DE102016206031A1

DE102016206031A1 - Welding device and method for welding process monitoring and / or control

Info

Publication number: DE102016206031A1
Application number: DE102016206031.7A
Authority: DE
Inventors: Patrick Nickel; Josephine Stolze
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Es ist eine Schweißvorrichtung (2) und ein Verfahren zur Überwachung und Regelung eines Schweißprozesses bereitgestellt. Die Schweißvorrichtung (2) umfasst ein Schweißwerkzeug (41) zur Herstellung einer Schweißverbindung (7) an mindestens einem Werkstück (5; 5, 6), eine Einrichtung (50) zur Überwachung und/oder -regelung eines mit dem Schweißwerkzeug (41) ausgeführten Schweißprozesses, und eine Regeleinrichtung (10) zur Regelung des Schweißprozesses, wobei die Einrichtung (50) aufweist ein Ermittlungsmodul (53) zur Bearbeitung mindestens einer Schweißprozessgröße (UAC, FAC, ISAC, φAC), die mit einer Erfassungseinrichtung (30) bei der Durchführung des Schweißprozesses erfasst wurde, und zur Ermittlung mindestens eines Istwerts einer weiteren Schweißprozessgröße (TAC, dLAC) des durchgeführten Schweißprozesses auf der Grundlage der mindestens einen von der Erfassungseinrichtung (30) erfassten Schweißprozessgröße (UAC, FAC, ISAC, φAC) und eines vorbestimmten Modells (521), und ein Modul (51) zur Ausgabe des von dem Ermittlungsmodul (53) ermittelten mindestens einen Istwerts der weiteren Schweißprozessgröße (TAC, dLAC) an eine Regeleinrichtung (10) zur Regelung des Schweißprozesses und/oder eine Überwachungseinrichtung (25) zur Überwachung des Schweißprozesses.There is provided a welding apparatus (2) and a method for monitoring and controlling a welding process. The welding device (2) comprises a welding tool (41) for producing a welded joint (7) on at least one workpiece (5, 5, 6), a device (50) for monitoring and / or regulating a joint executed with the welding tool (41) Welding process, and a control device (10) for controlling the welding process, wherein the device (50) comprises a determination module (53) for processing at least one welding process variable (UAC, FAC, ISAC, φAC), with a detection device (30) in the implementation of the welding process, and for determining at least one actual value of a further welding process variable (TAC, dLAC) of the performed welding process on the basis of the at least one welding process variable (UAC, FAC, ISAC, φAC) detected by the detecting device (30) and a predetermined model ( 521), and a module (51) for outputting the at least one actual value determined by the determination module (53) welding process variable (TAC, dLAC) to a control device (10) for controlling the welding process and / or a monitoring device (25) for monitoring the welding process.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung, und ein Verfahren zur Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung.The present invention relates to a welding apparatus, and a method for welding process monitoring and / or control.

In der automatisierten Fahrzeugfertigung werden Schweißvorrichtungen zum Schweißen von Schweißverbindungen an beispielsweise einer Karosserie eines Fahrzeugs, wie Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen, Flugzeug, usw., eingesetzt. Hier, wie auch in anderen Fertigungsanlagen, wie beispielsweise Fertigungsstraßen für Möbel usw., werden metallische Teile durch Schweißen mit Hilfe eines Schweißwerkzeugs einer Schweißvorrichtung verbunden.In automated vehicle manufacturing, welding devices are used to weld welded joints to, for example, a body of a vehicle, such as a motor vehicle, truck, airplane, and so forth. Here, as well as in other manufacturing facilities, such as furniture production lines, etc., metallic parts are joined by welding using a welding tool of a welding apparatus.

Zur Überwachung und/oder zur Regelung eines mit dem Schweißwerkzeug ausgeführten Schweißprozesses werden üblicherweise Sensoren zur Erfassung der Prozessgrößen eingesetzt, die für die Überwachung und/oder zur Regelung relevant sind. Beispielsweise können an einer Schweißelektrode des Schweißwerkzeugs die Prozessgrößen Elektrodenkraft F, Elektrodenspannung U, Schweißstrom I und Phasenanschnitt/Pulsweite φ gemessen werden.For monitoring and / or regulating a welding process carried out with the welding tool, sensors for detecting the process variables that are relevant for monitoring and / or regulation are usually used. For example, the process variables electrode force F, electrode voltage U, welding current I and phase angle / pulse width φ can be measured at a welding electrode of the welding tool.

Bei der Anmelderin entstand der Bedarf, zusätzlich auch noch die Prozessgrößen Temperatur der hergestellten Schweißverbindung und/oder die Abmessungen der hergestellten Schweißverbindung zu überwachen. Mit Hilfe dieser weiteren Prozessgrößen kann eine weitere Optimierung des Schweißprozesses erzielt werden.In the applicant, the need arose to additionally monitor the process variables temperature of the welded joint produced and / or the dimensions of the weld produced. With the help of these additional process variables, a further optimization of the welding process can be achieved.

Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems, wäre der Einsatz von zusätzlichen Sensoren an dem Schweißwerkzeug, insbesondere der Schweißelektrode. Beispielsweise könnten ein Temperatursensor und ein Sensor, wie beispielsweise ein Ultraschallkopf, zur Messung des Schweißlinsendurchmessers, und gegebenenfalls weitere Sensoren an der Schweißelektrode angebracht werden. Ergebnis einer derartigen Lösung wäre, dass das Volumen der Schweißelektrode und damit des Schweißwerkzeugs zunehmen würde.One approach to solving this problem would be to use additional sensors on the welding tool, in particular the welding electrode. For example, a temperature sensor and a sensor, such as an ultrasonic head, for measuring nugget diameter, and possibly other sensors could be attached to the welding electrode. The result of such a solution would be that the volume of the welding electrode and thus of the welding tool would increase.

Jedoch sind mit einem Schweißwerkzeug beispielsweise bei einer Karosserie auch an schwer zugänglichen Stellen Schweißverbindungen herzustellen. Zum Bewerkstelligen derartiger Schweißverbindungen ist eine besonders schlanke Geometrie der Schweißelektrode gefordert. Infolgedessen ist ein Anbringen von Sensoren an der Schweißelektrode aufgrund deren damit einhergehenden Volumenzunahme in vielen Fällen unvorteilhaft.However, with a welding tool, for example, in a body to make welds in hard to reach places. To accomplish such welds a particularly slim geometry of the welding electrode is required. As a result, attaching sensors to the welding electrode is disadvantageous in many cases due to their concomitant increase in volume.

Noch dazu herrschen beim Schweißprozess im Bereich der Schweißelektrode systembedingt oft ungünstige Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise eine hohe Temperatur. Dadurch ist die Sensorintegration oft schwierig oder gar wegen drohender Beschädigung oder Zerstörung des Sensors während des Schweißprozesses unmöglich.Moreover, in the welding process in the area of the welding electrode, unfavorable ambient conditions, such as, for example, a high temperature, often prevail as a result of the system. As a result, sensor integration is often difficult or even impossible due to imminent damage or destruction of the sensor during the welding process.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweißvorrichtung und ein Verfahren zur Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Schweißvorrichtung und ein Verfahren zur Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung bereitgestellt werden, bei welchen eine verbesserte Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung mit geringen Kosten und mit großer Prozesssicherheit auch bei kompakter oder schlanker Bauform des Schweißwerkzeugs ausführbar ist.Therefore, it is an object of the present invention to provide a welding apparatus and a method for welding process monitoring and / or control, with which the aforementioned problems can be solved. In particular, a welding device and a method for welding process monitoring and / or control are to be provided, in which an improved welding process monitoring and / or regulation with low cost and with high process reliability even with compact or slim design of the welding tool can be executed.

Diese Aufgabe wird durch eine Schweißvorrichtung zur Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung nach Anspruch 1 gelöst. Die Schweißvorrichtung hat ein Schweißwerkzeug zur Herstellung einer Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück, eine Einrichtung zur Überwachung und/oder -regelung eines mit dem Schweißwerkzeug ausgeführten Schweißprozesses, und eine Regeleinrichtung zur Regelung des Schweißprozesses, wobei die Einrichtung aufweist ein Ermittlungsmodul zur Bearbeitung mindestens einer Schweißprozessgröße, die mit einer Erfassungseinrichtung bei der Durchführung des Schweißprozesses erfasst wurde, und zur Ermittlung mindestens eines Istwerts einer weiteren Schweißprozessgröße des durchgeführten Schweißprozesses auf der Grundlage der mindestens einen von der Erfassungseinrichtung erfassten Schweißprozessgröße und eines vorbestimmten Modells, und ein Modul zur Ausgabe des von dem Ermittlungsmodul ermittelten mindestens einen Istwerts der weiteren Schweißprozessgröße an eine Regeleinrichtung zur Regelung des Schweißprozesses und/oder eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Schweißprozesses.This object is achieved by a welding device for welding process monitoring and / or control according to claim 1. The welding device has a welding tool for producing a welded joint on at least one workpiece, a device for monitoring and / or regulating a welding process carried out with the welding tool, and a control device for controlling the welding process, wherein the device has a determination module for processing at least one welding process variable, which was detected by a detection device during the execution of the welding process, and for determining at least one actual value of a further welding process variable of the performed welding process on the basis of at least one detected by the detection device welding process variable and a predetermined model, and a module for output of the determined by the determination module at least one actual value of the further welding process variable to a control device for controlling the welding process and / or a monitoring device for monitoring welding process.

Mit der Schweißvorrichtung ist es ausreichend, beim Herstellen einer Schweißverbindung die Prozessgrößen Elektrodenkraft F, Elektrodenspannung U, Schweißstrom I und Phasenanschnitt/Pulsweite φ zu messen. Somit sind aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung der Vorrichtung keine Sensoren für die Temperaturüberwachung, wie Erfassung des Temperaturverlaufs zur Regelung der Temperatur der Schweißverbindung, erforderlich. Dadurch entfallen die Kosten für die Sensoren sowie deren Installation, wodurch sich auch ein geringerer Wartungsaufwand ergibt. With the welding device, it is sufficient to measure the process variables electrode force F, electrode voltage U, welding current I and phase angle / pulse width φ when producing a welded joint. Thus, due to the described embodiment of the device no sensors for temperature monitoring, such as detection of the temperature profile for controlling the temperature of the welded joint, required. This eliminates the cost of the sensors and their installation, which also results in a lower maintenance.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Schweißvorrichtung liegt darin, dass ein geringer Wartungsaufwand der zugehörigen Schweißvorrichtung vorliegt.Another advantage of the welding device described is that there is a low maintenance of the associated welding device.

Insgesamt kann bei der Schweißvorrichtung durch den Wegfall der Sensoren eine Eliminierung von Fehlerquellen erreicht werden. Noch dazu ist aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung der Schweißvorrichtung ein Einsatz ihres Schweißwerkzeugs auch bei extremen Umgebungsbedingungen möglich.Overall, elimination of sources of error can be achieved in the welding device by eliminating the sensors. Moreover, owing to the described design of the welding device, it is possible to use its welding tool even under extreme environmental conditions.

Die Schweißvorrichtung ist darüber hinaus auch derart ausgestaltet, dass ein skalierbarer Aufwand der Modellierung entsprechend der geforderten Genauigkeit entsteht.In addition, the welding device is also designed such that a scalable expenditure of the modeling arises in accordance with the required accuracy.

Somit ermöglicht es die Schweißvorrichtung, bei kompakter und schlanker Bauform des Schweißwerkzeugs sowie mit geringen Kosten und mit großer Prozesssicherheit eine verbesserte Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung zu realisieren.Thus, the welding device makes it possible to realize an improved welding process monitoring and / or control with a compact and slim design of the welding tool as well as with low costs and with great process reliability.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Schweißvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous further embodiments of the welding device are specified in the dependent claims.

Möglicherweise ist die von der Erfassungseinrichtung bei Durchführen eines Schweißprozesses erfasste mindestens eine Schweißprozessgröße der Kraft-Istwert der Kraft eines Andrückens eines Schweißwerkzeugs an mindestens ein zu schweißendes Werkstück und/oder der Spannungs-Istwert der Elektrodenspannung, die zwischen zwei Schweißelektroden anliegt, und/oder der Schweißstrom-Istwert des Schweißstroms, der beim Schweißen an einer Schweißelektrode eines Schweißwerkzeugs fließt, und/oder der Phasenanschnitt-Istwert des Schweißstroms.The at least one welding process variable detected by the detection device when carrying out a welding process may be the force actual value of the force of a pressing tool against at least one workpiece to be welded and / or the voltage actual value of the electrode voltage applied between two welding electrodes and / or the Welding current actual value of the welding current flowing during welding at a welding electrode of a welding tool, and / or the phase-angle actual value of the welding current.

Zudem kann der mindestens eine Istwert der weiteren Schweißprozessgröße der Temperatur-Istwert der Temperatur der Schweißverbindung sein, die beim Herstellen der Schweißverbindung vorliegt und/oder der Abmessungs-Istwert der Abmessung der Schweißverbindung sein.In addition, the at least one actual value of the further welding process variable may be the actual temperature value of the temperature of the welded joint that is present during the production of the welded joint and / or the actual dimension value of the dimension of the welded joint.

In einer Ausgestaltung kann die Regeleinrichtung ein Regelwerterstellmodul zum Vergleich der mindestens einen weiteren Schweißprozessgröße mit einem Referenzwert aufweisen.In one embodiment, the control device may have a Regelwerterstellmodul for comparing the at least one further welding process variable with a reference value.

In einer speziellen Ausgestaltung kann die Regeleinrichtung aufweisen: eine Prozessregeleinheit zur Regelung der Elektrodenspannung und zur Regelung der Kraft eines Andrückens eines Schweißwerkzeugs an mindestens ein zu schweißendes Werkstück, und eine Stromregeleinheit zur Regelung des Schweißstroms und des Phasenanschnitts des Schweißstroms, wobei die Prozessregeleinheit eine Regelung auf der Grundlage eines Vergleichs von Istwerten mit Referenzwerten für die Elektrodenspannung und die Kraft sowie mindestens einer zusätzlichen Schweißprozessgröße ausgestaltet ist, wobei die mindestens eine zusätzliche Schweißprozessgröße der Schweißstrom und/oder der Phasenanschnitt des Schweißstroms und/oder mindestens eine von dem Ermittlungsmodul ermittelte weitere Schweißprozessgröße ist.In a specific embodiment, the control device may comprise: a process control unit for controlling the electrode voltage and for controlling the force of pressing a welding tool on at least one workpiece to be welded, and a current control unit for controlling the welding current and the phase angle of the welding current, wherein the process control unit on a control the basis of a comparison of actual values with reference values for the electrode voltage and the force and at least one additional welding process variable is configured, wherein the at least one additional welding process variable is the welding current and / or the phase angle of the welding current and / or at least one further welding process variable determined by the determination module.

Die Schweißvorrichtung hat möglicherweise zudem eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Istwerten der Schweißprozessgröße beim Durchführen eines Schweißprozesses.The welding device may also have a detection device for detecting actual values of the welding process variable when carrying out a welding process.

Denkbar ist auch, dass die Schweißvorrichtung aufweist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der bei Durchführen eines Schweißprozesses mindestens einen erfassten Schweißprozessgröße und der von dem Ermittlungsmodul ermittelten mindestens einen weiteren Prozessgröße, und/oder eine Regeleinrichtung zur Regelung der bei Durchführen eines Schweißprozesses mindestens einen erfassten Schweißprozessgröße auf der Grundlage der bei Durchführen eines Schweißprozesses mindestens einen erfassten Schweißprozessgröße und einem Ergebnis einer Überwachung der Überwachungseinrichtung.It is also conceivable for the welding device to have a monitoring device for monitoring the at least one detected welding process variable and the at least one further process variable determined by the determination module, and / or a control device for controlling the at least one detected welding process variable on execution of a welding process The basis of at least one detected welding process variable when performing a welding process and a result of monitoring the monitoring device.

In einer Ausgestaltung ist das Schweißwerkzeug eine Schweißzange, die zwei Schweißelektroden zum Herstellen eines Schweißpunkts als Schweißverbindung von mindestens einem Werkstück aufweist.In one embodiment, the welding tool is a welding tongs, which has two welding electrodes for producing a welding point as a welded connection of at least one workpiece.

Die zuvor beschriebene Schweißvorrichtung kann Teil einer Anlage zur Bearbeitung von Gegenständen sein, wobei die Schweißvorrichtung zur Bearbeitung mindestens eines Werkstücks eines Gegenstands vorgesehen ist. The welding device described above may be part of an apparatus for processing objects, wherein the welding device is provided for processing at least one workpiece of an object.

Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung nach Anspruch 10 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Durchführen eines Schweißprozesses, bei welchem mit einem Schweißwerkzeug eine Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück hergestellt wird; Erfassen, bei dem Durchführen des Schweißprozesses, mindestens einer Schweißprozessgröße mit einer Erfassungseinrichtung; Bearbeiten, mit einem Ermittlungsmodul, mindestens einer Schweißprozessgröße, die bei dem Erfassungsschritt erfasst wurde; Ermitteln, mit dem Ermittlungsmodul, mindestens eines Istwerts einer weiteren Schweißprozessgröße des durchgeführten Schweißprozesses auf der Grundlage der mindestens einen von der Erfassungseinrichtung erfassten Schweißprozessgröße und eines vorbestimmten Modells; und Ausgeben des von dem Ermittlungsmodul ermittelten mindestens einen Istwerts der weiteren Schweißprozessgröße an eine Regeleinrichtung zur Regelung des Schweißprozesses und/oder eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Schweißprozesses.The object is also achieved by a method for welding process monitoring and / or control according to claim 10. The method comprises the steps of: performing a welding process in which a welding joint is used to weld to at least one workpiece; Detecting, in performing the welding process, at least one welding process variable with a detection device; Processing, with a discovery module, at least one weld process size captured at the capture step; Determining, with the determination module, at least one actual value of a further welding process variable of the performed welding process based on the at least one welding process variable detected by the detecting device and a predetermined model; and outputting the at least one actual value of the further welding process variable determined by the determination module to a control device for controlling the welding process and / or a monitoring device for monitoring the welding process.

Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Schweißvorrichtung genannt sind.The method achieves the same advantages as mentioned above with respect to the welding device.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich des Ausführungsbeispiels und seiner Modifikationen beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with respect to the exemplary embodiment and its modifications. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention with reference to the accompanying drawings and an exemplary embodiment is described in detail. Show it:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Anlage mit einer Schweißvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und 1 a simplified block diagram of a system with a welding device according to a first embodiment; and

2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines von der Schweißvorrichtung ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 2 a flowchart illustrating a process performed by the welding apparatus according to the first embodiment.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.

1 zeigt eine Anlage 1 mit einer Schweißvorrichtung 2. Die Anlage 1 kann beispielsweise eine Fertigungsstraße für Gegenstände 8, wie Fahrzeugrohkarosserien, Fahrzeuge, Möbel, Baugegenstände, usw. sein. Die Anlage 1 kann aber auch nur zur Behandlung von bereits gefertigten Gegenständen 8, wie eine Wartung der Gegenstände 8, ausgestaltet sein. 1 shows a plant 1 with a welding device 2 , The attachment 1 For example, a production line for items 8th such as vehicle bodywork, vehicles, furniture, building objects, etc. The attachment 1 but can also only for the treatment of already manufactured objects 8th as a maintenance of the objects 8th be designed.

In der Anlage 1 können insbesondere metallische Werkstücke 5, 6 durch Schweißen mit der Schweißvorrichtung 2 derart verbunden werden, dass eine Schweißverbindung 7 hergestellt wird. Es ist aber auch möglich, dass nur ein Werkstück 5 an seinen Rändern mit einer Schweißverbindung 7 verbunden wird. Zum Herstellen der Schweißverbindung 7 führt die Schweißvorrichtung 2 einen Schweißprozess durch. Die Schweißverbindung 7 ist beispielsweise ein Schweißpunkt oder eine Schweißnaht.In the plant 1 can in particular metallic workpieces 5 . 6 by welding with the welding device 2 be connected such that a welded joint 7 will be produced. But it is also possible that only one workpiece 5 at its edges with a welded joint 7 is connected. For making the welded joint 7 guides the welding device 2 a welding process. The welded joint 7 is for example a spot weld or a weld.

Die Schweißvorrichtung 2 kann eine beliebige Schweißvorrichtung sein. Die Schweißvorrichtung 2 wird nachfolgend am Beispiel einer Pressschweißvorrichtung zum Durchführen eines Pressschweißverfahrens beschrieben, wie insbesondere einer Widerstandsschweißvorrichtung. Jedoch ist die Schweißvorrichtung 2 nicht darauf beschränkt, sondern das nachfolgende Prinzip kann auch auf andere Schweißvorrichtungen 2, die beispielsweise nach dem Prinzip des Wärmeleitungsschweißens oder anderen Prinzipien arbeiten, angewendet werden.The welding device 2 can be any welding device. The welding device 2 is described below using the example of a pressure welding device for carrying out a pressure welding method, in particular a resistance welding device. However, the welding device is 2 not limited thereto, but the following principle can also apply to other welding devices 2 For example, they work according to the principle of thermal conduction welding or other principles.

Die Schweißvorrichtung 2 von 1 weist eine Regeleinrichtung 10, die eine Prozessregeleinheit 11 und eine Stromregeleinheit 12 aufweist, eine Speichereinrichtung 20, eine Überwachungseinrichtung 25, eine Erfassungseinrichtung 30, eine Bewegungsvorrichtung 40, und eine Einrichtung 50 auf. Die Bewegungsvorrichtung 40 ist zum Bewegen und Führen eines Schweißwerkzeugs 41 in Form einer Schweißzange ausgestaltet, die eine erste Schweißelektrode 42 und eine zweite Schweißelektrode 43 aufweist und an einem Ausleger 44 der Bewegungsvorrichtung 40 durch eine Steuereinrichtung 45 im Raum bewegbar gesteuert wird.The welding device 2 from 1 has a control device 10 that is a process control unit 11 and a flow control unit 12 comprises, a memory device 20 , a monitoring device 25 , a detection device 30 , a movement device 40 , and a facility 50 on. The movement device 40 is for moving and guiding a welding tool 41 designed in the form of a welding tongs, which is a first welding electrode 42 and a second welding electrode 43 and on a boom 44 the movement device 40 by a control device 45 is controlled movably in the room.

Mit der Erfassungseinrichtung 30 sind die Istwerte von Größen beim Schweißen mit dem Schweißwerkzeug 41 erfassbar. Solche Größen sind beispielsweise die folgenden Prozessgrößen, wie eine Schweißspannung U, die zwischen den beiden Schweißelektroden 42, 43 anliegt, und/oder eine von dem Schweißwerkzeug 41 vor dem Schweißen und/oder beim Schweißen und/oder nach dem Schweißen auf die Werkstücke 5, 6 ausgeübte Kraft F, ein Schweißstrom I_S, der beim Schweißprozess zwischen den Schweißelektroden 42, 43 fließt, und der Phasenanschnitt φ, der auch Pulsweite genannt wird, des Schweißstroms I_S. Die Größen können jedoch auch eine Anordnung des Schweißwerkzeugs 41 im Raum sein, usw. With the detection device 30 are the actual values of variables when welding with the welding tool 41 detectable. Such quantities are, for example, the following process variables, such as a welding voltage U, between the two welding electrodes 42 . 43 is applied, and / or one of the welding tool 41 before welding and / or welding and / or after welding to the workpieces 5 . 6 applied force F, a welding current I _S , the welding process between the welding electrodes 42 . 43 flows, and the phase angle φ, which is also called pulse width, the welding current I _S. However, the sizes can also be an arrangement of the welding tool 41 be in the room, etc.

Die von der Erfassungseinrichtung 30 erfassten Istwerte der Größen U, F, I_S, φ, also die Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC, werden der Regeleinrichtung 10 und der Einrichtung 50 und/oder der Steuereinrichtung 45 zugeführt, wie in 1 veranschaulicht. Die Regeleinrichtung 10 und die Einrichtung 50 haben hierbei eine Ausgestaltung derart, dass Regelwerte U_R, F_R, I_SR, φ_R erzeugt werden, wie nachfolgend beschrieben.The of the detection device 30 detected actual values of the variables U, F, I _S , φ, so the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC , the control device 10 and the facility 50 and / or the control device 45 fed, as in 1 illustrated. The control device 10 and the device 50 in this case have an embodiment such that control values U _R , F _R , I _SR , φ _{R are} generated, as described below.

Die Einrichtung 50 hat eine Schnittstelle 51, ein Speichermodul 52 und ein Ermittlungsmodul 53. Die an der Schnittstelle 51 empfangenen Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC werden in dem Ermittlungsmodul 53 auf der Grundlage eines Modells 521 verarbeitet, das in dem Speichermodul 52 gespeichert ist. Mit Hilfe dieser Verarbeitung ermittelt das Ermittlungsmodul 53 aus dem Modell 521 und mindestens einem der Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC einen Istwert T_AC für eine Temperatur T der hergestellten Schweißverbindung 7 und/oder einen Istwert d_LAC von Abmessungen d_L der hergestellten Schweißverbindung 7, wie einen Durchmesser einer Schweißlinse eines Schweißpunkts als Schweißverbindung 7, eine Dicke der Schweißlinse, usw. Der Istwert T_AC für eine Temperatur T der hergestellten Schweißverbindung 7 kann insbesondere auch ein Temperaturverlauf sein, der sich im Verlauf der Durchführung des Schweißprozesses ergibt. Der von dem Ermittlungsmodul 53 ermittelte mindestens eine Istwert T_AC, d_LAC wird über die Schnittstelle 51 an die Regeleinrichtung 10 ausgegeben.The device 50 has an interface 51 , a memory module 52 and a discovery module 53 , The at the interface 51 received actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC are in the determination module 53 based on a model 521 processed in the memory module 52 is stored. With the help of this processing, the determination module determines 53 from the model 521 and at least one of the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC an actual value T _AC for a temperature T of the welded joint produced 7 and / or an actual value d _LAC of dimensions d _{L of} the welded joint produced 7 such as a diameter of a weld nugget of a weld point as a weld joint 7 , a thickness of the weld nugget, etc. The actual value T _AC for a temperature T of the welded joint produced 7 In particular, a temperature profile that results in the course of the execution of the welding process can be. The one of the investigation module 53 determined at least one actual value T _AC , d _LAC is via the interface 51 to the control device 10 output.

Die Funktion der Einrichtung 50 ist nachfolgend anhand eines von der Schweißvorrichtung 2 durchgeführten Verfahrens noch näher erläutert.The function of the device 50 is below with reference to one of the welding device 2 performed method explained in more detail.

In der Regeleinrichtung 10 werden die Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC und zudem mindestens einer der Istwerte T_AC, d_LAC von der Prozessregeleinheit 11 verarbeitet. Die Stromregeleinheit 12 verarbeitet dagegen nur die Istwerte I_SAC, φ_AC. Die Prozessregeleinheit 11 hat eine Schnittstelle 111 und ein Regelwerterstellmodul 112. Die Schnittstelle 111 dient zum Eingeben von Referenzwerten 21, die in der Speichereinrichtung 20 gespeichert sind, und der Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC, T_AC, d_LAC in die Prozessregeleinheit 11. Die Schnittstelle 111 dient auch zum Ausgeben von Regelwerten U_R, F_R, die mit dem Regelwerterstellmodul 112 erstellt wurden, an das Schweißwerkzeug 41. Insbesondere können die Regelwerte U_R, F_R ein Ergebnis eines Vergleichs sein, der von einem Vergleichsmodul als Regelwerterstellmodul 112 zwischen den Referenzwerten 21 und den Istwerten U_AC, F_AC, I_SAC, I_PAC, T_AC, d_LAC durchgeführt wird. Zudem gibt die Schnittstelle 111 einen Sollstrom I_S,SV des Schweißstroms I_S und eine Stromzeit t_S,SV an die Stromregeleinheit 12 aus.In the control device 10 the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC and also at least one of the actual values T _AC , d _LAC from the process control unit 11 processed. The flow control unit 12 On the other hand, only the actual values I _SAC , φ _{AC are processed} . The process control unit 11 has an interface 111 and a control value generation module 112 , the interface 111 is used to enter reference values 21 in the storage device 20 and the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC , T _AC , d _LAC in the process control unit 11 , the interface 111 is also used to output control values U _R , F _R , which are connected to the Regelwerterstellmodul 112 were created on the welding tool 41 , In particular, the control values U _R , F _{R may be} a result of a comparison that is provided by a comparison module as Regelwerterstellmodul 112 between the reference values 21 and the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , I _PAC , T _AC , d _{LAC is} performed. In addition, the interface gives 111 a target current I _{S, SV of} the welding current I _S and a current time t _{S, SV} to the current control unit 12 out.

In der Stromregeleinheit 12 werden der Sollstrom I_S,SV des Schweißstroms I_S und die Stromzeit t_S,SV von einer Schnittstelle 121 empfangen und von einem Regelwerterstellmodul 122 verarbeitet. Das Regelwerterstellmodul 122 bildet aus dem Sollstrom I_S,SV des Schweißstroms I_S und der Stromzeit t_S,SV sowie den Istwerten I_SAC, φ_AC die Regelwerte I_SR, φ_R für den Schweißstrom I_S und den Phasenanschnitt φ des durchzuführenden Schweißprozesses. Die Regelwerte I_SR, φ_R werden über die Schnittstelle 121 an das Schweißwerkzeug 41 ausgegeben.In the flow control unit 12 are the target current I _{S, SV of} the welding current I _S and the current time t _{S, SV} from an interface 121 received and from a Regelwerterstellmodul 122 processed. The control value creation module 122 forms from the target current I _{S, SV of} the welding current I _S and the current time t _{S, SV} and the actual values I _SAC , φ _AC, the control values I _SR , φ _R for the welding current I _S and the phase angle φ of the welding process to be performed. The control values I _SR , φ _R are via the interface 121 to the welding tool 41 output.

2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zur Überwachung und/oder -regelung eines mit der Schweißvorrichtung 2 durchgeführten Schweißprozesses. 2 schematically illustrates a method for monitoring and / or control of a with the welding device 2 carried out welding process.

Bei dem Verfahren von 2 wird nach dem Beginn des Verfahrens bei einem Schritt S1 die Schweißvorrichtung eingeschaltet und zum Schweißen von mindestens einem Werkstück 5, 6 hergerichtet. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S2 weiter.In the process of 2 After the start of the method, the welding device is switched on in step S1 and for welding at least one workpiece 5 . 6 prepared. Thereafter, the flow proceeds to a step S2.

Bei dem Schritt S2 wird mit der Schweißvorrichtung 2 ein Schweißprozess gestartet und anschließend durchgeführt, bei welchem an dem mindestens einen Werkstück 5, 6 mit dem Schweißwerkzeug 41 eine Schweißverbindung 7, beispielsweise als Schweißpunkt, hergestellt wird. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S3 weiter.In step S2, the welding device is used 2 a welding process is started and then carried out, in which at the at least one workpiece 5 . 6 with the welding tool 41 a welded joint 7 , For example, as a welding point, is produced. Thereafter, the flow proceeds to a step S3.

Bei dem Schritt S3 wird bei dem Durchführen des Schweißprozesses von Schritt S2 mindestens eine Schweißprozessgröße als Istwert U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC mit der Erfassungseinrichtung 30 erfasst und jeweils an die Regeleinrichtung 10, die Einrichtung 50 und optional auch an die Steuereinrichtung 45 weitergegeben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S4 weiter.At step S3, when performing the welding process of step S2, at least one welding process quantity becomes the actual value U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC with the detection device 30 recorded and in each case the control device 10 , the device 50 and optionally also to the control device 45 passed. Thereafter, the flow proceeds to a step S4.

Bei dem Schritt S4 wird mit dem Ermittlungsmodul 53 mindestens eine Schweißprozessgröße bearbeitet, wie beispielsweise die Istwerte U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC, die bei dem Erfassungsschritt S3 erfasst wurden. Hierfür wird die mindestens eine Schweißprozessgröße in das Modell 521 eingegeben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S5 weiter.In step S4, the determination module is used 53 processed at least one welding process variable, such as the actual values U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC , which were detected at the detection step S3. For this, the at least one welding process variable is included in the model 521 entered. Thereafter, the flow proceeds to a step S5.

Bei dem Schritt S5 wird mit Einrichtung 50, genauer gesagt deren Ermittlungsmodul 53, mindestens ein Istwert einer weiteren Schweißprozessgröße T_AC, d_LAC des durchgeführten Schweißprozesses auf der Grundlage der mindestens einen von der Erfassungseinrichtung 30 erfassten Schweißprozessgröße U_AC, F_AC, I_SAC, φ_AC und des vorbestimmten Modells 521 ermittelt. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S6 weiter.In step S5, with means 50 , more precisely their determination module 53 at least one actual value of a further welding process variable T _AC , d _{LAC of} the performed welding process on the basis of the at least one of the detecting device 30 detected welding process size U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC and the predetermined model 521 determined. Thereafter, the flow proceeds to a step S6.

Bei dem Schritt S6 gibt die Einrichtung 50 über ihre Schnittstelle 51 den mindestens einen Istwert der weiteren Schweißprozessgröße T_AC, d_LAC, der bei dem Ermittlungsschritt S5 ermittelt wurde, an die Regeleinrichtung 10 zur Regelung des Schweißprozesses aus, wie zuvor beschrieben. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S7 weiter.In step S6, the device indicates 50 over their interface 51 the at least one actual value of the further welding process variable T _AC , d _LAC , which was determined in the determination step S5, to the control device 10 for controlling the welding process, as described above. Thereafter, the flow proceeds to a step S7.

Bei dem Schritt S7 wird geprüft, ob der bei dem Schritt S2 gestartete Schweißprozess noch andauert oder nicht. Dauert der Schweißprozess noch an, geht der Fluss zu dem Schritt S3 zurück. Ansonsten ist das Verfahren beendet.In step S7, it is checked whether the welding process started in step S2 is still going on or not. If the welding process still lasts, the flow returns to step S3. Otherwise the procedure is finished.

Wird das Verfahren im Verlaufe eines Schweißprozesses in Bezug auf seine Schritte S3 bis S6 kontinuierlich wiederholt, so ist das Ergebnis für den Istwert der weiteren Schweißprozessgröße T_AC, d_LAC ein Temperaturverlauf der Temperatur der Schweißverbindung 7 während des durchgeführten Schweißprozesses. Zudem kann damit eine Dokumentation der Abmessungen d₁ der Schweißverbindung 7 während des durchgeführten Schweißprozesses ausgeführt werden.If the method is continuously repeated in the course of a welding process with regard to its steps S3 to S6, the result for the actual value of the further welding process variable T _AC , d _{LAC is} a temperature profile of the temperature of the welded connection 7 during the welding process. In addition, this allows a documentation of the dimensions d _{1 of} the welded joint 7 be carried out during the welding process carried out.

Die Einrichtung 50 hat somit die Funktion eines Temperaturbeobachters und/oder eines Beobachters der Schweißlinsenabmessung oder des Aggregatzustandes an der Schweißverbindung 7. Mit den weiteren Prozessgrößen T_AC, d_LAC als zusätzliche Eingangsgrößen der Regeleinrichtung 10 kann der beschriebene Regelalgorithmus noch weiter erweitert und verbessert werden.The device 50 thus has the function of a temperature observer and / or an observer of the Schweißlinsenabmessung or the state of matter at the weld joint 7 , With the further process variables T _AC , d _LAC as additional input variables of the control device 10 the described control algorithm can be further extended and improved.

Demzufolge werden bei einem Schweißprozess mit der Schweißvorrichtung 2 der Schweißstrom I_SAC, die Elektrodenspannung U_AC, die Elektrodenkraft F_AC, und der Phasenanschnitt φ_AC erfasst. Die genannten Prozessgrößen werden der Regeleinrichtung 10 und der Einrichtung 50 als Istwerte zur Verfügung gestellt, wie zuvor beschrieben. Die Regeleinrichtung 10 ermittelt in Abhängigkeit von den Ist-Größen Regelgrößen oder Sollgrößen, die schließlich der Strecke der Schweißvorrichtung 2 zugeführt werden, wie zuvor beschrieben. Anders ausgedrückt, die weiteren Prozess-Ist-Werte, wie Temperatur T, Schweißlinsenabmessungen d_L, usw., werden auf Basis verfügbarer Erfassungsgrößen in der Einrichtung 50 geschätzt. Der Regelkreis ist geschlossen.Consequently, in a welding process with the welding device 2 the welding current I _SAC , the electrode voltage U _AC , the electrode force F _AC , and the phase angle φ _AC detected. The named process variables become the control device 10 and the facility 50 provided as actual values as described above. The control device 10 determined in dependence on the actual variables controlled variables or nominal values, which finally the distance of the welding device 2 supplied as described above. In other words, the other process actual values, such as temperature T, welding lens dimensions d _L , etc., are based on available detection quantities in the device 50 estimated. The control loop is closed.

Die Einrichtung 50, und damit gegebenenfalls die Schweißsteuerung der Schweißvorrichtung 2, wird somit zum „virtuellen Sensor” für den Schweißprozess. Das Modell 521 ist ein Ersatzmodell des von den Komponenten der Schweißvorrichtung 2 gebildeten Systems.The device 50 , and thus optionally the welding control of the welding device 2 , thus becomes a "virtual sensor" for the welding process. The model 521 is a replacement model of the components of the welding device 2 formed system.

Das Modell 521 wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für einen Temperaturbeobachter für einen Schweißpunkt P(x, y, z) als Schweißverbindung 7 ausgehend von der folgenden Gleichung (1) generiert, wobei x die Koordinate des Schweißpunkts P in x-Richtung ist, y die Koordinate des Schweißpunkts P in y-Richtung ist, und z die Koordinate eines Schweißpunkts P in z-Richtung ist. Q_wirk = Q_zu – Q_v – Q_s = c·m·ΔT(x, y, z) (1) The model 521 In the present embodiment, for a temperature observer for a welding point P (x, y, z), it is welded 7 is generated from the following equation (1), where x is the coordinate of the welding spot P in the x direction, y is the coordinate of the welding spot P in the y direction, and z is the coordinate of a welding spot P in the z direction. Q _act = Q _to - Q _v - Q _s = c · m · ΔT (x, y, z) (1)

Hierbei ist Q_wirk die in der Fügestelle zur Wirkung kommende Wärmemenge in Joule (J), Q_zu die zwischen den Schweißelektroden 42, 43 erzeugte Wärmemenge in Joule (J), Q_V die abgeleitete Verlustwärmemenge in Joule (J), Q_s die für die Aggregatzustandsänderung, also hier von fest nach flüssig = Schmelzen, des Werkstoffes des mindestens eines Werkstücks 5, 6 benötigte Wärmemenge in Joule (J), c die spezifische Wärme des Werkstoffes des mindestens eines Werkstücks 5, 6 in der SI-Einheit [c] = J/(kg·K), m die Masse des Werkstoffes des mindestens eines Werkstücks 5, 6 in der erwärmten Zone in Kilogramm (kg) und ΔT(x, y, z) die Temperaturdifferenz in Kelvin (K) an dem Schweißpunkt P(x, y, z), die mit der Wärmemenge Q_wirk erzeugt wird.Here, Q _{act is} the amount of heat in Joule (J), Q _{to be} effective in the joint between the welding electrodes 42 . 43 amount of heat generated in Joule (J), Q _{V is} the derived loss heat quantity in Joule (J), Q _s for the state of aggregation, ie from solid to liquid = melting, of the material of at least one workpiece 5 . 6 required amount of heat in Joule (J), c the specific heat of the material of the at least one workpiece 5 . 6 in the SI unit [c] = J / (kg · K), m is the mass of the material of the at least one workpiece 5 . 6 in the heated zone in kilograms (kg) and ΔT (x, y, z) the temperature difference in Kelvin (K) at the welding point P (x, y, z), which is generated with the heat quantity Q _act .

In Gleichung (1) berechnet sich die Wärmemenge Q_zu gemäß der folgenden Gleichung (2) als Q_zu = ∫ t / 0I 2 / SAC(t)·R_AC(t)dt (2), in welcher I_SAC(t) der zeitabhängige Istwert des Schweißstroms I_S in Ampere (A) ist und R_AC(t) der zeitabhängige Istwert des ohmschen Widerstands in Ohm (Ω) ist. Der Widerstand R_AC(t) kann aus dem gemessenen zeitabhängigen Istwert der Spannung U_AC(t) und dem gemessenen zeitabhängigen Istwert des Stroms I_SAC(t) mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes wie folgt berechnet werden:

In equation (1), the heat quantity Q _calculated according to the following equation (2) as

Q _zu = ∫ t / 0I 2 / SAC (t) × R _AC (t) dt (2),

in which I _SAC (t) is the time-dependent actual value of the welding current I _S in amperes (A) and R _AC (t) is the time-dependent actual value of the ohmic resistance in ohms (Ω). The resistance R _AC (t) can be calculated from the measured time-dependent actual value of the voltage U _AC (t) and the measured time-dependent actual value of the current I _SAC (t) by means of Ohm's law as follows:

Außerdem berechnet sich in der Gleichung (1) die Wärmemenge Q_V gemäß der folgenden Gleichung (3) als Funktion der Temperaturänderung ΔT des Schweißpunkts P(x, y, z) als Q_V = f(ΔT(x, y, z)) = Q_VE + Q_VL + Q_VS (3), in welcher Q_VE die Wärmeableitung über die Schweißelektroden 42, 43 in Joule (J) ist, Q_VL die Wärmeableitung über das mindestens eine Werkstück 5, 6 in Joule (J) ist, und Q_VS für die Wärmeverluste durch Abstrahlung an die Umgebung in Joule (J) steht. Die Größen Q_VE, Q_VL, Q_VS können mit Hilfe der Wärmeleitungsgleichung berechnet werden.In addition, in equation (1), the amount of heat Q _{V is} calculated according to the following equation (3) as a function of the temperature change ΔT of the welding spot P (x, y, z) as Q _V = f (ΔT (x, y, z)) = Q _VE + Q _VL + Q _VS (3), in which Q _VE the heat dissipation over the welding electrodes 42 . 43 in Joule (J), Q _{VL is} the heat dissipation over the at least one workpiece 5 . 6 in Joule (J), and Q _{VS stands} for the heat losses due to radiation to the environment in Joule (J). The quantities _QVE , _QVL , _QVS can be calculated using the heat equation.

Zudem berechnet sich die Schmelzenthalpie Q_S gemäß der folgenden Gleichung (4) als Q_S = q_s·m (4), wobei q_S die spezifische Schmelzenthalpie in Joule pro Kilogramm (J/kg) ist und m die Masse in Kilogramm (kg) des Werkstoffes am Schweißpunkt P in der erwärmten Zone des mindestens einen Werkstücks 5, 6 ist.In addition, the enthalpy of fusion Q _{S is} calculated as the following equation (4) Q _S = q _s · m (4), where q _{S is} the specific enthalpy of fusion in joules per kilogram (J / kg) and m is the mass in kilograms (kg) of the material at weld point P in the heated zone of the at least one workpiece 5 . 6 is.

Somit berechnet sich die Temperatur T(x, y, z) des Schweißpunkts P(x, y, z) über die folgende Gleichung (5), die sich aus dem Einsetzen der Gleichungen (2) bis (4) in die Gleichung (1) ergibt als (∫ t / 0I 2 / S,act(t)·R_act(t)·dt) – Q_VE – Q_VL – Q_VS – q_s·m = c·m Δq(x, y, z) (5) Thus, the temperature T (x, y, z) of the welding spot P (x, y, z) is calculated by the following equation (5) resulting from substituting the equations (2) to (4) into the equation (1 ) yields as (∫ t / 0I 2 / S, act (t) * R _act (t) * dt) - Q _VE - Q _VL - Q _VS - q _s * m = c * m Δq (x, y, z) (5 )

Die Gleichung (5) wird zur Berechnung der Temperaturänderung ΔT des Schweißpunkts P(x, y, z) aufgelöst in die Gleichung (6) als

The equation (5) is used to calculate the temperature change ΔT of the welding point P (x, y, z) into the equation (6) as

Folglich ergibt sich die Temperatur T(x, y, z) des Schweißpunkts P(x, y, z) mit der Gleichung (7) T(x, y, z) = T₀(x, y, z) + ΔT(x, y, z) (7), in welcher T₀(x, y, z) die Anfangstemperatur des mindestens einen Werkstücks 5, 6 in Kelvin (K) an der Stelle ist, an welcher der Schweißpunkt P(x, y, z) als Schweißverbindung 7 an dem mindestens einen Werkstücks 5, 6 herzustellen ist. Die Anfangstemperatur T₀(x, y, z) ist die Temperatur des mindestens einen Werkstücks 5, 6 vor Beginn des Schweißprozesses und entspricht näherungsweise der Umgebungstemperatur, insbesondere der Raumtemperatur.Consequently, the temperature T (x, y, z) of the spot weld P (x, y, z) is given by the equation (7) T (x, y, z) = T ₀ (x, y, z) + ΔT (x, y, z) (7) in which T ₀ (x, y, z) the initial temperature of the at least one workpiece 5 . 6 in Kelvin (K) at the location where the welding point P (x, y, z) is welded 7 on the at least one workpiece 5 . 6 is to produce. The initial temperature T ₀ (x, y, z) is the temperature of the at least one workpiece 5 . 6 before the start of the welding process and corresponds approximately to the ambient temperature, in particular the room temperature.

Auf diese Weise kann der Istwert der Temperatur, also T_AC, des Schweißpunkts P(x, y, z) als Schweißverbindung 7 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sehr genau geschätzt werden.In this way, the actual value of the temperature, ie T _AC , the welding point P (x, y, z) as a welded joint 7 be estimated very accurately in the present embodiment.

Soll zusätzlich zu dem Temperaturbeobachter noch ein Abmessungsbeobachter verwendet werden, um nicht nur die Schweißprozessgröße T_AC, d_LAC sondern auch die Schweißprozessgröße T_AC, d_LAC zu verwenden, so kann folgendermaßen vorgegangen werden.If, in addition to the temperature observer, a dimension observer is also to be used in order to use not only the welding process variable T _AC , d _LAC but also the welding process variable T _AC , d _LAC , the procedure may be as follows.

Der Temperaturbeobachter liefert den Temperaturverlauf an der Schweißverbindung 7 während des Schweißprozesses, wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel in Bezug auf das Modell 521 beschrieben. Für einen Abmessungsbeobachter, der auch als Beobachter der Schweißlinsenabmessung für die Größe d_LAC oder des Aggregatzustandes an der Schweißverbindung 7 bezeichnet werden kann, ergibt sich das Modell 521 als Erweiterung des Temperaturbeobachters aufgrund des Nachfolgenden.The temperature observer supplies the temperature profile at the weld joint 7 during the welding process, as in the previous embodiment with respect to the model 521 described. For a dimensional observer, also as an observer of the size of the welding lens for the size d _LAC or the aggregate state at the weld joint 7 can be designated, the model results 521 as an extension of the temperature observer due to the following.

Wird die aufgrund der Schweißverbindung 7 erwärmte Zone des mindestens einen Werkstücks 5, 6 nach der Finite-Elemente-Methode in beliebig große Teilgebiete unterteilt, so kann für jedes Teilgebiet der Temperaturverlauf bestimmt werden. Bei Kenntnis der Schmelztemperatur des Materials oder Werkstoffs des mindestens eines Werkstücks 5, 6 ergibt sich schließlich der Aggregatzustand jedes Teilgebiets des mindestens eines Werkstücks 5, 6 während des Schweißprozesses und der daraus resultierende Schweißlinsendurchmesser für die Abmessung d_LAC.Will the due to the welded joint 7 heated zone of the at least one workpiece 5 . 6 subdivided into arbitrarily large subareas according to the finite element method, the temperature profile can be determined for each subarea. With knowledge of the melting temperature of the material or material of the at least one workpiece 5 . 6 finally results in the state of aggregation of each sub-area of the at least one workpiece 5 . 6 during the welding process and the resulting weld nipple diameter for the dimension d _LAC .

Mit dem zuvor beschriebenen Abmessungsbeobachter kann die Schweißprozessüberwachung und/oder -regelung auf einfache und kostengünstige Weise noch weiter verbessert werden.With the dimension observer previously described, welding process monitoring and / or control can be further improved in a simple and cost effective manner.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Schweißvorrichtung 2, der Einrichtung 50 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described embodiments of the welding device 2 , the device 50 and the method can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features and / or functions of the embodiments described above can be combined as desired. In addition, the following modifications are conceivable, in particular.

Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and may differ in the exact embodiment of the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are guaranteed.

Die Funktionen der Regeleinrichtung 10 und der Einrichtung 50 können von einer Steuereinrichtung der Schweißvorrichtung 2 durchgeführt werden. Die Funktionen der Regeleinrichtung 10 und der Einrichtung 50 können zumindest teilweise als Software ausgeführt sein.The functions of the control device 10 and the facility 50 can from a control device of the welding device 2 be performed. The functions of the control device 10 and the facility 50 can be at least partially executed as software.

Es ist auch möglich, dass neben der Regeleinrichtung 10 und der Einrichtung 50 auch die Speichereinrichtung 20 und/oder die Überwachungseinrichtung 25 von der Steuereinrichtung der Schweißvorrichtung 2 implementiert sind.It is also possible that in addition to the control device 10 and the facility 50 also the storage device 20 and / or the monitoring device 25 from the control device of the welding device 2 are implemented.

Die Regeleinrichtung 10 muss keine separate Prozessregeleinheit 11 und eine separate Stromregeleinheit 12 aufweisen.The control device 10 does not need a separate process control unit 11 and a separate flow control unit 12 exhibit.

Die Erfassungseinrichtung 30 muss nicht Teil der Schweißvorrichtung 2 sein. Stattdessen kann die Erfassungseinrichtung auch Teil der Anlage 1 oder einer anderen externen Anlage sein.The detection device 30 does not have to be part of the welding device 2 be. Instead, the detection device can also be part of the system 1 or another external installation.

Durch Schätzung weiterer Prozessgrößen, wie beispielsweise der Eindrucktiefe der Elektroden 42, 43 ins Werkstück 5, 6 oder die Elektrodenfläche, die mit dem Werkstück 5, 6 in Verbindung kommt zusätzlich oder alternativ zu den weiteren Prozessgrößen T_AC, d_LAC als Eingangsgrößen der Regeleinrichtung 10 kann der beschriebene Regelalgorithmus noch weiter erweitert und verbessert werden. Mit der Einrichtung 50 kann insbesondere zusätzlich zu den Größen T_AC, d_LAC der Schweißprozess der Schweißvorrichtung 2 noch besser überwacht werden und eventuelle Probleme im Schweißprozess erkannt und behoben werden. Darauf basierend sind noch weitere Verbesserungen im Schweißprozess erzielbar.By estimating further process variables, such as the depth of impression of the electrodes 42 . 43 into the workpiece 5 . 6 or the electrode surface associated with the workpiece 5 . 6 In addition or as an alternative to the further process variables T _AC , d _{LAC is used} as input variables of the control device 10 the described control algorithm can be further extended and improved. With the device 50 In particular, in addition to the variables T _AC , D _LAC, the welding process of the welding device 2 be monitored even better and any problems in the welding process are detected and corrected. Based on this, further improvements in the welding process can be achieved.

Claims

Welding device ( 2 ), with a welding tool ( 41 ) for producing a welded joint ( 7 ) on at least one workpiece ( 5 ; 5 . 6 ), an institution ( 50 ) for monitoring and / or regulating one with the welding tool ( 41 ) performed welding process, and a control device ( 10 ) for controlling the welding process, the device ( 50 ) has a determination module ( 53 ) for processing at least one welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , (φ _AC ), which is connected to a detection device ( 30 ) was detected during the execution of the welding process, and for the determination of at least one actual value of a further welding process variable (T _AC , d _LAC ) of the performed welding process on the basis of the at least one of the detection device ( 30 ) detected welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , (φ _AC ) and a predetermined model ( 521 ), and a module ( 51 ) for output by the discovery module ( 53 ) determined at least one actual value of the further welding process variable (T _AC , d _LAC ) to a control device ( 10 ) for controlling the welding process and / or a monitoring device ( 25 ) for monitoring the welding process.

Welding device ( 2 ) according to claim 1, wherein the information supplied by the detection device ( 30 ) when performing a welding process, at least one welding process variable detected the force actual value (F _AC ) of the force (F) of a pressing a welding tool ( 41 ) to at least one workpiece to be welded ( 5 . 6 ) and / or the actual voltage value (U _AC ) of the electrode voltage (U), which is between two welding electrodes ( 42 . 43 ) and / or the welding current actual value (I _SAC ) of the welding current (I _S ), which is produced during welding to a welding electrode ( 42 . 43 ) of a welding tool ( 41 ), and / or the phase angle actual value (φ _AC ) of the welding current (I _S ).

Welding device ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein the at least one actual value of the further welding process variable, the actual temperature value (T _AC ) of the temperature (T) of the welded joint ( 7 ), which is used in the manufacture of the welded joint ( 7 ) and / or the actual dimension value (d _LAC ) of the dimension (d _L ) of the welded connection ( 7 ).

Welding device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 10 ) a Regelwerterstellmodul ( 112 ) for comparing the at least one further welding process variable (T _AC , d _LAC ) with a reference value ( 21 ) having.

Welding device ( 2 ) according to one of claims 2 to 4, wherein the control device ( 10 ) has a process control unit ( 11 ) for controlling the electrode voltage (U) and for controlling the force (F) of pressing a welding tool ( 41 ) to at least one workpiece to be welded ( 5 . 6 ), and a flow control unit ( 12 ) for controlling the welding current (I _S ) and the phase angle (φ) of the welding current (I _S ), wherein the process control unit ( 11 ) a control on the basis of a comparison of actual values with reference values for the electrode voltage (U) and the force (F) and at least one additional welding process variable is configured, wherein the at least one additional welding process variable of the welding current (I _S ) and / or the phase control ( φ) of the welding current (I _S ) and / or at least one of the determination module ( 53 ) determined further welding process size (T _AC , d _LAC ) is.

Welding device ( 2 ) according to one of the preceding claims, in addition to the detection device ( 30 ) for detecting actual values of the welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) when performing a welding process.

Welding device ( 2 ) according to any one of the preceding claims, further comprising a monitoring device ( 25 ) for monitoring the at least one detected welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) when carrying out a welding process, and that of the determination module ( 53 ) determined at least one further process variable (T _AC , d _LAC ), and / or a control device ( 10 ) for controlling the at least one detected welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) when carrying out a welding process on the basis of at least one detected welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) when carrying out a welding process and a result of monitoring the monitoring device ( 25 ).

Welding device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the welding tool comprises welding tongs ( 41 ), the two welding electrodes ( 42 . 43 ) for producing a welding point as a welded joint ( 7 ) of at least one workpiece ( 5 ; 5 . 6 ) having.

Investment ( 1 ) for processing objects ( 8th ), with a welding device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the welding device ( 2 ) for processing at least one workpiece ( 5 ; 5 . 6 ) of an article ( 8th ) is provided.

Method for monitoring and / or regulating a welding process, comprising the steps of performing (S2) a welding process using a welding tool ( 41 ) a welded connection ( 7 ) on at least one workpiece ( 5 ; 5 . 6 ), detecting (S3), in performing (S2) the welding process, at least one welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) with a detection device ( 30 ), Edit (S4), with a Discovery Module ( 53 ), at least one welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) detected at the detecting step (S3), determining (S5), with the determining module (15) 53 ), at least one actual value of a further welding process variable (T _AC , d _LAC ) of the performed welding process on the basis of the at least one of the detecting device ( 30 ) detected welding process variable (U _AC , F _AC , I _SAC , φ _AC ) and a predetermined model ( 521 ), and outputting (S6) the information from the determination module (S6) 53 ) determined at least one actual value of the further welding process variable (T _AC , d _LAC ) to a control device ( 10 ) for controlling the welding process and / or a monitoring device ( 25 ) for monitoring the welding process.