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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Widerstandsschweißeinrichtung und eine Widerstandsschweißeinrichtung als solche.
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Widerstandsschweißeinrichtungen erfordern das Vorhandensein eines Antriebsstrangs zur mechanischen Ausrichtung der Schweißzange beziehungsweise zur exakten Positionierung der an der Schweißzange angeordneten Schweißelektroden an einem zu bearbeitenden Werkstück.
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Der Antriebsstrang umfasst unter anderem einen Antriebsregler oder Antriebsverstärker, einen Linearantrieb mit elektrischem Motor und eine mechanische Spindel.
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Derartige Spindelantriebe sind mit einer um eine vorgegebene Drehachse drehbar angeordneten Spindel und einem Eingriffselement versehen. Dieses Eingriffselement umgibt die Spindel abschnittsweise und ist in Richtung der Drehachse der Spindel gegenüber der Spindel verschiebbar.
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Das Eingriffselement greift derart in die Spindel ein, dass durch eine Drehung der Spindel bezüglich des Eingriffselementes die Verschiebung des Eingriffselements gegenüber der Spindel verursacht wird.
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Solche Spindelantriebe umfassen in der Regel auch Schmiermittel, um einem mechanischen Verschleiß vorzubeugen.
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Die Lebensdauer solcher Spindeln liegt bei 10 bis 15 Mio. Schweißzyklen, wobei während der Schweißung eine Schweißkraft von bis zu 5 kN von der Mechanik konstant erbracht werden muss, denn nur bei konstanter Kraft wird auch die Fügeebene der Schweißung konstant gehalten.
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Mit zunehmender Lebensdauer leidet die Qualität der Schweißverbindungen, weil der konstante hohe Kraftaufwand aufgrund des mechanisches Verschleißes der Spindel nicht mehr erbracht werden kann und auch die Positioniergenauigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Folge können sein: Unterbrechungen einer laufenden Montagestraße, insbesondere im Automobilbau, höherer Ausschuss, insgesamt dadurch höhere Kosten.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin eine automatische Wartung für den Antriebsstrang der Widerstandsschweißeinrichtung während des Betriebs zu realisieren.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem ein Verfahren zum Betrieb einer Widerstandsschweißeinrichtung und eine entsprechenden Widerstandsschweißeinrichtung bereitgestellt wird. Diese Widerstandsschweißeinrichtung umfasst eine Schweißzange mit Schweißelektroden, einen Antriebsstrang, einen Antriebsregler und einen Linearantrieb mit elektrischem Motor und mechanischer Spindel zur Positionierung der Schweißelektroden an einem Werkstück.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird ein zu messendes Signal des Antriebsstrangs ausgewählt. Das ausgewählte Signal wird zu einem ersten Zeitpunkt in einem zweiten Verfahrensschritt gemessen und das Messergebnis wird in Form von Referenzdaten gespeichert. Zu einem späteren Zeitpunkt wird in einem dritten Verfahrensschritt dasselbe Signal erneut gemessen und mit dem während des ersten Zeitpunktes gemessenen Signals unter Verwendung der Referenzdaten verglichen. Eine gegebenenfalls vorhandene Abweichung wird anschließend analysiert.
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Sofern während des Vergleichs eine nennenswerte Abweichung auftritt, ist dies ein Hinweis dafür, dass sich im Antriebsstrang vermutlich eine mechanische und/oder eine elektrische Eigenschaft verändert hat. Mittels der Analyse wird diese Veränderung ermittelt, kategorisiert und bewertet.
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Aufgrund der Überwachung eines oder mehrerer der auswählbaren Signale kann nun mittels der Erfindung der Kraftaufwand an der Schweißzange indirekt und regelmäßig während des laufenden Betriebs überwacht werden.
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Tritt im Laufe der Zeit bezüglich des Kraftaufwandes eine Veränderung auf, so ist dies in der Regel auf einen Verschleiß der im Antriebsstrang verbauten Komponenten zurückzuführen. Wenn nun der vom Antriebsstrang umfasste Linearantrieb in Form eines Eingangs erwähnten Spindelantriebs realisiert ist, ist die Ursache des mechanischen Verschleißes meist dort zu suchen.
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Die Produktivität kann durch frühzeitige Reaktion des Bedienpersonals der Schweißzangeneinrichtung nun dadurch erhöht werden, dass unter Verwendung der Erfindung frühzeitig auf die festgestellten Veränderungen bezüglich des Kraftaufbaus hingewiesen wird.
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Gegebenenfalls kann die Widerstandsschweißeinrichtung sogar über die vorgegebene Lebensdauerangabe hinaus betrieben werden, sofern aus den Messergebnissen kein nennenswerter Verschleiß ableitbar sein sollte. Dies spart Kosten ein, denn ein vorsorglicher Austausch des Spindelantriebs oder der Spindel nach Erreichen der maximal zulässigen Hubanzahl ist nicht mehr erforderlich. Solange mittels der erfindungsgemäßen Lösung kein nennenswerter Verschleiß erkannt wird, kann die Widerstandsschweißeinrichtung weiter betrieben werden.
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Bevorzugt erfolgt die Analyse hinsichtlich der Reibungsverhältnisse und/oder hinsichtlich des mechanischen Spiels und/oder hinsichtlich der Steifigkeit der Komponenten des Antriebsstrangs.
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Als Signal wird vorzugsweise der Motorstrom und/oder die Motordrehzahl und/oder die Motortemperatur ausgewählt.
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Aus diesen Signalen lassen sich beispielsweise wertvolle Daten hinsichtlich folgender Aspekte ableiten: Reibung, Lagerverschleiß, Schmiermittelverschleiß etc..
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Bevorzugt kann als Signal auch eine Kenngröße eines ersten Frequenzgangs des Antriebsstrangs ausgewählt werden. Als Kenngröße kommt in Frage: Amplitude des Frequenzgangs, Phase des Frequenzgangs, Resonanzfrequenz. Weiter können berücksichtigt werden Verschiebungen von Kennfrequenzen, Veränderungen von Eckfrequenzen, Resonanzstellen und Veränderungen der Dämpfung von Kenngrößen.
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Bevorzugt wird der Antriebsstrang mit einem Sollfrequenzgang beaufschlagt. Der Sollfrequenzgang dient als Ausgangspunkt für alle Messungen und stellt somit sicher, dass die festgestellten Änderungen im Frequenzgang sich im wesentlichen ausschließlich aus dem Zustand des Antriebsstrangs und nicht etwa aus der Anregung des Antriebsstranges selbst heraus ergeben.
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Resonanzstellenänderungen der Achsmechanik ermöglichen beispielsweise einen Rückschluss darauf, welche Komponente im Antriebsstrang den höchsten Verschleiß aufweisen könnte. Bei diesen Komponenten handelt es sich in der Regel um den Motor oder die mechanische Spindel oder die Schweißzangenmechanik.
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Die vorbeugende Wartung kann nun verschleißabhängig erfolgen und muss nicht mehr in festen Intervallen und unabhängig von einem tatsächlichen Verschleiß erfolgen.
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Idealerweise können während des Vergleichs auch weitere für Widerstandsschweißanlagen charakteristische Kenngrößen berücksichtigt werden. Beispielsweise könnten Informationen über die Schweißlinse (Form, Temperatur, Reinheit und dergleichen) am Werkstück, die auftretenden Temperaturen am Werkstück, die Temperatur im Schweißtransformator, Materialeigenschaften des Werkstückes und dergleichen berücksichtigt werden.
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Idealerweise erhält der Betreiber der Einrichtung frühzeitig eine Diagnosemeldung, insbesondere mittels eines Datennetzwerkes und/oder eines Bedienterminals der Einrichtung, welche ihn über das Ergebnis des im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung durchgeführten Vergleichs informiert.
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Die Analyse kann während des Betriebs der Widerstandsschweißeinrichtung und/oder außerhalb des Betriebs der Widerstandsschweißeinrichtung erfolgen. Idealerweise erfolgt sie während des Betriebs, um die ablaufenden Prozesse nicht zu stören und wertvolle Fertigungszeit einzusparen.
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Die Vergleichsergebnisse können dem Betreiber der Widerstandsschweißeinrichtung auch eine Information darüber geben, mit welcher Intensität gegebenenfalls eine Veränderung an der Mechanik und/oder der Elektrik im Detail stattgefunden hat.
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Es wird zusätzlich mindestens eine Toleranzschwelle abgespeichert, mit dem das Messergebnis verglichen werden kann, dadurch kann eine Schwellwertreihe definiert werden, welche unter anderem zur Unterdrückung von Rauschsignalen dienen kann.
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Vorzugsweise wird zusätzlich mindestens eine Hüllkurve abgespeichert, mit der die Messergebnisse verglichen werden können. Die Hüllkurve kann durch das hinzunehmen einer zweiten Toleranzschwelle realisiert werden. Solch eine Hüllkurvenüberwachung ermöglicht es, das zuvor ausgewählte Signal bezüglich eines ersten oberen und eines zweiten unteren Toleranzbandes zu überwachen. Dadurch kann ein Schwellwertbereich vom Benutzer definiert werden.
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Bevorzugt sollte zusätzlich auch ein Empfindlichkeitsrichtwert abgespeichert werden, mit der das Messergebnis vergleichbar ist und welcher bei der Analyse berücksichtigt werden kann.
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Toleranzschwellen, Hüllkurven und Empfindlichkeitsrichtwerte erhöhen die Flexibilität bei der Konfiguration der Widerstandsschweißeinrichtung und erleichtern die Adaptierung der Messwerterfassung an spezifische Messaufgaben. Der Betreiber der Widerstandsschweißeinrichtung kann so eigenes Prozess-Know-How in den Vergleich einfließen lassen, indem er geeignete Vorgaben macht.
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Mit Hilfe der Hüllkurvenüberwachung des Motor-Ist-Stromes kann detektiert werden, ob sich die mechanischen Eigenschaften der Zange verändert haben. Eine Wartung der Schweißzange kann somit ereignisorientiert (zukunftsbasiert) stattfinden und erfordert kein festes Zeitintervall.
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Bevorzugt erfolgt der Vergleich zyklisch, denn mittels der zyklischen Überwachung eines oder mehrerer der ausgewählten Signale kann der Kraftaufbau an der Schweißzange kontinuierlich nachverfolgt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Anzahl der Zyklen frei vom Bediener der Einrichtung einstellbar. Die Vergleichsergebnisse können dem Betreiber der Widerstandsschweißeinrichtung somit in einem vom Bediener vorgebbaren Rhythmus eine Information darüber geben, mit welcher Intensität Veränderungen während des Betriebs der Widerstandsschweißeinrichtung stattfinden.
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Der Vergleich kann auch mittels eines frei definierbaren Triggersignals gestartet werden. Das Triggersignal könnte mittels eines bezüglich des Antriebsstrangs internen Signals, beispielsweise des Lageistwertes, des Motorstromistwertes oder des Positionsistwertes oder sogar mittels eines externen Signals realisiert sein. Als externes Signal käme, beispielsweise auch das Triggersignals eines Oszilloskops in Frage.
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Der Antriebsregler könnte auch eine Digitaloszilloskopfunktion umfassen, welche bezüglich des Antriebsstrangs interne und/oder externe Signale messtechnisch erfassen und liefern kann. In diesem Falle könnte ein externes Oszilloskop durch das interne Oszilloskop ersetzt werden.
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Die Triggerschwelle des Triggersignals sollte frei vom Bediener der Einrichtung einstellbar sein, was die Adaptierung der Anordnung an spezifische Messaufgaben erleichtert.
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Ganz besonders bevorzugt könnte unter Berücksichtigung des Vergleichsergebnisses eine Diagnosemeldung bezüglich der Auswirkungen von Abweichungen auf die Qualität der durchzuführenden Schweißarbeiten erzeugt werden, um für weniger mit dem Schweißprozess vertrautem Bedienpersonal zusätzliche Informationen aufzubereiten.
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Für die Durchführung des oben genannten Verfahrens wird eine Eingangs erwähnte Widerstandsschweißeinrichtung mit Antriebsstrang, Antriebsregler, elektrischem Linearantrieb vorgeschlagen, wobei in dem Antriebsregler Mittel in Form von Hardware und/oder Software zur Durchführung des Verfahrens integriert sind, so dass das Verfahren vom Antriebsregler vorzugsweise durchführbar ist.
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Bevorzugt ist der Antriebsregler vom Linearantrieb umfasst, um eine möglichst kompakte Anordnung bereitzustellen. Weiter bevorzugt ist vom Antriebsregler auch noch eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) umfasst, so dass die Anordnung zusätzliche Informationen, wie die Verarbeitung externer Sensorsignale, durchführen und visualisieren kann.
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Für die oben beschriebene Frequenzganganalyse ist vorzugsweise noch ein Rauschgenerator von zumindest einer Komponenten (Antriebsregler, Schweißzange, Linearantrieb) der Widerstandsschweißeinrichtung umfasst.
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Bevorzugt umfasst Antriebsregler eine Digitaloszilloskopfunktion, welche bezüglich des Antriebsstrangs interne und/oder externe Signale messtechnisch erfassen kann. Die Vorteile dieser Losung wurden bereits weiter oben beschrieben.
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1 zeigt einen von der Widerstandsschweißeinrichtung umfassten Spindelantrieb.
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2 zeigt schematisch eine erste mögliche Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt eine Schweißzange mit Antriebsstrang.
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4 zeigt ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren.
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5 zeigt schematisch eine zweite mögliche Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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6 zeigt beispielhaft das Ergebnis einer Frequenzganganalyse.
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7 zeigt schematisch eine dritte mögliche Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spindelantrieb 1, wie er beispielsweise bei Elektroservozylindern in Schweißzangen Anwendung finden kann. Dabei kennzeichnet das Bezugzeichen 2 eine Spindel, die um eine Drehachse X drehbar ist. An ihrem Außenumfang weist diese Spindel 2 ein Gewinde auf. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet ein Eingriffselement wie eine Mutter, welches ein Innengewinde aufweist und damit in das Außengewinde der Spindel 2 eingreift. Auf diese Weise wird durch eine Drehbewegung der Spindel 2 gegenüber dem Eingriffselement 4 auch eine Verschiebung des Eingriffselements 4 gegenüber der Spindel 2 in Richtung der Drehachse X erreicht.
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Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet ein Kopplungselement, welches an dem Eingriffselement 4 angeordnet ist, und welches die Bewegung des Eingriffselements 4 in Richtung der Drehachse X auf einen Kopf 124 bzw. ein Auge 124 überträgt. Damit bewegt sich das Kopplungselement 18 gemeinsam mit dem Eingriffselement 4 in Richtung der Drehachse X. Sowohl das Eingriffselement 4 als auch das Kopplungselement 18 sind drehfest angeordnet. Das Kopplungselement 18 überträgt dabei die eigentlichen Druckkräfte.
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Das Bezugszeichen 124 bezieht sich, wie gesagt, auf einen Kopf bzw. ein Auge der Vorrichtung. An diesem Auge 124 können insbesondere stirnseitig weitere Elemente wie Bolzen (nicht gezeigt) zur Kraftübertragung angeordnet werden. Gleichzeitig befindet sich an diesem Auge 124 auch eine Zuführöffnung 12 in Form eines Schmiernippels. Ausgehend von dieser Zuführöffnung 12 wird das Schmiermittel radial nach innen geleitet und gelangt dort zunächst in einen radial verlaufenden ersten Kanalabschnitt 14a und von dort in einen sich in Richtung der Achse X erstreckenden zweiten Kanalabschnitt 14b.
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Beim Zusammenbau wird das Auge 124 in das Außenrohr 8 eingeschraubt. Da durch diesen Einschraubvorgang die Drehstellung zwischen dem Auge 124 und dem Außenrohr nicht stets festliegt, weist das Auge 124 eine umlaufende Nut 126 (um die Drehachse X) auf, in die das Schmiermittel eintreten kann um von dort weitergeleitet zu werden in einen dritten Kanalabschnitt 14c, der hier zwischen dem Kopplungselement 18 und dem Außenrohr 8 angeordnet ist.
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Anstelle des gezeigten Kanalabschnitts 14c könnte jedoch auch ein zusätzliches Kanalrohr vorgesehen sein oder auch wie oben erwähnt eine Bohrung innerhalb des Kopplungselements 18 oder des Außenrohr 8. Das Kopplungselement 18 weist eine sich in Richtung der Drehachse X erstreckende Nut auf, welche gemeinsam mit der Innenwandung des Außenrohrs 8 den Kanalabschnitt 14c begrenzt. Das Bezugszeichen 122 bezieht sich auf eine Ausnehmung bzw. einen Hohlraum, der in dem Auge 124 ausgebildet ist und zur Aufnahme eines Endabschnitts der Spindel 2 dient.
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Das Bezugszeichen 128 bezieht sich auf einen innerhalb des Auges 124 ausgebildeten Endanschlag, der eine Endstellung der Spindel 2 innerhalb des Auges 124 definiert. Dem dritten Kanalabschnitt 14c schließt sich ein vierter Kanalabschnitt 14d an, der zwischen dem Außenrohr 8 und der Mutter 4 gebildet wird. Zu diesem Zweck weist das Außenrohr 8 eine Ausnehmung zum Führen des Schmiermittels auf. Ausgehend von diesem vierten Kanalabschnitt 14d gelangt das Schmiermittel über einen wiederum radial verlaufenden fünften Kanalabschnitt 14e in das Eingriffsmittel 4, genauer gesagt einem Bereich zwischen dem Eingriffsmittel 4 und dem Außenumfang der Spindel 2.
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Dabei sind, wie oben erwähnt, das Außenrohr 8 sowie das Kopplungselement 18 und auch das Auge 124 zueinander drehfest angeordnet. Es sind weiterhin Führungsmittel (nicht gezeigt) vorgesehen, welche das Außenrohr und die weiteren Elemente drehfest halten wobei hier beispielsweise Gleitlager vorgesehen sein können, welche eine Linearverschiebung des Außenrohrs mit dem Auge gegenüber der Spindel 2 ermöglichen.
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Aus den Ausführungen oben wird ersichtlich, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Spindelantrieb eine Vielzahl von Komponenten umfasst, welche im Rahmen eines langjährigen Betriebs verschleißen können oder verunreinigt werden können. Beispielsweise können die Gewinde, die Schmiermittelkanäle oder sonstige Engstellen im Spindelantrieb durch die Verunreinigungen zu einem schlechteren Schweißergebnis führen. Die Erfindung hilft diesem Problem vorzubeugen.
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2 zeigt schematisch die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein geeignetes Mittel 20 zur Durchführung des Verfahrens. Das Mittel 20 zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Erfassungseinrichtung 21, welche die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu messende Signale des Antriebsstrangs erfasst. Diese Signale müssen zuvor vom Benutzer ausgewählt worden sein. Als Beispiel für ein zu messenden Signals sei hier der Motorstrom genannt.
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Der Motorstrom wird von der Erfassungseinrichtung 21 erfasst. Diese Erfassung kann periodisch und automatisch oder manuell und benutzergesteuert erfolgen. Die so gemessenen Signale werden mittels einer Einrichtung zur Messwertaufzeichnung aufgezeichnet. Hauptbestandteile der Erfassungseinrichtung 21 sind Einrichtungen zur Signalmessung 22 und zur Signalaufzeichnung 23.
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Das Mittel 20 zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Analyseeinrichtung 24, welche aus den aufgezeichneten Messwerten Referenzdaten 25 als Sollwerte für eine bevorstehende Analyse ableitet und aus der Messwertaufzeichnung die derzeit vorliegenden Istwerte für die bevorstehende Analyse ableitet 28. Die Analyse selbst besteht aus einem Vergleich der Sollwerte und der Istwerte, wobei zusätzlich vom Benutzer eingebrachtes Anlagenprozess-Knowhow 26 berücksichtigt werden kann. Grenzempfindlichkeiten 27 können bei Bedarf ebenfalls definiert werden. Die Auswertung und der Vergleich der Daten erfolgt mittels einer Auswertungs- und Vergleichseinrichtung 29.
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Das Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Diagnoseeinrichtung 30, welche dem Benutzer das Ergebnis der Analyse aufbereitet und signalisiert (visuell, akustisch oder taktil) und ist vorzugsweise in den Antriebsstrang integriert.
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3 zeigt eine Widerstandsschweißeinrichtung mit Antriebsstrang 31, umfassend einen Antriebsregler 32 und einen Linearantrieb 33 mit elektrischem Motor 34 und mechanischer Spindel 35 zur Positionierung der Schweißelektroden 36, 37 an einem Werkstück 38. Weiter ist gezeigt eine SPS 39 (integriert oder nicht in den Antriebsregler 32 integriert) sowie das vorzugsweise in den Antriebsregler 32 integrierte Mittel zur Durchführung des Verfahrens. Davon abgesehen wäre es auch möglich eine Gesamtintegration zu realisieren, bei der Antriebsregler 32, SPS 39 und geeignete Analysemittel 20, 50, 70 in das Gehäuse des Antriebsstrangs 1 integriert sind.
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4 zeigt ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren, wobei in einem ersten Verfahrensschritt I ein zu messendes Signal des Antriebsstrangs ausgewählt wird, wobei das ausgewählte Signal zu einem ersten Zeitpunkt in einem zweiten Verfahrensschritt II gemessen wird und wobei das Messergebnis in Form von Referenzdaten gespeichert wird, wobei zu einem späteren Zeitpunkt in einem dritten Verfahrensschritt III dasselbe Signal erneut gemessen wird und mit dem während des ersten Zeitpunktes gemessenen Signals unter Verwendung der Referenzdaten verglichen werden.
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Mittels der Überwachung des Ist-Motor-Stromes kann der Kraftaufbau der Widerstandspunktschweißzange überwacht werden. Eine zustandsorientierte Wartung oder eine präventive Wartung ist somit möglich. Auch über die übliche Lebensdauer von 15 Millionen Hübe hinaus könnte die Schweißzange mit diesem Verfahren betrieben werden, solang der Kraftaufbau stimmt.
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5 zeigt schematisch die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein geeignetes Mittel 50 zur Durchführung des Verfahrens. Das Mittel 50 zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Erfassungseinrichtung 51, welche die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erfassende Frequenzgänge erfasst und aufzeichnet. Die Anregung kann mittels eines Rauschgenerators erfolgen, welcher ein geeignetes Testsignal erzeugt.
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Das Mittel 50 zur Durchführung des Verfahrens umfasst auch eine Aufbereitungseinrichtung 52 und eine Merkmalsgewinnungseinrichtung 53 zur Aufbereitung des Frequenzgangs und der zugehörigen Kenngrößen für die nachfolgende Einrichtung.
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Das Mittel 50 zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Analyseeinrichtung 54, welche aus dem aufgezeichneten und mittels der Aufbereitungseinrichtung 52 aufbereiteten Frequenzgang Referenzdaten 55 als Sollwerte (Soll-Frequenzgang) für die bevorstehende Analyse mittels der Auswertungs- und Vergleichseinrichtung 59 ableitet und aus der zuvor durchgeführten Merkmalsgewinnung den Ist-Frequenzgang ableitet 58. Die Analyse selbst besteht aus einem Vergleich des Soll-Frequenzganges mit dem Ist-Frequenzgang, wobei zusätzlich vom Benutzer eingebrachtes Anlagenprozess-Knowhow 56 berücksichtigt werden kann.
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Grenzempfindlichkeiten 57 können bei Bedarf ebenfalls definiert werden. Die Auswertung und der Vergleich der Daten erfolgt mittels der Auswertungs- und Vergleichseinrichtung 59.
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Das nachgeschaltete Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Diagnoseeinrichtung 60, welche für den Benutzer das Ergebnis der Analyse aufbereitet und signalisiert (visuell, akustisch oder taktil).
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Das Mittel 50 ist vorzugsweise in den Antriebsstrang 31 der Schweißzange integriert.
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6 zeigt das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es wird ein Referenzfrequenzgang (Frequenzband) erzeugt, indem mittels eines Rauschgenerators die Mechanik der in 3 gezeigten Schweißzange angeregt wird. Dieser Referenzfrequenzgang wird in der Regel bei Inbetriebnahme oder nach einer Generalüberholung der Anordnung abgespeichert und als Soll-Zustand beispielsweise in einer Schweißsteuerung oder im Antriebsregler abgespeichert. Im späteren Betrieb nach einer Vielzahl von mittels der Schweißzange erzeugten Schweißpunkten (die Schweißzange hat mittlerweile möglicherweise mehrere hunderttausende Hübe durchgeführt), wird erneut der Frequenzgang ermittelt, indem mittels desselben und identisch parametrierten Rauschgenerators die Mechanik der in 3 gezeigten Schweißzange erneut angeregt wird (Ist-Zustand). Beide Frequenzgänge werden nun miteinander verglichen und zeigen mit hoher Wahrscheinlichkeit Abweichungen bezüglich der Resonanzfrequenzen auf. Sofern sich diese Abweichungen in den zuvor definierbaren Toleranzfenstern befinden, sind keine Wartungsmaßnahmen erforderlich. Wandern diese Abweichung aus den definierten Toleranzfenstern heraus, können bereits präventive Wartungsmaßnehmen eingeleitet werden (z. B. Nachfetten der Spindel mittels der in 1 erwähnten Mittel). Liegen die Abweichungen deutlich außerhalb der definierten Toleranzfenster/Hüllkurven, so sind dringende Wartungsmaßnehmen erforderlich, z. B. ein Austausch der Spindel.
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Mittels einer in den Antriebsstrang integrierten oder externen SPS können die Abweichungen dem Bediener der Schweißzange signalisiert werden.
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7 zeigt schematisch die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein geeignetes Mittel 70 zur Durchführung des Verfahrens. Das Mittel 70 zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Erfassungseinrichtung 71, welche die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erfassende Messignale wie Schleppfehler, Drehzahl, Motorstrom unter Verwendung eines Testsignals mit einem vorgegebenen Sollwertprofil erfasst und aufzeichnet. Die Anregung kann mittels eines Signalgenerators erfolgen, welcher ein geeignetes Profil erzeugt.
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Das Mittel 70 zur Durchführung des Verfahrens umfasst auch eine Aufbereitungseinrichtung 72 und eine Merkmalsgewinnungseinrichtung 73 zur Aufbereitung und Kategorisierung der gewonnenen Daten beispielsweise in die Kategorien: Reibung, mechanisches Spiel, Steifigkeit.
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Das Mittel 70 zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Analyseeinrichtung 74, welche aus den aufgezeichneten und mittels der Aufbereitungseinrichtung 72 aufbereiteten Messdaten Referenzdaten 75 als Sollwerte für die bevorstehende Analyse mittels der Auswertungs- und Vergleichseinrichtung 79 ableitet und aus der zuvor durchgeführten Merkmalsgewinnung das Ist-Signal ableitet 78. Die Analyse selbst besteht aus einem Vergleich des Soll-Signals mit dem Ist-Signal, wobei zusätzlich vom Benutzer eingebrachtes Anlagenprozess-Knowhow 76 berücksichtigt werden kann.
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Grenzempfindlichkeiten 77 können bei Bedarf ebenfalls definiert werden. Die Auswertung und der Vergleich der Daten erfolgt mittels der Auswertungs- und Vergleichseinrichtung 79.
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Das nachgeschaltete Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst außerdem noch eine Diagnoseeinrichtung 80, welche für den Benutzer das Ergebnis der Analyse aufbereitet und signalisiert (visuell, akustisch oder taktil).
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Das Mittel 70 ist vorzugsweise in den Antriebsstrang der Schweißzange integriert.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
