TW199120B - - Google Patents

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199120 Λ 6 Π 6 經濟部屮央樣準局C3：工消赀合作社印3i 五、發明説明（1) 本發明係有關一種用以控制包括一用來實施一在工件 上的既定操作；夾具之相對位移的工具且該工作傜由一自 動定位糸统來控制的裝置，尤指包括用以控制前述操作之 一機組；主要適於用來經由前述驅動設備控制前述夾具之 開啓及闊閉之一何服控制機組；用以控制前述定位糸統之 一機組及適於用以提供有關前述操作程序之資訊之一感測 器之此種裝置。 具有一夾具或其他夾具元件之工具可藉例如一電子點 焊夾具，用以夾住或曲附或裝訂之一工具，或相同型式之 任何其他工具予以組合完成，其中，被装設鉸鐽或導桿之 夾片式之兩共同操作的元件即需於一特定瞬時内移向欲被 處理或組合之工件，然後再移開並被轉移至另一工作位置 ，該自動定位条統可由一自動裝置或一控制器在一可規劃 程式的控制器或電腦之控制下以被數量化或類似情況之控 制予以組合完成。 上面已論及夾具及各該工件間之相對位移，當包含夾 具之工具相對於地面像靜止不動時，該相對位移足以抵補 自動裝置對工件之移動，且當工件相對於地面係靜止不動 時，其自動裝置亦輸送該工具。 在適當的位置被伺服控制之上述驅動設備可藉一伺服 控制氣壓致動器，一伺服液壓致動器或一機械糸統相結合 之一伺服控制之電動機予以組合完成。 該電動技術已被描述，尤其是以下列名稱建檔之下列 專利申請案中： 本紙张尺度逍用中國Β家橒毕（CNS)T4規格（210x297公龙) 81. 2. 20,000 -3 - (請先閲請背而-之注意事項再碭寫本頁) 裝< 訂_ 線· 1991^0 Λ 6 Η 6 經濟部中央標準局KX工消费合作社印魟 五、發明説明（3 1 985年8月9日建檔之法國專利申請案第 8 5 1 2 2 3 9 號； 1 987年2月1 1日建檔之法國專利申請案第 87 400305 號； 1 989聿9月20日建檔之法國專利申請案第 89 12344 號。 為描述本發明尋求解決之難題，下列描述係兩個上面 所界定的裝置型態中之現在已知的技術，假定該難題係在 於控制被固定以一伺服控制的電致動器之一電阻熔接夾具 Ο 其說明係參考下列圖式之圖1至36,其中： 圖1係被固定以一螺釘電致動器之一點焊夾具之一只 有輪廊的側視圔； 圖2 a顯示連接夾具，自動定位条統（自動裝置）及 分別用以熔接及定位用之控制機组之一第一種方式； 圖2 b顯示該裝置之前述部份可被連接之第二種方式 » 圖3 a顯示圖2 a之連接中之熔接電極之軌跡；及 圖3 b顯示圖2 b之連接中之前述電極之一可能的軌 跡。 圖1顯示被固定以一電致動器1之一熔接夾具，該夾 具因包括一單一鉸鏈7而被稱為'' X夾具〃，該夾具傜由 一上電極承載臂3及一下電極承載臂2所組成，兩承載臂 像彼此相對應地被樞接於上述鉸鐽軸心7上，兩承載臂之 裝· 訂- 線- 本紙張尺度边用中SB家標準（CNS)T4規格（2】0χ297公；«：) 81. 2. 20,000 4 — 1991^0 Λ 6 η 6 經濟部屮央櫺準灼员工消赀合作社印製 五、發明説明（3) 一係藉諸如被描述於1989年9月20日建檔之第89 1 2 3 4 4號法國專利説明書内之一補償及自動定心条 統予以連接至夾具之固定的支架1 4 ,其電致動器1首先 傺經一致動器桿11連接至承載臂3,再經一致動器固定 片5及一曲柄2 a連接至承載臂2 ,其電致動器係由一馬 達所組成，該馬達之轉子1 0容納有螺帽及一球螺釘糸統 6 ,以將馬達之旋轉蓮動轉換成桿1 1之移動，該馬達包 括一分解器型或其他型（增量的，電位計等）之位置感測 器8,因此，使其控制糸統被告知轉子之角度位置且因此 而使馬達及球螺釘組件被伺服控制於適當位置及速度，本 說明書中所適用之其他感測器（用以測量力、電流、加速 度等）亦可被設置。 在所描述之實施例中，其夾具係被安裝於適於用來轉 移其夾具之一自動裝.置之肘節9中，而欲被熔接之工件 1 2 /及1 3 /與地面相比較則仍維持於靜止狀態。 結合其馬達及鉸鐽即使關閉夾具成為可能，亦即，於 電極2 <及3 /之間夾住薄板狀金屬工件1 2 /及1 3 > ，因此將工件帶向彼此，一旦足夠的力量被提供時，電流 即通過其組合的工件以於工件1 2 /及1 3 /間形成一融 化點，因此獲得一點熔接N，一旦其熔接週期被完成，該 馬達即被控制來開啓承載臂2及3 ,傜以伺服控制条統將 其開啓成分離得足夠遠而使其抵達接下來的點N+ 1，一 旦該夾具已被開啓，該自動裝置即可將其轉移至接下來的 點並開始一新的熔接週期。 (請先閲讀背而'之注意事項再项寫本頁) 裝· 訂 線· 本紙ft尺度边用中國國家梂準（CNS)T4規格（210X2!)7公放） 81. 2. 20,000 Λ 6 η 6 i991；;0 五、發明説明（4) 圖2 a及2 b顯示在一控制機組1 4之控制下被安裝 於自動裝置13末端之一夾具12，其夾具傜被連接至一 溶接箱1 5 (控制該操作之機組）以控制熔接週期，亦即 ，用以監視流過欲被熔接之工件之熔接電流。 兩種結構可被提供來供伺服控制其夾具馬達之機組 1 6所用： 第1種結構：此結構係顯示於圖2 a中，其何服控制 機組16係被包含於熔接箱15内，因此而出現許多優點 a) 在各該電極之位置，各該電極間之力量及熔接電 流間即可獲得精確的同步，此即引起週期時間之減少（一 旦達到必要的力量，熔接電流立即可被提供）； b) 改進品質（當電流流動時，其力量之強度則知係 可信賴的）； c )改進可信賴性（當夾具關閉時，有關於各該電極 間之距離之許多試驗卽可被執行：不論金屬薄片之堆叠厚 度是否正確；不論已被磨損之電極有多遠等等）；及 d)有關於熔接之所有參數的一起被聚集於一單一的 控制機組内，因此於熔接部份及把手部份（自動裝置）間 提供一清楚之功能性的分離。 不幸地，此結構卽因其夾具之開啓並非由自動裝置所 控制之事實而存在有一缺點：在自動裝置可被容許移至下 一値點之前，該夾具必需已被開啓得足以確定其兩點間之 任何干擾均可被清除，此即形成圖3 a中所示之軌跡，不 本紙張尺度遑用中國國家«準(CHS) Ή規«5(2】0χ297公龙） (請先閲讀背而.之注意帘項#碣寫本頁) 裝- 線. 經濟部屮央標準局EC工消ft·*合作社印製 81. 2. 20,000 6 A 6 Π 6 199120 五、發明説明（5) 幸地，為獲得此種開始（部份a — b )所需之時間則被加 至週期時間，因此，即不利於此裝置之生産力，同樣地， 僅在一旦自動裝置已抵達下一點（點C )時關閉方可開始 ,供關閉（c 一 d )所需之時間隨後即被加至自動裝置之 位移時間。 第2種結構：此結構相當於圖2 b ,其中，其伺服控 制機組16係被整合於自動裝置控制箱14内，縱使該控 制箱1 4組合了一額外的軸（例如若自動裝置已有六個軸 即為一第七軸），其控制箱14隨後即可控制其夾具，且 其結果是：該控制箱14可使夾具之開啓與自動裝置之其 他位移同步，此即形成圖3b中所示之軌跡，該技術具有 一直接的優點：用以開啓及關閉正在從一點移向另一點之 夾具所需之時間可藉自動裝置之位移時間完全地或部份地 被遮蔽，因此弔起巨大的生産力增益，此外，此概念大大 地藉自動裝置訓練幫助了駐場規劃。 相反地，此方法即包括了被列前述技術之a優點"之 缺點： a )難以於各該電極之位置，各該電極之力置間及熔 接電流間獲得同步，因此加長力週期時間； b)此同步的困難度可造成品質之降低； c )關於其熔接操作並無特殊的測試功能：監視堆叠 的薄片狀金屬工件之厚度；監視電極磨損之範圍.........等 等； d )於熔接功能及處理功能（自動裝置）間並無明顯 本紙ft尺度边用中國國家楳準（CKS)TM規怙（210x297公;it) (請先閲請背而-之注意事項#艰寫本頁) 裝. 線· 經濟部+央梂準局κχ工消许合作社印製 81. 2. 20,000 -7 - Λ 6 Π 6 經濟部屮央榣準^貝工消赀合作杜印^ 199；1.：:;0_ 五、發明説明（6) 的區隔，因此而使調整，發展及維護變得複雜；及 e)有時需於控制箱内進行特殊的軟體發展以供自動 裝置或控制器用，例如使其可能提供位置及力量之伺服控 制其工具用。 士、. 本專%明書之一目的即在使结合控制其熔接夾具或其 類似物之上述兩種方式成為可能，以結合其優點而避免其 缺點。 根據本發明，其一般型式之裝置之持徽僳在於：前述 伺服控制機組僳被整合於用以控制定位条統之機組中，其 中，用以控制前述操作之前述機組包括一額外的伺服控制 機組，且其中，一開關亦於前述感測器之控制下被提供： 首先傜確定前述夾具之開啓及關閉之前述操作期間像 在前述機組之前述額外的伺服控制機組之控制下以控制前 述操作；及 第二則確定於前述夾具之位移期間，前述夾具之開啓 及關閉均位於前述機組之前述伺服控制機組之控制下以控 制前述定位糸統。 換句話說，一結合的控制糸統即因此而獲得以控制具 有一夾具或其類似物（例如具有熔接爪部之夾具）之工具 ，當其操作正發生時即藉操作控制機組（熔接或其類似者 )來控制夾具之開啓及關閉，而當夾具正被位移時則藉定 位条統控制機組（自動裝置控制機組）為之。 此一結合条統使得用以執行被討論中的操作之整値週 期完善成為可能（例如獲得一點熔接），係藉將夾具之移 (請先閲讀背而-之注意事項洱塥寫本頁) 裝- 訂- 線· 本紙張尺度边用中a S家楳準（CNS) Ή規格（2】0x297公龙) 81. 2. 20,000 -8 - i93i；j〇 Λ 6 B 6 經濟部屮央標準局β工消ίν·合作杜印製 五、發明説明（7) 動與由定位糸統所引起之位移同步化；藉將於定位控制糸 統（亦即自動裝置箱）及供前述操作用之控制機組（亦即 熔接箱）間之資訊交換所需的時間減至最少；及藉因前述 機組之恃殊化而待殊之方法控制討論中之操作之參數。 具有一電極夾具且根據本發明及其相關的操作之一熔 接裝置傜藉未受限的實施例且參考下列圖式之其他圖示而 描述於下，其中：’ 圖4係本裝置之整體圖； 圖5顯示其熔接電極之軌跡； 圖6 a係一熔接週期期間係如何如同一時間函數般地 改變之各該電極之位置P之圖示； 圖6b顯示如同一時間函數之各該電極間之力F,其 中，F 〇代表其熔接接力；及 圖6 c顯示其熔接電流I僳如何同一時間函數般地改 變。 圖4之裝置與圖2 a及2 b相同的部份或具有相同功 能的部份使用相同的標號，標號為1 8之感測器可由例如 提供相關的操作（在此情況下係一熔接操作，持別是各該 電極之相關位置）之進度之相關資料之一分解器所組成， 如圖2a及2b中所示，卻被組合於一起之工作12>及 1 3 /於夾具1 2被安裝於假定僳—六軸自動裝置之一自 動裝置1 3之肘節上時與地面相比較則傜靜止不動的。 如圖2a及2b所示，將夾具12之變壓器T連接至 一箱體15之一束電溴2◦即組成了一般上稱之為''其操 (請先閲讀背而-之注意事項再项寫本頁) 裝- 線- 本紙ft尺度边用中β國家楳準（CNS)T4規格（210X297公:«：) 81. 2. 20,000 9 199180 Λ 6 Π 6 經濟部屮央標準局C3：工消费合作社印$i 五、發明説明（8) 作控制機組"之字眼，其自動裝置1 3或一般性字眼其 定位条統"仍係藉一束電銳2 1連接至其控制機組1 4， 如圖2 b中所示，該機組1 4包括一類似的伺服控制機組 1 6 ,至於其控制機組1 5則包括類似於圖2 a之結構中 之一額外的伺服控制機組1 6 /且被連接至電感測器V以 經由電缆2 2控制其夾具之開啓及關閉（其相當的連接於 圖2a及2b中係同樣地標號為22)。 利用結合控制，其伺服控制機組1 6 /卽包括用以於 VREF ROBOT (自動裝置）及VREF WELD (熔接）等等間開關 之開關，同樣地，若並未提供結合控制，其機組16必需 能控制其特殊應用之位移及力量。 由致動器V之感測器1 8所提供之資料VP0S傺由線路 2 3傳輸至伺服控制機組1 6及額外的伺服控制機組 1 6 ~ ,其電開關1 7之設計使得電致動器V可被伺服控 制機組16或伺服控制機組16/所控制（其電致動器可 由一伺服控制的氫氣壓或液壓的或氣壓的致動器）。 在此種環境下，該裝置可如下列般地操作：於一熔接 順序期間，其夾具1 2係完全位於熔接箱1 5之控制下， 其整個週期包括（圖6):夾具之關閉（圖5之軌跡a— b );電極2/及3/間之壓力之應用及所結合之監視； 溶接電流I之應用；使夾具維持關閉狀態；使夾具回復至 一小的間隔狀態（圖5之軌跡b — c ),該小間隔剛好大 得足以從欲被熔接一起之金屬片12/及13/分離出兩 電極2 >及3 ”，該 ''小間隔〃之位置可由使用者來規劃 (請先閲請背而-之注意#項洱项寫本頁) 裝· 線- 衣紙張尺度边用中SH家《準（CHS)T4規怙（2]0x29·/公;¢) 81. 2. 20,000 -10 - 1991S0 Λ 6 Η 6 經濟部屮央梂準；^ A工消费合作社印3i 五、發明説明（9) Ο 此刻，其熔接控制糸統即將一 ''週期末端〃之信號傳 送至自動裝置13且使電開關17從自動裝置13切換至 控制信號VREF R0S0T，此刻，其自動裝置箱1 4即控制夾 具1 2之馬達V以使夾具之開啓及關閉與自動裝置移向點 Ν+1 (圖5之軌跡c_d)之移動同步，此即使獲得被 用以轉移其自動裝置所需之時間X所掩蔽之用以開啓及關 閉夾具所需的時間使其完#之一軌跡成為可能，當抵逹N + 1時，而夾具1 2又位於其 ''小間隔"位置中，其自動 .裝置13即停止移動且傳送一START信號至熔接箱1 5 , 其熔接箱卽電開關1 7切換至來自箱體才身之VREF WELD 信號，從此刻開始，其夾具12即由熔接箱1 5所控制且一新 的熔接順序即可開始。 在圖6 C中，上述START指令傜位於A處而其週期之 末端係位於B處，係相當於從熔接箱1 5切換至自動裝置 控制箱1 4之伺服控制，级相當於夾具1 2之被關閉， 级相當於壓力被提供至電極，_〇_级相當於熔接電流流動 •期間之時間，止_级相當於壓力被維持期間，je_極相當於各 該電極被打開。 亦可能一旦其夾具已打開超過或小於參考其 ''小簡Ί "所規割之值時立即於自動獲得之VREF WELD及VREF ROBOT間切換，此將有利於進一步減少其週期時間。 其開闋1 7可形成伺服控制機組1 6而不用形成額外 的伺服控制機組1 6 -，該開關可為電子式、機電式、光 (請先閲請背而乏注.：；¥項再塥寫本頁) 裝< 訂· 線. 本紙张尺度逍用中國國家樣準（CNS)T4規ffi(2〗0x29V公龙) 81. 2. 20,000 -11 - 199130_ 五、發明説明（ΐφ 學式或某些其他型式者 Λ 6 Π 6 經濟部屮央榀準局工消^合作社印製 (請先閲-;*?背而乏注贲>項#塥寫本頁) 裝. 線- 本紙張尺度逍用中a國家樣準（CNS)T4規ffi(2】0x297公*) 81. 2. 20,000 12 -

Claims (1)

1. 曰修 止 A7 B7 C7 D7 經濟部中央棣準居w工消费合作杜印製 六、申請專利範園 第81102805號專利申讅案 中文申請專利範圍修正本 民國81年11月修正 1. 一種用以控制包括用來於工作上進行一特殊操作 之夾具之工具的裝置，其夾具及前述工件間之相對位移俗 由一自動定位統所控制，前述裝置包括用以控制前述操作 之一機組（15);主要適於用來經由驅動設備控制前述 夾具之開啓及關閉之一伺服控制機組（1 6 );用以控制 前述定位条統（13)之一機組（14);及適於用來提 供有關前述操作之進度的資訊之一感铆器（18),該裝 置之特擻在於：前述伺服控制機組（1 6)俗被整合於機 組（14)内以控制定位糸統；用以控制前述操作之前述 機組（15)包括一額外的伺服控制機組（16 /)； 一開關（17)亦俗在述慼測器（18)之控制下被提供 ♦ 首先確定前述夾具之開啓及關閉之前述操作期間僳在 用以控制前述操作之前述機組（15)之前述額外的伺服 控制機組（16)之控制下；及 第二則確定前述夾具之位移期間，前述夾具之開啓及 關閉僳在用以控制前述定位糸統（13)之前述機組之前 述伺服控制機組（16)之控制下。 2. 根據申請專利範圍第1項中所述之裝置，其特激 在於：前述開關（17)係形成前述額外之伺服控制機組 (1 6 / )之一部份。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝· 訂. .線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 一 1一 81.9.10,000 1991 Ο, A7 B7 C7 D7 鳗濟部中央櫟準屬R工消费合作杜印製 六、申請專利範固 3. 根據申請專利範圍第1項中所述之裝置，其待徽 在於：前述開關（1 7 )係形成前述何服控制機組（1 6 )之一部份。 4. 根據申請專利範圍第1至3項之任一項中所述之 裝置，其特徽在於：於工件上被執行之前述操作僳一熔接 操作，其夾具（12)包括兩熔接電極（2>, 3>)。 5. 根據申請專利範圍第1至3項之任一項中所述之 裝置，其特徽在於：於工件上被執行之前述操作偽一曲附 ，壓镑或卡釘操作。 6. 根據申諳專利範圍第1項所述之裝置，其待徴在 於：前述驅動設備（1, V),俗由一電螺釘致動器所組 成。 7 .根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徽在 於：前述驅動設備傜由一伺服控制的氫氣壓或液壓或氣壓 致動器所組成。 8.根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徴在 於：用以控制前述定位糸統之前述機組（14)偽由用以 控制一自動裝置之一控制箱所組成。 9 .根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徽在 於：用以控制前述定位糸統之前述機組（1 4)係由一數 值控制糸統，一可規劃的控制器、一電腦或其類似物所組 成。 10.根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之 裝置，其特徵在於：前述開關（1 7 )你一電開關、一機 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -丨裝· 訂. .線. 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐）-2_ 81.9,10,000 A7 991^0 B7 C7 D7 六、申請專利範圍 電開關或一光學開關。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). —裝. 訂. .線· 經濟部中央標準局具工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） ~ 0 ~ 81.9.10,000