DE10313687A1

DE10313687A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Elektroschweißen

Info

Publication number: DE10313687A1
Application number: DE2003113687
Authority: DE
Inventors: Ralf Baier; Bernd Kuntz
Original assignee: Friatec AG
Current assignee: Friatec AG
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2003-11-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Elektroschweißen, wobei mittels einer aufladbaren Batterie (6) und einer nachgeschalteten Leistungselektronik (8) einem Bauteil (16), welches zumindest in einem zu verschweißenden Bereich aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff besteht, Energie zum Verschweißen mit einem weiteren Bauteil zugeführt wird. Das Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung sollen dahingehend weitergebildet werden, dass Fehlverschweißungen vermieden werden und der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert wird. Hierzu wird vorgeschlagen, dass vor Beginn der Schweißung der Zustand der Batterie (6) überprüft wird und Zustandsdaten der Batterie erfasst werden, dass die für die Durchführung der Schweißung des Bauteils (16) relevanten Daten erfasst werden, dass ein Vergleich der elektrischen Zustandsdaten der Batterie (6) mit den relevanten Daten des Bauteils (16) durchgeführt wird, und dass die elektrische Energie für die Durchführung der Schweißung nur dann dem Bauteil (16) zugeführt wird, wenn zuvor durch den Vergleich festgestellt werden konnte, dass die Schweißung ordnungsgemäß durchgeführt und/oder beendet werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Elektroschweißen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der US 5 951 902 sind ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Elektroschweißen von thermoplastischen Kunststoffen unter Einsatz von Batterien bekannt. Derartige Vorrichtungen bzw. Schweißgeräte benötigen keinen Anschluss an das elektrische Netz, sondern ermöglichen aufgrund der integrierten Batterie und der mit dieser bereit gestellten Energie eine ortsunabhängige Durchführung einer Verschweißung von Bauteilen aus Kunststoff. Die Vorrichtung enthält eine Ladeeinheit zur Aufladung der Batterie über einen Anschluss an das elektrische Netz und ferner eine Überwachungseinheit des Schweißstromes. Die Vorgabe der Schweißspannung und/oder des Schweißstromes erfolgt durch eine Pulsbreitenregelung im Gleichstrombereich, wobei recht hohe Spitzenwerte und/oder Welligkeiten auftreten, die zu einer hohen Belastung der die Versorgungsspannung bzw. den Versorgungsstrom bereit stellenden Batterie zur Folge haben. Vor allem die Lebensdauer der Batterie und die Speicherkapazität der Batterie können hierdurch sehr nachteilig beeinflusst werden. Bei teilweiser oder völliger Entladung der Batterien kann zwar mittels eines Ladegeräts die Batterie gegebenenfalls wieder geladen werden, doch können Probleme, beispielsweise auf einer Montagestelle ohne Stromanschluss, auftreten, falls insbesondere während der Durchführung einer Schweißung sich herausstellt, dass die Restenergie in der Batterie zur Durchführung einer ordnungsgemäßen Schweißung nicht mehr ausreicht. Es hat sich als recht nachteilig erwiesen, wenn während der Durchführung einer Schweißung infolge zu geringer in der Batterie gespeicherter Energie bzw. eines zu geringen Ladezustandes die Schweißung nicht ordnungsgemäß beendet werden konnte bzw. die Schweißung abgebrochen werden musste, ohne dass eine funktionssichere Schweißverbindung hergestellt war. Der hierdurch bedingte Aufwand, wie insbesondere das Heraustrennen eines nicht vollständig verschweißten Fittings, einer Anbohrarmatur oder dergleichen aus einer Rohrleitung, war erheblich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine funktionssichere Verschweißung durchgeführt werden kann. Es soll ein schonender und/oder eine lange Lebensdauer der Batterie ermöglichender Betrieb erreicht werden. Ferner sollen Fehlschweißungen vermieden werden und/oder der Energieverbrauch der Vorrichtung auf ein Minimum reduziert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich des Verfahrens gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Hinsichtlich der Vorrichtung erfolgt die Lösung gemäß der im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale.
Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglichen mit geringem Aufwand und hoher Funktionssicherheit die Herstellung einer Schweißverbindung. Zumindest vor Beginn einer Schweißung werden der elektrische Zustand der Batterie überprüft und entsprechende Zustandsdaten erzeugt. Ferner werden für die Durchführung der Schweißung relevante Daten des oder der zu verschweißenden Bauteile festgestellt und mit den Zustandsdaten der Batterie verglichen. Die Schweißung wird nur dann freigegeben und/oder durchgeführt, wenn auf diese Weise sicher gestellt ist, dass insbesondere in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie und/oder der in der Batterie gespeicherten Energie, die vorgesehene Schweißung ordnungsgemäß durchgeführt werden kann, so dass ein unzulässiger Abbruch des Schweißvorganges sicher vermieden wird. Als Parameter für die Überwachung der Schweißbereitschaft der Batterie werden insbesondere deren momentaner Energiezustand, der Ladezustand, Umweltbedingungen (insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit), Ladezyklen, Alterung, Batterietyp, Kapazitätszustand und gegebenenfalls auch die Betriebslage erfasst. In vorteilhafter Weise sind zur exakten Fehlerdiagnose bei auftretenden Störungen, bevorzugt innerhalb der Lebensdauer der Batterieeinheit, eine Batterie-Überwachungseinheit und/oder ein Batterie-Monitor vorgesehen, um insbesondere mittels eines besonderen Ladegerätes eine Auswertung durchzuführen, welche während des Ladevorganges berücksichtigt werden und/oder diesen beeinflussen. Darüber hinaus wird eine sichere Energieabschaltung, insbesondere mittels einer Sicherheitssensorik, im Falle einer Fehlfunktion der Schweißeinrichtung oder der integrierten Batterien bzw. Akkus eine Energieabschaltung durchgeführt. Ferner werden vor allem nach dem Einschalten der Vorrichtung definierte Statusmeldungen über den Batteriezustand und /oder den Batterietyp ausgewertet, damit die Durchführung der Schweißung nur mit einer zulässigen Batterie und/oder Batterieeinheit durchgeführt werden kann.
Die Vorrichtung, nachfolgend auch als Elektro-Schweißeinrichtung bezeichnet, enthält eine derart ausgebildete Rechnereinheit, welche insbesondere mit einem Speicher ausgerüstet ist, dass für das zu verschweißende Bauteil eine Vorauskalkulation erstellt werden kann, ob die relevanten Leistungsparameter der vorgesehenen Batterieeinheit zur Durchführung einer Verschweißung ausreichen. Bevorzugt erfolgt eine Begrenzung der entnehmbaren Energie und/oder Leistung und/oder des Stromes durch die Vorauskalkulation, wobei an Hand der Daten bzw. Parameter des zu verschweißenden Bauteils die erforderliche Ausgangsleistung und/oder Energie und/oder Strom berechnet werden und mit einem für die Leistungselektronik zulässigen Maximalwert verglichen werden. Bei einer Überschreitung dieses maximalen Wertes wird eine Verschweißung nicht zugelassen und/oder zuverlässig verhindert, und somit wird eine Schädigung der Elektronik vermieden. Des Weiteren enthält die Vorrichtung bzw. Elektro-Schweißeinrichtung eine Eingabeeinheit zur drahtlosen Datenübermittlung, insbesondere einen Infrarottransceiver oder einen Funktransmitter und Receiver, so dass problemlos die Steuerung oder Betätigung mittels einer Fernbedienung durchführbar ist. Des Weiteren sind die Vorrichtung und insbesondere die Batterieeinheit in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass die Funktionsfähigkeit ausschließlich in Kombination mit einem vorgegebenen und/oder speziellen Ladegerät für die Batterie ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird mittels der Leistungselektronik eine in einem Bereich einstellbare Gleichspannung, insbesondere zwischen 8 bis 48 Volt, für die Schweißung vorgegeben. Das Ladegerät ist dahingehend ausgebildet, dass die Ladung der Batterieeinheit innerhalb eines definierten vorgegebenen Zeitraumes durchgeführt werden kann und/oder die vorteilhaft eingebaute Batterie-Überwachungseinheit bzw. der Überwachungsmonitor aktualisiert wird. Das Ladegerät mit der eingebauten Steuer- und Überwachungseinheit ist dahingehend ausgebildet, dass nur zulässige und/oder daran angepasste Batterieeinheiten geladen werden können. Hierzu wird in vorteilhafter Weise vor der jeweiligen Ladung der Batteriezustand überprüft, wobei vor allem der Batterietyp, der Ladezustand, Umweltbedingungen, Ladezyklen, Alterung, Kapazitätszustand und eventuelle Betriebslage berücksichtigt werden. Schließlich enthält das Ladegerät in vorteilhafter Weise eine Steuer- und Überwachungseinheit zur Durchführung einer umfangreichen Fehlerdiagnostik, wobei vor allem die Batteriequalität, die Funktionalität der Ladeelektronik und Batterieladung überwacht werden.
Das vorgeschlagene Verfahren und/oder die vorgeschlagene Vorrichtung gelangen zum Elektroschweißen beliebiger Bauteile, welche im zu verschweißenden Bereich aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, bestehen oder solchen enthalten, zum Einsatz. Es seien hier nur beispielshaft Fittinge zum Verbinden von rohrförmigen Bauteilen, Anbohrarmaturen, Sattelstücke genannt, doch können ohne weiteres auch flächenförmige Bauteile, wie Platten oder Folien, oder dreidimensionale Bauteile, wie Behälter, Durchführungen in Wannen oder Behältern vorgesehen sein. Derartige Bauteile enthalten mit elektrischem Strom bzw. elektrischer Spannung beaufschlagbare Heizelemente aus Widerstandsdraht, beispielsweise in Form einer Heizwendel oder Heizwicklung. Ferner können derartige Heizelemente oder die elektrischen Drähte oder Leiter auf der zu verschweißenden Oberfläche des Bauteils aufgebracht sein und insbesondere aus elektrisch leitfähigem Material aufgedampft sein oder als Metallgitter oder als elektrisch leitende Kohlenstofffasern oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff oder Polymeren ausgebildet sein. Die Zuführung der Schweißenergie mittels des Heizelements kann durch elektrische Widerstandsheizung ebenso erfolgen wie durch Anwendung der Induktions- oder Mikrowellentechnologie.
Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Soweit auf das Verfahren gerichtete Merkmale erläutert werden, gelten diese Erläuterungen analog für die Vorrichtung und umgekehrt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ladegeräts,
Fig. 3 einen Prozessablaufplan.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung 2 mit einer Batterieeinheit (BE) 4, welche eine aufladbare Batterie 6 zur Speicherung elektrischer Energie enthält. Die Batterieeinheit 4 ist in die Vorrichtung 2 als separate Baukomponente eingesetzt und kann bei Bedarf gegen eine andere in einfacher Weise ausgewechselt werden, wobei geeignete Kontaktelemente, Stecker oder dergleichen zur Verbindung mit den anderen Einheiten der Vorrichtung vorhanden sind. Die Vorrichtung 2 enthält ferner eine Leistungselektronik (LE) 8, welche über ein Kabel oder eine Leitung 10 mit der BE 4 bzw. der Batterie 6 zur Energieübertragung elektrisch verbunden ist. Die LE 8 ist über ein Kabel oder eine geeignete Leitung 12 mit einem aus der Vorrichtung 2 herausgeführten Schweißkabel 14 elektrisch verbunden. Über das Schweißkabel 14 erfolgt in bekannter Weise die elektrische Verbindung mit einem Bauteil 16, welches hier als ein Elektro-Schweißfitting in Form einer Elektroschweißmuffe zum Verbinden hier nicht dargestellter Kunststoffrohre ausgebildet ist. Das Bauteil bzw. Fitting 16 besteht oder enthält, zumindest in dem zu verschweißenden Bereich seiner Innenfläche, thermoplastischen und/oder schweißbaren Kunststoff, wie insbesondere Polyäthylen oder PE-HD, sowie ein Heizelement 18, welches hier als Heizwendel aus Widerstandsdraht ausgebildet ist. Über das Schweißkabel 4 ist dem Heizelement 18 die zum Verschweißen mit dem genannten Rohr bzw. den genannten Rohren erforderliche Schweißenergie zuführbar.
Des Weiteren enthält die Vorrichtung 2 eine Eingabeeinheit (EE) 21, welcher eine Rechnereinheit (RSE) 20, bevorzugt mit einem integrierten Speicher, nachgeschaltet ist. Zwischen der RSE 20 und der BE 4 ist eine Leitung oder ein Daten-Bus 22 für den gegenseitigen Datenaustausch vorgesehen, wobei insbesondere Status-Informationen übertragen bzw. ausgetauscht werden. Eine weitere Leitung oder Daten-Bus 24 ist zwischen der RSE 20 und der LE 8 vorhanden, um insbesondere Daten für die Vorgabe der Schweißspannung von der RSE 20 auf die LE 8 zu übertragen. Ferner ist zwischen der RSE 20 und der LE 8 eine weitere Leitung 26, insbesondere ein Daten-Bus, vorgesehen, über welchen bevorzugt Daten oder ein Signal entsprechend dem mittels der RSE 20 ermittelten Ende der Schweißzeit an die LE 8 gegeben wird. Schließlich ist eine Messeinheit (ME) 28 vorgesehen, welche einerseits an die Leitung 12 bzw. das Schweißkabel 14 angeschlossen ist und andererseits über eine Leitung bzw. einen Daten-Bus 30 mit der RSE 20 in Verbindung steht. Mittels der ME 28 werden in vorteilhafter Weise die Spannung und der Strom, welcher von der LE 8 geliefert werden, und ferner der Widerstand, insbesondere des Heizelements 18 des Bauteils 16 erfasst. Darüber hinaus ist eine Daten-Leseeinheit (DLE) 32 vorgesehen, zur Erfassung von Parametern und Daten, welche auf einem dem Bauteil 16 zugeordneten Datenträger 34 gespeichert sind. Als Datenträger 34 kann ein Strichcode ebenso vorgesehen sein wie beispielsweise ein Mikrochip oder eine Magnetspeicherkarte. Der Datenträger 34 enthält spezifische, dem Bauteil 16 zugeordnete Daten für die Durchführung der Schweißung, wie Schweißspannung, Schweißstrom, Schweißdauer usw. Die mittels der DLE 32 erfassten Daten werden insbesondere über die ME 28 der RSE 20 zugeführt, doch kann alternativ die Eingabe über die Eingabeeinheit 21 oder direkt in die RSE 20 erfolgen.
Nachfolgend werden die Funktionen bzw. Komponenten der vorstehend angegebenen Einheiten weiter erläutert. Die Batterieeinheit bzw. BE 4 enthält eine Sicherheitssensorik (SS) 36 zur Erfassung eines Überstromes oder eines Kurzschlusses. Bei einer etwaigen Fehlfunktion, sei es der Vorrichtung 2 insgesamt oder der in die BE 4 integrierten Batterie 6, wird hiermit eine sichere Energieabschaltung erreicht. Mittels einer Zustandssensorik (ZS) 38 wird der Zustand der BE 4 und insbesondere deren Batterie 6 erfasst, und zwar in bevorzugter Weise zu jedem Zeitpunkt oder in vorgegebenen Zeitabständen, sobald die BE 4 in die Vorrichtung 2 eingesetzt ist. Insbesondere werden mittels der ZS 38 der momentane Energiezustand, Ladezustand, Ladezyklen, Halterung, Kapazitätszustand erfasst. Weiterhin werden in vorteilhafter Weise die Umgebungsbedingungen, wie insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, der Batterietyp und des Weiteren die eventuelle Betriebslage mittels der ZS 38 erfasst. Weiterhin ist ein Batteriemonitor (BM) 40 vorgesehen, zur exakten Fehlerdiagnose bei auftretenden Störungen während der Nutzungszeit oder Lebensdauer der BE 4. In vorteilhafter Weise werden die mittels der ZS 39 erfassten Daten in einem besonderen Ladegerät ausgewertet, wie es nachfolgend noch zu erläutern ist. Mittels einer Fehlersensorik (FS) 39 werden etwaige Störungen oder Fehler der BE 4 und/oder der Batterie 6 erfasst. Die derart erfassten Daten werden in die RSE 20 gegeben bzw. mittels dieser aus der BE 4 ausgelesen und verarbeitet. Es sei hier ausdrücklich festgehalten, dass die Vorrichtung 2 derart ausgebildet ist, dass sie ausschließlich mit einer zugelassenen und insbesondere mittels der RSE 20 akzeptierten BE 4 betrieben werden kann. Hierfür werden nach dem Einschalten definierte Status-Meldungen über den Batteriezustand und bevorzugt auch über den Batterietyp insbesondere mittels der RSE 20 ausgewertet.
Die Rechner-Speichereinheit (RSE) 20 enthält zur Vorauskalkulation eine Einheit (VKE) 42, ferner eine Einheit (BZE) 44 für die Überwachung des Betriebszustandes sowie eine Vergleichseinheit (VE) 46. Mittels der VE 46 wird der Vergleich durchgeführt, ob die der Batterie 6 entnehmbare Ladekapazität bzw. Energie größer ist als die für die durchzuführende Schweißung des Bauteiles 16 benötigte Kapazität bzw. Energie, wobei in bevorzugter Weise die auf dem Datenträger 34 gespeicherten und mittels der DLE 32 erfassten bauteilspezifischen Daten berücksichtigt werden. Mittels der RSE 20 wird für das zu verschweißende Bauteil eine Vorauskalkulation dahingehend erstellt, ob die relevanten Leistungsparameter der momentan in der Vorrichtung 2 eingesetzten BE 4 und/oder Batterie 6 zur vorgesehenen Verschweißung ausreichen. Für den Fall, dass die Vorauskalkulation negativ ausfällt, wird erfindungsgemäß die Schweißung nicht begonnen bzw. von der LE 8 keine Energie dem Bauteil 16 zugeführt, so dass Fehlschweißungen zuverlässig vermieden werden. Des Weiteren erfolgt in vorteilhafter Weise mittels der RSE 20, insbesondere der VKE 42, eine Begrenzung der der BE 4 entnehmbaren Energie, Leistung oder des Stromes der Vorrichtung 2 durch die Vorauskalkulation. Hierbei werden an Hand der Daten oder Parameter des Bauteils 6 die erforderliche Ausgangsleistung und/oder Energie und/oder der Schweißstrom berechnet und mit einem für die LE 8 zulässigen Maximalwert verglichen, welcher in vorteilhafter Weise in der RSE 20 gespeichert ist. Bei Überschreitung des vorgegebenen und/oder gespeicherten Maximalwertes wird die Verschweißung nicht durchgeführt und infolgedessen werden Schäden und/oder Überlastungen der LE 8 zuverlässig vermieden.
Die der RSE 20 vorgeschaltete Eingabeeinheit bzw. EE 20 enthält manuelle Eingabeelemente (TS) 48, welche bevorzugt als eine Eingabetastatur ausgebildet sind. In vorteilhafter Weise ist eine drahtlose Empfangseinheit (IRE) 50 vorgesehen, welche bevorzugt als ein Infrarottransceiver oder ein Funktransmitter mit Receiver ausgebildet ist und mittels welcher über eine hier nicht dargestellte Fernbedienung die drahtlose Ansteuerung der Vorrichtung 2 ermöglicht ist.
Die Leistungselektronik bzw. LE 8 enthält eine Vorgabeeinheit (VE) 52, mittels welcher vor allem die für die Schweißung erforderliche Spannung vorgegeben wird. Zusätzlich oder alternativ kann mit der VE 52 der Schweißstrom vorgegeben werden. Die LE 8 enthält ferner ein Netzteil (SNT) 54, welches in bevorzugter Weise als ein Schaltnetzteil ausgebildet ist. Das Netzteil und insbesondere das Schaltnetzteil 54 ist dahingehend ausgelegt, dass der Schweißstrom sanft und batterieschonend erzeugt wird. Mit dem Netzteil und insbesondere dem Schaltnetzteil 54 wird die von der Batterie 6 bereit gestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt, und diese Wechselspannung wird auf den von der RSE 20 vorgegebenen bzw. erforderlichen Wert geregelt. Die geregelte Wechselspannung wird in Abhängigkeit des über die Leitung 24 von der RSE 20 vorgegebenen Spannungswert geregelt, und schließlich wird die geregelte Wechselspannung in die zum Schweißen erforderliche Gleichspannung gewandelt. Hierdurch werden nachteilige Spannungs- und/oder Stromspitzen bei der Energieentnahme aus der Batterie 6 weitgehend vermieden, wodurch eine lange Lebensdauer der Batterie 6 erreicht ist. Ferner enthält die LE 8 eine Prüf- und Schalteinheit (PSE) 56, mittels welcher in zweckmäßiger Weise eine Sicherheitsprüfung und bei Bedarf eine Abschaltung, insbesondere mittels eines integrierten Relais, erfolgt.
Die vorstehend erläuterten Funktionsweisen werden mittels der RSE 20 gesteuert und /oder geregelt, wobei insbesondere die mittels der BE 4, der EE 20 sowie der LE 8 erfassten und/oder erhaltenen Daten in bevorzugter Weise in der RSE 20 gespeichert werden. Die derart erhaltenen und/oder erfassten Daten werden in vorteilhafter Weise zur Protokollierung des Schweißvorganges bereit gestellt und beispielsweise über ein hier nicht weiter dargestelltes Ausgabegerät, wie insbesondere einen Drucker oder einen geeigneten Datenträger, ausgegeben, wobei im letzteren Fall die auf einem Datenträger gespeicherten Daten in einen hier nicht dargestellten Rechner zur weiteren Auswertung und l oder Datensicherung eingegeben werden können.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Ladegeräts der BE 4, welche zur Durchführung der Ladung vorteilhaft aus der oben erläuterten Vorrichtung herausgenommen ist. Das Ladegerät ermöglicht die BE 4 innerhalb eines definierten und/oder vorgebbaren Zeitraumes zu laden und den eingebauten BM 40 zu aktualisieren. Das Ladegerät (LG) 58 enthält eine Ladeelektronik (LK) 60, welche einerseits einen Netzanschluss 62 beispielsweise an 220 Volt aufweist und andererseits über eine Leitung 64 mit der BE 4 verbindbar ist. Des Weiteren enthält das LG 58 eine Steuer- und Überwachungseinheit (SE) 66, welche über eine Leitung bzw. einen Daten-Bus 68 mit der BE 4 verbindbar ist. Die SE 66 enthält eine Überwachungseinheit (ÜE) 70, insbesondere für die Netzspannung, Temperatur und Zeit. Mittels einer Einheit (LB) 72 wird die Ladekapazität berechnet. Ferner ist eine Fehlerdiagnoseeinheit (FDE) 74 vorgesehen. Mittels einer Prüfeinheit (BZE) 76 wird der Batteriezustand geprüft. Schließlich enthält die SE 66 in bevorzugter Weise eine Aktualisierungseinheit (BME) 78 zur Aktualisierung des Batteriemonitors BM 40 der Batterieeinheit 4. Aufgrund des BME 78 werden in bevorzugter Weise nach dem Laden unmittelbar die aktualisierten Daten der Batterie 6 bereit gestellt. Schließlich enthält das Ladegerät 58 eine Anzeigeeinheit (AE) 80, mittels welcher in vorteilhafter Weise die beim oder für das Laden relevanten Daten der BE 4 bzw. der Batterie 6 visuell zur Anzeige gebracht werden.
Fig. 3 zeigt den Prozessablaufplan des Ladegerätes (LG) mit Batterie-Monitoring, wobei nachfolgend die Funktionen der verschiedenen Blöcke unter Verweis auf deren Bezugszeichen erläutert werden. Nach dem Start 82 erfolgt gemäß Block 83 die Initialisierung. Danach erfolgt eine Abfrage gemäß 84 dahingehend, ob der Anschluss an das elektrische Netz durchgeführt ist und die Batterie 6 in das LG eingesteckt ist. Bei positiver Antwort (j) wird gemäß Block 85 die Verbindung, insbesondere die serielle Kommunikation, zwischen dem Ladegerät und dem Batteriemonitor BM der Batterieeinheit überprüft. Nach dem Einlesen der Seriennummer der Batterie gemäß Block 86 erfolgt gemäß 87 die Abfrage, ob die Seriennummer zulässig ist bzw. in Ordnung ist. Bei positiver Beantwortung (j) werden gemäß Block 88 die Batterie-Monitordaten eingelesen, und zwar insbesondere die Ladezyklen, die Anzahl der Entladungen sowie die Restkapazität. Darauf hin wird gemäß Block 89 der Ladeprozess eingeleitet. Sofern bei Block 87 die Abfrage negativ (n) ist, erfolgt gemäß Block 90 eine Registrierung einer Störung. Nach der Einleitung des Ladeprozesses wird gemäß Block 91 die Zeit und der Ladezustand der Batterie überwacht. Gemäß Block 92 erfolgt eine Störungsabarbeitung und zwar insbesondere aufgrund einer falschen Seriennummer, einer gestörten Kommunikation, einer Tiefentladung der Batterie und einer Überschreitung der Ladezeit. Entsprechend Block 93 wird der Batteriemonitor aktualisiert (BME). Dies erfolgt in bevorzugter Weise in vorgegebenen Zeitabständen, insbesondere alle zwei Sekunden, wobei der Batteriemonitor (BM) mit den aktuellen Werten der Kapazität und den Ladezyklen beschrieben wird. Gemäß Block 94 erfolgt eine Abfrage dahingehend, ob die Batterie vollständig geladen ist. Ist das Abfrageergebnis negativ (n), so werden die vorstehend erläuterten Funktionen nochmals durchgeführt, wobei nach einem oder mehreren negativen Versuchen der Ladeprozess beendet wird. Im Falle einer positiven Abfrage (j) wird gemäß Block 95 der Batteriemonitor definitiv beschrieben und zweckmäßig der Wert der Kapazität auf 100% gesetzt. Ist nunmehr der Ladeprozess gemäß Block 96 beendet, so wird gemäß Block 97, insbesondere mittels der in Fig. 2 dargestellten Anzeigeeinheit (AE), das Ende der Ladung zur Anzeige gebracht. Bezugszeichen 2 Vorrichtung
4 Batterieeinheit/BE
6 Batterie/BA
8 Leistungselektronik/LE
10, 12 Kabel/Leitung
14 Schweißkabel
16 Bauteil/Fitting
18 Heizelement
20 Rechnereinheit/RSE
21 Eingabeeinheit/EE
22, 24, 26 Leitung/Daten-Bus
28 Messeinheit/ME
30 Leitung/Daten-Bus
32 Leseeinheit/DLE
34 Datenträger
36 Sicherheitssensorik/SS
38 Zustandssensorik/ZS
39 Fehlersensorik/FS
40 Batteriemonitor/BM
42 Einheit für Vorauskalkulation/VKE
44 Einheit für Überwachung des Batteriezustandes/BZE
46 Vergleichseinheit/VE
48 manuelles Eingabeelement/TS
50 Empfangseinheit/IRE
52 Vorgabeeinheit/VE
54 Schaltnetzteil/SNT
56 Prüf- und Schalteinheit/PSE
58 Ladegerät/LG
60 Ladeelektronik/LK
62 Netzanschluss
64 Leitung
66 Steuer- und Überwachungseinheit/SE
68 Leitung/Daten-Bus
70 Überwachungseinheit/ÜE
72 Berechnungseinheit der Ladekapazität/LB
74 Einheit zur Fehlerdiagnose/FDE
76 Prüfeinheit/BZE
78 Aktualisierungseinheit/BME
80 Anzeigeeinheit/AE
82-97 Block

Claims

1. Verfahren zum Elektroschweißen, wobei mittels einer aufladbaren Batterie (6) und einer nachgeschalteten Leistungselektronik (8) einem Bauteil (16), welches zumindest in einem zu verschweißenden Bereich aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff besteht, Energie zum Verschweißen mit einem weiteren Bauteil zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn der Schweißung der Zustand der Batterie (6) überprüft wird und Zustandsdaten der Batterie erfasst werden, dass die für die Durchführung der Schweißung des Bauteils (16) relevanten Daten erfasst werden, dass ein Vergleich der elektrischen Zustandsdaten der Batterie (6) mit den relevanten Daten des Bauteils (16) durchgeführt wird, und dass die elektrische Energie für die Durchführung der Schweißung nur dann dem Bauteil (16) zugeführt wird, wenn zuvor durch den Vergleich festgestellt werden konnte, dass die Schweißung ordnungsgemäß durchgeführt und/oder beendet werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsdaten der Batterie (6) deren momentaner Energiezustand und/oder Ladezustand und/oder Ladezyklen und/oder Kapazitätszustand und/oder Alterung und/oder Batterietyp überprüft und entsprechende Zustandsdaten erfasst werden und/oder dass Umweltbedingungen, insbesondere die Umgebungstemperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit, und /oder die gegebene Betriebslage überprüft und entsprechende Zustandsdaten erfasst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Batterie (6) durchgeführt wird, sobald eine die Batterie (6) enthaltende Batterieeinheit (4) mit der Leistungselektronik (6) verbunden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung und/oder Erfassung der der Batterie (6) entnehmbaren Energie und/oder Leistung und/oder des Stromes eine Vorauskalkulation durchgeführt wird, wobei an Hand der für das Schweißen des Bauteils (16) relevanten Daten oder Parameter die erforderliche Ausgangsleistung und/oder Energie und/oder Strom berechnet werden und ferner mit einem für die Leistungselektronik (8) zulässigen Maximalwert verglichen werden, wobei im Falle einer Überschreitung des vorgegebenen Maximalwertes die Verschweißung nicht durchgeführt wird und/oder keine Energie dem Bauteil (16) zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlerdiagnose der Batterie (6) dahingehend durchgeführt wird, dass im Falle auftretender Störungen während der Lebensdauer der Batterie (6) und/oder einer diesselbe enthaltenden Batterieeinheit (4) mittels eines Batterie-Monitors (40) hierzu korrespondierende Daten erfasst werden, wobei die derart erfassten Daten bei einer nachfolgenden Ladung der Batterie mittels eines zugeordneten Ladegerätes ausgewertet und/oder berücksichtigt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdaten der Batterie (6) gespeichert werden und bei einem nachfolgenden Ladevorgang der Batterie (6) berücksichtigt werden.

7. Vorrichtung zum Elektroschweißen, enthaltend eine Batterie (6), eine mit dieser elektrisch verbundenen Leistungselektronik (8) sowie eine Rechnereinheit (20), welche insbesondere einen Speicher enthält, wobei mittels der Leistungselektronik (8) einem zu verschweißenden Bauteil (16), welches zumindest in einem zu verschweißenden Bereich aus insbesondere thermoplastischem Kunststoff besteht, Energie zugeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass eine die Batterie (6) enthaltende Batterieeinheit (4) mit einem den Zustand der Batterie (6) überwachenden Batteriemonitor (40) vorgesehen ist, dass insbesondere mittels einer Leseeinheit (32) die für die Durchführung der Schweißung relevanten Daten des Bauteils (16) erfasst werden und dass mittels der Rechnereinheit (20) unter Berücksichtigung der Zustandsdaten der Batterie (6) und den relevanten Schweißdaten des Bauteils (16) die Leistungselektronik (8) angesteuert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Batterie (6) enthaltende Batterieeinheit (4) vorgesehen ist und/oder dass die Batterieeinheit (4) den Batteriemonitor (40) und/oder eine Sicherheitssensorik (36) und/oder eine Zustandselektronik (38) und/oder eine Fehlersensorik (39) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen der Batterieeinheit (4) in die Vorrichtung (2) zu vorgegebenen oder mittels der Rechnereinheit (20) vorgebbaren Zeitpunkten die Überprüfung der Batterie (6) insbesondere mittels des Batteriemonitors (40) und/oder der Sicherheitssensorik (36) und /oder der Zustandssensorik (38) und/oder der Fehlersensorik (39) durchführbar ist.

10. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (8) ein Schaltnetzteil (54) enthält, welches derart ausgebildet ist, dass die von der Batterie (6) und/oder der Batterieeinheit (4) bereit gestellte Gleichspannung in Wechselspannung gewandelt wird, dass diese Wechselspannung in Abhängigkeit eines mittels der Rechnereinheit (20) vorgegebenen Wertes geregelt wird und nachfolgend die geregelte Wechselspannung auf die zur Durchführung der Schweißung erforderliche Gleichspannung gewandelt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden der Batterie (6) ein Ladegerät (58) vorgesehen ist, enthaltend eine Steuer- und Überwachungseinheit (66), mittels welcher die im Batterie-Monitor (40) gespeicherten Zustandsdaten für den Ladevorgang berücksichtigt werden und/oder mittels welcher nach der Durchführung der Ladung die Zustandsdaten des Batterie-Monitors (40) aktualisiert werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheit (4) als separate Baukomponente in die Vorrichtung einsetzbar und bei Bedarf herausnehmbar ausgebildet ist und/oder dass die Batterieeinheit (4) zur Durchführung der Ladung der Batterie (6) mit dem Ladegerät (58) verbindbar ist, wobei die Batterieeinheit (4) zum einen mittels einer Leitung (64) mit einer Ladeelektronik (60) des Ladegeräts (58) verbunden ist und zum anderen mit einer Leitung oder einem Daten-Bus (68) mit der Steuer- und Überwachungseinheit (66) des Ladegeräts (58) verbunden ist.