FR2464781A1

FR2464781A1 - Slave welding pincer - with drive cylinder for pincer opening controlled by servo-valve and microprocessor

Info

Publication number: FR2464781A1
Application number: FR7922861A
Authority: FR
Inventors: Michel Hebert
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-03-20
Also published as: FR2464781B1

Abstract

Welding pincer of the slave type comprises a drive cylinder for one of the arms of the pincer w.r.t. the other arm, and uses a servo valve for controlling the cylinder and an angular position stop mechanism to determine at any moment the angle made by the arms of the pincer, and consequently, the sepn. of its electrodes. The pincer represents an improvement over the two position open-and-closed type by being infinitely variable, and is an improvement over the oleopneumatic type which has the drawbacks of excessive times of opening and closing and rise and fall of pressure.

Description

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Michel HEBERT, est relative à une pince de soudure asservie.The present invention, due to the collaboration of Mr. Michel HEBERT, relates to a bonded welding clamp.

Les pinces de soudure, couramment utilisées sur les robots de soudure dans la construction automobile, fonctionnent grâce à un distributeur à tiroir qui agit par tout ou rient Pour l'instant, il nty a que deux positions possibles pour les mâchoires d'une pince : ou elles sont ouvertes ou elles sont fermées et ce sont deux positions invariables.Welding tongs, commonly used on welding robots in the automotive industry, work thanks to a drawer distributor which acts by all or laughs For the moment, there are only two possible positions for the jaws of a clamp: either they are open or they are closed and these are two invariable positions.

En pratique, on envoie de l'air comprime dans un surpresseur qui comprime de l'huile qui, à son tour, est envoyée dans le vérin pour le déplacer dans un sens ou dans l'autre et commander soit lsouverture, soit la fermeture de la pince0 Le temps de montée en pression à l'intérieur du vérin de commande est relativement long et comme le système de contrôle de pression est peu précis, on ssst sûr qu'à 20 ou 30 % près que la bonne pression est établie, on #ajoute une temporisation pour laisser la pression s'établir.Une électrovalve ouvre l'air comprimé pour déclencher la montée en pression de lahuile dans le surpresseur et ce nsest que 180 millisecondes après que l'on peut envoyer la soudure.In practice, compressed air is sent into a booster compressor which compresses oil which, in turn, is sent into the cylinder to move it in one direction or the other and control either the opening or the closing of the gripper0 The pressure build-up time inside the control cylinder is relatively long and since the pressure control system is not very precise, we are sure that within 20 or 30% that the right pressure is established, we # add a time delay to allow the pressure to build up. A solenoid valve opens the compressed air to trigger the pressure rise of the oil in the booster and this is only 180 milliseconds after the weld can be sent.

Le contrôle s'effectue par tout ou rien par le fait qu'un relais se colle à partir d'une certaine valeur de pression d'huile et ce capteur de pression actuellement utilisé est peu satisfaisant car d'une pré cision insuffisante. Un bon capteur de pression coûte cher. Si l'on considère qu'une pince effectue jusqu'à quatre-vingts points de soudure par cycle, on voit que le robot, qui est équipé d'une telle pince, fonctionne finalement à un rythme assez lent, rythme ralenti par le temps perdu à llouverture et à la fermeture de la pince ainsi qusà l'établis- sement de la pression0
En outre, une pince de soudure comprend essentiellement comme éléments actifs deux électrodes dont il convient de surveiller le degré dsusure pour savoir quand il devient opportun de les limer ou de les changer.The control is carried out by all or nothing by the fact that a relay sticks from a certain value of oil pressure and this pressure sensor currently used is unsatisfactory because of an insufficient precision. A good pressure sensor is expensive. If we consider that a clamp performs up to eighty solder points per cycle, we see that the robot, which is equipped with such a clamp, ultimately operates at a fairly slow pace, rhythm slowed by time lost when opening and closing the clamp as well as when establishing the pressure0
In addition, a welding pliers essentially comprises as active elements two electrodes, the degree of wear of which must be monitored so as to know when it becomes advisable to file or change them.

Sinon les électrodes se matent, la surface en contact avec la tole augmente et le travail exécuté est de mauvaise qualité.Otherwise the electrodes mat, the surface in contact with the sheet increases and the work performed is of poor quality.

Dans la recherche d'un gain de temps, l'utilisation dsune pince classique de type oléopneumatique présente les inconvénients dtavoir des temps d'ouverture et de fermeture, des temps de montée en pression et de chute de pression trop importants.In the search for time savings, the use of a conventional pliers of the oleopneumatic type has the drawbacks of having opening and closing times, too high pressure rise and pressure drop times.

La présente invention permet d'éviter ces inconvénients.The present invention makes it possible to avoid these drawbacks.

Suivant un premier aspect, la présente invention concerne une pince de soudure asservie du type comportant un vérin d'entralnement d'un des bras de la pince par rapport à l'autre bras, remarquable en ce qu'elle utilise une servovalve pour la commande du vérin et un capteur de position angulaire pour déterminer à tout moment l'angle fait par les bras de la pince et, par conséquent, l'écartement de ses électrodes.According to a first aspect, the present invention relates to a slave soldering clamp of the type comprising a cylinder for centering one of the arms of the clamp relative to the other arm, remarkable in that it uses a servovalve for the control of the cylinder and an angular position sensor to determine at any time the angle made by the arms of the clamp and, consequently, the spacing of its electrodes.

Avantageusement, la pince de soudure asservie suivant la présente invention est associée à un microcalculateur de pilotage.Advantageously, the bonded welding clamp according to the present invention is associated with a control microcomputer.

Suivant une caractéristique de réalisation, le microcalculateur comporte une mémoire qui contient la valeur d'écartement des électrodes de la pince et il compare en permanence cette valeur à celle lue et transmise par le capteur de position angulaire, si bien qu'il en déduit une valeur d'erreur et envoie une valeur de courant de correction à un générateur de courant pilotant ladite servovalve.According to one characteristic of embodiment, the microcomputer includes a memory which contains the value of spacing of the electrodes of the clamp and it constantly compares this value with that read and transmitted by the angular position sensor, so that it deduces therefrom a error value and sends a correction current value to a current generator driving said servovalve.

Suivant un second aspect, la présente invention concerne un procédé d'utilisation d'une pince de soudure asservie possédant tout ou partie des caractéristiques décrites ci-dessus, procédé remarquable en ce qutil comporte un calage automatique du zéro d'ouverture des électrodes au début de chaque cycle de soudure.According to a second aspect, the present invention relates to a method of using a slave welding clamp having all or part of the characteristics described above, a method remarkable in that it comprises an automatic setting of the zero opening of the electrodes at the start of each welding cycle.

Avantageusement, le microcalculateur envoie l'ordre "demande soudure" à l'équipement électrique annexe ad hoc lorsqu'il constate une déformation des bras de la pince par l'intermédiaire du capteur de position angulaire.Advantageously, the microcomputer sends the order "welding request" to the ad hoc annex electrical equipment when it detects a deformation of the arms of the clamp via the angular position sensor.

Avantageusement encore, le microcalculateur peut être équipé d'une alarme avertissant que l'état d'usure des électrodes nécessite leur changement.Advantageously also, the microcomputer can be equipped with an alarm warning that the state of wear of the electrodes requires their change.

D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit et qui ntest donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet, on se reportera au dessin joint, illustrant de façon schématique un mode de réalisation non limitatif du dispositif suivant l'invention.Other characteristics will emerge from the description which follows and which is given only by way of example. To this end, reference will be made to the accompanying drawing, schematically illustrating a non-limiting embodiment of the device according to the invention.

Suivant la représentation de la figure unique ci-jointe, une pince à souder asservie en position comprend par hypothèse un bras mobile 4 et un bras fixe 5. Le bras mobile 4 est entraîné en rotation autour de l'articulation 3 de la pince par la tige 2 d'un vérin hydraulique 1.According to the representation of the attached single figure, a welding clamp controlled in position by hypothesis includes a movable arm 4 and a fixed arm 5. The movable arm 4 is rotated around the joint 3 of the clamp by the rod 2 of a hydraulic cylinder 1.

Une crémaillère qui n'a pas été représentée et qui est solidaire de la tige 2 du vérin hydraulique entralne en rotation un pignon qui est solidaire de l'axe de rotation d'un capteur de position angulaire 7 qui donne en permanence l'angle que font entre eux le bras mobile 4 et le bras fixe 5 de la pince. Suivant l'invention, le vérin hydraulique 1 est piloté dans les deux sens par une servovalve 8 qui reçoit un courant positif ou négatif d'un générateur de courant 10 commandé par un microcalculateur il qui reçoit en permanence les informations fournies par le capteur de position angulaire 7 par un conducteur 13. Le microcalcu
lateur Il contient dans sa mémoire RAM 12 la valeur d'écartement des électrodes 9 de la pince à souder. Il compare cette valeur à celle lue et transmise par le capteur de position angulaire 7.Il en déduit une valeur d'erreur qui, multipliée par un gain K, donne la valeur du courant de correction qu'il envoie sur le générateur de courant 10. Le chargement de la valeur d'écartement des électrodes 9 de la pince à
souder dans la mémoire RAM 12 peut être effectué en parallèle par les entrées logiques 14 du microcalculateur 11. Il peut être également effectué en utilisant sa liaison série 15. Cette liaison série permet la communication avec un robot, une commande centralisée ou tout autre
système disposant lui-meme d'une liaison série.A rack which has not been shown and which is integral with the rod 2 of the hydraulic cylinder rotates a pinion which is integral with the axis of rotation of an angular position sensor 7 which permanently gives the angle that between them the movable arm 4 and the fixed arm 5 of the clamp. According to the invention, the hydraulic cylinder 1 is controlled in both directions by a servovalve 8 which receives a positive or negative current from a current generator 10 controlled by a microcomputer il which permanently receives the information provided by the position sensor angular 7 by a conductor 13. The microcalcu
reader It contains in its RAM memory 12 the spacing value of the electrodes 9 of the welding gun. It compares this value with that read and transmitted by the angular position sensor 7. It deduces therefrom an error value which, multiplied by a gain K, gives the value of the correction current which it sends to the current generator 10 The loading of the spacing value of the electrodes 9 of the clamp
soldering in the RAM memory 12 can be carried out in parallel by the logic inputs 14 of the microcomputer 11. It can also be carried out using its serial link 15. This serial link allows communication with a robot, centralized control or any other
system which itself has a serial link.

En émettant un ordre "demande soudure", le microcalculateur commande l'ouverture de la servovalve 8, ce qui revient à alimenter le vérin 1 avec le débit maximal dans le sens de la fermeture de la pince. Les électrodes 9 de la pince se ferment pour atteindre une position définie, d'une part, par le contact entre les deux électrodes et, d'autre part, par la pression maximale sur le vérin. Lorsqu'un seuil de position est atteint et détecté par le microcalculateur 11 par l'intermédiaire du capteur de position angulaire 7, le microcalculateur envoie l'ordre de souder à un coffret de soudure. A la fin du cycle de soudure, le coffret répond au microcalculateur qui commande le débit maximal d'ouverture de la servovalve 8. La pince s'ouvre pour atteindre la valeur d'ouverture programmée.Avant d'atteindre cette valeur, la pince passe par un second seuil de position qui est détecté par le microcalculateur. Ce dernier envoie alors un ordre qui peut commander le déplacement du robot ou de la machine sur lequel est installée la pince de soudure pour aller exécuter une autre soudure un peu plus loin et ainsi de suite de place en place.By issuing a "welding request" command, the microcomputer controls the opening of the servovalve 8, which amounts to supplying the jack 1 with the maximum flow rate in the direction of closing of the clamp. The electrodes 9 of the clamp are closed to reach a defined position, on the one hand, by the contact between the two electrodes and, on the other hand, by the maximum pressure on the jack. When a position threshold is reached and detected by the microcomputer 11 via the angular position sensor 7, the microcomputer sends the order to weld to a welding cabinet. At the end of the welding cycle, the box responds to the microcomputer which controls the maximum opening flow rate of the servovalve 8. The clamp opens to reach the programmed opening value. Before reaching this value, the clamp passes by a second position threshold which is detected by the microcomputer. The latter then sends an order which can control the movement of the robot or of the machine on which the welding clamp is installed in order to carry out another welding a little further and so on from place to place.

Les électrodes de la pince à souder s'usent. La position zéro correspond au contact sous pression des électrodes au point que dans cette position, les bras 4 et 5 de la pince à souder sont incurvés vers l'intérieur. Au fur et à mesure de l'usure, la position zéro va s'écarter de la position pince fermée. Pour remédier à cet inconvénient, une procédure de recalage automatique de la position zéro est programmée dans le microcalculateur 11. The electrodes of the welding gun wear out. The zero position corresponds to the pressure contact of the electrodes to the point that in this position, the arms 4 and 5 of the welding tongs are curved inwards. As it wears out, the zero position will deviate from the closed clamp position. To remedy this drawback, an automatic zeroing procedure is programmed in the microcomputer 11.

Avec le système illustré au dessin, la distance entre les électrodes 9 peut être réglée à la valeur minimale compatible avec les obstacles à éviter pendant le déplacement de la pince d'un point de soudure au suivant. Cette distance étant réglable à sa valeur minimale, le temps de fermeture de la pince jusçutà ce que ses électrodes soient en contact et son temps d'ouverture peuvent être minimaux.With the system illustrated in the drawing, the distance between the electrodes 9 can be adjusted to the minimum value compatible with the obstacles to be avoided during the movement of the clamp from one welding point to the next. Since this distance is adjustable to its minimum value, the closing time of the clamp until its electrodes are in contact and its opening time can be minimal.

Le vérin 1, actionnant la pince, est piloté par une servovalve 8 qui permet de le stabiliser à l'ouverture demandée. La servovalve apporte un débit élevé, ce qui permet un mouvement rapide de la pince. La servovalve assure une montée rapide en pression et, de cette manière, la pression correcte nécessaire au soudage est rapidement atteinte. De mebme à l'ouverture, la chute de pression est rapide.The jack 1, actuating the clamp, is controlled by a servovalve 8 which makes it possible to stabilize it at the requested opening. The servovalve provides a high flow rate, which allows rapid movement of the clamp. The servovalve ensures a rapid increase in pressure and, in this way, the correct pressure necessary for welding is quickly reached. From opening to opening, the pressure drop is rapid.

Le contrôle de pression est amélioré tout au long de l'opération dans la position fermée, les électrodes de la pince sont en contact et la pression est maximale sur le vérin i. Les bras 4 et 5 fléchissent sous l'effort.The pressure control is improved throughout the operation in the closed position, the clamp electrodes are in contact and the pressure is maximum on the cylinder i. Arms 4 and 5 flex under stress.

Au fur et à mesure que la pression dans le vérin 1 diminue et avant que les électrodes ne s'écartent effectivement, le capteur 7 enregistre un déplacement angulaire qui correspond à la détente des bras 4 et 5. On a ainsi la possibilité d'associer l'évolution de la position angulaire à celle de la pression. Sur la pince actuelle, la montée en pression est divisée en 17 incréments de position.As the pressure in the cylinder 1 decreases and before the electrodes actually move away, the sensor 7 records an angular displacement which corresponds to the relaxation of the arms 4 and 5. It is thus possible to associate the evolution of the angular position to that of the pressure. On the current clamp, the pressure increase is divided into 17 position increments.

Le microcalculateur il pilote la servovalve 8. Il contrôle le capteur de position angulaire 7. Il reçoit les ordres de ltopérateur par ses entrées 14 ou 15 ou bien il émet des informations : soit sous forme de "contacts secs", soit par sa liaison série 15. Le microcalculateur effectue une analyse permanente de ltensemble du dispositif et peut en signaler les défauts. Il permet un rattrapage d'usure automatique des électrodes à chaque cycle robot, machine et signale quand les électrodes 9 doivent être changées.The microcomputer it controls the servovalve 8. It controls the angular position sensor 7. It receives orders from the operator by its inputs 14 or 15 or else it transmits information: either in the form of "dry contacts", or by its serial link 15. The microcomputer performs a permanent analysis of the entire device and can report faults. It allows automatic wear compensation of the electrodes at each robot, machine cycle and signals when the electrodes 9 must be changed.

Les avantages du système décrit ressortent clairement de ce qui précède et se traduisent par un gain de temps considérable. Avec une pince classique utilisant un surpresseur, il faut compter 180 millisecondes à partir du début du cycle avant de transmettre l'ordre "demande soudure" à l'équipement électrique annexe, alors qu'avec la pince suivant l'invention ce temps est réduit à 20 secondes. On peut dire qu'avec la pince suivant la présente invention le temps de montée en pression du vérin est réduit dans le rapport de 5 à 1. On gagne du temps en limitant l'ouverture des électrodes à une valeur judicieuse. La servovalve bénéficie d'un temps de réponse très court entre le moment où l'on demande un débit et le moment où il s'établit. La servovalve établit un équilibre permanent autour du vérin grâce à la lecture permanente de position angulaire des bras de la pince à l'aide du capteur 7. C'est en cela que consiste l'asservissement qui réduit les temps de réponse. On tire avantage de la déformation des bras 4 et 5 de la pince de soudure pour éviter l'utilisation d'un capteur de pression, instrument peu précis dans la mesure où il est bon marché. The advantages of the system described are clear from the above and translate into considerable time savings. With a conventional pliers using a booster, it is necessary to count 180 milliseconds from the start of the cycle before transmitting the order "welding request" to the additional electrical equipment, while with the pliers according to the invention this time is reduced at 20 seconds. It can be said that with the pliers according to the present invention the pressure rise time of the jack is reduced in the ratio of 5 to 1. Time is saved by limiting the opening of the electrodes to a suitable value. The servovalve benefits from a very short response time between the moment when a flow is requested and the moment when it is established. The servovalve establishes a permanent equilibrium around the jack thanks to the permanent reading of angular position of the arms of the clamp using the sensor 7. This is what constitutes the servo which reduces the response times. Advantage is taken of the deformation of the arms 4 and 5 of the welding tongs to avoid the use of a pressure sensor, an imprecise instrument since it is inexpensive.

Claims

1 - Slave welding clamp of the type comprising a cylinder for entrainment of one of the arms of the clamp relative to the other arm, characterized in that it uses a servovalve (8) for controlling the cylinder (1) and an angular position sensor (7) to determine at any time the angle made by the arms of the clamp (4, 5) and, consequently, the spacing of its electrodes (9).

2 - Welding clamp according to claim 1, characterized in that it is associated with a microcomputer (11, 12) for control.

3 - Welding tongs according to claim 2, in which a memory is associated with the microcomputer, characterized in that the memory (12) contains the spacing value of the electrodes (9) of the clamp and in that the microcomputer compares in permanently this value to that read and transmitted by said angular position sensor (7), so that it deduces therefrom an error value and sends a correction current value to a current generator (10) driving said servovalve.

4 - Method of using a bonded welding clamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that one proceeds to an automatic setting of the zero opening of the electrodes (9) at the start of each cycle Welding.

5 - A method of using a bonded welding tongs according to claim 4, characterized in that the microcomputer (11) sends the order "welding request" to the auxiliary electrical equipment when it finds a deformation of the arms of the clamp via the angular position sensor (7).

6 - Method of using a bonded welding tongs according to claim 4 or 5, characterized in that the microcomputer (11) is equipped with an alarm warning that the state of wear of the electrodes (9) requires their change.