DE69406614T2

DE69406614T2 - Steuerverfahren zum Punktschweissen, und Vorrichtung die eine gesteuerte Schweisszange benützt

Info

Publication number: DE69406614T2
Application number: DE69406614T
Authority: DE
Inventors: Masao Kawase; Hirohisa Sakai; Mikiji Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2014-08-10
Also published as: KR0136358B1; US5582747A; EP0640428B1; EP0640428A1; DE69406614D1; KR950005437A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren und eine Steuervorrichtung zum Punktschweißen, die eine Servoschweißzange verwenden.
Karosseriebeplankungen bzw. Platten für Automobile werden unter Verwendung einer Schweißvorrichtung punktgeschweißt, die aus einem herkömmlich verwendeten Roboter mit sechs Freiheitsgraden und aus einer an einen Gelenkabschnitt des Roboters gekoppelten Punktschweißzange aufgebaut ist. Die herkömmliche Punktschweißzange weist ein Paar von Elektrodenspitzen auf, um zwischen diesen auf ein Werkstück Druck auszuüben, und eine aus dem Paar von Elektrodenspitzen wird durch einen Luftzylinder hin- und herbewegt.
In der Zwischenzeit ist von dem gegenwärtigen Anmelder in der japanischen Patentanmeldung Nr. 5-261560, die am 23. März 1992 eingereicht und am 12. Oktober 1993 veröffentlicht worden ist, eine Servoschweißzange mit einem Paar von Elektrodenspitzen, von welchen eine durch einen Servomotor angetrieben wird, vorgeschlagen worden. In der vorgeschlagenen Servoschweißzange ist der Kontakt der Schweißspitze mit einem Werkstück nur auf der Grundlage des elektrischen Stroms des Servomotors gesteuert worden.
Die vorgeschlagene Punktschweißsteuerung, die die Servoschweißzange verwendet, nützt jedoch die Fähigkeiten der Servoschweißzange nicht voll aus und weist die folgenden Probleme auf, die gelöst werden müssen.
Erstens: Wenn es passiert, daß zwischen das Paar von Elektrodenspitzen ein Hindernis derartig hineingerät, daß die sich bewegende Elektrodenspitze das Hindernis berührt, steigt der elektrische Strom des Servomotors plötzlich an und es wird eine fehlerhafte Annahme getroffen, daß die Elektrodenspitze das Werkstück berührt.
Zweitens: Die Temperaturadhäsion der Elektrodenspitze an dem Werkstück wird von einem Arbeiter durch Sichten visuell beurteilt. Der elektrische Strom des Servomotors wird für eine automatische Detektion bzw. ein automatisches Erfassen einer derartigen Temperaturadhäsion nicht verwendet.
Drittens: Da nur eine von dem Paar von Elektrodenspitzen bewegt wird, verursacht das Ändern der Kontaktposition, wo die Elektrodenspitze das Werkstück berührt, eine Änderung der Druckkraft der Elektrodenspitze. In einigen Fällen kann das Werkstück durch eine übermäßige Kraft der Elektrodenspitze beschädigt werden.
Viertens: Es wird keine Messung durchgeführt, um eine Dispersion bzw. Verteilung von geschmolzenem Metall am Schweißklumpen zu messen. Insbesondere wird irgendein Signal des Servomotors dafür verwendet, die Erzeugung einer Verteilung von geschmolzenem Metall zu detektieren oder vorauszusagen.
Fünftens: Der elektrische Widerstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Werkstück wird in dem Servoschweißzangensystem nicht verringert, so daß ein großer elektrischer Widerstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Werkstück dazu führt, an dem Klumpen eine Verteilung von geschmolzenem Metall zu erzeugen.
Die EP-A-0,566,741, die gemäß Art. 54(3) EPC Stand der Technik ist, offenbart ein eine anormale Belastung detektierendes Verfahren, in dem eine an einen Servomotor angelegte, anormale Belastung auf der Grundlage einer detektierten Position detektiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerverfahren und eine Steuervorrichtung zum Punktschweißen vorzusehen, die die Qualität für ein Punktschweißen verbessern können, wobei sie die Fähigkeiten der Servoschweißzange voll ausnützen. Die vorliegende Erfindung umf abt eine Vielzahl von Ausführungsformen, wobei jede von diesen wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme lösen kann.
Die Erfindung sieht ein Steuerverfahren zum Punktschweißen gemäß Anspruch 1 oder 5 oder 11 oder 16 oder 19 vor.
Die Erfindung sieht auch eine Steuervorrichtung zum Punktschweißen gemäß Anspruch 2 oder 7 oder 13 vor.
Die obige Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung besonders offensichtlich und sind schneller zu erkennen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Servoschweißzange, die von einer schematischen Systemdarstellung eines Schweißroboters begleitet wird, wobei sie für jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 2 eine Darstellung eines Steuersystems einer Punktschweißsteuervorrichtung, das für jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 3 eine schematische Prinzipdarstellung eines herkömmlich verwendeten Roboters mit sechs Freiheitsgraden, wobei an eine Position eines Gelenks davon eine Schweißzange gekoppelt ist;
Fig. 4 ein Schrägriß eines Automobilkörpers, an dem ein Punktschweißen gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
Fig. 5 ein teilweiser Aufriß einer Servoschweißzange gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Datenspeicherabschnittes einer Steuerroutine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines druckausübenden Steuerabschnittes der Steuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Elektrodenspitze, die an einem Werkstück haftet bzw. klebt, was ein Problem ist, das in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelöst wird;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Steuersystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine graphische Darstellung, in der die Änderungen einer Elektrodenspitzenposition und eines elektrischen Stroms eines Servomotors bezüglich einer verstrichenen Zeit dargestellt sind;
Fig. 11 eine Darstellung, in der eine vorgegebene Position und eine tatsächliche Position einer Elektrodenspitze verglichen werden;
Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine zum Verhindern der Temperaturadhäsion einer Elektrodenspitze an einem Werkstück gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Flußdiagramm der Fig. 12, das desweiteren die Schritte umfaßt, die haftende Elektrodenspitze von dem Werkstück zu trennen;
Fig. 14 ein Aufriß einer Schweißzange vom Typ Doppelaktuator gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 eine graphische Darstellung, in der eine Änderung eines elektrischen Stroms des Servomotors bezüglich der verstrichenen Zeit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Fig. 17 eine graphische Darstellung, in der eine Änderung einer Elektrodenspitzenposition bezüglich der verstrichenen Zeit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht von dem Problem eines Scheißklumpens, der eine Verteilung verursacht, wobei das Problem in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll;
Fig. 19 eine graphische Darstellung, in der Änderungen einer Druckkraft einer Elektrodenspitze, eines tatsächlichen elektrischen Stroms des Servomotors und eines für den Servomotor vorgegebenen elektrischen Stroms bezüglich der verstrichenen Zeit gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
Fig. 20 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ein Zeitschaubild, das ein Verhältnis zwischen einer Zeitdauer eines Vorpressens und einer Zeitdauer eines Fließens eines Schweißstroms gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 23 ein Flußdiagramm einer Steuerroutine der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 24 ein Aufriß von einem Paar von Elektrodenspitzen, die sich um eine gemeinsame Achse drehen, gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vielzahl von Ausführungsformen. Die Figuren 1 bis 4 sind für jede der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar. Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern einer fehlerhaften druckausübenden Handlung, wenn es passiert, daß zwischen ein Paar von Elektrodenspitzen ein Hindernis gelangt. Die Ausführungsform ist in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Detektieren einer Temperaturadhäsion zwischen einer Elektrodenspitze und einem Werkstück. Die Ausführungsform ist in den Figuren 12 und 13 dargestellt. Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Druckausüben auf ein Werkstück mit einem Paar von Elektrodenspitzen, wobei eine Doppelaktuator--Schweißzange verwendet wird. Die Ausführungsform ist in den Figuren 14 bis 17 dargestellt.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern einer Schweißklumpenverteilung. Die Ausführungsform ist in den Figuren 18 bis 20 dargestellt. Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern einer Schweißklumpenverteilung aufgrund eines Spaltes zwischen Platten bzw. Karosseriebeplankungen eines Werkstückes. Die Ausführungsform ist in den Figuren 21 und 22 dargestellt. Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verhindern einer Schweißklumpenverteilung aufgrund eines Spaltes zwischen einem Werkstück und einer Elektrodenspitze. Die Ausführungsform ist in den Figuren 23 und 24 dargestellt.
Durch alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hindurch sind Abschnitte, die gleiche oder ähnliche Strukturen aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Als erstes werden die Strukturen und die Arbeitsweise, die alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeinsam haben, bezüglich der Figuren 1 bis 4 erklärt.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird Punktschweißen an Schweißpunkten eines Werkstücks 6, wie zum Beispiel an einem Automobilkörper, unter Verwendung eines Schweißroboters 1 durchgeführt. An einen Gelenkabschnitt 5 des Schweißroboters 1 ist eine Schweißzange 2 gekoppelt. Die Schweißzange 2 weist ein Paar von Elektrodenspitzen 3 und 4 auf. Das Paar von Elektrodenspitzen 3 und 4 hält den Schweißpunkt des Werkstücks 6 und übt auf das Werkstück zwischen sich einen Druck aus, um punktzuschweißen, wobei zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 ein elektrischer Schweißstrom fließt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Schweißroboter 1 ein herkömmlich verwendeter Roboter mit sechs Freiheitsgraden, wobei er zum Beispiel sechs Gelenke hat. Durch Steuern der Drehwinkel der sechs Gelenke können der Gelenkabschnitt und die Schweißzange 2 an irgendeine gewünschte Position (x, y, z) bewegt werden und irgendeine gewünschte Stellung (Θx, Θy, Θz) haben. Die Schweißzange wird durch eine Steuereinheit 7 gesteuert (siehe Fig. 1). Die Schweißpunkte werden in der Steuereinheit 7 programmiert und die Steuereinheit 7 bewegt die Schweißzange 2 an die programmierten Punkte, um das Punktschweißen auszuführen.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Schweißzange 2 einen im allgemeinen C-förmigen Rahmen 22 auf. Mit einem Schenkelabschnitt des C-förmigen Rahmens 22 ist eine Spitzenhalterung 24 verbunden und diese hält eine Elektrodenspitze 4. Mit dem anderen Schenkelabschnitt ist ein Servomotor 26 verbunden. An eine Drehwelle 21 des Servomotors 26 ist über eine Kupplung 27 eine Stange 28 mit Gewinde einer Kugelspindelkupplung gekoppelt. Die Stange 28 mit Gewinde wird durch Lager 29a und 29b drehbar gehalten, welche mit dem C-förmigen Rahmen 29 verbunden sind. An die Stange 28 mit Gewinde ist über Kugelbauteile der Kugelspindelkupplung eine Mutter 25 drehbar derartig gekoppelt, daß die Mutter 25 durch Drehen der Stange 28 mit Gewinde in eine Achsrichtung der Stange 28 mit Gewinde bewegt wird. An die Mutter 25 ist über ein Verbindungsbauteil eine andere Spitzenhalterung 23 gekoppelt. Die Spitzenhalterung 23 hält eine andere Elektrodenspitze 3. Die Elektrodenspitze 3 wird somit durch Antreiben des Servomotors 26 bewegt.
An den Servomotor 26 ist ein Encoder bzw. Kodierer 9 gekoppelt und er detektiert den Drehwinkel des Servomotors 26, um dadurch eine Position der Elektrodenspitze 3 hinsichtlich einer Achsrichtung der Stange 28 mit Gewinde zu detektieren. Ein Ausgabesignal des Encoders 9 wird zu der Steuereinheit 7 geliefert. Die axiale Position der Elektrodenspitze 3 kann durch eine andere Vorrichtung als den Encoder, wie zum Beispiel durch einen Linearmotor, detektiert werden.
Die Elektrodenspitzen 3 und 4 sind über ein Kabel 10 mit einem Schweißtransforrnator 11 elektrisch verbunden. Der Schweißtransformator 11 ist über eine Steuereinheit 12, welche eine Zeitschaltuhr-Funktion bzw. Timer-Funktion besitzt, mit einer (nicht gezeigten) Schweißenergiequelle elektrisch verbunden. Die Steuereinheit 12 ist mit der Steuereinheit 7 elektrisch derart verbunden, daß durch die Steuereinheit 7 eine Schweißzeitdauer gesteuert wird.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt die Steuereinheit 7 eine Haupt-CPU (central processing unit) 72, eine Servo- CPU 73, eine Schnittstelle 74, einen Servoverstärker 75 und eine das Auftreten eines anormalen Zustandes anzeigende Vorrichtung 71. Die Haupt-CPU 72 umfaßt einen ersten Kabelkanalspurberechnungsabschnitt 72a, um für den Gelenkabschnitt 5 des Schweißroboters 1 eine Kabelkanalspur R zu berechnen und anzugeben, einen zweiten Kabelkanalspurberechnungsabschnitt 72b, um für die Elektrodenspitze 3 eine Kabelkanalspur R*G zu berechnen und anzugeben, einen Druckkraftfestlegeabschnitt 72c, um für die Elektrodenspitze 3 eine Druckkraft zu berechnen, und eine das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d, um festzustellen, ob ein anormaler Schweißzustand auftritt oder nicht. Die das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d hat bezüglich jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen einzigen Aufbau. Die das Auftreten eines anormalen Zustands feststellende Einrichtung 72d ist mit der das Auftreten eines anormalen Zustands anzeigenden Einrichtung 71 verbunden. Wenn die das Auftreten eines anormalen Zustands feststellende Einrichtung 72d feststellt, daß ein anormaler Zustand auftritt, zeigt die das Auftreten eines anormalen Zustands anzeigende Einrichtung 71 das Auftreten eines anormalen Zustands an und stoppt, wenn es nötig ist, das Schweißen.
Die Servo-CPU 73 umfaßt Abschnitte 73a und 73b, um zwischen (a) vorgegebenen Werten für eine Position und für eine Geschwindigkeit des Robotergelenkabschnittes 5, die von dem ersten Kabelkanalspurberechnungsabschnitt 72a gesendet worden sind, und (b) tatsächlichen Werten für eine Position und für eine Geschwindigkeit des Robotergelenkabschnittes 5, die von einem Positionssensor 13 und einem Geschwindigkeitssensor 14 rückgekoppelt worden sind, welche an jeden Servomotor 16 jedes Schweißrobotergelenks 8A bis 8F gekoppelt sind, Differentiale zu berechnen und jeden Servomotor 16 von jedem Gelenk 8A bis 8F auf geeignete Weise derartig zu steuern, daß die obigen Differentiale null werden.
Ähnlicherweise umfaßt die Servo-CPU 73 desweiteren die Abschnitte 73c und 73d, um zwischen (a) vorgegebenen Werten für eine Position und für eine Geschwindigkeit der Elektrodenspitze 3, die von dem zweiten Kabelkanalspurberechnungsabschnitt 72b gesendet worden sind, und (b) tatsächlichen Werten für eine Position und für eine Geschwindigkeit der Elektrodenspitze 3, die von dem Encoder 9 und dem Geschwindigkeitssensor 15 rückgekoppelt worden sind, welche an den Servomotor 26 gekoppelt sind, Differentiale zu berechnen und um den Servomotor 26 auf geeignete Weise so zu steuern, daß die obigen Differentiale null werden.
Die Servo-CPU 73 umfaßt desweiteren einen Abschnitt 73e, um einen tatsächlichen Druckkraftwert, der von einem tatsächlichen elektrischen Strom des Servomotors 26 berechnet worden ist, mit einem vorgegebenen Druckkraftwert, der von der Haupt-CPU 72 ausgesendet worden ist, zu vergleichen und um die tatsächliche Druckkraft so zu steuern, daß sie gleich der vorgegebenen Druckkraft wird.
Die Schnittstelle 74 umfaßt einen Digital/Analogwandler, um ein digitales Signal von der Servo- CPU 73 in ein analoges Signal zu wandeln. Der Servoverstärker 75 umfaßt einen Abschnitt 75d zum Detektieren eines in dem Servomotor 16 fließenden, elektrischen Stroms von jedem Gelenk des Schweißroboters 1, und einen Abschnitt 75a zum Steuern des elektrischen Stroms des Servomotors 16 auf der Grundlage eines Differentials zwischen dem detektierten tatsächlichen elektrischen Strom und einem vorgegebenen elektrischen Strom des Servomotors 16. Weiter umfaßt der Servoverstärker 75 einen den elektrischen Strom detektierenden Sensor 75b zum Detektieren eines elektrischen Stroms, der in dem Servomotor 26 zum Bewegen der Elektrodenspitze 3 fließt, und einen Abschnitt 75c zum Steuern des elektrischen Stroms des Servomotors 26 auf der Grundlage eines Differentials zwischen einem tatsächlichen Wert des elektrischen Stroms, der von dem Sensor 75b zurückgekoppelt worden ist, und einem vorgegebenen Wert.
Ein Signal von dem den elektrischen Strom detektierenden Sensor 75b und ein Signal von dem Encoder 9 als Positionssensor werden zu der das Auftreten des anormalen Zustandes feststellenden Einrichtung 72d der Haupt-CPU 72 geleitet. Auf der Grundlage dieser Eingaben stellt die das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d fest, ob ein anormaler Zustand auftritt oder nicht. Wenn die Einrichtung 72d feststellt, daß ein anormaler Zustand vorherrscht, sendet die Einrichtung 72d ein Signal an die das Auftreten eines anormalen Zustandes anzeigende Einrichtung 71 aus, welche wiederum das Auftreten des anormalen Zustandes anzeigt.
Als nächstes wird der Aufbau und die Betriebsweise, die für alle Ausführungformen der vorliegenden Erfindung einmalig sind, erklärt.
Bei der ersten Ausführungform der vorliegenden Erfindung umfaßt die das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d eine ein übermäßiges Druckausüben feststellende Einrichtung 72d(1) zum Feststellen, ob eine momentane Druckkraft der Elektrodenspitze 3 zu groß ist oder nicht. Die Ausführungsform ist in Bezug auf die Figuren 5 bis 7 dargestellt.
Wenn, wie in Fig. 5 zu sehen ist, die Druckkraft der Elektrodenspitze nur auf der Grundlage eines elektrischen Stroms des Servomotors gesteuert wird, steigt der elektrische Strom des Servomotors anormal an, wenn es vorkommt, daß zwischen das Werkstück 6 ein Hindernis 60 gelangt, so daß die Elektrodenspitze 3 das Hindernis 60 berührt. Als Ergebnis entscheidet die CPU sogar dann, wenn die Elektrodenspitze 3 keinen Druck auf das Werkstück 6 ausübt, fälschlicherweise, daß die Elektrodenspitze 3 auf das Werkstück 6 einen Druck ausübt.
Um einen derartigen Fehler zu vermeiden, werden gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl der elektrische Strom des Servomotors als auch die Position der Elektrodenspitze 3 während der druckausübenden Handlung überwacht. Wenn der elektrische Strom des Servomotors 26 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird der Encoderwert (d.h., die Position der Elektrodenspitze 3) überprüft. Nur wenn der Encoderwert zeigt, daß sich die Elektrodenspitze 3 nicht in der Nähe des Werkstücks 6 befindet, stellt die eine Überlastung feststellende Einrichtung 72d(l) fest, daß eine Überlastung auftritt und daß es passiert ist, daß zwischen der Elektrodenspitze 3 und dem Werkstück 6 ein Hindernis 60 vorhanden ist.
Die Steuerroutinen der Figuren 6 und 7 sind insbesondere in der Haupt-CPU 72 angeordnet. In der Steuerroutine aus Fig. 6 wird in Schritt 101 eine Gesamtdicke (TH; total thickness) des Werkstücks (eine Summierung einer Dicke einer ersten Karosseriebeplankung und einer Dicke einer zweiten Karosseriebeplankung) an jedem Schweißpunkt (der aus Daten über die Dicke der ersten und zweiten Karosseriebeplankungen, die das Werkstück bilden, festgelegt worden ist) berechnet. Auf der Grundlage der Gesamtdicke des Werkstücks wird ein theoretischer Encoderwert (EN) berechnet, an dem die Elektrodenspitze 3 das Werkstück 6 berühren wird. In Schritt 102 werden anschließend diese berechneten Werte in dem RAM (random access memory of control unit 7; Ram-Speicher der Steuereinheit 7) gespeichert.
Die Steuerroutine aus Fig. 7 wird in kleine Zeitabständen wiederholt durchgeführt. In Schritt 111 werden die in dem RAM über TH und EN gespeicherten Daten ausgelesen. Die Elektrodenspitze wird durch Antreiben des Servomotors 26 (Schritt 112) auf das Werkstück 6 an einem Schweißpunkt zubewegt. In Schritt 113 wird von dem einen elektrischen Strom detektierenden Sensor 75b ein tatsächlicher elektrischer Strom (AMP; actual electric current) des Servomotors 26 und von dem Encoder 9 eine tatsächliche Position der Elektrodenspitze 3 detektiert. In Schritt 114 wird anschließend festgestellt, ob der detektierte tatsächliche elektrische Strom AMP des Servomotor einen von der Haupt- CPU 72 ausgesendeten, vorbestimmten Grenzwert AMP0 überschreitet oder nicht. Der Schritt 114 bildet die Handlung, bei der eine Überlastung festgestellt wird. Wenn die Elektrodenspitze 3 ein Hindernis 60 und das Werkstück 6 berührt, stellt die eine Überlastung feststellende Einrichtung fest, daß ein Überlastungszustand vorherrscht. Wenn in Schritt 114 festgestellt worden ist, daß kein Überlastungszustand vorherrscht, kehrt die Routine zu Schritt 112 zurück und wiederholt den Zyklus.
Wenn in Schritt 114 festgestellt worden ist, daß ein Überlastungszustand vorherrscht, fährt die Routine mit Schritt 115 fort, wo entschieden wird, ob sich die Elektrodenspitze 3 nur in der Nähe des Werkstückes 6 befindet, wie es beabsichtigt war, oder nicht. Der Schritt 115 bildet eine eine Einrichtung zum Feststellen einer Position der Spitze. Wenn in Schritt 115 festgestellt wird, daß sich die Elektrodenspitze 3 nicht in der Nähe des Werkstücks 6 befindet, wird es erachtet, daß die Elektrodenspitze 3 stattdessen ein Hindernis 60 berührt. Anschließend fährt die Routine mit Schritt 116 fort, in dem die das Auftreten eines anormalen Zustandes anzeigende Einrichtung das Auftreten des anormalen Zustandes ausdrückt. Die Schritte 114 und 115 bilden ein das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellendes Verfahren 72d(1) der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn in Schritt 115 festgestellt wird, daß sich die Elektrodenspitze 3 nur in der Nähe des Werkstücks 6 befindet, fährt die Routine mit Schritt 117 fort, in dem die Druckkraft der Elektrodenspitze 3 durch Steuern des elektrischen Stroms des Servomotors gesteuert wird. Während der Steuerung der Druckkraft wird ein elektrischer Schweißstrom dazu veranlaßt, zwischen dem Paar von Elektrodenspitzen 3 und 4 zu fließen, und das Werkstück wird punktgeschweißt. Anschließend fährt die Routine mit Schritt 118 fort, in dem die Druckkraft gelöst wird, und das Punktschweißen an dem einen Schweißpunkt wird beendet. Anschließend bewegt der Schweißroboter 1 die Schweißzange 2 zu dem nächsten Schweißpunkt und das Punktschweißen wird auf dieselbe Art durchgeführt. Wenn in Schritt 119 bestätigt wird, daß an allen Schweißpunkten das Punktschweißen beendet ist, ist die in Fig. 7 gezeigte Routine beendet.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d eine eine Temperaturadhäsion feststellende Vorrichtung oder Einrichtung 72d(2) zum Feststellen, ob zwischen der Elektrodenspitze 3 und dem Werkstück 6 eine Temperaturadhäsion herrscht oder nicht. Die Ausführungsform ist in den Figuren 8 bis 13 dargestellt. Fig. 8 zeigt ein Paar von Elektrodenspitzen 3 und 4, die an dem Werkstück 6 haften.
Im Stand der Technik wird die Temperaturadhäsion der Elektrodenspitzen an dem Werkstück visuell festgestellt. Das automatische Erfassen der Temperaturadhäsion ist jedoch wünschenswert. In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nach dem Punktschweißen für den Servomotor 26 ein Differential zwischen einer vorgegebenen Position PCMD und einer tatsächlichen Position PE und ein tatsächlicher Strom iM des Servomotors 26 überwacht. Wenn das obige Differential (PE-PCMD) einen ersten Grenzwert PTHR und der elektrische Strom iM des Servomotors einen zweiten Grenzwert iMTHR überschreiten, wird festgestellt, daß eine Temperaturadhäsion der Elektrodenspitzen 3 und 4 an dem Werkstück 6 aufgetreten ist. Anschließend wird das Auftreten eines anormalen Zustandes angezeigt. In diesem Zustand ist es möglich, die Temperaturadhäsion nur dadurch zu detektieren, daß die tatsächliche Position PE mit der vorgegebenen Position PCMD verglichen wird, ohne daß der elektrische Strom iM notwendigerweise überprüft wird.
Wie in Fig. 9 dargestellt ist, sind in der Haupt-CPU 72 insbesondere eine eine Temperaturadhäsion feststellende Einrichtung 72d(2) und eine das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d angeordnet. Ein Signal PE von dem Encoder 9, der an den Servomotor 26 gekoppelt ist, und ein Signal iM von dem den elektrischen Strom feststellenden Sensor 75b, der mit dem Servomotor 75b verbunden ist, werden an die eine Temperaturadhäsion feststellende Einrichtung 72d(2) geliefert. Desweiteren wird die vorgegebene Position PCMD der Elektrodenspitze, welche von dem Kabelkanalspurberechnungsabschnitten 72a und 72b der Haupt-CPU 72 gesendet worden ist, auch zu der eine Temperaturadhäsion feststellenden Einrichtung 72d(2) geleitet.
Fig. 10 stellt entsprechenden Änderungen der tatsächlichen Position PE der Elektrodenspitze 3 und des tatsächlichen elektrischen Stroms iM des Servomotors 26 in einem Fall dar, wenn eine Temperaturadhäsion auftritt. Am Punkt S&sub1; beginnt die Elektrodenspitze 3, sich auf das Werkstück 6 zuzubewegen und am Punkt S&sub2; berührt sie das Werkstück 6. Zwischen den Punkten S&sub2; und S&sub3; fließt zwischen dem Paar von Elektrodenspitzen 3 und 4 ein Schweißstrom so, daß das Werkstück punktgeschweißt wird. Die Elektrodenspitze 3 beginnt am Punkt S&sub3; sich von dem Werkstück 6 wegzubewegen. In einem normalen Zustand, in dem keine Temperaturadhäsion auftritt, wie es durch die gestrichelte Linie L&sub1; gezeigt ist (vorgegebene Position PCMD), kann sich die Elektrodenspitze 3 von dem Werkstück 6 wegbewegen. In einem anormalen Zustand jedoch, in dem eine Temperaturadhäsion auftritt, wie es durch die durchgezogenen Linie L&sub2; dargestellt ist, kann sich die Elektrodenspitze 3 nicht von dem Werkstück 6 wegbewegen. Der Abstand zwischen L&sub1; und L&sub2; zeigt ein Differential zwischen PE und PCMD Weiterhin verringert sich in einem Fall, wo keine Temperaturadhäsion aufgetreten ist, der tatsächliche elektrische Strom des Servomotors, wie es durch die gestrichelte Linie L&sub3; gezeigt ist, wenn sich die Elektrodenspitze 3 nach dem Punktschweißen von dem Werkstück 6 wegbewegt Im Gegensatz dazu bleibt in einem Fall, in dem eine Temperaturadhäsion aufgetreten ist, der elektrische Strom des Servomotors 26 konstant, wie es durch die durchgezogene Linie L&sub4; gezeigt ist. Daher kann durch das Beobachten des Differential zwischen PE und PCMD und/oder des elektrischen Stromes iM eine Temperaturadhäsion detektiert werden. Fig. 11 stellt dar, daß eine Temperaturadhäsion nur durch das Differential zwischen PE und PCMD detektiert werden kann.
Fig. 12 stellt eine Steuerroutine für ein automatisches Detektieren einer Temperaturadhäsion dar. Diese Steuerroutine wird in kurzen Zeitabständen wiederholt ausgeführt. In Schritt 201 werden eine vorgegebene Position PCMD der Elektrodenspitze 3, die von dem zweiten Berechnungsabschnitt 72b gesendet worden ist, eine tatsächliche Position PE von dem Encoder 9 undein tatsächlicher elektrischer Strom iM des Servomotors von dem den elektrischen Strom feststellenden Sensor 75b ausgelesen. Anschließend wird in Schritt 202 festgestellt, ob ein Differential zwischen PE und PCMD einen ersten Grenzwert PTHR und/oder ob der tatsächliche elektrische Strom iM einen zweiten Grenzwert iMTHR überschreitet. Der Schritt 202 kombiniert eine ein Positionsdifferential feststellende Einrichtung und eine einen elektrischen Strom feststellende Einrichtung als eine das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung. Die das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung kann nur auf einer ein Positionsdifferential feststellenden Einrichtung aufgebaut sein. Wenn das Positionsdifferential den ersten Grenzwert und/oder der elektrische Strom den zweiten Grenzwert überschreitet, wird festgestellt, daß eine Temperaturadhäsion aufgetreten ist, und die Routine fährt mit Schritt 203 fort, in dem die das Auftreten eines anormalen Zustandes anzeigende Einrichtung anzeigt, daß eine Temperaturadhäsion aufgetreten ist. Wenn entweder das Positionsdifferential oder der elektrische Strom den entsprechenden Grenzwert nicht überschreitet, fährt die Routine in Schritt 204 fort, in dem festgestellt wird, ob das Drucklösen beendet worden ist oder nicht. Wenn das Drucklösen nicht beendet worden ist, kehrt die Routine zu Schritt 201 zurück und der Zyklus wird wiederholt. Im Gegensatz dazu wird der Zyklus beendet, wenn das Drucklösen in Schritt,204 beendet worden ist.
Wie in Fig. 13 dargestellt ist, können die Schritte 205 und 206 zum Trennen der Elektrodenspitzen vom Werkstück zwischen den Schritten 203 und 204 vorgesehen sein. Nachdem die das Auftreten eines anormalen Zustandes anzeigende Vorrichtung das Vorhandensein eines anormalen Zustandes anzeigt, fährt die Routine mit Schritt 205 fort, in dem der elektrische Strom iM des Servomotors 26 schrittweise um ΔiM erhöht wird, so daß sich die Trennkraft erhöht. Wenn die haftenden Elektrodenspitzen von dem Werkstück getrennt werden, verringert sich der elektrische Strom des Servomotors. So wird in Schritt 206 entschieden, ob der elektrische Strom iM nun geringer ist als der zweite Grenzwert iMTHR. Wenn iM noch nicht geringer ist als iMTHR, kehrt die Rou tine zu Schritt 205 zurück, so daß der elektrische Strom iM weiter erhöht wird. Wenn iM geringer ist als iMTHR, wird angenommen, daß die Elektrodenspitzen 3 und 4 von dem Werkstück 6 erfolgreich getrennt worden sind und die Routine fährt in Schritt 204 weiter, so daß derselbe Zyklus, wie in Fig. 12 diskutiert worden ist, ausgeführt wird. Auf diese Art wird sogar wenn die Temperaturadhäsion auftritt, die Trennkraft automatisch derartig erhöht, daß die Elektrodenspitzen von dem Werkstück leicht getrennt werden.
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d eine einen ungleichmäßigen Druck feststellende Einrichtung, um einen ungleichmäßigen Druck auf das Werkstück durch eine der Elektrodenspitzen 3 oder 4 zu detektieren, so daß ein derartiger ungleichmäßiger Druck vermieden wird. Die Ausführungsform ist in den Figuren 14 bis 17 dargestellt.
Bei der herkömmlichen Schweißzange wird nur eine der Elektrodenspitzen zu dem Werkstück hin oder von diesem wegbewegt. Wenn die angetriebene Elektrodenspitze nicht durch einen Schweißroboter an eine in bezug auf das Werkstück korrekte Position bewegt wird und/oder Änderungen des Aufbaus aufgrund von Abrieb auftreten, tritt als Ergebnis un gleichmäßiger Druck auf, der das Werkstück verformen kann. Um ungleichmäßigen Druck zu vermeiden, ist bei der herkömmlichen Schweißzange ein Ausgleichsmechanismus vorgesehen, der als Begleiterscheinung eine unerwünschte Vergrößerung der Schweißzange aufweist.
Wie in Fig. 14 dargestellt ist, ist die Schweißzange 2, die an einen Gelenkabschnitt 5 des Schweißroboters gekoppelt ist, eine Doppelaktuator-Schweißzange mit 2 Aktuatoren (Servomotoren 26A und 26B). Jede der Elektrodenspitzen 3 und 4 wird über eine jeweilige Stange 28 mit Gewinde und eine jeweilige Mutter 29 durch einen jeweiligen Servomotor 26A 26B unabhängig voneinander angetrieben. Das Paar von Servomotoren 26A und 26B ist im allgemeinen parallel zueinander angeordnet, so daß die Schweißzange vorteilhafterweise kompakt ist. Einer aus dem Paar von Servomotoren 26A und 26B hat eine Achse, die sich sowohl durch die Achsen der Elektrodenspitzen 3 und 4, als auch durch das Zentrum des Gelenks 8F des Schweißroboters 1 erstreckt. Als Ergebnis geht die Reaktionskraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 durch das Zentrum des Gelenks 8F hindurch und erzeugt an dem Gelenk 8F kein Moment, so daß eine Deformation des Roboters minimiert wird.
Fig. 15 stellt eine Steuerroutine zum Detektieren eines ungleichmäßigen Drucks auf das Werkzeug 6 durch die Elektrodenspitzen 3 und 4 und zum Vermeiden eines derartigen ungleichmäßigen Drucks dar. Diese Routine wird in kurzen Zeitabschnitten wiederholt durchgeführt. In Schritt 301 wird entschieden, ob eine der Elektrodenspitzen 3 und 4 das Werkstück 6 berührt. Wenn keine der Elektrodenspitzen das Werkstück berühren, wird der Zyklus wiederholt, bis wenigstens eine der Spitzen das Werkstück berührt. Wenn wenigstens eine der Spitzen das Werkstück berührt, fährt die Routine mit Schritt 302 fort. In dieser Schaltung kann die Berührung der Spitze mit dem Werkstück dadurch festgestellt werden, daß der elektrische Strom des Servomotors 26A, 26B plötzlich ansteigt, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, oder dadurch, daß sich die Position der Spitzen 3 und 4 von einem sich ändernden Zustand in einen gleichbleibenden Zustand ändern, wie es in Fig. 17 dargestellt ist. In Schritt 302 wird festgestellt, ob die andere Elektrodenspitze auch das Werkstück 6 berührt oder nicht. Schritt 302 wird solange wiederholt, bis die andere Elektrodenspitze das Werkstück 6 berührt. In den Schritten 301 und 302 wird, wenn nur eine der Elektrodenspitzen 3 oder 4 das Werkstück 6 berührt, das Antreiben dieser Elektrodenspitze durch den entsprechenden Aktuator gestoppt. Wenn beide Elektrodenspitzen 3 und 4 das Werkstück 6 in den Schritten 301 und 302 berühren, fährt die Routine mit dem Schritt 303 fort, so daß das Antreiben der anderen Elektrodenspitze durch den entsprechenden Aktuator ebenfalls gestoppt wird. Die Schritte 301 und 302 bilden eine einen ungleichmäßigen Kontakt feststellende Einrichtung zum Feststellen, ob ein ungleichmäßiger Kontakt der Elektrodenspitzen 3 und 4 auftritt und sie bilden eine das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d(3) der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schritte 303 und 304 bilden eine einen ungleichmäßigen Kontakt verhindernde Vorrichtung zum Stoppen der Bewegung einer der Elektrodenspitzen, wenn nur eine Elektrodenspitze das Werkstück 6 berührt.
Wenn in Schritt 304 bestätigt wird, daß beide Elektrodenspitzen 3 und 4 gestoppt worden sind, fährt die Routine mit Schritt 305 fort, wo beide Elektrodenspitzen angetrieben werden, um auf das Werkstück 6 von beiden Seiten gleichmäßig Druck auszuüben. Nach dem Schweißen wird das Druckausüben in Schritt 306 gelöst und der Zyklus endet anschließend.
Bei dem obigen Steuerverfahren muß kein Ausgleichsmechanismus vorgesehen werden. Folglich muß um den Roboter heruin keine Rohrleitung für einen Ausgleichsmechanismus angeordnet sein und das Gewicht der Schweißzange selbst verringert sich. Wie oben erwähnt worden ist, kann der Servomotor auch durch einen Linearmotor ersetzt werden.
Bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Verteilung von geschmolzenem Metall eines Schweißklumpens detektiert und während des Schrittes, bei dem ein Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, wird sie verhindert, wie es in den Figuren 18 bis 20 dargestellt ist.
Wie in Fig. 18 dargestellt, kann, während auf das Platten bzw. Karosseriebeplankungen 6A und 6B enthaltende Werkstück Druck ausgeübt wird und es durch Fließen eines elektrischen Stromes zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 punktgeschweißt wird, eine Verteilung von geschmolzenem Metall auftreten, wenn die Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 gering ist, wenn zwischen der Karosseriebeplankung 6A und 6B ein Spalt existiert oder wenn zwischen dem Werkstück 6 und zumindest einer der Elektrodenspitzen 3 oder 4 ein Spalt existiert. Eine solche Verteilung verringert die Schweißfestigkeit und sollte vermieden werden.
Fig. 19 stellt eine Änderung der Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 dar, wenn eine Verteilung von geschmolzenem Metall auftritt. In Fig. 19 zeigt die Linie F&sub0; einen vorgegebenen Druckkraftwert der CPU 72 an. Wie aus Fig. 19 zu sehen ist, verringert sich eine tatsächliche Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 plötzlich, wenn eine Verteilung auftritt, und die tatsächliche Druckkraft F ändert sich in der gleichen Zeit ebenfalls. Daher kann durch das Detektieren des tatsächlichen elektrischen Stroms des Servomotors 26 in kurzen Zeitabschnitten das Auftreten einer Verteilung von geschmolzenem Metall festgestellt werden. Um zu verhindern, daß eine derartige Verteilung wiederholt auftritt, ist es wirksam, den Wert des elektrischen Stroms des Servomotors anzuheben, um damit die Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 zu erhöhen, vorzugsweise bis zu einer Kraft, die größer ist als die Druckkraft zu dem Zeitpunkt, an dem die erste Verteilung aufgetreten ist. Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, wird, um die Druckkraft zu erhöhen, der vorgeschriebene elektrische Stromwert des Servomotors von der Haupt-CPU 72 in einem kurzen Zeitabschnitt so erhöht, daß sich der tatsächliche elektrische Strom des Servomotors erhöht.
Fig. 20 stellt eine Steuerroutine zum Durchführen der oben beschriebenen Steuerung dar, die in der Haupt-CPU 72 der Fig. 2 angeordnet ist. Die Steuerroutine wird in kurzen Zeitabständen wiederholt ausgeführt. In Schritt 401 wird festgestellt, ob zum jetzigen Zeitpunkt Schweißen durchgeführt wird oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß Schweißen durchgeführt wird, fährt die Routine mit Schritt 402 fort, in dem der augenblickliche tatsächliche elektrische Strom iMk des Servomotors von dem einen elektrischen Strom feststellenden Sensor 75B eingegeben wird. In dieser Verbindung ist das Bezugszeichen k die Nummer des augenblicklichen Zykluses und (k-1) eine Nummer des vorherigen Zykluses. Anschließend wird in Schritt 403 festgestellt, ob der elektrische Strom iMk des augenblicklichen Zykluses um wenigstes ein vorbestimmtes Differential Δi niedriger ist als der elektrische Strom iMk-1 des vorherigen Zykluses oder nicht. Wenn iMk um mehr als Δi kleiner ist als iMk-1, wird angenommen, daß aufgrund der Verteilung ein Abfallen der Druckkraft aufgetreten ist und die Routine fährt in Schritt 404 fort. Wenn bei iMk kein Abfallen zu sehen ist, wird angenommen, daß keine Verteilung aufgetreten ist und der Zyklus endet. Der Schritt 403 ist eine das Auftreten einer Verteilung feststellende Einrichtung und bildet eine das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung oder Vorrichtung 72d (4) der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Anschließend wird in Schritt 404 entweder der vorgegebene elektrische Strom iMCOM des Servomotors von der Haupt-CPU 72 auf einen größeren Wert iMCOM, erhöht oder der zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 fließende Schweißstrom verringert. Folglich steigt der tatsächlich Strom des Servomotors automatisch an und die tatsächliche Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 steigt an, so daß eine Verteilung verhindert wird. Der Schritt 404 wird in einer eine dispersionsverhindernden Einrichtung programmiert.
Bei der fünften. Ausführungsform der beiliegenden Erfindung wird zwischen den Platten des Werkstücks ein Spalt detektiert, der dazu führt, eine Verteilung von geschweißtem geschmolzenen Metall zu verursachen und er wird zwischen den Platten während des Schrittes, bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, entfernt, wie es in den Figuren 21 und 22 dargestellt ist.
In Schritt 501 wird der Kontakt zwischen der Elektrodenspitze 3 und dem Werkstück 6 detektiert. Der Kontakt kann dadurch detektiert werden, daß festgestellt wird, daß das Ausgangssignal des Encoders konstant wird oder daß festgestellt wird, daß sich der elektrische Strom des Servomotors 25 stufenweise verändert. In Schritt 502 wird anschließend auf der Grundlage der Position der Elektrodenspitze 3 die Gesamtdicke des Werkstücks 6 berechnet. In Schritt 503 wird ein Spalt S, der zwischen den Platten 6A und 6B des Werkstücks 6 vorhanden sein kann (siehe Fig. 18) als ein Differential zwischen der Gesamtdicke des Werkstücks und einer Summe der Plattendicke angenommen oder berechnet. In Schritt 504 wird festgestellt, ob der angenommene Spalt S kleiner ist als ein vorgegebener erlaubbarer Spalt S&sub0; oder nicht. Wenn S kleiner ist als S&sub0;, wird angenommen, daß keine Verteilung auftreten wird und die Routine fährt in Schritt 505 fort. Wenn S gleich oder größer als S&sub0; ist, wird angenommen, daß eine Verteilung auftreten kann und die Routine fährt in Schritt 506 fort. Die Schritte 503 und 504 sind eine die das Vorhandensein eines großen Spalts feststellende Einrichtung, die eine das Auftreten eines anormalen Zustandes feststellende Einrichtung 72d (5) der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. In Schritt 505 wird eine Vorpreßzeitdauer so gesteuert, daß sie kurz ist, wogegen in Schritt 506 eine Vorpreßzeitdauer so gesteuert wird, daß sie lang. Durch Steuern der Vorpreßzeitdauer derartig, daß sie lang ist, kann ein Spalt verringert oder entfernt werden, der zwischen den Platten 6A und 6B vorhanden sein kann. Anschließend wird in Schritt 507 das Punktschweißen ausgeführt, wobei zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 ein Schweißstrom durch das Werkstück 6 fließt. Der Zyklus ist anschließend beendet. In Fig. 22 ist eine Beziehung zwischen dem Vorpressen und dem Punktschweißen gezeigt.
Bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Widerstand zwischen den Elektrodenspitzen und dem Werkstück, der dazu führt, eine Verteilung von geschweißtem geschmolzenem Metall zu verursachen, detektiert und während des Schrittes, bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, verringert, wie es in den Figuren 23 und 24 gezeigt ist.
Wenn der elektrische Widerstand zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 und dem Werkstück 6 aufgrund der Adhäsion von Staub und aufgrund eines Spaltes, der zwischen den Elektrodenspitzen und dem Werkstück vorhanden sein kann, groß ist, geht die Neigung dahingehend, daß eine Verteilung von geschmolzenem Metall bei einem Schweißklumpen auftreten kann.
Um den elektrischen Widerstand zwischen den Elektrodenspitzen und dem Werkstück zu verringern, werden in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Elektrodenspitzen 3 und 4 über eine gemeinsame Achse für einen kurzen Zeitpunkt um einen Winkel von 2 bis 3 Grad bis zum Kontakt der Elektrodenspitzen 3 und 4 mit dem Werkstück zwangsweise gedreht. Die Elektrodenspitzen 3 und 4 werden durch Antreiben des Schweißroboter 1 und insbesondere durch Antreiben jedes Servomotors 16 von jedem Gelenk 8A bis 8F des Schweißroboters 1 gedreht. Das Drücken der Elektrodenspitzen 3 und 4 gegen das Werkstück, während sich die Elektroden drehen, bewirkt, daß sich die Elektrodenspitzen 3 und 4 das Werkstück besonders eng berühren, so daß sich der elektrische Widerstand zwischen den Elektrodenspitzen und dem Werkstück verringert.
Fig. 24 stellt die Drehung der Elektrodenspitzen 3 und 4 um ihre gemeinsame Achse dar. Fig. 23 stellt eine Hilfsroutine zum Steuern der Drehung der Elektrodenspitzen 3 und 4 dar. Die Hilfsroutine wird in Schritt 117 der Steuerroutine der Fig. 7 gestartet und wenn die Hilfsroutine endet, kehrt die Routine zu Schritt 118 aus Fig. 7 zurück.
In der Steuerroutine aus Fig. 23 wird, wenn die Routine zu Schritt 601 gelangt, in den Schritten 114 und 115 aus Fig. 7 bestätigt, daß die Elektrodenspitzen 3 und 4 das Werkstück 6 berühren. In Schritt 601 werden die Aktuatoren der Robotergelenke 8A bis 8F gesteuert, um zu bewirken, daß sich die Elektrodenspitzen 3 und 4 um ihre gemeinsame Achse um ungefähr 2 bis 3 Grad drehen. In Schritt 602 wird anschließend der Servomotor 26 gesteuert, um die Druckkraft der Elektrodenspitzen 3 und 4 zu steuern. Anschließend wird Punktschweißen ausgeführt, wobei ein elektrischer Strom zwischen den Elektrodenspitzen 3 und 4 fließt. Anschließend kehrt die Routine zu Schritt 118 aus Fig. 7 zurück. Aufgrund der Steuerung durch Schritt 601 verringert sich der elektrische Widerstand und das Auftreten einer Verteilung eines Schweißklumpens wird verhindert.

Claims

1. Steuerverfahren zum Punktschweißen für die Steuerung einer Schweißzange (2), die ein Paar von Schweißelektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei zumindest eine der Spitzen (3, 4) durch einen jeweiligen Servomotor (26) angetrieben wird, mit folgenden Verfahrens schritten:

Bewegen der zumindest einen Schweißspitze (3, 4) bezüglich eines Werkstücks (6) durch Antreiben des Servomotors (26), der daran gekoppelt ist, basierend auf den Anweisungen einer Haupt-CPU (72);

Detektieren von zumindest einer tatsächlichen Position der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und eines tatsächlichen elektrischen Stromes des Servomotors (26);

Feststellen, basierend auf einem detektierten Wert, ob ein anormaler Schweißzustand existiert;

während des Schrittes, bei dem die Elektrodenspitze bewegt wird, wird die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) dem Werkstück (6) genähert;

während des Detektierschrittes werden sowohl eine tatschliche Position der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) als auch ein entsprechender, tatsächlicher elektrischer Strom des Servomotors (26) detektiert; und

während des Schrittes, bei dem das Auftauchen des anormalen Zustandes festgestellt wird, wird, wenn festgestellt wird, daß der tatsächliche elektrische Motorstrom (AMP) größer ist als der elektrische Referenzstrom (AMPO), weiterhin festgestellt, ob sich die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) in der Nähe des Werkstücks (6) befindet, wobei, wenn festgestellt wird, daß sich die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) nicht in der Nähe des Werkstücks (6) befindet, angenommen wird, daß sich ein Hindernis (60) zwischen der Elektrodenspitze (3, 4) und dem Werkstück (6) befindet, und es wird entschieden, daß ein anormaler Zustand existiert.

2. Steuervorrichtung zum Punktschweißen, die eine Servoschweißzange (2) verwendet, mit:

einer Schweißzange (2), die ein Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) umfaßt, wobei zumindest eine der Elektrodenspitzen (3, 4) durch einen Servomotor (26) angetrieben wird;

einem Encoder (9), der an den Servomotor (26) gekoppelt ist, um eine tatsächliche Position der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) zu detektieren;

einem den elektrischen Strom detektierenden Sensor (75b), der mit dem Servomotor (26) elektrisch verbunden ist, um einen tatsächlichen elektrischen Strom des Servomotors (26) zu detektieren; und

einer das Auftreten eines anormalen Zustands feststellenden Einrichtung (72d), um festzustellen, basierend auf einem Wert, der von zumindest einem der Encoder (9) und einem elektrischen Stromdetektiersensors (75b) detektiert worden ist, ob ein anormaler Schweißzustand existiert;

wobei die das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung (72d) umfaßt:

(a) eine eine Überlastung feststellende Einrichtung (114), um festzustellen, ob ein tatsächlicher elektrischer Motorstrom (AMP) einen elektrischen Referenzstrom (AMPO) überschreitet; und

(b) eine die Elektrodenposition feststellende Einrichtung (115), um festzustellen, ob sich die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) in der Nähe des Werkstücks (6) befindet, wobei, wenn die eine Überlastung feststellende Einrichtung (114) feststellt, daß der tatsächliche elektrische Motorstrom (AMP) den elektrischen Referenzstrom (AMPO) überschreitet und wenn die die Elektrodenposition feststellende Einrichtung (115) feststellt, daß sich die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) nicht in der Nähe des Werkstücks (6) befindet, die das Auftreten des anormalen Zustands feststellende Einrichtung (72d) daraus schließt, daß ein anormaler Zustand existiert.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiter einen Schritt zum Anzeigen eines Auftretens eines anormalen Zustandes umfaßt, wenn während dem Feststellungsschritt festgestellt wird, daß ein anormaler Zustand existiert.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, die eine den anormalen Zustand anzeigende Einrichtung (71) umfaßt, um das Auftreten eines anormalen Zustandes detektierbar anzuzeigen, wenn die das Auftreten des anormalen Zustandes feststellende Einrichtung (72d) feststellt, daß ein anormaler Zustand existiert.

5. Steuerverfahren zum Punktschweißen für die Steuerung einer Schweißzange (2), die ein Paar von Schweißelektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei zumindest eine der Spitzen (3, 4) durch einen jeweiligen Servomotor (26) angetrieben wird, mit folgenden Schritten:

Bewegen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) bezüglich eines Werkstücks (6) durch Antreiben des Servomotors (26), der daran gekoppelt ist, basierend auf den Anweisungen einer Haupt-CPU (72);

Detektieren von zumindest einer tatsächlichen Position von der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und eines tatsächlichen elektrischen Stromes des Servomotors (26);

wobei während des Schrittes, bei dem die Elektrodenspitze bewegt wird, der Servomotor (26) in der Drehung in eine Richtung vorgespannt ist, um die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) in eine Richtung weg von dem Werkstück (6) vorzuspannen;

während des Detektierschrittes eine unmittelbare, tatsächliche Elektrodenspitzenposition (PE) detektiert wird; und

während des Schrittes, bei dem das Auftreten des anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, ob ein Positionsdifferential zwischen der unmittelbaren, tatsächlichen Elektrodenspitzenposition (PE) und einer Referenzelektrodenspitzenposition (PCMD) einen ersten Grenzwert übersteigt, wobei, wenn das Positionsdifferential den ersten Grenzwert (PTHR) übersteigt, daraus geschlossen werden kann, daß die Temperaturadhäsion zwischen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und dem Werkstück (6) existiert.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei während des Detektierschrittes ein tatsächlicher elektrischer Strom (iM) des Servomotors detektiert wird; und

während des Schrittes, bei dem das Auftreten des anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, ob der tatsächliche elektrische Strom (iM) des Servomotors einen zweiten Grenzwert (iMTHR) überschreitet, so daß, wenn festgestellt wird, daß das Positionsdifferential den ersten Grenzwert (PTHR) überschreitet und daß der tatsächliche elektrische Strom (iM) des Servomotors den zweiten Grenzwert (iMTHR) überschreitet, daraus geschlossen wird, daß die Temperaturadhäsion zwischen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und dem Werkstück (6) existiert.

7. Steuervorrichtung zum Punktschweißen, die eine Servoschweißzange (2) verwendet, mit:

einer Schweißzange (2) die ein Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) umfaßt, wobei zumindest eine der Elektrodenspitzen (3, 4) durch einen Servomotor (26) angetrieben wird;

einer das Auftreten eines anormalen Zustands feststellenden Einrichtung (72d), um festzustellen, basierend auf einem Wert, der von zumindest einem der Encoder (9) und dem den elektrischen Strom detektierenden Sensor (75b) detektiert worden ist, ob ein anormaler Schweißzustand existiert;

wobei die das Auftreten des anormalen Zustand feststellende Einrichtung (72d) eine ein Positionsdifferential feststellende Einrichtung (202) umfaßt, um festzustellen, ob ein Differential zwischen einer tatsächlichen Elektrodenspitzenposition (PE) und einer Referenzelektrodenspitzenposition (PCMD) einen ersten Grenzwert (PTHR) überschreitet, so daß, wenn das Positionsdifferential den ersten Grenzwert (PTHR) überschreitet, daraus geschlossen wird, daß die Temperaturadhäsion zwischen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und dem Werkstück (6) existiert.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die das Auftreten des anormalen Zustands feststellende Einrichtung (72d) weiter eine den elektrischen Strom feststellende Einrichtung (202) umfaßt, um festzustellen, ob ein tatsächlicher elektrischer Strom (iM) des Servomotors einen zweiten Grenzwert (iMTHR) überschreitet oder nicht, so daß, wenn das Positionsdifferential den ersten Grenzwert (PTHR) überschreitet und der tatsächliche elektrische Strom (iM) des Servomotors den zweiten Grenzwert (iMTHR) überschreitet, daraus geschlossen wird, daß die Temperaturadhäsion zwischen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und dem Werkstück (6) existiert.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, das weiterhin einen Schritt (205) zum stufenweise Erhöhen eines tatsächlichen elektrischen Stroms (iM) des Servomotors aufweist, um die anhaftende Elektrodenspitze (3, 4) vom Werkstück (6) zu trennen.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, die weiterhin eine den elektrischen Strom erhöhende Einrichtung (205) zum stufenweise Erhöhen eines tatsächlichen elektrischen Stroms (iM) des Servomotors aufweist, um die anhaftende Elektrodenspitze (3, 4) gezwungenermaßen von dem Werkstück (6) zu trennen.

11. Steuerverfahren zum Punktschweißen für die Steuerung einer Schweißzange (2), die ein Paar von Schweißelektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei zumindest eine der Spitzen (3, 4) durch einen jeweiligen Servomotor (26) angetrieben wird, mit folgenden Schritten:

Bewegen der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) bezüglich eines Werkstücks (6) durch Antreiben des Servomotors (26), der daran gekoppelt ist, basierend auf den Befehlen von einer Haupt-CPU (72);

Detektieren von zumindest einer tatsächlichen Position der zumindest einen Elektrodenspitze (3, 4) und eines tatsächlichen elektrischen Stroms des Servomotors (26);

wobei die Schweißzange (12) eine Doppelaktuatorzange ist, die ein Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei jede durch einen jeweiligen Servomotor (26a, 26b) angetrieben wird, und wobei:

während des Schrittes, bei dem die Elektrodenspitze bewegt wird, das Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) auf das Werkstück (6) zu bewegt wird;

während des Detektierschrittes die Positionen. von dem Paar der Elektrodenspitzen (3, 4) und die entsprechenden elektrischen Ströme des Servomotors in kleinen Zeitintervallen detektiert werden; und

während des Schrittes, bei dem das Auftreten des anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, ob das Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) das Werkstück (6) zu verschiedenen Zeiten berührt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, das weiter die Schritte aufweist:

nach dem Feststellen, daß kein gleichzeitiger Kontakt der Elektrodenspitzen (3, 4) mit dem Werkstück (6) stattfindet, wird das Bewegen jeder Elektrodenspitze (3, 4) unabhängig gestoppt, wenn jede Elektrodenspitze (3, 4) das Werkstück (6) berührt; und

nach dem Nachweisen, daß beide Elektrodenspitzen (3, 4) gestoppt wurden, werden beide Elektrodenspitzen dazu veranlaßt, auf das Werkstück (6) gleichmäßig Druck auszuüben.

13. Steuervorrichtung zum Punktschweißen, die eine Servoschweißzange (2) benützt, mit:

einem den elektrischen Strom detektierenden Sensor (25b), der mit dem Servomotor (26) elektrisch verbunden ist, um einen tatsächlichen elektrischen Strom des Servomotors (26) zu detektieren; und

einer das Auftauchen eines anormalen Zustands feststellenden Einrichtung (72d), um festzustellen, basierend auf einem Wert, der von zumindest einem der Encoder (9) und dem elektrischen Stromdetektiersensor (75d) detektiert worden ist, ob ein anormaler Schweißzustand existiert;

wobei die Schweißzange (12) eine Doppelaktuatorzange ist, wobei das Paar von Elektrodenspitzen (3, 4) durch jeweilige Servomotore (26A, 26B) angetrieben wird, wobei für jeden Servomotor (26A, 26B) ein Encoder (9) vorgesehen ist, wobei der den elektrischen Strom detektierenden Sensor (75b) für jeden Servomotor (26A, 26B) vorgesehen ist, wobei die das Auftreten der anormalen Zustand feststellende Einrichtung (72d) eine das Auftreten eines nicht gleichmäßigen Kontaktes feststellende Einrichtung (301, 302) umfaßt, um festzustellen, ob eine der Elektrodenspitzen (3, 4) das Werkstück (6) berührt und die andere Elektrodenspitze das Werkstück (6) nicht berührt.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, die weiterhin aufweist:

eine erste Stoppeinrichtung (303) zum Stoppen einer Bewegung von einer der Elektrodenspitzen (3, 4), wenn die eine Elektrodenspitze (3) das Werkstück (6) berührt;

eine zweite Stoppeinrichtung (304) zum Stoppen einer Bewegung der anderen Elektrodenspitze (3, 4), wenn die andere Elektrodenspitzen (4) das Werkstück (6) berührt; und

eine Druckstarteinrichtung (305), damit beide Elektrodenspitzen (3, 4) auf das Werkstück (6) gleichmäßig Druck ausüben können, nachdem festgestellt worden ist, daß beide Elektrodenspitzen (3, 4) gestoppt worden sind.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Servomotore (26A, 26B) zueinander parallel sind, wobei eine Achse von einem der Servomotore (26A, 26B) durch die jeweilige Achse der Elektrodenspitzen (3, 4) hindurchgeht.

16. Steuerverfahren zum Punktschweißen für die Steuerung einer Schweißzange (2), die ein Paar von Schweißelektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei zumindest eine der Spitzen (3, 4) durch einen jeweiligen Servomotor (26) angetrieben wird, mit folgenden Schritten:

wobei während des Schrittes, bei dem die Elektrodenspitze bewegt wird, die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) das Werkstück (6) berührt und vorgespannt ist, auf das Werkstück (6) Druck auszuüben;

während des Detektierschrittes ein tatsächlicher elektrischer Strom (iM) des Servomotors in kleinen Zeitintervallen wiederholt detektiert wird; und

während des Schrittes, bei dem das Auftreten des anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, ob ein tatsächlicher Wert (iMK) des elektrischen Stromes vom Servomotor in einem gegebenen Stromzyklus durch einen vorbestimmten Stromwert verringert worden ist, verglichen mit einem Wert (iMK-1) des elektrischen Stromes vom Servomotor in einem vorhergehenden Zyklus, und wenn sich der tatsächliche Wert des elektrischen Stroms vom Servomotor verringert hat, daraus geschlossen wird, daß ein anormaler Zustand einer Schweißklumpendispersion existiert.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiter einen Schritt zum Erhöhen eines vorgeschriebenen elektrischen Stromwerts (iMCOM) des Servomotors auf einen vorbestimmten Wert (iMCOM') aufweist, wenn während dem Schritt (403), bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, daß ein anormaler Zustand eines Schweißklumpens existiert.

18. Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiter einen Schritt zum Verringern eines zwischen den Elektrodenspitzen (3, 4) fließenden Schweißstromes auf einen vorbestimmten Wert aufweist, wenn während des Schrittes (403), bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, daß ein anormaler Zustand eines Schweißklumpens existiert.

19. Steuerverfahren zum Punktschweißen für die Steuerung einer Schweißstange (2), die ein Paar von Schweißelektrodenspitzen (3, 4) hat, wobei zumindest eine der Spitzen (3, 4) durch einen jeweiligen Servomotor (26) angetrieben wird, mit folgenden Schritten:

Bewegen der zumindest einen Elektrodenspitzen (3, 4) bezüglich eines Werkstücks (6) durch Antreiben des Servomotors (26), der daran gekoppelt ist, basierend auf den Befehlen von einer Haupt-CPU (72);

Detektieren von zumindest einer tatsächlichen Position der zumindest einen Elektrodenspitzen (3, 4) und eines tatsächlichen elektrischen Stroms des Servomotors (26);

wobei während des Schrittes, bei dem die Elektrodenspitze bewegt wird, die zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) auf das Werkstück (6) zu bewegt wird, um das Werkstück (6) zu berühren;

während des Detektierschrittes eine Gesamtdicke des Werkstücks (6), das zwei Platten (6A, 6B) umfaßt, detektiert wird; und

während des Schrittes, bei dem das Auftreten des anormalen Zustandes festgestellt wird, eine Größe eines Spaltes (S), der zwischen den zwei Platten (6A, 6B) des Werkstücks (6) existiert, angenommen wird, wobei, wenn der angenommene Spalt (S) größer ist als der vorbestimmte Wert (S&sub0;) festgestellt wird, daß eine Schweißklumpendispersion auftreten kann.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, das weiterhin einen Schritt zur Erhöhung eines vordrückenden Zeitintervalles aufweist, wenn während dem Schritt (504), bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, daß eine Schweißklumpendispersion auftreten kann.

21. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin einen Schritt (601) aufweist, der die Elektrodenspitzen (3, 4) dazu veranlaßt, sich bei einem vorbestimmten Winkel um eine gemeinsame Achse des Paares von Elektrodenspitzen (3, 4) zu drehen, wenn während des Schrittes, bei dem das Auftreten eines anormalen Zustandes festgestellt wird, festgestellt wird, daß kein anormaler Zustand existiert, und wenn zumindest eine Elektrodenspitze (3, 4) das Werkstück (6) berührt.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei dieser vorbestimmte Winkel bei ungefähr 2 bis 3 Grad liegt.