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Die Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung zum Verschweißen von Blechen, mit einer Schweißzange, die zueinander relativbewegliche Schweißelektroden aufweist und mit einem Fluidaktor, der den Schweißelektroden für eine Bewegungseinleitung zugeordnet ist und der mit einem Positionssensor und/oder wenigstens einem Drucksensor ausgerüstet ist, um eine Position des Fluidaktors und/oder einen Fluiddruck im Fluidaktor zu bestimmen, sowie mit einer Ventileinrichtung, die fluidisch kommunizierend mit dem Fluidaktor verbunden ist und die für eine Bereitstellung und Abfuhr von Arbeitsfluid zum und vom Fluidaktor ausgebildet ist, um eine Bewegung des Fluidaktors zu bewirken, wobei die Schweißeinrichtung eine Steuereinrichtung umfasst, die eine Busschnittstelle für eine Buskommunikationsverbindung mit dem Fluidaktor und mit der Ventileinrichtung aufweist und die für eine Verarbeitung von Sensordaten des Positionssensors und/oder von Sensordaten des Drucksensors und für eine Bereitstellung von Stellsignalen an die Ventileinrichtung ausgebildet ist, wobei der Fluidaktor eine erste Verarbeitungseinrichtung und die Ventileinrichtung eine zweite Verarbeitungseinrichtung aufweisen, die jeweils eine Busschnittstelle für die Buskommunikationsverbindung mit der Steuereinrichtung und jeweils eine Speichereinrichtung für eine Speicherung wenigstens eines Datentyps aus der Gruppe: Herstellungsdaten, Gebrauchsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten aufweisen.
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Aus der
DE 10 2008 017 634 A1 ist eine fluidische Schweißzange bekannt, deren Schweißelektroden mittels eines durch eine Ventilanordnung gesteuerten Arbeitszylinders relativ zueinander positionierbar sind, wobei eine als Regelmodul ausgebildete Regelanordnung zur Regelung oder Steuerung der Schweißkraft und der Zangenarmpositionierung vorgesehen ist. Das Regelmodul bildet zusammen mit weiteren in einer Reihe angeordneten elektrischen Modulen eine Modulbatterie, wobei eines dieser weiteren Module als Steuer- und/oder Kommunikationsmodul für die anderen Module ausgebildet ist.
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Aus der Veröffentlichung „Bischoff, Rainer: Advances in the Development of the Humanoid Service Robot HERMES, 2nd International Conference on Field and Service Robotics, FSR’99, Pittsburgh, PA, USA, August 1999“ ist es bekannt, einzelne Antriebsmodule eines humanoiden Serviceroboters mit einem Mikrocontroller auszustatten, der Signale von Sensoren auf einen CAN-Bus übermitteln kann und über den CAN-Bus eintreffende Steuersignale für Aktoren in geeigneter Weise an die Aktoren weiterleiten kann.
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Aus der Veröffentlichung „Schnell, Gerhard: Bussystem in der Automatisierungs- und Prozesstechnik, Grundlagen und Systeme der industriellen Kommunikation, 4. Auflage, ISBN 978-3-528-36569-1, Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg / Springer Fachmedien , 2000“ ist die Verwendung eines CAN-Bussystems bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schweißeinrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Diagnose für die einzelnen Bestandteile der Schweißeinrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird für eine Schweißeinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei den Herstellungsdaten handelt es sich um Informationen, die bereits zum Zeitpunkt der Herstellung der jeweiligen Komponente (Fluidaktor, Ventileinrichtung) feststehen oder festgestellt werden können, beispielsweise eine Typenbezeichnung und/oder im Neuzustand der Komponente ermittelte Eigenschaften wie Reibwerte, Schaltzeiten, Stromaufnahme oder ähnliches.
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Bei den Gebrauchsdaten handelt es sich um Informationen, die während des Gebrauchs der jeweiligen Komponente ermittelt werden können, beispielsweise Lastzyklen, Anzahl von Schaltspielen, Maximaldrücke oder ähnliches.
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Die Systemfehlerdaten sind Informationen, die insbesondere von der Steuereinrichtung bereitgestellt werden, sofern von der Steuereinrichtung relevante Abweichungen zwischen einem vorgesehenen Verhalten einzelner Komponenten und einem tatsächlichen Verhalten dieser Komponenten auftreten. Diese Systemfehlerdaten werden vorzugsweise in jeder der Speichereinrichtungen gespeichert, auch wenn sie die jeweilige Komponente nicht unmittelbar betreffen. Hierdurch können im Nachgang bei der Durchführung einer Diagnose für die einzelne Komponente möglicherweise Rückschlüsse von dem aufgetretenen Systemfehler auf Rückwirkungen/mittelbare Einflüsse des Systemfehlers auf diejenige Komponente gezogen werden, deren Speichereinrichtung ausgewertet wird.
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Wartungsdaten sind Informationen, die von einem Benutzer oder Servicetechniker bereitgestellt werden, um zu dokumentieren, dass vorgegebene oder aktuell erforderliche Wartungsarbeiten an einer oder mehreren der Komponenten durchgeführt wurden.
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Mit Hilfe der Buskommunikationsverbindungen zwischen der Steuereinrichtung und den beiden Verarbeitungseinrichtungen wird ein bidirektionaler Datenaustausch ermöglicht, so dass einerseits Stellsignale von der Steuereinrichtung an die erste Verarbeitungseinrichtung, die dem Fluidaktor zugeordnet ist und an die zweite Verarbeitungseinrichtung, die der Ventileinrichtung zugeordnet ist, ausgegeben werden können und andererseits Daten sowohl von der ersten Verarbeitungseinrichtung wie auch von der zweiten Verarbeitungseinrichtung an die Steuereinrichtung bereitgestellt werden können. Bei diesen Daten kann es sich sowohl um fest vorgegebene Daten, insbesondere Herstellungsdaten, wie auch um Daten handeln, die während eines Betriebs der jeweiligen Verarbeitungseinrichtung und des angeordneten Fluidaktors bzw. der zugeordneten Ventileinrichtung als Gebrauchsdaten ermittelt werden.
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Entscheidend ist, dass jede der Verarbeitungseinrichtungen eine eigene Speichereinrichtung aufweist, in der derartige Daten, insbesondere dauerhaft, gespeichert werden können, um sie beispielsweise zu vorgegebenen oder beliebig wählbaren Zeitpunkten weiter zu verarbeiten und/oder über die Buskommunikationsverbindungen an die Steuereinrichtung und/oder die jeweils andere Verarbeitungseinrichtung weitergeben zu können.
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Bei der Speichereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein EEPROM (Eletronic Erasable Programmable Read-Only Memory) oder um ein F-RAM (Ferroelectric Random Access Memory) handeln, das auch bei Ausfall einer Stromversorgung die gespeicherten Inhalte aufrechterhält. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Speichereinrichtung elektronisch mit einer Recheneinheit, insbesondere einem Mikroprozessor oder Microcontroller verbunden ist, die ebenfalls Bestandteil der Verarbeitungseinrichtung ist und die zum einen für die Kommunikation über die Buskommunikationsverbindung und zum anderen für die Speicherung der Daten gemäß den vorgesehenen Datentypen in der Speichereinrichtung ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Recheneinheit eine Buskommunikationsfunktion umfasst und unmittelbar einen Datenaustausch mit der anderen Verarbeitungseinrichtung und oder der Steuereinrichtung ausführen kann oder dass die Recheneinheit mit einem Buskommunikationsbaustein verbunden ist, der von der Verarbeitungseinrichtung bereitgestellte Signale über die Buskommunikationsverbindung an die jeweils andere Verarbeitungseinrichtung und/oder die Steuereinrichtung bereitstellt.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Busschnittstellen für die Buskommunikationsverbindung nach einem, insbesondere echtzeitfähigen, Multimaster-Busprotokoll, insbesondere einem CAN-Busprotokoll, ausgebildet sind. Hierdurch werden die Verarbeitungseinrichtungen und die Steuereinrichtung in die Lage versetzt, zu gegebenen Zeitpunkten jeweils Daten in die Buskommunikationsverbindung einzuspeisen und den anderen Busteilnehmern zur Verfügung zu stellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Buskommunikationsverbindung echtzeitfähig ausgebildet ist, so dass beispielsweise Sensordaten von der ersten Verarbeitungseinrichtung innerhalb vorgebbarer Zeiträume an die Steuereinrichtung bereitgestellt werden und/oder Stellsignale der Steuereinrichtung innerhalb vorgebbarer Zeiträume an die zweite Verarbeitungseinrichtung übertragen werden können. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Buskommunikationsverbindung, wie bevorzugt vorgesehen ist, als einzige Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung und den Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist und somit sämtliche anwendungsbezogenen Signale in vorhersehbarer Weise zwischen den Verarbeitungseinrichtung in und/oder der Steuereinrichtung übertragen werden sollen, um dadurch einen ordnungsgemäßen Betrieb der Schweißeinrichtung zu gewährleisten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Verarbeitungseinrichtung in dem Fluidaktor integriert ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Verarbeitungseinrichtung für eine Verarbeitung von Stellsignalen der Steuereinrichtung und von Sensordaten des Positionssensors und/oder des Drucksensors und für eine Ermittlung und Speicherung von Gebrauchsdaten, insbesondere aus der Gruppe: Schweißpunktanzahl, Wegstrecke, Betriebsstunden, Reibwerte, Erstinbetriebnahme, anhand der verarbeiteten Stellsignale und/oder Sensordaten ausgebildet ist. Durch die Integration der ersten Verarbeitungseinrichtung in den Fluidaktor kann eine besonders kompakte Bauform für die Kombination dieser beiden Komponenten gewährleistet werden. Ferner wird dadurch eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Fluidaktor und den in der ersten Verarbeitungseinrichtung gespeicherten Daten gewährleistet. Die erste Verarbeitungseinrichtung, die dem Fluidaktor zugeordnet ist, hat die Aufgabe, Sensordaten verarbeiten und sowohl für eine Bereitstellung an der Busschnittstelle als auch für eine Speicherung in der Speichereinrichtung aufzubereiten. Die Bereitstellung der Sensordaten an der Busschnittstelle dient dazu, die ermittelten und verarbeiteten, insbesondere analog-digital gewandelten und/oder gefilterten, Sensordaten über die Buskommunikationsverbindung an die Steuereinrichtung zu übertragen und dort weiterzuverarbeiten. Die Verarbeitung von Sensordaten in der ersten Verarbeitungseinrichtung kann ferner dazu genutzt werden, Gebrauchsdaten für den Fluidaktor zu ermitteln und in der Speichereinrichtung abzulegen. Mit Hilfe dieser Gebrauchsdaten kann eine Historie für die Nutzung des Fluidaktors erstellt werden, um beispielsweise auftretende Verschleißerscheinungen oder andere Schäden, insbesondere im Hinblick auf Produktverbesserungen und/oder eventuelle Garantieansprüche, besser bewerten zu können. Für die Ermittlung der Gebrauchsdaten kann die erste Verarbeitungseinrichtung auch auf Stellsignale zugreifen, die von der Steuereinrichtung an die zweite Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden, um beispielsweise Zusammenhänge zwischen den Stellsignalen und daraus resultierenden Positions- und/oder Druckveränderungen am Fluidaktor herstellen zu können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Verarbeitungseinrichtung für eine Ausgabe von, insbesondere in äquidistanten Zeitintervallen ermittelten und verarbeiteten, Sensordaten, insbesondere von Sensordaten des Positionssensors und/oder von Sensordaten des Drucksensors, in vorgebbaren Zeitintervallen an die Busschnittstelle ausgebildet ist. Hiermit wird eine eindeutige zeitliche Einordnung von Sensordaten, die von der ersten Verarbeitungseinrichtung an die Steuereinrichtung übertragen werden ermöglicht, so dass die Steuereinrichtung anhand dieser Sensordaten eine Positionsregelung und/oder Druckregelung für den Fluidaktor durchführen kann. Die über die Buskommunikationsverbindung stattfindende Positionsregelung und/oder Druckregelung wird dadurch begünstigt, dass auch die erste Verarbeitungseinrichtung als Master innerhalb des Multimaster-Busprotokolls arbeiten kann und somit die für die Positionsregelung und/oder Druckregelung notwendigen Sensorinformationen an die Steuereinrichtung bereitstellen kann. Da jedoch aufgrund unvorhersehbarer Verzögerungen in der Buskommunikationsverbindung nicht gewährleistet werden kann, dass die von der ersten Verarbeitungseinrichtung bereitgestellten Sensordaten auch tatsächlich innerhalb einer vorgebbaren Zeitdauer bei der Steuereinrichtung eintreffen, ist die Ermittlung und Verarbeitung von Sensordaten des Positionssensors und/oder des Drucksensors in vorgebbaren Zeitintervallen von besonderer Bedeutung, da hierdurch die zeitliche Beziehung zwischen den einzelnen Sensordaten bereits ohne Verwendung zusätzlicher Zeitstempel sichergestellt ist.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung für eine Positionsregelung und/oder Druckregelung des Fluidaktors durch Ansteuerung der Ventileinrichtung mit Stellsignalen in Abhängigkeit von den verarbeiteten Sensordaten ausgebildet. Bei einer Positionsregelung für den Fluidaktor durch geeignete Ansteuerung der Ventileinrichtung wird ein Abstand der Schweißelektroden in Abhängigkeit von Sensordaten des Positionssensors geregelt. Bei einer Druckregelung wird anhand eines Fluiddrucks, der an den Fluidaktor bereitgestellt wird, Einfluss auf Druckkräfte zwischen den beiden Schweißelektroden genommen. Bevorzugt ist vorgesehen, eine kombinierte Positions- und Druckregelung für die Schweißelektroden vorzusehen. Besonders bevorzugt erfolgt eine Positionsregelung für die Schweißelektroden bei einer Annäherung der Schweißelektroden an die zum verschweißenden Bleche, während die Druckregelung für die Durchführung des Schweißvorgangs vorgesehen ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die zweite Verarbeitungseinrichtung in der Ventileinrichtung integriert ist.
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Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Verarbeitungseinrichtung für eine Verarbeitung von Stellsignalen der Steuereinrichtung und für eine Ermittlung und Speicherung von Gebrauchsdaten anhand der verarbeiteten Stellsignale ausgebildet ist. Durch die Integration der zweiten Verarbeitungseinrichtung in die Ventileinrichtung kann eine besonders kompakte Bauform für die Kombination dieser beiden Komponenten gewährleistet werden. Ferner wird dadurch eine eindeutige Zuordnung zwischen der Ventileinrichtung und den in der zweiten Verarbeitungseinrichtung gespeicherten Daten gewährleistet. Aus den Stellsignalen für die Ventileinrichtung können neben Informationen über eine Erstinbetriebnahme, insbesondere einem Erstinbetriebnahme-Datum, auch Informationen wie eine Anzahl von Schaltvorgängen für das oder die Ventile der Ventileinrichtung und/oder eine Einschaltdauer für das oder die Ventile berücksichtigt werden, um Aussagen über einen Verschleiß der Ventileinrichtung treffen zu können.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Verarbeitungseinrichtung für eine Ausgabe von gespeicherten Daten aus der Gruppe: Herstellungsdaten, Gebrauchsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten an die Busschnittstelle bei Eintreffen eines Abfragebefehls, insbesondere von der Steuereinrichtung, an der Busschnittstelle ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, die gespeicherten Daten bei Eintreffen eines Abfragebefehls einer nicht zur Schweißeinrichtung gehörenden Diagnoseeinrichtung, die unmittelbar mit der Busschnittstelle der jeweiligen Verarbeitungseinrichtung verbunden ist, oder bei Eintreffen eines Abfragebefehls von der Steuereinrichtung an der Busschnittstelle zur Verfügung zu stellen, um einem Servicetechniker oder einem Benutzer der Schweißeinrichtung direkten Zugang zu den gespeicherten Daten zu ermöglichen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass ein vollständiger Zugriff auf alle gespeicherten Daten nur mit Hilfe der Diagnoseeinrichtung möglich ist, während über die Steuereinrichtung lediglich ein beschränkter Zugriff vorgesehen ist. Dies dient insbesondere dem Manipulationsschutz für die in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung für eine Ermittlung von Systemfehlern und für eine Bereitstellung von ermittelten Systemfehlern an die erste und/oder die zweite Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Steuereinrichtung und/oder die erste Verarbeitungseinrichtung und/oder die zweite Verarbeitungseinrichtung für eine Berechnung eines Wartungszeitpunkts in Abhängigkeit von wenigstens einem Datentyp aus der Gruppe: Herstellungsdaten, Gebrauchsdaten, Systemfehlerdaten, Sensordaten ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann eine vom Gebrauch der jeweiligen Komponente (Fluidaktor, Ventileinrichtung) abhängige Wartung vorgegeben werden, insbesondere wenn eine vorbeugende Wartung vor Erreichen einer vorgebbaren Verschleißgrenze für die jeweilige Komponente vorgesehen sein soll. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, einen Vergleich zwischen Herstellungsdaten und Gebrauchsdaten vorzunehmen, um daraus einen Verschleißzustand für den Fluidaktor und/oder die Ventileinrichtung ermitteln zu können. Beispielsweise enthalten die Herstellungsdaten Informationen über Reibwerte des Fluidaktors und/oder Schaltzeiten der Ventileinrichtung, die mit aktuellen Informationen verglichen werden können, um daraus die gewünschten Verschleißinformationen ableiten zu können.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung und/oder die erste Verarbeitungseinrichtung und/oder die zweite Verarbeitungseinrichtung für eine Speicherung einer Anweisungsfolge zur Ermittlung des Wartungszeitpunkts ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung der Wartungsbedingungen für den Fluidaktor und/oder die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von Einsatzrandbedingungen für die Schweißeinrichtung. Hierbei kann insbesondere Rücksicht darauf genommen werden, welchen Qualitätsanforderungen die von der Schweißeinrichtung herzustellende Schweißverbindungen genügen müssen, um beispielsweise bei besonders hohen Anforderungen eine frühere Wartung als bei mittleren oder niedrigen Anforderungen vorsehen zu können.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Schweißeinrichtung, die eine Schweißzange, einen Fluidaktor mit zugeordneter Verarbeitungseinrichtung, eine Ventileinrichtung mit zugeordneter Verarbeitungseinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst.
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Eine in der 1 dargestellte Schweißeinrichtung 1 ist zum Verschweißen von nicht dargestellten Blechen, insbesondere im Punktschweißverfahren, ausgebildet, wie dies beispielsweise im Bereich der Kraftfahrzeugherstellung für die Verbindung von Karosserieblechen eingesetzt wird.
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Die Schweißeinrichtung 1 umfasst eine Schweißzange 2, die stark schematisiert dargestellt ist und die rein exemplarisch zwei gelenkig und somit schwenkbeweglich miteinander verbundene Schweißarme 3 mit jeweils endseitig angeordneten und zueinander relativbeweglichen Schweißelektroden 4, 5 aufweist. Alternativ kann die Schweißzange in nicht dargestellter Weise auch als C-Zange ausgebildet sein. Für eine Bewegungseinleitung auf die Schweißarme 3 ist ein Fluidaktor 6 vorgesehen, der als Fluidzylinder ausgebildet ist und der an den Schweißelektroden 4, 5 entgegengesetzten Endbereichen der Schweißarme 3 angeordnet ist. Bevorzugt ist der Fluidaktor 6 als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet, bei dem ein nicht dargestellter Arbeitskolben einen ebenfalls nicht dargestellten Zylinderraum in zwei jeweils größenvariable Arbeitsräume unterteilt und jedem der Arbeitsräume ein Fluidanschluss 7 bzw. 8 zugeordnet ist. Durch Druckbeaufschlagung des jeweiligen Arbeitsraums kann eine Zwangsbewegung des nicht dargestellten Arbeitskolbens und der damit verbundenen Kolbenstange 9 gegenüber einem Zylindergehäuse 10 bewirkt werden, wodurch eine Längenänderung des Fluidaktors 6 stattfindet. Durch diese Längenänderung findet eine Annäherung oder Entfernung der beiden Schweißelektroden 4, 5 statt.
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Der Fluidaktor 6 ist mit einem Positionssensor 11 sowie mit einer Drucksensoreinrichtung 12 ausgestattet, wobei der Positionssensor 11 für eine Ermittlung einer relativen Lage des nicht dargestellten Arbeitskolbens gegenüber dem Zylindergehäuse 10 ausgebildet ist, während die Drucksensoreinrichtung 12 zwei nicht näher dargestellte Drucksensoren für eine Ermittlung von Fluiddrücken in den beiden nicht dargestellten Arbeitsräumen des exemplarisch als doppelwirkenden Pneumatikzylinders ausgebildeten Fluidaktors 6 vorgesehen ist.
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Für eine wahlweise, bedarfsgerechte Bereitstellung eines Arbeitsfluids, insbesondere Druckluft, an die beiden Fluidanschlüsse 7, 8 des Fluidaktors 6 ist eine Ventileinrichtung 14 vorgesehen, bei der es sich rein exemplarisch um ein nicht dargestelltes 5/3-Proportionalventil oder um eine nicht dargestellte Kombination von zwei 3/3-Proportionalventilen handeln kann. Die Ventileinrichtung 14 ist über Fluidleitungen 15, 16 mit den Fluidanschlüssen 7, 8 verbunden. Ferner ist die Ventileinrichtung 14 mit einer Fluidquelle 17 sowie einem als Schalldämpfer ausgebildeten Fluidauslass 18 gekoppelt.
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Dem Fluidaktor 6 ist eine erste Verarbeitungseinrichtung 20 zugeordnet, die über Sensorleitungen 21, 22 elektrisch mit dem Positionssensor 11 bzw. der Drucksensoreinrichtung 12 verbunden ist. Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung 20 über eine Leitung 23 mit einem Bussystem 30 elektrisch verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung 20 umfasst rein exemplarisch eine Signalaufbereitungseinrichtung 24, eine Recheneinheit 25, eine Speichereinrichtung 26 sowie eine Busschnittstelle 27. Die erste Verarbeitungseinrichtung 20 kann, wie dies in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit schematisch dargestellt ist, als separate Komponente ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die erste Verarbeitungseinrichtung in nicht dargestellter Weise in den Fluidaktor integriert ausgebildet.
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Die Signalaufbereitungseinrichtung 24 ist für eine Aufbereitung der Sensorsignale des Positionssensors 11 und des Drucksensors 12 ausgebildet und kann exemplarisch einen Verstärker für ein eintreffendes analoges Sensorsignal und/oder einen Analog-/Digital-Wandler für eine Digitalwandlung des analogen Sensorsignals umfassen. Die Signalaufbereitungseinrichtung 24 dient demnach dazu, die vom Positionssensor 11 und von der Drucksensoreinrichtung 12 über die Sensorleitungen 21, 22 eintreffenden Sensorsignale in geeigneter Weise aufzubereiten, um eine Weiterverarbeitung durch die Recheneinheit 25 ermöglichen.
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Die, insbesondere als Mikroprozessor ausgebildete, Recheneinheit 25 dient zur Verarbeitung der eintreffenden Sensorsignale sowie zur Berechnung von Gebrauchsdaten aus den Sensorsignalen, gegebenenfalls unter Einbeziehung von Stellsignalen, die an der Busschnittstelle 27 bereitgestellt werden. Ferner ist die Recheneinheit 25 für eine Abspeicherung von ermittelten Gebrauchsdaten sowie von gegebenenfalls an der Busschnittstelle 27 eintreffenden Systemfehlerdaten in die Speichereinrichtung 26 sowie gegebenenfalls für ein Auslesen von gespeicherten Daten, insbesondere der Gebrauchsdaten, aus der Speichereinrichtung 26 ausgebildet.
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Die Speichereinrichtung 26 kann beispielsweise als EEPROM oder als F-RAM oder in anderer Weise als elektronischer, insbesondere remanenter, Speicher ausgebildet sein und dient zur Speicherung der Gebrauchsdaten sowie gegebenenfalls weiterer Daten aus der Gruppe Herstellungsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten. Vorteilhaft ist es, wenn zumindest die Herstellungsdaten in unveränderlicher Weise in der Speichereinrichtung 26 abgespeichert werden. Zusätzlich kann dies auch für einige oder alle anderen Datentypen vorgesehen werden.
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Die Ventileinrichtung 14 ist mit einer zweiten Verarbeitungseinrichtung 40 über eine Steuerleitung 41 elektrisch verbunden. Die zweite Verarbeitungseinrichtung 40 umfasst eine Ansteuerschaltung 42, eine Recheneinheit 43, eine Speichereinrichtung 44 sowie eine Busschnittstelle 45. Dabei ist die, insbesondere als elektrische Endstufe ausgebildete, Ansteuerschaltung 42 für eine Bereitstellung von elektrischer Energie an die Ventileinrichtung 14 vorgesehen und ist mit der Recheneinheit 43 verbunden, die entsprechende Steuersignale an die Ansteuerschaltung 42 bereitstellt. Die Recheneinheit 43 steht zudem elektrisch mit der Speichereinrichtung 44 und der Busschnittstelle 45 in Verbindung und ist dazu ausgebildet, an der Busschnittstelle 45 über eine Busleitung 46 eintreffende Stellsignale in die erforderlichen Steuersignale für die Ansteuerschaltung 42 umzusetzen. Darüber hinaus ist die exemplarisch als Mikroprozessor ausgebildete Recheneinheit 43 für eine Berechnung von Gebrauchsdaten auf Basis der Stellsignale und der daraus resultierenden Steuersignale ausgebildet. Zudem dient die Recheneinheit 43 zur Speicherung der ermittelten Gebrauchsdaten sowie gegebenenfalls weiterer Daten aus der Gruppe Herstellungsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten in die Speichereinrichtung 44. Die Recheneinheit 43 kann zudem für ein Auslesen von gespeicherten Gebrauchsdaten und/oder weiterer gespeicherter Daten aus der Gruppe Herstellungsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten aus der Speichereinrichtung 44 eingerichtet sein, um diese beispielsweise an die Busschnittstelle 45 bereitzustellen. Die Bereitstellung dieser Daten erfolgt insbesondere nach Eintreffen einer entsprechenden Abfrage an der Busschnittstelle 45.
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Die zweite Verarbeitungseinrichtung 40 kann, wie dies in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit schematisch dargestellt ist, als separate Komponente ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die erste Verarbeitungseinrichtung in nicht dargestellter Weise in die Ventileinrichtung integriert ausgebildet.
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Die erste Verarbeitungseinrichtung 20 und die zweite Verarbeitungseinrichtung 40 sind über die Busleitungen 23, 46 mit einer Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Steuereinrichtung 50 umfasst eine Busschnittstelle 51, eine Recheneinheit 52, eine Speichereinrichtung 53 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 54. Die Busschnittstelle 51 ist für eine Buskommunikationsverbindung mit den beiden Verarbeitungseinrichtung 20, 40 über die Busleitungen 23, 46 ausgebildet und kann, wie auch die Busschnittstellen 27 und 45 als separater elektronischer Baustein oder als funktionaler Teil der jeweiligen Recheneinheit 52, 25, 43 ausgebildet sein. Als Busprotokoll für die Buskommunikationsverbindung zwischen den Verarbeitungseinrichtungen 20, 40 und der Steuereinrichtung 50 wird beispielsweise CAN (controller area network) genutzt, andere Buskommunikationsprotokolle können ebenfalls eingesetzt werden, vorzugsweise Multimaster-Busprotokolle.
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Über die Busschnittstelle 51 treffen beispielsweise Sensordaten ein, die von der Verarbeitungseinrichtung 20 bereitgestellt werden. Ferner können über die Busschnittstelle 51 Stellsignale für die Verarbeitungseinrichtung 40 ausgegeben werden, um eine Ansteuerung der Ventileinrichtung 18 zu bewirken.
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In der Recheneinheit 52 findet eine Verarbeitung eintreffender Sensordaten sowie eine Verknüpfung der Sensordaten mit Steuerbefehlen, die über die Kommunikationsschnittstelle 54 von einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuereinrichtung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) bereitgestellt werden, statt. Insbesondere ist vorgesehen, anhand der Steuerbefehle und der Sensordaten eine Positionsregelung und/oder eine Druckregelung für den Fluidaktor 6 durchzuführen, wobei hierzu eine Einflussnahme auf die Ventileinrichtung 14 vorgesehen ist. Für die Positionsregelung werden die Sensordaten des Positionssensors 11 herangezogen, für die Druckregelung, die insbesondere als Schweißdruckregelung für die Schweißelektroden 4, 5 genutzt wird, erfolgt eine Verarbeitung der Sensordaten der Drucksensoreinrichtung 12. Ferner werden in der Recheneinheit 52 gegebenenfalls auftretende Systemfehler ermittelt, beispielsweise durch einen Vergleich von ausgegebenen Stellsignalen mit eintreffenden Sensordaten. Die auftretenden Systemfehler werden sowohl über die Kommunikationsschnittstelle 54 an die übergeordnete Steuereinrichtung als auch über die Busschnittstelle 51 an die zugeordneten Verarbeitungseinrichtung 20, 40 kommuniziert. Dabei besteht die Aufgabe der übergeordneten Steuereinrichtung darin, eine Entscheidung über einen Weiterbetrieb oder eine Abschaltung der Schweißeinrichtung 1 bei Vorliegen eines Systemfehlers vorzunehmen, während die ermittelten Systemfehler in den Speichereinrichtungen 26, 44 der Verarbeitungseinrichtung 20, 40 rein zu Dokumentationszwecken abgespeichert werden.
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Darüber hinaus können derartige Systemfehler auch in der Speichereinrichtung 53 der Steuereinrichtung 50 gespeichert werden, um auch dort eine vollständige Dokumentation für die Schweißeinrichtung 1 abzulegen.
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Bei einer nicht dargestellten Weiterbildung der Schweißeinrichtung ist zwischen der Schweißzange und einem Manipulatorarm, insbesondere einem Arm eines Industrieroboters, eine Ausgleichseinrichtung angeordnet, die eine Schwerkraftkompensation für das Eigengewicht der Schweißzange gewährleistet. Die Ausgleichseinrichtung umfasst einen Fluidzylinder und eine Ventileinrichtung mit Proportionalventil, wobei dem Proportionalventil eine Drucksensoreinrichtung zugeordnet ist. Ferner umfasst die Ausgleichseinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung, wie sie auch der Ventileinrichtung für den Fluidaktor zugeordnet ist, so dass auch in der Verarbeitungseinrichtung der Ausgleichseinrichtung eine Verarbeitung von Sensordaten der Drucksensoreinrichtung sowie eine Speicherung der verarbeiteten Sensordaten als Gebrauchsdaten in einer Speichereinrichtung stattfinden kann. Die Speichereinrichtung kann ferner auch für die Speicherung von Daten aus der Gruppe: Herstellungsdaten, Systemfehlerdaten, Wartungsdaten ausgebildet sein.
