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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätssicherung für eine Schweissanlage, in der eine bestimmte Baugruppe aus einzelnen Teilen durch punktschweissen zusammengesetzt wird, wobei in mindestens einer Schweisszelle, allgemeiner in z Schweisszellen (wobei z eine Ordnungszahl eins oder grösser ist), x Schweisspunkte (mit einer Ordnungszahl x) gesetzt und nach vorbestimmten Regeln Prüfteile zur Beurteilung der Schweisspunkte gezogen werden.
Derartige Verfahren werden nach dem Stand der Technik in der Weise ausgeübt, dass der Prüfer mit einer mobilen Prüfvorrichtung die einzelnen Schweisspunkte abtastet und die Messwerte aufzeichnet, aufPapier oder durch Eingabe in einen Datenspeicher. Diese Prüfung erfolgt meist an nach den Regeln der Statistik herausgegriffenen Prüflingen, zum Beispiel bei jedem lOOsten Werkstück. Weist beispielsweise die Tür eines Kraftfahrzeuges hundert und mehr Schweisspunkte auf (Baugruppen mit mehreren hundert Schweisspunkten sind keine Seltenheit), so ist der Zeitaufwand
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für die Aufzeichnung beträchtlich, der für die Auswertung der so aufge- zeichneten Daten enorm. Dabei ist das Problem, die Daten in einer für
Facharbeiter und Führungskräfte schnell erfassbaren Form darzubieten damit noch nicht gelöst.
Das aber ist notwendig, um bei Qualitätsmängeln sofort zielgerichtet eingreifen zu können. Sich langsam einschleichende
Qualitätsmängel und ihre Ursachen müssen frühzeitig erkannt und beho- ben werden.
Zum Lokalisieren der Fehlerquelle ist zunächst festzustellen, ob diese beim Ausgangsmaterial bzw. den Einzelteilen, bei der Energieversorgung, oder bei der Schweisszelle zu suchen ist. Das ist besonders schwierig, wenn die Schweissanlage mehrere Zellen umfasst, also das Verschweissen in mehreren Schweisszellen gleichzeitig und/oder nacheinander erfolgt, sodass die Zuordnung eines jeden Schweisspunktes zu einer bestimmten Schweisszelle bekannt sein muss. Eine Schweisszelle besteht in modernen Fertigungsanlagen aus einer Transfer- und Positioniervorrichtung und einem Roboter, dessen Hand eine Punktschweisszange ist.
Schliesslich braucht auch das Berichtswesen und die Langzeitstatistik gut verständlich aufbereitete Daten. Bei den heute besonders hohen Anforderungen an Qualität und Sicherheit werden diese Daten oft von den Abnehmern gefordert und ist deren Archivierung teilweise sogar vorgeschrieben.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll die oben angesprochenen Probleme lösen und sowohl für die Qualitätssicherung als auch für das Berichtswesen aussagefähig aufbereitete Information zur Verfügung stellen. Es besteht in den Schritten a), b), c) und d) des 1. Anspruches. Durch die vorbestimmte Reihenfolge des Abtastens können die aufgenommen Werte leicht
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mit bereits gespeicherten Daten (z. B. den Lagekoordinaten der Schweiss- punkte, den Daten der Vorrichtungen, oder in welcher der Schweisszellen der Schweisspunkt gesetzt wurde) kombiniert werden.
Dabei muss der
Rechner nicht an einem Ort konzentriert sein, ein Teil seiner Funktion kann direkt in der mobilen Prüfvorrichtung erfolgen und ein weiterer Teil ortsfest und mit dieser entweder permanent über ein Netzwerk verbunden, oder die Datenübertragung erfolgt über einen Datenträger, etwa eine
Diskette.
Der an sich bekannte Programmteil zum Auswerten der beim Abtasten aufgenommenen Werte enthält Diagnosekriterien, um die Kategorie eines
Schweissfehlers zu erkennen. Eine erfindungsgemässe Massnahme besteht aber darin, dass die Kennzahlen "u" der Kategorien nicht nur Ordnungszahlen sind, sondern zugleich auch eine relative Gewichtung beinhalten: So ist zum Beispiel u=0 bei einem fehlerfreien Schweisspunkt, u=1 bei einem die Festigkeit der Verbindung nicht beeinträchtigenden Lagefehler und reicht bis zu u=7 bei einem ganz fehlenden Schweisspunkt. Die Vorteile der Doppelfunktion dieser Kennzahl, nämlich Kategorisierung und relative Gewichtung, sind erheblich, weil mit den so ausgewerteten Daten die für die verschiedensten Zwecke geeigneten Vergleiche, Statistiken und Darstellungen, insbesondere Visualisierungen, möglich sind.
Sind mehrere Schweisszellen vorhanden, werden die dergestalt ausgewerteten Daten der Schweisspunkte (x) noch mit der bereits gespeicherten Nummer "z" der jeweiligen Schweisszelle kombiniert, welche von einem bestimmten Prüfling "y" ebenfalls bekannt ist.
So besteht gemäss Merkmal 1.d) eine besonders einfache Darstellung in einer ersten Matrix oder, visualisiert, in einer ersten Maske, und zwar eine fürjeden Schweisspunkt x, in der auf einer Achse die laufende Nummer
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des Prüflings y, und auf der anderen Achse die der Diagnosekategorie ent- sprechende Zahl u dargestellt ist. Damit ist auf einer Maske für jeden
Schweisspunkt von Prüfling zu Prüfling nicht nur jeder Mangel, sondern auch sein Entstehen erkennbar. Diese Darstellung dient der laufenden Überwachung auf zu behebende Abweichungen der Qualität der Einzeltei- le und auf Funktionsmängel der jeweiligen Schweisszelle.
Eine andere Darstellung erfolgt mittels einer dritten Matrix oder zweiten
Maske, in der für jede Diagnosekategorie "u" und für eine Gruppe von
Schweisspunkten x die Summe der Fehler der jeweiligen Diagnosekatego- rie u auf einer Achse aufgetragen, und die laufende Nummer y des Prüf- lings auf der anderen Achse (Anspruch 2). Die Gruppe von Schweisspunkten umfasst entweder alle Schweisspunkte einer Baugruppe oder Untergruppe, zur Qualitätsüberwachung. Oder sie umfasst die in einer bestimmten Schweisszelle z gesetzten (Anspruch 3). Da letztere Darstellung eine Summierung über eine Anzahl von in einer Schweisszelle gesetzten Schweisspunkte enthält, dient sie der Überwachung der Schweisszellen auf zu behebende Abweichungen und Funktionsmängel. Funktionsstörungen jeder einzelnen Schweisszelle können so schnell erkannt und behoben werden.
Noch eine weitere Darstellung erfolgt mittels einer dritten Matrix oder vierten Maske, in der auf einer Achse die laufende Nummer y des Prüflings und auf der anderen Achse die Summe der relativ gewichteten Fehler aller Diagnosekategorien u aufgetragen ist, welche durch Multiplikation der Anzahl der Fehler aller Kategorien in den dritten Matrizen oder Masken mit deren relativer Gewichtungszahl u erhalten wird (Anspruch 4).
Diese Darstellung ist für die allgemeine Beurteilung der Qualität besonders geeignet. Wenn eine vierte Maske insbesondere für jede Schweisszelle
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z erstellt wird (Anspruch 5), so ist wieder eine zielgerichtete Beurteilung der Schweisszelle möglich.
In einer Verfeinerung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine abso- lute Gewichtung der Fehler der Kategorien (u) durch Multiplikation von deren Anzahl mit einem einer Tabelle entnommenen ersten Faktor erhal- ten, der der Sicherheitsrelevanz der jeweiligen Fehlerkategorie (u) ent- spricht (Anspruch 6). Hier wird für das Berichtswesen ein strengeres Kri- terium für die Qualitätsüberwachung angewendet.
In einer weiteren Verfeinerung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine absolute Gewichtung der Fehler der Kategorien (u) durch Multiplikation mit einem zweiten Faktor vorgenommen, der der Sicherheitsrelevanz des jeweiligen Schweisspunktes x entspricht (Anspruch 7). Damit wird berücksichtigt, dass die Folgen eines fehlerhaften Schweisspunktes im Kollisionsfall von dessen Lage in der Baugruppe abhängen.
Dank der erfindungsgemässen Methode sind noch viele weitere Summenbildungen mit oder ohne Gewichtung möglich, die eine übersichtliche und daher schnelle Qualitätsüberwachung-, Verfolgung und Berichterstattung auch über längere Zeiträume erlauben.
Schliesslich liegt im Rahmen der Erfindung ein Rechner für die Qualitätssicherung einer aus mindestens einer Schweisszelle bestehenden Punktschweissanlage, in welchem das Verfahren nach Anspruch 1 als Programm geladen ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
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Fig. 1: Ein Schema einer Schweissanlage, Fig. 2: ein Teil einer Tür mit einer Anzahl Schweisspunkten und die- sen zugeordneten ersten Masken, Fig. 3 : Beispiel einer ersten Maske, Fig. 4 : Beispiel mehrerer zweiter und einer daraus resultierenden dritten Maske.
Vorbereitend noch eine Aufstellung der verwendeten Ordnungszahlen: x Nummer des Schweisspunktes einer Baugruppe (von x = 1 aufsteigend) y Nummer des Prüflings (von y = 1 aufsteigend) z Nummer der Schweisszelle (z = 1 bis z = Anzahl der
Schweisszellen der ganzen Anlage), u Ordnungszahl des Mangels (u = 0 bis z. B. 7).
In der insgesamt mit 1 bezeichneten Schweissanlage der Fig. 1 sind eine Anzahl von Schweisszellen 2,3,4 vorgesehen, für die die Ordnungszahlen z=1 bis, im gezeigten Beispiel, z=6 gewählt sind. Die Schweisszellen 2 und 3 sind parallel, das heisst der Fertigungsfluss ist auf mehrere Fertigungsstrassen verteilt. Die Schweisszellen 2 und 4 sind in Serie angeordnet, das heisst, dass die Schweisspunkte eines Werkstückes der Reihe nach in zwei Schweisszellen ausgeführt werden, zuerst ein Teil in der Schweisszelle 2, dann die restlichen in der Schweisszelle 3. Mit 5 ist eine Transfer- und Haltevorrichtung für das Werkstück bezeichnet, mit 6 ein Schweissroboter, dessen Hand eine Schweissstange ist. Die Anordnung könnte aber auch so getroffen sein, dass das Werkstück bewegt und die Zange ortsfest ist. Hier sind alle sechs Schweisszellen gleich ausgebildet.
Die Materialflussrichtung ist mit Pfeilen 7 bzw. 8 bezeichnet.
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Die in der Schweissanlage 1 zusammengeschweissten Baugruppen verlas- sen die Anlage gemäss den Pfeilen 8, wieder auf einer nicht dargestellten Fördervorrichtung. Von dieser wird in nach den Regeln der Statistik fest- gelegten Intervallen ein fertiges Werkstück als Prüfling genommen und einer Prüfstation 10 mit entsprechenden Befestigungsvorrichtungen zuge- führt, was durch die Linie 9 angedeutet ist.
In dieser Prüfstation werden die einzelnen Schweisspunkte in einer festge- legten Reihenfolge abgetastet. Das erfolgt in der Regel durch einen Fach- mann, der mittels einer mobilen Prüfvorrichtung 11die Prüfungen vor- nimmt. Die so aufgenommenen Daten werden im gezeigten Beispiel zum Teil bereits in einem zur mobilen Prüfvorrichtung gehörenden Kleinrech- ner, etwa einem Laptop ausgewertet und nach einem dort gespeicherten Programm diagnostiziert. Von der mobilen Prüfvorrichtung 11werden die so erhaltenen Zwischenergebnisse über eine Datenverbindung 12 einem Hauptrechner 13 zugeführt, in dem das Verfahren anhand des weiteren Programmes fortgeführt wird. Die Datenverbindung 12 kann eine beweg- liche Leitung sein, oder indirekt mittels einer Diskette erfolgen.
Die ge- mäss dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Resultate werden einerseits einer Instandsetzungsmannschaft 14 und andererseits der Be- triebsleitung 15 zur Verfügung gestellt. Erstere nimmt die beim Auftreten von fehlerhaften Schweisspunkten erforderlichen Einstellungs- bzw. Repa- raturarbeiten vor, die Zweitere übt und dokumentiert die Qualitätssiche- rung.
Fig. 2 zeigt teilweise eine in der Schweissanlage aufzubauende Tür 20, in der Darstellung, in der sie im Rahmen des Programmes am Bildschirm des Hauptrechners 13 erscheint. In der zentralen Skizze der Tür sind alle zu setzenden Schweisspunkte lagerichtig eingezeichnet, herausgegriffen sei
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etwa der Schweisspunkt 21 an der Hinterkante des Türrahmens, und durch einen Pfeil mit der zugehörigen ersten Maske 22 verbunden. Durch diese
Darstellungsform ist der Zusammenhang zwischen den ersten Masken und der Lage der entsprechenden Schweisspunkte unmittelbar erkennbar.
Fig. 3 zeigt die erste Maske 22 vergrössert im Detail. In deren Kopfleiste
23 ist zuerst eine im Feld 23 Maskennummer angegeben, dann im Feld 24 die Speicheradresse (zufällig auch z=24), dann in Feld 25 eine Koordinate des Schweisspunktes zur Kontrolle der Schweisspunktnummer in Feld 26 (also x=6165). Die darunter befindliche Grafikdarstellung hat zwei Ach- sen. Eine vertikale Achse 27, auf der die Nummer des Prüflings aufgetragen ist, hier beispielsweise für 10 Prüflinge von y=1bis y=10, es können aber auch viel mehr sein. Auf einer horizontalen Achse 28 ist die Ord- nungszahl u des jeweiligen Mangels aufgetragen ; kommen nur ganze Zahlen vor.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel reicht die Ordnungszahl u von 0 bis 7, wobei den Ordnungszahlen u die folgenden Schweissmängel, in der Reihenfolge ihrer Schwere, die folgenden Bedeutungen zugeordnet sind : u=0 tadelloser Schweisspunkt u=l Lagefehler u=2 Schweissung durchgebrannt u=3 Kantenschweissung u=4 zu kleine Linse u=5 Klebeschweissung u=6 offene Schweissung u=7 ganz fehlender Schweisspunkt
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Rechts von der bildlichen Darstellung sind tabellarisch die einzelnen Mes- sungen (von y=l bis y=10) und das zugehörige Prüfdatum angegeben. Die
Resultate dieser Prüfungen sind in der ersten Maske 22 grafisch darge- stellt.
Man erkennt, dass die Prüflinge 1-5 fehlerlos waren, der Prüfling 6 einen Fehler u=l (Lagefehler) aufwies und die Prüflinge 7 und 8 einen Fehler u=2 (Durchbrennung) aufwiesen. Die Prüflinge mit y=9 und y=10 waren wieder in Ordnung. Bei Abbildung aufeinem Bildschirm kann die
Signalwirkung durch Farbgebung verstärkt werden.
In Fig. 4 ist entsprechend einer zweiten Matrix die zweite Maske 30 in mehreren der Art des Schweissfehlers entsprechenden Varianten abgebildet. Vertikal ist wieder die Nummer des Prüflings y und horizontal sind ganze Zahlen als Resultat einer Zählung aufgetragen. Die Maske a) zeigt für den einer Schweisszelle zugeordneten Bereich von 20 Schweisspunkten die Anzahl der der Lagefehler (u=l), die Maske b) die Anzahl der durchgebrannten Schweisspunkte (u=2), und c) die Anzahl der Schweisspunkte mit zu kleiner Schweisslinse (u=4). Weitere Masken zu den anderen Fehlerkategorien sind hier nicht mehr abgebildet. Die Masken d) und e) sind dann einfach die Summenmasken dazu. Maske d) zeigt die Zahl der fehlerlosen Schweisspunkte und Maske e) die Zahl der Schweisspunkte mit Fehlern aller Kategorien.
Maske f) in Fig. 4 schliesslich ist eine dritte Matrix entsprechend einer dritten Maske 40, in der die Summe der Fehler gewichtet dargestellt ist.
Die Gewichtung besteht darin, dass die Anzahl der Fehler mit der ihr zugeordneten Ordnungszahl u multipliziert wird. Schwerwiegende Fehler schlagen also stärker zu Buche.
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Für eine noch strengere Beurteilung, wie sie für die Qualitätskontrolle auf hoher Ebene erforderlich ist, ist es denkbar, zusätzlich zur relativen Ge- wichtung noch eine absolute Gewichtung vorzunehmen, indem noch mit einem weiteren Faktor multipliziert wird, der einer Tabelle entnommen werden kann. Eine solche Tabelle kann entweder aus Spezifikationen, Normen oder Toleranzangaben gewonnen werden ; sie geht von der Sicherheitsrelevanz der Lage der einzelnen Schweisspunkte in der Bau- gruppe im Kollisionsfalle aus. Diese Masken sehen bis auf die Zahlenwerte auch nicht anders als die vierte Maske aus und sind daher nicht mehr dargestellt.