DE102012025196A1

DE102012025196A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Verschleisses einer Schweisszange

Info

Publication number: DE102012025196A1
Application number: DE201210025196
Authority: DE
Inventors: Michael Ripper; Jürgen Haeufgloecker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-03

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (50) und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange (40) bereitgestellt. Die Vorrichtung (50) umfasst eine Bestimmungseinrichtung (51) zur Bestimmung, ob in einer automatisierten Fertigungslinie (1) eine Änderung einer Bearbeitungsbedingung für die Schweißzange (40) erfolgt ist, eine Verschleißermittlungseinrichtung (52) zur Ermittlung eines Verschleißes auf der Grundlage einer Kurzschlussmessung der Schweißzange (40), welche durchgeführt wird, wenn die Bestimmungseinrichtung (51) bestimmt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange (40) erfolgt ist, und eine Anpasseinrichtung (53) zur Anpassung einer Zeitdauer, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen zum Reinigen von zumindest einer Elektrodenkappe (45, 46) der Schweißzange (40) liegt, auf der Grundlage eines Ergebnisses der von der Verschleißermittlungseinrichtung (52) durchgeführten Kurzschlussmessung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange.
Im automatisierten Karosserierohbau werden Schweißzangen zum Schweißen von Karosserieteilen eingesetzt. Hier werden Fahrzeugkarosserien in einer Fertigungslinie in einem vorbestimmten Zeittakt an den Schweißzangen vorbeibewegt, wobei die Schweißzangen die Karosserieteile verschweißen, wenn die Fahrzeugkarosserien nicht bewegt werden.
EP 1 414 610 B1 beschreibt eine Widerstandsschweißeinrichtung und ein Steuerverfahren zur Anpassung einer Relativposition von Schweißzange und Werkstück. Hierbei ist an jedem Schweißpunkt eine eigene und voll automatische Positionsanpassung durchführbar, wobei auch Änderungen bei Form und Größe von Elektroden der Schweißzange und deren Einfluss auf die Schweißung erfasst werden.
→ Was hat die Positionierung der Zange zum Werkstück mit der Anmeldung zu tun?
Die zu verschweißenden Karosserieteile sind üblicherweise Bleche mit Beschichtungen. Problematisch ist hierbei, dass sich die Beschichtungen beim Schweißen an Elektrodenkappen der Schweißzangen ablagern. Daher verschmutzen die Elektrodenkappen durch die Beschichtungen. Zusätzlich tritt eine Verschmutzung durch den thermischen Prozess beim Schweißen ein. Aus diesen Gründen müssen die Elektrodenkappen in bestimmten Zeitabschnitten gereinigt werden.
Herkömmlicherweise erfolgt eine Reinigung der Elektrodenkappen mit einem Schneidfräser, welcher den verschmutzten Teil der Elektrodenkappe aus dem Material Kupfer-Chrom-Zirkonium (CuCrZr) abschneidet. Die Zeitdauer zwischen den Fräsvorgängen des Schneidfräsers wird heute fix auf der Grundlage der Anzahl von Schweißpunkten festgelegt. Die Zeitdauer ist abhängig von der Beschichtung und von der Gesamtdicke des Schweißguts, die beim Karosseriebau der Gesamtdicke der zu verschweißenden Bleche, der Gesamtblechdicke, entspricht. So werden die Elektrodenkappen derzeit beispielsweise bei Materialien mit einer Gesamtblechdicke kleiner als 1,8 mm etwa alle 200 Schweißpunkte gereinigt, also gefräst. Bei einer Dicke von 3 mm liegt die Sollvorgabe für die Reinigung bei ca. 400 Schweißpunkten. Bei einer feuerverzinkten Beschichtung oder einer Beschichtung aus Aluminium-Silizium (Al-Si) ist häufiger zu reinigen, also zu fräsen, als bei einer organischen Beschichtung.
Problem dabei ist, dass in einer Fertigungslinie abhängig davon, wie die Karosserien der verschiedenen Fahrzeugmodelle einlaufen, die unterschiedlichsten Blechkombinationen zu verschweißen sind. Die Reihenfolge der verschiedenen Karosserien ändert sich ständig. Damit ändert sich auch die Reihenfolge der Blechkombinationen, die innerhalb der definierten Zeitdauer zwischen zwei Reinigungen der Elektrodenkappen bearbeitet werden.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Varianz der zu verschweißenden Blechkombinationen immer mehr zunimmt. Die Beschichtungen unterscheiden sich immer mehr und weichen immer deutlicher voneinander ab. Gleichzeitig nimmt auch der Unterschied der Gesamtblechdicke stärker zu. Damit ändern sich die Zeiten für einen Schweißvorgang mit der Schweißzange sehr stark. Dies beeinflusst ebenfalls den Verschleiß der Elektrodenkappen.
Aus diesen Gründen kann keine definierte Länge für eine Zeitdauer zwischen zwei Reinigungen der Elektrodenkappen, eines Reinigungsintervalls, festgelegt werden. Als Ergebnis davon werden die Reinigungsintervalle heute sicherheitshalber zeitlich kurz eingestellt, um den schlechtesten anzunehmenden Fall abzudecken. Daher wird schon gereinigt, also gefräst, nachdem erst eine sehr kleine Anzahl von Schweißpunkten mit der Schweißzange hergestellt wurde. Dadurch sind die Kosten zum einen bedingt durch die große Anzahl von benötigten Elektrodenkappen und Fräsmesser sehr hoch. Zudem entsteht dadurch mehr Abfall als nötig, was in Bezug auf den sparsamen Umgang mit Ressourcen und in Bezug auf eine Beseitigung des entstehenden Abfalls sehr unerwünscht ist. Zum anderen reduziert die Zeit für den Fräsvorgang die eigentliche Produktionszeit und erhöht dadurch die Produktionskosten.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere soll eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange bereitgestellt werden, welche eine Reinigung von Elektroden der Schweißzange an einen aktuellen Produktionsprozess anpassen können, so dass die Reinigung nur dann durchgeführt wird, wenn dies auch tatsächlich notwendig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange nach Patentanspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung umfasst eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung, ob in einer automatisierten Fertigungslinie eine Änderung einer Bearbeitungsbedingung für die Schweißzange erfolgt ist, eine Verschleißermittlungseinrichtung zur Ermittlung eines Verschleißes auf der Grundlage einer Kurzschlussmessung der Schweißzange, welche durchgeführt wird, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange erfolgt ist, und eine Anpasseinrichtung zur Anpassung einer Zeitdauer, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen zum Reinigen von zumindest einer Elektrodenkappe der Schweißzange liegt, auf der Grundlage eines Ergebnisses der von der Verschleißermittlungseinrichtung durchgeführten Kurzschlussmessung. → für mich schwer verständlich
Mit der Vorrichtung ist eine adaptive Anpassung der Reinigungsintervalle der Elektrodenkappen der Schweißzange an den aktuellen Produktionsprozess möglich. Vorteilhaft initiiert die Vorrichtung das Reinigen der Elektroden nur dann, wenn dies auch tatsächlich notwendig ist. Dadurch werden die Kosten für das Schweißen verringert und eine beträchtliche Menge Abfall vermieden. Die Vorteile sind zum einen die Materialeinsparungen bei Elektrodenkappen und bei Reinigungseinrichtungen, wie Fräsmessern und Fräser, zum anderen die Zeiteinsparung durch das Wegfallen von Reinigungsprozessen.
Somit ist ein Vorteil der Vorrichtung, dass ein optimales, an den Fertigungsprozess angepasstes Zeitintervall für das Reinigungsintervall der Schweißzange innerhalb der Produktion festgelegt wird. Die Beeinflussung von Modellvarianz, Beschichtungsvielfalt und Blechdicke wird ausgeglichen und spielt keine Rolle mehr. Änderungen im Produktionsablauf, wie neues Modell, Schweißpunktverlagerung, usw., müssen im Hinblick auf die Einstellungen der Reinigungsintervalle nicht mehr betrachtet werden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Möglicherweise ist eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange ein Wechsel von Bauteilen, welche von der Schweißzange zu bearbeiten sind, und/oder eine Positionsverlagerung eines von der Schweißzange auszuführenden Schweißvorgangs. → fehlt hier ein Verb
Die Verschleißermittlungseinrichtung kann zur Ermittlung von Strom und/oder Spannung und/oder Phasenanschnitt und/oder Kraftverlauf der Elektrodenkappen der Schweißzange aus einer Kurzschlussmessung der Schweißzange ausgestaltet sein.
Die Verschleißermittlungseinrichtung kann auch dahingehend ausgestaltet sein, dass sie den Verschleiß der Elektrodenkappen der Schweißzange aus einem Vergleich des ermittelten Kraftverlaufs mit einem vorgegebenen Kraftverlauf ermittelt.
Außerdem kann die Verschleißermittlungseinrichtung dahingehend ausgestaltet sein, dass sie aus dem Kraftverlauf die Kennwerte Absolutwert der Kraft und/oder Steigung im Anstieg und/oder Steigung im Fall und/oder Kurvenfläche und/oder Flächenschwerpunkte berechnet.
Zudem ist es möglich, dass die Verschleißermittlungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, dass sie bei einer Kurzschlussmessung in jeder Halbwelle von Strom oder Spannung an der Elektrodenkappe das Kraftsignal über eine analoge Schnittstelle misst. Hierbei kann eine Halbwelle des Signals einer Zeitdauer von ca. 500 μs entsprechen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zudem umfassen eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich eines Zählwerts mit einem vorbestimmten maximalen Verschleißwert, und eine Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung einer Reinigungseinrichtung, einen Reinigungsvorgang durchzuführen, wenn der Vergleich der Vergleichseinrichtung ergibt, dass der Zählwert größer oder gleich dem vorbestimmten maximalen Verschleißwert ist.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann Teil einer automatisierten Fertigungslinie zur Fertigung eines Gegenstands sein, wobei die automatisierte Fertigungslinie zudem eine Schweißzange aufweist zum Schweißen von Bauteilen des Gegenstands, die in der automatisierten Fertigungslinie in vorbestimmten Abständen angeordnet und relativ zur Schweißzange bewegbar sind.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Verschleißes einer Schweißzange nach Patentanspruch 10 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Bestimmen, mit einer Bestimmungseinrichtung, ob in einer automatisierten Fertigungslinie eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange erfolgt ist, Durchführen einer Kurzschlussmessung der Schweißzange, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange erfolgt ist, Ermitteln, mit einer Verschleißermittlungseinrichtung, eines Verschleißes auf der Grundlage der Kurzschlussmessung der Schweißzange, und Anpassen, mit einer Anpasseinrichtung, einer Zeitdauer, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen zum Reinigen von zumindest einer Elektrodenkappe der Schweißzange liegt, auf der Grundlage eines Ergebnisses der von der Verschleißermittlungseinrichtung durchgeführten Kurzschlussmessung.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Vorrichtung genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Ansicht einer automatisierten Fertigungslinie mit einer Schweißzange und einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein schematisches Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 einen Istkurvenverlauf einer Kurzschlussmessung, die für eine verschmutzte Elektrodenkappe der Schweißzange bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wurde;
4 einen Referenzkurvenverlauf einer Kurzschlussmessung, die für eine unverschmutzte Elektrodenkappe einer Schweißzange bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wurde;
5 einen Vergleich des Istkurvenverlaufs von 3 und des Referenzkurvenverlaufs von 4;
6 ein Diagramm zur Darstellung eines Kraftanstiegs über der Zeit bei einem Schweißvorgang zur Veranschaulichung von spezifischen Kenngrößen des Kraftverlaufs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Verschleißes einer Schweißzange gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 ein schematisches Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln des Verschleißes der Schweißzange gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine automatisierte Fertigungslinie 1, in welcher Gegenstände 10, wie beispielsweise Karosserien eines Fahrzeugs, usw., mit einer Vielzahl von Bauteilen 11, wie Bleche für Seitenteile, ein Dach, einen Boden einer Karosserie eines Fahrzeugs, usw., gefertigt werden. Die Gegenstände 10 werden mit einem vorbestimmten Abstand auf einer Fördereinrichtung 20 in einem vorbestimmten Zeittakt an einem Roboter 30 mit einer Schweißzange 40 vorbeigeführt, so dass die Schweißzange 40 die Bauteile 11 des Gegenstands 10 an dafür vorgesehenen Stellen verschweißen kann. Die automatisierte Fertigungslinie 1 hat zudem eine Vorrichtung 50, eine Kurzschlussmesseinrichtung 60, eine Speichereinrichtung 70, eine Erfassungseinrichtung 80 und eine Reinigungseinrichtung 90.
In 1 hat die Schweißzange 40 einen ersten Zangenarm 41, einen zweiten Zangenarm 42, ein erstes Lager 43, ein zweites Lager 44, eine erste Elektrodenkappe 45, und eine zweite Elektrodenkappe 46. Der erste Zangenarm 41 ist um das erste Lager 43 schwenkbar. Der zweite Zangenarm 42 ist um das zweite Lager 44 schwenkbar. Dadurch können die erste Elektrodenkappe 45 und die zweite Elektrodenkappe 46 an den Bauteilen 11 von oben und von unten bzw. an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Bauteile 11 derart positioniert werden, dass die Schweißzange 40 die Bauteile 11 verschweißen kann.
Die Vorrichtung 50 arbeitet mit der Kurzschlussmesseinrichtung 60, der Speichereinrichtung 70, der Erfassungseinrichtung 80 und der Reinigungseinrichtung 90 derart zusammen, dass die Schweißzange 40 in vorgegebenen Zeitintervallen gereinigt werden kann, wie unter Bezugnahme auf 2 detaillierter beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 50 eine Bestimmungseinrichtung 51, eine Verschleißermittlungseinrichtung 52, eine Anpasseinrichtung 53 zur Anpassung einer sehr schematisch dargestellten Zeitdauer 531, eine Ansteuereinrichtung 54 und eine Schnittstelle 55, die beispielsweise eine analoge Schnittstelle ist.
Die Bestimmungseinrichtung 51 in 2 wertet ein Erfassungsergebnis der Erfassungseinrichtung 80 aus, um zu bestimmen, ob in der automatisierten Fertigungslinie 1 eine Änderung der Bearbeitungsbedingung für die Schweißzange 40 erfolgt ist. Hierfür erfasst die Erfassungseinrichtung 80 beispielsweise, ob ein Wechsel von Bauteilen 11 auf der Fördereinrichtung 20 der automatisierten Fertigungslinie 1 stattgefunden hat oder nicht. Hierbei werden vorzugsweise nur die Bauteile 11 betrachtet, welche von der Schweißzange 40 zu bearbeiten sind. Zudem oder stattdessen kann die Erfassungseinrichtung 80 auch erfassen, ob eine Verlagerung einer Position stattgefunden hat, an welcher die Schweißzange 40 den nächsten Schweißvorgang auszuführen hat. Anders ausgedrückt, die Erfassungseinrichtung 80 prüft, ob die Schweißzange 40 im Folgenden an einer anderen Position an dem Gegenstand 10 ihren Schweißvorgang ausführen muss als zuvor. Die Erfassungseinrichtung 80 erfasst also, ob eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange 40 vorliegt. Auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der Erfassungseinrichtung 80 bestimmt die Bestimmungseinrichtung 51, ob bei der automatisierten Fertigungslinie 1 eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange 40 erfolgt ist oder nicht. Die Bestimmungseinrichtung 51 gibt ihr Bestimmungsergebnis an die Verschleißermittlungseinrichtung 52 weiter.
Die Verschleißermittlungseinrichtung 52 in 2 erhält zudem von der Kurzschlussmesseinrichtung 60 die Ergebnisse der von der Kurzschlussmesseinrichtung 60 durchgeführten Kurzschlussmessung. Hierbei initiiert die Verschleißermittlungseinrichtung eine Kurzschlussmessung durch die Kurzschlussmesseinrichtung 60, wenn die Bestimmungseinrichtung 51 bestimmt hat, dass in der automatisierten Fertigungslinie 1 eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange 40 erfolgt ist. Bei der Kurzschlussmessung der Kurzschlussmesseinrichtung 60 werden die Messgrößen Strom, Spannung, Phasenabschnitt und Kraftverlauf an zumindest einer der Elektrodenkappen 45, 46 gemessen und aufgezeichnet. Die Aufzeichnung kann in der Speichereinrichtung 70 als Istkurvenverlauf 71 gespeichert werden. Ein Beispiel eines bei der Kurzschlussmessung mit der Kurzschlussmesseinrichtung 60 gespeicherten Istkurvenverlaufs 71 für eine verschmutzte Elektrodenkappe 45, 46 ist in 3 gezeigt. Der Istkurvenverlauf 71 für eine verschmutzte Elektrodenkappe 45, 46 von 3 entspricht demzufolge einem Ergebnis einer Kurzschlussmessung der Kurzschlussmesseinrichtung 60. In 3 steht I_IST für den Ist-Strom bei den verschmutzten Elektrodenkappen 45, 46, F_IST für eine beim Schweißen an den verschmutzten Elektrodenkappen 45, 46 wirkende Ist-Kraft F_IST und R_IST für den in diesem Fall vorhandenen Ist-Widerstand.
In der Speichereinrichtung 70 in 2 ist zudem ein Referenzkurvenverlauf 72 für eine unverschmutzte Elektrodenkappe 45, 46 gespeichert. Ein Beispiel eines solchen Referenzkurvenverlaufs 72 ist im Detail in 4 gezeigt. In 4 steht I_REF für den Strom oder Referenzstrom bei den unverschmutzten Elektrodenkappen 45, 46, F_REF für eine beim Schweißen an den unverschmutzten Elektrodenkappen 45, 46 wirkende Kraft oder Referenzkraft, und R_REF für den in diesem Fall vorhandenen Widerstand oder Referenzwiderstand.
Die Verschleißermittlungseinrichtung 52 in 2 ermittelt auf der Grundlage der Kurzschlussmessung durch die Kurzschlussmesseinrichtung 60 den Verschleiß der Elektrodenkappen 45, 46. Hierfür zieht die Verschleißermittlungseinrichtung 52 beispielsweise sowohl den Istkurvenverlauf 71 gemäß 3 als auch den Referenzkurvenverlauf 72 gemäß 4 heran und vergleicht diese, wie in 5 veranschaulicht. Die Berechnung kann nach einer festgelegten mathematischen Berechnungsformel erfolgen. Wenn das Berechnungsergebnis dieser Funktion einen gewissen Toleranzwert überschreitet, ermittelt die Verschleißermittlungseinrichtung 52, dass eine Reinigung für die Schweißzange 40 einzuleiten ist.
In 5 sind sowohl der Istverlauf 71 einer beim Schweißen an den Elektrodenkappen 45, 46 wirkenden Kraft F_IST als auch der Kraft F_REF aufgezeichnet, welche an den unverschmutzten Elektrodenkappen 45, 46 wirken würde. Die Kraft F_REF kann auch als Sollwert der Kraft bezeichnet werden. Zudem ist in 5 der Verlauf des Stroms I_IST an den bereits verschmutzten Elektrodenkappen 45, 46 aufgezeichnet. Der Strom I_REF kann auch als Sollwert des Stroms bezeichnet werden. Der Widerstand R_REF kann auch als Sollwert des Widerstands bezeichnet werden
Die Verschleißermittlungseinrichtung 52 in 2 gibt ihr Verschleißermittlungsergebnis an die Anpasseinrichtung 53 weiter. Die Anpasseinrichtung 53 kann dann die Zeitdauer 531 anpassen oder einstellen, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen liegt, bei welchen zumindest eine der Elektrodenkappen 45, 46 der Schweißzange 40 gereinigt werden. Die Zeitdauer 531 zwischen zwei Reinigungen der Elektrodenkappen kann auch als Reinigungsintervall bezeichnet werden. Das Reinigen kann beispielsweise durch ein Abfräsen der Elektrodenkappen 45, 46 um einen vorbestimmten Wert mit Hilfe einer Fräseinrichtung erfolgen.
Die Anpasseinrichtung 53 gibt die Zeitdauer 531 an die Ansteuereinrichtung 54 weiter, welche die Reinigungseinrichtung 90, nach Ablauf der von der Anpasseinrichtung 53 angepassten Zeitdauer 531, zum Reinigen zumindest einer der Elektrodenkappen 45, 46 ansteuert.
Über die analoge Schnittstelle 55 wird während der Kurzschlussmessung durch die Kurzschlussmesseinrichtung 60 bei einer Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange 40 in jeder Halbwelle des Stroms oder der Spannung an den Elektrodenkappen 45, 46 das Kraftsignal an den Elektrodenkappen 45, 46 gemessen. Die Kurzschlussmesseinrichtung 60 skaliert, mittelt und speichert die gemessenen Kraftwerte in der Speichereinrichtung 70.
6 zeigt den sich dabei bei der Kurzschlussmessung mit der Kurzschlussmesseinrichtung 60 ergebenden Kraftanstieg über der Schweißzeit t. Das in 6 gezeigte Diagramm ergibt sich daraus, dass am Ende der Kurzschlussmessung, dem Ablaufende, eine Funktion durchlaufen wird, mit welcher der Verschleiß zumindest einer der Elektrodenkappen 45, 46 bestimmt wird. Dort werden aus dem Kraftverlauf F spezifische Kennwerte berechnet. Die Kennwerte sind beispielsweise Absolutwerte, wie F_max, F_end, ΔF, der Kraft, Steigungen im Anstieg, wie dF₁, dF_max, Steigung im Abfall dF₃, Kurvenfläche A_F und Flächeschwerpunkte (X_S, Y_S). Die Zeit t_max entspricht der Zeit, zu welcher die maximale Kraft F_max gemessen wird. Die Kurzschlussmessung startet bei einer Zeit t_Start und endet bei einer Zeit t_end, bei welcher die Kraft F_end gemessen wird.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Verschleißes der Schweißzange 40. Das Verfahren kann mit der Vorrichtung 50 und den Einrichtungen 80 bis 90 ausgeführt werden. Nach dem Start des Verfahrens wird bei einem Schritt S1 mit der Erfassungseinrichtung 80 eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange 40 erfasst. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S2 weiter.
Bei dem Schritt S2 bestimmt die Bestimmungseinrichtung 51, ob das Erfassungsergebnis der Erfassungseinrichtung 80 anzeigt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange 40 erfolgt ist oder nicht. Ist keine Änderung erfolgt, geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück. Andernfalls geht der Fluss zu einem Schritt S3 weiter.
Bei dem Schritt S3 führt die Kurzschlussmesseinrichtung 60 die Kurzschlussmessung durch, wie zuvor beschrieben. Die Kurzschlussmessung der Schweißzange 40 wird also beispielsweise nach jedem Bauteilwechsel durchgeführt. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S4 weiter.
Bei dem Schritt S4 werden die Ergebnisse der Kurzschlussmessung in der Speichereinrichtung 70 gespeichert. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S5 weiter.
Bei dem Schritt S5 führt die Verschleißermittlungseinrichtung 52 eine Ermittlung des Verschleißes der Schweißzange 40 durch, wie zuvor beschrieben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S6 weiter.
Bei dem Schritt S6 wird geprüft, ob der Verschleiß einen vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht. Ist der Verschleiß kleiner als der vorbestimmte Wert, geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück. Andernfalls, das heißt wenn ein gewisser Verschleiß der Schweißzange 40 festzustellen ist, geht der Fluss zu einem Schritt S7 weiter.
Bei dem Schritt S7 passt die Anpasseinrichtung 53 die Zeitdauer 531 an, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen der Reinigungseinrichtung 90 liegen.
Hierbei berücksichtigt die Anpasseinrichtung 53 das von der Verschleißeinrichtung 52 ermittelte Ergebnis, wie zuvor beschrieben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S8 weiter.
Bei dem Schritt S8 steuert die Ansteuereinrichtung 55 die Reinigungseinrichtung 90 an, dass sie eine Reinigung der Elektrodenkappe/n 45, 46 durchführt, welche das Reinigen ausgelöst hat/haben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S9 weiter.
Bei dem Schritt S9 führt die Reinigungseinrichtung 90 die Reinigung von zumindest einer der Elektrodenkappen 45, 46 durch, wie zuvor beschrieben. Danach geht der Fluss zu dem Schritt S1 zurück.
Das Verfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist beendet, wenn kein Schweißen mit der Schweißzange 40 durchgeführt wird, beispielsweise wenn der Roboter 30 und/oder die automatisierte Fertigungsanlage 1 ausgeschaltet sind/ist.
8 zeigt eine Vorrichtung 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welche zusätzlich zu der Bestimmungseinrichtung 51, der Verschleißermittlungseinrichtung 52, der Anpasseinrichtung 53, der Ansteuereinrichtung 54 und der Schnittstelle 55 noch eine Vergleichseinrichtung 56 aufweist, die mit einem Zähler 100 verbunden ist, der einen Zählwert 101 zählt. Zudem ist in der Speichereinrichtung 70 ein vorbestimmter maximaler Verschleißwert 73 gespeichert, welcher beispielsweise von dem Betreiber der Schweißzange 40 bzw. der automatisierten Fertigungslinie 1 festgelegt wird. Dieser vorbestimmte maximale Verschleißwert 73 kann bestimmen, dass nach einer bestimmten Zeitdauer 531 oder einer bestimmten Anzahl von mit der Schweißzange 40 durchgeführten Schweißvorgängen immer ein Reinigen mit der Reinigungseinrichtung 90 durchgeführt wird.
Demzufolge vergleicht die Vergleichseinrichtung 54, ob ein Zählwert 101 des Zählers 100 bereits den in der Speichereinrichtung 70 gespeicherten vorbestimmten maximalen Vergleichswert 72 erreicht hat und bis dahin die Reinigungseinrichtung 90 bereits zum Reinigen der Elektrodenkappen 45, 46 von der Ansteuereinrichtung 55 aufgrund der von der Anpasseinrichtung 53 angepassten Zeitdauer 531 angesteuert wurde oder nicht. Wurde bei Erreichen des maximalen vorbestimmten Verschleißwerts 73 noch keine Reinigung mit der Reinigungseinrichtung 90 durchgeführt, so steuert die Vergleichseinrichtung 54 die Ansteuereinrichtung 55 an, dass die Reinigungseinrichtung 90 eine Reinigung durchführt.
9 zeigt einen weiteren Teil des Verfahrens zum Ermitteln des Verschleißes der Schweißzange 40, welches bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
Nach dem Start des Verfahrens zählt der Zähler 100 bei einem Schritt S10 die Anzahl der von der Schweißzange 40 durchgeführten Schweißvorgänge und/oder Zeitspannen von mit der Schweißzange 40 durchgeführten Schweißvorgänge. Hierbei setzt der Zähler 100 den Zählwert 101 schrittweise herauf. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S11 weiter.
Bei dem Schritt S11 vergleicht die Vergleichseinrichtung 54 den Zählwert 101 des Zählers 100 mit dem maximalen Verschleißwert 73 in der Speichereinrichtung 70. Ist der Zählwert 101 des Zählers 100 größer als der in der Speichereinrichtung 70 gespeicherte maximale Verschleißwert 73, geht der Fluss zu einem Schritt S12 weiter. Andernfalls geht der Fluss zu dem Schritt S10 zurück.
Bei dem Schritt S12 reinigt die Reinigungseinrichtung 90 zumindest eine der Elektrodenkappen 45, 46. Zudem wird der Zähler 100 auf einen vorbestimmten Ausgangswert, beispielsweise Null, zurückgesetzt Danach geht der Fluss zu dem Schritt S10 zurück.
Auch dieser Teil des Verfahrens zum Ermitteln des Verschleißes der Schweißzange 40 ist beendet, wenn kein Schweißen mit der Schweißzange 40 ausgeführt wird. Der in 9 dargestellte Teil des Verfahrens zum Ermitteln des Verschleißes der Schweißzange 40 wird parallel zu dem Verfahren von 7 ausgeführt.
Ansonsten ist die automatische Fertigungslinie 1 und damit deren Einrichtungen 20 bis 90 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Fertigungslinie 1, der Vorrichtung 50 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
Die Vorrichtung 50 kann auch anders aufgebaut sein, solange ihre zuvor beschriebene Funktion gewährleistet ist. Die Vorrichtung 50 kann als Software ausgeführt sein. Insbesondere kann die Vorrichtung 50 in Firmware eines Herstellers der Schweißzange 40 und/oder der automatisierten Fertigungslinie 1 eingebunden werden oder sein.
Eine Halbwelle von Strom oder Spannung an den Elektrodenkappen 45, 46 kann insbesondere einer Zeitdauer von ca. 500 μs entsprechen.
Die Anzahl von Schweißzangen 40 in einer automatisierten Fertigungslinie 1 ist beliebig wählbar. Die Vorrichtung 50 kann auch den Verschleiß von mehr als einer Schweißzange 40 ermitteln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1414610 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung (50) zur Ermittlung des Verschleißes einer Schweißzange (40), mit einer Bestimmungseinrichtung (51) zur Bestimmung, ob in einer automatisierten Fertigungslinie (1) eine Änderung einer Bearbeitungsbedingung für die Schweißzange (40) erfolgt ist, einer Verschleißermittlungseinrichtung (52) zur Ermittlung eines Verschleißes auf der Grundlage einer Kurzschlussmessung der Schweißzange (40), welche durchgeführt wird, wenn die Bestimmungseinrichtung (51) bestimmt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange (40) erfolgt ist, und einer Anpasseinrichtung (53) zur Anpassung einer Zeitdauer, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen zum Reinigen von zumindest einer Elektrodenkappe (45, 46) der Schweißzange (40) liegt, auf der Grundlage eines Ergebnisses der von der Verschleißermittlungseinrichtung (52) durchgeführten Kurzschlussmessung.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange (40) ein Wechsel von Bauteilen (11) ist, welche von der Schweißzange (40) zu bearbeiten sind, und/oder eine Positionsverlagerung eines von der Schweißzange (40) auszuführenden Schweißvorgangs.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verschleißermittlungseinrichtung (52) zur Ermittlung von Strom (I) und/oder Spannung und/oder Phasenanschnitt und/oder Kraftverlauf (F) der Elektrodenkappen (45, 46) der Schweißzange (40) aus einer Kurzschlussmessung der Schweißzange (40) ausgestaltet ist.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 3, wobei die Verschleißermittlungseinrichtung (52) dahingehend ausgestaltet ist, dass sie den Verschleiß der Elektrodenkappen (45, 46) der Schweißzange (40) aus einem Vergleich des ermittelten Kraftverlaufs (F_IST) mit einem vorgegebenen Kraftverlauf (F_REF) ermittelt.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Verschleißermittlungseinrichtung (52) dahingehend ausgestaltet ist, dass sie aus dem Kraftverlauf (F) die Kennwerte Absolutwert (F_max, F_end, ΔF) der Kraft (F) und/oder Steigung im Anstieg (dF₁, dF_max) und/oder Steigung im Fall (dF₃) und/oder Kurvenfläche (A_F) und/oder Flächenschwerpunkte (X_S, Y_S) berechnet.
Vorrichtung (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißermittlungseinrichtung (52) dahingehend ausgestaltet ist, dass sie bei einer Kurzschlussmessung in jeder Halbwelle von Strom (I) oder Spannung an der Elektrodenkappe (45, 46) das Kraftsignal (F_IST) über eine analoge Schnittstelle (55) misst.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 5, wobei eine Halbwelle einer Zeitdauer von ca. 500 μs entspricht.
Vorrichtung (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einer Vergleichseinrichtung (56) zum Vergleich eines Zählwerts (101) mit einem vorbestimmten maximalen Verschleißwert (73), und einer Ansteuereinrichtung (54) zur Ansteuerung einer Reinigungseinrichtung (90), einen Reinigungsvorgang durchzuführen, wenn der Vergleich der Vergleichseinrichtung (56) ergibt, dass der Zählwert (101) größer oder gleich dem vorbestimmten maximalen Verschleißwert (73) ist.
Automatisierte Fertigungslinie (1) zur Fertigung eines Gegenstands (10), mit einer Schweißzange (40) zum Schweißen von Bauteilen (11) des Gegenstands (10), die in der automatisierten Fertigungslinie (1) in vorbestimmten Abständen angeordnet und relativ zur Schweißzange (40) bewegbar sind, und einer Vorrichtung (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Schweißzange (40), mit den Schritten Bestimmen (S1), mit einer Bestimmungseinrichtung (51), ob in einer automatisierten Fertigungslinie (1) eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen für die Schweißzange (40) erfolgt ist, Durchführen (S2) einer Kurzschlussmessung der Schweißzange (40), wenn die Bestimmungseinrichtung (51) bestimmt, dass eine Änderung der Bearbeitungsbedingungen der Schweißzange (40) erfolgt ist, Ermitteln (S3), mit einer Verschleißermittlungseinrichtung (52), eines Verschleißes auf der Grundlage der Kurzschlussmessung der Schweißzange (40), und Anpassen (S4), mit einer Anpasseinrichtung (53), einer Zeitdauer, die zwischen zwei Reinigungsvorgängen zum Reinigen von zumindest einer Elektrodenkappe (45, 46) der Schweißzange (40) liegt, auf der Grundlage eines Ergebnisses der von der Verschleißermittlungseinrichtung (52) durchgeführten Kurzschlussmessung.