DE102016124384A1

DE102016124384A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken

Info

Publication number: DE102016124384A1
Application number: DE102016124384.1A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Alber
Original assignee: Wisco Lasertechnik GmbH
Current assignee: Baosteel Lasertechnik De GmbH
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: DE102016124384B4; WO2018108340A1; US20190329314A1; CN110062679A; US11173536B2; CN110062679B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer zyklisch arbeitenden Fügevorrichtung 1, insbesondere einer Schweißstation, zum Fügen mehrerer Werkstücke 2, 2a zu einer Platine 3, wobei die Fügevorrichtung 1 mindestens eine erste Transporteinrichtung 4 für ein erstes Werkstück 2 in einem ersten Transportsegment 5 und eine zweite Transporteinrichtung 6 für ein zweites Werkstück 2a in einem zweiten Transportsegment 7 umfasst, und die Transporteinrichtungen 4, 6 zur Einstellung eines Versatzes 8 zwischen Kopf-Enden 9 und/oder Heck-Enden 10 der Werkstücke 2, 2a vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße angesteuert werden, wobei die Steuergröße zumindest einem Transportsegment 5, 7 einer der Transporteinrichtungen 4, 6 zugeordnet ist. (1)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Fügevorrichtung zum Fügen mehrerer Werkstücke zu einer Platine.
Vorrichtungen sowie Verfahren zum Fügen von Werkstücken, beispielsweise mittels Laserschweißen, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Hierbei sind dem Fachmann insbesondere auch Verfahren zum Transportieren und stumpfen Verschweißen von Blechtafeln insbesondere im Karosseriebau der Automobilindustrie bekannt. Dem Fachmann ist hierzu der Begriff „Taylored Blanks“, sog. maßgeschneiderte Blechplatinen, z.B. für die Anwendung in der Automobilindustrie, geläufig. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise in der WO 2015/027346 A1 beschrieben.
Es ist mitunter eine wiederkehrende Anforderung, dass solche Platinen („Taylored Blanks“) mit sehr hoher Genauigkeit miteinander verschweißt werden. Dies bedeutet in anderen Worten, dass Platinen (bzw. „Taylored Blanks“) oftmals nur dann gewissen Qualitätskriterien genügen, wenn ein vorab definierter Versatz der jeweiligen Werkstücke, aus denen die Platine gefertigt wird, möglichst genau eingehalten wird. Hierbei sind dem Fachmann auch die Begrifflichkeiten LEO („leading edge off-set“) bzw. TEO („tailing edge off-set“) bekannt.
Mitunter ist hierbei möglich, dass bei zu hohen Abweichungen eines solchen Versatzes (z.B. LEO bzw. TEO) der Werkstücke der Platine bzw. zu hohen Abweichungen der jeweiligen Positionen der miteinander verschweißten Werkstücke der Platine, die gesamte Platine nicht den Anforderungen entsprechen kann und entsorgt oder nachbearbeitet werden muss. Damit ist unter Umständen erheblicher Mehraufwand bei der Herstellung von maßgeschneiderten Blechplatinen verbunden. Zudem können erhebliche Mehrkosten bei der Produktion solcher Platinen entstehen.
Problematisch ist unter Umständen auch, dass die zur Herstellung einer Platine eingesetzten Werkstücke signifikante Abweichungen ihrer jeweiligen Maße aufweisen können, beispielsweise durch ein Verschneiden, so dass die jeweiligen Platinen durch Verwendung unterschiedlicher Werkstücke entsprechend unterschiedliche Maße aufweisen können. Als weiteres Problem kann ein Verschleiß der Transporteinrichtung angesehen werden. Hierbei kann beispielsweise eine in Transportsegmente eingeteilte Transporteinrichtung durch Verschleiß bzw. durch Dehnung vergrößerte Transportsegmente aufweisen, auf denen transportierte Werkstücke mit unterschiedlichen Positionen zueinander bewegt werden, so dass eine entsprechend verschweißte Platine die genannten Abweichungen aufweisen kann.
Es ist somit möglich, dass der Versatz mehrerer Platinen Unregelmäßigkeiten aufweisen kann, was für die Weiterverarbeitung solcher Platinen von erheblichem Nachteil sein kann.
Aufgabe der Erfindung ist somit, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die ein exaktes Verbinden bei Ausrichtung mehrerer, insbesondere zweier Werkstücke zu einer Platine ermöglichen, und somit eine besonders effiziente Herstellung von Platinen ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Steuerung einer zyklisch arbeitenden Fügevorrichtung, insbesondere einer Schweißstation, zum Fügen mehrerer Werkstücke zu einer Platine vorgeschlagen, wobei die Fügevorrichtung mindestens eine erste Transporteinrichtung für ein erstes Werkstück in einem ersten Transportsegment und eine zweite Transporteinrichtung für ein zweites Werkstück in einem zweiten Transportsegment umfasst, und die Transporteinrichtungen zur Einstellung eines Versatzes zwischen Kopf-Enden und/oder Heck-Enden der Werkstücke vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße angesteuert werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuergröße zumindest einem Transportsegment einer der Transporteinrichtungen zugeordnet ist.
Somit kann eine Einstellung eines Versatzes zwischen Kopf-Enden und/oder Heck-Enden der Werkstücke durch die Transporteinrichtungen erfolgen. Dies ermöglicht aufgrund einer Regelbarkeit der Transporteinrichtungen, dass Platinen mit hoher Genauigkeit produzierbar sind, sollten entsprechende Abweichungen der Maße oder der Positionierung der hergestellten Platine bzw. der dafür eingesetzten Werkstücke ermittelt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuergröße für einen Folgezyklus an der Platine nach dem Fügen mittels eines Erfassungsmittels ermittelt wird. Von Vorteil ist hierbei insbesondere, dass für unmittelbar nachfolgende Werkstücke ggf. notwendige Abweichungen eines Versatzes vorgenommen werden können. So kann Ausschuss reduziert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Steuergröße durch eine Erfassung eines Istwertes des Versatzes zwischen den Kopf-Enden und/oder den Heck-Enden der Werkstücke und/oder der Platine ermittelt wird. Somit werden mehrere Möglichkeiten zur Erfassung eines Versatzes bereitgestellt. Dies ermöglicht eine höhere Genauigkeit der Herstellung der Platinen und stellt somit eine Verbesserung der Effizienz des Verfahrens dar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer Abweichung des Istwertes von einem Sollwert eine Regelabweichung ermittelt wird und diese Regelabweichung einem Regler zugeführt wird, welcher die Transporteinrichtungen in ihrer Transportgeschwindigkeit bei einem nächsten Zyklus des zugeordneten Transportsegments derart gegeneinander regelt, dass die Regelabweichung kompensiert wird. Somit wird ein besonders effizientes Verfahren zum Herstellen verschweißter Werkstücke zu einer Platine bereitgestellt, bei dem der Versatz mit sehr hoher Wiederholgenauigkeit eingehalten werden kann. Ein Ausschuss kann auf diese Weise weiter reduziert werden. Eine Regelabweichung kann auch als Steuergröße aufgefasst werden.
Zudem kann die Erfindung vorsehen, dass vor dem Fügen ein Versatz des ersten Transportsegments relativ zu dem zweiten Transportsegment auf der Basis der Steuergröße eingestellt wird. Ein derartiges Einstellen eines Versatzes kann als Korrektur eines Versatzes aufgefasst werden, die noch vor dem Fügen erfolgt. Somit wird ein noch effizienteres Verfahren mit noch weiter verringertem Ausschuss bereitgestellt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Istwert mit einem Erfassungsmittel erfasst wird. Auf diese Weise kann ein Versatz ermittelt werden.
Vorzugsweise ist das Erfassungsmittel als Sensor und/oder als Kamera ausgestaltet. Diese sind effiziente, einfach zu bedienende und kostengünstige Ausgestaltungen von Erfassungsmitteln.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Istwert mit einem Sollwert abgeglichen wird. Ein derartiger Vergleich mit einem Sollwert stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, bei etwaigen Abweichungen einen Versatz entsprechend zu regeln bzw. einzustellen bzw. anzupassen und eine erhöhte Effizienz des Verfahrens zu gewährleisten.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Steuergröße eine Abweichung eines erfassten Istwertes von einem vorgegebenen Sollwert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine weitere Erfassung eines weiteren Istwertes mit einem weiteren Erfassungsmittel vorzugsweise vor dem Fügen erfolgt. Somit kann das Verfahren noch effizienter betrieben werden und ein Ausschuss noch weiter reduziert werden.
Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass die erste Transporteinrichtung und die zweite Transporteinrichtung je als umlaufendes Band ausgebildet sind und nach dem Erfassen des Versatzes ein Entnehmen der Platine mittels eines Entnahmemittels erfolgt. Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, das Verfahren noch effizienter betreiben zu können. Ein Entnehmen kann auch als Ablegen aufgefasst werden.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass die erste Transporteinrichtung mittels eines ersten Antriebes angetrieben wird und die zweite Transporteinrichtung mittels eines zweiten Antriebes angetrieben wird. Zwei voneinander unabhängige Antriebe können sehr flexible Einstellmöglichkeiten der beiden Transporteinrichtungen ermöglichen, so dass eine entsprechende Fügevorrichtung sehr flexibel benutzbar ist. Dies kann die Effizienz der Fügevorrichtung erheblich steigern.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine zyklisch arbeitende Fügevorrichtung, insbesondere Schweißstation, zum Fügen mehrerer Werkstücke mittels eines Fügemittels zu einer Platine, wobei die Fügevorrichtung mindestens eine erste Transporteinrichtung für ein erstes Werkstück in einem ersten Transportsegment und eine zweite Transporteinrichtung für ein zweites Werkstück in einem zweiten Transportsegment umfasst, wobei die Transporteinrichtungen zur Einstellung eines Versatzes zwischen Kopf-Enden und/oder Heck-Enden der Werkstücke vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße ansteuerbar sind. Erfindungswesentlich ist, dass die Steuergröße zumindest einem Transportsegment einer der Transporteinrichtungen zuordenbar ist.
Eine derartige Vorrichtung ermöglicht, dass Werkstücke mit hoher Genauigkeit miteinander zu einer Platine verschweißt werden können. Diese hohe Genauigkeit ermöglicht eine Reduzierung des Ausschusses. Zudem kann die erforderliche Genauigkeit bei einem Fügen von Werkstücken flexibel verändert werden, ohne die Vorrichtung in Ihrem Betrieb zu unterbrechen.
Somit ist ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung darin zu sehen, dass im laufenden Betrieb der Fügevorrichtung Versatz zweier zu fügender Werkstücke einstellbar bzw. veränderbar ist, insbesondere vor dem Fügen der beiden Werkstücke. Zudem können somit Platinen kontinuierlich mit gleichbleibendem Versatz und damit auch mit gleichbleibender Qualität gefertigt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Fügevorrichtung wenigstens ein Erfassungsmittel umfasst, wobei das Erfassungsmittel zum Erfassen eines Istwertes in einer Transportrichtung vorzugsweise nach dem Fügemittel angeordnet ist. Die Effizienz der Vorrichtung bzw. eine Minderung von Ausschuss kann erhöht werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Fügevorrichtung wenigstens einen ersten Antrieb und wenigstens einen zweiten Antrieb umfasst, wobei die erste Transporteinrichtung mittels des ersten Antriebes antreibbar und die zweite Transporteinrichtung mittels des zweiten Antriebes antreibbar ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die erste Transporteinrichtung zumindest zwei Transportsegmente, insbesondere mindesten sechs Transportsegmente umfasst und dass die zweite Transporteinrichtung zumindest zwei Transportsegmente, insbesondere mindestens sechs Transportsegmente umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Einstellen wenigstens eines Versatzes wenigstens zweier mittels jeweils einer endlosen Transporteinrichtung bewegbarer und mittels eines Fügemittels zu fügender Werkstücke. Hierbei kann vorgesehen sein, dass beide Werkstücke zumindest abschnittsweise entsprechend einem Sollwert relativ zueinander bewegt werden, dass eine erste Erfassungseinrichtung einen ersten Istwert erfasst wird, der mit dem Sollwert verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des Istwertes von dem Sollwert eine Regelabweichung ermittelt und diese einem Regler zugeführt wird und wobei nach Zuführung der Regelabweichung der Sollwert eingestellt wird.
Es kann gleichermaßen ermöglicht werden, Werkstücke mit hoher Genauigkeit miteinander zu einer Platine zu verschweißen. Durch diese hohe Genauigkeit kann ein Ausschuss auf einfache Weise reduziert werden. Zudem kann die erforderliche Genauigkeit bei einem Fügen von Werkstücken flexibel verändert werden, ohne die Vorrichtung in Ihrem Betrieb zu unterbrechen. Somit ist ein weiterer wesentlicher Vorteil, dass im laufenden Betrieb der Vorrichtung Versatz einstellbar bzw. veränderbar ist. Zudem können Platinen kontinuierlich mit gleichbleibendem Versatz und damit auch mit gleichbleibender Qualität gefertigt werden.
Hierzu kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Istwert nach dem Fügen erfasst wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Istwert mit einem vorzugsweise als Kamera ausgebildeten Erfassungsmittel erfasst wird. Eine Kamera ist ein kostengünstiges Gerät, mit dem mit hoher Genauigkeit Istwerte erfassbar sind. Dadurch kann eine Effizienz des Verfahrens gesteigert werden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Istwert mittels eines Erfassungsmittels an einem Werkstück erfasst wird. Dies stellt eine einfache Möglichkeit einer Erfassung dar. Somit kann die Fügevorrichtung ein Erfassungsmittel umfassen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein erster Istwert an einem ersten Werkstück und ein zweiter Istwert an einem zweiten Werkstück erfasst wird. Auf diese Weise können weitere Daten bzw. eine Steuergröße ermittelt werden, die Rückschlüsse auf mögliche Abweichungen von Werkstücken, die miteinander verschweißt werden, zulassen können. Dies kann sich positiv auf die Effizienz des Verfahrens und insbesondere auf die Qualität der produzierten Platinen auswirken.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine weitere Erfassung des Istwertes vorzugsweise vor dem Fügen erfolgt. Somit kann auch noch kurz vor dem Fügen sichergestellt werden, dass der Versatz der Platine den Anforderungen bzw. Vorgaben genügt. Somit kann die Zahl ausgestoßener Platinen signifikant reduziert werden. Dadurch können Kosten bei der Herstellung eingespart werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Erfassungsmittel vor dem Fügemittel in Transportrichtung angeordnet ist.
Möglich ist auch, dass die erste Transporteinrichtung mit einem ersten Antrieb und die zweite Transporteinrichtung mit einem zweiten Antrieb angetrieben wird. Separate Antriebe ermöglichen einfache Regelbarkeit der jeweiligen Transporteinrichtungen. Ein möglicher Wartungsaufwand kann gleichermaßen reduziert werden.
Weiterhin ist möglich, dass die Einstellung des Sollwertes durch Änderung der Geschwindigkeit der ersten und/oder der zweiten Transporteinrichtung erfolgt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mittels einer Speichereinrichtung Istwerte gespeichert werden. Dies kann auch derart aufgefasst werden, dass Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebe der Transporteinrichtungen geändert werden können.
Die Erfindung kann zudem ein Verfahren zum Fügen zweier Werkstücke zu einer Platine vorsehen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein erstes Werkstück mittels einer ersten Transporteinrichtung und ein zweites Werkstück mit einer zweiten Transporteinrichtung zu einem Fügemittel, insbesondere Laserkopf, bewegt und durch dieses Fügemittel mit einem definierten Versatz zusammengefügt, insbesondere verschweißt werden. Wesentlich ist, dass der Versatz mittels eines Sensors oder dergleichen Erfassungsmittel erfasst wird.
Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der Versatz vor einem Ablegen der Platine nach dem Fügen erfasst wird. Dies kann so aufgefasst werden, dass der Versatz vor dem Einlegen zweier weiterer Werkstücke erfolgt. Anders ausgedrückt kann dies auch so aufgefasst werden, dass der Versatz für einen nächsten Zyklus, d.h. für zwei darauffolgende Werkstücke, die miteinander verschweißt werden, erfolgt.
Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass der erfasste Versatz als ein Istwert definiert wird, der mit einem definierten Versatz, welcher als Sollwert definiert werden kann, verglichen wird. Bei etwaigen Abweichungen von Istwert und Sollwert kann eine Regelung erfolgen für die darauffolgenden Werkstücke, die nach dem Vergleichen miteinander verschweißt werden. Bei einer etwaig zu großen Abweichung des Versatzes der Platine ist somit noch möglich, dass ggf. nur diese Platine als Ausschuss behandelt wird. Es wird jedoch ermöglicht, dass die darauffolgende Platine einen festgelegten Versatz aufweist, da die hierfür benötigten Werkstücke vor dem Fügen entsprechend auf den jeweiligen Transporteinrichtungen zueinander positioniert werden.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Erfassen zweier miteinander verbundener, insbesondere verschweißter Werkstücke, insbesondere Platinen, wobei die Vorrichtung eine erste Transporteinrichtung zum Transportieren eines ersten Werkstücks und eine zweite Transporteinrichtung zum Transportieren eines zweiten Werkstückes umfasst und wobei die Vorrichtung ein Fügemittel, insbesondere Laserschweißkopf, umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung wenigstens einen Sensor oder dergleichen Erfassungsmittel umfasst, mittels dem ein Versatz von zwei miteinander zu verbindenden, insbesondere zu verschweißenden Werkstücken nach einem Verbinden, insbesondere Verschweißen, erfassbar ist.
Somit kann noch innerhalb der Vorrichtung erfasst werden, ob die jeweils produzierte Platine vorgegebenen Anforderungen entspricht. Insbesondere kann ermittelt werden, ob die Vorrichtung mit hoher Effizienz betrieben werden kann.
Es kann somit vorgesehen sein, dass eine Erfassung eines Versatzes im laufenden Betrieb erfolgt. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines besonders effizienten Verfahrens.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mittels dem wenigstens einen Sensor eine Änderung eines vorab definierten Versatzes zweier zu verbindender Werkstücke erfassbar ist. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass eine derartige Erfassbarkeit innerhalb der Vorrichtung und/oder vor einem Ablegen der miteinander verbundenen, insbesondere verschweißten Werkstücke ermöglicht wird.
Dementsprechend ist vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor innerhalb der Vorrichtung nach dem Fügemittel angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Effizienz der Vorrichtung mit einfachen Mitteln signifikant erhöhen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn wenigstens ein Sensor nach dem Fügemittel angeordnet ist und eine Erfassung eines Versatzes miteinander verschweißter Werkstücke zu einer Platine vor einem Ablegen der Platine erfolgt. Anstelle eines Ablegens kann auch eine Entnahme der Platine erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin, wenn nach einer derartigen Erfassung des Versatzes ermittelt wird, ob der Versatz der miteinander verschweißten Werkstücke zu einer Platine einem definierten Sollwert entspricht. Falls dies nicht der Fall ist, ist die so gefertigte Platine als Ausschuss anzusehen. Dadurch kann eine Überprüfung des Versatzes noch in der Fügevorrichtung erfolgen, insbesondere im laufenden Betrieb.
Ein Versatz zwischen Kopf-Enden und/oder Heck-Enden der Werkstücke entspricht im Sinne der Erfindung auch einem Versatz. Im Sinne der Erfindung ist ein Versatz einem Seitenversatz gleichzusetzen.
Im Rahmen der Erfindung kann die Platine mit dem Begriff „Taylored Blanks“ bezeichnet werden. Darunter können allgemein so genannte maßgeschneiderte Platinen verstanden werden. Typischerweise kann es sich hierbei um eine Blechplatine handeln, welche beispielsweise aus verschiedenen Werkstoffgüten und Blechdicken zusammengesetzt ist. Hierunter kann auch ein so genanntes vorgefertigtes Halbzeug aufgefasst werden, welches weiterverarbeitet werden kann.
Im Sinne der Erfindung sind die Begriffe „Versatz“ und „Seitenversatz“ als gleichwertig anzusehen. Im Sinne der Erfindung ist unter einer Vorrichtung eine Fügevorrichtung zu verstehen.
Unter einem Erfassungsmittel kann im Sinne der Erfindung beispielsweise auch ein Positionserfassungsmittel verstanden werden. Im Sinne der Erfindung kann ein Erfassungsmittel als Kamera ausgebildet sein. Ein Erfassungsmittel kann im Sinne der Erfindung auch als Sensor ausgebildet sein.
Unter einer Steuergröße kann im Sinne der Erfindung eine Abweichung eines Istwertes von einem Sollwert verstanden werden. Hierunter kann auch eine Differenz eines Istwertes von einem Sollwert verstanden werden. Unter einer Steuergröße kann auch eine Abweichung eines vorgegebenen Versatzes zweier Werkstücke vor einem Fügen und nach einem Fügen verstanden werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

1: eine schematische Darstellung einer erfinderischen Fügevorrichtung im Längsschnitt;
2: eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Ausschnitts einer erfinderischen Fügevorrichtung;
3: eine schematische Darstellung zweier zu einer Platine mit Versatz verbundener Werkstücke;
4: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Fügevorrichtung in einer Draufsicht.

In 1 ist in schematischer Darstellung eine Fügevorrichtung 1 dargestellt. Die Fügevorrichtung 1 ist im Ausführungsbeispiel als Schweißmaschine ausgestaltet. Mit dieser Fügevorrichtung 1 werden Werkstücke zu einer Platine, insbesondere zu „Taylored Blanks“ verschweißt.
Die Fügevorrichtung 1 umfasst Transporteinrichtungen, wobei hier aus Gründen vereinfachter Darstellung lediglich eine zweite Transporteinrichtung 6 gezeigt ist. Es ist vorgesehen, dass die Fügevorrichtung 1 zumindest eine weitere, erste Transporteinrichtung (nicht gezeigt) umfasst.
Sämtliche Merkmale der zweiten Transporteinrichtung 6 können auch bei der nicht dargestellten ersten Transporteinrichtung ausgebildet sein. Der Einfachheit halber kann dies auch so aufgefasst werden, dass die zweite Transporteinrichtung 6 und eine erste Transporteinrichtung identisch ausgebildet sein können und dies bevorzugt auch sind.
Die gezeigte zweite Transporteinrichtung 6 ist als umlaufendes Transportband ausgebildet. Die zweite Transporteinrichtung 6 kann auch als umlaufende Transportkette bzw. als so genannte Schleppkette ausgebildet sein. Die zweite Transporteinrichtung 6 ist vorzugsweise als endlose Transporteinrichtung ausgebildet.
Die Transporteinrichtungen der Fügevorrichtung 1 umfassen jeweils mehrere Transportsegmente, wobei in der 1 ein solches Transportsegment als zweites Transportsegment 7, bestehend aus den Segmentgliedern 24, 24', 24" gezeigt ist. Das zweite Transportsegment 7 umfasst somit eine Vielzahl an Segmentgliedern 24, 24', 24" (siehe hierzu auch 4). Es sind weitere Transportsegmente 7' bzw. 7" dargestellt. Diese umfassen gleichermaßen jeweils Segmentglieder. Analoges ist auch für nicht dargestellte erste Transportsegmente (der ersten Transporteinrichtung) vorgesehen.
Die Transporteinrichtungen der Fügevorrichtung 1 umfassen somit mehrere Transportsegmente. Jeweilige Transportsegmente umfassen jeweils mehrere Segmentglieder.
Zwischen zwei zweiten Transportsegmenten 7, 7', bzw. 7" der zweiten Transporteinrichtung 6 kann ein Werkstück 2 positioniert bzw. abgelegt werden und in Transportrichtung TR zum Fügemittel 17 transportiert werden.
Möglich ist auch, dass ein Werkstück 2 in einem Transportsegment, beispielsweise in einem zweiten Transportsegment 7 abgelegt werden kann.
Beispielsweise ist es möglich, dass zweite Transportsegmente 7 bzw. 7' bzw. 7" jeweils von zwei Begrenzungsmitteln (nicht dargestellt), beispielsweise von so genannten Pushern, begrenzt werden kann.
Somit kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das zweite Transportsegment 7 und auch das erste Transportsegment (nicht gezeigt) hinsichtlich ihrer jeweiligen Längserstreckungen in Transportrichtung TR variabel verstellbar sind.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Fügevorrichtung 1 wenigstens ein Umlegmittel (nicht gezeigt) umfasst, mittels dem ein Begrenzungsmittel umlegbar ist. Auf diese Art kann eine Länge eines ersten Transportsegments (nicht gezeigt) bzw. eines zweiten Transportsegments 7, 7' bzw. 7" auf einfache Weise variabel verstellt werden. So kann ermöglicht werden, dass unterschiedlich große Werkstücke transportiert werden können.
Die erste Transporteinrichtung (nicht gezeigt) ist im Ausführungsbeispiel als endlose Transporteinrichtung ausgebildet und parallel zur zweiten Transporteinrichtung 6 angeordnet (siehe auch 2).
Mittels gezeigter Fügevorrichtung 1 kann ein Verfahren zur Steuerung dieser Fügevorrichtung 1 bereitgestellt werden, wobei in der Fügevorrichtung 1 mehrere Werkstücke - vorliegend zwei Werkstücke 2, 2a - zu einer Platine 3 zusammengefügt werden (siehe auch 2). Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Fügen mittels Laserschweißen. Die Platine 3 kann dabei als so genannter „Taylored Blank“ aufgefasst werden.
Die Fügevorrichtung 1 ermöglicht ein Einstellen eines Versatzes 8 zwischen Kopf-Enden 9 und/oder Heck-Enden 10 der Werkstücke 2, 2a vor dem Fügen. Dies geschieht dadurch, dass die Transporteinrichtungen (dargestellt ist zweite Transporteinrichtung 6) vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße angesteuert werden und die Steuergröße zumindest einem Transportsegment (dargestellt ist zweites Transportsegment 7 bzw. 7' bzw. 7") einer der Transporteinrichtungen zugeordnet ist. Dies gilt ausdrücklich gleichermaßen für erste und zweite Transporteinrichtung inklusive Transportsegmente bzw. Segmentglieder
Um Abweichungen eines vorgegebenen Versatzes der Platine 3 möglichst gering zu halten, umfasst die Fügevorrichtung 1 ein Erfassungsmittel 14, mittels dem ein Versatz 8 zwischen zwei Werkstücken erfassbar ist (siehe auch 2 und 3). Das Erfassungsmittel 14 ist in Transportrichtung TR nach dem Fügemittel 17 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass alternativ oder ergänzend zum Erfassungsmittel 14 ein Erfassungsmittel 14' vorgesehen sein kann, welches in Transportrichtung TR vor dem Fügemittel 17 angeordnet ist.
Die Fügevorrichtung 1 ist als zyklisch arbeitende Fügevorrichtung 1 ausgebildet. Hierbei ist unter einem Zyklus zu verstehen, dass in einem ersten Schritt jeweils ein Werkstück 2 auf jeweils eine Transporteinrichtung 6 aufgelegt wird. In einem zweiten Schritt werden die zwei Werkstücke mittels eines Fügemittels 17 zusammengefügt. Im Ausführungsbeispiel ist das Fügemittel 17 als Laserschweißkopf ausgebildet. Durch das Fügemittel werden die aufgelegten Werkstücke (hier Werkstück 2 dargestellt) zu einer Platine 3 verschweißt. Im Anschluss daran folgt in einem dritten Schritt eine Entnahme der Platine 3.
Im Anschluss daran beginnt mit dem ersten Schritt ein neuer bzw. ein weiterer Zyklus.
Bezüglich des ersten Schritts des Zyklus kann das Auflegen der Werkstücke beispielsweise an einem Startpunkt 21 erfolgen. Hierfür kann ein Zuführmittel 12 vorgesehen sein, das beispielsweise auch als Roboter ausgebildet sein kann. Bezüglich des zweiten Schritts kann das Fügemittel 17 wie im Ausführungsbeispiel als Laserschweißkopf ausgebildet sein. Durch das Fügemittel 17 werden die aufgelegten Werkstücke (hier Werkstück 2 dargestellt) zu einer Platine 3 verschweißt. Der zweite Schritt kann auch so aufgefasst werden, dass Platine 3 bzw. Werkstücke 2, 2a in Bearbeitung 18 sind. Bezüglich des dritten Schritts kann wie im Ausführungsbeispiel ein Entnahmemittel 13 vorgesehen sein, mit dem die fertige Platine 3 aus der Fügevorrichtung 1 entnommen werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fügemittel 17 ortsfest ist. Die Entnahme der Platine erfolgt im Ausführungsbeispiel an einem Endpunkt 22. Dieser Endpunkt 22 kann auch einen Bereich umfassen und ist keineswegs einschränkend festgelegt. Der Startpunkt 21 ist in gleicher Weise keineswegs festgelegt und kann auch einen Bereich umfassen.
Die gezeigte zweite Transporteinrichtung 6 kann somit mindestens einen Startpunkt 21 und einen Endpunkt 22 umfassen, wobei zwischen diesen beiden Punkten eine im Wesentlichen ebene Fläche 19 angeordnet sein kann. Auf dieser Fläche werden die Werkstücke 2, 2a bzw. die zu einer Platine 3 verbundenen Werkstücke 2, 2a transportiert (siehe 2). Die ebene Fläche 19 kann auch derart ausgestaltet sein, dass diese nicht horizontal plan ist. Es kann zudem vorgesehen sein, dass erste Transporteinrichtung (nicht gezeigt) und zweite Transporteinrichtungen 6 zueinander geneigt sind, vorzugsweise zwischen 1° und 5°, besonders bevorzugt um 2°.
Nach einer Entnahme der Platine 3, beispielsweise durch das Entnahmemittel 13, läuft die zweite Transporteinrichtung 6 um bis zu einem Startpunkt 21. Dies gilt auch für die nicht gezeigte erste Transporteinrichtung.
In der gängigen Praxis kann es nun vorkommen, dass unmittelbar vor Beginn des Fügens, beispielsweise des Schweißprozesses, z.B. durch bauartbedingte Toleranzen in der Fügevorrichtung 1 eine Abweichung eines vorgegebenen Versatzes einer Platine 3 erfolgen kann. Dies heißt in anderen Worten ausgedrückt, dass zwei miteinander zu fügende Werkstücke zu einer Platine abweichend von einem vorgegebenen Versatz der beiden Werkstücke, beispielsweise Leo und/oder TEO, vor einem Fügen positioniert werden, so dass nach dem Fügen Abweichungen aufgrund stoffschlüssigen Verbindens der beiden Werkstücke nicht mehr geändert werden können (siehe auch 2 und 3). Mitunter kann eine auf diese Weise produzierte Platine 3 aufgrund zu großer Abweichungen des vorhandenen Versatzes 8 (siehe z.B. 3) von einem vorgegebenen Versatz nicht mehr für weitere Prozessschritte verwendet werden und stellt somit Ausschuss dar.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass in der Fügevorrichtung 1 ein Erfassungsmittel 14 vorgesehen ist, welches einen Versatz 8 der Platine 3 erfasst bzw. detektiert. Das Erfassungsmittel 14 wird einem Transportsegment 7 (bzw. 7' bzw. 7") und/oder einem Begrenzungsmittel (nicht dargestellt) eines Transportsegments 7, 7' bzw. 7" zugeordnet.
Unmittelbar vor einem nachfolgenden Fügen, d.h. nachdem eine Platine 3 fertig gestellt wurde und zwei weitere (neue) Werkstücke aufgelegt werden, wird diesem zugeordneten Transportsegment 7, 7' bzw. 7" und/oder diesem zugeordneten Begrenzungsmittel eines Transportsegments 7, 7' bzw. 7" ein zweiter Antrieb 15 einer Transporteinrichtung 6 entsprechend dem erfassten bzw. detektierten Versatz 8 relativ zum Antrieb einer weiteren Transporteinrichtung (z.B. einer ersten Transporteinrichtung) im laufenden Betrieb versetzt (nicht dargestellt). Dieser weitere Antrieb der z.B. ersten Transporteinrichtung kann als erster Antrieb aufgefasst werden.
Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein zweiter Antrieb gegenüber einem ersten Antrieb vorübergehend beschleunigt oder verzögert wird. Dies kann auch umgekehrt erfolgen.
Somit wird nach einem Fügen zweier Werkstücke 2, 2a zu einer Platine 3 in einem ersten Schritt detektiert, ob ein Versatz 8 vorgegebenen Werten entspricht, beispielsweise einem Sollwert. Dieser erste Schritt erfolgt nach dem Fügen. In einem zweiten Schritt wird der ermittelte Versatz einem Transportsegment 7, 7' bzw. 7" zugeordnet. In einem dritten Schritt erfolgt nach einer Zuordnung und bei einer Abweichung des detektierten Versatzes eine Regelung mittels eines Reglers 11 der Transportsegmente 7, 7' bzw. 7" bzw. der Transporteinrichtung 6, derart, dass Abweichungen des Versatzes 8 kompensiert werden.
In der 2 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Ausschnitts einer erfinderischen Fügevorrichtung (siehe 1) gezeigt. Die Werkstücke 2, 2a sind auf Transporteinrichtungen 4, 6 angeordnet. Es ist eine erste Transporteinheit 4 und eine zweite Transporteinheit 6 dargestellt. Die miteinander verbundenen Werkstücke 2, 2a weisen eine Fügeverbindung, insbesondere Schweißnaht 20 auf. Weiterhin ist ein Versatz 8 zwischen Kopf-Enden 9 gezeigt, welcher im Rahmen der Erfindung als LEO („leading edge off-set“) bezeichnet werden kann. Zudem ist ein Versatz 8 zwischen Heck-Enden 10 gezeigt, der im Rahmen der Erfindung als TEO („tailing edge off-set“) bezeichnet werden kann (siehe auch 3). In der 3 ist zudem die fertig gestellte Platine 3 gezeigt.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Fügevorrichtung (1) in einer Draufsicht. Hierbei sind zur vereinfachten Darstellung keine aufgelegten Werkstücke dargestellt. Es ist dargestellt, dass die Fügevorrichtung eine erste Transporteinrichtung 4 und eine zweite Transporteinrichtung 6 umfasst. Weiterhin ist dargestellt, dass die erste Transporteinrichtung 4 mehrere Segmentglieder 23', 23", 23''', 23'''' und dass die zweite Transporteinrichtung 6 mehrere Segmentglieder 24', 24", 24‘‘‘, 24‘‘‘‘ umfasst. Im Ausführungsbeispiel ist beispielhaft dargestellt, dass je ein Transportsegment drei Segmentglieder umfasst. Abweichend hiervon kann auch vorgesehen sein, dass jedes Transportsegment 5, 7 mehr oder weniger als drei Segmentglieder umfasst.
Somit kann die Erfindung vorsehen, dass das erste Transportsegment 5 mindestens ein Segmentglied 23 umfasst und dass das zweite Transportsegment 7 mindestens ein Segmentglied 24 umfasst.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Segmentglieder 23, 23', 23'', 23‘‘‘, 23'''' bzw. 24, 24', 24", 24''', 24‘‘‘‘ derart voneinander beabstandet sind, dass ein Zwischenraum zwischen einzelnen Segmentgliedern ausgebildet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass Segmentglieder derart angeordnet sind, dass kein Zwischenraum ausgebildet wird (siehe 2).
Es kann vorgesehen sein, dass die Transporteinrichtungen je als umlaufende Transportkette bzw. als so genannte Schleppkette ausgebildet sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Segmentglieder als Kettenglieder der Schleppkette ausgebildet sind.
In nicht näher dargestellter Art und Weise kann vorgesehen sein, dass an der Transporteinrichtung als Pusher ausgebildete Begrenzungsmittel angeordnet, insbesondere angelenkt sind. Durch solche Pusher können Transportsegmente gebildet werden und variabel in ihrer Länge verstellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass solche Pusher an den Segmentgliedern, insbesondere an Kettengliedern angelenkt sind.
Bezugszeichenliste

1: Fügevorrichtung
2, 2a: Werkstücke
3: Platine
4: erste Transporteinrichtung
5: erstes Transportsegment
6: zweite Transporteinrichtung
7: zweites Transportsegment
7': zweites Transportsegment
7": zweites Transportsegment
8: Versatz
9: Kopf-Enden (der Werkstücke)
10: Heck-Enden (der Werkstücke)
11: Regler
12: Zuführmittel
13: Entnahmemittel
14: Erfassungsmittel
14': Erfassungsmittel (vor dem Fügemittel 17)
15: Zweiter Antrieb
17: Fügemittel
18: Platine 3 bzw. Werkstücke 2, 2a in Bearbeitung
19: Ebene Fläche (der Transporteinrichtung 4)
20: Fügeverbindung
21: Startpunkt
22: Endpunkt
23: Segmentglied (des ersten Transportsegments)
23': Segmentglied (des ersten Transportsegments)
23": Segmentglied (des ersten Transportsegments)
23‘‘‘: Segmentglied (des ersten Transportsegments)
23‘‘‘‘: Segmentglied (des ersten Transportsegments)
24: Segmentglied (des zweiten Transportsegments)
24": Segmentglied (des zweiten Transportsegments)
24‘‘‘: Segmentglied (des zweiten Transportsegments)
24‘‘‘‘: Segmentglied (des zweiten Transportsegments)
TR: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/027346 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer zyklisch arbeitenden Fügevorrichtung (1), insbesondere einer Schweißstation, zum Fügen mehrerer Werkstücke (2, 2a) zu einer Platine (3), wobei die Fügevorrichtung (1) mindestens eine erste Transporteinrichtung (4) für ein erstes Werkstück (2) in einem ersten Transportsegment (5) und eine zweite Transporteinrichtung (6) für ein zweites Werkstück (2a) in einem zweiten Transportsegment (7) umfasst, und die Transporteinrichtungen (4, 6) zur Einstellung eines Versatzes (8) zwischen Kopf-Enden (9) und/oder Heck-Enden (10) der Werkstücke (2, 2a) vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße zumindest einem Transportsegment (5, 7) einer der Transporteinrichtungen (4, 6) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße für einen Folgezyklus an der Platine (3) nach dem Fügen mittels eines Erfassungsmittels (14) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße durch eine Erfassung eines Istwertes des Versatzes (8) zwischen den Kopf-Enden (9) und/oder den Heck-Enden (10) der Werkstücke (2, 2a) und/oder der Platine (3) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung des Istwertes von einem Sollwert eine Regelabweichung ermittelt wird und diese Regelabweichung einem Regler (11) zugeführt wird, welcher die Transporteinrichtungen (4, 6) in ihrer Transportgeschwindigkeit bei einem nächsten Zyklus des zugeordneten Transportsegments derart gegeneinander regelt, dass die Regelabweichung kompensiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fügen ein Versatz (8) des ersten Transportsegments (5) relativ zu dem zweiten Transportsegment (7) auf der Basis der Steuergröße eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert mit einem Erfassungsmittel (14), vorzugsweise nach dem Fügen erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert mit einem Sollwert abgeglichen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Erfassung eines weiteren Istwert mit einem weiteren Erfassungsmittel vorzugsweise vor dem Fügen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Transporteinrichtung (4) und die zweite Transporteinrichtung (6) je als umlaufendes Band ausgebildet sind und nach dem Erfassen des Versatzes (8) ein Entnehmen der Platine (3) mittels eines Entnahmemittels (13) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Transporteinrichtung (4) mittels eines ersten Antriebes angetrieben wird und die zweite Transporteinrichtung (6) mittels eines zweiten Antriebes (15) angetrieben wird.
Zyklisch arbeitende Fügevorrichtung (1), insbesondere Schweißstation, zum Fügen mehrerer Werkstücke (2, 2a) mittels eines Fügemittels (17) zu einer Platine (3), wobei die Fügevorrichtung (1) mindestens eine erste Transporteinrichtung (4) für ein erstes Werkstück (2) in einem ersten Transportsegment (5) und eine zweite Transporteinrichtung (6) für ein zweites Werkstück (2a) in einem zweiten Transportsegment (7) umfasst, wobei die Transporteinrichtungen (4, 6)zur Einstellung eines Versatzes (8) zwischen Kopf-Enden (9) und/oder Heck-Enden (10) der Werkstücke (2, 2a) vor dem Fügen unabhängig voneinander über mindestens eine Steuergröße ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße zumindest einem Transportsegment (5, 7) einer der Transporteinrichtungen (4, 6) zuordenbar ist.
Fügevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügevorrichtung wenigstens ein Erfassungsmittel (14) umfasst, wobei das Erfassungsmittel (14) zum Erfassen eines Istwertes in einer Transportrichtung (TR) vorzugsweise nach dem Fügemittel (17) angeordnet ist.
Fügevorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügevorrichtung wenigstens einen ersten Antrieb und wenigstens einen zweiten Antrieb (15) umfasst, wobei die erste Transporteinrichtung (4) mittels des ersten Antriebes antreibbar und die zweite Transporteinrichtung (6) mittels des zweiten Antriebes (15) antreibbar ist.
Fügevorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Transporteinrichtung (4) zumindest zwei Transportsegmente (5), insbesondere mindestens sechs Transportsegmente umfasst und dass die zweite Transporteinrichtung (6) zumindest zwei Transportsegmente (7, 7", 7"), insbesondere mindestens sechs Transportsegmente umfasst.