-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Punktschweißverfahren
und einen Apparat zum Schweißen übereinanderliegender
Werkstücke durch
Einklemmen und Zusammenpressen der Werkstücke zwischen einem Paar Elektroden
und durch Zuführen
elektrischen Stroms zwischen die vorerwähnten Elektroden, und, im Besonderen,
auf ein Verfahren und einen Apparat zum automatischen Detektieren
des Fehlens eines Werkstücks
oder das Einklemmen einer fremden Substanz.
-
Stand der
Technik als Hintergrund
-
Das
Punktschweißen
zum Verschweißen übereinanderliegender
Werkstücke
durch Einklemmen und Zusammenpressen der Werkstücke zwischen den gepaarten
Elektroden und durch Zuführen des
elektrischen Stroms zwischen die vorerwähnten Elektroden wird häufig angewandt
in dem technischen Gebiet des Zusammenfügens eines Chassis eines Automobils
oder dgl.. Speziell in der jüngsten Vergangenheit
haben sich der Punktschweißapparat und
der Punktschweißroboter
zum Durchführen
des automatischen Punktschweißens
weit verbreitet. Dies wird durchgeführt durch Anbringen des elektrischen
Punktschweißrevolvers
anstelle einer pneumatischen Vorrichtung an einem industriellen
Roboter, wobei die Elektroden des elektrischen Punktschweißrevolvers
durch einen Servomotor angetrieben und angepresst werden.
-
In
einer automatischen Fertigungslinie, an der der Punktschweißroboter
verwendet wird, werden die Werkstücke in einem Stromauf-Schritt
zusammengefügt
und wird die Arbeit durch eine Spannvorrichtung so fixiert, dass
sie zu einem Punktschweißschritt
transferiert werden kann. Falls die Arbeit nicht ordnungsgemäß fixiert
ist, d.h., falls von zusammenzufügenden
Teilen welche fehlen oder falls eine fremde Substanz ergriffen worden
ist, aus irgendeinem Grund, dann werden solche Defekte übersehen,
wenn sie an einer unbemannten Fertigungslinie auftreten und zu dem
Problem führen, dass
die Punktschweißung
durchgeführt
wird, wie sie ist, und dass die Arbeit dann zu einem Stromab-Schritt
transferiert wird.
-
Um
dieses Problem zu lösen,
ist bereits eine Erfindung an einem (z.B. Patentpublikation 1 oder Patentpublikation
2) Punktschweißer
zum Detektieren einer Abnormalität
des Fehlens der Arbeit durch Bestimmen des Widerstands zwischen
den Elektroden vorgeschlagen worden, und zwar zu der Zeit, zu der
die Arbeit bereits zwischen den Punktschweißelektroden geklammert ist,
wobei die Abnormalität
in Übereinstimmung
mit der Größe des Widerstandes festgestellt
wird.
- Patentpublikation 1: Ungeprüfte japanische
Patentpublikation Nr. JP-A-2000-254786.
- Patentpublikation 2: Ungeprüfte
japanische Patentpublikation Nr. JP-A-2001-138063.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Das
den Widerstand zwischen den Elektroden benutzende Verfahren führt jedoch
zu dem Problem, dass durch den Verschleiß der Elektroden der die Stromleistung
leitende Bereich verändert
wird, derart, dass sich der Widerstand für eine Plattendicke ändert, was
eine präzise
Entscheidung unmöglich macht.
Da ferner der Widerstand gemessen wird, nachdem die Arbeit zusammengepresst
worden ist, werden auf der Oberfläche der Arbeit die Schweißlinsen
oder Eindrückungen
(nuggets) gebildet. Als ein Resultat ändert sich der Widerstand,
was zu dem Problem führt,
dass die NG-Produkte
hergestellt werden, auch dann, wenn die Schweißung nach Entfernen der Defekte
erneut versucht wird.
-
Deshalb
hat die Erfindung als Gegenstand die Bereitstellung eines Punktschweißers, der
ausgebildet ist zum zuverlässigen
Detektieren eines Defekts wie des Fehlens eines Werkstücks oder
das Einklemmen einer fremden Substanz vor einer Schweißoperation.
-
Mittel zum
Lösen der
Probleme
-
Um
die vorerwähnten
Probleme zu lösen wird
erfindungsgemäß ein Punktschweißverfahren zum
Schweißen übereinanderliegender
Werkstücke vorgeschlagen,
wobei die Werkstücke
zwischen einer stationären
Elektrode und einer beweglichen Elektrode geklammert und zusammengepresst
sind, und eine elektrische Stromleistung zwischen die Elektroden
aufgebracht wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
es folgende Schritte umfasst: Vor einer tatsächlichen Schweißoperation
erfolgt eine Messung einer Position der beweglichen Elektrode, sobald
die Werkstücke
durch die Elektroden geklammert sind, der Messwert wird dann als
ein Referenzwert gespeichert; die Vermessung einer Position der
beweglichen Elektrode erfolgt zu dem Zeitpunkt, an dem die Arbeit
durch die Elektroden geklammert worden ist und zum Zeitpunkt der
Durchführung
der tatsächlichen
Schweißoperation;
und es erfolgt ein Vergleich zwischen der Position und dem Referenzwert,
um damit die Schweißoperation
auszuführen,
sofern die Position in Bezug auf den Referenzwert innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches liegt, hingegen erfolgt das Abgeben einer
Warnung und das Unterbrechen der Schweißoperation, sofern die Position
nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.
-
Wirkungen
der Erfindung
-
Wie
oben beschrieben worden ist, ergibt sich der Effekt, dass die Plattendicke
der Arbeit in Bezug auf den Hub der beweglichen Elektrode detektiert wird,
so dass der Defekt das Fehlen der Arbeit zuverlässig detektiert werden kann.
Darüber
hinaus kann ein zweckbestimmter Sensor weggelassen werden, der eine
zweckbestimmte Geräteausstattung
wäre, so
dass der Defekt einfach und kostengünstig detektiert werden kann,
um die Prozesssicherheit an dem Punktschweißroboter zu verbessern.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnung
-
1 ist
ein konzeptionelles Diagramm eines Punktschweißrevolvers zur Verwendung der
vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung
von Bezugszeichen und Zeichen
-
- 1
- Punktschweißrevolver
- 2
- Rahmen
- 3
- Stationäre Elektrode
- 4
- Bewegliche
Elektrode
- 5
- Servomotor
- 6
- Arbeit
bzw. Werkstücke
-
Bester Modus
zum Ausführen
der Erfindung
-
Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend spezifisch unter Bezug
auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben.
-
Ausführungsform 1
-
1 ist
ein konzeptionelles Diagramm eines Punktschweißrevolvers und zeigt die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung designiert die Bezugsziffer 1 einen
Punktschweißrevolver
bzw. eine Punktschweißzange.
Der Punktschweißrevolver 1 ist
integral zusammengefügt mit
dem nicht gezeigten Transformator und ist am vorne liegenden Ende
des nicht gezeigten Roboters angebracht, so dass er zu einer Position
bewegt werden kann, die in einer Steuervorrichtung des vorerwähnten Roboters
programmiert ist, um dort die Punktschweißung durchzuführen.
-
Die
Bezugsziffer 2 designiert den Rahmen des Punktschweißrevolvers 1.
An dem unteren Bereich des Rahmens ist eine stationäre Elektrode 3 angebracht,
während
an dem oberen Bereich eine bewegliche Elektrode 4 angebracht
ist. Die bewegliche Elektrode 4 wird durch einen Servomotor 5 so
angetrieben, dass sie nach oben und nach unten bewegt werden kann,
um eine Arbeit 6 (Werkstücke) zwischen sich und der
stationären
Elektrode 3 zu klammern und zusammenzupressen. Der Servomotor 5 ist
als eine zusätzliche
Achse des vorerwähnten
Roboters durch die vorerwähnte
Steuervorrichtung des Roboters gesteuert, so dass die bewegliche
Elektrode 4 frei in ihrer Position, der Geschwindigkeit
und dem Schub (oder der Anpresskraft) gesteuert wird.
-
Als
nächstes
wird ein Punktschweißvertahren,
zugeordnet zu dem Punktschweißrevolver 1,
beschrieben. Das Punktschweißverfahren
der vorliegenden Erfindung ist unterteilt in den "Plattendickenmessungs-Schritt" und den "Überprüfungs-Schritt".
-
(Plattendickenmessung)
-
- (1) Eine Referenzarbeit ist mit einer Spannvorrichtung
gesetzt. Die Referenzarbeit ist eine Arbeit oder sind Werkstücke, die
aktuell zu bearbeiten ist bzw. sind, und die als ordnungsgemäß bestätigt worden
sind, insofern, dass weder Teile oder Werkstücke fehlen noch dass darin
eine fremde Substanz eingeklemmt ist.
- (2) Die Steuervorrichtung des Roboters wird umgeschaltet von
dem "Spielmodus" in den "Gebrauchsmodus", um die "Plattendickenmessung" auszuwählen.
- (3) Eine Schweißarbeit
(Programm) wird durchgeführt.
Der "Gebrauchsmodus" und die "Plattendickenmessung" sind ausgewählt. In
diesem Fall wird die aktuelle Schweißung nicht durchgeführt, sondern
wird für
jeden Schweißpunkt
tatsächlich eine
Plattendickenmessung vorgenommen.
- (4) Die Plattendickenmessung wird so ausgeführt, dass eine Position (TH)
gemessen wird, an welcher die bewegliche Elektrode 4 gegen
die Referenzarbeit 6 anliegt. Spezifisch wird TH bestimmt durch
Zählen
der Pulsanzahl eines Absolut-Encoders, der den Drehwinkel des Servomotors 5 anzeigt
und durch Multiplizieren dieser Pulsanzahl mit einem vorbestimmten
Koeffizienten. Der Wert TH korrespondiert mit dem Hub, der durchgeführt worden
ist zwischen der Position der beweglichen Elektrode 4,
die mit dem Nullpunkt des gesamten Encoders korrespondiert, und
der Position, an der die bewegli che Elektrode gegen die Arbeit 6 anliegt.
Der Wert TH wird bei dem "Überprüfungs-Schritt" als ein Referenzwert
verwendet.
- (5) Als nächstes
wird der zulässige
Bereich (THA) für
die vorerwähnte
Position (TH) an jedem Schweißpunkt
eingestellt als ein Prozentanteil des Werts TH. Spezifisch wird
auf die Existenz des Defekts der Arbeit oder des Klammerns einer fremden
Substanz geschlossen, falls der Wert TH aus dem Bereich von ± THA %
hinaus fluktuieren sollte.
- (6) Der Wert TH und der Bereich THA werden in der Roboter-Steuervorrichtung
für jeden Schweißpunkt gespeichert.
-
(Überprüfung)
-
Die Überprüfung wird
an jedem Schweißpunkt
ausgeführt,
indem die Schweißarbeit
in einem Playback-Modus ausgeführt
wird. Hierbei verursachen Verschleißerscheinungen an der stationären Elektrode 3 und
der beweglichen Elektrode 4 Probleme. Dies ist deswegen
der Fall, da mit einem Verschleiß der beweglichen Elektrode
der Bewegungshub der beweglichen Elektrode 4 zunimmt. Deshalb wird
der Verschleiß der
Elektrode periodisch gemessen, z.B. nach jeweils 100 Schweißpunkten.
Die Messung des Verschleißes
kann einfach vorgenommen werden durch Aktivieren des Schweißpunktrevolvers 1 in
leerem Zustand ohne eine Arbeit 6 in dem Schweißpunktrevolver
einzuklemmen, und durch Vergleichen der Aktion der beweglichen Elektrode
zu dem Zeitpunkt, an welchem die stationäre Elektrode 3 und
die bewegliche Elektrode 4 aneinander anliegen, mit der
Aktion, die vorlag, ehe Verschleiß eintrat. Dieser Verschleiß wird nachfolgend durch
DMF ausgedrückt.
-
Nun
wird die Überprüfung gemäß der vorliegenden
Prozedur durchgeführt.
- (1) Die stationäre Elektrode 3 wird
gegen die hintere Fläche
der tatsächlichen
Arbeit 6 zur Anlage gebracht.
- (2) Die bewegliche Elektrode 4 wird aktiviert, um sich
gegen die vordere Fläche
der Arbeit 6 anzulegen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Position
(TR) der beweglichen Elektrode 4 bestimmt. Wie der Wert
TH, wird der Wert TR bestimmt durch Multiplizieren der Pulsanzahl
des Absolut-Encoders mit einem vorbestimmten Koeffizienten.
- (3) Der Wert (TR-DMF), welcher vorbereitet ist durch Korrigieren
der Position TR mit dem Verschleiß, wird bestimmt und dann verglichen
mit der Position (oder dem Referenzwert) TH wie beschafft zum Zeitpunkt
der Plattendickenmessung.
- (4) In dem Fall, in welchem der Wert von TR-DMF größer ist
als TH·(100
+ THA)/100, wird entschieden, dass irgendeines der Werkstücke fehlt,
und wird die Punktschweißung
unterbrochen, um eine Warnung abzugeben.
- (5) In dem Fall, in welchem der Wert von TR-DMF kleiner ist
als TH·(100
+ THA)/100, wird entschieden, dass in dem Werkstück eine fremde Substanz eingeschlossen
ist, und wird die Punktschweißung
unterbrochen, um eine Warnung abzugeben.
- (6) Sobald der Arbeiter, der die vorerwähnte Warnung erhalten hat,
den Defekt beseitigt, wie das fehlende Werkstück, löscht der Arbeiter die Warnung
und öffnet
er erneut die Punktschweißoperation.
-
Die "Plattendickenmessung" und die "Überprüfung" werden in der Software in der Steuervorrichtung
des Roboters ausgeführt,
können
jedoch auch ausgeführt
werden durch eine Steuervorrichtung einer Schweißstromquelle. Weiterhin ist
es möglich,
zu verhindern, dass an der Arbeit 6 die Schweißlinse (nugget)
tritt, falls die Anpresskraft der beweglichen Elektrode 4 bei
der "Plattendickenmessung" und der "Überprüfung" mit einem niedrigen Wert gewählt wird als
der, der bei der tatsächlichen
Schweißung
angewendet wird.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Die
Plattendicke der Arbeit wird unter Bezug auf den Hub der beweglichen
Elektrode detektiert, derart, dass der Defekt, wie das Fehlen des
Werkstücks,
zuverlässig
detektiert werden kann. Die vorliegende Erfindung findet ihre Anwendung
bei Punktschweißrobotern,
wobei eine zweckorientierte Geräteausstattung,
wie ein zweckorientierter Sensor, weggelassen werden kann.
-
Zusammenfassung
der Offenbarung
-
Es
wird ein Punktschweißapparat
angegeben, der ausgebildet ist zum zuverlässigen Detektieren eines Defekts
vor einer Schweißoperation,
wie des Fehlens von Werkstücken
oder die Klammerung der fremden Substanz.
-
Es
wird ein Punktschweißvertahren
angegeben zum Verschweißen übereinanderliegender Werkstücke (6),
die zwischen einer stationären
Elektrode (3) und einer beweglichen Elektrode (4)
geklammert und zusammengepresst sind, wobei zwischen den Elektroden
(3) und (4) eine elektrische Stromleistung aufgebracht
wird. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Sobald die Werkstücke (6) durch
die Elektroden (3) und (4) geklammert worden sind,
wird vor einer tatsächlichen
Schweißoperation eine
Position der beweglichen Elektrode (4) gemessen, und als
ein Referenzwert TH gespeichert, wird ferner eine Position TR der
beweglichen Elektrode (4) gemessen, sobald die Werkstücke (6)
durch die Elektroden (3) und (4) geklammert sind
und zu dem Zeitpunkt der Ausführung
der tatsächlichen
Schweißoperation;
und werden die Position TR und der Referenzwert TH verglichen, um
dann die Schweißoperation
durchzuführen,
falls die Position TR innerhalb eines vorbestimmten Bereiches in
Bezug auf den Referenzwert TH liegt, hingegen wird eine Warnung
abgegeben und die Schweißoperation
unterbrochen, falls die Position TR nicht innerhalb des vorbestimmten
Bereiches liegt.