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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System für eine Schweißanlage für eine industrielle Anlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Schweißanlage für eine industrielle Anlage, mit welchen eine Kühlwasserqualität von Komponenten eines Schweißsystems überwachbar und der Betrieb der Schweißanlage entsprechend steuerbar ist.
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Schweißsysteme umfassen in der Regel ein Schweißwerkzeug, wie beispielsweise eine Schweißzange, die von einem Schweißtransformator mit einem elektrischen Schweißstrom versorgt wird. Der Schweißstrom wird mittels einer Schweißsteuerung in Bezug auf insbesondere Größe und Phasenanschnitt, usw. gesteuert und überwacht. Im Betrieb des Schweißsystems entsteht am Schweißtransformator und der Schweißsteuerung eine nicht vernachlässigbare Wärme. Um eine Überhitzung von Schweißtransformator und Schweißsteuerung zu vermeiden, wird ein Kühlkreislauf verwendet. Üblicherweise wird als Kühlmittel Wasser eingesetzt.
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Problematisch ist, dass es beim Betrieb des Schweißsystems trotz Verwendung des Kühlkreislaufs sporadisch zum Ausfall des Schweißsystems kommt. In Folge dessen können Ausfälle und damit Stillstände einer industriellen Anlage auftreten.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System für eine Schweißanlage für eine industrielle Anlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Schweißanlage für eine industrielle Anlage bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein System für eine Schweißanlage für eine industrielle Anlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Schweißanlage für eine industrielle Anlage bereitgestellt werden, mit welchen Ausfälle von Komponenten eines Schweißsystems, insbesondere der Schweißsteuerung, und/oder der technischen Anlage minimiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein System für eine Schweißanlage für eine industrielle Anlage nach Anspruch 1 gelöst. Das System umfasst eine Schweißsteuerung zur Steuerung eines Schweißtransformators und eines Schweißwerkzeugs der Schweißanlage, wobei das Schweißwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück und der Schweißtransformator zum Versorgen des Schweißwerkzeugs mit einem Schweißstrom zur Herstellung der Schweißverbindung vorgesehen ist, wobei mindestens eine Komponente der Schweißanlage unter Verwendung eines Kühlmittels mit einer Kühleinrichtung kühlbar ist, und einer Überwachungseinheit zur Überwachung der Qualität des Kühlmittels durch Erfassen mindestens einer Qualitätseigenschaft des Kühlmittels und Ausgabe einer Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung, wobei die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, die Steuerung des Schweißtransformators und des Schweißwerkzeugs in Abhängigkeit von der Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung auszuführen.
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Bei dem System sind die Schweißsteuerung und die Überwachungseinheit derart ausgestaltet, dass ein Betrieb der Schweißsteuerung und aller am Kühlkreislauf angeschlossenen Komponenten auch bei ungünstigen Bedingungen sicher möglich ist.
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Dadurch können beispielsweise Korrosionsfälle im Kühlwasserkreislauf des Schweißsystems wirksam verhindert werden. Dies kann einen vorzeitigen Verschleiß aller am Kühlkreislauf angeschlossenen Komponenten bis hin zum Schaden oder Ausfall dieser Komponenten wirksam verhindern. Infolgedessen können Unterbrechungen eines Produktionsablaufs, in welchem das Schweißsystem eingesetzt ist, minimiert werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Anzahl der Wartungen in Bezug auf das Kühlmittel reduziert werden kann. Zudem ist keine manuelle Wartung der Komponenten des Kühlkreislaufs erforderlich.
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Aufgrund ihrer Ausgestaltung ist die Schweißsteuerung auch zur Prozessstabilisierung und Prozessoptimierung geeignet. Hierbei ist auch eine Auswertung der Erfassungsergebnisse der Erfassungseinrichtung im Schadensfall möglich, wodurch für die Suche nach der Schadensursache die notwendigen Daten verfügbar sind.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Schweißsteuerung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Möglicherweise umfasst die mindestens eine Qualitätseigenschaft des Kühlmittels mindestens eine der folgenden Qualitätseigenschaften, nämlich den pH-Wert des Kühlmittels, die Gesamthärte des Kühlmittels, die Leitfähigkeit des Kühlmittels, die Temperatur des Kühlmittels, Chloride im Kühlmittel, Ammonium im Kühlmittel, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels, die Keimzahl des Kühlmittels und den Wasserdruck des Kühlmittels.
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Denkbar ist, dass die Überwachungseinheit ausgestaltet ist, die Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft zudem an eine Bedienvorrichtung zur durch menschliche Sinne wahrnehmbaren Ausgabe auszugeben.
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In einer speziellen Ausgestaltung hat die Schweißanlage zudem eine Mittelzuführeinheit, die zum Zuführen eines Mittels zu dem Kühlmittel in Abhängigkeit von der Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, und wobei die Überwachungseinheit oder die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, das Mittel in Abhängigkeit von der mindestens einen Qualitätseigenschaft und/oder in Abhängigkeit von Betriebsdaten der Schweißsteuerung und/oder des Schweißtransformators zuzuführen. Hierbei ist das Mittel auswählbar aus mindestens einem der folgenden Mittel, nämlich einem Mittel zur Herstellung eines neutralen pH-Werts, Chloriden, Ammonium, einem keimsenkenden Mittel und einem Wasserhärte beeinflussenden Mittel.
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Das zuvor beschriebene System hat möglicherweise zudem eine Ermittlungseinheit, die zur Ermittlung von Daten einer Schweißsteuerung und/oder eines Schweißtransformators eingerichtet ist, der mit einem Schweißwerkzeug verbunden ist, um unter Steuerung durch die Schweißsteuerung eine Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück herzustellen, und eine Auswerteeinheit, die zur Auswertung von von der Ermittlungseinheit ermittelten Daten eingerichtet ist, wobei die Auswerteeinheit zudem eingerichtet ist, eine Benachrichtigung auszugeben, wenn die Auswertung ergibt, dass die Schweißsteuerung und/oder der Schweißtransformator nicht in einem zulässigen Bereich betrieben wird, wobei die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, die Steuerung des Schweißtransformators und des Schweißwerkzeugs in Abhängigkeit von der Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung und der Benachrichtigung auszuführen.
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Das zuvor beschriebene System kann Teil einer Schweißanlage für eine industrielle Anlage sein, die zudem ein Schweißwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück, einen Schweißtransformator zum Versorgen des Schweißwerkzeugs mit einem Schweißstrom zur Herstellung der Schweißverbindung, und eine Kühleinrichtung zur Kühlung mindestens einer Komponente der Schweißanlage aufweist. Hierbei kann das Kühlmittel gasförmig oder flüssig sein. Insbesondere kann das Kühlmittel Luft oder Wasser sein.
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Die zuvor beschriebene Schweißanlage hat möglicherweise zudem eine Kühlleitung, welche aus Kupfer gefertigt und zur Aufnahme des Kühlmittels ausgestaltet ist sowie zum Kühlen durch die mindestens eine Komponente der Schweißanlage geführt ist, eine Pumpe zum Pumpen des Kühlmittels durch die Kühlleitung, wobei die Schweißsteuerung in einem Gehäuse angeordnet ist, und wobei die Kühleinrichtung ausgestaltet ist, aufgestaute Wärme aus dem Gehäuse abzuleiten.
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Die zuvor beschriebene Schweißanlage hat möglicherweise zudem eine Vorrichtung, die einen Arm zum Bewegen des Schweißwerkzeugs im Raum und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Arms aufweist, wobei die Steuereinrichtung der Vorrichtung der Schweißsteuerung untergeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Größen beim Herstellen einer Schweißverbindung mit dem Schweißwerkzeug ausgestaltet sein, wobei die Schweißsteuerung ausgestaltet ist, die erfassten Größen beim Steuern des Schweißwerkzeugs zu berücksichtigen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bedienvorrichtung zur Bedienung der Schweißanlage und zur Parametrierung der Elektrodenpflege des Schweißwerkzeugs und Nachstellung vorhanden sein.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Betrieb einer Schweißanlage für eine industrielle Anlage nach Anspruch 10 gelöst. Bei der Schweißanlage ist ein Schweißwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Schweißverbindung an mindestens einem Werkstück vorgesehen. Das Verfahren weist die Schritte auf: Steuern, mit einer Schweißsteuerung, eines Schweißtransformators und des Schweißwerkzeugs, so dass der Schweißtransformator mit einem Schweißstrom zur Herstellung der Schweißverbindung versorgt wird, wobei mindestens eine Komponente der Schweißanlage unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, und Überwachen, mit einer Überwachungseinheit, der Qualität des Kühlmittels durch Erfassen mindestens einer Qualitätseigenschaft des Kühlmittels und Ausgabe einer Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung, wobei die Schweißsteuerung die Steuerung des Schweißtransformators und des Schweißwerkzeugs in Abhängigkeit von der Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung ausführt.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das System genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich des Ausführungsbeispiels beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einer Schweißanlage, die eine Vorrichtung zum Führen eines Schweißwerkzeugs verwendet;
- 2 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Kühleinrichtung der Schweißanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Kühleinrichtung der Schweißanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine industrielle Anlage 1 mit einer Schweißanlage 2. Die industrielle Anlage 1 kann beispielsweise eine Fertigungsstraße für Fahrzeuge, Möbel, Bauwerke, usw. sein, in welcher metallische Werkstücke 5, 6 durch Schweißen derart verbunden werden, dass eine Schweißverbindung 7 hergestellt wird. Insbesondere kann jedoch eine Schweißverbindung 7 auch nur an einem Werkstück 5 hergestellt werden, indem zwei Ränder des Werkstücks 5 mit der Schweißverbindung 7 miteinander verbunden werden. Die Werkstücke 5, 6 können aus einem beliebigen schweißbaren Material, beispielsweise Stahl, Aluminium, Legierungen davon, usw. sein.
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Die Schweißanlage 2 kann insbesondere eine Widerstandsschweißanlage sein. Die Schweißanlage 2 weist eine Schweißsteuerung 10, eine Vorrichtung 20 zum Führen eines Schweißwerkzeugs 21, eine Erfassungseinrichtung 30, eine Bedienvorrichtung 40 und eine Kühleinrichtung 50 auf, die eine Überwachungseinheit 55 zur Überwachung der Kühlwasserqualität in der Kühleinrichtung 50 und eine Kühlmittelzuführeinheit 60 aufweist. Das Schweißwerkzeug 21 ist insbesondere ein Widerstandsschweißwerkzeug. Die Schweißsteuerung 10 und die Überwachungseinheit 55 bilden ein System für die Schweißanlage 2 für die industrielle Anlage gemäß den Ansprüchen. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen des Systems sind zumindest teilweise mit Software umsetzbar.
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Die Schweißsteuerung 10 hat einen Umrichter 11, eine Steuereinrichtung 12, eine Speichereinrichtung 13, eine Kommunikationseinrichtung 14 mit einer Eingangsschnittstelle 141 und einer Ausgangsschnittstelle 142 sowie ein Gehäuse 16. Das Gehäuse 16 kann insbesondere ein Schaltschrank sein, in welchen die Schweißsteuerung 10 eingebaut ist.
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Die Speichereinrichtung 13 dient beispielsweise zur Speicherung von Erfassungsdaten 31 der Erfassungseinrichtung 30, die über eine Verbindungsleitung 32 an die Schweißsteuerung 10 übertragen und in der Speichereinrichtung 13 gespeichert werden. Zudem können in der Speichereinrichtung 13 Daten über die Schweißsteuerung 10 gespeichert werden, wie Hersteller, Herstelldatum, Hardwareversion, Softwareversion, erfolgte Wartungen, Betriebsdauer, Einschaltanzahl, usw. In der Speichereinrichtung 13 werden bei Bedarf zudem interne Grundparameter bzw. Sollwerte eines Schweißvorgangs mit dem Schweißwerkzeug 21 gespeichert, die entweder ab Werk oder später mit Hilfe der Bedienvorrichtung 40 von einem Benutzer eingegeben werden können. Die internen Grundparameter oder Sollwerte können Parameter des Schweißwerkzeugs 21 sein, insbesondere die maximale beim Schweißen auszuübende Anpresskraft des Schweißwerkzeugs 21, der maximale Sekundärstrom und/oder der minimale Sekundärstrom und/oder der Nennsekundärstrom des Schweißtransformators 24, usw. Zudem sind in der Speichereinrichtung 13 Daten der Überwachungseinheit 55 speicherbar, wie nachfolgend noch genauer beschrieben.
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Die Vorrichtung 20 kann insbesondere ein Roboter sein. Die Vorrichtung 20 stellt als Schweißverbindung 7 beispielsweise einen Schweißpunkt und/oder eine Schweißnaht her. Das Schweißwerkzeug 21 kann beispielsweise eine Schweißzange mit mindestens einer Elektrodenkappe 22, 23 sein, die über den Umrichter 11 und einen Schweißtransformator 24 mit einem elektrischen Strom zum Schweißen, dem sogenannten Schweißstrom, versorgt werden. Die Elektrodenkappe 12 kann beispielsweise aus Kupfer-Chrom-Zirkonium (CuCrZr) gefertigt sein, es sind jedoch auch andere Materialien möglich.
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Beim Führen des Schweißwerkzeugs 21 mit einem Arm 25 der Vorrichtung 20 wird die Vorrichtung 20 von ihrer Steuereinrichtung 26 gesteuert. Hierfür ist die Steuereinrichtung 25 mit der Schweißsteuerung 10 über eine Kommunikationseinrichtung 27 mit Hilfe einer ersten Verbindungsleitung 28 und einer zweiten Verbindungsleitung 29 verbunden. Über die Verbindungsleitungen 28, 29 können relevante Daten für die Durchführung einer Schweißung mit dem Schweißwerkzeug 21 zwischen der Schweißsteuerung 10 und der Vorrichtung 20, genauer gesagt der Steuereinrichtung 25, ausgetauscht werden. Zudem können Parameter der Steuereinrichtung 26, mit welchen das Schweißwerkzeug 21 gesteuert wird, in der Speichereinrichtung 13 gespeicherte interne Grundparameter oder Sollwerte sein. Es sind beliebige andere interne Grundparameter und/oder Sollwerte denkbar.
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Die Bedienvorrichtung 40 ist beispielsweise eine Tastatur und/oder eine Maus, ein Laptop, ein berührungsempfindlicher oder berührungsunempfindlicher Bildschirm, usw. oder deren Kombinationen. Die mindestens eine Bedienvorrichtung 40 kommt insbesondere zur Bedienung der Schweißanlage 2 und zur Parametrierung der Elektrodenpflege des Schweißwerkzeugs 2 und Nachstellung zum Einsatz. Zudem können über die Bedienvorrichtung 40 Hinweise für einen Benutzer in Bezug auf den Status der Schweißanlage 2 und/oder einer ihrer zuvor genannten Komponenten ausgegeben werden.
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Die Steuereinrichtung 12 kann auf die Speichereinrichtung 13 zugreifen und Daten in der Speichereinrichtung 13 speichern oder Daten aus ihr abrufen. Die Steuereinrichtung 12 kann beispielsweise als Daten eine Einschaltdauer der Schweißsteuerung 10 ermitteln und in der Speichereinrichtung 13 abspeichern. Die Daten sind somit Betriebsdaten der Schweißsteuerung 10. Weitere Betriebsdaten der Schweißsteuerung 10 sind der Phasenanschnitt des Schweißstroms I und ein Widerstand R des Schweißwerkzeugs 21 beim Ausführen einer Schweißung oder dem Herstellen einer Schweißverbindung 7. Es sind beliebige andere interne Grundparameter und/oder Sollwerte denkbar.
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In der Speichereinrichtung 13 gespeicherte Daten des Schweißwerkzeugs 21, insbesondere des Schweißtransformators 24, sind Betriebsdaten des Schweißtransformators 24. Die Betriebsdaten des Schweißtransformators 24 sind beispielsweise die maximale Einschaltdauer des Schweißtransformators 24, der maximale Sekundärstrom und/oder der minimale Sekundärstrom und/oder der Nennsekundärstrom des Schweißtransformators 24.
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Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung 30 zur Erfassung der Einschaltdauer des Schweißtransformators 24 und/oder eines Sekundärstroms des Schweißtransformators 24 ausgestaltet sein. Die Erfassungseinrichtung kann jedoch auch die oben genannten Daten zumindest teilweise erfassen.
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Außerdem übermittelt die Überwachungseinheit 55 der Steuereinrichtung 10 ihre Erfassungsergebnisse, wie in Bezug auf 2 näher erläutert ist. Optional kann die Steuereinrichtung 10 Daten aus der Speichereinrichtung 13 an die Überwachungseinheit 55 weitergeben.
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2 zeigt den Aufbau einer Kühleinrichtung 50 der Schweißanlage 2 genauer. Die Kühleinrichtung 50 hat einen Druckausgleichsbehälter 51 mit Überdruckventil, eine Pumpe 52, einen Wärmetauscher 53, eine Filtereinheit 54, die Überwachungseinheit 55, eine Druckerfassungseinheit 56, eine erste Kühlleitung 57, eine zweite Kühlleitung 58, eine dritte Kühlleitung 59 und eine Mittelzufuhreinheit 60, die bei dem Beispiel von 2 über ein Ventil 61 zwischen der Überwachungseinheit 55 und der Druckerfassungseinheit 56 an die erste Kühlleitung 57 angeschlossen ist. Die Kühlleitungen 57, 58, 59 sind beispielsweise aus Metall, insbesondere Kupfer, usw. gefertigt. In den Kühlleitungen 57 bis 59 ist ein Kühlmittel 501 aufgenommen, das bei Betrieb der Pumpe 52 in der Richtung der Blockpfeile von 2 in den Kühlleitungen 57 bis 59 zirkuliert. Die Kühlleitungen 57 bis 59 bilden einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf. Nur über das Ventil 61 kann mit Hilfe der Mittelzuführeinheit 60 dem Kühlmittel 501 bei Bedarf ein Mittel 65 zugeführt werden, falls erforderlich. Das Mittel 65 verbessert die Qualität des Kühlmittels 501.
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Das Kühlmittel 501 kann beispielsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser sein. Das Kühlmittel 501 ist jedoch alternativ oder zusätzlich ein Gas. Das Mittel 65 ist auswählbar aus mindestens einem der folgenden Mittel, nämlich einem Mittel zur Herstellung eines neutralen pH-Werts, Chloriden, Ammonium, einem keimsenkenden Mittel und einem Wasserhärte beeinflussenden Mittel. Es sind jedoch je nach Bedarf zusätzlich oder alternativ andere Mittel 65 verwendbar.
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Die erste Kühlleitung 57 verbindet den Druckausgleichsbehälter 51 mit der Saugseite der Pumpe 52. Auf der anderen Seite der Pumpe 52 ist die erste Kühlleitung 57 mit einem ersten Kühlleitungsanschluss 101 der Schweißsteuerung 10 und einem ersten Kühlleitungsanschluss 241 des Schweißtransformators 24 verbunden. Die Verbindung zwischen den Kühlleitungsanschlüssen 101, 241, also die dritte Kühlleitung 59, kann als Schlauch ausgeführt sein. Das Kühlmittel 501 durchströmt das Gehäuse 16 der Schweißsteuerung 10 und den Schweißtransformator 24 bzw. die Kühlleitung 57 führt das Kühlmittel 501 durch die Schweißsteuerung 10 und den Schweißtransformator 24. Dabei nimmt das Kühlmittel 501 Wärme auf, welche die Schweißsteuerung 10 und/oder der Schweißtransformator 24 produzieren. Hierbei ist vor allem beim Betrieb der Schweißsteuerung 10 und/oder des Schweißtransformators 24 deutlich eine Wärmeproduktion der Schweißsteuerung 10 und/oder des Schweißtransformators 24 wahrnehmbar.
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Das auf diese Weise erwärmte Kühlmittel 501 tritt an einem zweiten Kühlleitungsanschluss 102 der Schweißsteuerung 10 und einem zweiten Kühlleitungsanschluss 242 des Schweißtransformators 24 wieder aus der Schweißsteuerung 10 bzw. dem Schweißtransformator 24 aus. Das erwärmte Kühlmittel 501 wird in der zweiten Kühlleitung 58 dem Wärmetauscher 53 zugeführt und durch den Wärmetauscher 53 geleitet. Zudem durchströmt den Wärmetauscher 53 eine weiteres Medium 530 in entgegengesetzter Richtung zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels 501, wie in 2 durch Blockpfeile veranschaulicht. Das weitere Medium 530 kann hierbei die von dem erwärmten Kühlmittel 501 in der zweiten Kühlleitung 58 zugeführte Wärme aufnehmen. Daher wird das Medium 530 gegenüber seiner Temperatur in einer Kühlleitung 531 um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz ΔT erwärmt. Auch das weitere Medium 530 kann beispielsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser sein. Das Medium 530 kann jedoch auch ein Gas sein.
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Das erwärmte Medium 530 wird in einer Kühlleitung 532 aus dem Wärmetauscher 53 geführt. Die Temperaturdifferenz ΔT kann z.B. in elektrische Spannung umgesetzt werden, die für eine Energierückgewinnung verwendbar ist.
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Das Kühlmittel 501 wird mit der Überwachungseinheit 55 in Bezug auf die Kühlmittelqualität überwacht, wie nachfolgend noch genauer erläutert. Hierbei können zudem mittels eines nicht dargestellten Schauglases, beispielsweise Verunreinigungen festgestellt werden, die noch nicht in der Filtereinheit 54 aus dem Kühlmittel 501 herausgefiltert wurden. Die Filtereinheit 54 kann insbesondere als mindestens ein Sieb ausgeführt sein, dessen Maschenweite(n) je nach herauszufilternden Verunreinigung(en) bemessen sind.
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Mit der Druckerfassungseinheit 56 wird der Druck in der Kühlleitung 57 erfasst oder gemessen. Das Erfassungsergebnis kann zur Regelung der Pumpenfördergeschwindigkeit und/oder Pumpenfördermenge und/oder der Stellung des Überdruckventils des Druckausgleichsbehälters 51 herangezogen werden.
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Die Überwachungseinheit 55 weist einen Erfassungsblock 551 zum Erfassen mindestens einer Qualitätseigenschaft des Kühlmittels 501 auf. Zudem weist die Überwachungseinheit 55 einen Auswerteblock 552 zum Auswerten der mindestens einen Qualitätseigenschaft des Kühlmittels 501 in Bezug auf mindestens einen Sollwert auf. Der mindestens eine Sollwert kann in einem Speicherelement des Auswerteblocks 552 vorab gespeichert sein. Noch dazu weist die Überwachungseinheit 55 einen Ausgabeblock 553 auf, der mittels einer Kommunikationsverbindung 554 mit der Schweißsteuerung 10, insbesondere der Steuereinrichtung 12, verbunden ist. Über die Kommunikationsverbindung 554 sind Daten 555, wie beispielsweise eine Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung 10, Steuerdaten der Schweißsteuerung 10, usw., austauschbar. Die mindestens eine Qualitätseigenschaft des Kühlmittels 501 kann insbesondere mindestens eine der folgenden Qualitätseigenschaften umfassen, nämlich den pH-Wert des Kühlmittels 501, die Gesamthärte des Kühlmittels 501, die Leitfähigkeit des Kühlmittels 501, die Temperatur des Kühlmittels 501, Chloride im Kühlmittel 501, Ammonium im Kühlmittel 501, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels 501, die Keimzahl des Kühlmittels 501 und den Wasserdruck des Kühlmittels 501.
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Im Betrieb der Schweißanlage 2 erfasst der Erfassungsblock 551 in vorbestimmten Zeitabständen die mindestens eine Qualitätseigenschaft des Kühlmittels 501 und leitet das Erfassungsergebnis an den Auswerteblock 552 weiter. Der Auswerteblock 552 wertet im Vergleich mit einem vorbestimmten Sollzahlenwert und/oder einer vorbestimmten Sollwertkurve und/oder einer vorbestimmten Sollwertmatrix aus Qualitätseigenschaften des Kühlmittels 501 aus, ob die Qualität des Kühlmittels 501 noch ausreichend ist, oder ob Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Qualität des Kühlmittels 501 zu verbessern oder das Kühlmittel 501 gar auszutauschen.
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Je nach Auswerteergebnis wird eine entsprechende Meldung 554 an die Steuereinrichtung 12 direkt oder über die Speichereinrichtung 13 der Steuereinrichtung 25 ausgegeben. Ist die Kühlmittelqualität mit einer Zufuhr des Mittels 65 verbesserbar, steuert der Auswerteblock 552 die Mittelzufuhreinheit 60 an, das Ventil 61 derart zu öffnen, dass dem Kühlmittel 501 eine vorbestimmte Menge an Mittel 65 zugegeben wird.
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Gibt die Meldung 554 an, dass die Qualität des Kühlmittels 501 zu verbessern ist oder das Kühlmittel 501 gar auszutauschen ist, wertet die Steuereinrichtung 12, insbesondere unter Berücksichtigung der vorliegenden Betriebsdaten der Steuereinrichtung 12 und/oder des Schweißwerkzeugs 21 aus, ob und wenn ja wann der Betrieb der Schweißanlage 2 zu stoppen ist. Gegebenenfalls kann zunächst nur ein entsprechender Hinweis mittels der Bedienvorrichtung 40 für menschliche Sinne wahrnehmbar und damit für einen Bediener der Schweißanlage 2 ausgegeben werden. Der Hinweis ist beispielsweise eine optische und/oder akustische und/oder haptische Anzeige.
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Zudem kann die Steuereinrichtung 12 je nach vorliegenden Schweißaufgaben und/oder Betriebsbedingungen der Schweißanlage 2 auch eine Instruktion in Form der Daten 555 an den Auswerteblock 552 geben. Eine solche Instruktion ist insbesondere, die Zufuhr des Mittels 65 trotz nicht mehr so guter Kühlmittelqualität zu unterbinden, wenn bereits feststeht, dass in einer vorbestimmten Zeit ein Anlagenstillstand geplant ist, in welchem ein Austausch des Kühlmittels 501 vorgenommen werden soll bzw. kann.
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Dadurch ist die Schweißanlage 2 mit Hilfe der Schweißsteuerung 10, insbesondere der Steuereinrichtung 12, der Überwachungseinheit 55 und der Mittelzufuhreinheit 60 mit Ventil 61 ausgestaltet, die Steuerung des Schweißtransformators 24 und des Schweißwerkzeugs 21 in Abhängigkeit von der Meldung über die mindestens eine Qualitätseigenschaft an die Schweißsteuerung 10 auszuführen.
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Der Bediener ist dann in der Lage, die notwendigen Maßnahmen rechtzeitig oder erst nach einer gewissen Toleranzphase zu ergreifen, um den Betrieb der Schweißanlage 2 in der industriellen Anlage 1 solange wie möglich ohne derartige Unterbrechungen auszuführen, die zum Ausfall der industriellen Anlage 1 führen können.
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Je nach Bedarf können die Daten von der Überwachungseinheit 55 oder der Mittelzufuhreinheit 60 via WLAN (Wireless Lokal Area Network = drahtloses lokales Netzwerk), insbesondere WLAN Industrie 4.0, dem Schweißtransformator 24 und/oder der Schweißsteuerung 10 als entsprechende Benachrichtigung zugeführt werden. Somit kann zumindest die Schweißsteuerung 10 die Daten von der Überwachungseinheit 55 oder der Mittelzufuhreinheit 60 bei der Steuerung des Schweißwerkzeugs 21 verwenden.
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Außerdem können die Daten von der Überwachungseinheit 55 oder der Mittelzufuhreinheit 60 an die Bedienvorrichtung 40 geleitet werden. Dadurch ist an der Bedienvorrichtung 40 signalisierbar, welche Maßnahmen zu treffen sind, um den Betrieb der Schweißanlage 2 möglichst störungsfrei aufrechtzuerhalten.
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Gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist die Überwachungseinrichtung 55 zumindest teilweise extern von der Kühleinrichtung 50 angeordnet.
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3 zeigt eine Schweißanlage 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hier hat die Schweißsteuerung 10 zusätzlich eine Vorrichtung 15 mit einer Ermittlungseinheit 151 und einer Auswerteeinheit 152. Bei der Schweißanlage 3 bilden die Schweißsteuerung 10, die Überwachungseinheit 55 und die Vorrichtung 15 das System für die Schweißanlage 3 für die industrielle Anlage gemäß den Ansprüchen.
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Mit der Vorrichtung 15 ist mit Hilfe der Ermittlungseinheit 151 auf die Speichereinheit 13 zugreifbar, um, je nach einem von der Ermittlungseinheit 151 ermittelten Bedarf, der Auswerteeinheit 152 Daten zuzuführen, die in der Speichereinrichtung 13 gespeichert sind. Die Ermittlungseinheit 151 ermittelt beispielsweise, wie viele Schweißverbindungen schon hergestellt wurden, wie lange die Schweißsteuerung 12 und/oder der Schweißtransformator 24 eingeschaltet waren, usw. Mit der Auswerteeinheit 152 werden die Daten in Bezug darauf ausgewertet, ob die Schweißsteuerung 10 und/oder der Schweißtransformator 24 in einem zulässigen Bereich betrieben werden/wird oder nicht. Falls die Schweißsteuerung 10 und/oder der Schweißtransformator 24 nicht in einem zulässigen Bereich betrieben werden/wird, sendet die Auswerteeinheit 152 an die Steuereinrichtung 12 eine entsprechende Meldung, um die Steuerung des Schweißtransformators 24 anzupassen. Der zulässige Bereich umfasst, dass die Wartung oder der Austausch der Schweißsteuerung 10 und/oder des Schweißtransformators 24 in einer vorbestimmten Zeitdauer auszuführen ist.
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Im Betrieb der Schweißanlage 3 empfängt die Steuereinrichtung 12 und/oder die Speichereinrichtung 13 von der Erfassungseinrichtung 30 die Erfassungsergebnisse in Bezug auf Schweißungen, die mit dem Schweißwerkzeug 21 durchgeführt werden, und die Vorrichtung 15 wertet die Erfassungsergebnisse aus. Die Erfassungsergebnisse sind insbesondere Betriebsdaten des Schweißtransformators 24. Hierbei werden die für die Schweißvorgänge bzw. Schweißungen benötigten Einstellungen an der Bedienvorrichtung 40 eingestellt.
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Die Auswerteergebnisse werden der Steuereinrichtung 25 und/oder der Steuereinrichtung 12 für die Steuerung des Schweißwerkzeugs 21 und/oder des Umrichters 11 und/oder des Schweißtransformators 24 zur Verfügung gestellt.
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Protokolliert die Vorrichtung 15 in der Speichereinrichtung 13 die Einschaltdauer und den Sekundärstrom des Schweißtransformators 24, kann die Auswerteeinheit 152 daraus die tatsächliche Einschaltdauer des Schweißtransformators 24 ermitteln. Hierfür setzt die Auswerteeinheit 152 die tatsächliche Einschaltdauer mit einer in der Speichereinrichtung 13 gespeicherten erlaubten Einschaltdauer ins Verhältnis, um zu ermitteln, ob der Schweißtransformator 24 im zulässigen Bereich betrieben wird. Der zulässige Bereich umfasst vorzugsweise, dass die Wartung oder der Austausch der Schweißsteuerung und/oder des Schweißtransformators in einer vorbestimmten Zeitdauer auszuführen ist. Damit kann dem Betreiber der Schweißanlage 3 genügend Zeit gegeben werden, um rechtzeitig vor dem Ausfall der Schweißsteuerung 10 und/oder des Schweißtransformators 24 und bei einer für die Produktion in der Produktionsanlage 1 passenden Produktionspause eine Wartung oder einen Austausch der Schweißsteuerung 10 und/oder des Schweißtransformators 24 durchzuführen.
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Genauer gesagt, erfasst die Vorrichtung 15 von der Schweißsteuerung 10 und vom Schweißtransformator 24 Daten und berechnet aus diesen Daten den Lebenszyklus und das nächste Service-Intervall oder Wartungsintervall, um die Auswertung der Daten auszuführen. Zudem können aus den Daten oder Betriebsdaten andere Messgrößen ermittelt werden, die für weitere Prozesse der Schweißanlage 3 wichtig sind.
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Dadurch ist die Schweißanlage 3 noch besser ausgestaltet, die Steuerung des Schweißtransformators 24 und des Schweißwerkzeugs 21 derart auszuführen, dass der Betrieb der Schweißanlage 3 in der industriellen Anlage 1 solange wie möglich ohne derartige Unterbrechungen ausführbar ist, die zum Ausfall der industriellen Anlage 1 führen können. Zudem ist auch der Bediener aufgrund von Meldungen an der Bedienvorrichtung 40 noch besser in der Lage, die hierfür notwendigen Maßnahmen rechtzeitig oder erst nach einer gewissen Toleranzphase zu ergreifen.
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Auch die Daten der Vorrichtung 15 sind mittels via WLAN (Wireless Lokal Area Network = drahtloses lokales Netzwerk), insbesondere WLAN Industrie 4.0, weiterleitbar.
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Ansonsten ist die Schweißanlage 3 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgebaut, wie in Bezug auf die Schweißanlage 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Gemäß einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Vorrichtung 15 extern von der Schweißsteuerung 10 angeordnet. Hierbei kann die Vorrichtung 15 beispielsweise über eine Kommunikationseinrichtung auf die Steuereinrichtung 12 und die Speichereinrichtung 13 zugreifen. Jedoch ist optional auch ein direkter Zugriff auf die Speichereinrichtung 13 und/oder die Steuereinrichtung 12 möglich.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Systems und des von ihr ausgeführten 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.
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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.
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Die industrielle Anlage 1 weist möglicherweise anstelle des von der Vorrichtung 20 geführten Schweißwerkzeugs 21 ein Handwerkzeug auf. Die Vorrichtung 20 kann alternativ derart ausgestaltet sein, dass das Schweißwerkzeugs 21 ein handgeführtes Werkzeug ist. Zusätzlich zu einer der genannten Ausführungsvarianten für das Schweißwerkzeug 21 ist es auch denkbar, dass die industrielle Anlage 1 mindestens ein weiteres Werkzeug aufweist, wie ein Schraub-, Bohr- oder Fräswerkzeug, oder Nietwerkzeug oder Schneidwerkzeug oder Toxwerkzeug oder Stanzwerkzeug.
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Die industrielle Anlage 1 kann eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) sein. Die industrielle Anlage 1 kann eine CNC-Steuerung (Computerized Numerical Control = rechnergestützte numerische Steuerung) sein. Die industrielle Anlage 1 kann eine Bewegungslogiksteuerung für beispielsweise Transportsysteme oder zur Führung von Werkzeugen, usw. sein oder aufweisen.
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Die Auswerteeinheit 152 kann dazu ausgestaltet sein, ihre Auswertung mit Hilfe eines Belastungsdiagramms für den Schweißtransformator 24 zu ermitteln. In dem Belastungsdiagramm kann der Sekundärstrom des Schweißtransformators 24 über der Einschaltdauer des Schweißtransformators 24 aufgetragen sein. Hierbei kann die Anzahl der Schweißungen, die der Reihe nach nacheinander ausgeführt werden, und die Stromzeit pro Schweißung auf eine Zeitdauer bezogen werden, die zwischen den jeweiligen Anfangszeitpunkten einer vorbestimmten Reihe von Schweißungen liegt.
