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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleißzustandes eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines Verschleißzustandes eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges gemäß Anspruch 10.
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Stand der Technik
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Zur Definition und Konstanthaltung der Schweißqualität beim Widerstandspunktschweißen ist es notwendig, dass in regelmäßigen Zeitspannen die Elektrodenkappen mit einem Fräswerkzeug nachbearbeitet werden. Gebräuchlich dafür sind sogenannte Elektrodenkappenfräser. Diese bestehen in der Regel aus einem oder mehreren Schneidelementen, welche in einer Karkasse eingebaut sind und mit einer separaten Antriebseinheit eine spanende Bearbeitung der Elektrodenkappen ermöglichen. Durch die regelmäßig stattfindende Bearbeitung werden die Schneidelemente im Laufe der Produktionszeit stumpf. Wie lange dies dauert, hängt neben dem Fräszyklus auch von unterschiedlichen Faktoren wie den Elektrodenkappenwerkstoffen, den Schweißparametern sowie den zu schweißenden Materialdickenkombinationen ab. Eine exakte Vorhersage des Verschleißzustandes ist demnach schwer möglich.
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Nachdem die Schneidelemente stumpf geworden sind, ist ein Austausch dieser erforderlich und wird von einem Werker an der Anlage vorgenommen. Im Stand der Technik gibt es keinen Indikator, wann genau der Zeitpunkt des Verschleißes erreicht ist oder voraussichtlich erreicht wird. In der Regel wird gewartet, bis die Schweißanlage keine ausreichende Punktqualität mehr erzeugt, aufgrund derer eine interne Qualitätsüberwachung einen Anlagenstopp auslöst und eine Fehlermeldung ausgibt. Der Anlagenführer wird daraufhin den Elektrodenkappenfräser inspizieren und gegebenenfalls einen Austausch vornehmen. Dafür muss das Ersatzteil erst von einer Zentrallagerstelle bezogen und abgeholt werden, was zusätzlichen Zeitaufwand bedeutet. In dieser Zeitspanne ist eine Produktion mit der Anlage nicht möglich, wodurch Fertigungszeit verloren geht.
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Grundsätzlich ist es bekannt, in Schweißsteuerungen Zähler einzubauen, welche die Anzahl an Fräszyklen mitzählen und bei einem vordefinierten Wert einen Vorwarnwert ausgeben. Ist ein Vorwarnwert eingestellt, beruht dieser allerdings auf Schätzwerten, sodass die Vorwarnwerte nicht genau sind und in der Praxis größtenteils ignoriert werden. Als Folge werden Schneidplatten oft zu früh oder zu spät gewechselt, was zu zusätzlichen Kosten führt.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines Verschleißzustandes eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges derart weiter zu entwickeln, dass ein bedarfsgerechter Austausch des Schneidelementes ermöglicht wird. Dadurch sollen Kosten und auch Zeit eingespart werden.
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Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Verfahren zur Überwachung eines Verschleißzustandes eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges eine regelmäßige Ermittlung einer Temperatur des Schneidelementes umfasst.
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Bei dem Fräswerkzeug handelt es sich insbesondere um einen Elektrodenkappenfräser. Ein Elektrodenkappenfräser ist dazu ausgebildet, Elektrodenkappen einer Schweißanlage, insbesondere einer Widerstandspunktschweißanlage, zu spanen. Bei dem Schneidelement handelt es sich insbesondere um eine Schneidplatte, vorzugsweise um eine Wendeschneidplatte. In anderen Worten handelt es sich bei dem Schneidelement vor allem um ein Fräsmesser. Das Schneidelement weist insbesondere eine Schnittfläche auf, mit der ein Schneidvorgang, vor allem die spanende Bearbeitung von Elektrodenkappen, ermöglicht wird. Insbesondere umfasst das Schneidelement einen ersten Endbereich, in dem die Schnittfläche angeordnet ist, sowie einen gegenüberliegenden zweiten Endbereich. Im zweiten Endbereich ist das Schneidelement vorzugsweise in eine Karkasse des Fräswerkzeuges eingebracht.
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Insbesondere ist das Verfahren dazu ausgebildet, die Temperatur des Schneidelementes direkt zu bestimmen. Die Temperatur wird vorzugsweise nicht indirekt, beispielsweise durch die Veränderung eines Widerstandes, ermittelt.
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Unter dem Begriff „Ermittlung“ einer Temperatur ist insbesondere das Messen der Temperatur zu verstehen. Die Temperatur wird regelmäßig ermittelt. Unter dem Begriff „regelmäßig“ kann verstanden werden, dass die Zeitabstände zwischen der Ermittlung der Temperatur konstant sind oder voneinander abweichen. Insbesondere wird die Temperatur des Schneidelementes immer dann ermittelt, wenn dieses für einen Schneidvorgang eingesetzt wird. Bei dem Schneidvorgang handelt es sich vorteilhafterweise um das Bearbeiten von Schweißelektrodenkappen, insbesondere von Schweißelektrodenkappen einer Widerstandspunktschweißanlage.
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Insbesondere wird die Temperatur ermittelt, während das Schneidelement zum Spanen von Elektrodenkappen eingesetzt wird. In anderen Worten ist die ermittelte Temperatur die beim Spanen von Elektrodenkappen entstehende Schneidtemperatur. Diese ist ein direkter Indikator für den Verschleißzustand des Schneidelementes.
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Die Ermittlung der Temperatur erfolgt insbesondere mittels eines Sensors, der vorzugsweise als Chip ausgebildet ist. Insbesondere ist der Sensor als RFID Chip ausgebildet. Der Einsatz eines Chips hat den Vorteil, dass eine Codiermöglichkeit besteht, mit deren Hilfe eine Verwechslungsgefahr bei unterschiedlichen, gleichzeitig überwachten Fräswerkzeugen kostengünstig vermieden werden kann, ferner sind die Kosten eines derartigen Chips sehr gering, und der Einbau in ein Schneidelement ist technisch einfach zu realisieren.
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Der Sensor ist vorzugsweise direkt am Fräswerkzeug angeordnet. Insbesondere ist der Sensor direkt an dem Schneidelement angeordnet. Der Sensor ist vor allem in das Schneidelement integriert. In anderen Worten ist er direkt in dem Schneidelement angeordnet. Ferner kann der Sensor direkt in dem Schweißelement eingelötet sein. Dafür kann das Schneidelement vorzugsweise eine Ausnehmung aufweisen, die vorteilhafter passgenau den Sensor aufnehmen kann. Der Sensor ist insbesondere im zweiten Endbereich des Schneidelementes angeordnet, das an der Karkasse des Fräswerkzeuges eingebracht wird. Ferner kann der Sensor direkt an der Karkasse des Fräswerkzeuges angeordnet sein. Alternativ kann der Sensor auch außerhalb des Fräswerkzeuges angeordnet sein.
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Das Verfahren umfasst vorzugsweise eine Übermittlung der ermittelten Temperatur an einer Auswerteeinheit. Die Ermittlung erfolgt insbesondere drahtlos. In anderen Worten ist der Sensor dazu ausgebildet, die von ihm ermittelte Temperatur drahtlos an eine Auswerteeinheit zu übertragen. Die Auswerteeinheit umfasst vor allem eine Cloud. Ferner kann die Auswerteeinheit einen Empfänger an einer Frässtation umfassen, mit Hilfe dessen die Daten an eine Cloud weitergeleitet werden können.
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Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um ein Thermometer, eine Thermokamera, ein Pyrometer und/oder einen Temperaturfühler handeln.
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Insbesondere ist das Verfahren dazu ausgebildet, Schneidelemente mehrerer Fräswerkzeuge gleichzeitig zu überwachen. In der Cloud laufen die Temperaturdaten aller angeschlossenen Fräswerkzeuge zusammen, sodass eine Vorhersage des aktuellen Verschleißzustandes für jedes Fräswerkzeug individuell getroffen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die exakte Verschleißdetektion, sodass ein bedarfsgerechter Austausch mit einer Minimierung von Stilllegzeiten der Anlagen erfolgt. Zusätzliche Synergieeffekte in Form von präventiver Instand- und Lagerhaltung sind möglich. Ferner kann der volle Schneidelementlebenszyklus ausgenutzt werden. Zudem ist das Verfahren ferner dazu ausgebildet, eine Detektion von eventuellen Beschädigungen des Schneideelementes, bspw. Ausbrüchen, über die erhöhte Temperatur zu bestimmen.
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Insbesondere umfasst das Verfahren eine Übermittlung der ermittelten Temperatur an einer Auswerteeinheit. Ferner umfasst das Verfahren das Erstellen eines Temperaturverlaufs für das Schneidelement zum Feststellen des Verschleißzustands des Schneidelementes, vor allem mittels der Auswerteeinheit. Insbesondere ist der Temperaturverlauf der beim Schneidvorgang von Elektrodenkappen entstehenden Schneidtemperatur ein direkter Indikator für den Verschleißzustand des Schneidelementes. Ist die ermittelte Temperatur bei einem unverschlissenen und damit scharfen Schneidelement gering, so nimmt diese durch das zunehmende Abstumpfen der Schneidelemente im Laufe des Lebenszyklus zu. Durch die regelmäßige Temperaturermittlung kann insbesondere anhand der Temperaturdifferenz auf den Verschleißzustand des Schneidelementes geschlossen werden.
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Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die ermittelten Temperaturen von einer Vielzahl von Schneidelementen zu erhalten und jeweils einen Temperaturverlauf zu erstellen. Durch die Codiermöglichkeit des Chips als Sensor können die Daten eindeutig dem entsprechenden Schneidelement zugeordnet werden. Insbesondere stellt die Auswerteeinheit einen Verschleißzustand des Schneidelementes fest. Unter dem Begriff „Verschleißzustand“ ist insbesondere zu verstehen, in welchem Ausmaß das Schneidelement durch die vorherigen Fräszyklen stumpf geworden und/oder beschädigt worden ist. Ferner kann der Verschleißzustand eine Beschädigung, bspw. einen Ausbruch, des Schneidelementes umfassen. Der Verschleißzustand beeinflusst die Temperatur, die während des Fräsens entsteht. Insbesondere umfasst das Verfahren das Feststellen des Verschleißzustandes auf Basis des erstellten Temperaturverlaufes.
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Ferner bevorzugt umfasst das Verfahren das Senden von Weisungen an eine Lagerstelle, insbesondere an eine zentrale Lagerstelle. Die Weisungen erhalten insbesondere die Weisung, ein neues Schneidelement zur Verfügung zu stellen. Eine derartige Weisung wird dann versandt, wenn ein Verschleißzustand festgestellt wird, der das sofortige oder baldige Austauschen des überwachten Schneidelementes erforderlich macht. Ferner kann das Verfahren das Senden einer Vormeldung an eine Instandhaltungsstelle umfassen. Bei der Instandhaltungsstelle kann es sich um eine Person handeln, die für das Instandsetzen der Schneidelemente verantwortlich ist, beispielsweise einen Werker oder einen Anlagenführer, oder um einen örtlich eingerichteten Instandhaltungsort, an dem die Vormeldung beispielsweise mittels eines Signals zur Wahrnehmung durch eine der vorgenannten Personen erscheint. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Bereitstellung eines neuen Schneidelementes am Fräswerkzeug sowie insbesondere auch den Austausch des verschlissenen Schneidelementes durch ein neues Schneidelement. Insbesondere wird das neue Schneidelement mittels vorzugsweise eines führerlosen Transportsystems von der Lagerstelle zur Instandhaltungsstelle transportiert.
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Insgesamt kann somit ein neues Schneidelement „in time“ zur benötigen Anlage gebracht werden. Von dort kann der Anlagenführer einen Schichtwechsel oder eine andere ungenutzte Zeit nutzen, um das verschlissene Schneidelement auszutauschen und somit einen Anlagenstillstand proaktiv zu vermeiden. Zudem kann die Lagerstelle auf diese Weise ihren Bedarf an Schneidelementen vorplanen, sodass die Lagerhaltung verbessert wird.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung eines Verschleißzustandes eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine regelmäßige Ermittlung einer Temperatur des Schneidelementes durchzuführen. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst ferner bevorzugt einen oben beschrieben Sensor sowie eine oben beschriebene Auswerteeinheit. Der Sensor ist vor allem dazu ausgebildet, eine Temperatur des Schneidelementes regelmäßig zu ermitteln, insbesondere während eines Schneidvorgangs des Schneidelementes, und diese an eine Auswerteeinheit, vorzugsweise drahtlos, zu übermitteln. Insbesondere ist der Sensor als Chip, vor allem RFID Chip, ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist vor allem dazu ausgebildet, einen Temperaturverlauf der regelmäßig ermittelten Temperatur zu erstellen, einen Verschleißzustand festzustellen und basierend auf diesem Weisungen an eine Lagerstelle und/oder eine Vormeldung an eine Instandhaltungsstelle zu senden, sodass das Schneidelement bedarfsgerecht ausgetauscht werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1: ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2: eine perspektivische Ansicht eines Schneidelementes; und
- 3: eine Übersicht über einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens (100). Das Verfahren umfasst eine regelmäßige Ermittlung (101) einer Temperatur eines Schneidelementes (12) eines Fräswerkzeuges. Die regelmäßig ermittelte Temperatur wird vorzugsweise an eine Auswerteeinheit (22) übermittelt (102), die einen Temperaturverlauf (103) erstellen kann. Vorzugsweise anhand des Temperaturverlaufs wird ein Verschleißzustand des Schneidelementes festgestellt (104). Auf Basis des festgestellten Verschleißzustandes werden vorzugsweise Weisungen an eine Lagerstelle (24) gesandt (105). Insbesondere werden derartige Weisungen an die Lagerstelle gesandt, wenn festgestellt wurde, dass der Verschleißzustand ein sofortiges oder baldiges Austauschen des Schneidelementes erfordert. Ferner kann eine Vormeldung an eine Instandhaltungsstelle (25) gesandt werden (106). Die Lagerstelle kann nach Erhalt der Weisungen ein neues Schneidelement bereitstellen (107), sodass das verschlissene Schneidelement (12) bedarfsgerecht und zeitsparend ausgetauscht werden kann (108).
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In 2 ist ein Schneidelement (12) eines Fräswerkzeuges dargestellt, das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens (100) überwacht wird. Das Schneidelement (12) ist als Schneidplatte (13) ausgebildet, die eine Schnittfläche (14) in einem ersten Endbereich (15) des Schneidelementes (12) aufweist. Im ersten Endbereich (15) hat das Schneidelement (12) die geringste Breite und dient an dieser Stelle insbesondere dem Spanen von Elektrodenkappen. Im gegenüberliegenden zweiten Endbereich (16) ist das Schneidelement (12) breiter ausgebildet und umfasst eine Ausnehmung (17), in die passgenau ein Sensor (20) zur regelmäßigen Ermittlung einer Temperatur eingebracht ist.
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In der in 2 dargestellten perspektivischen Ansicht ist der Sensor (20) ein Stück aus der Ausnehmung (17) geschoben, um die Ausnehmung (17) besser darzustellen. Bei endgültiger Platzierung des Sensors (20) in der Ausnehmung (17) schließt eine Seite des Sensors (20) bündig mit der Oberfläche des Schneidelementes (12) im zweiten Endbereich (16) ab. Bei dem Sensor (20) handelt es sich um einen Chip (21). Der Sensor (20) ist dazu ausgebildet, eine Temperatur des Schneidelementes (12) regelmäßig zu ermitteln, insbesondere während eines Schneidvorgangs des Schneidelementes (12), und diese an eine Auswerteeinheit (22) drahtlos zu übermitteln.
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3 zeigt eine Übersicht über einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens (100) mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (11). Die Vorrichtung (11) umfasst einen Sensor (20), insbesondere einen Chip (21), der vorzugsweise in das Schneidelement (12) integriert ausgebildet ist. Die Temperatur des Schneidelementes (12) wird insbesondere während eines Schneidvorgangs bestimmt. Bei dem Schneidvorgang handelt es sich vor allem um ein Spanen von Elektrodenkappen. In 3 ist eine Widerstandspunktschweißanlage (18) dargestellt, die zwei Elektroden (19) umfasst. Die Temperatur wird vorzugsweise ermittelt, während das Schneidelement (12) die Elektroden (19) spant.
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Die vom Sensor (20) regelmäßig ermittelte Temperatur wird an eine Auswerteeinheit (22) übermittelt (102). Bei der Auswerteeinheit (22) handelt es sich insbesondere um eine Cloud (23). Die Auswerteeinheit (22) ist dazu geeignet, einen Temperaturverlauf zu erstellen (103) und somit einen Verschleißzustand des Schneidelementes festzustellen (104). Wird ein Verschleißzustand festgestellt, der einen sofortigen oder baldigen Austausch des Schneidelementes (12) erforderlich macht, werden mittels der Auswerteeinheit (22) Weisungen an eine Lagerstelle (24) gesandt (105) sowie eine Vormeldung an eine Instandhaltungsstelle (25) gesandt (106). Die Lagerstelle kann ein neues Schneidelement (12) bereitstellen, mit dem das verschlissene Schneidelement (12) ausgetauscht wird (108).
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Vorrichtung
- 12
- Schneidelement
- 13
- Schneidplatte
- 14
- Schnittfläche
- 15
- erster Endbereich
- 16
- zweiter Endbereich
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Widerpunktschweißanlage
- 19
- Elektrode
- 20
- Sensor
- 21
- Chip
- 22
- Auswerteeinheit
- 23
- Cloud
- 24
- Lagerstelle
- 25
- Instandhaltungsstelle
- 100
- Verfahren
- 101
- Regelmäßige Ermittlung einer Temperatur eines Schneidelementes eines Fräswerkzeuges
- 102
- Übermittlung an eine Auswerteeinheit
- 103
- Erstellen eines Temperaturverlaufs
- 104
- Feststellen eines Verschleißzustands
- 105
- Senden von Weisungen an Lagerstelle
- 106
- Senden einer Vormeldung
- 107
- Bereitstellung eines neuen Schneidelementes
- 108
- Austausch
