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
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Abstract
Description
(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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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