Datenträger werden
auf Waren aller Art angebracht, um den Warenverkehr überwachen
und kontrollieren zu können.
Bei einer Anbringung auf Gasflaschen dienen die auf dem Datenträger gespeicherten
Informationen beispielsweise zum Erstellen von detaillierten Lieferscheinen,
zur Überwachung des
Lagerbetriebs oder auch zur Kontrolle von TÜV-Terminen. Mit einem Lesegerät werden
die gespeicherten Informationen aus dem Datenträger ausgelesen, wenn das Lesegerät in der
Nähe des
Datenträgers
gebracht wird. In der Regel wird dazu ein mobiles Lesegerät verwendet,
das die Informationen ausliest, anzeigt und oft auch zwischenspeichert,
Anschließend
werden die Informationen oft an eine zentrale Recheneinheit übertragen,
wo ein Datenabgleich mit einer bestehenden Datenbank stattfindet. Bisher
wurden als Datenträger
häufig
auf die Gasflaschen angebrachte Strichcodes verwendet. Mit der zunehmenden
Ausbreitung von elektronischen Datenträgem werden jedoch auch Gasflaschen
mit diesen ausgestattet. Als elektronischer Datenträger wird meist
ein Datenträger-Chip
oder Transponder verwendet, auf welchem die Information gespeichert
ist. Für
Gasflaschen wurden zur besseren Handhabung spezielle Haltevorrichtungen
an den Flaschen mit austauschbaren Transpondern entwickelt, wie
sie beispielsweise in der
DE
199 11 034 offenbart sind.
Bei
verschiedenen Anwendungen in der industriellen Fertigung werden
Arbeitsgase benötigt beziehungsweise
der Fertigungsprozess wird durch den Einsatz von Arbeitsgasen unterstützt. Die
benötigten
Arbeitsgase werden dazu in der Regel von Gaselieferanten in Gasspeicherbehältnissen
zu den Anwendern gebracht. Die Lieferung der Gase erfolgt in Gasflaschen,
in Flaschenbündeln
oder in Flüssiggastanks.
Nach Auf brauch des Gases werden die leeren Speicherbehälter von
den Gaselieferanten zum Befüllen
wieder abgeholt. Teileweise werden die Speicherbehälter von
den Gaselieferanten auch direkt beim Verbraucher wieder befüllt.
Beim
Lichtbogenschweißen
beispielsweise wird zwischen den Methoden mit abschmelzender Elektrode
(Gas-Metal-Arc-Welding, GMA welding), wozu das Metall-Inertgas-Schweißen (MIG)
und das Metall-Aktivgas-Schweißen
(MAG) zählt,
und nicht abschmelzender Elektrode, zu dem das WIG-Schweißen (Gas-Tungsten-Arc-Welding,
GTA welding) gehört,
unterschieden. Der Fachmann bestimmt die Schweißmethode und wählt das
Arbeitsgas, das hier in der Regel als Schutzgas bezeichnet wird,
aus. Das Schutzgas ist eine Gasmischung, welche in Hinblick auf
Schweißmethode
und zu verarbeitender Werkstoff optimiert wurde. So benötigen beispielsweise
Werkstücke
aus Stahl andere Schutzgasmischungen als Werkstücke aus Aluminiumlegierungen.
Darüber
hinaus ist die Schutzgaszusammensetzung von entscheidender Bedeutung
für das
Verhalten des Lichtbogens. Nur ein stabil und gleichmäßig brennender
Lichtbogen unterbindet Poren und Risse und führt zu qualitativ hochwertige
Nähten.
Zur Orientierung zwischen den verschieden Schutzgasmischungen dienen
dem Fachmann die Produktbezeichnungen, die der Fachmann den verschieden Werkstoffen
und Schweißmethoden
zuordnet. Damit nun beim Schweißen
ein stabiler Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück entsteht
und gute Schweißergebnisse
erzielt werden, ist es notwendig, die verschiedenen Lichtbogenparameter
sorgfältig einzustellen.
Die benötigten
Werte für
die Lichtbogenparameter werden durch die Schutzgaszusammensetzung
vorgegeben. Zu den Lichtbogenparametern zählen im Wesentlichen Spannung,
Strom und Drahtvorschubgeschwindigkeit. Beim gepulsten Lichtbogenschweißen sind
die Lichtbogenparameter ein ganzes Bündel an Parametern, die unter
anderem Pulsspannung und Pulsform betreffen. Diese Lichtbogenparameter
müssen
von dem Fachmann am Schweißgerät eingestellt
werden, bevor der eigentliche Schweißvorgang ausgeführt wird.
Auch
beim Laserschweißen
wird oft ein Arbeitsgas eingesetzt, welches als Schutz- oder Prozessgas
bezeichnet wird. Die Wahl des Arbeitsgases zielt auf eine Optimierung
des Laserschweißprozesses.
Durch den Einfluss des Gases auf den Prozess wird es notwendig,
die Parameter Laserleistung, Fokusposition und Schweißgeschwindigkeit
dem Schutzgas entsprechend einzustellen.
Beim
thermischen Spritzen wird die erzeugte Spritzschicht durch die Wahl
des Brenngases beziehungsweise des Trägergases beeinflusst. Auch
beim Pulverauftragsschweißen
zeigt sich ein Einfluss des Arbeitsgases. Ein weiteres Fertigungsverfahren,
bei welchem teilweise ein Arbeitsgas eingesetzt wird, ist das Löten. Hier
kommt dem Arbeitsgas wiederum die Aufgabe zu, die Bearbeitung vor
der Atmosphäre
zu schützen.
Schutzgas wird beim Weichlöten
und beim Hartlöten
eingesetzt. Beim Hartlöten
spricht man vom Metall-Schutzgas-Löten, wenn mit Lichtbogen und
Schutzgas gearbeitet wird.
Auch
bei anderen Produktionsprozessen sind Arbeitsgase erforderlich.
Zu nennen sind hierzu beispielsweise die Verfahren der Wärmebehandlung, wozu
beispielsweise Härten,
Glühen,
Auf- und Entkohlen zählt.
Diese Produktionsprozesse werden entscheidend von den Arbeitsgasen
geprägt.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
für Gaseanwendungen
anzugeben, welche den Einsatzbereich für an Gasspeicherbehältnissen
angebrachte Datenträger
erweitert und die Automatisierung bei der Durchführung der Gaseanwendungen unterstützt.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtung
dadurch gelöst,
dass der Datenträger
Informationen über
die Zusammensetzung und/oder die Eigenschaften des Arbeitsgases
enthält
und das Lesegerät
diese Informationen aus dem Datenträger ausliest und an das Steuerelement übermittelt
und das Steuerelement die Anwendungsparameter entsprechend der Informationen
einstellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst somit einen an einem Gasspeicherbehältnis angebrachten Datenträger, welcher
jedoch zur Informationsübergabe
auch von dem Behältnis
getrennt werden kann, sowie die Basiseinheit aus Lesegerät und Steuerelement.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es möglich, den
Arbeitsschritt der Anwendungsparameterwahl zu automatisieren. Durch
die automatisierte Durchführung
entfällt
der Vorgang der Wahl und Einstellung der Anwendungsparameter. Dies
bedeutet eine Zeitersparnis und unterbindet eine wesentliche Fehlerquelle.
Vorteilhafterweise
ist der Datenträger
ein elektronischer Datenträger.
Das der Basiseinheit zugeordnete Lesegerät liest den elektronische Datenträger automatisch
aus, sobald sich der elektronische Datenträger in der Nähe des Lesegeräts befindet. Dies erleichtert
die Automatisierung in besonderer Weise. Als elektronischer Datenträger dient
vorteilhafterweise ein Transponder oder Speicher-Chip.
Mit
besonderen Vorteilen ist die Basiseinheit in der die Gasanwendung
ausführenden
Einrichtung angebracht. Das Steuerelement ergänzt somit die Steuerungseinheit
der Gaseanwendung und das Lesegerät gibt die Informationen ohne
weitere Umwege an die Steuerung weiter. Bei Anschluss des Gasbehältnisses
an die Gaseanwendung ist zudem die Informationsübergabe vom Datenträger auf
die Basiseinheit problemlos und ohne Umwege möglich.
Vorteilhafterweise
dient als Information der Handelsname des Arbeitsgases. Die Namen
der Gasmischungen, welche normalerweise vom Gaslieferanten gewählt werden
und welche allgemein bekannt sind, sind eindeutig und beinhalten
die Zusammensetzung der Gasmischung. Da in den Namen sehr kurz sind,
ist auf den elektronischen Datenträgem nur sehr wenig Speicherplatz
für diese
Information notwendig.
Alternativ
sind vorteilhafterweise als Information die Komponenten des Arbeitsgases
und ihr prozentualer Anteil im Arbeitsgas vermerkt.
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gasspeicherbehältnis eine
Gasflasche. Da Gasflaschen oft im Rahmen der Liefersysteme mit Datenträgem versehen
werden, ist bei Gasflaschen nur eine zusätzliche Information auf den
Datenträgern
notwendig, um die erfindungsgemäßen Vorteil nutzen
zu können.
Vorteilhafterweise
ist die Basiseinheit in einem in der industriellen Fertigung benutzten
Gerät angebracht.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigen sich hier im besonderem in dem zugehörigen, später beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Basiseinheit in einem
Lichtbogenschweißgerät angebracht.
In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Basiseinheit in
einem Laserschweißgerät angebracht.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren
dadurch gelöst,
dass auf dem Datenträger Informationen über die
Zusammensetzung und/oder die Eigenschaften des Arbeitsgases gespeichert
sind und diese Informationen vor Beginn der Anwendung von einem
Lesegerät
ausgelesen und zur Steuerung der Anwendungsparameter verwendet werden.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Informationen über
die Arbeitsgaszusammensetzung und/oder der Eigenschaften des Arbeitgases
auf dem Gasspeicherbehältnis
vermerkt sind und von einem Lesegerät ausgelesen werden, liegen
diese Informationen fehlerfrei und in einer Form vor, in welcher
sie automatisch weiterverarbeitet werden kann. Dadurch kann der
Arbeitsschritt, in welchem die Anwendungsparameter gewählt und
eingestellt werden, automatisiert werden. In der Regel werden in
dem erfindungsgemäßen Verfahren
diejenigen Anwendungsparameter eingestellt, welche von der Art des
Gases oder/und der Gaszusammensetzung abhängen. Dies vereinfacht die
Durchführung
der Gaseanwendung. Neben der Zeitersparnis werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch die Fehler, die bei der Wahl und Einstellung der Parameter
auftreten, unterbunden. Sind für
die Gasspeicherbehältnisse
bereits Datenträger
vorgesehen – beispielsweise
für ein
Liefersystem oder zur Bewegungskontrolle der Gasflaschen – wird die
Information über
die Schutzgaszusammensetzung vorteilhafterweise auf diesem Datenträger mit
aufgenommen. Ein zusätzlicher,
von dem bisherigen Vorgehen abweichender Arbeitsschritt entsteht
durch das erfindungsgemäße Verfahren
somit nicht.
Mit
besonderen Vorteilen werden die Informationen elektronisch übermittelt.
Bei einer elektronischen Übermittlung
der Informationen, vorteilhafterweise mittels eines Transponders,
ist es besonders einfach möglich,
die Informationen über
die Zusammensetzung und/oder der Eigenschaften mit anderen, beispielsweise
das Liefersystem betreffende Daten zusammen aufzunehmen. Eine andere
Möglichkeit,
die Informationen mit aufzunehmen ist beispielsweise ein Strichcode,
der von einem IR-Lesegerät gelesen
wird. Hier wird jedoch in der Regel ein eigener Strichcode notwendig
sein, auf welchem ausschließlich
die Informationen über
die Gaszusammensetzung und/oder die Gaseigenschaften vermerkt werden.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Datenträger automatisch
ausgelesen und die Informationen werden zur Steuerung verwendet,
sobald der Datenträger
in die Nähe
des Lesegeräts
gebracht wird. Im Arbeitsablauf wird folglich das Gasspeicherbehältnis in
die Nähe
des Lesegeräts
gebracht und die Anwendungspa rameter für die Gaseanwendung werden
automatisch eingestellt. Ist das Lesegerät in der die Gaseanwendung
durchführenden
Vorrichtung untergebracht, an welche das Gasspeicherbehältnis angeschlossen
wird, wird beim Anschluss automatisch der Datenträger ausgelesen und
die Anwendungsparameter eingestellt. Wird beispielsweise eine Gasflasche
am Anwendungsgerät angeschlossen,
werden die Parameter dort beim Anschluss automatisch mit eingestellt.
Von Vorteil ist dabei, dass beim Wechsel des Gasspeicherbehältnisses
die Anwendungsparameter automatisch der neuen Gasmischung angepasst
werden beziehungsweise verifiziert werden. Bei einer (irrtümlichen) Änderung
der Anwendungsparameter werden somit die ursprünglichen Werte wieder eingestellt.
Bei Gasspeicherbehältnissen,
die über
längere
Leitungen an das Anwendungsgerät
angeschlossen werden, oder bei Anwendungsvorrichtungen, bei welchen
der Gasanschluss von der Steuerungseinheit weit entfernt ist, so
dass der auf dem Gasspeicherbehältnis
angebrachte Datenträger
nicht beim Anschluss des Gasspeicherbehältnisses an das Anwendungsgerät nicht in
die Nähe
des Lesegeräts
gelangt, ist es hingegen notwendig, dass der Datenträger von
dem Gasspeicherbehältnis
abgenommen und zum Anwendungsgerät
gebracht wird. Dies ist jedoch eine – im Vergleich zur Parameterwahl
und Einstellung – einfach
auszuführende
Tätigkeit.
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vom
Lesegerät
der Handelsname des Arbeitsgases ausgelesen. Im Handelsnamen des
Arbeitsgases ist die Information über die Zusammensetzung und
die Eigenschaften des Arbeitsgases in besonders kompakter Weise
zusammengefasst.
In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung werden vom Lesegerät die Komponenten
des Arbeitsgases und ihr prozentualer Anteil im Arbeitsgas ausgelesen.
Sind sämtliche
Komponenten und ihr Anteil im Schutzgas auf dem elektronischen Datenträger vermerkt,
ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft
einsetzbar.
In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden Gasdruck und Volumenstrom
gesteuert. Diese beiden Anwendungsparameter eignen sich in vorteilhafter
Weise zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit
besonderen Vorteilen wird ein Korrekturfaktor für unterschiedliche Arbeitsgase
bei der Steuerung berücksichtigt.
Insbesondere wird mit diesem Korrekturfaktor dem Unterschied zwischen
Helium und Argon bezüglich
ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften Rechnung getragen,
z.B. spezifisches Gewicht oder Ionisationspotential. Da es sich bei
Helium und Argon um inerte Gase handelt, deren erste Aufgabe es
ist, die Umgebungsatmosphäre
abzuschirmen, und welche sich im Einsatz teilweise abwechseln, wird
hier häufig
vergessen, den Korrekturfaktor beim Wechsel der Gasart anzupassen.
Diese Fehlerquelle wird in dieser vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung unterbunden.
Mit
besonderen Vorteilen werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
Gaseanwendungen in der industriellen Fertigung gesteuert. In der
industriellen Fertigung existieren ein Vielzahl von Gaseanwendungen.
Da bei diesen Verfahren sehr häufig eine
Gasflasche an das Anwendungsgerät
angeschlossen wird, zeigen sich die Vorteile in besonderer Weise.
Besonders
vorteilhaft werden Schweißgeräte zum Lichtbogenschweißen gesteuert.
Wird an ein Schweißgerät eine mit
einem vorzugsweise elektronischen Datenträger versehene Gasflasche angeschlossen,
wird dieser beim Anschluss ausgelesen und die Informationen zum
Einstellen des Schweißgeräts verwendet.
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
die Lichtbogenparameter gesteuert. Dadurch wird die Einstellung
der Lichtbogenparameter automatisiert. Im Arbeitsablauf muss nur
die Schutzgasflasche in die Nähe
des Schweißgeräts gebracht
werden und mit dem Schweißvorgang
kann begonnen werden. Der Arbeitsschritt, in welchem die Schutzgaszusammensetzung
ermittelt wird und die Lichtbogenparameter am Schweißgerät eingestellt
werden, wird durch das Zusammenwirken von (elektronischem) Datenträger, Lesegerät und Schweißgerät automatisch
vorgenommen. Da dieser Arbeitsschritt bisher normalerweise von Hand
ausgeführt
wird, erfolgt durch die Automatisierung eine Zeitersparnis und eine
Fehlerquelle wird unterbunden. Ein zusätzlicher Vorgang oder eine
Abweichung von der bisherigen, händischen
Einstellung ist nicht notwendig, da in der Regel die Schutzgasflasche
beim Anschließen
an die Schweißvorrichtung
hinreichend nahe an das Lesegerät
gebracht wird, so dass ein Auslesen des elektronischen Datenträgers immer
erfolgt, wenn das Lesegerät
betriebsbereit ist. Insbesondere, wenn eine Vielzahl von Lichtbogenparametern
zum Schweißen
notwendig sind, zeigen sich die Vorteile der Automatisierung. Aber
auch bei Schweißmethoden,
bei welchen nur ein Lichtbogenparameter vorgegeben werden muss und
die übrigen Parameter
diesem einem Lichtbogenparameter folgen, ist die Automatisierung
von Vorteil. Da die Einstellung der Lichtbogenparameter, die bisher
meist von Hand von dem Schweißer
durchgeführt
wurde, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Zeitersparnis
erreicht. Von Vorteil ist die Erfindung auch beim Flaschenwechsel:
hier werden die Lichtbogenparameter nochmals verifiziert und gegebenenfalls
nachkorrigiert. Bei einem Wechsel der Schutzgasmischung wird automatisch
auf die neue Zusammensetzung umgestellt. Möglich ist es auch, bei jedem
Wechsel der Schutzgasmischung den Schweißer auf diesen Schutzgaswechsel
hinzuweisen, indem er beispielweise akustisch oder optisch gewarnt
wird, wenn von dem Schweißgerät ein andere
als die vorherige Schutzgasmischung ermittelt wird. Wurde irrtümlicherweise
eine falsche Gasflasche an die Schweißvorrichtung angeschlossen,
wird der Fehler vom Schweißer
sofort bemerkt. Aber auch bei einem gewünschten Wechsel ist es von
Vorteil, wenn der Scheißer
nochmals darauf hingewiesen wird.
In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Lichtbogenparameter
Spannung, Strom, Drahtvorschubgeschwindigkeit und/oder Schweißgeschwindigkeit
gesteuert. Diese Lichtbogenparameter sind wesentlich von dem verwendeten
Schutzgas abhängig.
Je nach Art des Schweißvorgangs
werden andere Lichtbogenparameter eingestellt. So bestimmen die
Lichtbogenparameter Drahtvorschubgeschwindigkeit und Spannung und
der dich daraus ergebende Lichtbogenstrom den Schweißvorgang beim
MIG und MAG-Schweißen.
Beim Lichtbogenschweißen
mit nicht abschmelzender Elektrode (WIG) wird hingegen der Lichtbogenparameter
Strom eingestellt. Beim gepulsten Lichtbogenschweißen müssen eine
Vielzahl von Parametern, die u.a. die Pulsspannung und die Pulsform
betreffen eingestellt werden. Mit diesen Lichtbogenparametern wird
die erfindungsgemäße Automatisierung
des Schweißvorgangs
durchgeführt.
Bei einem Schweißroboter
ist es zusätzlich
möglich,
neben den Lichtbogenparametern auch die Schweißgeschwindigkeit automatisch
gemäß der Schutzgasmischung
einzustellen.
In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Laserschweißgeräte gesteuert.
Mit
besondern Vorteilen werden dabei die Laserleistung, Fokusposition
und/oder Schweißgeschwindigkeit
gesteuert. Diese Anwendungsparameter hängen beim Laserschweißen von
der Gaszusammensetzung ab und sind deshalb in dem erfindungsgemäßen Verfahren
von besonderer Bedeutung.
Neben
dem Lichtbogen- und dem Laserschweißen lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren
auch bei anderen industriellen Fertigungsprozessen einsetzen. So
zeigen sich Vorteile beispielsweise auch beim thermischen Spritzen,
beim Pulverauftragsschweißen
oder beim Schneiden. Aber auch bei anderen Produktionsprozessen
ist das erfindungsgemäße Verfahren
einsetzbar. Dazu zählen
insbesondere Wärmebehandlungs-
und Lötprozesse.
In
den folgenden beispielhaften Ausführungsvarianten wird die Erfindung
näher erläutert.
Gemäß der ersten
Ausführungsvariante
wird eine Schutzgasflasche, befüllt
mit der Schutzgasmischung mit dem Namen XY und ausgerüstet mit
einem Transponder, ausgeliefert. Neben Lieferinformationen befindet
sich auch der Name XY in elektronischer Form auf dem Transponder.
Die Gasflasche wird an das Schweißgerät angeschlossen. Dabei gelangt
sie in die Nähe
des Schweißgeräts, so dass
von dem Lesegerät,
welches sich in dem Schweißgerät befindet,
der Name XY gelesen werden kann. Diesem Namen sind in der Steuerungseinheit
des Schweißgeräts Lichtbogenparameter
zugeordnet. Die Steuerungseinheit stellt diese Lichtbogenparameter
ein und der eigentliche Schweißvorgang
wird durchgeführt.
In
der zweiten, beispielhaften Ausführungsvariante
werden drei Schweißplätze mit
Schutzgas versorgt. Die Anlieferung des Schutzgases erfolgt in Flaschenbündel und
die Zuführung
des Schutzgases von den zentralen Flaschenbündel zu den drei Schweißplätzen erfolgt über Leitungen.
Nach Lieferung der Flaschenbündel
wird ein Flaschenbündel
an die Leitungen angeschlossen. Der Datenträger, der an diesem Flaschenbündel angebracht
ist, wird von dem Flaschenbündel
getrennt und nacheinander an die drei Schweißgeräte gebracht. In den Schweißgeräten befindet
sich jeweils eine Basiseinheit, so dass an jedem Schweißgerät die Lichtbogenparameter eingestellt
werden. Danach wird der Datenträger
wieder an dem Flaschenbündel
befestigt. Möglich
ist es auch, mehrere Datenträger
auf dem Flaschenbündel anzubringen
und zu jedem Schweißplatz
einen Datenträger
zu bringen, welcher dann dort verbleibt. Bei einer zentralen Steuerung
der drei Schweißplätze hingegen,
genügt
es, die Informationen dort zugänglich
zu machen.