DE4338449C2 - Verfahren zur Überwachung einer Schweißmaschine, Anwendung des Verfahrens zur Regelung der Schweißmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der ord­ nungsgemäßen Funktion einer Schweißmaschine, mit der eine Punktschweißverbindung zwischen zwei mit einander zu ver­ schweißenden Teilen mittels zumindest einer mit einem der Teile in Kontakt stehenden Elektrode gebildet wird, wobei während eines Schweißzeitintervalls ein Schweißstrom durch die Teile geleitet und außerhalb des Schweißzeitintervalls zwischen der Elektrode und den Teilen eine thermoelektrische Spannung oder eine durch die Schweißstromquelle erzeugte Spannung gemessen werden.

Schweißmaschinen mit denen Punktschweißverbindungen zwischen insbesondere metallischen Teilen hergestellt werden, sind in vielen technischen Gebieten, beispielsweise im Automobilbau, im Einsatz. Die Schweißmaschinen werden dabei häufig im Zuge von automatisierten Fabrikationsprozessen eingesetzt. Eine mit einer Schweißmaschine hergestellte Punktschweißverbindung dient vielfach nicht nur zu einem vorläufigen Zusammenheften von Bauteilen, sondern als endgültige Verbindung zwischen den Bauteilen. Dementsprechend besteht ein Bedürfnis dahingehend, eine Schweißmaschine zu überwachen, ob sie eine Herstellung von Punktschweißverbindungen gemäß vorgegebener technischer Anforderungen gewährleistet. Besonders in einem automatisier­ ten Fabrikationsprozeß, bei dem in einer zeitlichen Abfolge viele Punktschweißverbindungen hergestellt werden, ist eine quasi-kontinuierliche Überwachung der Schweißmaschine sowie eine Regelung der Schweißmaschine von besonderem Interesse.

Aus der DE 37 42 461 C2 ist eine Schalt- und Kontrollein­ richtung für eine elektrische Widerstandsschweißmaschine be­ kannt. Dabei wird eine Brummspannung, die bei offenem Sekun­ därstromkreis des Schweißtransformators an den Schweißelek­ troden auftritt, zur Ermittlung des Kontaktes zwischen den Schweißelektroden und den zu verschweißenden Werkstoffen überwacht. Eine Überwachung der Schweißmaschine selbst er­ folgt dabei nicht.

Eine Überwachung der Schweißmaschine erfolgt bisher entweder durch das Bedienungspersonal oder, insbesondere bei einer au­ tomatisierten Schweißmaschine, durch eine Mehrzahl von Meß­ sensoren, die innerhalb der Schweißmaschine oder in der nähe­ ren Umgebung der Punktschweißverbindung angeordnet sind. Über einen hohen apparativen Aufwand, insbesondere Verkabelung und Datenverarbeitung, hat die Verwendung einer Mehrzahl von Sen­ soren den Nachteil, daß diese den in der Umgebung der Punkt­ schweißverbindung herrschenden, unter Umständen ungünstigen Bedingungen ausgesetzt sind.

In der WO-92/10326 A1 ist ein Verfahren zur Überprüfung der Qualität von Punktschweißverbindungen angegeben. Darin wird nach Beendigung des Schweißvorganges eine thermoelektrische Spannung zwischen einer Elektrode der Schweißmaschine und ei­ nem der zu verschweißenden Teile gemessen. Aus der thermo­ elektrischen Spannung wiederum wird die Temperatur an der Punktschweißverbindung bestimmt und aus deren Verlauf eine Beurteilung der Qualität der Punktschweißverbindung durchge­ führt. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, eine vor Bil­ dung der Punktschweißverbindung gemessene thermoelektrische Spannung zwischen der Elektrode und dem mit dieser Elektrode in Kontakt stehenden Teil für die Beurteilung der Qualität der Punktschweißverbindung heranzuziehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung einer Schweißmaschine der eingangs erwähnten Art anzugeben, welches für einen automatisierten Fertigungs­ prozeß geeignet, einfach und mit geringem Aufwand auch bei extremen äußeren Bedingungen durchführbar sein soll. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Anwendung des Verfahrens zur Regelung der Schweißmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird die erstgenannte Aufgabe dadurch ge­ löst, daß ein zuvor genanntes Spannungssignal als Grundlage für die Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion der Schweiß­ maschine verwendet wird, wobei ein Vergleich mit einer Re­ ferenzgröße der Schweißmaschine durchgeführt wird.

Mit dem Verfahren kann sowohl vor als auch nach der eigentli­ chen Schweißung, d h. außerhalb des Schweißzeitintervalles, die Schweißmaschine auf eine einwandfreie Funktionstüchtig­ keit hin überwacht werden. Mit dem Verfahren werden Informa­ tionen über die Schweißmaschine erhalten, die als Entschei­ dungskriterien für die Art und Weise der Durchführung einer Schweißung dienen können. Das Verfahren ist zudem einfach durchzuführen, da insbesondere nur ein geringer apparativer Aufwand zur Realisierung der Erfindung notwendig ist, denn es kann insbesondere von Meßsensoren in der Nähe der herzustel­ lenden Punktschweißverbindung abgesehen werden. Das Signal wird mit Referenzgrößen der Schweißmaschine, wie zulässiger Temperatur der Elektrode, und Vergleichsgrößen für eine aus­ reichende Punktschweißverbindung verglichen, wodurch eine Überwachung der Schweißmaschine erfolgt. Eine Auswertung des Signals kann unter normalen äußeren Bedingungen, wie Zimmer­ temperatur, elektrische Feldfreiheit etc., durchgeführt wer­ den, insbesondere in einem hinreichenden Abstand von der Punktschweißverbindung.

Vorteilhafterweise ist das Signal eine elektrische Spannung, beispielsweise eine thermoelektrische Spannung, die zwischen der Elektrode und dem mit ihr in Kontakt befindlichen Teil gebildet wird, oder eine Spannung, die durch die Schweißma­ schine zwischen der Elektrode und dem Teil erzeugt wird. Eine elektrische Spannung ist einfach und genau zu messen, wobei die Messung abseits der herzustellenden Punktschweiß­ verbindung durchgeführt werden kann, so daß geeignete Meß­ geräte den unter Umständen extremen äußeren Bedingungen, wie hohe Temperatur oder hohe elektrische Felder, in der Nähe der Punktschweißverbindung nicht ausgesetzt werden.

Mit Vorteil wird das Signal zu mehreren Zeitpunkten gemessen, wobei eine Messung sowohl vor Beginn der eigentlichen Schweißung als auch nach Beendigung der Schweißung durchge­ führt werden kann. Eine Messung zu verschiedenen Zeitpunkten beinhaltet ggf. ein größeres Informationsspektrum und dient der Meßsicherheit sowie einer weiter verbesserten Über­ wachung.

Mit der Ermittlung eines zeitlichen Verlaufes des Signals ist darüber hinaus eine weitgehend kontinuierliche Überwachung der Schweißmaschine gegeben. Eine zeitliche Änderung der Funktionstüchtigkeit der Schweißmaschine ist dadurch leicht erfaßbar, was insbesondere bei der Herstellung einer schnellen Abfolge von Punktschweißverbindungen besonders vorteilhaft ist.

Zur Herstellung einer Punktschweißverbindung wird die Elektrode mit einem der zur verschweißenden Teile in Kontakt gebracht und die Teile werden aneinander gepreßt. Während des Schweißzeitintervalles wird ein Schweißstrom durch die Teile geleitet, wobei ein Ein- bzw. Ausschalten des Schweißstroms durch eine Schaltvorrichtung der Schweißmaschine gesteuert wird. Vor Einschalten des Schweißstromes fließt in der Regel, insbesondere aufgrund eines endlichen Widerstandes der Schaltvorrichtung, ein Leckstrom zwischen der Elektrode und dem mit der Elektrode in Kontakt stehendem Teil. Dieser Leckstrom und/oder eine zugehörige Leckspannung wird vor dem Einschalten des Schweißstromes gemessen. Der Wert dieses Leckstromes und/oder der Leckspannung ist ein Maß für die Güte des elektrischen Kontaktes zwischen der Elektrode und dem Teil. Je höher der Leckstrom ist, desto besser ist der elektrische Kontakt. Ein hinreichender elektrischer Kontakt wird durch einen guten mechanischen Kontakt zwischen der Elektrode und dem Teil sowie durch einen hinreichend geringen Oberflächenwiderstand zwischen der Elektrode und dem Teil gewährleistet. Mit dem Verfahren wird ein elektrisches, dem Leckstrom und/oder der Leckspannung eindeutig zugeordnetes Signal gemessen und daraus der zugeordnete elektrische Wider­ stand bestimmt. Der Wert des Widerstandes gibt einen hin­ reichenden elektrischen Kontakt an, falls er unterhalb eines Maximalwertes liegt. Der Maximalwert kann aus Vergleichsmes­ sungen gewonnen werden und er stellt für einen ausreichenden elektrischen Kontakt ein Maximum dar.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn der Schweißstrom ein Wechselstrom ist. Dadurch ist ebenfalls das elektrische Signal ein periodisches Signal, das neben einer Schwingungsamplitude über einen einfach zu bestimmenden Mit­ telwert verfügt. Beispielsweise kann die Schwingungsamplitude ein Maß für den Leckstrom und damit für den elektrischen Kontakt sein, und der Mittelwert kann ein Maß für eine thermoelektrische Spannung zwischen der Elektrode und dem Teil, d. h. für eine Temperatur, sein. Schweißmaschinen, die mit einem Wechselstrom schweißen, haben häufig eine Thyristorschaltung zum Einschalten des Schweißstromes, durch welche ein Leckstrom mit einer konstanten Frequenz, insbeson­ dere 50 Hz bei Betrieb mit dem in Deutschland vorliegenden öffentlichen elektrischen Netz, bedingt. Dieses periodische Signal ist sowohl vor Beginn des Schweißzeitintervalls als auch nach Beendigung des Schweißzeitintervalles einfach von einem nichtperiodischen Signal, beispielsweise einer thermo­ elektrischen Spannung, zu trennen.

Vorteilhafterweise besteht die Elektrode aus einem ersten Werkstoff, insbesondere einem ersten Metall und das Teil, mit dem sie durch die Schweißmaschine in Kontakt gebracht wird, aus einem zweiten von dem ersten unterschiedlichen Werkstoff, insbesondere einem zweiten, Metall. Bei einer Temperatur der Elektrode, die von der Temperatur des Teiles verschieden ist, wird damit zwischen der Elektrode und dem Teil eine thermo­ elektrische Spannung bedingt. Diese thermoelektrische Span­ nung ist eindeutig einer Temperaturdifferenz zwischen Elek­ trode und dem Teil zugeordnet. Diese Zuordnung ist bei Kenntnis der beiden Werkstoffe ggf. der Literatur zu entnehmen; fehlt eine Kenntnis der Werkstoffe, so kann diese Zuordnung einfach durch eine Eichmessung der thermoelek­ trischen Spannung mit gleichzeitiger Messung der Temperatur unter Verwendung von separaten geeichten Thermoelementen bestimmt werden; auch ist eine Eichung durch Auswertung von Probeschweißungen möglich.

Vorteilhaft ist eine Überwachung der Kühlung der Elektrode der Schweißmaschine mit einem vor Beginn des Schweißzeit­ intervalls gemessenen Signal, insbesondere einer thermoelek­ trischen Spannung. Dabei wird eine Temperatur der Elektrode bestimmt und bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Wer­ tes auf einen Defekt in der Kühlung der Elektrode geschlos­ sen. Eine Überwachung der Kühlung ist ebenfalls mit einem nach dem Schweißzeitintervall gemessenen Signal oder einer Kombination eines vor und nach dem Schweißzeitintervall gemessenen Signals möglich.

Nach Beendigung des Schweißzeitintervalles, d. h. nach Ab­ schalten des Schweißstromes, werden die Teile durch die Schweißmaschine während einer vorgegebenen Zeitdauer weiter­ hin aneinander gepreßt. Dadurch wird eine Erstarrung eines zwischen den Teilen aufgeschmolzenen Bereiches ermöglicht, wodurch eine dauerhafte Verbindung erreicht wird. Eine Über­ wachung dieser Zeitdauer, in der die Schweißmaschine die Teile nach Beendigung des Schweißzeitintervalls aneinander­ preßt, erfolgt vorzugsweise über ein nach dem Schweißzeit­ intervall gemessenes Signal. Dabei wird überwacht, ob die Zeitdauer hinreichend lang zur Herstellung einer Punkt­ schweißverbindung mit ausreichender Qualität ist. Die Zeit­ dauer wird dann als hinreichend lang beurteilt, wenn mit dem Signal eine in der Punktschweißverbindung freiwerdende Erstarrungswärme, welche die Erstarrung des zwischen den Teilen aufgeschmolzenen Bereiches widerspiegelt, erfaßt wird. Diese Überwachung liefert somit ein Kriterium zur Beur­ teilung, ob die Zeitdauer hinreichend lang ist.

Zur Herstellung einer Punktschweißverbindung mit aus reichen­ der Qualität ist es darüber hinaus notwendig, daß von der Schweißmaschine während des Schweißzeitintervalles eine elektrische Leistung eingespeist wird, die ein Aufschmelzen eines Bereiches und dadurch eine feste Verbindung zwischen den Teilen ermöglicht. Eine Überwachung dieser eingespeisten Leistung erfolgt vorteilhafterweise über ein nach Beendigung des Schweißzeitintervalles gemessenes Signal. Die elektrische Leistung wird dabei als ausreichend beurteilt, wenn eine mit dem Signal erfaßte in der Punktschweißver­ bindung freigesetzte Erstarrungswärme einen vorgegebenen Wert übersteigt. Die Erfindung geht dabei davon aus, daß der Wert der freigesetzten Erstarrungswärme eindeutig die Größe des zwischen den Teilen aufgeschmolzenen Bereiches wiedergibt. Die Erstarrungswärme wird dabei günstigerweise über einen aus dem Signal an der Punktschweißverbindung bestimmten Temperaturverlauf ermittelt.

Mit großem Vorteil eignet sich das Verfahren zur Überwachung einer Schweißmaschine, bei der mit zwei an sich gegenüber liegenden Seiten der Teile angeordneten Elektroden die Punkt­ schweißverbindung hergestellt wird. Dabei wird ein zuge­ höriges elektrisches Signal zwischen jeder der beiden Elek­ troden und dem jeweils zugeordneten Teil gemessen und aus diesen beiden elektrischen Signalen ein Mittelwert gebildet. Für eine Schweißmaschine, bei der der Schweißstrom ein Wechselstrom ist und die Elektroden über einen Transformator quasi widerstandslos miteinander verbunden sind, kann eine Bildung des Mittelwertes des elektrischen Signals, insbeson­ dere einer thermoelektrischen Spannung, ohne vorherige Mes­ sung der einzelnen Signale erfolgen. Für eine Schweiß­ maschine, bei der der Schweißstrom ein Gleichstrom ist und bei der die Elektroden über ein widerstandsbehaftetes elek­ trisches Element, beispielsweise eine Diode mit einem Durch­ gangswiderstand in der Größenordnung von 5 Ohm, miteinander verbunden sind, erfolgt eine getrennte Messung der zugehörigen thermoelektrischen Spannung, gegebenenfalls mit anschließender Mittelwertbildung. Dieser Mittelwert dient dann als Grundlage der Überwachung. Bei unterschiedlich geformten Elektroden kann es günstig sein, das Signal der einen Elektrode zur Überwachung der Schweißmaschine und das Signal der anderen Elektrode als Kontrollsignal zu verwenden.

Weiterhin ist mit zwei unterschiedlich geformten Elektroden eine asymmetrische Lage einer Schmelzzone zwischen den Teilen möglich. Die Kontaktfläche der einen Elektrode, der dünnen Elektrode, mit den Teilen ist günstigerweise kleiner als die Kontaktfläche der anderen Elektrode, der dicken Elektrode, mit den Teilen. Während des Schweißzeitintervalls erfolgt in der Umgebung der dünnen Elektrode eine stärker Erwärmung der Teile als in der Umgebung der dicken Elektrode. Dadurch liegt die Schmelzzone näher an der dünnen als an der dicken Elektrode. Dies kann besonders beim Verschweißen von Teilen mit unterschiedlicher Dicke von Vorteil sein. Die Lage der Schmelzzone hängt dabei unter anderem von dem Verhältnis der Kontaktfläche der dünnen Elektrode mit der Kontaktfläche der dicken Elektrode ab. Eine Änderung der Kontaktfläche der dünnen Elektrode, insbesondere eine Vergrößerung durch Abnutzung, die unter Umständen durch eine Abfolge einer Mehrzahl von Schweißungen erfolgt, kann durch die Lage der Schmelzzone aus einem Vergleich mit Referenzschweißungen bestimmt werden. Eine Referenzschweißung wird beispielsweise für ein konstantes, bekanntes Verhältnis der Kontaktflächen sowie genau bekannten Parametern der Schweißmaschine durch­ geführt. Dabei wird über eine getrennte Messung der thermo­ elektrischen Spannungen der Elektroden nach Beendigung des Schweißzeitintervalls je ein Referenztemperaturverlauf an der jeweiligen Elektrode bestimmt. Die beiden Referenztemperatur­ verläufe geben das Verhältnis der Kontaktflächen an, so daß bei Kenntnis der Kontaktfläche der dicken Elektrode auch die Kontaktfläche der dünnen Elektrode bekannt ist und umgekehrt. Über die Lage der Schmelzzone, welche beispielsweise aus den Temperaturverläufen an den Elektroden bestimmt wird, kann, insbesondere durch Vergleich mit Referenzschweißungen, beson­ ders vorteilhaft eine Überwachung der Abnutzung zumindest einer der Elektroden durchgeführt werden.

Die Überwachung der Schweißmaschine mittels des außerhalb des Schweißzeitintervalls gemessenen Signals kann ggf. mit einem während des Schweißzeitintervalls gemessenen Schweißsignal, beispielsweise der Schweißspannung oder des Schweißstromes, ergänzt werden. Mit diesem Schweißsignal kann beispielsweise die gesamte während des Schweißzeitintervalles in die Teile eingespeiste Leistung oder der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden und den Teilen bestimmt werden. Dies ergibt in Kombination mit dem außerhalb des Schweißzeit­ intervalls gemessenen Signal weitere Informationen zur Über­ wachung der Schweißmaschine.

Vorteilhaft ist eine Anwendung des Verfahren zur Regelung der Schweißmaschine, insbesondere bei einer Herstellung einer Mehrzahl von Punktschweißverbindungen. Eine Regelung erfolgt dabei über die aus dem außerhalb des Schweißzeitintervalls gemessenen Signal gewonnenen Informationen über die Schweiß­ maschine sowie ggf. aus den Informationen über die Schweiß­ maschine, welche aus dem während des Schweißzeitintervalls gemessenen Schweißsignal bestimmt werden. Besonders bei einer zeitlichen Abfolge von Schweißungen, wie sie in automatisier­ ten Fertigungsprozessen, beispielsweise in der Automobil­ industrie, durchgeführt werden, ist eine Regelung der Schweißmaschine für eine einwandfreie und schnelle Durch­ führung der Schweißungen besonders vorteilhaft. Eine Regelung der Schweißmaschine derart, daß die mit der zeitlichen Abfolge von Schweißungen hergestellten Punktschweißverbin­ dungen eine ausreichende Qualität aufweisen, macht eine nachträgliche Qualitätsüberprüfung entbehrlich und verringert darüber hinaus deutlich den Ausschuß. Dies ist mit dem Verfahren besonders einfach durchführbar, da ein nach Beendigung des Schweißzeitintervalls gemessenes Signal direkt zur Qualitätsbeurteilung herangezogen und die Regelung der Schweißmaschine dadurch so ausgelegt werden kann, daß eine neue Schweißung von der Qualität der vorhergehenden Schweißungen abhängig gemacht wird.

Ein vor dem Schweißzeitintervall gemessenes Signal wird dabei zur Steuerung des Einschaltens des Schweißstromes verwendet. Mit dem Signal wird ermittelt, ob der elektrische Kontakt zwischen der Elektrode und dem sie berührenden Teil bei gegebener Einstellung der Schweißmaschine für die Herstellung einer Punktschweißverbindung mit ausreichender Qualität hinreichend ist. Ist der Kontakt hinreichend, so wird der Schweißstrom eingeschaltet. Ein eventuell gleichzeitig ermit­ telter Defekt in der Kühlung der Elektrode kann darüber hinaus als Kriterium für ein Unterbrechung der Abfolge von Schweißungen verwendet werden.

Ein nach Beendigung des Schweißzeitintervall gemessenes Signal wird zur Regelung bestimmter Parameter der Schweiß­ maschine, beispielsweise der Zeitdauer, in der die Teile aneinander gepreßt werden, oder der während des Schweißzeit­ intervalls eingespeisten elektrischen Leistung, verwendet. Die Parameter werden dabei so geregelt, daß insbesondere bei einem hinreichenden elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode und den Teilen, mit der Schweißung eine Punktschweißverbindung ausreichender Qualität erzeugt wird. Dies ist ins besondere in automatisierten Fertigungsprozessen von Vorteil, da dadurch die Produktivität deutlich erhöht werden kann. Für die Regelung eines Parameters der Schweißmaschine kann darüber hinaus auch ein während des Schweißzeitintervalls gemessenes Schweißsignal verwendet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich vorteilhafter­ weise eine Vorrichtung mit zumindest einem zwischen den miteinander zu verschweißenden Teilen und der Elektrode einschaltbarem Meßgerät, insbesondere einem Spannungsmeßgerät und einer diesem nachgeschalteten Auswerte- und Regelungsein­ richtung. Das Meßgerät sowie die Auswerte- und Regelungsein­ richtung können dabei in einigem Abstand von der Punkt­ schweißverbindung, beispielsweise in einem zu der Schweiß­ maschine gehörenden Gehäuse, angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Auswerte- und Regelungseinrichtung für eine Speicherung der gemessenen Signale oder der aus diesen Signalen abgeleiteten Meßergebnissen sowie für eine Über­ tragung des Signals oder der Meßergebnisse vorgesehen sein.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nebst Schweißmaschine und zu verschweißenden Teilen ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei nur die zur Er­ läuterung der Zeichnung notwendigen Komponenten gezeigt sind.

Zwei Teile 1, 2, beispielsweise Stahlbleche, werden durch eine Punktschweißung miteinander verbunden, indem zwei Elektroden 3, 4, die beispielsweise aus Kupfer bestehen, einander gegen­ überliegend mit den durch die Schweißmaschine aneinander gepreßten Teilen 1, 2 in Kontakt gebracht werden. Während eines Schweißzeitintervalles wird ein von einer Wechsel­ stromquelle 9 erzeugter Schweißstrom über die Elektroden 3, 4 In die miteinander zu verschweißenden Teile 1, 2 eingeleitet. Hierdurch entsteht die Punktschweißverbindung 5. Beim Erstar­ ren der zunächst vorliegenden Schmelze werden die Teile 1, 2 dauerhaft miteinander verbunden. Die Stärke des Schweiß­ stromes wird während des Schweißzeitintervalles mit Hilfe eines Ampèremeters 6 gemessen. Außerhalb des Schweißzeit­ intervalles wird mit den Spannungsmeßgeräten 7, 8 eine elek­ trische Spannung, insbesondere eine thermoelektrische Span­ nung oder eine zu einem Leckstrom korrespondierende Leckspan­ nung, gemessen. Die gemessene elektrische Spannung wird einer Auswerte- und Regelungseinrichtung 10 zugeführt. In dieser Auswerte- und Regelungseinrichtung 10 wird beispielsweise eine thermoelektrische Spannung von einer Leckspannung getrennt und aus der thermoelektrischen Spannung eine Temperatur an der Punktschweißverbindung 5 vor und nach dem Schweißzeitintervall bestimmt. Die Temperatur vor Beginn des Schweißzeitintervalles dient der Überwachung der Kühlung der Elektrode 3, 4, und die nach Beendigung des Schweißzeit­ intervalls bestimmte Temperatur dient der Erfassung der Erstarrung der in der Punktschweißverbindung 5 vorliegenden schmelze, wodurch die in die Punktschweißverbindung 5 während des Schweißzeitintervalles eingespeiste elektrische Leistung sowie die Zeitdauer in der die Teile aneinandergepreßt werden, überwacht werden. Die in der Auswerte- und Regelungs­ einrichtung 10 ermittelten Überwachungsergebnisse werden zur Regelung der Schweißmaschine beispielsweise einer Schalter­ einrichtung 11 der Schweißmaschine zugeführt, wobei der Beginn des Schweißzeitintervalles, die Länge des Schweißzeit­ intervalles sowie der Schweißstrom und/oder eine Schweiß­ spannung geregelt werden können. Die Überwachungsergebnisse können darüber hinaus einer hier nicht gezeigten Vorrichtung zum Aneinanderpressen der Teile 1, 2 zugeführt werden, wobei die Zeitdauer, in der die Teile 1, 2 aneinandergepreßt werden, geregelt wird. Es versteht sich, daß die gemessenen Signale, welche durch das Ampèremeter 6 und die Spannungsmeßgeräte 7, 8 sowie die daraus abgeleiteten Informationen an eine Datenver­ arbeitungseinrichtung, die der übersichthalber nicht darge­ stellt ist, weitergeleitet werden können. Eine Speicherung der Informationen für eine nachträgliche Analyse der Schweißung, insbesondere bei einer schnellen Abfolge von Schweißungen ist weiterhin vorteilhaft.

Das Verfahren zeichnet sich durch einen sehr geringen apparativen Aufwand in der Nähe der Punktschweißverbindung sowie durch eine besonders einfache Durchführbarkeit aus. Insbesondere in einem automatisierten Fertigungsprozeß, bei dem in einer zeitlichen Abfolge eine Vielzahl von Punktschweißverbindungen herzustellen ist, eignet sich das Verfahren zu einer Regelung der Schweißmaschine, wobei der Fabrikationsprozeß beschleunigt sowie der Ausschuß deutlich verringert und dadurch die Produktivität gesteigert werden kann.

Claims (16)

1. Verfahren zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion ei­ ner Schweißmaschine, mit der eine Punktschweißverbindung (5) zwischen zwei miteinander zu verschweißenden Teilen (1, 2) mittels zumindest einer mit einem der Teile (1, 2) in Kontakt stehenden Elektrode (3, 4) gebildet wird, wobei während eines Schweißzeitintervalls ein Schweißstrom durch die Teile (1, 2) geleitet und außerhalb des Schweißzeitintervalls zwischen der Elektrode (3, 4) und den Teilen (1, 2) eine thermoelektrische Spannung oder eine durch die Schweißstromquelle erzeugte Spannung gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zuvor genanntes Spannungssignal als Grundlage für die Über­ wachung der ordnungsgemäßen Funktion der Schweißmaschine ver­ wendet wird, wobei ein Vergleich mit einer Referenzgröße der Schweißmaschine durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungssignal zu mehreren Zeitpunkten gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeitlicher Verlauf des Spannungssignals ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom ein Wechselstrom ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachung der Kühlung der Elektrode (3, 4) der Schweißma­ schine, insbesondere mit dem vor Beginn des Schweißzeitintervalls gemessenen Spannungssignal, durchge­ führt wird, derart, daß aus dem Spannungssignal eine Temperatur der Elektrode (3, 4) bestimmt und wenn die Tempe­ ratur einen vorgegebenen Wert überschreitet auf einen Defekt in der Kühlung geschlossen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aneinanderpressen der Teile (1, 2) durch die Schweißmaschine nach Beendigung des Schweißzeitintervalls mit dem Span­ nungssignal dahingehend überwacht wird, ob die Zeitdauer des Aneinanderpressens zur Herstellung einer Punktschweißverbin­ dung (5) mit ausreichender Qualität hinreichend lang genug war.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer als hinreichend lang beurteilt wird, wenn mit dem Spannungssignal eine in der Punktschweißverbindung (5) freiwerdende Erstarrungswärme erfaßt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine während des Schweißzeitintervalls mit der Schweißmaschine in die Teile (1, 2) eingespeiste elektrische Leistung mit dem nach Beendigung des Schweißzeitintervalls gemessenen Span­ nungssignal überwacht wird, wobei die elektrische Leistung als ausreichend beurteilt wird, wenn eine mit dem Span­ nungssignal erfaßte in der Punktschweißverbindung (5) freige­ setzte Erstarrungswärme einen vorgegebenen Wert übersteigt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei an sich gegenüberliegenden Seiten der Teile (1, 2) ange­ ordneten Elektroden (3, 4) jeweils ein zugehöriges Spannungs­ signal gemessen und aus diesen beiden Spannungssignalen ein Mittelwert gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei an sich gegenüberliegenden Seiten der Teile (1, 2) ange­ ordneten Elektroden (3, 4) eine Überwachung der Abnutzung zu­ mindest einer der Elektroden (3, 4) dadurch erfolgt, daß für jede Elektrode (3, 4) ein zugehöriges Spannungssignal gemes­ sen und aus den beiden gemessenen Spannungssignalen die Lage einer zwischen den Teilen (1, 2) ausgebildeten Schmelzzone bestimmt wird, wobei diese Lage ein Maß für die Abnutzung zu­ mindest einer der Elektroden (3, 4) ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zumindest ein während des Schweißzeitintervalls gemessenes Schweißsignal für die Überwachung der Schweißmaschine verwendet wird.

12. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Regelung der Schweißmaschine, insbesondere bei einer Herstellung einer Mehrzahl von Punktschweißverbindungen (5).

13. Anwendung nach Anspruch 12, wobei das Spannungssignal zur Regelung von Parametern der Schweißmaschine bei einer zeitlichen Abfolge von Schweißungen verwendet wird.

14. Anwendung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das vor dem Schweißzeitintervall gemessenen; Spannungssignal zur Steue­ rung des Einschaltens des Schweißstromes verwendet wird.

15. Anwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das nach Beendigung des Schweißzeitintervalls gemessene Span­ nungssignal zur Regelung von Parametern der Schweißmaschine verwendet wird, so daß durch den Schweißstrom eine Punkt­ schweißverbindung (5) mit ausreichender Qualität erzeugt wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit zumindest einem zwischen den mit­ einander zu verschweißenden Teilen (1, 2) und der Elektrode (3, 4) einschaltbaren Meßgerät (7, 8), insbesondere einem Spannungsmeßgerät, und einer dem Meßgerät (7, 8) nachgeschal­ teten Auswerte- und Regelungseinrichtung (10).