DE102014118296B4

DE102014118296B4 - Verfahren zum Überwachen einer Statusbedingung eines Vibrationsschweißgeräts und Vibrationsschweißsystem

Info

Publication number: DE102014118296B4
Application number: DE102014118296.0A
Authority: DE
Inventors: John Patrick Spicer; Wayne W. Cai; Debejyo Chakraborty; Keith Mink
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: DE102014118296A1; US10191471B2; CN104907686B; CN104907686A; US20170220027A1; US20150168942A1; US9658612B2

Abstract

Verfahren (200) zum Überwachen einer Statusbedingung eines Vibrationsschweißgeräts (12), wobei das Vibrationsschweißgerät (12) eine Sonotrode (18) und einen Schweißamboss (20) umfasst, wobei das Verfahren (200) umfasst, dass: mit dem Vibrationsschweißgerät (12) Schweißverbindungen bei der Herstellung eines Werkstücks (14) ausgebildet werden; mit Hilfe eines Computers (38) eine erste Zeitspanne bestimmt wird, welche den Zeitbetrag repräsentiert, der seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) vergangen ist, und die Anzahl der Schweißvorgänge bestimmt wird, die seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) durchgeführt wurden; mit Hilfe des Computers (38) die erste Zeitspanne wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertzeitspanne verglichen wird und die Anzahl der ausgeführten Schweißvorgänge wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge verglichen wird; mit Hilfe des Computers (38) bestimmt wird, ob eine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wobei die Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wenn die erste Zeitspanne die vorbestimmte Schwellenwertzeitspanne überschreitet und/oder die Anzahl der Schweißvorgänge die vorbestimmte Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge überschreitet; ein Schweißroboter (72) mit Hilfe des Computers (38) angewiesen wird, die Sonotrode (18) und den Schweißamboss (20) zu einer Prüfstation (74) zu bewegen, wenn die Schwellenwertbedingung erfüllt ist; die Sonotrode (18) und der Schweißamboss (20) an der Prüfstation (74) mit dem Schweißroboter (72) neu positioniert werden; mit mindestens einem Versatzsensor (40) eine erste Distanz (D1) an einem ersten Bewertungspunkt (80) gemessen wird und ein erstes Signal (78), das die erste Distanz (D1) repräsentiert, an den Computer (38) zurückgegeben wird; mit dem mindestens einen Versatzsensor (40) eine zweite Distanz (D2) an einem zweiten Bewertungspunkt (84) gemessen wird und ein zweites Signal (82), das die zweite Distanz (D2) repräsentiert, an den Computer (38) zurückgegeben wird; ...

Description

AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter der Vereinbarung/dem Projekt DE-EE0002217 mit dem Energieministerium unter dem American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) von 2009, Battery Pack Manufacturing B511 durchgeführt. Die US-Regierung kann bestimmte Rechte an dieser Erfindung besitzen.
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung mit der Nummer 61/915870, die am 13. Dezember 2013 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die automatische Überwachung der Ausrichtung und des Verschleißes eines Vibrationsschweißgeräts.
HINTERGRUND
Das Vibrationsschweißen ist eine Technik, bei der Vibrationsenergie in einem speziellen Frequenzbereich auf ein arretiertes Werkstück aufgebracht wird. Der Frequenzbereich liegt typischerweise im Ultraschallbereich. Die Oberflächenreibung zwischen vibrierenden benachbarten Oberflächen des arretierten Werkstücks erzeugt Wärme, welche die benachbarten Oberflächen des Werkstücks schließlich erweicht und zusammenfügt.
In einem Vibrationsschweißsystem ist ein Schweißtrichterlautsprecher oder eine Sonotrode mit einem oder mehreren Schweißklötzen direkt verbunden. Der bzw. die Schweißklötze können eine gerändelte Oberfläche aufweisen, welche die Werkstücke physikalisch kontaktiert, während sie verschweißt werden. Die Werkstücke werden durch einen stationären Schweißamboss abgestützt.
Vibrationsschweißen findet Anwendung in der Industrie, beispielsweise bei dem Zusammenfügen verschiedener Komponenten während der Herstellung von Strukturen und Vorrichtungen, wie etwa ohne Einschränkung bei Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, Sicherheitsbehältern, elektronischen Vorrichtungen und dergleichen. Das Vibrationsschweißen ist, wenn ein korrekt funktionierendes Schweißgerät verwendet wird, ein gut kontrollierter Prozess, der typischerweise Schweißverbindungen erzeugt, die eine hochgradig konsistente und wiederholbare Schweißqualität aufweisen. Zwar existieren verschiedene Herangehensweisen zum Sicherstellen der Kontrolle eines Vibrationsschweißprozesses, jedoch können diese Herangehensweisen für die Zwecke einer fortlaufenden Überwachung eines Instandhaltungsstatus oder anderer Statusbedingungen des Vibrationsschweißgeräts suboptimal sein.
Die Druckschrift DE 10 2010 050 387 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Online-Qualitätsüberwachung und -Steuerung eines Vibrationsschweißprozesses, bei denen eine Verschiebung einer Sonotrode und/oder von Schweißköpfen während der Bildung der Schweißfügestelle durch LVDT-Sensoren gemessen wird. Wenn diese Verschiebung Grenzwerte über- oder unterschreitet, wird eine Aktion ausgelöst.
In der Druckschrift US 2004/0 112 874 A1 sind ein Verfahren und System zum Überwachen von Punktschweißprozessen offenbart, bei denen eine Schweißzange nach einer Anzahl von Schweißvorgängen zur Überwachung zu einer Überwachungsstation bewegt wird, an der die Qualität und Ausrichtung der Schweißkappen geprüft und diese ggf. durch einen Kappenfräser nachgefräst werden.
Die Druckschrift US 2003/0 015 501 A1 offenbart ein Verfahren und System zum Überwachen von Punktschweißprozessen, bei denen eine Schweißzange nach einer Anzahl von Schweißvorgängen zur Überwachung zu einer Überwachungsstation bewegt wird und dort die Ausrichtung der Schweißkappen zueinander, das Ergebnis eines Kappenfräsens usw. geprüft werden.
In der Druckschrift US 6 870 122 B2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Untersuchen der Ausrichtung von Schweißkappen einer Schweißzange offenbart, bei denen die Schweißkappen gelegentlich zu einer Kappenausrichtungsstation bewegt werden und die Schweißzange an einer Halterung geschlossen wird, die eine Fehlausrichtung der Kappen detektiert und meldet.
ZUSAMMENFASSUNG
Folglich werden hier ein System und ein Verfahren zum Überwachen einer Statusbedingung eines Vibrationsschweißgeräts bereitgestellt. Das Vibrationsschweißsystem umfasst ein Vibrationsschweißgerät, eine Prüfstation, einen Schweißroboter, mindestens einen Versatzsensor und eine Trägermaschine in Kommunikation mit zumindest dem Schweißgerät, dem mindestens einen Versatzsensor und dem Schweißroboter.
Das Vibrationsschweißgerät umfasst einen Schweißtrichterlautsprecher und einen Schweißamboss. Das Vibrationsschweißgerät ist ausgestaltet, um eine Schweißverbindung an einem Werkstück auszubilden, das zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher und dem Schweißamboss arretiert ist.
Der Schweißroboter kann eine Komponente des Vibrationsschweißsystems sein. Der Schweißroboter kann einen Roboterarm umfassen, an dem der Schweißtrichterlautsprecher und der Schweißamboss angeordnet sind. Der Schweißroboter ist ausgestaltet, um den Schweißtrichterlautsprecher und den Schweißamboss mit Hilfe des Roboterarms zwischen einer Arbeitsstation und einer Prüfstation selektiv zu bewegen. Der Schweißroboter bewegt den Schweißtrichterlautsprecher und den Schweißamboss zu der Prüfstation, um eine Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts auf die Auslösung eines Schwellenwertereignisses hin zu bestimmen. Der Schweißroboter bringt den Schweißtrichterlautsprecher und den Schweißamboss zu der Arbeitsstation zurück, um Schweißanwendungen wieder aufzunehmen.
Der mindestens eine Versatzsensor ist ausgestaltet, um eine Vielzahl von Distanzen an einer Vielzahl von Bewertungspunkten zu messen, welche eine erste Distanz, die an einem ersten Bewertungspunkt gemessen wird, und eine zweite Distanz, die an einem zweiten Bewertungspunkt gemessen wird, umfassen.
Die Trägermaschine steht in Verbindung mit dem mindestens einen Versatzsensor und umfasst einen Prozessor und einen konkreten, nicht vorübergehenden Speicher, in dem Anweisungen zum Überwachen des Vibrationsschweißgeräts aufgezeichnet sind, um eine Statusbedingung zu bestimmen. Die überwachte Statusbedingung kann entweder die Ausrichtung des Schweißtrichterlautsprechers mit Bezug auf den Schweißamboss oder den Verschleiß oder die Verschlechterung des Schweißtrichterlautsprechers und der Schweißklötze, die darauf angeordnet sind, umfassen.
Die Trägermaschine ist ausgestaltet, d. h. programmiert und mit Hardware ausgestattet, um einen Satz aufgezeichneter Anweisungen aus dem Speicher auszuführen, so dass das Ausführen der aufgezeichneten Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor die Schritte des vorliegenden Verfahrens ausführt. Bei der Ausführung der aufgezeichneten Anweisungen wird der Prozessor zuerst eine erste Zeitspanne bestimmen, welche den Zeitbetrag repräsentiert, der vergangen ist, seitdem eine Bewertung der Statusbedingung abgeschlossen worden ist, und die Anzahl der Schweißvorgänge bestimmen, die ausgeführt wurden, seitdem eine Bewertung der Statusbedingung abgeschlossen worden ist. Der Prozessor wird dann wiederholt die erste Zeitspanne mit einer vorbestimmten Schwellenwert-Zeitspanne vergleichen und wiederholt die Anzahl der ausgeführten Schweißvorgänge mit einer vorbestimmten Schwellenwert-Schweißvorgangsanzahl vergleichen. Nach dem Durchführen der iterativen Vergleiche wird der Prozessor feststellen, ob eine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, d. h. ob die erste Zeitspanne die vorbestimmte Schwellenwert-Zeitspanne überschreitet oder die Anzahl der Schweißvorgänge die vorbestimmte Schwellenwert-Schweißvorgangsanzahl überschreitet.
Wenn die Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wird der Prozessor signalisieren, dass das Schweißgerät überwacht oder überprüft werden muss und dem Schweißroboter befehlen, das Schweißgerät zur Überwachung und Bewertung zu der Prüfstation zu bewegen.
Während des Überwachungsprozesses wird der Prozessor der Trägermaschine ein erstes Signal von dem mindestens einen Versatzsensor empfangen, welches die erste Distanz repräsentiert, und ein zweites Signal von dem mindestens einen Versatzsensor empfangen, welches die zweite Distanz repräsentiert.
Dann wird der Prozessor die Differenz zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz berechnen und die Differenz zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz bewerten, indem er die Differenz zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz mit einer von mehreren Nachschlagetabellen vergleicht, welche vorbestimmte Betriebsschwellenwerte für die Differenz zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz repräsentieren.
Wenn die Statusbedingung die Ausrichtung des Vibrationsschweißgerätes ist, wird die Differenz zwischen der ersten und zweiten Distanz als Fehlausrichtungswert definiert. Wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, der durch eine der mehreren Nachschlagetabellen definiert ist, wird der Prozessor ein Steuerungssignal an eine externe Vorrichtung ausgeben oder übertragen, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts als fehlausgerichtet anzuzeigen und den Vibrationsschweißprozessor temporär anzuhalten, bis das Schweißgerät von einem Bediener neu ausgerichtet wurde.
Wenn die Statusbedingung der Verschleiß oder Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts ist, wird die Differenz zwischen der ersten und zweiten Distanz als Schweißklotzdicke definiert. Wenn die Schweißklotzdicke eines jeweiligen Schweißklotzes unter einen vorbestimmten Betriebsschwellenwert fällt, der durch eine der mehreren Nachschlagetabellen definiert ist, kann der Prozessor ein Steuerungssignal an eine externe Vorrichtung ausgeben oder übertragen, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts als verschlissen und einen Austausch benötigend anzuzeigen und den Vibrationsschweißprozess temporär anzuhalten, bis der Schweißtrichterlautsprecher von einem Bediener ausgetauscht wurde.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Offenbarung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Satzes eines Vibrationsschweißgeräts, das wie hier offenbart überwacht werden kann.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines beispielhaften Werkstücks in der Form eines Abschnitts eines Batteriestapels mit mehreren Zellen, welcher unter Verwendung des in 1 gezeigten Vibrationsschweißgeräts verschweißt werden kann.
3 ist eine schematische Darstellung eines Vibrationsschweißsystems zum Überwachen einer Bedingung des in 1 gezeigten Vibrationsschweißgeräts.
4A und 4B sind schematische Darstellungen von beispielhaften Schweißtrichterlautsprechern und Schweißambossen, die fehlausgerichtet sind.
4C und 4D sind schematische Darstellungen von beispielhaften Schweißtrichterlautsprechern und Schweißambossen, wobei die Schweißklotzdicke gemessen wird.
5A, 5B und 5C sind schematische Darstellungen eines optionalen Messwerkzeugs zum Bestimmen entweder der Ausrichtung oder des Verschleißes des Schweißgeräts, das darin einen LVDT-Sensor aufweist, der zum Bestimmen des linearen Versatzes des Schweißtrichterlautsprechers in der Lage ist.
6 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung;
7A und 7B sind schematische perspektivische Ansichten des Vibrationsschweißsystems, wobei der mindestens eine Versatzsensor aus mehreren Präzisionsmechanismen zum Messen eines Versatzes besteht, die an der Prüfstation angeordnet sind.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen einer Bedingung des in 1 gezeigten Vibrationsschweißgeräts beschreibt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Figuren gleiche Komponenten bezeichnen, sind hier ein System und ein Verfahren zum Überwachen einer Statusbedingung eines Vibrationsschweißgeräts bereitgestellt. Das Vibrationsschweißsystem 10 (3) kann ein Vibrationsschweißgerät 12 umfassen, das in 1 schematisch gezeigt ist. Das Vibrationsschweißgerät 12 kann beispielsweise verwendet werden, um Schweißverbindungen bei der Herstellung eines Werkstücks 14 auszubilden, etwa eines Abschnitts eines Batteriestapels mit mehreren Zellen, der in 2 zur Veranschaulichung gezeigt ist. Obwohl andere Arten von Werkstücken 14 mit Ultraschall verschweißt werden können, ohne den beabsichtigten Umfang der Erfindung zu verlassen, ist das beispielhafte Werkstück 14 von 2 typisch für die Art des zu schweißenden Systems, bei dem Schweißverbindungen mit hoher Qualität/hoher Haltbarkeit in einem wiederholbaren Prozess ausgebildet werden müssen.
Mit Bezug auf 1 kann das beispielhafte Vibrationsschweißgerät 12 von 1 eine Schweißervorrichtung 16 mit einer Sonotrode/einem Schweißtrichterlautsprecher 18 und einem Schweißamboss 20 umfassen, wobei die Schweißervorrichtung 16 eine Rückhaltstruktur und Stütze für den Schweißtrichterlautsprecher 18 und den Schweißamboss 20 umfasst. Der Schweißtrichterlautsprecher 18 umfasst typischerweise einen Schweißkopf 22 mit mehreren Schweißklötzen 24a, 24b (die in 4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B, 5C, 7A, 7B gezeigt sind).
Die mehreren Schweißklötze 24a, 24b können mindestens einen ersten Schweißklotz 24a und einen zweiten Schweißklotz 24b umfassen. Die mehreren Schweißklötze 24a, 24b können an dem Schweißkopf 22 angeordnet oder einstückig damit ausgebildet sein. Die Schweißklötze 24a, 24b können ein Muster mit Texturrändelung aufweisen, z. B. Höcker und/oder Kanten (in 7B gezeigt), die zum Ergreifen und Festhalten eines Werkstücks 14 geeignet sind, das zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 arretiert ist.
Der Schweißamboss 20 umfasst typischerweise einen Ambosskopf 26. Der Ambosskopf 26 kann ebenfalls ein darauf ausgebildetes Rändelmuster umfassen (in 7A gezeigt).
Das Vibrationsschweißgerät 12 kann außerdem einen Schweißcontroller 28 umfassen. Der Schweißtrichterlautsprecher 18 ist typischerweise mit einem Signalgeber 30 verbunden, z. B. einem piezoelektrischen Stapel. Signale vom Schweißcontroller 28 bewirken, dass der Signalgeber 30 mit einer kalibrierten Frequenz vibriert, welche wiederum den Schweißtrichterlautsprecher 18 mit der gleichen Frequenz vibrieren lässt, möglicherweise durch einen Verstärker 32, d. h. einen mechanischen Verstärker verstärkt, welcher die Amplitude einer beliebigen befohlenen mechanischen Vibration von dem Signalgeber 30 nach Bedarf erhöht.
Wie der Fachmann auf dem Gebiet versteht, kann ein Schweißcontroller/eine Stromversorgung der Art, die für Vibrationsschweißen verwendet wird, etwa der Schweißcontroller 28 von 1, mit einer geeigneten Energiequelle elektrisch verbunden sein, typischerweise einer Wandsteckdose mit 50–60 Hz. Der Schweißcontroller 28 kann beispielsweise einen Oszillator oder Zeitgeber 34 sowie Spannungsgleichrichter, Transformatoren, Gleichrichter/Wechselrichter und/oder andere Hardware umfassen, welche letztendlich die Quellenleistung unabhängig von ihrer Form in Vibrationssteuerungssignale umformt. Die Steuerungssignale befehlen schließlich vorbestimmte Wellenformeigenschaften, beispielsweise ein periodisches Signal mit einer Frequenz von etwa 20 kHz bis etwa 40 kHz oder mehr in Abhängigkeit von der speziellen Schweißanwendung.
Das Vibrationsschweißsystem 10 von 3 kann ferner mindestens einen Versatzsensor 40 umfassen. Der mindestens eine Versatzsensor 40 kann, wie in 1 gezeigt ist, an dem Vibrationsschweißgerät 12 positioniert sein. Bei einem derartigen Beispiel kann der mindestens eine Versatzsensor 40 ein auf LVDT (Linear Variable Displacement Transformer) beruhender Sensor sein, der an dem Schweißtrichterlautsprecher 18 positioniert oder einstückig damit ist. Dieser LVDT-Sensor 40 (der in 1 gezeigt ist), kann ausgestaltet sein, um den Versatz des Schweißtrichterlautsprechers 18 zu messen und dadurch eine Distanz zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 zu interpretieren.
Der mindestens eine Versatzsensor 40 kann alternativ an einer Prüfstation 74 positioniert sein, außerhalb des Vibrationsschweißgeräts 12, aber in elektrischer Verbindung mit der Trägermaschine 38. Bei einem derartigen Beispiel kann der mindestens eine Versatzsensor 40 mehrere Präzisionsmechanismen 46, 48 oder Sensoren zum Übersetzen eines Versatzes umfassen. Die mehreren Präzisionsmechanismen oder Sensoren 46, 48 können mindestens einen ersten Präzisionsmechanismus 46 und einen zweiten Präzisionsmechanismus 48 umfassen (in 7A und 7B gezeigt).
Eine Trägermaschine 38 steht in Verbindung mit dem Vibrationsschweißgerät 12 und dem mindestens einen Versatzsensor 40. Die Trägermaschine 38, d. h. ein Computer, umfasst außerdem einen Prozessor 42 und einen konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44, in dem Anweisungen aufgezeichnet sind, die das vorliegende Verfahren 200 verkörpern, wobei ein Beispiel dafür in einer Flussdiagrammdarstellung in 8 gezeigt ist. Die Trägermaschine 38 kann wie erwähnt den Prozessor 42 und den konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44 umfassen, etwa einen Festwertspeicher (ROM) oder einen Flash-Speicher. Die Trägermaschine 38 kann außerdem einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital-(A/D)- und/oder Digital/Analog-(D/A)-Schaltungen und beliebige benötigte Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und zugehörige Vorrichtungen sowie andere Signalaufbereitungs- und/oder Signalpufferschaltungen umfassen.
Daher kann die Trägermaschine 38 sämtliche Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. umfassen, die notwendig sind, um eine Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 zu überwachen, etwa die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 und den Verschleiß oder die Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts 12.
Allgemein können Computersysteme als Trägermaschine 38 ein beliebiges einer Anzahl von Computerbetriebssystemen verwenden, und sie enthalten allgemein von einem Computer ausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen von einer oder mehreren Rechenvorrichtungen wie etwa denjenigen, die vorstehend aufgeführt sind, ausgeführt werden können. Von einem Computer ausführbare Anweisungen können aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielfalt von gut bekannten Programmiersprachen und/oder Technologien erzeugt wurden, welche ohne Einschränkung und entweder alleinstehend oder in Kombination Java^TM, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl usw. umfassen. Im Allgemeinen empfängt der Prozessor 42 Anweisungen, beispielsweise aus dem Speicher 44, von einem computerlesbaren Medium usw. und führt diese Anweisungen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse ausgeführt werden, welche einen oder mehrere der Prozesse umfassen, die in dem vorliegenden Verfahren 200 beschrieben sind. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielfalt bekannter computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden.
Die Trägermaschine 38 führt mit Hilfe des Prozessors 42 die Anweisungen periodisch aus, um dadurch einen Instandhaltungsstatus oder eine andere Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 zu überwachen. Als Teil dieses Prozesses kann das Vibrationsschweißgerät 12 an einer nahe gelegenen Prüfstation 74 (in 3 gezeigt) getestet werden. Die Trägermaschine 38 empfängt Signale 78, 82 von dem mindestens einen Versatzsensor 40 und verarbeitet dann die empfangenen Signale 78, 82 bei der Ausführung des Verfahrens 200.
Die Trägermaschine 38 kann außerdem Steuerungssignale 50a, 50b an eine externe Vorrichtung 52, z. B. eine Qualitätsanzeige, ausgeben, was hier nachstehend mit Bezug auf 8 in größerem Detail erörtert wird. In einem Fall, bei dem die Statusbedingung die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts ist, wird die Trägermaschine 38 mit Hilfe des Prozessors 42 ein Steuerungssignal 50a an die externe Vorrichtung 52 ausgeben oder übertragen, um anzuzeigen, dass das Vibrationsschweißgerät 12 entweder ausgerichtet oder fehlausgerichtet ist, und wenn es fehlausgerichtet ist, wird die Trägermaschine 38 den Vibrationsschweißprozess temporär stoppen, bis das Schweißgerät 12 durch einen Bediener angemessen neu ausgerichtet ist. Wenn die Statusanzeige der Verschleiß oder die Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts 12 ist, wird die Trägermaschine 38 mit Hilfe des Prozessors 42 ein Steuerungssignal 50b an die externe Vorrichtung 52 ausgeben oder übertragen, um anzuzeigen, dass der Schweißtrichterlautsprecher 18 entweder bereit zur Verwendung oder nicht bereit zur Verwendung ist, und wenn er nicht bereit zur Verwendung ist, stoppt die Trägermaschine 38 den Vibrationsschweißprozess temporär, bis der Schweißtrichterlautsprecher 18 von einem Bediener ausgetauscht wurde.
Mit Bezug auf 2 ist bei einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform ein Werkstück 14 als Abschnitt einer Batterie mit mehreren Zellen gezeigt, der ein längliches leitfähiges Verbindungselement 54 aufweist. Ein vollständiges Batteriemodul kann eine erweiterte Folge von Verbindungselementen 54 umfassen, die in mehreren Reihen Seite an Seite angeordnet sind. Jedes Verbindungselement 54 fügt entgegengesetzt geladene Batteriezellenfahnen 56, 58 von benachbarten Batteriezellen zusammen, wobei die Batteriezellenfahnen 56, 58 individuelle Elektrodenverlängerungen einer gegebenen Batteriezelle bilden. Jede Batteriezellenfahne 56, 58 ist unter einer Verbindungsplatte 60 mit den verschiedenen Anoden oder Kathoden intern verschweißt, welche diese spezielle Batteriezelle umfasst, wie der Fachmann auf dem Gebiet gut versteht. Die Batteriezellenfahnen 56, 58 können unter Verwendung des Vibrationsschweißgeräts 12 von 1 mit einer Längsseitenwand 62 eines gegebenen Verbindungselements 54 verschweißt werden, wobei an jedem Verbindungselement 54 im Wesentlichen identische Schweißverbindungen 64 ausgebildet werden.
Mit Bezug auf 3 kann das Vibrationsschweißgerät 12 von 1 bei einem beispielhaften Vibrationsschweißprozess 68 verwendet werden, um Schweißverbindungen an einem Satz von Werkstücken 14 auszubilden, während sich die Werkstücke 14 entlang eines Förderbands 70 bewegen. Ein Schweißroboter 72 kann sich zwischen dem Förderband 70 und der Prüfstation 74 bewegen, wie durch einen Pfeil R angezeigt ist. Einige Komponenten des Vibrationsschweißgeräts 12 von 1 können an einem Arm 76 des Roboters 72 angeordnet sein, einschließlich zumindest des Schweißtrichterlautsprechers 18 und des Schweißambosses 20, die vorstehend beschrieben sind. Bei einem Normalbetrieb kann der Roboter 72 verwendet werden, um Schweißverbindungen an den Werkstücken 14 auszubilden, während sich die Werkstücke 14 auf dem Förderband 70 weiterbewegen, oder alternativ, während sich der Roboter 72 mit Bezug auf die Werkstücke 14 bewegt.
Es ist ratsam, den Zustand des Vibrationsschweißgeräts 12 periodisch zu untersuchen, z. B. einmal pro einer vorbestimmten Zeitspanne, etwa einmal pro Schicht oder einmal pro einer angegebenen Anzahl von Stunden, Minuten usw. oder einmal pro einer vorbestimmten kalibrierten Anzahl von Schweißvorgängen. In einigen Fällen kann der Zustand des Geräts mit Hilfe des Ausführens von bestimmten Bedingungs- und Überwachungsschritten geprüft werden, während das Gerät 12 an der Linie bleibt. In anderen Fällen kann sich der Roboter 72 zu der Prüfstation 74 drehen und bestimmte Bedingungsüberwachungsschritte ausführen. Indem die Trägermaschine 38 das vorliegende Verfahren 200 ausführt, kann sie eine Reihe von Versatzsignalen 78, 82 von dem mindestens einen Versatzsensor 40 aufnehmen und das vorliegende Verfahren 200 ausführen, wodurch sie Ergebnisse 50a, 50b bezüglich einer Statusbedingung zurückgibt. Die Statusbedingung kann entweder die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 oder der Verschleiß oder die Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts 12 sein.
Es ist ratsam, die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 zu überwachen, nämlich die Ausrichtung des Schweißtrichterlautsprechers 18 mit Bezug auf den Schweißamboss 20, da eine fehlausgerichtete Anordnung zu einer ungleichmäßigen Arretierungskraft während der Produktion führen kann, was zu Schweißverbindungen führen kann, die eine weniger konsistente und wiederholbare Schweißqualität aufweisen. Außerdem ist es ratsam, den Verschleiß an dem Schweißgerät zu überwachen, da ein ungleichmäßiger Verschleiß zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Schweißenergie führen kann, was die Signalprofile verändern kann und zu kalten Schweißverbindungen führen kann, speziell zwischen den Zellenfahnen 56, 58 von 2. Auf den Verschleiß wird für gewöhnlich eingegangen, indem die Verwendung eines gegebenen Werkzeugs auf eine Anzahl von Zyklen beschränkt wird, bevor es ausgetauscht wird. Die vorliegende Herangehensweise misst den Werkzeugverschleiß direkt, um dadurch die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern.
Sobald sich der Roboter 72 zu der Prüfstation 74 hin gedreht hat, kann eine Statusbedingung, die sowohl die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 als auch den Verschleiß oder die Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts 12 umfasst, überwacht und bewertet werden. Beim Überwachen der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 misst der mindestens eine Versatzsensor 40 eine erste Distanz D₁ (in 4A, 4B, 4C und 4D gezeigt) bei einem ersten Bewertungspunkt 80. Nach Erfassung des Messwerts gibt der mindestens eine Versatzsensor 40 ein erstes Signal 78 an die Trägermaschine 38 zurück, das die erste Distanz D₁ repräsentiert. Der mindestens eine Versatzsensor 40 misst eine zweite Distanz D₂ (die in 4A, 4B, 4C und 4D gezeigt ist) bei einem zweiten Bewertungspunkt 84 und gibt ein zweites Signal 82, das die zweite Distanz D₂ repräsentiert, an die Trägermaschine 38 zurück. Nach dem Empfang des ersten Signals 78 und des zweiten Signals 82 berechnet die Trägermaschine 38 die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ und bewertet die Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12.
Wenn die Statusbedingung die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 ist, wie der Fachmann auf dem Gebiet versteht, während das System 10 mindestens einen ersten Bewertungspunkt 80 und einen zweiten Bewertungspunkt 84 zum Zweck der Bestimmung eines Fehlausrichtungswerts aufweist, kann das System 10 außerdem mehrere Zwischenbewertungspunkte zwischen dem ersten Bewertungspunkt 80 und dem zweiten Bewertungspunkt 84 umfassen, bei denen die Distanz zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 gemessen werden kann. An jedem der jeweiligen Bewertungspunkte erfasste Lesewerte können bei der Bestimmung des Fehlausrichtungswerts verwendet werden. In der einfachsten Form definiert die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz D₁, die beim ersten Bewertungspunkt 80 gemessen wurde, und der zweiten Distanz D₂, die beim zweiten Bewertungspunkt 84 gemessen wurde, den Fehlausrichtungswert. Mit Bezug auf 4A und 4B kann der erste Bewertungspunkt 80 bei einem Beispiel ein erster Schweißklotz 24a sein und der zweite Bewertungspunkt 84 kann ein zweiter Schweißklotz 24b sein. Der erste Schweißklotz 24a und der zweite Schweißklotz 24b können auf dem Schweißtrichterlautsprecher 18 voneinander beabstandet platziert sein, etwa an einer ersten Seite 86 des Schweißtrichterlautsprechers 18 und an einer zweiten Seite 88 des Schweißtrichterlautsprechers 18. Bei einem anderen Beispiel kann der erste Bewertungspunkt 80 eine vorgesehene glatte Oberfläche 81 des Schweißtrichterlautsprechers 18 sein (auch in 5A–5C gezeigt), die an einer ersten Seite 86 des Schweißtrichterlautsprechers 18 in der Nähe des ersten Schweißklotzes 24a angeordnet ist, und der zweite Bewertungspunkt 84 kann eine glatte Oberfläche 83 des Schweißtrichterlautsprechers 18 sein (ebenfalls in 5A–5C gezeigt), die an einer zweiten Seite 88 des Schweißtrichterlautsprechers 18 in der Nähe eines zweiten Schweißklotzes 24b angeordnet ist. Die glatten Oberflächen 81, 83 können ein ebener Bereich sein, der parallel zu einer Schnittstelle zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 ist.
Die Ausrichtung des Schweißtrichterlautsprechers 18 mit Bezug auf den Schweißamboss 20 wird bewertet, indem die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂, d. h. der Fehlausrichtungswert, mit einer ersten Nachschlagetabelle 90 verglichen wird, die in den konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44 der Trägermaschine 38 geschrieben ist. Die erste Nachschlagetabelle 90 enthält einen Satz von vorbestimmten Schwellenwertausrichtungs-Betriebswerten für die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂. Wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Schwellenwertausrichtungs-Betriebswert überschreitet, der durch die erste Nachschlagetabelle 90 definiert ist, dann ist der Schweißtrichterlautsprecher 18 mit Bezug auf den Schweißamboss 20 fehlausgerichtet und benötigt eine Neuausrichtung durch einen Bediener.
Mit Bezug auf 4C und 4D zeigt die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂, wenn die Statusbedingung der Verschleiß oder die Verschlechterung des Schweißtrichterlautsprechers 18 ist, eine Dicke des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b an. Bei einem Beispiel kann der erste Bewertungspunkt 80 einer von mehreren Schweißklötzen 24 sein und der zweite Bewertungspunkt 84 kann eine glatte Oberfläche 81, 83 des Schweißtrichterlautsprechers 18 in der Nähe des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b sein. Die glatten Oberflächen 81, 83 können ein flacher Bereich sein, der parallel zu einer Schnittstelle zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 ist. Die glatten Oberflächen 81, 83 kontaktieren das Werkstück 14 beim Schweißen nicht und erfahren daher keinerlei Verschleiß oder Verschlechterung. Die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ zeigt die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b an.
Der Verschleiß oder die Verschlechterung des Schweißtrichterlautsprechers 18 wird bewertet, indem die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂, d. h. die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes, mit einer zweiten Nachschlagetabelle 92 verglichen wird, die in den konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44 der Trägermaschine 38 geschrieben ist. Die zweite Nachschlagetabelle 92 enthält vorbestimmte Betriebsschwellenwerte für die Dicke der jeweiligen Schweißklötze 24a, 24b. Wenn die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b unter den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert fällt, der durch die zweite Nachschlagetabelle 92 definiert ist, sind die Schweißklötze 24a, 24b verschlissen und der Schweißtrichterlautsprecher 18 kann ein Austauschen durch einen Bediener benötigen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, die in 5A–5C gezeigt ist, kann beispielsweise bei einem Schweißtrichterlautsprecher 18, der zwei Schweißklötze 24a, 24b aufweist, die Trägermaschine 38 programmiert sein, um den Schweißtrichterlautsprecher 18 zu bewegen und den Schweißtrichterlautsprecher 18 an einem kundenspezifischen Messwerkzeug 95 zu arretieren. Bei einem derartigen Beispiel ist der Versatzsensor 40 als LVDT-Sensor gezeigt, der an dem Schweißgerät 12 angeordnet ist. Das kundenspezifische Messwerkzeug 95 kann aus gehärtetem Stahl oder dergleichen ausgebildet sein. Das kundenspezifische Messwerkzeug 95 kann T-förmig mit einem ersten Element 96, einem zweiten Element 97 und freien Enden 98, 99 sein. Bei einem weiteren Beispiel kann das kundenspezifische Messwerkzeug 95 ein erstes Element 96 und einen abgerundeten Kopfabschnitt (nicht gezeigt) umfassen. Das kundenspezifische Messwerkzeug 95 kann eine Vielfalt von Konfigurationen annehmen, wobei das zweite Element 97 oder der abgerundete Kopfabschnitt eine Kontaktfläche mit dem Schweißtrichterlautsprecher 18 erzeugt, die groß genug ist, um eine Kontaktunterbrechung mit den Unebenheiten, die eine gerändelte Oberfläche ausbilden, in dem Fall zu vermeiden, dass der erste Bewertungspunkt 80 und der zweite Bewertungspunkt 84 auf einer gerändelten Oberfläche definiert sind. 5A–5C sind nicht maßstabsgetreu. Tatsächlich kann das Messwerkzeug 95 relativ klein sein, beispielsweise mit Maximaldimensionen von 40 mm in der Höhe × 4 mm in der Breite × 2–4 mm in der Dicke.
Wie in 5B und 5C gezeigt ist, sollten die freien Enden 98, 99 des Messwerkzeugs 95 rechtwinklig zu den jeweiligen Schweißklötzen 24a, 24b oder den vorgesehenen glatten Oberflächen 81, 83 und dem Schweißamboss 20, zwischen denen das Messwerkzeug 95 positioniert ist, sein. Um dies zu bewerkstelligen, können verschiedene Mittel verwendet werden, die Halterungen, eine Drehvorrichtung oder einen Wobbeltisch umfassen, der ermöglicht, dass das Messwerkzeug 95 sich in Anwesenheit einer Arretierungskraft (Pfeile F_C) dreht, bis die freien Enden 98, 99 rechtwinklig zu den jeweiligen Arretierungspunkten sind.
Mit Bezug auf 6 kann ein Bediener beim Bewegen des Messwerkzeugs 95 von dem ersten Bewertungspunkt 80 zu dem zweiten Bewertungspunkt 84 mit Hilfe einer Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 unterstützt werden. Die Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 kann an der Prüfstation 74 zur Ausrichtung mit dem Schweißgerät 12 platziert sein, wenn dieses an der Prüfstation 74 anwesend ist. Die Platzierungsvorrichtung 100 kann mindestens einen ersten Anschlag 102 umfassen, der entlang einer Achse A auf den ersten Bewertungspunkt 80 ausgerichtet ist. Die Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 kann außerdem einen zweiten Anschlag 104 umfassen, der entlang der Achse A auf den zweiten Bewertungspunkt 84 ausgerichtet ist. Die Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 kann in Abhängigkeit von der Ausführungsform, der Statusbedingung und anderen Anweisungen von der Trägermaschine 38 entlang einer Achse B bewegt werden, um zu berücksichtigen, ob der erste und zweite Bewertungspunkt 80, 84 als die Schweißklötze 24a, 24b oder als die glatten Oberflächen 81, 83 des Schweißtrichterlautsprechers 18 definiert sind, die an einer ersten Seite 86 bzw. an einer zweiten Seite 88 des Schweißtrichterlautsprechers 18 angeordnet sind. Die Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 kann außerdem einen Messwerkzeugaufnahmeanschluss 106 umfassen, in dem der Bediener das Messwerkzeug 95 platzieren kann und das Messwerkzeug 95 an der Messwerkzeug-Platzierungsvorrichtung 100 befestigen kann. Der Messwerkzeugaufnahmeanschluss 106 kann an einem Schlitten 108 angeordnet sein, der zwischen dem ersten Anschlag 102 und dem zweiten Anschlag 104 angeordnet ist, so dass der Bediener das Messwerkzeug 95 leicht von dem ersten Bewertungspunkt 80 zu dem zweiten Bewertungspunkt 84 bewegen kann.
Mit Bezug auf 5A und 5B kann die Trägermaschine 38, wenn die Statusbedingung die Ausrichtung des Schweißgeräts 12 ist, den Schweißtrichterlautsprecher 18 anweisen, das Messwerkzeug 95 zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 an den freien Enden 98, 99 des Messwerkzeugs mit so viel Druck zu arretieren, wie notwendig ist, um einen genauen Messwert aufzunehmen. Allgemein sollte der Arretierungsdruck, der zum Arretieren des Messwerkzeugs 95 verwendet wird, geringer als der volle Arretierungsdruck sein, der zum Schweißen verwendet wird, um das Messwerkzeugs 95 und/oder den Schweißtrichterlautsprecher 18 und den Schweißamboss 20 zu schützen.
Der LVDT-Versatzsensor 40 misst den Versatz des Schweißtrichterlautsprechers 18 von seiner Leerlaufposition zu einer arretierten Position, in der das Messwerkzeug 95 an einem ersten Bewertungspunkt 80 arretiert ist, und erzeugt ein erstes Signal 78, das die erste Distanz D₁ repräsentiert. Der Schweißtrichterlautsprecher 18 kann von der Trägermaschine 38 angewiesen werden, sich von dem Schweißamboss 20 weg und zurück zu seiner Leerlaufposition zu bewegen, so dass das Messwerkzeug 95 von einem Bediener bewegt und an dem zweiten Bewertungspunkt 84 platziert wird. Dann misst der LVDT-Versatzsensor 40 den Versatz des Schweißtrichterlautsprechers 18 von seiner Leerlaufposition zu seiner arretierten Position an dem Messwerkzeug 95 bei dem zweiten Bewertungspunkt 84 und erzeugt ein zweites Signal 82, das die zweite Distanz D₂ repräsentiert.
Die Trägermaschine 38 kann den Fehlausrichtungswert berechnen, indem sie die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ berechnet. Die Trägermaschine 38 kann dann eine erste Steuerungsaktion 301 mit Bezug auf das Schweißgerät 12 ausführen, wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, der durch die erste Nachschlagetabelle 90 definiert ist. Wenn der Fehlausrichtungswert den vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, wird die Trägermaschine 38 ein Steuerungssignal 50a an eine externe Vorrichtung 52 ausgeben oder übertragen, um die Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 als fehlausgerichtet anzuzeigen und dadurch den Vibationsschweißprozess 68 temporär zu stoppen, bis das Schweißgerät 12 von einem Bediener neu ausgerichtet wurde. Dann kann der Bediener den Schweißtrichterlautsprecher 18 mit Bezug auf den Schweißamboss 20 neu ausrichten und nach der Neuausrichtung den Neustart des Vibrationsschweißprozesses einleiten. Wenn der Fehlausrichtungswert den vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wird die Trägermaschine 38 den Roboter 72 anweisen, das Vibrationsschweißgerät 12 zurück an das Förderband 70 zu bringen, so dass der Vibrationsschweißprozess fortgesetzt werden kann.
Bei allen Ausführungsformen sollte der Schweißtrichterlautsprecher 18 korrekt mit Bezug auf das Werkstück 14 und den Schweißamboss 20 ausgerichtet sein. Wenn er nicht korrekt ausgerichtet ist, kann das Schweißen an einem Teil des Schweißtrichterlautsprechers 18 anders als an dem anderen Teil stattfinden. Beispielsweise kann der Schweißtrichterlautsprecher 18 bei einer Fehlausrichtung eine Schweißverbindung an dem ersten Bewertungspunkt 80 und nicht an dem zweiten Bewertungspunkt 84 (4B) erzeugen, wenn angenommen wird, dass der letztere aufgrund der Fehlausrichtung das Werkstück nicht mit genügender Kraft kontaktiert. Andererseits kann der Schweißtrichterlautsprecher 18, wenn er fehlausgerichtet ist, wie in 4A gezeigt ist, eine Schweißverbindung an dem zweiten Bewertungspunkt 84 und nicht an dem ersten Bewertungspunkt 80 unter der Annahme erzeugen, dass der letztere aufgrund der Fehlausrichtung das Werkstück nicht mit ausreichender Kraft kontaktiert.
Eine weitere Ausführungsform kann umfassen, dass mehrere Lesewerte an mehreren Positionen zwischen dem ersten Bewertungspunkt 80 und dem zweiten Bewertungspunkt 84 aufgenommen werden und eine Regressionsoperation der kleinsten Quadrate ausgeführt wird, um den Betrag der Fehlausrichtung zu bestimmen.
Wieder mit Bezug auf 4C, 4D und 5C kann die Trägermaschine 38, wenn die Statusbedingung der Verschleiß oder die Verschlechterung des Schweißgeräts 12 ist, den Schweißtrichterlautsprecher 18 anweisen, das Messwerkzeug 95 zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 an den freien Enden 98, 99 des Messwerkzeugs mit so viel Druck zu arretieren, wie zum Erfassen eines genauen Lesewerts benötigt wird. Allgemein sollte der Arretierungsdruck, der zum Arretieren des Messwerkzeugs 95 verwendet wird, geringer als der volle Arretierungsdruck sein, der zum Schweißen verwendet wird, um das Messwerkzeug 95 und/oder den Schweißtrichterlautsprecher 18 und den Schweißamboss 20 zu schützen.
Der LVDT-Versatzsensor 40 misst den Versatz des Schweißtrichterlautsprechers 18 von seiner Leerlaufposition bis zu seiner arretierten Position, wenn das Messwerkzeug 95 an dem ersten Bewertungspunkt 80, der in diesem Fall als einer der Schweißklötze 24a, 24b definiert ist, arretiert wird. Der LVDT-Versatzsensor 40 erzeugt dann ein erstes Signal 78, das die erste Distanz D₁ repräsentiert. Der Schweißtrichterlautsprecher 18 kann von der Trägermaschine 38 angewiesen werden, sich von dem Schweißamboss 20 weg zu seiner Leerlaufposition hin zu bewegen, so dass das Messwerkzeug 95 von einem Bediener bewegt und an dem zweiten Bewertungspunkt 84 platziert werden kann. In diesem Fall ist der zweite Bewertungspunkt als eine der glatten Oberflächen 81, 83 in der Nähe der Schweißklötze 24a, 24b definiert. Dann misst der LVDT-Versatzsensor 40 den Versatz des Schweißtrichterlautsprechers 18 von seiner Leerlaufposition zu seiner arretierten Position an dem Messwerkzeug 95 bei dem zweiten Bewertungspunkt 84 und erzeugt ein zweites Signal 82, das die zweite Distanz D₂ repräsentiert.
Die Trägermaschine 38 kann die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ berechnen, d. h. den Dickenwert des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b. Eine erheblich reduzierte Dicke zeigt einen Werkzeugverschleiß an, was erfordern kann, dass das Werkzeug ausgetauscht wird. Wenn die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b unter den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert fällt, der durch die zweite Nachschlagetabelle 92 definiert ist, wird die Trägermaschine 38 ein Steuerungssignal 50b an eine externe Vorrichtung 52 ausgeben oder übertragen, um die Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 als verschlissen anzuzeigen und dadurch den Vibrationsschweißprozess 68 temporär zu stoppen, bis der Schweißtrichterlautsprecher 18 von einem Bediener ausgetauscht wurde. Der Bediener kann den Schweißtrichterlautsprecher 18 dann austauschen und den Neustart des Vibrationsschweißprozesses einleiten. Wenn die Dicke der jeweiligen Schweißklötze 24a, 24b nicht unter die entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwerte fällt, die durch die zweite Nachschlagetabelle 92 definiert sind, wird die Trägermaschine 38 den Roboter 72 anweisen, das Vibrationsschweißgerät 12 zurück zum Förderband 70 zu bringen, so dass der Vibrationsschweißprozess fortgesetzt werden kann.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die in 7A und 7B gezeigt ist, kann der mindestens eine Versatzsensor 40 aus mehreren Präzisionsmesssensoren 46, 48 bestehen, die zwischen den Schweißtrichterlautsprecher 18 und den Schweißamboss 20 eingeführt sind. Die Trägermaschine 38 kann programmiert sein, um den Schweißtrichterlautsprecher 18 in eine endliche Position mit Bezug auf den Amboss 20 zu bewegen, wobei die Präzisionsmesssensoren 46, 48 dazwischen angeordnet sind. Der erste Präzisionsmesssensor 46 ist an dem ersten Bewertungspunkt 80 angeordnet und der zweite Präzisionsmesssensor 48 ist an dem zweiten Bewertungspunkt 84 angeordnet. Der erste Präzisionsmesssensor 46 wird dann das erste Signal 78 erzeugen, das die Distanz zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 am ersten Bewertungspunkt 80 repräsentiert. Der zweite Präzisionsmesssensor 48 wird dann das zweite Signal 82 erzeugen, das die Distanz zwischen dem Schweißtrichterlautsprecher 18 und dem Schweißamboss 20 an dem zweiten Bewertungspunkt 84 repräsentiert.
Wenn die Statusbedingung die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 ist, ist in einem Fall der erste Bewertungspunkt 80 als der erste Schweißklotz 24a definiert und der zweite Bewertungspunkt ist als der zweite Schweißklotz 24b definiert. In einem zweiten Fall ist der erste Bewertungspunkt 80 als die glatte Oberfläche 81 in der Nähe des ersten Schweißklotzes 24a definiert und der zweite Bewertungspunkt 84 ist als die glatte Oberfläche 83 in der Nähe des zweiten Schweißklotzes 24b definiert.
Wenn die Statusbedingung der Verschleiß oder die Verschlechterung des Schweißgeräts 12 ist, ist in einem Fall der erste Bewertungspunkt 80 als der erste Schweißklotz 24a definiert und der zweite Bewertungspunkt ist als die glatte Oberfläche 81 in der Nähe des ersten Schweißklotzes 24a definiert. In einem zweiten Fall ist der erste Bewertungspunkt 80 als der zweite Schweißklotz 24b definiert und der zweite Bewertungspunkt 84 ist als die glatte Oberfläche 83 in der Nähe des zweiten Schweißklotzes 24b definiert.
Mit Bezug auf 8 wird nun eine beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens 200 beschrieben. Bei Schritt 201 beginnend, geht der Vibrationsschweißprozess 68 auf typische Weise vor. Wenn beispielsweise Batterien mit mehreren Zellen des Typs, der in 2 gezeigt ist, hergestellt werden, kann das Förderband 70 von 3 die Werkstücke 14 bewegen, um sie vor dem Roboter 72, der in der gleichen Figur gezeigt ist, zu platzieren. Der Schweißtrichterlautsprecher 18 und der Schweißamboss 20 von 1 arretieren sich routinemäßig an dem Werkstück 14 und bilden die benötigten Schweißverbindungen aus. Während des Schritts 201 bestimmt die Trägermaschine 38 eine erste Zeitspanne, indem sie auf einen Zeitgeber, einen Taktgeber oder eine andere Zeiterfassungsvorrichtung zugreift. Die erste Zeitspanne repräsentiert einen Zeitbetrag, der seit dem Abschluss einer Bewertung einer Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 vergangen ist, so dass die Statusbedingung entweder eine Schweißgerätausrichtung oder ein Verschleiß oder eine Verschlechterung des Schweißgeräts ist. Ferner bestimmt die Trägermaschine 38 bei Schritt 201 gleichzeitig eine Anzahl der Schweißvorgänge, die ausgeführt wurden, seitdem eine Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts 12 abgeschlossen wurde, indem sie auf einen Zähler oder dergleichen zugreift.
Bei Schritt 202 vergleicht die Trägermaschine 38 wiederholt die erste Zeitspanne, die bei Schritt 201 bestimmt wurde, mit einer vorbestimmten Schwellenwertzeitspanne, die in die Trägermaschine 38 einprogrammiert und in den konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44 derselben beschrieben ist. Die vorbestimmte Zeitspanne kann beispielsweise die Länge einer Arbeitsschicht oder ein diskreterer Zeitwert wie etwa eine vorbestimmte Anzahl von Stunden oder Minuten sein. Zudem vergleicht die Trägermaschine 38 wiederholt gleichzeitig die Anzahl der ausgeführten Schweißvorgänge, wie bei Schritt 201 bestimmt, mit einer vorbestimmten Schwellenwertanzahl von Schweißvorgängen, die in die Trägermaschine 38 einprogrammiert und in den konkreten, nicht vorübergehenden Speicher 44 derselben geschrieben ist.
Bei Schritt 203 bestimmt die Trägermaschine 38, ob mindestens eine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, d. h. mindestens eine der folgenden Bedingungen wahr ergibt: 1) die erste Zeitspanne überschreitet die vorbestimmte Schwellenwertzeitspanne; und 2) die Anzahl der Schweißvorgänge überschreitet die vorbestimmte Schwellenwertanzahl von Schweißvorgängen. Bei einigen Ausführungsformen kann Schritt 203 auch manuell ausgelöst werden, z. B. von einem Bediener am Beginn oder am Ende einer Schicht. Wenn die Trägermaschine 38 feststellt, dass die Schwellenwertbedingung erfüllt worden ist, d. h. der benötigte Zeitbetrag vergangen ist oder die benötigte Anzahl von Schweißvorgängen ausgeführt worden ist, geht das Verfahren 200 zu Schritt 204 weiter. Wenn bei Schritt 203 andernfalls keine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, werden die Schritte 202 und 203 wiederholt, bis mindestens eine der Schwellenwertbedingungen erfüllt ist.
Wenn mindestens eine der Schwellenwertbedingungen erfüllt ist, geht das Verfahren 200 zu Schritt 204 weiter. Bei Schritt 204 weist die Trägermaschine 38 den Schweißroboter 72 (in 3 gezeigt) an, den Schweißtrichterlautsprecher 18 und den Schweißamboss 20, zusammen die Schweißervorrichtung 16 (in 1 gezeigt), zu der Prüfstation 74 zur Bewertung zu bewegen. Als Teil von Schritt 204 wird das Förderband 70 von 3 temporär gestoppt.
Bei Schritt 205 werden der Schweißtrichterlautsprecher 18 und der Schweißamboss 20 bei der Prüfstation durch den Schweißroboter 72 neu positioniert. Das Verfahren 200 geht zu Schritt 206 weiter, wenn der Roboter 72 die Schweißervorrichtung 16 an der Prüfstation 74 in Position bewegt hat.
Bei Schritt 206 misst der mindestens eine Versatzsensor 40 die erste Distanz D₁ bei dem ersten Bewertungspunkt 80 und gibt ein erstes Signal 78 an die Trägermaschine 38 zurück, das die erste Distanz D₁ repräsentiert.
Bei Schritt 207 misst der mindestens eine Versatzsensor 40 die zweite Distanz D₂ bei dem zweiten Bewertungspunkt 84 und gibt ein zweites Signal 82, das die zweite Distanz D₂ repräsentiert, an die Trägermaschine 38 zurück, wie hier vorstehend beschrieben wurde.
Bei Schritt 208 berechnet die Trägermaschine 38 die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂, wie hier vorstehend beschrieben wurde.
Bei Schritt 209 bewertet die Trägermaschine 38 die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂, indem sie die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ mit einer von mehreren Nachschlagetabellen 90, 92 vergleicht, welche akzeptierte Betriebswerte für die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ repräsentieren.
Wenn die Statusbedingung die Ausrichtung des Vibrationsschweißgeräts 12 ist, ist die Differenz als ein Fehlausrichtungswert definiert. In einem derartigen Fall wird die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ mit vorbestimmten Betriebsschwellenwerten in einer ersten Nachschlagetabelle 90 verglichen. Wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert, der durch die erste Nachschlagetabelle 90 definiert ist, nicht überschreitet, weist die Trägermaschine 38 den Roboter 72 an, die Schweißervorrichtung 16 zurück zu dem Förderband 70 zu bringen, so dass der Schweißprozess 68 fortgesetzt werden kann. Folglich kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 202 zurück und schließt die Verfahrensschritte 202–209 ab. Wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, der durch die erste Nachschlagetabelle 90 definiert ist, führt die Trägermaschine 38 eine erste Steuerungsaktion 301 mit Bezug auf das Schweißgerät 12 aus. Die erste Steuerungsaktion 301 umfasst das Ausgeben oder Übertragen eines Steuerungssignals 50a an die externe Vorrichtung 52, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts als fehlausgerichtet anzuzeigen und den Vibrationsschweißprozess 68 temporär zu stoppen, bis das Schweißgerät von einem Bediener neu ausgerichtet ist. Nach dem Ausrichten des Schweißtrichterlautsprechers 18 mit Bezug auf den Schweißamboss 20 kann der Bediener den Neustart des Vibrationsschweißprozesses signalisieren oder einleiten.
Wenn die Statusbedingung der Verschleiß oder die Verschlechterung des Vibrationsschweißgeräts 12 ist, ist die Differenz als die Dicke eines jeweiligen Schweißklotzes 24a, 24b definiert. In einem derartigen Fall wird die Differenz zwischen der ersten Distanz D₁ und der zweiten Distanz D₂ mit vorbestimmten Betriebsschwellenwerten in einer zweiten Nachschlagetabelle 92 verglichen. Wenn die gemessenen Dicken der Schweißklötze 24a, 24b nicht unter den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert fallen, der durch die zweite Nachschlagetabelle 92 definiert ist, weist die Trägermaschine 38 den Roboter 72 an, die Schweißervorrichtung 16 zu dem Förderband 70 zurückzubringen, so dass der Schweißprozess 68 fortgesetzt werden kann. Folglich kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 202 zurück und schließt die Schritte 202–209 ab. Wenn die gemessenen Dicken der Schweißklötze 24a, 24b unter den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert fallen, der durch die zweite Nachschlagetabelle 92 definiert ist, führt die Trägermaschine 38 eine zweite Steuerungsaktion 302 mit Bezug auf das Schweißgerät 12 aus. Die zweite Steuerungsaktion 302 umfasst, dass von der Trägermaschine 38 ein Steuerungssignal 50b an eine externe Vorrichtung 52 ausgegeben oder übertragen wird, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts als verschlissen oder einen Austausch benötigend anzuzeigen. Die Trägermaschine 38 stoppt den Vibrationsschweißprozess 68 temporär, bis der Schweißtrichterlautsprecher 18 von einem Bediener ausgetauscht wurde. Nach dem Austausch des Schweißtrichterlautsprechers 18 kann der Bediener den Neustart des Vibrationsschweißprozesses signalisieren oder einleiten.
Es können zusätzliche Steuerungsaktionen alleine oder gleichzeitig mit den vorstehend erwähnten ergriffen werden, die das Aktivieren der externen Vorrichtung 52, die in 1 gezeigt ist, mit Hilfe zusätzlicher Steuerungssignale umfassen, etwa das Beleuchten einer Leuchte, das Übertragen einer Instandhaltungsmeldung und dergleichen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Offenbarung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Verfahren (200) zum Überwachen einer Statusbedingung eines Vibrationsschweißgeräts (12), wobei das Vibrationsschweißgerät (12) eine Sonotrode (18) und einen Schweißamboss (20) umfasst, wobei das Verfahren (200) umfasst, dass: mit dem Vibrationsschweißgerät (12) Schweißverbindungen bei der Herstellung eines Werkstücks (14) ausgebildet werden; mit Hilfe eines Computers (38) eine erste Zeitspanne bestimmt wird, welche den Zeitbetrag repräsentiert, der seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) vergangen ist, und die Anzahl der Schweißvorgänge bestimmt wird, die seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) durchgeführt wurden; mit Hilfe des Computers (38) die erste Zeitspanne wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertzeitspanne verglichen wird und die Anzahl der ausgeführten Schweißvorgänge wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge verglichen wird; mit Hilfe des Computers (38) bestimmt wird, ob eine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wobei die Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wenn die erste Zeitspanne die vorbestimmte Schwellenwertzeitspanne überschreitet und/oder die Anzahl der Schweißvorgänge die vorbestimmte Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge überschreitet; ein Schweißroboter (72) mit Hilfe des Computers (38) angewiesen wird, die Sonotrode (18) und den Schweißamboss (20) zu einer Prüfstation (74) zu bewegen, wenn die Schwellenwertbedingung erfüllt ist; die Sonotrode (18) und der Schweißamboss (20) an der Prüfstation (74) mit dem Schweißroboter (72) neu positioniert werden; mit mindestens einem Versatzsensor (40) eine erste Distanz (D₁) an einem ersten Bewertungspunkt (80) gemessen wird und ein erstes Signal (78), das die erste Distanz (D₁) repräsentiert, an den Computer (38) zurückgegeben wird; mit dem mindestens einen Versatzsensor (40) eine zweite Distanz (D₂) an einem zweiten Bewertungspunkt (84) gemessen wird und ein zweites Signal (82), das die zweite Distanz (D₂) repräsentiert, an den Computer (38) zurückgegeben wird; mit Hilfe des Computers (38) eine Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) berechnet wird; mit Hilfe des Computers (38) die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) bewertet wird, indem die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) mit einer Vielzahl von Betriebsschwellenwerten für die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) verglichen wird, die in einer ersten Nachschlagetabelle (90) oder einer zweiten Nachschlagetabelle (92) enthalten sind; und eine Steuerungsaktion mit Bezug auf das Vibrationsschweißgerät (12) ausgeführt wird, wenn die Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) den entsprechenden Betriebsschwellenwert überschreitet, der entweder in der ersten Nachschlagetabelle (90) oder in der zweiten Nachschlagetabelle (92) enthalten ist; wobei der mindestens eine Versatzsensor (40) ein linearer variabler Differentialumformungssensor (LVDT-Sensor) ist, der an dem Vibrationsschweißgerät (12) angeordnet ist und den Versatz der Sonotrode (18) misst, wobei der LVDT-Sensor die erste Distanz (D₁) misst, indem er den Versatz der Sonotrode (18) von der Leerlaufposition zu der arretierten Position (80) misst, wobei die Sonotrode (18) an einem T-förmigen Messwerkzeug (95) bei dem ersten Bewertungspunkt (80) arretiert ist, und die zweite Distanz (D₂) misst, indem er den Versatz der Sonotrode (18) von der Leerlaufposition zu der arretierten Position (84) misst, wobei die Sonotrode (18) an einem T-förmigen Messwerkzeug (95) bei dem zweiten Bewertungspunkt (84) arretiert ist; wobei die überwachte Statusbedingung die Ausrichtung der Sonotrode (18) mit Bezug auf den Schweißamboss (20) ist, so dass der erste Bewertungspunkt (80) ein erster Schweißklotz (24a) ist, der an der Sonotrode (18) angeordnet ist, und der zweite Bewertungspunkt (84) ein zweiter Schweißklotz (24b) ist, der an der Sonotrode (18) angeordnet ist, und wobei die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) einen Fehlausrichtungswert definiert; und wobei, wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, der Prozessor (42) ein Steuerungssignal (50a) an eine externe Vorrichtung (52) ausgibt oder überträgt, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) als fehlausgerichtet anzuzeigen und den Vibrationsschweißprozess temporär anzuhalten, bis das Schweißgerät (12) von einem Bediener neu ausgerichtet ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei die Statusbedingung außerdem die Verschlechterung von mehreren Schweißklötzen (24a, 24b) ist, die an der Sonotrode (18) angeordnet sind.
Verfahren (200) nach Anspruch 2, wobei sich der erste Bewertungspunkt (80) bei einem von mehreren Schweißklötzen (24a, 24b) befindet und der zweite Bewertungspunkt (84) eine glatte Oberfläche (81, 83) der Sonotrode (18) in der Nähe des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) ist, so dass die Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) anzeigt.
Verfahren (200) nach Anspruch 3, wobei die Steuerungsaktion eine zweite Steuerungsaktion ist, die umfasst, dass: ein Steuerungssignal (50b) an eine externe Vorrichtung (52) übertragen wird, um die Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) als verschlissen anzuzeigen, wenn die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) unter einen vorbestimmten Betriebsschwellenwert fällt, der durch die zweite Nachschlagetabelle (92) definiert ist; ein Vibrationsschweißprozess gestoppt wird, bis die Sonotrode (18) ausgetauscht wurde; die Sonotrode (18) ausgetauscht wird; und der Vibrationsschweißprozess neu gestartet wird, wenn die Sonotrode (18) ausgetauscht ist.
Vibrationsschweißsystem (10), umfassend: ein Vibrationsschweißgerät (12), das eine Sonotrode (18) und einen Schweißamboss (20) umfasst, wobei das Vibrationsschweißgerät (12) ausgestaltet ist, um eine Schweißverbindung mittels Vibrationsschweißen an einem Werkstück (14) auszubilden, das zwischen der Sonotrode (18) und dem Schweißamboss (20) arretiert ist; eine Prüfstation (74); einen Schweißroboter (72) mit einem Arm (76), an dem die Sonotrode (18) und der Schweißamboss (20) angeordnet sind, wobei der Schweißroboter (72) ausgestaltet ist, um die Sonotrode (18) und den Schweißamboss (20) selektiv zu der Prüfstation (74) zu bewegen, um eine Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) zu bestimmen; mindestens einen Versatzsensor (40), der ausgestaltet ist, um eine erste Distanz (D₁) an einem ersten Bewertungspunkt (80) zu messen und um eine zweite Distanz (D₂) an einem zweiten Bewertungspunkt (84) zu messen; einen Computer (38) in Kommunikation mit dem mindestens einen Versatzsensor (40), wobei der Computer (38) einen Prozessor (42) und einen physischen, nichtflüchtigen Speicher (44) umfasst, in dem Anweisungen zum Überwachen des Vibrationsschweißgeräts (12) aufgezeichnet sind, um die Statusbedingung zu bestimmen; wobei der Computer (38) ausgestaltet ist, um die aufgezeichneten Anweisungen aus dem Speicher (44) auszuführen, so dass das Ausführen der aufgezeichneten Anweisungen veranlasst, dass der Prozessor (42): eine erste Zeitspanne bestimmt, welche den Zeitbetrag repräsentiert, der seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) vergangen ist, und die Anzahl der Schweißvorgänge bestimmt, die seit dem Abschluss einer Bewertung der Statusbedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) ausgeführt wurden; die erste Zeitspanne wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertzeitspanne vergleicht und die Anzahl der ausgeführten Schweißvorgänge wiederholt mit einer vorbestimmten Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge vergleicht; feststellt, ob eine Schwellenwertbedingung erfüllt ist, so dass die Schwellenwertbedingung erfüllt ist, wenn die erste Zeitspanne die vorbestimmte Schwellenwertzeitspanne überschreitet und/oder die Anzahl der Schweißvorgänge die vorbestimmte Schwellenwertanzahl der Schweißvorgänge überschreitet; den Schweißroboter (72) anweist, die Sonotrode (18) und den Schweißamboss (20) zu der Prüfstation (74) zu bewegen, wenn die Schwellenwertbedingung erfüllt ist; ein erstes Signal (78) von dem mindestens einen Versatzsensor (40), das die erste Distanz (D₁) repräsentiert, empfängt, wobei die erste Distanz (D₁) als der Versatz der Sonotrode (18) definiert ist, wenn die Sonotrode (18) von einer Leerlaufposition bei dem ersten Bewertungspunkt (80) zu einer arretierten Position bewegt wird; ein zweites Signal (82) von dem mindestens einen Versatzsensor (40), das die zweite Distanz (D₂) repräsentiert, empfängt, wobei die zweite Distanz (D₂) als der Versatz der Sonotrode (18) definiert ist, wenn die Sonotrode (18) von einer Leerlaufposition bei dem zweiten Bewertungspunkt (84) zu einer arretierten Position bewegt wird; eine Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) berechnet; die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) bewertet, indem er die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) mit entweder einer ersten Nachschlagetabelle (90) oder einer zweiten Nachschlagetabelle (92) vergleicht, wobei jede der jeweiligen Nachschlagetabellen (90, 92) eine Vielzahl von Betriebsschwellenwerten für die Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) repräsentieren; und eine Steuerungsaktion mit Bezug auf das Vibrationsschweißgerät (12) ausführt, wenn die Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) den entsprechenden Betriebsschwellenwert, der in entweder der ersten Nachschlagetabelle (90) oder der zweiten Nachschlagetabelle (92) enthalten ist, überschreitet; wobei der mindestens eine Versatzsensor (40) ein linearer variabler Differentialumformungssensor (LVDT-Sensor) ist, der an dem Vibrationsschweißgerät (12) angeordnet ist und ausgestaltet ist, um den Versatz der Sonotrode (18) zu messen; wobei der LVDT-Sensor die erste Distanz (D₁) misst, indem er den Versatz der Sonotrode (18) von der Leerlaufposition zu der arretierten Position (80) misst, wobei die Sonotrode (18) an einem T-förmigen Messwerkzeug (95) bei dem ersten Bewertungspunkt (80) arretiert ist, und die zweite Distanz (D₂) misst, indem er den Versatz der Sonotrode (18) von der Leerlaufposition zu der arretierten Position (84) misst, wobei die Sonotrode (18) an einem T-förmigen Messwerkzeug (95) bei dem zweiten Bewertungspunkt (84) arretiert ist; wobei die überwachte Statusbedingung die Ausrichtung der Sonotrode (18) mit Bezug auf den Schweißamboss (20) ist, so dass der erste Bewertungspunkt (80) ein erster Schweißklotz (24a) ist, der an der Sonotrode (18) angeordnet ist, und der zweite Bewertungspunkt (84) ein zweiter Schweißklotz (24b) ist, der an der Sonotrode (18) angeordnet ist, und wobei die berechnete Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) einen Fehlausrichtungswert definiert; wobei der Prozessor (42) ausgestaltet ist, um ein Steuerungssignal an eine externe Vorrichtung (52) auszugeben oder zu übertragen, wenn der Fehlausrichtungswert den entsprechenden vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, um die Bedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) als fehlausgerichtet anzuzeigen und den Vibrationsschweißprozess temporär anzuhalten, bis das Schweißgerät (12) von einem Bediener neu ausgerichtet ist.
Vibrationsschweißsystem (10) nach Anspruch 5, wobei die Steuerungsaktion eine erste Steuerungsaktion ist, die umfasst, dass: ein Steuerungssignal (50a) an eine externe Vorrichtung (52) übertragen wird, um eine Bedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) anzuzeigen, wenn der Fehlausrichtungswert den jeweiligen vorbestimmten Betriebsschwellenwert überschreitet, der durch die erste Nachschlagetabelle (90) definiert ist; und ein Vibrationsschweißprozess gestoppt wird, bis die Sonotrode (18) auf den Schweißamboss (20) ausgerichtet ist.
Vibrationsschweißsystem (10) nach Anspruch 5, wobei die überwachte Statusbedingung die Verschlechterung von mehreren Schweißklötzen (24a, 24b) ist, die an der Sonotrode (18) angeordnet sind, so dass sich der erste Bewertungspunkt (80) bei einem der mehreren Schweißklötze (24a, 24b) befindet und der zweite Bewertungspunkt (84) bei einer glatten Oberfläche (81, 83) der Sonotrode (18) in der Nähe des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) liegt, so dass die Differenz zwischen der ersten Distanz (D₁) und der zweiten Distanz (D₂) die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) anzeigt.
Vibrationsschweißsystem (10) nach Anspruch 7, wobei die Steuerungsaktion eine zweite Steuerungsaktion ist, die umfasst, dass: ein Steuerungssignal (50b) an eine externe Vorrichtung (52) übertragen wird, um eine Bedingung des Vibrationsschweißgeräts (12) anzuzeigen, wenn die Dicke des jeweiligen Schweißklotzes (24a, 24b) unter den jeweiligen vorbestimmten Betriebsschwellenwert fällt, der durch die zweite Nachschlagetabelle (92) definiert ist; und ein Vibrationsschweißprozess gestoppt wird, bis die Sonotrode (18) ausgetauscht ist.