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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
eines Lichtbogenschweißroboters,
der es möglich
macht, Schweißfehler
in einem zu schweißenden
Bereich zu bestimmen.
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Ein
Industrieroboter zum Lichtbogenschweißen arbeitet mit einer angegebenen
Geschwindigkeit und in einer zuvor angegebenen Weise. Dieser befehligt
eine Schweißmaschine,
um mit dem Schweißen
unter diktierten Schweißbedingungen
(Strom, Spannungen, etc.) an dem Schweißstartpunkt zu beginnen, der
zuvor angegeben worden ist. Dann beginnt die Schweißmaschine
mit dem Schweißen
und führt
eine Steuerung so durch, daß die
bestimmten Schweißbedingungen
eingehalten werden, solange bis ein Kommando zum Beenden des Schweißens empfangen
wird. Andere Typen der Steuerungen, wie Verlaufssteuerung und Ein/Aus-Steuerung,
werden durch den Roboter durchgeführt. Im allgemeinen, bis ein
Stop-Antrag empfangen wird, führt
der Roboter die Tätigkeiten
fort, wie Befehlen der Schweißmaschine,
die Schweißbedingungen
in Antwort auf eine Schweißbedingungsveränderungsanfrage
zu verändern,
und Herausgeben eines Schweißendekommandos
an die Schweißmaschine
in Antwort auf einen Schweißendeantrag.
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Jedoch
kann eine Unterbrechung oder ein Fehler beim Schweißen stattfinden,
wenn nicht ein Roboter stets beobachtet wird, um zu sehen, ob der Schweißbetrieb
genau in Übereinstimmung
mit den Instruktionen durchgeführt
worden ist. Da eine Unterbrechung oder ein Fehler seriöse Defekte
in dem Produkt nach dem Schweißen
erzeugen kann, sind einem Roboter verschiedene Beobachtungsfunktionen
hinzugegeben.
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Beispielsweise,
um sicherzustellen, daß ein Roboter
arbeitet, nachdem ein Lichtbogen erzeugt worden ist, wenn das Schweißen gestartet
worden ist, wird der Stromfluß zwischen
der Elektrode und dem Basismaterial, das zu bearbeiten ist, an dem
Roboter oder der Schweißmaschine überprüft. Dem
Roboter ist erlaubt, den Betrieb zu beginnen, nachdem bestätigt worden
ist, daß der
Strom einen festgesetzten Wert überschritten
hat (nach dem Erzeugen eines Lichtbogens). Unterbrechen und Versagen
während des
Schweißens
werden durch das Erfassen von mißlungenem Bogenbilden vermieden,
wenn der Strom zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Basismaterial
unter den festgesetzten Wert fällt,
oder durch Überprüfen der
zurückbleibenden Menge
an Schweißdraht,
um irgendwelche Anormalitäten
aufzuspüren.
Die Bedienperson des Roboters wird auf jede Anormalität hin alarmiert
und wird das Schweißen
nach dem Eliminieren des Grundes fortführen lassen.
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Aus
der
US 3,532,853 ist
ein Überwachungssystem
für einen
Schweißvorgang
bekannt, bei dem eine Lichtbogenbrenndauer abgeschätzt wird über ein
Aufintegrieren des Schweißstroms
bis zu einem vorgegebenen Grenzwert und die parallel dazu laufende
Zeit. Daher führen
Schwankungen im Schweißstrom
zu falschen Lichtbogenbrenndauern. Zudem wird nach jedem Schweißbetrieb
der Integrator wieder auf Null gesetzt, so daß bei einem Schweißen mehrerer
Werkstücke
in einer Schweißlinie
oder einem nicht-kontinuierlichen Schweißen eines Werkstückes keine
genauen Resultate für
die Brenndauer erhalten werden können.
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Ferner
offenbart die
DE 40
02 672 A1 eine Schweißüberwachungseinrichtung
mit einer optischen Detektiereinheit, welche eine Lichtemission
eines Schweißplasmas
erfaßt.
Um eine Auswertung einer Schweißung
zu erlauben, werden Unterbrechungen des Schweißplasmas registriert und für ein nachträgliches
Auslesen gespeichert. Dabei wird vorgeschlagen, daß die Informationen über erfaßte Lichtmissionsunterbrechungen über ein
Wegmesssystem mit Ortsinformationen korreliert werden. Nachteilig bei
dieser Schweißüberwachungseinrichtung
ist jedoch, daß eine
unzureichende Schweißung
nicht automatisch erkannt wird.
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Schließlich ist
aus der 40 32 572 Cl ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung einer
Lichtbogenbolzenschweißung
mit Spitzenzündung
bekannt. Während
einer wenige Millisekunden dauernden Schweißung werden mehrere Parameter mittels
Aufnahme der Schweißspannung
bestimmt und anhand empirischer Mittel die Qualität der Schweißung überprüft. Diese
Vorrichtung ist jedoch nicht geeignet, einen Schweißzyklus,
bei dem mehrere Schweißlinien
erzeugt werden, zu überwachen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu liefern, die eine genaue Erfassung von nicht
geschweißten
Bereichen in einem zu schweißenden Werkstück erlauben.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch Anspruch 1 bzw. 4. Die abhängigen
Ansprüche
2, 3 und 5 bis 7 beschreiben bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Der
Schweißstrom
oder die Schweißspannung
wird während
des Schweißens überprüft, und die
Zeitdauer, während
welcher der Strom oder die Spannung gleich oder größer als
ein festgesetzter Wert ist, wird aufintegriert und mit einer zuvor
bestimmten Zeitdauer verglichen, nachdem ein Schweißarbeitszyklus
abgeschlossen worden ist. Dies macht es möglich, sofort zu bestimmen,
ob der Roboter das Schweißen
korrekt durchgeführt
hat. Wenn das Schweißen
nicht korrekt durchgeführt
worden ist, wird ein Alarm herausgegeben, um den Roboter zu stoppen
(der Roboter kann alternativerweise in Betrieb gehalten werden).
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Ferner
kann das Signal (Schweißanormalitätssignal)
herausgegeben werden, an eine externe Vorrichtung, um dem Werkstück, das
die Anormalität enthält, zu ermöglichen,
bezüglich
der zu den folgenden Verfahrensschritten übermittelten Information verändert zu
werden, oder dem Werkstück
zu ermöglichen,
zu einer Reparaturstufe oder ähnlichem
transportiert zu werden. Zusätzlich
kann die Anormalitätengeschichte
in der Steuertafel des Roboters gehalten werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung zeigt.
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2 stellt
ein Konzept für
einen Verfahrensablauf dar, wenn das Schweißen korrekt durchgeführt wird.
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3 illustriert
ein Konzept für
einen Verfahrensablauf, wenn es eine Anormalität beim Schweißen gibt.
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4 ist ein Flußdiagramm zum Erklären der
gegenwärtigen
Erfindung.
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BESTE VERWIRKLICHUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Beschreibung einer Vorrichtung zum Steuern eines Lichtbogenschweißroboters
als eine Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung wird nunmehr gegeben.
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1 ist
ein Konzeptblockdiagramm, das ein Beispiel eines Systems zum Verwirklichen
der gegenwärtigen
Erfindung zeigt, bei welchem 1 einen Hauptkörper des
Roboters kennzeichnet; 2 eine Schweißmaschine kennzeichnet; und 3 einen
Robotersteuerer kennzeichnet.
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Der
Roboterhauptkörper 1 bezieht
sich auf eine instruierte Position, die in einem Speicherbereich 4 für eine angegebene
Position gespeichert ist, der unter Verwendung eines (nicht gezeigten)
Instruktionsbetriebsblocks gesetzt worden ist, und wird durch einen
Steuerbereich 5 für
den Roboterbetrieb basierend auf einem Roboterbetriebsprogramm angetrieben,
das in einem Roboterbetriebsprogrammspeicherbereich 12 gespeichert
ist.
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Lichtbogenbilden
an der Schweißmaschine 2 wird
ein/aus-geschaltet unter Steuerung eines Lichtbogensteuerbereichs 6.
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7 kennzeichnet
einen Lichtbogenstromdetektor (oder einen Lichtbogenspannungsdetektor), der
das Stromerfassungssignal (oder das Spannungserfassungssignal),
das darin erhalten wird, an 8 liefert.
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8 kennzeichnet
einen Lichtbogenerfassungssignaldetektor, der bestimmt, daß ein Lichtbogen brennt,
wenn das Lichtbogenerfassungssignal größer als ein Referenzstrom IS
ist, der zuvor unter Verwendung des (nicht gezeigten) Instruktionsbetriebsblocks
gesetzt worden ist.
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9 kennzeichnet
einen Speicherbereich für eine
gewährbare
Lichtbogenbrenndauer (Ts), welche unter Verwendung des (nicht gezeigten)
Instruktionsbetriebsblocks zuvor gesetzt. worden ist. Die gewährbare Lichtbogenbrenndauer
(Ts) ist basierend auf der Schweißdauer für jede Schweißlinie festgesetzt
worden.
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10 kennzeichnet
eine Lichtbogenbrenndauermeßvorrichtung
zum Messen der Zeitdauer, während
der ein Lichtbogenerfassungssignal B von dem Lichtbogenerfassungssignaldetektor 8 herausgegeben
wird, nach dem Empfangen einer Aufforderung A zum Starten einer
Lichtbogenbrenndauermessung. Nach einer anderen Aufforderung zum
Starten der Lichtbogenbrenndauermessung wird die gemessene Lichtbogenbrenndauer
(Tg) zurückgesetzt,
und die Zeitmessung wird jedes Mal bei 0 gestartet.
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11 kennzeichnet
einen Lichtbogenbrenndauerkomparator, der, in Antwort auf eine Aufforderung
C zum Ausgeben eines Resultats der Lichtbogenbrenndauerbeobachtung,
die Lichtbogenbrennduer (Tg), die von der Lichtbogenbrenndauermeßvorrichtung 10 gemessen
wird, mit der gewährbaren
Lichtbogenbrenndauer (Ts) vergleicht.
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13 kennzeichnet
einen Auswahlbereich zum Beenden des Roboterbetriebs, der eine Auswahl
in Antwort auf die Erfassung einer Anormalität beim Schweißen von
dem (nicht gezeigten) Instruktionsbetriebsblock durchführt, gemäß der nur
ein Alarm ausgefertigt wird (um das Resultat auszugeben) oder der Roboter
angehalten wird.
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Während die
Aufforderung zum Starten der Messung der Lichtbogenbrenndauer und
die Aufforderung zum Ausgeben des Resultats der Lichtbogenbrenndauerbeobachtung
manuell unter Verwendung des Instruktionsbetriebsblocks herausgegeben
werden können,
ist es praktischer, diese durch den Roboterbetriebsspeicherbereich 5 herauszugeben.
Insbesondere Instruktionen, die mit den beiden Aufforderungen zusammenhängen, sind
festgelegt und enthalten in dem Roboterbetriebsprogramm in vorherbestimmten
Bereichen (Schritten) darin, wenn die Operationen angegeben worden
sind. Dies ermöglicht,
die Lichtbogenbrenndauer zu messen und die Ausgabe des Resultats
der Lichtbogenbrenndauerbeobachtung in einem vorherbestimmten Bereich
automatisch herausgeben zu können.
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4 ist ein Flußdiagramm, das das gegenwärtige Ausführungsbeispiel
erklärt.
Um die Beschreibung deutlicher zu machen, wird auf 2 und 3 Bezug
genommen, die ein Konzept für
ein Verfahren, das durchgeführt
wird, wenn das Schweißen korrekt
durchgeführt
wird, bzw. ein Konzept für
ein Verfahren, das durchgeführt
wird, wenn eine Anormalität
beim Schweißen
auftritt, illustrieren.
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Ein
Beispiel wird nun beschrieben, in welchem ein zu schweißender Bereich
unter Verwendung eines Schweißstartpunkts,
eines Zwischenpunkts 1, eines Zwischenpunkts 2 und
eines Endpunkts angegeben wird.
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Zuerst,
wie in 2 gezeigt, wird die Zeitdauer, die für das Schweißen eines
Bereichs benötigt wird,
festgesetzt als die Summe der gemessenen Lichtbogenbrenndauern t1,
t2 und t3 zwischen diesen Arbeitsschritten. Auf diese Summe wird
sich als die gewährbare
Lichtbogenbrenndauern (Ts) bezogen. Wenn eine Anormalität während des
Schweißvorgangs
auftritt und der Betrieb nach einem unterbrochenen Schweißen fortfährt, wie
in 3 gezeigt, ist die gemessene Lichtbogenbrenndauern
für diesen zu
schweißenden
Bereich die Summe von t1, t2 und t4, die kürzer ist, als die gewährbare Lichtbogenbrenndauer
(Ts). Dies ermöglicht,
daß die
Existenz eines nicht geschweißten
Bereichs erkannt wird.
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Eine
Beschreibung des Flußdiagramms
für die
gegenwärtige
Erfindung, das in 4 gezeigt ist, wird
nunmehr gegeben.
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Wenn
eine Aufforderung zum Starten der Lichtbogenbrenndauerbeobachtung
ausgefertigt worden ist, wird das Lichtbogenbrenndauerbeobachten
durch Löschen
der Lichtbogenbrenndauer, die bis dahin erhalten worden ist, auf
0 gestartet.
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Die
Lichtbogenbrenndauer wird solange aufintegriert, bis eine Aufforderung
zur Ausgabe des Resultats der Lichtbogenbrennzeitbeobachtung ausgefertigt
wird.
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Wenn
eine Aufforderung zur Ausgabe der Lichtbogenbrenndauer ausgefertigt
worden ist, wird die Lichtbogenbrenndauer, die bis dahin erhalten worden
ist, mit einer vorherbestimmten, gewährbaren Lichtbogenbrenndauer
(Ts) verglichen. Wenn die Lichtbogenbrenndauer (Tg) größer als
die gewährbare
Lichtbogenbrenndauer (Ts) ist, wird erkannt werden, daß das Schweißen korrekt
durchgeführt
worden ist, ohne ungeschweißte
Bereiche, und das Verfahren wird beendigt werden. Wenn die Lichtbogenbrenndauer
(Tg) kleiner als die gewährbare
Lichtbogenbrenndauer (Ts) ist, wird erkannt werden, daß das Schweißen versagt
hat. Wenn das versagte Schweißen
erkannt worden ist, wird, wenn nicht festgelegt worden ist, daß der Roboter
angehalten werden soll, eine Nachricht, die das Auftreten eines
Fehlers beim Schweißen
angibt, ausgefertigt, um die Anormalität an externe Vorrichtungen
auszugeben, und das Verfahren wird beendet. Wenn es bestimmt worden
ist, daß der
Roboter angehalten werden soll, wird eine Roboterstopaufforderung
ausgefertigt und das Verfahren beendet.
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In
dem Fall einer Unterbrechung der Lichtbogenbrennung kann das Schweißen ferner
in eine Richtung entgegen der angegebenen Richtung durchgeführt werden.
In solch einem Fall wird das Erhalten der Zeit, die während des
Schweißens
in der entgegengesetzten Richtung der gemessenen Lichtbogenbrenndauer
verbraucht worden ist, ein Problem hervorrufen. Wenn Schweißen in der
Richtung entgegen der angegebenen Richtung stattfinden kann, wird
eine andere Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung, wie im Anschluß beschrieben, verwendet
werden.
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Insbesondere
wird die Lichtbogenbrenndauer nur gemessen, wenn ein energetischer
Zustand erfaßt
wird, in welchem der Lichtbogenstrom oder die Lichtbogenspannung
gleich groß oder
größer als
ein vorherbestimmter Wert ist und sich der Roboter in der angegebenen
Schweißrichtung
bewegt. Da der Roboterbetriebssteuerbereich stets die Bewegung des Roboters
im Auge behält,
kann dies einfach durch Kombinieren dieser Daten und des Lichtbogenerfassungssignals
B erreicht werden.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
oben beschrieben, ist es gemäß der gegenwärtigen Erfindung,
selbst wenn eine Anormalität während des
Schweißens
unter Einsatz eines Lichtbogenschweißroboters stattfindet, oder
wenn die Bedienperson den Roboter an einer fehlerhaften Position
wieder startet, nachdem er angehalten worden ist, aus irgendeinem
Grund, möglich,
stets verläßlich zu erfassen,
ob sich der Roboter in einem nicht geschweißten Bereich oder nicht in
Einklang mit einer Geschichte des oben Festgehaltenen befindet.
Als ein Resultat kann der Roboter geschweißte Produkte herstellen, ohne
ungeschweißte
Werkstücke,
die durch fehlerhaften Betrieb oder Störungen erzeugt wurden, an die
folgenden Verfahrensstadien zu liefern.