JP2004538155A - 短時間アーク溶接システム及びこのようなシステムを制御するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、要素（１２）を部品（１４）上に溶接する迅速なアーク溶接システム（１０）に関する。本発明のシステムは、溶接ヘッド（１６）、要素（１２）を部品（１４）に供給する供給装置（１２）、及び電力装置からなる。前述の制御及び電力装置は、溶接システムの安全機能を制御する安全回路を備え、これは、該システムの不正使用から特別に保護された作動を可能にし、作動の中断が部分的にキャンセルされる。この部分的な作動モードにおいては、システム（１０）の個々の部品は選択的に作動させることができ、特に、保守目的のために選択的に作動させることができる。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、
要素を部品に対して移動させる手段を有する溶接ヘッド装置と、
溶接のために、該部品に該要素を供給する供給装置と、
制御及びエネルギ装置と、
を備え、前記制御及びエネルギ装置が、
電力を該溶接ヘッド装置に供給する電源装置と、
該要素の供給及び該部品に対する該要素の移動を制御する供給制御装置と、
溶接システムの安全機能を監視し、溶接工程又は一連の溶接工程が可能になる作動状態ＯＮに加えて、該電源装置及び該供給制御装置の出力電圧が少なくとも遮断される少なくとも１つのさらに別の作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを許可する安全スイッチとを備えた、例えば金属スタッドのような要素を、例えば金属板のような部品上に溶接する短時間アーク溶接システムに関する。
本発明はさらに、このような溶接システムを制御する方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
このような短時間アーク溶接システム及び短時間アーク溶接方法は、例えば１９９９年９月にＥｍｈａｒｔ ＴＵＣＫＥＲにより発表された「Ｄｉｅ ｎｅｕｅ ＴＵＣＫＥＲ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ. Ｂｏｌｚｅｎｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ ｍｉｔ Ｓｙｓｔｅｍ！」（「新しいＴＵＣＫＥＲ技術。スタッド溶接システム！」という名称のパンフレットにより、一般には「スタッド溶接」という用語で知られている。
【０００３】
スタッド溶接技術は特に、これに限るものではないが、自動車工業において用いられる。この技術により、ねじ、ナット、目穴その他の要素を備えた又はそれらを備えないスタッドを本体パネル上に溶接することができる。原則として、これらの要素は、後で、内部トリム要素を、例えば車両本体に締結するための固定具として働く。
【０００４】
上に挙げられたＴＵＣＫＥＲによるスタッド溶接の場合においては、要素は、最初に、溶接ヘッドに置かれる。このことは、自動供給装置を用いて、例えば圧縮空気によって行うことができる。溶接ヘッドにより、要素はここで部品上の適切な点に位置させられる。次に溶接前電流が導通され、該前電流はスタッド及び部品を通って流れる。要素は次に部品に対して上昇される。アークが形成される。アーク流は、最初に、汚染物質、亜鉛、油、又はドライフィルム潤滑剤などのような表面被覆が焼かれて除去されるように選択される。電流は次に、溶接電流に切り換えられる。高い溶接電流の結果として、要素及び部品の互いに対向する端部面が溶融される。要素は次に、相互の溶融部が混合されるように、再び部品まで降下される。溶接電流は、部品に到達し、アークが短絡すると、切られる。溶融部は凝固し、溶接接合部が完成する。
【０００５】
さらに最近の実施形態においては、要素を部品に対して上昇及び降下させることは、電気モータ、特にリニアモータにより達成され、これは該要素について制御された移動をもたらす。
【０００６】
電源のため及び溶接工程を制御するために、制御及びエネルギ装置が上述のパンフレットにより設けられ、この装置はエネルギを溶接ヘッド装置に与える電源装置、並びに、供給装置により溶接のための要素の供給を制御し、かつ該要素を上昇させ下降させる供給制御装置のドライブを制御する供給制御装置を有する。制御及びエネルギ装置はさらに、溶接工程又は一連の溶接工程を可能にする作動状態ＯＮに加えて、少なくとも、電源装置及び供給制御装置の出力電圧が少なくとも遮断されるさらに別の作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを可能にする、溶接システムの安全機能を監視する安全スイッチ装置を備える。
【０００７】
このＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ状態は、導通が切られた後に、溶接システムの単純化された新しい起動を可能にするものである。
【０００８】
このような溶接システムのユーザは、障害検知又は障害修正ができるだけ単純な方法で可能になることを目的に、該システムの保守ができるだけ単純であることを期待し、継続中の生産工程ができるだけ妨げられないようにされる。さらに、性質上、数百アンペア又はそれ以上の溶接電流により作動するこのような溶接システムは、実質的な安全要求事項に適合しなければならない。
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、したがって、短時間アーク溶接システムの単純化された保守及び単純化された欠陥診断を可能にし、同時に高い安全基準と適合する改善された短時間アーク溶接システム又はこのようなシステムを制御する改善された方法を示すことである。
【００１０】
この目的は、不正ユーザによる選択的な作動から保護する手段が設けられた、作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいてシステムの個々の部品を選択的に作動させることを可能にする手段により、冒頭に述べられた形式の短時間アーク溶接システムにおいて達成される。
【００１１】
本発明の目的は、
停止コマンドについて溶接システムを監視し、
該停止コマンドが部分的に該システムをシャットダウンするＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮのためのコマンドであるかどうかを判断し、
該停止コマンドがＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮのためのコマンドである場合には、該溶接ヘッド装置についての電源装置及び要素の供給を制御する供給制御装置を遅延し、該部品に対する該要素の移動を制御し、後続して、少なくとも該電源装置及び該供給制御装置の出力電圧を遮断し、
不正な作動から守られたスイッチが作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮについての切り換え信号を発するかどうかを監視し、
許可センサがサンプリング信号を発するかどうかを監視し、
ＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮについての信号が受信され、該許可センサの該サンプリング信号が受信された場合には、該電源装置の出力電圧を同時に遮断した状態で、該溶接システムの或る機能を有効にする、
という段階からなる、アークを用いて、溶接ヘッド装置を例えば金属スタッドのような部品に対して移動させることにより例えば金属スタッドのような要素を該部品に溶接する、要素を、部品上に短時間アーク溶接するシステムを制御する方法により達成することができる。
本発明の目的は、この方法により完全に達成される。
【００１２】
本発明により、システムの個々の部品の選択的な作動がここで可能になり、高い安全基準は不正ユーザによる選択的な作動から保護する手段により同時に保障されるようになる。如何なる場合であっても、溶接システムの個々の機能の選択的な作動によってさえも、出力電圧は電源供給から遮断されるか又は切断されるかのいずれかであるため、電源装置は如何なる電圧も供給できないことがさらに保証される。この方法により、溶接方法は保守又は診断作業中の如何なるときでも作動されることはないことが保証される。
【００１３】
保守及び／又は診断作業は、システム全体がシャットダウン状態で調査される必要はなく、溶接システムの個々の機能を特定的にチェックすることができるため、実質的に容易にされる。
【００１４】
本発明の適当な開発においては、ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチとして設計された主スイッチが設けられ、この作動により制御及びエネルギ装置が該電源供給から直接切断され、シャットダウンされる。
【００１５】
この方法により、関連する規制に準じた如何なる場合においても必要とされるＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチは、同時に主スイッチとして用いることができ、この手段により構成が単純化される。
【００１６】
本発明のさらに別の開発におると、電源装置及び供給制御装置の少なくとも出力電圧は、作動モードＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて遮断され、不正使用から保護された作動モードセレクタが設けられ、前述のセレクタは、作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいてシステムの部品を選択的に作動させることを可能にするために、安全スイッチに連結されている。
この方法により、高い安全基準が維持される。
【００１７】
本発明のさらに別の開発においては、電源装置は定電流源を備え、この出力電圧は、パルス遮断スイッチにより遮断することができる。
【００１８】
この方法により、保守作業についての部分的な停止作動中に、溶接システムの個々の部品が選択的な作動を必要とする場合には、このような溶接システムのいずれの場合においても通常は存在するパルス遮断スイッチを用いて、電源装置の出力電圧を遮断することができる。さらに、溶接方法が中止される溶接工程の特定の遅延のために、パルス遮断スイッチを用いることができる。
【００１９】
本発明の好都合な開発においては、制御及びエネルギ装置は溶接システムを制御する制御装置と作動コマンドを入力する入力装置とを有する。
【００２０】
本発明のさらに別の有利な開発においては、溶接ヘッド装置を外部オペレータ制御装置と連結することができ、これを介して、作動状態ＯＮにおいて溶接工程を作動させることができる。
【００２１】
この方法により、溶接ヘッド装置を、生産工程の外部制御装置の中に、実用的に組み込むことができる。
【００２２】
本発明のさらに別の有利な開発においては、制御及びエネルギ装置は、好ましくはバスである外部オペレータ制御装置と連結することができるカスタマ・インターフェースを有する。
【００２３】
制御及びエネルギ装置を外部制御システムに連結することは、ここでは特に単純な方法により可能にされる。
【００２４】
本発明のさらに別の開発においては、作動モードセレクタは、作動状態ＯＮにおいて、溶接工程を外部オペレータ制御装置を介して作動させることができる作動モードＡＵＴＯＭＡＴＩＣと、少なくとも電源装置の出力電圧が遮断されるＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮとの間で切り換えることができる。
【００２５】
ここで、作動モードセレクタは、作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、溶接システムの選択された機能の作動を、手動作動で可能にし、かつ外部オペレータ制御装置の同時作動を両手操作により可能にする許可センサと連結されることが好ましい。
【００２６】
これらの方策の結果として、ある工程を作動させるためには、ユーザは一方の手で許可センサを作動し、他方の手で外部オペレータ制御装置を把持しなければならないため、溶接システムの或る機能の作動は両手操作によってのみ可能であることが保証される。この方法により、溶接ヘッド又は供給装置との手による接触に対して高い安全性が保証され、ＳＴＯＰ ＯＰＥＡＲＡＴＩＯＮの部分的なキャンセルにより、作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおける許可センサが、例えば、供給装置により要素を供給すること、及び溶接ヘッド装置のためのドライブを作動させて、要素を上昇させ下降させるようにすることが可能になる。
【００２７】
これらは、安全性を損なうことなく、欠陥がある場合において許可することができる最も重要な診断タスクである。
【００２８】
本発明のさらに別の開発においては、安全スイッチ装置はさらに、作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹを有し、これが作動されると、電源装置及び供給制御装置が遅延され、電源供給から切断され、一方、制御装置及び入力装置は低い保護電圧の状態で留まり、カスタマ・インターフェースには電圧が供給され、作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹの手動キャンセルは、時間遅延の後に作動状態ＯＮを再開させることになる。
【００２９】
この方策により、制御及びエネルギ装置は、継続中の溶接工程において複雑なものを生じさせることなく、必要な中止の場合に安全にシャットダウンすることができ、例えば、ユーザが該制御及びエネルギ装置のドアを開けると同時に、単純化された新しい起動が可能になる。
【００３０】
対応する方法により、好ましくは、作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、電源装置の出力電圧が遮断され、供給制御装置が遅延され、電源供給から切断され、制御装置及び入力装置は低い保護電圧の状態に留まり、カスタマ・インターフェースには電力が供給され、状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮの手動キャンセルは即時に作動状態ＯＮを再開させることになる。
【００３１】
作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮは、このようにして、作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹと対応するが、電源装置は電源供給から切断されておらず、その出力電圧が遮断されているだけであるために、効果は低減されており、その結果、ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ状態の手動キャンセル後、即時にスタンバイ状態が再開されることになる。
【００３２】
本発明の有利な開発においては、安全装置は、例えば、安全機能を伝送する外部オペレータ制御装置のような外部制御システムに連結する接続部を有する。
【００３３】
ここで、接続部は、１つ又はそれ以上のチャネルがバスとして設計されることが好ましく、ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ及びＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹコマンドの伝送及び監視のために設計されることが好ましい。
【００３４】
この方法により、外部オペレータ制御装置又は該外部オペレータ制御装置が組み込まれる外部制御システムがある場合には、安全機能を安全技術により伝送することができ、例えば、外部ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰ要求は、制御エネルギ装置の場合には状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹしかもたらさない。
【００３５】
安全スイッチは、本発明の好ましい開発において、安全技術により設計される。
この方法により、ハードウェアに関して極めて高い安全基準が保証される。
【００３６】
上に挙げられた特徴、及び以下に述べられる特徴は、示される組み合わせにおいてのみではなく、他の組み合わせ又は独立して、本発明の範囲を超えることなく用いることができることが理解される。
【００３７】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明のさらに別の特徴及び利点は、図面を参照して以下の好ましい実用的な例の説明により生じる。
図１において、本発明による溶接システムは、極めて概略的に描かれ、全体を１０として示される。溶接システム１０は溶接ヘッド装置１６を有し、これによりこの場合においてはスタッドである要素１２を、概略的に１４と示される部品に溶接することができる。図１に示されるように、溶接ヘッド１６はロボット２６のロボットアーム２８上に収容することができるが、そうされる必要があるわけではない。ロボットアーム２８上に収容することは、溶接ヘッド１６を部品１４に対して自動的に位置決めすることを可能にし、これは特に、自動化生産工場において適切なものとなる。エネルギ供給のため、及び溶接ヘッド装置１６の制御のためには、制御及びエネルギ装置２０が設けられ、さらにＴＭＰ３と示される。制御及びエネルギ装置２０はライン２５を介して供給装置２４に接続され、これを介して溶接されるべき要素１２が、ライン２３を介して、例えば圧縮空気により、溶接ヘッド装置１６に供給される。ライン２５及び２３は１つのラインによってのみ表わされているが、これらのラインは、エネルギ供給ライン、制御ライン、流体ラインなどを表わすことができ、単純性のために単一のラインによってのみ表わされていることが理解される。
【００３８】
ロボット２６は、自動化生産工場のための制御装置の一部を形成することができ、かつ好ましくは、例えばインターバス形式の産業バス３６を介して制御及びエネルギ装置２０に連結された外部オペレータ制御装置３０を有する。
さらに、供給装置を、数字２４’、２４”として示される制御及びエネルギ装置２０に接続することができ、これは次いで、さらに別の溶接ヘッド装置（図示せず）に連結される。
溶接ヘッド装置１６は、リニアモータとして示されるドライブを有するが、図１においては数字１８により概略的に示されるに過ぎない。ドライブ１８により、要素１２、例えばスタッドが、溶接工程中に、二方向矢印１９によって示されるように、部品１４に対して昇降される。
制御及びエネルギ装置２０は、設計上、ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチであり、赤／黄色でマークされた主スイッチ２２を有する。スイッチ２２は、ＥＮ ２９２−２番号６．６．６６により設計され、その機能上の設計は欧州規格ＥＮ ５１８に対応するものである。
【００３９】
ロボット２６の外部オペレータ制御３０もまた、適当なＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチ３２を有する。
制御及びエネルギ装置２０のより詳細な構造は、図２によるブロック図から見ることができる。
制御及びエネルギ装置２０は、電源装置３８を有し、ＳＭＰＳと示される。この電源装置３８は、溶接ヘッド装置１６に必要な高い電流（１，５００Ａまでの）を供給することができる定電流源を含み、この出力は、ＩＢとしてやはり省略されるパルス遮断スイッチ４０を介して遮断することができる。
供給装置２４により要素を溶接ヘッド装置１６に供給することを制御するために、及び該溶接ヘッド装置１６のリニアモータ・ドライブ１８を制御するために、ＳＦＬＭとやはり省略される供給制御装置５２が設けられる。
【００４０】
制御及びエネルギ装置２０はさらに、図２おいてＣ−ＣＰＵと示される中央制御装置５４を有する。中央制御装置５４は、制御及びエネルギ装置２０の個々の部品を連係し監視する。制御及びエネルギ装置２０を作動させるためには、図２においてはキーパッドと示される入力装置５６がライン９４、９６を介して中央制御装置５４に連結される。制御及びエネルギ装置２０はさらに、図２においてはインターフェースと呼ばれるカスタマ・インターフェース５８を有し、ライン９８、１００を介して中央制御装置５４に連結される。カスタマ・インターフェース５８は、インターバスの性質をもった産業バスであることが好ましいバス３６に連結される。
電源装置３８は、番号４２により示される接触器Ｓ１から多極ライン９２を介してその電圧を受け取る。接触器Ｓ１は、図２には示されていない接続部４８を介して主スイッチ２２からの出力に接続される。供給制御装置ＳＦＬＭ５２には、番号４４により示される接触器Ｓ２により多極ライン８４を介して電圧が供給される。接触器Ｓ２はさらに、接続部５０を介して主スイッチ２２からの出力に接続される。
【００４１】
複数の供給装置ＳＦを制御及びエネルギ装置２０に接続することができるため、各々の供給装置ＳＦは付加的に接触器４６又はＳ３を有し、これを介して供給装置ＳＦＬＭ Ｓ２から受け取られた２４ボルトの電圧供給の導通を切ることができる。供給制御装置５２は、この目的のためにライン８２、８６のそれぞれを介して、中央制御装置Ｃ−ＣＰＵ ５４に接続される。
制御及びエネルギ装置２０の安全機能を監視しかつ完全に制御するために、別々のプラグイン装置又は別々の回路カードとして示すことができる安全スイッチ６０を設けることができる。
この安全スイッチ６０は安全技術で設計され、以下により詳細に説明される制御ライン及び制御試験ラインを介して制御及びエネルギ装置２０の個々のモジュールに接続される。
さらに、制御スイッチ６０は、さらに以下に説明されるハードウェアの監視及び外部安全機能の制御に対して複数の接続部を有する。
【００４２】
本明細書において、「安全技術」は、欧州規格ＥＮ ９５４及びＥＮ ６０２０４のそれぞれによるカテゴリ４への分類を示すことを意図するものである。安全スイッチ６０は、制御及びエネルギ装置２０の様々な作動状態を監視し制御するものである。
ＯＮと呼ばれる第１の作動状態は、制御及びエネルギ装置が、バス３６を介して外部オペレータ制御３０を介して作動させることができる溶接工程について準備が整っていることを意味するものである。
以下でＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹ又はＯＳと呼ばれるさらに別の作動状態は、電源装置３８がパルス遮断スイッチ４０を介して遅延され、次いで接触器Ｓ１を介して電源供給から切断されることを意味する。さらに、供給制御装置ＳＦＬＭ５２が遅延され、接触器Ｓ２を介して電源供給から切断される。同時に、種々の供給装置２４のための２４ボルトの電源の導通が接触器Ｓ３を介して切られる。この状態においては、中央制御装置５４ Ｃ−ＣＰＵ及び入力装置５６は低い保護電圧のままで留まる一方、さらにカスタマ・インターフェース５８は、ユーザにより電流が供給され続ける。この状態からの個々の起動は不可能である。入力装置５６を介して入力することができる対応するリセット信号により作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹをキャンセルした後、接触器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が再び導通され、制御及びエネルギ装置２０は再び作動状態ＯＮに入り、その時間遅延は好ましくは約３０秒とすることができる。
【００４３】
以下で、ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ又はＳＯと呼ばれるさらに別の作動状態は、オペレータの安全状態の通常のシャットダウンに対応するものであるが、効果は低減されており、パルス遮断４０により電源装置は遅延され、安全にシャットダウンされる。供給制御装置ＳＦＬＭ５２は遅延され、接触器Ｓ２を介して電源供給から切断される一方、同時に、接触器Ｓ３が電力を供給装置ＳＦに供給するためにトリガされる。中央制御装置Ｃ−ＣＰＵ５４及び入力装置５６は低い保護電圧のままで留まる一方、カスタマ・インターフェース５８にはユーザにより外部から電流が供給され続ける。この状態からの個々の起動は不可能である。
入力装置５６を介して入力される例えばリセット信号を介して状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮをキャンセルした後、接触器Ｓ２、Ｓ３が再び閉じられ、電源装置３８がパルス遮断スイッチ４０を介して再び有効にされて、制御及びエネルギ装置は再びＯＮ状態における作動の準備が整うようになる。さらに、図２において表示ＰＲ−ＳＯ（「部分的なリセット−作動停止」）により示されるように、状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを部分的にリセットする可能性がある。これを行うためには、不正使用から守られた、設計上はキーにより作動されるスイッチとすることができる作動モードセレクタ１１６を作動させなければならない。図１にしたがって、例えば外部オペレータ制御装置３０上に配置することができる許可センサ３４を介して、溶接システムの或る機能を、次に、保守及び診断目的のために作動させることができ、以下で図３を参照することによって、さらにより詳細に説明される。
【００４４】
安全スイッチ６０は制御ライン６２を介して接触器Ｓ１に接続され、これを介してＤＭ：ＳＭＰＳ Ｓ１により示される該接触器Ｓ１の隔離を行うことができ、ここでＤＭは「電源から切断する」を示すように用いられる。ライン６４を介して安全スイッチ６０は、ライン６２を介する接触器Ｓ１の出力をトリガするコマンドが実行されたかどうかを監視し、これはＭＤ：ＳＭＰＳ Ｓ１により示され、「ＭＤ」は「モニタ切断」を表わす。
安全スイッチ６０は、電源装置ＳＭＰＳ ３８を遅延させるために、又はＩＢ：ＳＭＰＳにより示される出力電圧を完全に遮断するために、パルス遮断スイッチ４０を作動させることができる。この遮断は、ライン６８を介してパルス遮断スイッチ４０により監視される（ＭＩＢ：ＳＭＰＳ）。
接触器Ｓ２は、ライン７０を介して安全スイッチ６０によりトリガすることができ、このことは、ＤＭ：ＳＦＬＭ Ｓ２により示される。接触器の安全スイッチ６０からの隔離は、ライン７２を介して監視される（ＭＤ：ＳＦＬＭ Ｓ２）。
電源装置ＳＭＰＳは、２つのライン８８、９０を介して中央制御装置Ｃ−ＣＰＵと通信する。中央制御装置Ｃ−ＣＰＵは２つのライン８２、８６を介して供給制御装置と通信する。
【００４５】
安全スイッチ６０はさらに、ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹ及びＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ状態が作動された場合（ＯＳ＆ＳＯが遅延されていない）、さらに別の制御信号の受け取りを遮断し、開始されたあらゆる溶接工程を定められた終了にするために、遅延されていない制御信号をライン７４を介して中央制御装置Ｃ−ＣＰＵに送信する。安全スイッチ６０はさらに、ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ状態において作動停止の部分的なキャンセルが生じようとしている場合に、ライン７６を介して制御信号を中央制御装置Ｃ−ＣＰＵに与える（ＰＲ−ＳＯ）。
中央制御装置Ｃ−ＣＰＵは、溶接回路において電圧が過度になった場合にＳＭＰＳ３８を直ちに遮断するために、及び電源から直ちに切断するために、ライン７８を介して、Ｓ１を切断するコマンドを安全スイッチ６０に送信することができる（ＤＭ：ＳＭＰＳ Ｓ１）。さらに、安全スイッチ６０は、接触器Ｓ３が切断されたかどうかについての確認通知をライン８０を介して受け取る（ＭＤ：ＳＥＬＭ Ｓ３）。
安全スイッチ６０はさらに、作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＴＹ又はＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮが作動されたという遅延されていないメッセージを、ライン１０２を介してカスタマ・インターフェース５８に送る。
【００４６】
安全スイッチ６０はさらに、状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹ ＯＳ及びＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＳＯに関するコマンド及び確認通知を交換することができるように、４つの２チャネルの接続部１０４、１０６、１０８、１１０を介して、ハードウェアにより外部オペレータ制御装置３０又は外部生産制御装置に連結することができる。例えば、外部オペレータ制御装置３０のＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチ３２により作ることができる入力１０４に対する溶接システム１０の即時のシャットダウンについての外部要求は、制御及びエネルギ装置ＴＭＰ３の完全なシャットダウンをもたらすものではなく、作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹ ＯＳについての即時要求だけをもたらす。この方法により、外部ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰ信号が受け取られると、制御及びエネルギ装置２０を、定められた方法により遅延しシャットダウンすることができるため、後続して、該制御及びエネルギ装置２０の迅速な新しい起動が可能になる。作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹについての外部コマンドの正常な実行は、２つの接続部ＭＯＳ１０６を介して安全スイッチ６０により発される。
対応する方法により、作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＳＯに到達する外部コマンドを２つの接続部１０８を介して、安全スイッチ６０に送ることができ、２つの接続部ＭＳＯ１１０を介して正常な実行が報告される。
【００４７】
安全スイッチ６０はさらに、２４ボルトの作動電圧を接続するためのさらに別の２つの接続部１１２、及び作動モードセレクタ１１６を接続する２つの接続部１１４を受け取り、このセレクタは例えば、入力装置５６に組み込んでもよいし、又は別の点に設けてもよい。
作動モードセレクタ１１６は、例えば、キーにより作動されるように設計され、作動モードＡＵＴＯＭＡＴＩＣとＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮとの間の切り換えを可能にする。作動モードセレクタ１１６により、中央制御装置Ｃ−ＣＰＵ５４は、状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮが部分的にキャンセルされ、しかも例えば、許可センサ３４が同時作動された場合には、例えば該許可センサ３４をロボット２６の外部オペレータ制御３０に組み込むことができ、その作動中に或る機能が許可されることが通知される。
【００４８】
図３を参照すると、種々の停止機能及び状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮの部分的なキャンセルが以下により詳細に述べられる。
開始ウインドウ１２０においてＯＮ状態から開始し、システムは停止コマンド１２４が発されたかどうかを監視し、そのようなコマンドが発された場合には、さらに、そのコマンドが完全なシャットダウン、すなわち番号１２６により示されるＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹについての完全なシャットダウンであるかどうかを監視する。状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹについての要求である場合には、電源装置ＳＭＰＳがパルス遮断スイッチＩＢを介して遅延され遮断されて、Ｓ１により電源から切断される。さらに、供給制御装置ＳＦＬＭが遅延され、ブロック１２８により示されるように接触器Ｓ２、Ｓ３がトリガされる。この状態における個々の起動は不可能である。ここで、リセット信号が受け取られたかどうかを示すクエリ１３０を通して、ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹがキャンセルされるかどうかが監視される。リセット信号がない場合には、終了１３２に到達する。リセット信号がある場合には、接触器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が導通され、パルス遮断がキャンセルされる。システムは、ブロック１３４により示されるように、時間遅延の後に再び作動の準備が整う。
分岐１２６において、停止コマンドがＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹ ＯＳについての要求ではないと判断された場合には、ここではＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮについての要求である。この場合、ブロック１３６により示されるように、ＳＭＰＳがパルス遮断スイッチを介して遅延され、安全にシャットダウンされる。同時に、ＳＦＬＭが遅延され、Ｓ２、Ｓ３を介して電源供給から切断される。
【００４９】
この状態からは、如何なる個々の再起動も不可能である。例えば入力装置５６を介して入力することができるリセットコマンド１３８の場合には、接触器Ｓ２、Ｓ３は再び機械的に閉じられ、電源装置３８ＳＭＰＳの遮断がキャンセルされて、システムは再びＯＮ状態での作動のために準備が整う。リセットコマンドがない場合には、１４２において、作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを設定するために、作動モードセレクタ１１６が作動されたかどうかについての監視が続く。このような場合においては、１４４において、許可センサ３４が恒久的に作動されるかどうかについての監視が続く。この場合においては、ブロック１４６に示されるように、Ｓ２、Ｓ３が再び閉じられ、供給制御装置ＳＦＬＭが部分的に有効にされる。この部分的な有効化の場合においては、機能ドライブ（クレードル）が前後に移動し、供給装置（スタッド）は、機能がバス３６を介してカスタマ・インターフェース５８を介して伝送される外部オペレータ制御装置３０を介して実行することができる。許可センサ３４及び外部オペレータ制御３０の同時作動が必要であるために、このことは、両手操作によってのみ可能なものであり、オペレータにとって十分な事故保護があることになる。電源装置３８は如何なる場合であっても、パルス遮断スイッチＩＢ ４０を介してこの状態において安全に遮断されたまま留まり、如何なる溶接工程も作動することができないようにされる。
【００５０】
作動モードセレクタ１１６がＡＵＴＯＭＡＴＩＣにリセットされた場合には、状態停止作動は再びリセット信号、例えば１３８、１４０を介して終了することができる。
また、さらに別の作動状態ＷＯＲＫＳＨＯＰを与えることができるが、しかしながらこれは純粋にソフトウェアの点で設計されたものであり、安全技術によっては設計されていない。ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ ＳＴＯＰスイッチを除いて、機能ＷＯＲＫＳＨＯＰは、制御及びエネルギ装置２０の安全概念には組み込まれていない。機能ＷＯＲＫＳＨＯＰは、この機能のために別々に識別されたゾーンにおいて、この機能について特別に訓練された人によってしか実行することができない。
この作動状態においては、種々の保守又は診断機能を、供給装置ＳＦに接続されたオペレータ装置を介して実行することができる。
許可センサ３４及び供給制御装置ＳＦＬＭ５２はさらに、カテゴリ４による安全技術をもって、部分的にキャンセルされた停止作動についてリスク評価Ｓ１Ｆ１Ｐ２に基づいて設計されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による溶接システムを極めて単純な概略図で示すものである。
【図２】本発明による溶接システムについての制御及びエネルギ装置のブロック図である。
【図３】種々の作動状態における安全機能を明らかにするフローチャートである。

Claims (15)

1. 要素（１２）を部品（１４）に対して移動させる手段（１８）を有する溶接ヘッド装置（１６）と、
   溶接のために、前記部品（１４）に前記要素（１２）を供給する供給装置（２４）と、
   制御及びエネルギ装置（２０）と、
   を備え、前記制御及びエネルギ装置が、
   電力を前記溶接ヘッド装置（１６）に供給する電源装置（３８）と、
   前記要素（１２）の供給及び前記部品（１４）に対する前記要素（１２）の移動を制御する供給制御装置（５２）と、
   溶接システム（１０）の安全機能を監視する安全スイッチ（６０）と、
   を備え、前記安全スイッチ（６０）が、溶接工程又は一連の溶接工程が可能になる作動状態ＯＮに加えて、前記電源装置（３８）及び前記供給制御装置（５２）の出力電圧が少なくとも遮断される少なくとも１つのさらに別の作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮを許可するものである、例えば金属スタッドのような要素（１２）を、例えば金属板のような部品（１４）上に溶接する短時間アーク溶接システムであって、
   前記作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、手段（３４、１１６）が前記システムの個々の部品の選択的な作動を許可し、前記電源装置の出力電圧が少なくとも遮断され、前記手段（１１６）が不正ユーザによる選択的な作動から守るために設けられたものであることを特徴とする溶接システム。
2. 前記作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、前記システムの個々の部品の選択的な作動を可能にするために、前記作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、少なくとも前記電源装置（３８）及び前記供給制御装置（５２）の出力電圧が遮断され、前記安全スイッチに連結され、不正な使用から守られた作動モードセレクタ（１１６）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記電源装置（３８）が定電流源を含み、その出力電圧はパルス遮断スイッチ（４０）を介して遮断することができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接システム。
4. 前記制御及びエネルギ装置（２０）が、前記溶接システム（１０）を制御する制御装置（５４）と、作動コマンドを入力する入力装置（５６）とを有することを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の溶接システム。
5. 前記溶接ヘッド装置（１６）が、外部オペレータ制御装置（３０）に連結することができ、これを介して、溶接工程の制御を作動状態ＯＮで作動させることができることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の溶接システム。
6. 前記制御及びエネルギ装置（２０）が、好ましくはバス（３６）を介して前記外部オペレータ制御装置（３０）に連結することができるカスタマ・インターフェース（５８）を有することを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の溶接システム。
7. 前記作動モードセレクタ（１１６）が、前記作動状態ＯＮにおいて、溶接工程を前記外部オペレータ制御装置（３０）を介して作動させることができる作動モードＡＵＴＯＭＡＴＩＣと、少なくとも前記電源装置（３８）の出力電圧が遮断されるＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮとの間で切り換えることを許可することを特徴とする請求項６に記載の溶接システム。
8. 許可センサ（３４）が、手動作動の場合の前記作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ及び両手操作による前記外部オペレータ制御装置（３０）の同時作動が、前記溶接システム（１０）の選択された機能の作動を許可することを特徴とする請求項７に記載の溶接システム。
9. 前記作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおける前記許可センサ（３４）が、前記供給装置（２４）により要素（１２）の供給を可能にし、前記要素（１２）を上昇させ下降させるために前記溶接ヘッド装置のドライブ（１８）の作動を可能にすることを特徴とする請求項８に記載の溶接システム。
10. 前記安全スイッチ（６０）がさらに作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹを有し、この作動により前記電源装置（３８）及び前記供給制御装置（５２）が、遅延され、定められた方法により電源供給から切断され、前記制御装置（５４）及び前記入力装置（５６）は低い保護電圧の状態で留まり、前記カスタマ・インターフェース（５８）には電圧が供給され、前記作動状態ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹの手動キャンセルは時間遅延後に前記作動状態ＯＮの再開をもたらすようになることを特徴とする請求項４から請求項９までのいずれかに記載の溶接システム。
11. 前記作動状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮにおいて、前記電源装置（３８）の出力電圧が遮断され、前記供給制御装置（５２）が遅延され、定められた方法により電源から切断され、前記制御装置（５４）及び前記入力装置（５６）が低い保護電圧の状態で留まり、前記カスタマ・インターフェース（５８）には電圧が供給され、前記状態ＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮの手動キャンセルは即時に前記作動状態ＯＮの再開をもたらすようになることを特徴とする請求項４から請求項１０までのいずれかに記載の溶接システム。
12. 前記安全スイッチ（６０）が、例えば前記外部オペレータ制御装置（３０）のような外部制御システムに連結するための接続部（１０４、１０６、１０８、１１０）を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の溶接システム。
13. 前記接続部（１０４、１０６、１０８、１１０）が、安全技術により設計され、好ましくはＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ及びＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ ＳＡＦＥＴＹコマンドの伝送及び監視のために設計されたことを特徴とする請求項１２に記載の溶接システム。
14. 前記安全スイッチ（６０）が安全技術により設計されたことを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の溶接システム。
15. アークを用いて、溶接ヘッド装置（１６）を例えば金属スタッドのような部品（１４）に対して移動させることにより例えば金属スタッドのような要素（１２）を前記部品（１４）に溶接する、要素（１２）を、部品（１４）上に短時間アーク溶接するシステム（１０）を制御する方法であって、
    停止コマンド（１２４）について前記システム（１０）を監視し、
    前記停止コマンド（１２４）が部分的に前記システム（１０）をシャットダウンするＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮのためのコマンドであるかどうかを判断し（１２６）、
    前記停止コマンドがＳＴＯＰ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮのためのコマンドである場合には、前記溶接ヘッド装置（１６）についての電源装置（３８）及び要素（１２）の供給を制御する供給制御装置（５２）を遅延し（１３６）、前記部品（１４）に対する前記要素（１２）の移動を制御し、後続して、少なくとも前記電源装置（３８）及び前記供給制御装置（５２）の出力電圧を遮断し、
    不正な作動から守られたスイッチ（１１６）が作動モードＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮについての切り換え信号を発するかどうかを監視し（１４２）、
    許可センサ（３４）がサンプリング信号を発するかどうかを監視し、
    ＭＡＮＵＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮについての信号が受信され、前記許可センサ（３４）の前記サンプリング信号が受信された場合には、前記電源装置（３８）の出力電圧を同時に遮断した状態で、前記溶接システム（１０）の或る機能を有効にする、
    という段階からなる方法。

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