-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Punktschweißvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Herkömmlich wird Schweißenergie zu der primären Wicklung eines Transformators, der
für jede Punktschweißeinrichtung vorgesehen ist, zugeführt. Mit anderen Worten wird
allgemein eine einzelne Punktschweißeinrichtung durch eine einzige Schweißkraftquelle
aktiviert.
-
In der herkömmlichen Punktschweißeinrichtung müssen allerdings, da die Energie von
einer einzelnen Schweißkraftquelle zu einem einzelnen Transformator davon zugeführt
wird, wenn eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen angeordnet ist, ein
Transformator und eine Punktschweißkraftquelle für jede Punktschweißeinrichtung
jeweils vorgesehen werden. Als Folge ist es notwendig geworden, die Transformatoren
und die Schweißkraftquellen (die teuersten Einheiten) zusammen für eine Vielzahl von
Punktschweißeinrichtungen zu kaufen.
-
Zusätzlich existiert, da eine Vielzahl von Unterbrechern der Benutzer (dieselbe wie die
Anzahl der Schweißkraftquellen) notwendig ist, dabei ein anderes Problem
dahingehend, daß sich die Kapazität der ankommenden Energie erhöht und deshalb
der Installationsraum dafür auch groß wird.
-
Aus der US-A-5 072 090 ist eine Punktschweißvorrichtung bekannt, die eine einzelne
Schweißkraftquelle, einen Gleichrichter, eine Speichereinheit zum Speichern einer
Anzahl von Schweißprogrammen und eine Steuereinheit zum Steuern der
Punktschweißvorrichtung aufweist. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Vielzahl von
Punktschweißeinrichtungen auf, von denen jede einen Transformator besitzt, der
parallel zu einer einzelnen Schweißkraftquelle durch selektiv betätigbare
Umschalteinrichtungen verbunden ist. Die Punktschweißeinrichtungen gemäß diesem
Dokument werden durch eine zentrale Steuereinheit gesteuert. Jede der
Punktschweißeinrichtungen wird durch ein zentrales Programm gesteuert und wird
durch ein Aktivierungssignal aktiviert. Die Steuereinheit steuert die
Schweißstromzufuhrzeit zu den verschiedenen Punktschweißeinrichtungen. Die
Schweißzeiten sind nicht zueinander entsprechend dem zentralen Schweißprogramm
überlappend.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Punktschweißvorrichtung, wie sie
vorstehend angegeben ist, zu schaffen, die eine einfache Struktur sicherstellt und
Punktschweißeinrichtungen besitzt, die unabhängiger voneinander arbeiten können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine
Punktschweißvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
-
In der Punktschweißvorrichtung ist es, da eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen
alternierend durch einen Schweißstrom, der durch den Schweißstromverteiler verteilt
wird, aktiviert werden kann, möglich, die Anzahl von Punktschweißkraftquellen, den
Installationsraum und die Kosten davon zu reduzieren.
-
Eine Ausführungsform einer Punktschweißvorrichtung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
-
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das die Punktschweißvorrichtung
darstellt;
-
Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm zum Unterstützen bei der Erläuterung der
Schweißbetriebssequenz, bei der Schweißstrom zu zwei Punktschweißeinrichtungen
von einem einzelnen Stromverteiler zugeführt wird; und
-
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zum Unterstützen bei der Erläuterung der
Schweißbetriebssequenz.
-
In Fig. 1 sieht die Punktschweißvorrichtung einen Unterbrecher 15 für den Benutzer,
eine Schweißkraftquelle 5, die mit dem Unterbrecher des Benutzers verbunden ist,
einen Schweißstromverteiler 7, der mit der Schweißkraftquelle 5 verbunden ist, und eine
Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C, vor.
-
Die Schweißkraftquelle 5 besitzt einen Gleichrichter 9. Der Schweißstromverteiler 7
umfaßt eine Verzweigungseinheit 11, drei automatische Schalter 13A, 13B und 13C,
einen Mikroprozessor 10, eine Speichereinheit 12, usw.. Jede der
Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C besitzt eine Schweißelektrode 3A, 3B oder
3C, einen Transformator 23A, 23B oder 23C, einen Startschalter 28A, 28B oder 28C,
einen digitalen Schalter 29A, 29B oder 29C. Die Schweißelektrode 3 ist an einem Ende
einer Schweißpistole (nicht dargestellt) zum unter Druck setzen und Punktschweißen an
einem Objekt, das geschweißt werden soll, befestigt.
-
Weiterhin ist der Stromverteiler 7 zwischen der Schweißkraftquelle 5 und den jeweiligen
Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C verbunden, um den Schweißstrom zu den
Schweißelektroden 3A, 3B und 3C der Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C
jeweils zuzuführen. Weiterhin ist der Unterbrecher des Benutzers mit dem Gleichrichter
9 der Schweißkraftquelle 5 über ein Energieversorgungskabel 17 verbunden. Der
Gleichrichter 9 ist mit der Verzweigungseinheit 11 über ein Energieversorgungskabel 19
verbunden. Die Verzweigungseinheit 11 ist mit den jeweiligen automatischen Schaltern
13A, 13B und 13C über Energieversorgungskabel 21A, 21B und 21C jeweils verbunden.
Weiterhin sind die jeweiligen, automatischen Schalter 13A, 13B und 13C mit den
primären Wicklungen der Transformatoren 23A, 23B und 23C, die in den
Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C untergebracht sind, über die
Energieversorgungskabel 25A, 25B und 25C jeweils verbunden. Andererseits sind die
sekundären Wicklungen der Transformatoren 23A, 23B und 23C mit den
Punktschweißelektroden 3A, 3B und 3C der Punktschweißeinrichtungen über
Energieversorgungskabel 27A, 27B und 27C jeweils verbunden.
-
Weiterhin sind die Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C mit digitalen Schaltern
29A, 29B und 29C jeweils versehen. Wenn jeder dieser digitalen Schalter 29A, 29B und
29C eingeschaltet wird, kann irgendeines einer Vielzahl von Schweißprogrammen, die
in der Speichereinheit 12 des Stromverteilers 7 gespeichert sind, ausgewählt werden.
Das Schweißprogramm bestimmt die Schweißsequenz (Priorität) der
Punktschweißeinrichtungen, den Schweißdruck (einschließlich des Richtdrucks), die
Schweißdruckzeitdauer, den Schweißstromwert, die Schweißstromzeitdauer, usw., so
daß der Schweißstromverteiler 7 durch den Mikroprozessor 10 davon gemäß dem
ausgewählten Programm gesteuert werden kann.
-
Zum Beispiel können dann, wenn zwei Punktschweißeinrichtungen 1A und 1B
angeordnet sind, 1. bis 8. Programme durch den digitalen Schalter 29A ausgewählt
werden, und 9. bis 15. Programme können durch den digitalen Schalter 29B ausgewählt
werden. Allerdings wird dann, wenn Programme anders als das 1. bis 8. Pragramm
durch den digitalen Schalter 29A ausgewählt werden, der Stromverteiler 7 keinen Strom
zuführen, und wenn Programme anders als die 9. bis 15. Programme durch den
digitalen Schalter 29B ausgewählt werden, wird der Stromverteiler 7 keinen Strom
zuführen.
-
Hierbei wird eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen parallel zueinander
alternierend wie folgt aktiviert:
-
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird, wenn zwei Punktschweißeinrichtungen 1A und 1B der
drei Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C verwendet werden, und wenn weiterhin
ein Startsignal Ss durch den Startschalter 28A der Punktschweißeinrichtung 1A zu einer
Zeit t1, ein wenig bevor der Startschalter 28B der Punktschweißeinrichtung 1B ein
Startsignal Ss zu der Zeit t2 erzeugt, erzeugt wird, der Druck der
Punktschweißeinrichtung 1A auf einen Richtdruck Pd eingestellt, wie durch (A)
dargestellt ist. Andererseits wird der Druck der Punktschweißeinrichtung 1B auf einen
Schweißdruck Pw zu der Zeit t2, wie durch (B) dargestellt ist, eingestellt.
-
Hiernach ändert sich in der Punktschweißeinrichtung 1A der Richtdruck Pd zu dem
Schweißdruck Pw (unter Druck gesetzter Zustand) zu der Zeit t3 und weiterhin wird der
Schweißstrom Iw durch die Schweißelektrode 3A der Punktschweißeinrichtung 1A zu
der Zeit t4 geführt.
-
Während dieser Zeit wird in der Punktschweißeinrichtung 1B ein Schweißdruck Pw nach
der Zeit t2 beibehalten. Allerdings wird, unmittelbar nachdem die
Punktschweißeinrichtung 1A deaktiviert wird und der Schweißstrom Iw zu der Zeit t5
endet, der Schweißstrom Iw durch die Schweißelektrode 3B der
Punktschweißeinrichtung 1B zu der Zeit t6 geführt. Während des Schweißbetriebs der
Punktschweißeinrichtung 1B wird, da das darauffolgende Startsignal Ss durch die
Punktschweißeinrichtung 1A zu der Zeit t7 erzeugt wird, wie durch (D) dargestellt ist,
und zwar in der Punktschweißeinrichtung 1A, der Richtdruck Pd zu der Zeit t7 erzeugt
und weiterhin wird der Schweißdruck Pw zu der Zeit t8 erzeugt. Unter diesen
Bedingungen wird, wenn die Punktschweißeinrichtung 1B deaktiviert wird und der
Schweißstrom Iw zu der Zeit t9 endet, und zwar in der Punktschweißeinrichtung 1A, der
Druck einmal herunter auf den Richtdruck Pd zu der Zeit t10 gesenkt und dann zu dem
Schweißdruck Pw zu der Zeit t11 angehoben. Danach wird der Schweißstrom Iw dort
hindurch zu der Zeit t12 wieder geführt, wie durch (F) dargestellt ist.
-
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein allgemeinerer Schweißvorgang der
Punktschweißvorrichtung nachfolgend beschrieben.
-
Zuerst steuert, wenn eines der Schweißprogramme, gespeichert in der Speichereinheit
12 des Schweißstromverteilers 7, durch den digitalen Schalter 28 der
Punktschweißeinrichtung 3 ausgewählt wird, der Mikroprozessor 10 den gesamten
Schweißvorgang (den Schweißdruck, die Druckzeitdauer, den Stromwert, die
Stromzeitdauer, usw.) der Punktschweißvorrichtung gemäß dem ausgewählten
Programm.
-
Der Mikroprozessor (nachfolgend als eine Steuerung bezeichnet) 10 prüft, ob
Startsignale Ss durch die jeweiligen Punktschweißeinrichtungen 1 erzeugt sind (in
Schritt ST1), und weiterhin, ob eine Vielzahl von Startsignalen Ss simultan erzeugt
worden ist (in Schritt ST2). Falls NEIN, das bedeutet, falls nur ein Startsignal Ss erzeugt
worden ist, schreitet die Steuerung zu Schritt ST8 fort, um die Punktschweißeinrichtung
1 zu aktivieren, die das Startsignal Ss erzeugt. Um die Punktschweißeinrichtung zu
aktivieren, wird zuerst ein niedriger Richtdruck und dann ein hoher Schweißdruck an die
Elektrode angelegt. Danach wird ein Schweißstrom Iw durch die
Punktschweißeinrichtung geführt. Weiterhin prüft die Steuerung, ob eine vorbestimmte
Zeitdauer (bestimmt durch das Programm) abgelaufen ist, und dadurch wird die
Punktschweißeinrichtung deaktiviert (in Schritt ST9). Falls JA, endet die Steuerung.
Im Schritt ST2 speichert, falls JA, das bedeutet, falls eine Vielzahl von Startsignalen
simultan erzeugt worden ist, die Steuerung und die Sequenz der erzeugten Startsignale
Ss (in Schritt S3). Weiterhin aktiviert die Steuerung die Punktschweißeinrichtung, die
zuerst das Startsignal erzeugt hat (Punktschweißeinrichtung mit dem ersten Startsignal),
und stellt die anderen, verbleibenden Punktschweißeinrichtungen auf den
Schweißdruckzustand ein (in Schritt ST4). Weiterhin prüft die Steuerung, ob die
Punktschweißeinrichtung des ersten Startsignals aktiviert worden ist, nachdem eine
vorbestimmte Zeit abgelaufen ist (in Schritt ST5). Falls JA, aktiviert die Steuerung die
Punktschweißeinrichtung, die als zweite das Startsignal erzeugt hat
(Punktschweißeinrichtung des zweiten Startsignals) und stellt die anderen,
verbleibenden Punktschweißeinrichtungen auf die Schweißdruckbedingung ein (im
Schritt ST6). Weiterhin prüft die Steuerung, ob die Punktschweißeinrichtung des
zweiten Startsignals aktiviert worden ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist
(in Schritt ST7). Der ähnliche Vorgang, wie er vorstehend beschrieben worden ist, wird
durch die Anzahl der Punktschweißeinrichtungen wiederholt.
-
Weiterhin schreitet die Steuerung zu Schritt ST8 fort, um die Punktschweißeinrichtung
zu aktivieren, die das letzte Startsignal Ss erzeugt. Weiterhin prüft die Steuerung, ob
eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, und dadurch wird die letzte
Punktschweißeinrichtung deaktiviert (in Schritt ST9). Falls JA, endet die Steuerung.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, kann eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen
alternierend durch Aktiveren nur einer Punktschweißeinrichtung (die das Startsignal
früher erzeugt) und durch Einstellen der anderen, verbleibenden
Punktschweißeinrichtungen auf den Schweißdruck- (unter Druck gesetzter) Zustand in
der Sequenz der Startsignale aktiviert werden.
-
Hier besteht, da die Stromzeitdauer gewöhnlich von 20 bis 400 ms reicht, gerade wenn
eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen zu derselben Zeit aktiviert wird, keine
wesentliche Zeitverzögerung (die Wartezeit), und zwar verglichen mit der
herkömmlichen Punktschweißeinrichtung, wobei jede eine individuelle
Schweißkraftquelle besitzt.
-
In der Punktschweißvorrichtung ist es, da der Stromverteiler 7 vorgesehen ist, gerade
wenn eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C verwendet wird,
möglich, Schweißstrom zu einer Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C
alternierend, durch wahlweises Schließen irgendeines der automatischen Schalter 13A,
13B und 13C, zuzuführen. Genauer gesagt wird, wenn ein Startsignal erzeugt und an
den Stromverteiler 7 angelegt wird, nur der automatische Schalter 13A geschlossen, um
zum Beispiel Schweißstrom zu nur der Punktschweißeinrichtung 1A zuzuführen, und
zwar ohne Schließen der automatischen Schalter 13B und 13C, so daß es möglich ist,
zu verhindern, daß Schweißstrom zu der anderen Punktschweißeinrichtung simultan
zugeführt wird.
-
Weiterhin ist es in der Punktschweißeinrichtung, da der primäre Strom (z. B. 600 A)
jedes der Transformatoren 23A, 23B und 23C durch jeden der automatischen Schalter
13A, 13B und 13C hindurchgeführt und unterbrochen wird, möglich, zu verhindern, daß
die Kontakte der automatischen Schalter abgenutzt werden, und deshalb ist es möglich,
die Größe der Kontakte zu reduzieren. Dies kommt daher, daß, da der sekundäre Strom
jedes der Transformatoren 23A, 23B und 23C bis zu 20.000 A groß ist, ein großer
Schalter verwendet werden muß, um einen großen Strom hindurchzuführen und zu
unterbrechen.
-
Wie vorstehend beschrieben ist, sind in der Punktschweißvorrichtung, da der
Stromverteiler 7 mit einer einzelnen Schweißkraftquelle 5 verbunden ist und weiterhin
eine Vielzahl von Punktschweißeinrichtungen 1A, 1B und 1C alternierend durch die
einzelne Schweißkraftquelle über den einzelnen, verteilten Schweißstrom geeignet
aktiviert wird, möglich, die Herstellkosten der Vielzahl der Punktschweißeinrichtungen,
die Kapazität des Unterbrechers des Benutzers, die Anzahl der Unterbrecher und den
Installationsraum zu reduzieren.