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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aluminium-Widerstandspunktschweißen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 000 462 A1 ist ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Werkstücken bekannt, bei dem die an Elektroden angelegte Kraft in Abhängigkeit von Schweiß- und/oder Prozessparametern gesteuert und/oder reguliert und/oder geregelt wird. Es ist weiterhin auch bekannt, beim Aluminium-Widerstandspunktschweißen einen Prozesskraftverlauf der an den Elektroden anliegenden oder angreifenden Kräfte während des Schweißens zu überwachen, und den Prozesskraftverlauf zur Bewertung einer Qualität der hergestellten Schweißung oder auch des Verlaufs des Schweißprozesses heranzuziehen. Dies wird insbesondere so durchgeführt, da der elektrische Widerstandsverlauf beim Widerstandspunktschweißen von Aluminium als Regelungs- und Überwachungskenngröße ausscheidet. Während des Schweißens kann es allerdings zu Störungen des Prozesskraftsignals kommen, sodass dann dessen Verwendung für adaptive Schweißregelungen und Online-Überwachungssysteme - insbesondere zur Online-Qualitätskontrolle der erzeugten Produkte - nicht mehr gegeben ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Aluminium-Widerstandspunktschweißen geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird ein Startwert eines Prozesskraftsignals einer Widerstandsschweißvorrichtung vor einem Schweißvorgang erfasst. Der Schweißvorgang wird sodann mit der Widerstandschweißvorrichtung durchgeführt, wodurch eine Schweißung erhalten wird. Es wird dann nach dem Durchführen des Schweißvorgangs ein Endwert des Prozesskraftsignals erfasst, und dieser Endwert wird mit dem Startwert verglichen. Hieraus wird ein Vergleichsergebnis erhalten. Eine Qualität der Schweißung wird anhand des Vergleichsergebnisses bewertet. Es ist so möglich, unabhängig von dem während des Schweißvorgangs vorliegenden Prozesskraftsignal eine zuverlässige Überwachung der Schweißung und damit des Ergebnisses des Schweißvorgangs zu erhalten, sodass die Schweißung auch dann in Hinblick auf ihre Qualität bewertet werden kann, wenn während des Schweißens Störungen des Prozesskraftsignals auftreten oder dieses nicht erfasst werden kann. Die so bewertete Qualität der Schweißung kann dann in ein Online-Überwachungssystem für die Qualitätsüberwachung insbesondere des hergestellten Produkts eingehen.
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Unter einem Prozesskraftsignal wird insbesondere ein Signal verstanden, welches charakteristisch ist für eine insbesondere an wenigstens einer Schweißelektrode der Widerstandsschweißvorrichtung anliegende oder wirkende Kraft. Insbesondere werden beim Widerstandspunktschweißen vorzugsweise zwei Elektroden von gegenüberliegenden Seiten gegen ein zu verschweißendes Werkstück, das beispielsweise zwei miteinander zu verschweißende Bleche umfassen kann, gedrängt, wobei das Werkstück, insbesondere die beiden Bleche, durch die beiden Elektroden mit einer Kraft beaufschlagt wird/werden, die gemäß dem Prinzip von Actio und Reactio wiederum in die Elektroden eingeleitet wird. An den Schweißelektroden greift daher vor dem Schweißen, während des Schweißvorgangs und nach dem Schweißen - bevor die Elektroden von dem Werkstück entfernt werden - eine Kraft an, die als Prozesskraftsignal erfasst werden kann.
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Vorzugsweise werden die Elektroden dabei zunächst stromlos gegen das Werkstück gedrängt, bevor der Schweißvorgang durch Anlegen einer elektrischen Größe, insbesondere einer Spannung, an die Elektroden gestartet wird. Die in die Elektroden vor dem Starten des Schweißvorgangs eingeleitete Kraft wird als Startwert des Prozesskraftsignals erfasst.
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Die in die Elektroden eingeleitete Kraft verändert sich während des Schweißvorgangs, wobei zunächst ein thermisch bedingter Schweißprozesskraftzuwachs zu beobachten ist, der aus einem Schweißlinsenwachstum innerhalb des zu schweißenden Werkstücks resultiert. Zum Ende des Schweißvorgangs fällt die Prozesskraft ab und erreicht schließlich typischerweise einen Endwert, der geringer ist als der Wert zum Beginn des Schweißvorgangs. Insbesondere ist somit auch der Endwert des Prozesskraftsignals typischerweise kleiner als der Startwert.
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Unter einem Schweißvorgang wird insbesondere das Schweißen eines Werkstücks verstanden, wobei das Werkstück bevorzugt zwei Bleche aufweist, die miteinander verschweißt werden.
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Unter einer Schweißung wird ein geschweißter Bereich des Werkstücks, insbesondere ein Schweißpunkt oder eine Schweißnaht verstanden, der/die bei dem Schweißvorgang erzeugt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Endwert und der Startwert voneinander subtrahiert werden, wobei als Vergleichsergebnis ein Differenzwert erhalten wird. Dabei ist es möglich, dass der Startwert von dem Endwert abgezogen wird. Es ist aber genauso möglich, dass der Endwert von dem Startwert abgezogen wird. Es ist auch möglich, dass der Betrag des Differenzwerts ermittelt und als Vergleichsergebnis verwendet wird. Der Differenzwert stellt ein besonders geeignetes Maß zur Beurteilung der Qualität der Schweißung dar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Sollwert für eine Prozesskraft eines nachfolgenden Schweißvorgangs anhand des Vergleichsergebnisses gewählt wird. Insbesondere wird der Sollwert für die Prozesskraft ausgehend von dem vorangegangenen Schweißvorgang für den nachfolgenden Schweißvorgang auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses verändert, besonders bevorzugt nachgeregelt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Schweißvorgang stets - auch beispielsweise bei sich verändernder Elektrodengeometrie oder Elektrodenabnutzung - möglichst innerhalb eines Sollverlaufs abläuft, und eine Schweißung innerhalb eines hierfür vorgesehenen Toleranzfelds erzeugt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der ist vorgesehen, dass das Vergleichsergebnis mit einem vorbestimmten Toleranzbereich verglichen wird. Die Schweißung wird dann als in Ordnung bewertet, wenn das Vergleichsergebnis innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt. Die Schweißung wird dagegen als nicht in Ordnung bewertet, wenn das Vergleichsergebnis außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt. Wird die Schweißung als nicht in Ordnung bewertet, kann das entsprechende Werkstück als Schlechtteil aussortiert und vorzugsweise direkt aus einer Fertigungslinie entnommen werden. Somit kann eine Online-Qualitätsbewertung der Schweißung auch dann stattfinden, wenn die Erfassung des Prozesskraftsignals während des Schweißvorgangs selbst gestört oder nicht möglich ist. Der Vergleich des Vergleichsergebnisses mit dem vorbestimmen Toleranzbereich, die Bewertung der Schweißung und das Aussortieren von Schlechtteilen kann besonders bevorzugt automatisiert, insbesondere automatisch, erfolgen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Prozesskraftsignal während des Schweißvorgangs erfasst wird, wobei die Qualität der Schweißung zusätzlich anhand des während des Schweißvorgangs erfassten Prozesskraftsignals bewertet wird. Das Prozesskraftsignal kann dabei insbesondere kontinuierlich oder periodisch während des Schweißvorgangs erfasst werden. Auf diese Weise können dann, wenn die Erfassung des Prozesskraftsignals während des Schweißvorgangs nicht gestört ist, zusätzliche Informationen über den Schweißvorgang erhalten werden, sodass die Beurteilung der Qualität der Schweißung mit höherer Sicherheit und Genauigkeit erfolgen kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Aluminium-Widerstandspunktschweißen nach Art eines Flussdiagramms.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Aluminium-Widerstandspunktschweißen nach Art eines Flussdiagramms. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 eine Elektrodenanordnung mit einer vorzugsweise vorbestimmten und durch einen Sollwert vorgegebenen Kraft gegen ein zu schweißendes Werkstück gedrängt. Insbesondere werden dabei zwei Elektroden einer Widerstandsschweißvorrichtung von zwei verschiedenen Seiten gegen ein Werkstück, welches zwei miteinander zu verschweißende Bleche umfassen kann, gedrängt.
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In einem zweiten Schritt S2 wird ein Startwert eines Prozesskraftsignals der Widerstandsschweißvorrichtung erfasst, wobei das Prozesskraftsignal charakteristisch ist für die an den Schweißelektroden wirkende Kraft.
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In einem dritten Schritt S3 wird ein Schweißvorgang mit der Widerstandsschweißvorrichtung durchgeführt, insbesondere indem diese bestromt wird. Dabei wird eine Schweißung erhalten.
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In einem vierten Schritt S4 wird ein Endwert des Prozesskraftsignals nach dem Schweißvorgang, insbesondere also nach Abschalten der Bestromung erfasst.
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In einem fünften Schritt S5 wird der Endwert des Prozesskraftsignals mit dem Startwert des Prozesskraftsignals verglichen, und es wird ein Vergleichsergebnis erhalten.
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In einem sechsten Schritt S6 wird schließlich die Qualität der Schweißung anhand des Vergleichsergebnisses bewertet. Es ist auf diese Weise möglich, eine Bewertung der Schweißung auch dann zu erhalten, wenn eine Erfassung des Prozesskraftsignals während des Schweißvorgangs nicht möglich oder gestört ist.
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In dem fünften Schritt S5 werden bevorzugt der Endwert und der Startwert voneinander subtrahiert, wobei als Vergleichsergebnis ein Differenzwert erhalten wird.
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In dem sechsten Schritt S6 wird bevorzugt das Vergleichsergebnis mit einem vorbestimmten Toleranzbereich verglichen, wobei die Schweißung als in Ordnung bewertet wird, wenn das Vergleichsergebnis innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt, wobei die Schweißung als nicht in Ordnung bewertet wird, wenn das Schweißergebnis außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt.
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Bevorzugt wird dann das Werkstück in einem siebten Schritt S7 in einer Fertigungslinie behalten, wenn die Schweißung als in Ordnung bewertet wird, wobei es als Schlechtteil aus der Fertigungslinie aussortiert wird, wenn die Schweißung als nicht in Ordnung bewertet wird.
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Bevorzugt wird das Prozesskraftsignal - insbesondere kontinuierlich oder periodisch - auch während des Schweißvorgangs in dem dritten Schritt S3 erfasst, wobei die Qualität der Schweißung zusätzlich auch anhand des während des Schweißvorgangs erfassten Prozesskraftsignals bewertet wird.
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Der Sollwert für die Prozesskraft eines nachfolgenden Schweißvorgangs wird bevorzugt anhand des Vergleichsergebnisses gewählt, insbesondere verändert und/oder nachgeregelt.
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Mithilfe des Verfahrens ist es insbesondere möglich, den beim Aluminium-Widerstandspunktschweißen typischerweise auftretenden „Gesamtkraftverlust“ über den Schweißvorgang als Qualitätsüberwachungsgröße heranzuziehen, und so eine Bewertung der Qualität der Schweißung auch dann zu erhalten, wenn die Erfassung und/oder Auswertung des Prozesskraftsignals während des Schweißvorgangs nicht möglich oder gestört ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012000462 A1 [0002]
