DE29715999U1

DE29715999U1 - Measuring system for process monitoring and quality assurance in resistance welding

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Publication number: DE29715999U1
Application number: DE29715999U
Authority: DE
Original assignee: MSC MES SENSOR und COMPUTERTEC
Current assignee: MSC MES SENSOR und COMPUTERTEC
Priority date: 1997-09-06
Filing date: 1997-09-06
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2007-09-07

Description

Meßsystem zur Prozeßüberwachung und Qualitätssicherung beimMeasuring system for process monitoring and quality assurance in WiderstandsschweißenResistance welding

Die Erfindung betrifft ein Meßsystem zur Prozeßüberwachung und Qualitätssicherung bei Widerstandsschweißverfahren insbesondere unter Berücksichtigung komplexer Fertigungsprozesse auf einer oder auf mehreren Schweißstationen.The invention relates to a measuring system for process monitoring and quality assurance in resistance welding processes, in particular taking into account complex manufacturing processes on one or more welding stations.

Die Bedeutung einer leistungsfähigen Prozeßbewertung wird regelmäßig in der Fachliteratur unterstrichen. Zum Beispiel in dem Fachbeitrag im Tagungsband DVS- Berichte, Band 133 (1991) wird die statistische Prozeßkontrolle als notwendige Voraussetzung für die Fertigungsteuerung beim Widerstandsschweißen angesehen.The importance of an efficient process evaluation is regularly emphasized in the specialist literature. For example, in the technical paper in the conference proceedings DVS Reports, Volume 133 (1991), statistical process control is considered a necessary prerequisite for production control in resistance welding.

Die Qualität von widerstandsgeschweißten Verbindungen hängt von einer Vielzahl von Einflußfaktoren ab. Im allgemeinen wird davon ausgegangen, daß die Größe und der Querschnitt der sich beim Schweißen ausbildenden Schweißlinse die Festigkeit einer Schweißverbindung bestimmt. Auf die Geometrie der sich ausbildenden Schweißlinse haben jedoch viele Faktoren Einfluß, z.B. die eingebrachte Energie, die Bedingungen der Wärmeableitung sowohl im Bauteil als auch über die Elektroden und auch die Qualität der Werkstückoberflächen.The quality of resistance-welded joints depends on a number of influencing factors. It is generally assumed that the size and cross-section of the weld nugget that forms during welding determines the strength of a welded joint. However, many factors influence the geometry of the weld nugget that forms, e.g. the energy introduced, the conditions of heat dissipation both in the component and via the electrodes, and also the quality of the workpiece surfaces.

Zur Stabilisierung der Fertigungsqualität hat es nicht an Lösungsansätzen gefehlt, durch Nutzung von Meßmitteln und Steuerungskomponenten eine Stabilisierung der beeinflußbaren Parameter zu bewirken.There has been no lack of solutions to stabilize production quality, by using measuring instruments and control components to stabilize the parameters that can be influenced.

Die Mehrzahl der die Qualität sichernden Systeme geht von der Erfassung einer für den Prozeß wesentlichen Meßgröße aus (z.B. Schweißstrom, Schweißspannung, Schweißstromzeit, Elektrodenkraft). Diese Meßgröße wird meßtechnisch erfaßt und daraus eine signifikante Größe abgeleitet (z.B. Effektivwert der Größe, Spitzenwert der Meßgröße...). In der DE-AS 2315184 wird hierzu ein Verfahren zum Überwachen und Regeln von elektrischen Widerstandsschweißvorgängen durch Ausnutzung von Integration und Multiplikation von Momentanwerten für die Signalgewinnung vorgestellt. Aus dem Gebiet des Lichtbogenschweißens ist ein Verfahren zum Messen von Prozeßkenngrößen beim Schweißen durch komplexeThe majority of quality assurance systems are based on the recording of a measured variable that is essential to the process (e.g. welding current, welding voltage, welding current time, electrode force). This measured variable is recorded using measurement technology and a significant variable is derived from it (e.g. effective value of the variable, peak value of the measured variable...). In DE-AS 2315184, a method is presented for monitoring and controlling electrical resistance welding processes by utilizing integration and multiplication of instantaneous values for signal generation. A method for measuring process parameters during welding using complex

MSC Meß-, Sensor- und Computertechnik GmbH HalleMSC Measurement, Sensor and Computer Technology GmbH Halle

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Erfassung von Prozeßkenngrößen mit analoger Berechnung und digitaler Anzeige der Streckenenergie bekannt (DD-WP 142 677). Der Nachteil dieser Systeme besteht darin, daß der Informationsgehalt der ermittelten Größen begrenzt ist und eine Qualitätssicherung gleichfalls nur in einem begrenzten Umfang ermöglicht wird. Beispielsweise lassen sich technologisch notwendige Sonderfunktionen (Stromanstiegssteuerung, Strom-Zeit-Programme, Druckprogramme...) mit derart einfachen Systemen generell nicht erfassen, mehr noch, die gelieferten Daten entstellen durch die Reduzierung auf eine einzelne Größe oftmals den eigentlichen physikalischen Hintergrund. Damit fehlt diesen Meßsystemen der spezifische Zuschnitt auf einen vorgegebenen technologischen Prozeß und damit die Basis für eine effektive Qualitätssicherung. Insbesondere sind diese Meßsysteme auch nur für den Einsatz an einem Schweißkopf vorgesehen, komplexe Fertigungen auf der Basis mehrerer Schweißanlagen sind nicht überwachbar.Recording of process parameters with analog calculation and digital display of the energy per unit length is known (DD-WP 142 677). The disadvantage of these systems is that the information content of the determined values is limited and quality assurance is also only possible to a limited extent. For example, technologically necessary special functions (current rise control, current-time programs, pressure programs...) cannot generally be recorded with such simple systems; what is more, the data provided often distorts the actual physical background by being reduced to a single value. As a result, these measuring systems lack the specific tailoring to a given technological process and thus the basis for effective quality assurance. In particular, these measuring systems are only intended for use on one welding head; complex production processes based on several welding systems cannot be monitored.

Zur Ableitung von komplexen Informationen, die mit einer zur erwartenden Qualität einer Schweißung korrespondieren, sind aus der Patentliteratur unterschiedliche Lösungsansätze bekannt:To derive complex information that corresponds to the expected quality of a weld, different approaches are known from the patent literature:

In der US-PS 5399827 wird beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur beim Punktschweißen und ein Verfahren zur Sicherung der Qualität einer Punktschweißung vorgestellt. Dieser Lösungsansatz basiert auf die Nutzung der Thermospannung zwischen einem Werkstück und einer Schweißelektrode. Der Nachteil dieses Vorschlages besteht darin, daß an die chemische Zusammensetzung von Elektrodenwerkstoff und Werkstück bestimmte Anforderungen gestellt werden. Die Anwendung dieser Lösung ist damit auf bestimmte Technologien beschränkt.For example, US Patent No. 5,399,827 presents a method and device for determining the temperature during spot welding and a method for ensuring the quality of a spot weld. This solution is based on the use of the thermal voltage between a workpiece and a welding electrode. The disadvantage of this proposal is that certain requirements are placed on the chemical composition of the electrode material and the workpiece. The application of this solution is therefore limited to certain technologies.

Anstelle des Temperatursignales werten die folgenden Patentinhalte die relativen Elektrodenbewegungen aus. Die US-PS 5393950 beschreibt die Steuerung des Schweißprozesses auf der Basis von Messungen des Nachsetzweges zwischen der Werkstückoberfläche und einer beweglichen Elektrode. In Fortführung dieses Gedankens wird in der US-PS 5558785 die Steuerung des Schweißprozesses durch Auswertung der Relativbewegung zwischen den Elektroden vorgestellt, wobei aus der Erfassung des Umkehrpunktes des Nachsetzweges ein AbschaltenInstead of the temperature signal, the following patent contents evaluate the relative electrode movements. US-PS 5393950 describes the control of the welding process on the basis of measurements of the repositioning path between the workpiece surface and a movable electrode. In continuation of this idea, US-PS 5558785 presents the control of the welding process by evaluating the relative movement between the electrodes, whereby the detection of the reversal point of the repositioning path is used to switch off the welding process.

des Schweißstromes ausgelöst wird. Zu diesen Lösungen ist zu bemerken, daß derartige Vorschläge bei bestimmten Technologien wirkungsvoll eingesetzt werden können, nämlich immer dann, wenn von definierten Elektroden- oder anderen Querschnitten ausgegangen werden kann (z.B. Buckelschweißen). Unter diesen Bedingungen korreliert der Nachsetzweg mit Qualitätsmerkmalen. In der Praxis jedoch insbesondere beim Punktschweißen ein merklicher existiert Elektrodenverschleiß, der zu Querschnittsänderungen führt. Damit verbunden sind komplexe Effekte, die nicht allein durch Wegänderungen der Elektroden erfaßt werden können.of the welding current. It should be noted with regard to these solutions that such suggestions can be used effectively with certain technologies, namely whenever defined electrode or other cross-sections can be assumed (e.g. projection welding). Under these conditions, the repositioning path correlates with quality characteristics. In practice, however, there is noticeable electrode wear, particularly with spot welding, which leads to cross-section changes. This is associated with complex effects that cannot be captured solely by changes in the path of the electrodes.

Zur Berücksichtigung dieser Effekte werden in den folgenden Lösungen die meßbaren elektrischen Parameter als Basis für die Prozeßbewertung herangezogen. In der US -PS 5575934 wird ein Schweiß-Monitor vorgestellt, der aus Strom- und Spannungsmessung über ein Wärmeleitungsmodell den Durchmesser der erwarteten Schweißlinse berechnet. Hierzu ist einzuschätzen, daß sich allein aus den elektrischen Parametern ohne Kenntnis der mechanischen Eigenschaften der Schweißanlage keine eindeutigen Schweißlinsenparameter berechnen lassen. Vielmehr bestimmen das Nachsetzverhalten der Schweißmaschine in Verbindung mit den an den Elektroden wirksamen Drücken eindeutig die Schweißlinsengeometrie. In der US-PS 5436422 wird ein Verfahren zur Steuerung des Widerstandsschweißens beschrieben, bei welchem die Berechnung von Widerstandswerten aus Strom und Spannung im Mittelpunkt steht. Aus den Widerstandswerten werden Bedingungen für eine Änderung des Elektrodendurchmessers und einer Spritzerbildung abgeleitet. Durch Beeinflussung des Schweißstromes soll erreicht werden, daß eine Spritzerbildung reduziert wird.To take these effects into account, the following solutions use the measurable electrical parameters as a basis for the process evaluation. US Patent 5575934 presents a welding monitor that calculates the diameter of the expected weld nugget from current and voltage measurements using a heat conduction model. It must be noted that no clear weld nugget parameters can be calculated from the electrical parameters alone without knowledge of the mechanical properties of the welding system. Rather, the welding machine's follow-up behavior in conjunction with the pressures acting on the electrodes clearly determines the weld nugget geometry. US Patent 5436422 describes a method for controlling resistance welding, in which the calculation of resistance values from current and voltage is the focus. Conditions for a change in the electrode diameter and spatter formation are derived from the resistance values. By influencing the welding current, the aim is to reduce spatter formation.

Den Ausführungen zum Stand der Technik ist zu entnehmen, daß sich unter Nutzung von bestimmten Signalgaben für ausgewählte Anwendungsfälle Merkmale vom Schweißprozeß ableiten lassen, die zur Beschreibung oder Sicherung der Fertigungsqualität herangezogen werden können, beispielsweise unter Auswertung der elektrischen Parameter, des Nachsetzweges der Elektroden oder der über eine Thermospannung meßbare mittleren Temperatur an der Oberfläche des Bauteiles. Damit sind Lösungen verfügbar, die lediglich in beschränkten Anwendungsrahmen anwendbar sind und Forderungen nach einerFrom the statements on the state of the art, it can be seen that by using certain signals for selected applications, characteristics of the welding process can be derived that can be used to describe or ensure the production quality, for example by evaluating the electrical parameters, the electrode repositioning path or the average temperature on the surface of the component that can be measured using a thermoelectric voltage. This means that solutions are available that can only be used in limited application areas and that require a

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allgemeinen Anwendbarkeit beim Widerstandsschweißen nicht genügen. Allen diesen erfindungsgemäßen Lösungen gemeinsam ist das Grundprinzip, daß die Prozeßanalyse direkt auf den eigentlichen Schweißprozeß beschränkt ist. Auf der Basis der Signalgaben während des Schweißprozesses werden Informationen 5 oder Steuersignale zur Qualitätssicherung abgeleitet.general applicability in resistance welding. All of these inventive solutions have in common the basic principle that the process analysis is limited directly to the actual welding process. On the basis of the signals given during the welding process, information 5 or control signals for quality assurance are derived.

Die Erfindung verfolgt somit das Ziel, ein Verfahren und ein Meßsystem anzugeben, welches die Basis für eine technologieunabhängige Bewertung und Sicherung der Fertigungsqualität beim Widerstandsschweißen selbst bei komplexen Fertigungsprozessen darstellt und wirksam die Fertigung von fehlerhaften Teilen verhindert.The invention therefore aims to provide a method and a measuring system which forms the basis for a technology-independent evaluation and assurance of manufacturing quality in resistance welding, even in complex manufacturing processes, and effectively prevents the production of defective parts.

Als Aufgabe liegt der Erfindung die Konzipierung eines Verfahrens und einer Steuerung zur Umsetzung dieses Verfahrens zugrunde, die es gestattet, beliebige Widerstandsschweißprozesse derart aufzunehmen und zu analysieren, daß in jedem Fall die die Fertigungsqualität wesentlich bestimmenden Prozeßerscheinungen erfaßt werden und daraus Merkmale abgeleitet werden, die sowohl die Qualität des zuletzt geschweißten Punktes analysieren als auch eine Prognose einer zukünftig zu erwartenden Fertigungsqualität für die nächsten Schweißpunkte abgibt.The object of the invention is to design a method and a control system for implementing this method, which allows any resistance welding process to be recorded and analyzed in such a way that in each case the process phenomena that essentially determine the production quality are recorded and characteristics are derived from them that both analyze the quality of the last welded point and provide a forecast of the production quality to be expected in the future for the next welding points.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß alle für die Beschreibung des Fertigungsprozesses wesentlichen Primärgrößen, vorzugsweise der Schweißstrom, die Schweißspannung, die effektive Kraft der einzelnen Elektrode und der Nachsetzweg der Elektroden, synchron und mit einer derartigen Dynamik aufgenommen werden, daß sich aus den Signalverläufen die signifikanten Größen eindeutig bestimmen lassen, daß zur Minimierung der Datenmengen aus den Primärgrößen die signifikanten Größen ermittelt und durch Querbeziehungen zwischen diesen signifikanten Größen und anderen Prozeßsignalen die Randbedingungen des Fertigungsprozesses erfaßt werden, daß aus diesen signifikanten Größen zusammen mit den Randbedingungen einesAccording to the invention, this object is achieved in that all primary variables essential for the description of the production process, preferably the welding current, the welding voltage, the effective force of the individual electrode and the repositioning path of the electrodes, are recorded synchronously and with such a dynamic that the significant variables can be clearly determined from the signal curves, that in order to minimize the amount of data, the significant variables are determined from the primary variables and the boundary conditions of the production process are recorded through cross-relationships between these significant variables and other process signals, that from these significant variables together with the boundary conditions of a

jeden Schweißpunktes komplexe Größen auf der Basis von Erfahrungswerten für eine vorgegebene Technologie abgeleitet werden, daß diese signifikanten Größen zusammen mit den Randbedingungen und den komplexen technologieabhängigen Größen archiviert werden, daß diese gespeicherten Werte einerseits hinsichtlich ihrer Lage in Toleranzbändern für die Beschreibung der Fertigungsqualität des aktuellen Schweißpunktes bewertet werden, daß aus der Betrachtung der tendenziellen Veränderung der aktuellen Werte im Vergleich zu den bereits in Verbindung mit vorherigen Schweißprozessen erfaßten und gespeicherten Werten eine Fertigungswahrscheinlichkeit für die folgenden Schweißpunkte abgeleitet wird und daß die zusammengefaßten Informationen zur erzielten Fertigungsqualität bzw. prophylaktischen Fertigungswahrscheinlichkeit als Steuergrößen vom Meßsystem ausgegeben werden.For each welding point, complex values are derived on the basis of empirical values for a given technology, that these significant values are archived together with the boundary conditions and the complex technology-dependent values, that these stored values are evaluated with regard to their position in tolerance bands for describing the production quality of the current welding point, that a production probability for the following welding points is derived from the consideration of the trend change in the current values in comparison to the values already recorded and stored in connection with previous welding processes, and that the summarized information on the achieved production quality or prophylactic production probability is output as control variables by the measuring system.

Mit der erfindungsgemäßen Realisierung einer automatischen Prozeßüberwachung beim Widerstandsschweißen ergeben sich folgende Vorteile:The inventive implementation of automatic process monitoring during resistance welding results in the following advantages:

Vorhandene Erfahrungswerte von der Fertigung von Bauteilen nach unterschiedlichen Widerstandsschweißverfahren lassen sich effektiv in frei konfigurierbare Modelle zur Qualitätsbewertung umsetzen. Erzeugt werden sowohl Steuersignale entsprechend der erzielten Fertigungsqualität auf der Basis des letzten analysierten Schweißpunktes als auch im Ergebnis einer prophylaktischen Prozeßbeschreibung. Damit gelingt es, sowohl fehlerhaft gefertigte Teile on-line zu erkennen und ggf. in Verbindung mit angeschlossenen Steuereinrichtungen auszusortieren als auch aus der Analyse der Fertigungstendenzen zu erwartende Fehlschweißungen, die sich als logische Fortsetzung von Entwicklungstendenzen zeigen, durch Prozeßabbruch o.a. von vorn herein zu vermeiden bzw. zur Änderung der Schweißparameter auszuwerten. Ein damit verbundener Vorteil ist die automatische Erfassung und Archivierung aller für die Beschreibung der Qualität eines gefertigten Bauteiles wesentlichen Prozeßgrößen, die für eine Dokumentation der Fertigung herangezogen werden kann. Dabei ist es durch die gleichfalls frei konfigurierbare Gestaltung der Form der Datenarchivierung unerheblich, ob die Fertigung des Bauteiles auf einer Schweißanlage mit einem Schweißkopf erfolgte oder in einem über mehrere Fertigungsstufen verlaufenden Fertigungsprozeß.Existing experience from the production of components using different resistance welding processes can be effectively implemented in freely configurable models for quality assessment. Control signals are generated based on the production quality achieved on the basis of the last analyzed welding point as well as the result of a prophylactic process description. This makes it possible to identify faulty manufactured parts online and, if necessary, to sort them out in conjunction with connected control devices, and to avoid faulty welds that are to be expected from the analysis of production trends, which show up as a logical continuation of development trends, by aborting the process or by evaluating them to change the welding parameters. A related advantage is the automatic recording and archiving of all process variables that are essential for describing the quality of a manufactured component, which can be used to document production. Because the form of data archiving is also freely configurable, it is irrelevant whether the component was manufactured on a welding system with a welding head or in a manufacturing process that runs over several production stages.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, wobeiIn the following, the invention is explained in more detail using an example with reference to the accompanying drawing, in which

Fig. 1 Die Grundstruktur des Prozeßüberwachungs- und Steuerungssystems für das WiderstandsschweißenFig. 1 The basic structure of the process monitoring and control system for resistance welding

zeigt.shows.

Ausgangspunkt der Prozeßüberwachnung und Qualitätssicherung beim Widerstandsschweißen ist eine Widerstandsschweißanlage 1, die mit geeigneten Meßsystemen ausgestattet ist. Die Meßsysteme müssen hinsichtlich ihres physikalischen Wirkprinzips, ihrer Dynamik und Präzision und auch der Anzahl auf den jeweiligen zu kontrollierenden technologischen Prozeß angepaßt sein. Von diesen Meßsystemen werden die Meßgrößen 2 , z.B. das Schweißstromsignal, das Spannungssignal und / oder der Nachsetzweg und die wirksame Elektrodenkraft geliefert. Diese Meßgrößen 2 werden einer Signalvorverarbeitung 3 zugeführt, in der in Abhängigkeit von der Art der Meßgröße 2 geeignete Prozeduren zur Erzeugung vereinheitlichter Signalformen ausgeführt werden, z.B. Verstärkung einer Meßgröße 2 oder deren Glättung und Integration. An diese Signalvorverarbeitung 3 ist eine Triggereinheit 4 gekoppelt, die es gestattet, aus einem der gelieferten Meßgrößen 2 ein Triggersignal zur zeitlichen Begrenzung der Signalaufnahme zu gewinnen. Die vorverarbeiteten Meßsignale werden zusammen mit dem Triggersignal der Signalaufnahme 5 zugeführt. An diese Einheit zur Signalaufnahme 5 sind geeignete Recheneinheiten 6a angeschlossen, die von ausgewählten Kanälen signifikante Größen bestimmen. Solche signifikanten Größen sind beispielsweise die relativen Maxima im Stromsignal. Desweiteren sind an der Signalaufnahme 5 Recheneinheiten 6b angeschlossen, die aus anderen erfaßten Signalen in Verbindung mit den bereits in der Recheneinheit 6a bestimmten signifikanten Größen zusätzliche Hilfsgrößen bilden. Solche Hilfsgrößen können z. B. die momentanen Spannungswerte zum Zeitpunkt der relativen Strommaxima sein. Eine weitere Recheneinheit 7 wird verwendet, um aus diesen signifikanten und / oder Hilfsgrößen komplexe Größen zu bilden, beispielsweise einen bestimmten Widerstandswert aus den oben genannten Strom- und Spannungswerten. Durch Nutzung der Komponenten 3-7The starting point for process monitoring and quality assurance in resistance welding is a resistance welding system 1 that is equipped with suitable measuring systems. The measuring systems must be adapted to the respective technological process to be monitored in terms of their physical operating principle, their dynamics and precision, and also their number. These measuring systems supply the measured variables 2, e.g. the welding current signal, the voltage signal and/or the follow-up path and the effective electrode force. These measured variables 2 are fed to a signal pre-processing unit 3 in which, depending on the type of measured variable 2, suitable procedures are carried out to generate standardized signal forms, e.g. amplification of a measured variable 2 or its smoothing and integration. A trigger unit 4 is coupled to this signal pre-processing unit 3, which allows a trigger signal to be obtained from one of the measured variables 2 supplied to limit the time of signal recording. The preprocessed measurement signals are fed together with the trigger signal to the signal recording unit 5. Suitable computing units 6a are connected to this signal recording unit 5, which determine significant quantities from selected channels. Such significant quantities are, for example, the relative maxima in the current signal. Furthermore, computing units 6b are connected to the signal recording unit 5, which form additional auxiliary quantities from other recorded signals in conjunction with the significant quantities already determined in the computing unit 6a. Such auxiliary quantities can be, for example, the instantaneous voltage values at the time of the relative current maxima. A further computing unit 7 is used to form complex quantities from these significant and/or auxiliary quantities, for example a specific resistance value from the above-mentioned current and voltage values. By using components 3-7

erfolgt eine Reduzierung der Datenmengen von großen Meßwertfolgen hin zu Merkmalen, die die Fertigungsqualität eindeutig beschreiben.The data volume is reduced from large sequences of measured values to characteristics that clearly describe the production quality.

Diese Merkmale (signifikante Größen, Hilfsgrößen und komplexe Größen) werden in einem Meßwertspeicher 8 in Tabellenform archiviert. Zur Konfiguration des Meßwertspeichers 8 ist ein Eingabemodul 9 vorhanden, der beispielsweise die Berücksichtigung von unterschiedlichen Bauteilen oder Fertigungslosen zuläßt.These characteristics (significant quantities, auxiliary quantities and complex quantities) are archived in a measured value memory 8 in tabular form. An input module 9 is available for configuring the measured value memory 8, which allows, for example, the consideration of different components or production batches.

Außerdem werden diese Merkmale on-line nach jedem abgeschlossenen Schweißprozeß auf einem Monitor 13 in anschaulicher Form (Meßwertbalken, Kurve) angezeigt. Mit dargestellt werden in dieser Anzeige die erwarteten Sollwerte bzw. Toleranzbänder, die für jedes Merkmal nach den spezifischen Erfahrungswerten für jede Technologie in der Toleranzbandvorgabe 10 archiviert sind. Gleichfalls werden die Signalgaben der Toleranzbandvorgabe 10 einer Gruppe von Vergleichern 11 zugeführt, die die gemessenen bzw. berechneten Merkmale mit den entsprechenden Toleranzvorgaben vergleichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden einer gemeinsamen Logikeinheit 12 zugeführt, die ihrerseits bei Überschreiten oder Unterschreiten mindestens eines Merkmals einen Ausgang aktiviert, der zusätzlich zu den Merkmalen im Meßwertspeicher archiviert, vom Monitor 13 angezeigt und über einen Störungsmelder 15 ausgegeben wird.In addition, these characteristics are displayed online after each completed welding process on a monitor 13 in a clear form (measurement value bar, curve). Also shown in this display are the expected target values or tolerance bands, which are archived for each characteristic in the tolerance band specification 10 according to the specific empirical values for each technology. Likewise, the signals from the tolerance band specification 10 are fed to a group of comparators 11, which compare the measured or calculated characteristics with the corresponding tolerance specifications. The results of this comparison are fed to a common logic unit 12, which in turn activates an output when at least one characteristic is exceeded or not met, which is archived in addition to the characteristics in the measurement value memory, displayed by the monitor 13 and output via a fault indicator 15.

Nach erfolgreicher Bewertung der Fertigungsqualität eines S^chweißpunktes wird gleichfalls synchronisiert von der Signalgabe der Triggereinheit 4 eine Arithmetikeinheit 14 aktiviert. Diese übernimmt aus dem Meßwertspeicher 8 die Tabelle der archivierten Merkmale. Unter Berücksichtigung der Zuordnung erfolgt für jedes Merkmal die Berechnung einer tendenziellen Entwicklung unter Nutzung eines Regressionsverfahrens. Vorzugsweise über die lineare Regression erfolgt die Abschätzung der erwarteten Größe des betreffenden Merkmales für den nächsten Schweißpunkt. Durch die Nutzung der Wirkverbindung zwischen der Arithmetikeinheit 14 und der Toleranzbandvorgabe 10 erfolgt ein Vergleich der prognostizierten Merkmalsgröße mit deren Limits. Eine Annäherung des berechneten Wertes an die Toleranzbandgrenzen führt zur Aktivierung der Prozeßansteuerung, die in Abhängigkeit von der jeweiligen TechnologieAfter successful evaluation of the manufacturing quality of a welding point, an arithmetic unit 14 is activated, also synchronized by the signal from the trigger unit 4. This takes the table of the archived characteristics from the measured value memory 8. Taking the assignment into account, a trend development is calculated for each characteristic using a regression method. The expected size of the relevant characteristic for the next welding point is preferably estimated using linear regression. By using the active connection between the arithmetic unit 14 and the tolerance band specification 10, the predicted characteristic size is compared with its limits. An approach of the calculated value to the tolerance band limits leads to the activation of the process control, which, depending on the respective technology,

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veränderte Schweißparameter aufruft oder ggf. durch Prozeßabbruch zukünftige wahrscheinliche Fehlschweißungen verhindert.calls up modified welding parameters or, if necessary, prevents future probable faulty welding by terminating the process.

Im Ausführungsbeispiel wurde sich auf die Analyse eines einzelnen Schweißpunktes beschränkt. Unter prinzipiell ähnlichen Bedingungen ist auch eine Überwachung und Bewertung von komplexen Fertigungsprozessen mit mehreren Schweißköpfen und in mehreren Schweißstationen möglich, wenn geeignete Meßsysteme an den Widerstandsschweißanlagen vorhanden sind.In the example, the analysis was limited to a single welding point. Under essentially similar conditions, it is also possible to monitor and evaluate complex manufacturing processes with several welding heads and in several welding stations if suitable measuring systems are available on the resistance welding systems.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen:List of reference symbols used:

1 Widerstandsschweißanlage mit Meßsystemen1 resistance welding system with measuring systems

2 Meßgrößen der Meßsysteme2 Measurement variables of the measuring systems

3 Signalvorverarbeitung3 Signal preprocessing

4 Triggereinheit4 Trigger unit

5 Signalaufnahme5 Signal recording

6a Recheneinheit zur Bestimmung signifikanter Größen6a Calculation unit for determining significant quantities

6b Recheneinheit zur Bestimmung notwendiger Hilfsgrößen6b Calculation unit for determining necessary auxiliary quantities

7 Recheneinheit zur Bestimmung komplexer Größen7 Calculation unit for determining complex quantities

8 Meßwertspeicher8 measured value memory

9 Eingabemodul zur Konfiguration des Speichers9 Input module for memory configuration

10 Toleranzbandvorgabe10 Tolerance band specification

11 Vergleicher11 Comparator

12 Logikeinheit12 Logic unit

13 Monitor13 Monitor

14 Arithmetikeinheit14 Arithmetic unit

15 Störungsmelder15 fault indicators

16 Prozeßansteuerung16 Process control

Claims

Protection claims

1. Measuring system for process monitoring and quality assurance in resistance welding processes, particularly taking into account complex manufacturing processes on one or more welding stations based on signals from several measuring sensors on the resistance welding system (1),

characterized in that suitable measuring sensors (1) for recording the essential primary measured variables (2) are attached to the welding system and connected to a signal pre-processing unit (3), that in addition to the signal pre-processing unit (3), a trigger unit (4) is provided which is operatively connected to the signal pre-processing unit (3) and the signal recording unit (5), that a signal recording unit (5) is used which records data synchronously and with such dynamics that the significant variables can be clearly determined from the signal curves, that computing units (6) are connected to this signal recording unit (5), which determine the significant variables from the measured variables (2) in order to minimize the data volumes and calculate the auxiliary variables of the production process by means of cross-relationships between these significant variables and other process signals, that a further computing unit for determining complex variables (7) is connected to these computing units (6), which calculates complex variables from these significant variables together with the auxiliary variables. the basis of empirical values for a given technology, that the computing units (6) and (7) are connected on the output side to the inputs of a measured value memory (8) for archiving the significant quantities together with the auxiliary quantities and the complex technology-dependent quantities, that a comparator (11) is provided for each calculated signal, which in addition to the signal input has an active connection to a tolerance band specification (10) and thus evaluates the values with regard to their position in tolerance bands for the description of the manufacturing quality of the current welding point,

that the comparators (11) are connected on the output side to a logic unit 12, whose output contains active connections to the monitor (13) connected to the outputs of the computing units (6) and to a fault indicator (15), that an arithmetic unit (14) is connected to the output of the measured value memory (8), which derives a production probability for the following welding points by means of regression calculations from the consideration of the tendency to change the current values in comparison to the values already recorded and stored in connection with previous welding processes, and that at the output of this arithmetic unit (14) there is a connection to the process control (16).

1 sheet of drawings