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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren für eine Produktionsanlage, bei welchen Parameter in eine hierarchische, mehrstufige Parameterstruktur eingebunden sind, was insbesondere für eine einfache Inbetriebnahme und Instandhaltung der Schweißvorrichtung vorteilhaft ist.
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In Produktionsanlagen, wie beispielsweise Fertigungsstraßen für Fahrzeuge usw., werden metallische Teile durch Schweißen mit Hilfe eines Schweißwerkzeugs einer Schweißvorrichtung verbunden.
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Ein Schweißwerkzeug wird von einer Schweißsteuerung gesteuert, zu welcher eine Steuerungsfirmware und eine Bedienoberfläche benötigt werden. Bisher ist es erforderlich, jeden Schweißpunkt für sich zu parametrieren. Es gibt keine Verknüpfung zu den Materialeigenschaften wie Blechdickenkombination (BDK), usw., oder zu speziellen Anforderungen der Schweißaufgabe, wie eine Vor- oder Nachbehandlung, usw.
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Eine zentrale Parameteränderung für eine spezielle Materialkombination führt dazu, dass die entsprechenden Schweißpunkte über Punktelisten manuell angepasst werden müssen. Dies ist sehr aufwändig und fehleranfällig und damit kostenintensiv. Insbesondere die Inbetriebnahme und die Instandhaltung der Schweißvorrichtung gestalten sich dadurch sehr aufwändig und schwierig und verursachen dadurch hohe Kosten.
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Insgesamt ist es mit bisherigen Lösungen sehr schwierig, globale, einheitliche Parameter für gleiche Blechdickenkombinationen zu realisieren.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren für eine Produktionsanlage bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren für eine Produktionsanlage bereitgestellt werden, bei welchen die Schweißvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Inbetriebnahme und die Instandhaltung der Schweißvorrichtung einfach, kostengünstig und sicher möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schweißvorrichtung für eine Produktionsanlage nach Patentanspruch 1 gelöst. Die Schweißvorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung zur Steuerung mindestens eines Schweißwerkzeugs auf der Grundlage eines Parameters für eine Schweißverbindung, um mindestens zwei Bauteile mit einer Schweißverbindung zu verbinden, wobei dem Parameter für die Schweißverbindung in der Steuereinrichtung ein Parameter einer mit der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe zugeordnet ist, der einen oder mehrere Parameter einer Kombination von Bauteilen beinhaltet, und wobei die Steuereinrichtung zum Zugriff auf den Parameter für die Schweißverbindung unter Berücksichtigung dieser Hierarchie ausgestaltet ist.
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Mit der Schweißvorrichtung ist es möglich, Schweißpunkte mit gleichen Materialeigenschaften, wie Blechdickenkombination (BDK), usw., auch mit identischen Schweißparametern zu verwalten. Zusätzlich dazu kann einfach, sicher und kostengünstig noch eine Anpassung dieser Schweißpunkte an spezielle Gegebenheiten der Schweißaufgabe erfolgen.
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Somit sind mit der Schweißvorrichtung Parameter, die auf einer Kombination von Bauteilen beruhen, wie beispielsweise der Blechdickenkombination, einfach und automatisch für alle dieser Kombination zugeordneten Schweißpunkte änderbar. Das gleiche gilt für Parameter von Schweißaufgaben.
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Bei der Schweißvorrichtung wird durch die zentrale Parametrierung aller Schweißpunkte, die auf der gleichen Kombination von Bauteilen beruhen, wie beispielsweise der Blechdickenkombination, die Inbetriebnahme deutlich verkürzt. Die bei der Schweißvorrichtung vorhandene Modularisierung und Hierarchisierung ermöglicht eine systematische und effiziente Vorgehensweise bei der Inbetriebnahme. Durch die besondere Hierarchie der Parameter bei der Schweißvorrichtung und die Steuereinrichtung, welche diese Hierarchie berücksichtigt, wird die Inbetriebnahme der Schweißvorrichtung vereinfacht. Zudem wird die Instandhaltung der Schweißvorrichtung vereinfacht. Die Fehleranfälligkeit wird minimiert.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Schweißvorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der Schweißvorrichtung kann der Parameter einer Kombination von Bauteilen Teil des Parameters der mit der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe sein.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass der Parameter für eine Schweißverbindung eine globale, steuerungsübergreifend eindeutige Beschreibung einer Schweißaufgabe umfasst, die eindeutig einer Position an einem mit der Produktionsanlage zu fertigenden Produkt zuordenbar ist.
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Es ist auch denkbar, dass der Parameter einer Kombination von Bauteilen eine Blechdickenkombination und/oder eine Materialkombination und/oder eine Beschaffenheit der Bauteile an ihrer Oberfläche beschreibt.
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Ferner kann der Parameter der mit der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe Informationen zu Verbindungen mit gleicher Blechdicken-/Materialkombination unabhängig von der Position am mit der Produktionsanlage zu fertigenden Produkt, aber unter Berücksichtigung der Randbedingungen bei der Position der auszuführenden Schweißaufgabe umfassen. Hierbei können die Randbedingungen bei der Position der auszuführenden Schweißaufgabe ein Nebenschluss und/oder Klebstoff sein.
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Außerdem besteht die Möglichkeit, dass dem Parameter der von der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe ein Parameter eines Strom- und Kraftprofils für eine bestimmte Blechdickenkombination oder für mindestens eine Sonderaufgabe zugeordnet sind, wobei die mindestens eine Sonderaufgabe eine Vorbehandlung und/oder eine Nachbehandlung in Bezug auf die Position der auszuführenden Schweißaufgabe umfasst.
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Die zuvor beschriebene Schweißvorrichtung kann Teil einer Produktionsanlage sein, welche zur Herstellung eines Produkts aus mindestens zwei Bauteilen ausgestaltet ist, die mit einer von der Schweißvorrichtung ausgeführten Schweißverbindung verbunden sind.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Schweißverfahren für eine Produktionsanlage nach Patentanspruch 9 gelöst. Bei dem Schweißverfahren steuert eine Steuereinrichtung einer Schweißvorrichtung mindestens ein Schweißwerkzeug auf der Grundlage eines Parameters für eine Schweißverbindung, um mindestens zwei Bauteile mit einer Schweißverbindung zu verbinden, wobei dem Parameter für die Schweißverbindung in der Steuereinrichtung ein Parameter der von der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe zugeordnet ist, der einen oder mehrere Parameter einer Kombination von Bauteilen beinhaltet, und wobei die Steuereinrichtung auf den Parameter für die Schweißverbindung unter Berücksichtigung dieser Hierarchie zugreift.
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Das Schweißverfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Schweißvorrichtung genannt sind.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Schweißverfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem Schweißverfahren ist der Parameter einer Kombination von Bauteilen Teil des Parameters der von der Steuereinrichtung auszuführenden Schweißaufgabe.
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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.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer Schweißvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung der Hierarchie der Parameter bei der Schweißvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
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3 eine schematische Darstellung der Hierarchie der Parameter bei der Schweißvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für ein spezielles Beispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt sehr schematisch eine Schweißvorrichtung 1, die in einer Produktionsanlage 2, wie beispielsweise einer Fertigungsstraße für Fahrzeuge, Möbel, Bauwerke, usw., verwendbar ist, in welcher metallische Bauteile 4 durch Schweißen mittels einer Schweißverbindung verbunden werden, um aus den Bauteilen 4 ein Produkt herzustellen. Die Schweißverbindung kann insbesondere ein Schweißpunkt 5, eine Schweißnaht 6, usw. sein, der an einer dafür vorgesehenen Position von Bauteilen 4, wie beispielsweise Karosserieteilen eines Fahrzeugs, usw. anzubringen ist.
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Die Schweißvorrichtung 1 umfasst ein Schweißwerkzeug 10, das von einer Steuereinrichtung 20 zum Ausführen von Schweißpunkten 5 und/oder Schweißnähten 6 an den Bauteilen 4 gesteuert wird. Die Schweißvorrichtung 1 umfasst zudem eine Speichereinrichtung 30, eine Bedieneinrichtung 40, und eine Zuordnungseinrichtung 50. Die Bedieneinrichtung 40 kann beispielsweise ein berührungsempfindlicher oder berührungsunempfindlicher Bildschirm sein. Die Bedieneinrichtung 40 dient zur Bedienung der Schweißvorrichtung 1, um einen Schweißvorgang mit dem Schweißwerkzeug 10 auszuführen.
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In der Speichereinrichtung 30 sind Parameter gespeichert, die von der Schweißvorrichtung 1 bei der Steuerung des Schweißwerkzeugs 10 verwendbar sind. Die Zuordnungseinrichtung 50 dient zum Zuordnen der Parameter und ihrer Daten in die für sie vorgesehene Struktur, wie später noch ausführlicher beschrieben ist.
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2 veranschaulicht die Struktur der Parameter 31 bis 34 mit deren jeweiligen Daten 311, 321, 331, 341 in der Speichereinrichtung 30 sehr schematisch. Hierbei sind die Parameter 32 und 34 dem Parameter 31 untergeordnet. Der Parameter 33 ist zudem Teil des Parameters 32. Somit steht der Parameter 31 in der Hierarchie der Parameter an oberster Stelle. Der Parameter 33 steht in der Hierarchie der Parameter an unterster Stelle.
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Der Parameter 31 steht für eine Schweißverbindung, wie ein Schweißpunkt 5, usw. zu dem die Daten 311 gespeichert sind, wie Schweißverbindung-Identifikationsnummer, Schweißverbindung-Beschreibung, Schweißaufgabe-Name, Schweißwerkzeug-Name, usw. Der Parameter 31 für eine Schweißverbindung umfasst eine globale, steuerungsübergreifend eindeutige Beschreibung einer Schweißaufgabe, die eindeutig einer Position an einem mit der Produktionsanlage 2 zu fertigenden Produkt zuordenbar ist.
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Der Parameter 32 steht für eine Schweißaufgabe und umfasst Daten insbesondere für spezielle Anforderungen der von der Steuereinrichtung 20 auszuführenden Schweißaufgabe. Dem Parameter 32 sind spezielle Anforderungen der von der Steuereinrichtung 20 auszuführenden Schweißaufgabe zugeordnet. Zu dem Parameter 32 sind die Daten 321 gespeichert, wie Schweißaufgabe-Name, Name der ursprünglichen Schweißaufgabe, Vorhaltezeit, Nachhaltezeit, Anzahl von Sequenzblöcken, Schweißaufgabe-Identifikationsnummer, usw. Der Parameter 32 einer Schweißaufgabe gibt eine Parametrierung gleichartiger Schweißaufgaben, wie beispielsweise Blechdickenkombinationen mit gleichen Randbedingungen, wie z. B. Nebenschlüsse, Klebstoff an der Position der vorzunehmenden Schweißverbindung, usw. wieder. Somit umfasst der Parameter 32 der mit der Steuereinrichtung 20 auszuführenden Schweißaufgabe Informationen zu Verbindungen mit gleicher Blechdicken-/Materialkombination unabhängig von der Position am mit der Produktionsanlage zu fertigenden Produkt unter Berücksichtigung von Randbedingungen bei der Position der auszuführenden Schweißaufgabe.
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Der Parameter 33 steht für einen Sequenzblock, zu dem die Daten 331 gespeichert sind, wie Blocknummer, Blechdickenkombination-Identifikationsnummer, Blechdickenkombination-Beschreibung, Name der ursprünglichen Blechdickenkombination, Blocktyp, Anzahl von Schweißblöcken, Anzahl von Überwachungsblöcken, Regelbetriebsart, Regeln für den Übergang in den nächsten Block, usw. Der Parameter 33 eines Sequenzblocks gibt eine Parametrierung eines Strom- und Kraftprofils für eine bestimmte Blechdickenkombination und/oder für Sonderaufgaben, wie Vorbehandlung oder Vorkonditionierung, Nachbehandlung, usw. wieder. Der Parameter 33 wird nachfolgend auch als Parameter einer Kombination von Bauteilen bezeichnet. Der Parameter 33 kann zusätzlich oder alternativ zu einer Beschreibung einer Blechdickenkombination der Bauteile 4 auch eine Materialkombination der Bauteile 4 und/oder eine Beschaffenheit der Bauteile 4 an ihrer Oberfläche beschreiben. Die Parameter 33 der einzelnen Sequenzblöcke können auch Überwachungsgrößen, wie Temperatur, Strom, Kraft, usw., und Referenzkurven, wie Strom, Kraft, usw. umfassen.
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Der Parameter 34 steht für ein Schweißwerkzeug, wie das Schweißwerkzeug 10, usw. zu dem die Daten 341 gespeichert sind, wie Schweißwerkzeug-Name, Schweißwerkzeug-Typ, maximaler Elektrodenverschleiß, maximaler Anzahl der Frässchritte, maximaler Schweißwerkzeugverschleiß, Nummer der Nachstellkurve, Schweißwerkzeug-Antriebsparameter, Schweißtransformator-Typ, Ist-Elektrodenverschleiß, Anzahl der Frässchitte, Ist-Schweißwerkzeugverschleiß, Ist-Schweißwerkzeugwiderstand, Antriebs-Istwerte, usw.
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Darüber hinaus stellen verschiedene Typen von Sequenzblöcken, die jeweils durch einen Parameter 33 beschrieben sind, zusammengesetzt eine Schweißaufgabe dar. Hierbei werden Parameter 32 einer Schweißaufgabe nicht mehr nur als monolithischer Datensatz betrachtet, sondern sie sind in Sequenzblöcke verschiedener Typen strukturiert, wie Vorbehandlung oder Vorkonditionierung (pre weld), Schweißverbindung erzeugen (main weld), und Nachbehandlung (post weld).
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Die Vorbehandlung oder Vorkonditionierung bei einer Schweißaufgabe dient der Herstellung gleicher Startbedingungen für die Schweißverbindung.
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Das „Schweißverbindung Erzeugen” ist die tatsächliche Erzeugung der Schweißverbindung. Parameter hierzu können z. B. im Labor an Blechstreifen von zu verschweißenden Bauteilen 4 ermittelt und evaluiert werden.
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Die Nachbehandlung dient z. B. für geregeltes, langsames Abkühlen, zum Ausführen zusätzlicher Zangenbewegungen, zum Ausführen einer (von) zusätzlichen nachgelagerten Überwachung(en), usw.
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Somit ist ein Sequenzblock mit Sonderaufgaben möglich, wie beispielsweise einer Klebstoffvorkonditionierung als Vorbehandlung oder Vorkonditionierung und einer Wärmenachbehandlung als Nachbehandlung. Die Sondersequenzen sind also als Vorbehandlung oder Vorkonditionierung und Nachbehandlung ausgelegt und ergeben mit Sequenz „Schweißverbindung Erzeugen”, der eigentlichen Schweißsequenz, eine komplette Schweißaufgabe. Die Schweißaufgabe kann von der Zuordnungseinrichtung 50, gegebenenfalls unter Abfrage einer Eingabe einer Bedienperson, einer beliebigen Anzahl von Schweißverbindungen zugeordnet werden.
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Es ist möglich, dass für jede Schweißaufgabe eine individuelle Kopie des Sequenzblocks angelegt wird. Die Quelle hierfür kann gegebenenfalls eine Inbetriebnahme-Datenbank sein. Es ist aber auch eine andere Speichereinrichtung als Quelle denkbar. Bei Änderungen der Basis-Parametrierung, also möglicherweise auch der Kopie des Sequenzblocks, kann ein Abgleich gegebenenfalls mit Hilfe eines dafür geeigneten Werkzeugs erfolgen.
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3 zeigt die Struktur der Daten bei der Schweißvorrichtung 1 für den Fall, dass drei unterschiedliche Schweißaufgaben auszuführen sind, wobei jeweils zwei der Schweißaufgaben nur mit einem Schweißwerkzeug 10 erledigt werden können, wie auf der linken Seite und in der Mitte von 3 gezeigt, und eine der Schweißaufgaben von zwei verschiedenen Schweißwerkzeugen 10 auszuführen sind, wie auf der rechten Seite von 3 gezeigt. Es sind auch andere Anzahlen von Schweißaufgaben und Schweißwerkzeugen 10 möglich.
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Von der Zuordnungseinrichtung 50 werden die einzelnen Daten, welche beispielsweise im laufenden Betrieb der Schweißvorrichtung 1 anfallen, den einzelnen Datenplatzhaltern bei den Parametern 31 bis 34 zugeordnet. Zudem kann die Zuordnungseinrichtung 50 die einzelnen Daten vor oder bei einer Inbetriebnahme der Schweißvorrichtung 1 den einzelnen Datenplatzhaltern bei den Parametern 31 bis 34 zuordnen. Dies kann automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms, erfolgen. Bei Bedarf können die Daten auch durch Abfrage bei einer Bedienperson der Schweißvorrichtung 1 abgefragt werden. Auch hier kann beispielsweise ein Computerprogramm zum Einsatz kommen. Zudem kann hierfür die Bedieneinrichtung 40 Verwendung finden.
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Bei der Durchführung eines Schweißverfahrens mit der Schweißvorrichtung 1 kann die Steuereinrichtung 20 auf den Parameter 31 für die Schweißverbindung unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Hierarchie zugreifen.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Zuordnungseinrichtung 50 auch dafür ausgestaltet, die Daten den einzelnen Datenplatzhaltern bei den Parametern 31 bis 34 zuzuordnen, wenn eine globale Parameteränderung auftritt. Hierbei kann die Zuordnungseinrichtung 50 beispielsweise die Daten 331 eines geänderten Parameters 33 eines Sequenzblocks, die Teil einer bestimmten Schweißaufgabe gemäß dem Parameter 32 sind, auch einer anderen Schweißaufgabe gemäß dem Parameter 32 zuordnen, welche Schweißaufgabe ebenfalls den geänderten Parameter 33 eines Sequenzblocks umfasst. Beispielsweise kann die Zuordnungseinrichtung 50 die Daten 331 eines geänderten Parameters 33 eines Sequenzblocks, der Teil der auf der rechten Seite in 3 veranschaulichten Schweißaufgabe gemäß dem Parameter 32 ist, auch der auf der linken Seite in 3 veranschaulichten Schweißaufgabe gemäß dem Parameter 32 zuordnen, welche ebenfalls den geänderten Parameter 33 eines Sequenzblocks umfasst. Alternativ kann die Zuordnungseinrichtung 50 die Daten 331 eines geänderten Parameters 33 eines Sequenzblocks auch allen Schweißaufgaben zuordnen. Damit können beispielsweise geänderte Blechdickenkombinationen mit gleichen Randbedingungen für die jeweils betroffenen Schweißaufgaben geändert werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Zuordnungseinrichtung 50 die Daten eines geänderten Parameters 34 eines Schweißwerkzeugs auch einem Teil oder allen Schweißverbindungen zuordnen.
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Ansonsten ist die Schweißvorrichtung 1 und das mit ihr ausführbare Schweißverfahren gleich der Schweißvorrichtung 1 und dem Schweißverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Schweißvorrichtung 1 und des Schweißverfahrens 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.
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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.
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Die Speichereinrichtung 30 kann Teil der Steuereinrichtung 20 sein. Außerdem kann die Zuordnungseinrichtung 50 Teil der Steuereinrichtung 20 sein. Außerdem kann die Zuordnungseinrichtung 50 Teil der Bedieneinrichtung 20 sein.
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Die Zuordnungseinrichtung 50 kann mehrere Untereinheiten aufweisen, welche jeweils eine oder mehrere der oben beschriebenen Funktionen der Zuordnungseinrichtung 50 ausführen.
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Die Schweißvorrichtung 1 kann auch mehr als eine Steuereinrichtung 20 aufweisen.
