DE69110043T2

DE69110043T2 - Selbstanpassende sequenzvorrichtung.

Info

Publication number: DE69110043T2
Application number: DE69110043T
Authority: DE
Inventors: Charles Clark; Wen Kuo; Hyon Wu
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2011-05-30
Also published as: EP0533736A1; CA2085001C; WO1991019588A1; US5083003A; EP0533736A4; EP0533736B1; CA2085001A1; DE69110043D1; ATE122949T1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstanpassende Sequenzvorrichtung zum Gebrauch in Verbindung mit einer Schweißprozeßsteuerung zur Regulierung des an die Elektroden eines Schweißgerätes gelieferten Wärmeboosts.

2. Beschreibung des bisherigen Standes der Technik

Bei Schweißprozeßsteuerungen auf dem bisherigen technischen Stand wird eine manuelle Sequenzvorrichtung zur Regulierung des Wärmeboosts, typischerweise in Form einer Reihe von linearen Stufenprofilen, die von einem Schweißingenieur festgelegt werden, eingesetzt. Genauer gesagt, steigert oder vermindert eine konventionelle oder manuelle Sequenzvorrichtung den Wärmeboost entsprechend der Anzahl der mit einem Satz Elektroden gemachten Schweißstellen in Inkrementen von einem Prozent. Im Gegensatz dazu vermindert die erfundene selbstanpassende Sequenzvorrichtung den Wärmeboost entsprechend der Ausstoßung und des bestehenden Wärmeboosts und steigert den Wärmeboost entsprechend der gemachten Schweißstellen, des bestehenden Wärmeboosts und der Ausstoßung. Das heißt, die erfundene selbstanpassende Sequenzvorrichtung unterscheidet sich von einer konventionellen Sequenzvorrichtung dadurch, dar der Wärmeboost von der Schweißprozeßsteuerung entsprechend der Ausstoßung, der gemachten Schweißungen und des bestehenden Wärmeboosts bestimmt wird, anstatt durch eine Reihe linearer Stufenprofile, die durch einen Schweißingenieur festgelegt wurden.
U.S. Patent Nr. 4,456,810 berichtet von einem Schweißprozeßsteuerungssystem mit adaptivem Steuerplan, in dem der Schweißstrom reduziert wird, wenn die zeitliche Widerstandsänderung zwischen den Schweißelektroden einen vorherbestimmten Maximalwert übersteigt und in dem der Schweißstrom erhöht wird, wenn die Widerstandsänderung weniger ist, als ein vorherbestimmter Minimalwert. Zusätzlich kann der Schweißstrom abgestellt werden, wenn eine Widerstandsverminderung von einem Spitzenwiderstandswert einen vorherbestimmten Prozentsatz des Spitzenwiderstandswertes erreicht hat, oder nachdem eine vorherbestimmte Anzahl von Stromzyklen komplettiert wurde. Während jedoch die in U.S. Patent Nr. 4,456.810 beschriebene Methode den Schweißstrom entsprechend des an den Elektroden berechneten Widerstandes variiert und den Schweißstrom entsprechend der Anzahl der gemachten Schweißungen abschalten kann, unterscheidet sie sich von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die im Patent beschriebene Methode bei der Steigerung oder Reduzierung des Wärmeboosts die Vorgeschichte der Elektroden nicht berücksichtigt. Zum Beispiel beinhaltet, im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung, das Patent nicht den bestehenden Wärmeboost oder die Anzahl der Schweißungen, die mit diesen Elektroden gemacht wurden.
U.S. Paten Nr. 4.419,560 beschreibt ein Schweißprozeßsteuerungssystem, das Regulierungsvorrichtungen zur Regulierung der Menge der programmierten Wärme, die entsprechend der Anzahl der gemachten Schweißungen und der bestehenden Menge an Wärmeboost erzeugt wurde, berücksichtigt, jedoch nicht die Anzahl der Ausstoßungen.
Nach der Erfindung wird ein Schweißprozeßsteuerungssystem zur Steuerung des Betriebes eines Schweißgerätes geschaffen, das einen Schweißtransformator und mindestens ein Paar Elektroden, die Strom anlegen und Wärme zwischen mindestens zwei Arbeitsstücken erzeugen, beinhaltet, wobei das Schweißprozeßsteuerungssystem eine Anzahl von Schweißzyklen, einschließlich eines vorhergehenden Schweißzykluses, aufweist und folgendes umfaßt: a) eine Schweißgerätleistungsquelle, die aktiv mit dem Schweißtransformator verbunden ist, um Strom an die Elektroden zu liefern und eine vorherbestimmte Hitzemenge in den Arbeitsstücken zu erzeugen, wobei die Arbeitsstücke einen elektrischen Widerstand besitzen; b) eine widerstandsbestimmende Vorrichtung, die aktiv mit den Arbeitsstücken verbunden ist, um einen Maximalwiderstand zu bestimmen, der vom Widerstand der Arbeitsstücke abhängig ist, und durch folgendes charakterisiert ist: c) eine selbstanpassende Sequenzvorrichtung, die aktiv mit der genannten Vorrichtung zur Widerstandsbestimmung und der genannten Schweißgerätleistungsquelle zum Variieren der Menge der genannten an den Arbeitsstücken durch die genannte Schweißgerätleistungsquelle angewandten Hitze, die von dem genannten Widerstand, der von der genannten Meßvorrichtung während des vorhergehenden Schweißzykluses gemessen wurde, abhängig ist, vebunden ist, wobei die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung die genannte Wärme der Arbeitsstücke um ein vorherbestimmtes Inkrement nach der ersten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen erhöht, und die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung die genannte Wärme der Arbeitssbücke um ein vorherbestimmtes Inkrement verringert, wenn während der genannten ersten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen der genannte Widerstand über eine vorherbestimmte fortlaufende Anzahl von Schweißzyklen unter einem vorherbestimmten Wert liegt, was auf Ausstoßung hindeutet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Gesamtübersicht eines Blockdiagrams und zeigt ein System für ein Schweißgerät und eine Schweißprozeßsteuerung, das eine selbstanpassende Sequenzvorrichtung einsetzt.
Figur 2 ist ein detailliertes Blockdiagram und zeigt eine Ausführung einer selbstanpassenden Sequenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Erfindung im Einzelnen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstanpassende Sequenzvorrichtung, die in Schweißprozeßsteuerungen eingesetzt wird, was ebenfalls Schweißprozeßsteuerungen für den Einbau in Gestelle umfaßt, wie sie im U.S. Patent Nr. 4945201 dargestellt sind.
Eine konventionelle oder manuelle Sequenzvorrichtung steigert oder vermindert den Wärmeboost in Inkrementen von einem Prozent entsprechend der Anzahl der gemachten Schweißungen mit einem Satz Spitzen. Im Gegensatz dazu vermindert die erfundene selbstanpassende Sequenzvorrichtung Wärmeboost entsprechend der Ausstoßung und des bestehenden Wärmeboosts und steigert Wärmeboost entsprechend der gemachten Schweißungen, des bestehenden Wärmeboosts und der Ausstoßungen. Das heißt, daß die erfundene selbstanpassende Sequenzvorrichtung sich von einer konventionellen Sequenzvorrichtung darin unterscheidet, daß Wärmeboost von einer Schweißprozeßsteuerung entsprechend der Ausstoßung, der gemachten Schweißungen und des bestehenden Wärmeboosts bestimmt wird, anstatt durch eine Reihe linearer Stufenprofile, die von einem Schweißingenieur festgelegt wurden.
Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung vermindert automatisch den Wärmeboost wenn in zwei aufeinanderfolgenden Schweißungen nach Steigerung des Wärmeboosts Ausstoßung festgestellt wird und wenn die Abnahme des Wärmeboosts während der Stufe auf der die Ausstoßung festgestellt wurde, zugelassen wird. Zusätzlich dazu steigert die selbstanpassende Sequenzvorrichtung auf einer Stufe (Stufe 3) die Geschwindigkeit in der Wärmeboost angewendet wird wenn während einer vorherprogrammierten Anzahl von gemachten Schweißungen keine Ausstoßung auftritt.
Die Ausdrücke "Ausstoßung", "Austasten" und "Wärmeboost" müssen noch erklärt werden, um ein korrektes Verständnis der Arbeitsweise der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung zu erlangen.

Ausstoßung

Einen wesentlichen Abfall des Widerstandes an der Primärwicklung des Schweißtransformators betrachtet man als Anzeichen einer Ausstoßung, auch Spucken genannt. Während der Ausstoßung wird geschmolzenes Material aus der Schweißzone weggeblasen, was normalerweise anzeigt, daß zu viel Hitze benutzt wird. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung überwacht positive, sowie auch negative Widerstandsänderungen an der Primärwicklung des Schweißtransformators in jedem Halbzyklus der Schweißung. Die Abfallschwelle kann programmiert werden.

Austasten

Ein wesentlicher Abfall des Widerstandes wird fast immer während der ersten Zyklen einer Schweißung, ob Ausstoßung auftritt oder nicht, bemerkt. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung tastet automatisch die ersten zwei Zyklen einer Schweißung aus, was heißt, daß die selbstanpassende Sequenzvorrichtung jeglichen wesentlichen Widerstandsabfall während dieser Zyklen ignoriert.
Ebenfalls werden alle Neigungszyklen automatisch ausgetastet, wenn ein Neigungsbefehl angewendet wird. (Ein Neigungsbefehl ist ein Befehl, der linear Hitze von einem bestimmten Startniveau auf ein bestimmtes Endniveau in einer bestimmten Anzahl von Zyklen, z.B. 10 Zyklen Neigung 0% bis 20%, steigert). Neigung wird benutzt um die galvanisierte Beschichtung einiger Metalle vor der Schaffung der Schweißmasse aus der Schweißzone herauszubefördern. Zum Beispiel tastet die selbstanpassende Sequenzvorrichtung, wenn 8 Neigungszyklen von 30% bis 55% benutzt werden, alle 8 Zyklen aus. Neigung wird normalerweise benutzt, wenn galvanisierter Stahl geschweißt wird, und die Austastcharakteristik verhindert, daß die Sequenzvorrichtung während der Schmelzung des galvanisierten Überzuges des Stahls Ausstoßung erwartet. Wenn die der ersten Neigung folgenden Schweißungen ununterbrochene Schweißungen sind (keine Nicht-Wärme-Zyklen zwischen den Schweißbefehlen), wendet die selbstanpassende Sequenzvorrichtung keine Austastzyklen an. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung benutzt Austastzyklen (normalerweise zwei) zu Beginn aller nachfolgenden Schweißungen, wenn diese unterbrochen sind (als Impulsschweißen, wo Kühlzyklen eingesetzt werden).

Wärmeboost

Wärmeboost ist eine Steigerung oder Reduzierung, die auf die programmierte Hitze in Inkrementen von 1% bei Betrieb der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung angewand wird,
Während das ersten Teiles der Lebensdauer von Schweißelektrodenspitzen wird normalerweise weniger Hitze benötigt. Ein allmähliches Ansteigen der Hitze ist erforderlich wenn die Spitzen eingearbeitet sind. Wenn sich die Spitzen im Laufe des Gebrauches deformieren und sich damit ihr effektiver Durchmesser erhöht, wird noch mehr Hitze zur Aufrechterhaltung der benötigten Stromdichte erforderlich. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung umfaßt diese drei Stufen der Lebensdauer der Spitzen, indem sie einen einzigartigen Wärmeboost-Entscheidungsprozeß für jede Stufe der Lebensdauer der Spitzen annimmt.
Die ersten 500 Schweißungen betrachtet man als die erste Stufe. Während dieser Stufe wird der Wärmeboost in Stufen von 1% vorgenommen, nachdem eine einprogrammierte Anzahl von Schweißungen gemacht wurde. Diese programmierte Anzahl von Schweißungen wird UPCOUNT genannt. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung überwacht die Ausstoßung in jeder Schweißung während dieser Stufe. Wenn zwei aufeinanderfolgende Schweißungen mit Ausstoßung auftreten, wird der Wärmeboost in Stufen von 1% abnehmen, wobei dieser Wärmeboost nie weniger als -10% betragen kann.
Die zweite Stufe beginnt, wenn die Anzahl der gemachten Schweißungen 500 überschreitet und bleibt bestehen, bis der Wärmeboost einen programmierbaren Prozentsatz erreicht. Dieser Prozentsatz ist auf 25% festgelegt.
Während der zweiten Stufe wird der Wärmeboost noch mit jeder gemachten UPCOUNT-Schweißung in 1% Stufen gesteigert; die selbstanpassende Sequenzvorrichtung überwacht jedoch eine Ausstoßung nur unmittelbar nachdem ein Wärmeboost vorgenommen wurde. Nach Steigerung eines Wärmeboosts überwacht die selbstanpassende Sequenzvorrichtung die ersten fünf Schweißungen oder die ersten UPCOUNT-Schweißungen, je nachdem welches die kleinere Zahl ist. Wenn während dieser Schweißungen zwei aufeinanderfolgende Schweißungen mit Ausstoßung auftreten, wird der Wärmeboost um 1% reduziert. Der Wärmeboost wird nur einmal reduziert, auch wenn alle fünf Schweißungen eine Ausstoßung erzeugt haben. Dadurch wird verhindert, daß der Wärmeboost unter die Grenze fällt, mit der diese Stufe angefangen wurde. Wenn keine Ausstoßung auftritt, bleibt der Wärmeboost derselbe bis die nächsten UPCOUNT- Schweißungen gemacht werden. Wenn Ausstoßung nach den ersten fünf Schweißungen auftritt, wird der Wärmeboost nicht reduziert.
Der Algorithmus der zweiten Stufe basiert auf der Tatsache, daß, wenn die Spitzen abgenutzt werden, keine Ausstoßung auftreten sollte, außer unmittelbar nach einer Steigerung der Hitze, obwohl mehr Wärmeboost benötigt wird. Wenn eine Ausstoßung dennoch nach den ersten fünf Schweißungen, die einer Steigerung folgen, auftritt, liegt das wahrscheinlich eher an Veränderungen in der Schweißumgebung (z.B. Druck, Ausstattung) als an der Schweißhitze.
Die dritte Stufe beginnt, wenn der Wärmeboost die programmierbare Grenze für die zweite Stufe (Standard 25%) übersteigt. Dies ist die Stufe, die normalerweise schnelleren Wärmeboost benötigt. Der Wärmeboost wird in Stufen von 1% gesteigert oder gesenkt. wie in der zweiten Stufe. Der Hauptunterschied zur zweiten Stufe ist der automatische UPCOUNT- Ausgleich. Die selbstanpassende Sequenzvorrichtung verringert den UPCOUNT automatisch um 10% oder um 1, je nachdem welches die größere Zahl ist, wenn während der letzten drei gemachten UPCOUNT-Schweißungen keine Ausstoßung auftritt. Dies veranlaßt, daß der Wärmeboost schneller gesteigert wird während die Spitzen sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähern. Zu Beginn der 3. Stufe wird eine "Baldiges Ende der Sequenzvorrichtung" Fehlermeldung erzeugt, und eine "Ende der Sequenzvorrichtung" Fehlermeldung wird erzeugt, wenn die Summe der geplanten Hitze und der Wärmeerhöhung 91% erreicht.
Als Beispiel, wenn 10 für den UPCOUNT eingesetzt wird und 30 Schweißungen ohne Ausstoßung gemacht werden (3 x UPCOUNT- Schweißungen), tritt die nächste Wärmebooststeigerung nach weiteren 9 Schweißungen auf, anstatt nach 10 oder mehr Schweißungen. Wenn diese 9 Schweißungen ohne Ausstoßung gemacht werden, tritt die nächste Wärmebooststeigerung nach 8 weiteren Schweißungen auf. Wenn jedoch Ausstoßung während dieser 9 Schweißungen auftritt, tritt die nächste Wärmebooststeigerung nach 9 Schweißungen auf. Wenn letztendlich Ausstoßung auftritt, vermindert die selbstanpassende Sequenzvorrichtung nicht den UPCOUNT bis 3 aufeinanderfolgende UPCOUNT-Schweißungen ohne Ausstoßung gemacht wurden.

Programmierbare Parameter

Das Programm der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung akzeptiert 4 programmierbare Parameter - Ausstoßungskoeffizient. Up Event Count, Startprozentsatz der dritten Stufe und Wärmeprozentsatz am Ende der Sequenzvorrichtung. Diese Parameter bestimmen die Ausstoßungs-Empflindlichkeit, Geschwindigkeit des Wärmeboosts, wo Stufe 2 endet und Stufe 3 beginnt und den Prozentsatz der Hitzegrenze für die "Ende der Sequenzvorrichtung" Fehlermeldung.

1. Ausstoßungskoeffizient (Empfindlichkeit)

Dieser Parameter legt den Widerstandsabfall in einem Zyklus zum Anzeigen von Ausstoßung fest. Wenn der Widerstand von dem des vorherigen Zykluses um mehr als diesen Parameter abfällt, dann nimmt die Schweißprozeßsteuerung an, daß eine Ausstoßung aufgetreten ist. Typische Werte sind 20 für galvanisiertes Material und 50 für nicht beschichteten Stahl (0.030" - 0.060").

2. Up Event Count

Dieser Parameter, oben als UPCOUNT beschrieben, regelt die Geschwindigkeit der Wärmebooststeigerung durch die selbstanpassende Sequenzvorrichtung. Jedesmal wenn die Anzahl der gemachten Schweißungen um UPCOUNT von der Zählung als die letzte Wärmebooststeigerung stattfand, ansteigt wird der Wärmeboost um ein Prozent gesteigert. Wenn der UPCOUNT auf Null gesetzt wird, wird die Funktion der Wärmesteigerung abgeschaltet.

3. Anfangsprozentsatz der dritten Stufe

Dieser Parameter regelt die Menge des Wärmeboosts, die vorhanden sein muß, um die zweite Stufe zu beenden und die dritte Stufe zu beginnen. Der vorgegebene Wert ist 25%. Dies ist ebenfalls das Wärmeboostniveau auf dem eine "Baldiges Ende der Sequenz" Fehlermeldung erzeugt wird.

4. Hitzeprozentsatz am Ende der Sequenz

Dieser Parameter besteht aus der gesamten geplanten Hitze plus Wärmeboostprozentsatz, der erreicht werden muß, ehe die "Ende der Sequenz" Fehlermeldung erzeugt wird. Der vorgegebene Wert ist 91%.
In der bevorzugten Ausführung befindet sich die Schaltung und Software, die für die erfundene selbstanpassende Sequenzvorrichtung benötigt werden, auf einer Koprozessorplatte, die sich innerhalb einer Unterbaugruppe der Schweißprozeßsteuerung befindet. Der Primärstrom (i) und die Primärspannung (v) des Schweißtransformators werden als Rückkopplungssignale für die Regelung dem Sequenz-Wärmeboostniveaus benutzt.
Die Koprozessorplatte wird durch Errechnung des Widerstandes (R) an der Primärwicklung des Schweißtranformators betrieben und erkennt Ausstoßung durch Untersuchung der Veränderungen im Logarithmus des Widerstandes. Die Spannung an der Primärwicklung des Schweißtranformators ist:
v(t) = i(t)R + L(di(t)/dt)
Widerstand wird auf der Spitze des Primärstromes in jedem Halbzyklus gemessen (wo di(t)/dt = 0). Durch Abtasten des Stroms und der Spannung an dem Punkt, wo die erste Ableitung des Stromes Null beträgt, wird die Gleichung auf das Ohmsche Gesetz reduziert:
v = iR
welches für die Ausrechnung des Widerstandes manipuliert werden kann:
R = v/i
Eine Ungenauigkeit wird durch Benutzung der Primärspannung des Schweißtransformators eingeführt, da aufgrund einer schlechten Verbindung eine gewisse Phasenverschiebung zwischen der Primärspannung und der Sekundärspannung besteht (normalerweise weniger als 2º) Zusätzlich kann der vom Schweißtransformator entnommene Magnetisierungsstrom eine gewisse Ungenauigkeit in der ersten Scheingleichung herbeiführen. Alle Fehler zusammen sind relativ gering und können ignoriert werden, solange der Transformator sich nicht der Sättigung nähert.
Der Algorithmus, der benutzt wurde, um zu bestimmen ob eine Ausstoßung aufgetreten ist, arbeitet auf der relativen Veränderung in dem Logarithmus des Widerstandes; auf diese Weise werden Fehler, die als Multiplikatoren (ob erster Ordnung oder höherer Ordnung) erscheinen, aufgelöst. Dies ist besonders wichtig, da Schweißtransformatoren einen relativ großen Umfang an Umspannungsverhältnissen haben, sodaß Ströme und Antriebsspannungen, die für die weitreichenden Nebenzyklusinduktivitäten und -widerstände (aufgrund von Materialart, Spitzendurchmesser, soweit dieser mit der benötigten Punktgröße zusammenhängt. usw.) benötigt werden, bereitgestellt werden konnen. Übersetzungsverhältnisse von Schweißtransformatoren liegen normalerweise zwischen 16:1 und 140:1.
Widerstand wie an der Primärwicklung (Rp) hängt mit dem Sekundärwiderstand (Rs) als Quadrat des Ubersetzungsverhältnisses (N) zusammen:
Rp = N²Rs
Die Berechnung des Logarithmus der Gleichung ergibt
log(Rp) = 2log(N) + log(Rs)
Da man im Algorithmus die Änderung im log des Widerstandes benutzt, beträgt die Differenz zwischen den logs (gleich dem Verhältnis der Widerstandsänderung) für zwei aufeinanderfolgende Halbzyklen einer Schweißung:
log(Rp&sub2;) - log(Rp&sub1;) = log(Rs&sub2;) - log(Rs&sub1;) = log(RS&sub2;/Rs&sub1;)
und die Glieder, die das Übersetzungsverhältnis enthielten, sind durch Aufhebung verschwunden. Diese Methode macht die Aufgabe der Software wesentlich einfacher, macht es jedoch erforderlich, daß die Hardware genügend Dynamikbereich bereitstellt, um mit den weiten Bereichen des Spannungs- und Stromniveaus, die man wegen Veränderungen in der eigentlichen Ausführung antreffen kann, umgehen zu können.
Bezugnehmend auf Figur 1, dort ist eine Schweißprozeßsteuerung 11 gezeigt, die Auslösesignale F+ und F- für ein Leistungsmodul eines Schweißgerätes 13 und ein Spannungsauslösesignal und ein Signal des magnetischen Unterbrechers für das Schweißgerät 15 erzeugt. Die Schweißprozeßsteuerung empfängt ein SCR-Übertemperatursignal, Spannungs- (V) und Stromsignale (I) vom Leistungsmodul des Schweißgerätes und ein Kontrollstopsignal vom Schweißgerät 15. Spezifische Einzelheiten der Ausführung der Schweißprozeßsteuerung 11 können in der Anmeldung zum U.S. Patent unter der Seriennummer 354,590, am 19. Mai 1989 eingereicht, gefunden werden, obwohl solche Ausführungseinzelheiten zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht gebraucht werden. Das Leistungsmodul 13 des Schweißgerätes ist mit einem Schweißtransformator 17 verbunden, dessen Primärstrom mittels eines ringformigen Stromwandlers 18, der mit der Primärwicklung des Schweißtransformators verbunden ist, überwacht wird, und dessen Primärspannung mittels eines Bezugstransformators 19 überwacht wird, der dazu da ist, die hereinkommende Leitungsspannung zum Zweck der normalen Wärmekontrolle zu überwachen. Es kann jedoch in der vorliegenden Erfindung jede geeignete Methode zur Überwachung von Primärstrom und - spannung angewand werden, solange an die selbstanpassende Sequenzvorrichtung geleitete Spannung und geleiteter Strom dem Primärstrom und der Primärspannung ziemlich genau entsprechen. Die Schweißprozeßsteuerung 11 ist an einen Stromkreis 22 angeschlossen, welcher die Funktionen der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie unten in Bezug auf Figur 2 beschrieben, ausführt.
Bezugnehmend auf Figur 2, wird die abgetastete Spannung des Schweißtranformators in die Absolutwertschaltung 20 und der abgetastete Strom des Schweißtransformators in die Absolutwertschaltung 21 eingeführt, um negative Spannung und Stromkurven in die jeweiligen positiven Werte umzuwandeln. Absolutwertschaltung 20 sollte so angeordnet werden, daß ihre Ausgangsleistung an Stärke der der Eingangsspannung gleich ist. Absolutwertschaltung 21 sollte so angeordnet werden, daß ihre Ausgangsleistung 2,8 mal grober ist als der Eingangsstrom. Man sollte beachten, daß die aktuellen Werte wegen der Kompatibilität mit dem verwendeten Stromkreis gewählt wurden. Diese Werte sind jedoch Filterfaktoren und verschwinden, wenn die Änderung im log des Widerstandes R berechnet wird. Das nicht-lineare Modul 23 nimmt den Basis-10- Logarithmus des Spannungsausganges bei der Absolutwertschaltung 20, geteilt durch den Stromausgang der Absolutwertschaltung 21, mit einer Konstanten multipliziert, um das Resultat zu skalieren, so daß v/i bei minimalstem erwarteten Widerstand 0.05 beträgt. Abtast- und Halteschaltung 27 wird benutzt um den Wert Klog (v/i) zu speichern, der vom Modul 23 erzeugt wird und an den Analog-in-Digital-Umwandler 29 geleitet wird, welcher den Wert digitalisiert und auf Bus 31 plaziert. Die Differenziereinrichtung 35, der Nulldurchgangsdetektor 37 und der Abtastwert-Impulsgeber 43 arbeiten nach der Stromausgangsleistung von Absolutwertschaltung 21, die vom Impulsgeber 43 erzeugt wird.
Die Differenziereinrichtung 35 und der Nulldurchgangsdetektor 37 bestimmen, wann die erste Ableitung des Stroms Null gleich ist. Der Abtastwert-Impulsgeber 43 erzeugt einen Impuls, um die Abtastfunktion der Abtast- und Halteschaltung einzuleiten. Die NMI (nicht maskierbare Unterbrechung) ist eine Unterbrechung, die der Mikroprozessor durch Auslösung einer Analog-in-Digital-Umrechnung bedienen muß.
Die in Figur 2 gezeigte selbstanpassende Sequenzvorrichtung umfaßt weiterhin ein ROM 45, RAM 47 und Gemeinschafts-RAM 49. ROM 45 wird zur Speicherung eines vom Mikroprozessor 41 abgearbeiteten Computerprogrammes zur Kontrolle des Betriebes der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung benutzt. RAM 47 ist ein Zwischenspeicher, der von dem Programm zur Speicherung vorübergehender Werte benutzt wird. Gemeinschafts-RAM 49 ist ein Speicher, auf den in alternierenden Zyklen der Mikroprozessor 41 und die Schweißprozeßsteuerung 11 Zugriff haben, und der dazu benutzt wird, wärmeregulierende Parameter, die von der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung errechnet wurden, an die Schweißprozeßsteuerung, und von der Schweißprozeßsteuerung an die selbstanpassende Sequenzvorrichtung, weiterzuleiten. Im einzelnen sind die Parameter, die an die Schweißprozeßsteuerung weitergeleitet werden, und die Parameter, die die selbstanpassende Sequenzvorrichtung von der Schweißprozeßsteuerung empfängt, wie folgt: Von der Schweißprozeßsteuerung gesteuerte Variablen: Von der Schweißprozeßsteuerung und der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung kontrollierte Variablen: Vom Koprozessor der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung kontrollierte Variablen
Eine Ausführung eines in ROM 45 gespeicherten Programmes, das benutzt wird, um die Funktion der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung für jede der drei Stufen zu erfüllen, wird unten in Pseudokodeform dargestellt, welche einer bestimmten Hardware-Umgebung leicht angepaßt werden kann. Wie gezeigt, enthält das Programm eine Hauptschleife, die Unterprogramme für die drei Betriebsstufen als Funktion der Anzahl der gemachten Schweißungen und der laufenden Menge der Wärmeerhöhung nachdem die Operation der Stufe 1 abgeschlossen ist, aufruft. Programmablauf der selbstanpassenden Sequenzvorrichtung

Claims

1. Ein Schweißprozeßsteuerungssystem zur Kontrolle des Betriebs eines Schweißgerätes (15), das einen Schweißtransformator (17) und mindestens ein Paar Elektroden, die Strom anlegen und Wärme zwischen mindestens zwei Arbeitsstücken erzeugen, umfaßt, wobei das Schweißprozeßsteuerungssystem eine Anzahl von Schweißzyklen, einschließlich eines vorhergehenden Schweißzykluses, hat, was folgendes umfaßt:

a) Schweißgerät-Leistungszuführungseinrichtung (13), die aktiv mit dem Schweißtransformator (17) für die Bereitstellung von Strom für die Elektroden und Erzeugung einer vorbestimmten Hitzemenge in den Arbeitsstücken, wobei die Arbeitsstücke einen elektrischen Widerstand haben, verbunden ist;

b) widerstandsbestimmende Vorrichtungen (18,19), die aktiv mit den Arbeitsstücken zur Bestimmung eines Maximalwiderstandes, welcher vom Widerstand der Arbeitsstücke abhängt, verbunden sind; und charakterisiert durch

c) selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22), die aktiv mit den genannten widerstandsbestimmenden Vorrichtungen (18,19) und der Schweißgerät-Leistungszuführungseinrichtung (13) verbunden ist, um die Menge der genannten, an die Arbeitsstücke durch die genannte Schweißgerät-Leistungszuführungseinrichtung (13) angelegte Hitze zu variieren, was von dem durch die genannten Meßeinrichtungen (18, 19) während des vorhergehenden Schweißzykluses gemessenen genannten Widerstand abhängt, wobei die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22) die genannte Hitze der Arbeitsstücke nach der ersten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen um ein vorherbestimmtes Inkrement erhöht, und die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22) die genannte Hitze der Arbeitsstücke um ein vorherbestimmtes Inkrement verringert, wenn während der genannten ersten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen der genannte Widerstand für eine vorherbestimmte aufeinanderfolgende Anzahl von Schweißzyklen unter einen vorherbestimmten Wert fällt, und so eine Ausstoßung anzeigt.

2. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß die genannten vorherbestimmten Inkremente ein Prozent der genannten Hitze der Arbeitsstücke während eines ersten Schweißzykluses betragen.

3. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch charakterisiert, daß die genannte erste vorherbestimmte Anzahl an Schweißzyklen 10 ist.

4. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch charakterisiert, daß die genannte vorherbestimmte aufeinanderfolgende Anzahl von Schweißzyklen 2 ist.

5. Eine Schweißprozeßsteuerung nach den vorhergehenden Asnprüchen, dadurch charakterisiert, daß es eine erste Stufe von Schweißzyklen gibt, die durch die ersten 500 Schweißzyklen, die von der Schweißprozeßsteuerungseinrichtung ausgeführt werden, bestimmt wird; daß es eine zweite Stufe von Schweißzyklen gibt, die der genannten ersten Stufe von Schweißzyklen folgt, und die bestehen bleibt, bis die genannte an die Arbeitsstücke angelegte Hitze eine erste vorherbestimmte Menge eines ersten Schweißzykluses beträgt und eine dritte Stufe von Schweißzyklen, die der genannten zweiten Stufe von Schweißzyklen folgt und bestehen bleibt, bis die genannte an die Arbeitsstücke angelegte Hitze um eine zweite vorherbestimmte Menge größer ist als der erste Schweißzyklus.

6. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 5, dadurch charakterisiert, daß die genannte erste vorherbestimmte Hitzemenge 25% größer ist als der erste Schweißzyklus.

7. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 6, dadurch charakterisiert, daß die genannte zweite vorherbestimmte Hitzemenge 91% größer ist als der erste Schweißzyklus.

8. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch charakterisiert, daß während der ersten Stufe von Schweißzyklen die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22) die Menge der genannten an die Arbeitsstücke angelegten Hitze um nicht weniger als einen Mindesthitzewert reduziert.

9. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 8, dadurch charakterisiert, daß der genannte Mindesthitzewert 10% beträgt.

10. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Ansprüchen 5 bis 9, dadurch charakterisiert, daß während der genannten zweiten und dritten Stufe von Schweißzyklen genannte Meßeinrichtungen (18, 19) nur den genannten Maximalwiderstand entweder während einer ersten vorherbestinimten Anzahl von Schweißzyklen oder einer zweiten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen, je nachdem welches die kleinere Zahl ist, messen, nachdem die selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22) die genannte Hitze um das genannte vorherbestimmte Inkrement erhöht.

11. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 10, dadurch charakterisiert, daß die genannte zweite vorherbestimmte Anzahl von Schweißzyklen 5 ist.

12. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch charakterisiert, daß die genannte selbstanpassende Sequenzvorrichtung (22) die genannte Hitze an den Arbeitsstücken um ein Inkrement nur wahrend jeder ersten vorherbestimmten Anzahl von Schweißzyklen reduziert.

13. Eine Schweißprozeßsteuerung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch charakterisiert, daß während der genannten dritten Stufe der Schweißzyklen die genannte erste vorherbestimmte Zahl um 1 vermindert wird, jedesmal wenn die Schweißprozeßsteuerung durch eine dritte vorherbestimmte Zahl von Schweißzyklen geht, und die genannten Meßeinrichtungen (18, 19) einen Maximalwiderstand nicht unter einem genannten vorherbestimmten Wert während der genannten dritten vorherbestimmten Zahl von Schweißzyklen messen.