsarme 165 und 166 erfassen.

Die Positionserfassungsarme 165 und 166 wandeln den linearen Verschiebungsbetrag zwischen den Elektrodenspitzen 159 und 160 in einen linearen Verschiebungsbetrag der Positionserfas­ sungsstange 167 um. Daher kann der Positionsdetektor 164 den Drehbetrag der Positionserfassungsarme 165 und 166 erfassen, d. h. den Verschiebungsbetrag zwischen den Elektrodenspitzen 159 und 160, und zwar durch Erfassung des linearen Verschie­ bungsbetrags der Positionserfassungsstange 167. Der Posi­ tionsdetektor 164 erfaßt den Abstand zwischen den Elektroden 159 und 160 durch Erfassen des Betrags der Verschiebung der Positionserfassungsstange 167 relativ zu einer Position, in der die Elektrodenspitzen 159 und 160 in Kontakt miteinander stehen. Einzelheiten dieses Positionsdetektors 164 sind be­ kannt aus der JP 57- 135917 A2, der JP 58- 136718 A2 der US 4,804,913 A oder der EP 0 212 628 B1.

Fig. 15 zeigt ein modifiziertes Beispiel einer Punktschweiß­ vorrichtung nach Fig. 11. In Fig. 15 sind die gleichen Bauteile wie in Fig. 11 mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen.

Die Punktschweißvorrichtung nach Fig. 11 kann den Abstand zwischen den Elektroden genau erfassen, so lange der Armhal­ ter 3 und der Arm 4 eine ausreichende Festigkeit haben, um einer Biegung durch mittels dem Druckzylinder 1 angelegten Preßdruck zu widerstehen. Zur Konstruktion eines solchen Armahlters 3 und Arms 4 muß der Arm jedoch einen sehr großen Durchmesser haben und es muß ein Metall sehr hoher Festigkeit verwendet werden. Dies hat hohe Fertigungskosten zur Herstel­ lung eines solchen Armhalters und Arms zur Folge.

Fig. 15 zeigt eine Punktschweißvorrichtung, die den Abstand zwischen den Elektroden 8 und 9 auch dann genau messen kann, wenn aufgrund der Expansion und Kontraktion der zu verbinden­ den Platten eine Verformung des Armhalters 3 und des Arms 4 stattgefunden hat. Die Punktschweißvorrichtung nach Fig. 15 hat anstelle des Positionsdetektors 2 nach Fig. 11 Posi­ tionsdetektoren 171 und 172 derselben Konstruktion wie der Positionsdetektor 164 nach Fig. 14, welche jeweils an dem Halter 6 und der Elektrodenspitze 8 und dem Halter 7 und der Elektrodenspitze 9 vorgesehen sind. Die Positionsdetektoren 171 und 172 werden daher zusammen mit dem Arm 4 mit der Ver­ formung oder Biegung des Arms 4 und des Armhalters 3 gekop­ pelt bewegt.

Die Positionserfassungsstangen 173 und 174 der Positionsde­ tektoren 171 und 172 stehen mit einem Abschnitt der zu ver­ bindenden Platten in Kontakt, der sich während der Schweißung nicht ausdehnt oder kontrahiert. Wenn daher die Positionsde­ tektoren 171 und 172 durch Bewegung des Arms 4 aufgrund Ex­ pansion oder Kontraktion des geschweißten Abschnitts der zu verbindenden Platten bewegt werden, halten die Positionser­ fassungsstangen 173 und 174 aufgrund der darin vorgesehenen Federn den Kontaktzustand mit den Platten. Hierdurch ändert sich die Relativposition zwischen der Spulenanordnung in den Pos 12376 00070 552 001000280000000200012000285911226500040 0002004133317 00004 12257itionsdetektoren 171 und 172 und den Positionserfassungs­ stangen 173 und 174. Die Positionsdetektoren 171 und 172 können daher den Abstand zwischen der Anbringungsposition der Positionsdetektoren 171 und 172 und den zu verbindenden Plat­ ten erfassen, der sich aufgrund Ausdehung und Kontraktion der Platten geändert hat. Durch Bearbeitung (d. h. Addieren oder Subtrahieren) der Positionserfassungswerte der beiden Posi­ tionsdetektoren 171 und 172 kann die Änderung des Abstands zwischen den Elektrodenspitzen 8 und 9 genau gemessen werden.

Fig. 16 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Punktschweiß­ vorrichtung nach Fig. 14. In Fig. 16 sind gleiche Bauteile wie in Fig. 14 mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen.

Die Ausführung nach Fig. 14 kann den Elektrodenabstand durch die separat vorgesehenen Positionserfassungsarme 165 und 166 auch dann genau erfassen, wenn die Festigkeit des oberen Armhalters 153, des unteren Armhalters 154, des oberen Arms 155 und des unteren Arms 156 nicht ausreicht und diese durch Preßkraft des Druckzylinders 151 leicht verformbar sind. Fig. 16 zeigt eine Modifikation einer solchen Punktschweiß­ vorrichtung. Diese Punktschweißvorrichtung nach Fig. 16 hat wie die Ausführung nach Fig. 15 zwei Positionsdetektoren 171 und 172, die an Haltern 157 und 158 seitlich der Elektroden­ spitzen 159 und 160 vorgesehen sind. Durch Bearbeitung der Positionserfassungswerte beider Positionsdetektoren 171 und 172 kann der Abstand zwischen den Elektrodenspitzen 159 und 160 genau gemessen werden.

Fig. 17 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Positionsdetek­ toren 171 und 172 zur Verwendung in der Punktschweißvorrich­ tung nach Fig. 15. Fig. 17 zeigt nur den linksseitigen Abschnitt nach Fig. 15. In Fig. 17 sind die gleichen Bau­ teile wie in Fig. 15 mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen.

Die Positionsdetektoren 175 und 176 nach Fig. 17 unterschei­ den sich von den Positionsdetektoren 171 und 172 darin, daß die Hauptkörper der Positionsdetektoren 175 und 176 an den Haltern 6 und 7 angebracht sind, die einen Abstand von den Elektrodenspitzen 8 und 9 haben, so daß sie die Schweißarbeit nicht behindern. Die Positionserfassungsstangen 177 und 178 haben an ihren nahe den Elektrodenspitzen 8 und 9 angeordne­ ten Spitzenabschnitten eine gebogene Form.

Fig. 18 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Positionsdetek­ toren 171 und 172 in Verwendung an der Punktschweißvorrich­ tung nach Fig. 16. Fig. 18 zeigt nur einen linksseitigen Abschnitt der Fig. 16. In Fig. 18 sind die gleichen Bautei­ le wie in Fig. 16 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen.

Die Positionsdetektoren 179 und 180 nach Fig. 18 unterschei­ den sich von den Positionsdetektoren 171 und 172 darin, daß die Hauptkörper der Positionsdetektoren 179 und 180 an dem oberen Arm 155 und an dem unteren Arm 156 jeweils seitlich mit Abstand von den Elektrodenspitzen 156 und 160 angebracht sind, um die Schweißarbeit nicht zu behindern. Die Positions­ erfassungsstangen 181 und 182 haben an ihren nahe den Elek­ trodenspitzen 159 und 160 angeordneten Spitzenabschnitten eine gebogene Form.

Bei den Beispielen nach Fig. 17 und Fig. 18, bei denen die Positionsdetektoren 175, 176, 179 und 180 mit Abstand von dem punktgeschweißten Abschnitt angeordnet sind und die Posi­ tionserfassungsstangen 177, 178, 181 und 182 eine gebogene Form haben, behindern die Positionsdetektoren 175, 176, 179 und 180 die Schweißarbeit nicht. Weil weiter die Positionsde­ tektoren 177, 178, 181 und 182 einschließlich des elektri­ schen Systems Abstand von dem punktgeschweißten Abschnitt haben, können nachteilige Effekte, wie etwa das Auftreten von Lärm, während der Schweißarbeit verringert werden. Bei diesen Beispielen müssen die Positionserfassungsstangen 175, 176, 179 und 180 so ausgebildet sein, daß sie relativ zu den Po­ sitionsdetektoren 175, 176, 179 und 180 nicht drehbar sind.

Die obige Beschreibung betrifft tragbare Schweißpistolen zur Verwendung als Punktschweißvorrichtung. Die Erfindung ist jedoch auch bei jeder anderen Punktschweißvorrichtung anwend­ bar, wenn bei ihr durch einen Druckzylinder Preßdruck ange­ legt wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 14 fällt der Schwenkpunkt der Positionserfassungsarme 165 und 166 mit dem Schwenkpunkt der Schweißpistole zusammen. Diese Schwenkpunkte brauchen jedoch nicht notwendigerweise zusammenzufallen. Der Positionsdetek­ tor 164 kann auch zwischen dem Befestigungspunkt der Posi­ tionserfassungsarme 165 und 166, dem oberen Arm 155, dem untern Arm 156 und dem Schwenkpunkt O angeordnet sein.

Der Positionsdetektor 164 in Fig. 14 ist ein Linearposi­ tionsdetektor. Alternativ kann auch an dem Schwenkpunkt O des oberen Armhalters 153 und des unteren Armhalters 154 oder der Positionserfassungsarme 165 und 166 eine Drehstellung dadurch erfaßt werden, daß man Phasenverschiebungs-Drehpositionsde­ tektoren direkt verwendet. Beispielsweise kann ein Drehpo­ sitionsdetektor verwendet werden, wie er aus der JP 57-70406 A2 oder der US 4,754,220 A bekannt ist.

Bei der Punktschweißvorrichtung nach Fig. 14 kann alternativ der Positionsdetektor 2 und die Zylinderstange 14 nach Fig. 11 an dem Druckzylinder 151 angeordnet sein, um den Verschie­ bebetrag der Zylinderstange 152 zu erfassen.

Die in Fig. 11 dargestellte Punktschweißvorrichtung kann mit Positionserfassungsarmen nach Fig. 14 versehen sein.

Bei den oben beschriebenen Ausführungen hat der Spulenab­ schnitt 4 Phasen A bis D. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Der Spulenabschnitt kann auch 2 Phasen, 3 Phasen oder eine andere Phasenzahl haben.

In der Ausführung nach Fig. 13 wird der Phasendifferenzbe­ trag Φ digital erfaßt. Dieser Betrag kann jedoch auch analog erfaßt werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungen ist der magnetische Stufenabschnitt direkt an der Stange ausgebildet. Alternativ kann der magnetische Stufenabschnitt separat von der Stange an einer Position vorgesehen sein, wo der magnetische Stufen­ abschnitt mit der Stange gekoppelt bewegt wird.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 15 und 17 sind die Positionsdetektoren an der Innenseite der Arme angebracht. Bei der Ausführung nach Fig. 16 sind die Positionsdetektoren an der Außenseite der Arme angebracht. Bei der Ausführung nach Fig. 18 sind die Positionsdetektoren an einer Seiten­ fläche der Arme angebracht. Diese Anbringungspositionen sind nur als Beispiele dargestellt. In Abhängigkeit der Schweißbe­ dingungen können die Positionsdetektoren natürlich auch an jeder anderen geeigneten Stelle angebracht werden, wie bei­ spielsweise an der Innenseite, der Außenseite oder einer Seitenfläche der Arme.

Bei den Ausführungen nach Fig. 15 und 16 sind die Positions­ erfassungsstangen linear ausgebildet. Jedoch können bei den Ausführungen nach Fig. 15 und 16 auch Positionserfassungs­ stangen gebogener Form nach Fig. 18 verwendet werden.

Bei den Ausführungen nach Fig. 15 und 16 sind die Positions­ detektoren an den Elektrodenspitzen und den Haltern ange­ bracht. Alternativ können die Positionsdetektoren auch an den Armen wie in Fig. 17 oder 18 angebracht werden.

Bei der Punktschweißvorrichtung nach Fig. 11 kann an dem Halter 6 und der Elektrodenspitze 8 der Positionsdetektor 171 nach Fig. 15 angebracht werden. In diesem Fall erfaßt der Positionsdetektor 2 den Verschiebungsbetrag des beweglichen Arms 5 und der Positionsdetektor 171 erfaßt den Verschie­ bungsbetrag des Arms 4. Daher kann die Änderung des Abstands zwischen den Elektroden während der Schweißung mit so großer Festigkeit wie in den Ausführungen nach Fig. 15, 16 und 17 erfaßt werden, bei denen die Positionsdetektoren an zwei Armen vorgesehen sind.

Um das bezüglich der Fig. 1 bis 9 beschriebene erfindungs­ gemäße Punktschweißsystem nicht nur an Punktschweißvorrich­ tungen nach den Fig. 11 bis 18 anzuwenden, kann man das Plattendickenerfassungsmittel oder das Elektrodenabstander­ fassungsmittel auch bei jeder anderen Punktschweißvorrichtung anwenden.

Wie vorstehend beschrieben, kann mit dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren die Verbindungsqualität des punktgeschweißten Teils genau geprüft werden.

Weil das erfindungsgemäße Prüfverfahren kein zerstörendes Verfahren ist, können die Schweißbedingungen während der Überwachung des Verbindungszustands automatisch eingestellt werden. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens kann der Punktschweißvorgang fortgeführt werden, während eine gute Verbindungsqualität des punktgeschweißten Teils beibe­ halten wird.

Mit der erfindungsgemäßen Punktschweißvorrichtung kann weiter der Abstand zwischen den Elektroden während der Punkt­ schweißung genau erfaßt werden, ohne die Effizienz der Punkt­ schweißarbeit zu beeinträchtigen. Dementsprechend kann die Verbindungsqualität des punktgeschweißten Teils leicht ge­ prüft werden, was bisher außerordentlich schwierig war.

Bei einem punktgeschweißten Abschnitt wird ein Kontraktions­ betrag (Hb) der Plattendicke mit einer vorbestimmten Zeitpe­ riode erfaßt, wenn nach Beendigung der Stromzufuhr zu Punktschweißelektroden der Preßdruck weiter angelegt bleibt. Der Kontraktionsbetrag korreliert mit dem Durchmesser des durch die Punktschweißung gebildeten Schweißlinse. Z. B. zeigt ein größerer Schweißlinsendurchmesser eine festere Verbindung an. Somit kann die Verbindungsqualität des punktgeschweißten Abschnitts auf Basis des erfaßten Kontraktionsbetrags Hb geprüft werden. Weil ein durch Integrieren von Plattendickenerfassungsdaten des punktgeschweißten Abschnitts während dieser Zeitperiode erhaltener Wert als dem Kontraktionsbetrag mit der Größe des Klumpendurchmesser korreliert wird, kann die Verbindungsqua­ lität auch auf Basis dieses integrierten Wertes geprüft wer­ den. Weiter wird bei einer Punktschweißvorrichtung ein Detektor zur Erfassung einer Hubposition eines Elektroden­ druckzylinders vorgesehen. Oder es ist ein Detektor vorgese­ hen, um eine Verschiebungsposition eines Spitzenabschnitts eines mit der Bewegung der Elektroden verbundenen Arms zu erfassen, so daß der Abstand zwischen den Elektroden, d. h. die Plattendicke, durch den Detektor indirekt erfaßt werden kann, ohne die Effizienz der Schweißarbeit nachteilig zu beeinflussen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Prüfung der Qualität einer durch folgende Schritte zur festen Verbindung wenigstens zweier Platten (30, 31) miteinander durchgeführten Punktschweißung: Anordnen der Platten (30, 31) aufeinander,
Halten der Platten (30, 31) zwischen zwei Elektroden (32, 33) und Stromzufuhr zu den Elektroden (32, 33), während auf die Platten (30, 31) ein Druck ausgeübt wird, gekennzeichnet durchfolgende Schritte:

• 1. - Erfassen der Gesamtdicke (P) der Platten (30, 31) im Bereich der Punktschweißung zu Beginn und am Ende einer Nachhaltezeit (HS) im Anschluß an das Ende der Stromzufuhr zu den Elektroden (32, 33), während auf die Platten (30, 31) der Druck noch weiter ausgeübt wird,
• 2. - Ermitteln der Abnahme (Hb) der Gesamtdicke (P) und
• 3. - Prüfen der Schweißqualität auf Basis der Abnahme (Hb) durch einen Soll/Istwert-Vergleich.

2. Verfahren zur Prüfung der Qualität einer durch folgende Schritte zur festen Verbindung wenigstens zweier Platten (30, 31) miteinander durchgeführten Punktschweißung:

• 1. - Anordnen der Platten (30, 31) aufeinander,
• 2. - Halten der Platten (30, 31) zwischen zwei Elektroden (32, 33) und Stromzufuhr zu den Elektroden (32, 33), während auf die Platten (30, 31) ein Druck ausgeübt wird,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• 1. - Erfassen des Verlaufs der Abnahme der Gesamtdicke (P) der Platten (30, 31) im Bereich der Punktschweißung durch Bildung eines Integrals (3b, SB) während einer vorbestimmten Nachhaltezeit (HS) im Anschluß an das Ende der Stromzufuhr zu den Elektroden (32, 33), während auf die Platten (30, 31) der Druck noch wei­ ter ausgeübt wird,
• 2. - Ermitteln des Integrals (Ib) des Verlaufs der Abnahme der Gesamtdicke (P) über die Nachhaltezeit (HS) und
• 3. - Prüfen der Schweißqualität auf Basis des Werts (SB) des Integrals (Ib) durch einen Soll/Istwert-Ver­ gleich.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 2 angegebenen Schritte ausgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gesamtdicke (P) der Platten (30, 31) zu Beginn der Nachhaltezeit (HS) durch Erfassen des Ver­ laufs der Zunahme (Ha) der Gesamtdicke (P) vom Beginn bis zum Ende der Stromzufuhrzeit (FS) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:

• 1. - Erfassen des Verlaufs der Zunahme (Ha) der Gesamt­ dicke (P) der Platten (30, 31) im Bereich der Punkt­ schweißung;
• 2. - Ermitteln des Integrals (Ia) des Verlaufs der Zunahme (Ha) der Gesamtdicke (P) über die Stromzufuhrzeit (FS),
• 3. - Prüfen der Schweißqualität auf Basis des Werts (SA) des Integrals (Ia) durch einen Soll/Istwert-Ver­ gleich.

6. Verfahren zur Prüfung der Schweißqualität beim Verbinden wenigstens zweier Platten (30, 31) miteinander durch Punktschweißen, gekennzeichnet durch folgende schritte:

• 1. - Bilden des Quotienten (SB/SA) aus dem nach Patent­ anspruch 2 ermittelten Wert (SB) des Integrals (Ib) und dem nach Anspruch 5 ermittelten Wert (SA) des Integrals (Ia),
• 2. - Prüfen der Qualität der Schweißverbindung auf der Basis des Quotienten (SB/SA) durch einen Soll/Ist­ wert-Vergleich.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• 1. - Erfassen der Gesamtdicke (P) der aufeinander angeord­ neten Platten (30, 31) vor dem Beginn der Stromzufuhr zu den Elektroden (32, 33) und
• 2. - Prüfen, ob die Anzahl der Platten einer vorbestimmten Anzahl entspricht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Punktschweißungen folgende Schritte durchgeführt wer­ den:

• 1. - Messen des absoluten Abstands zwischen den beiden Elektroden (32, 33) und
• 2. - Erfassen des durch die Punktschweißungen bewirkten Abnützungsbetrags der Spitzen der Elektroden (32, 33).

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißprozeß auf der Basis der Ergebnisse der Qualitätsprüfung gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke und/oder die Dauer der Stromzufuhr zu den Elektro­ den (32, 33) gesteuert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Elektroden (32, 33) auf die Platten (30, 31) ausgeübte Druck gesteuert wird.