DE19931987C1

DE19931987C1 - Verfahren zum Feststellen von Funktionsstörungen an Spannvorrichtungen, insbesondere an Kniehebelspannvorrichtungen, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE19931987C1
Application number: DE1999131987
Authority: DE
Inventors: Olaf Tuenkers
Original assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Current assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2019-07-10
Also published as: FR2795984B1; FR2795984A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen von Funktionsstörungen an Spannvorrichtungen, insbesondere an Kniehebelspannvorrichtungen, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, bei welchem jeder Spannvorgang ein mit lernfähiger Software ausgerüsteter Mikrochip zugeordnet ist.

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen von Funktionsstörungen an Spannvorrichtungen, insbesondere an Kniehebelspannvorrichtungen, zur Ver wendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfin dungsgemäßen Verfahrens.

Stand der Technik

Kniehebelspannvorrichtungen sind in mannigfaltigen Konstruktionen vorbe kannt. Sie dienen zum Beispiel dazu, im Karosseriebau der Kfz-Industrie Bleche und sonstige aus Bleche bestehende Teile gegeneinander zu verspan nen und zu halten, damit diese Teile zum Beispiel durch Punktschweißen, Clin chen, oder dergleichen, dauerhaft miteinander verbunden werden können.

Derartige Kniehebelspannvorrichtungen werden zumeist durch Luftdruck, oder aber auch elektrisch angetrieben (DE 91 04 532 U1; DE 93 11 132 U1; DE 36 13 644 C2).

Wenn Spannvorrichtungen, insbesondere Kniehebelspannvorrichtung in Ferti gungsanlagen eingebaut werden, unterliegen sie nicht nur dem üblichen Ver schleiß, sondern sind beispielsweise auch Staub und Feuchtigkeit, oder aber Schweißspritzern ausgesetzt, was zu Funktionsstörungen führen kann. Kommt es zu Funktionsstörungen, besonders in Fertigungsanlagen der Kfz-Industrie, kann eine einzige Spannvorrichtung zum Stillsetzen der gesamten Fertigungs linie führen, so daß zahlreiche Automobile nicht in dem vorgeschriebenen Zeittakt hergestellt werden können. Die Folge ist ein enormer Produktionsaus fall und damit hohe Kosten.

Funktionsbeeinträchtigungen an Spannvorrichtungen treten erfahrungsgemäß nicht schlagartig auf, sondern bauen sich allmählich auf, bis es zu einem totalen Ausfall der betreffenden Spannvorrichtung, zum Beispiel einer Knie hebelspannvorrichtung, kommt. Hierfür kann eine beschädigte Dichtung ebenso verantwortlich sein, wie das Eindringen von Wasser in den motorischen Antrieb einer Kniehebelspannvorrichtung, das Festsetzen von Lagern oder dergleichen.

Typische Spannerausfälle bei Kniehebelspannvorrichtungen im Karosseriebau des Kfz-Baues sind etwa

- Verschmutzung durch Schweißspritzer (verzinkte Bleche)
- Schäden durch Robotercrash
- Lagerschäden durch Trockeneisreinigung
- Verschleiß durch falsche Einstellungen/Vorspannung
- Korrosion der Mechanik durch Kühlwasser

Aus der DE 196 16 441 C1 ist eine Kniehebelspannvorrichtung für den Karos seriebau mit einem in einem orthogonal zur Längsachse der Kolbenstange ge führten Querschnitt rechteckförmigen Spannkopf, der aus zwei Gehäuseteilen aufgebaut ist, und mit einem sich in axialer Verlängerung an das zylinderseitige Ende des Spannkopfes anschließenden Zylinder, in dem ein abwechselnd beidseitig durch Druckmitteldruck, insbesondere durch Luftdruck zu beauf schlagender Kolben längsverschieblich und dichtend geführt ist, der mit seiner Kolbenstange den Zylinder und einen Hohlraum des Spannkopfes axial durch greift, wobei am freien Ende der Kolbenstange eine Kniehebelgelenkanordnung befestigt ist, die mit einem Spannarm gekoppelt ist, mit Endschaltern bzw. Stellungsgebern in Form von Mikroschaltern, induktiven Schaltern, Pneumatik schaltern oder Sensoren, die in einem Raum des Spannkopfes integriert sind, wobei die Schalter relativ zueinander einstellbar sind und an einer die Abdeckung für dieselben bildenden Halterung als insgesamt austauschfähige Abfragekassette in Form einer Platine im Bereich eines Schlitzes in axialer Richtung des Spannkopfes angeordnet und befestigt sind, wobei die Abfrage kassette in der Draufsicht eine "T"-förmige Gestalt mit einer Befestigungs schiene und einem Flansch aufweist, an den sich ein mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse der Kolbenstange erstreckendes Profil anschließt, wo bei die Abfragekassette von der Rückseite des Gehäuses des Spannkopfes durch einen engen, sich in Richtung der Längsachse der Kolbenstange erstreckenden Schlitz und unter Beibehaltung der Anbaumöglichkeit der Knie hebelspannvorrichtung von allen vier Seiten, insbesondere von der Rückseite her eingesteckt ist, derart, daß das Profil den Schlitz nach außen hin möglichst fugendicht abdichtet.

Aus der US-PS 5,875,417 ist ein Verfahren zum Feststellen von Funktionsstö rungen an Spannvorrichtungen vorbekannt, bei denen ebenfalls ein Differenz wert herangezogen wird, bei dessen Über- und Unterschreiten automatisch ein Warnsignal ausgelöst wird.

Hierbei werden komplizierte Weg-Meßgeräte verwendet, die teuer sind. Beson ders zum Gesamtpreis von Spannvorrichtungen, insbesondere Knie hebelspannvorrichtungen, stehen die Kosten für diese komplexen Systeme in gar keinem Verhältnis. Derartige komplexe Weg-Meßgeräte lassen sich zum Beispiel an Pressen einsetzen, die sehr teuer sind, beispielsweise einige Millio nen Mark kosten, so daß ein Weg-Meßgerät, das zum Beispiel einen Preis von DM 20.000,- hat, nicht so sehr ins Gewicht fällt. Bei Kniehebelspannvorrich tungen, die nur einen geringen Bruchteil des Preises dieser Weg-Meßvorrich tungen haben, ist es aber völlig ausgeschlossen, derart komplexe Systeme einzubauen, weil dann die gesamte Vorrichtung unverkäuflich werden würde. So hat man zum Beispiel an großen und teuren Pressen durch Referenzbildung Hüllkurven festgelegt, die beim Über- und Unterschreiten gewisse Signale auslösen. Aber auch diese Meßsysteme sind viel zu teuer und komplex, als daß sie in Spannvorrichtungen, wie zum Beispiel Kniehebelspannvorrichtun gen, eingesetzt werden könnten.

Aus dem Prospekt der Firma Pressotechnik, Weingarten, "Einpreßüberwa chung Typ SEW", 10.09 von Mai 1993 ist ein Verfahren zum Feststellen von Funktionsstörungen bei Meß- und Regeleinrichtungen bzw. als Einpreßüber wachung vorbekannt. Es wird auch auf statische Auswertung und deren Proto kollierung verwiesen.

Bei 80% der Schäden fällt zunächst die Verfahrgeschwindigkeit des Spanners ab. Der Totalausfall erfolgt zeitversetzt. Durch das erfindungsgemäße Verfah ren läßt sich rechtzeitig eingreifen und ein größerer Schaden verhindern.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich schon frühzeitig Funktionsstörungen an einzelnen Spannvorrichtun gen, insbesondere Kniehebelspannvorrichtungen, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zuverlässig erkennen lassen.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens zu schaffen.

Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merk male gelöst.

Einige Vorteile

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Ausfall-Frühwarnverfahren bereitgestellt, wobei jede einzelne Spannvorrichtung kontinuierlich während ihrer gesamten Einsatzdauer beobachtet wird. Wird ein minimaler oder maximaler Referenzwert überschritten, wird ein entsprechender akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst. Es kann dann rechtzeitig eingegriffen wer den, bevor es zu noch größeren Schäden kommt. Auch ist es auf diese Weise möglich, dann notwendige Wartungsarbeiten in einen unkritischen Zeitraum, zum Beispiel in die Zeit bei einem Schichtwechsel oder nach einer Schicht, zu verlegen, so daß die sonst damit verbundenen Kosten durch Produktionsausfall nicht oder nicht so schwerwiegend ins Gewicht fallen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat jede Spannvorrichtung einen Mi krochip, der mit einer Software versehen ist, die lernfähig ist. So ist es möglich, vorzubestimmen, daß eine bestimmte Anzahl von Spannerzyklen zur Bildung eines vom Mikrochip selbst gebildeten bzw. errechneten Mittelwertes herange zogen werden. Bei einer Kniehebelspannvorrichtung zur Verwendung im Ka rosseriebau der Kfz-Industrie könnte man zum Beispiel während der ersten dreißigtausend Zyklen der betreffenden Kniehebelspannvorrichtung festhalten, wieviel Zeit für einen Zyklus benötigt wird, um danach einen Mittelwert zu be stimmen, der gegebenenfalls empirisch zur Bildung eines maximalen oder minimalen Referenzwertes mit einem Sicherheitszuschlag belegt wird. Diese Referenzwerte werden nun in der Software des Mikrochips festgehalten und bei Überschreiten des maximalen oder minimalen Referenzwertes ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst, damit an der betreffenden Kniehebelspannvorrichtung eingegriffen werden kann. Bei dem erfindungs gemäßen Verfahren werden also sämtliche Spannvorrichtungen gesondert kontinuierlich überwacht, so daß an jeder einzelnen Spannvorrichtung rechtzei tig eingegriffen werden kann, wenn durch Überschreiten oder Unterschreiten des maximalen oder minimalen Referenzwertes sich die Gefahr eines Ausfalls der betreffenden Spannvorrichtung abzeichnet.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Elek tronik läßt sich in einfacher Weise in eine vorhandene Logikbox integrieren, wo bei der Systemaufwand am Spanner relativ gering ist, da keine zusätzlich Sen sorik erforderlich wird. Vielmehr können hierfür die ohnehin heutzutage in Knie hebelspannvorrichtungen oder dergleichen vorhandenen Sensoren zum De dektieren des Spannarmes bzw. des Kolbens herangezogen werden. Derartige Sensoren können zum Beispiel in Form der sogenannten Kassettentechnik auswechselbar an der Spannvorrichtung angeordnet sein. Beispiele hierfür sind zum Beispiel aus DE 196 16 441 C1; DE 93 11 132 U1 zu entnehmen. Diese einfache Verfahrensweise ermöglicht somit eine vorbeugende Instandhaltungs maßnahme, so daß geringere Anlagenausfallzeiten zu erwarten sind. Die Ausfallwarnung kann als Rückmeldung an ein SPS über Bussystem oder zusätzliche Leitungen erfolgen.

Weitere Ausführungsformen

Als Basisgröße läßt sich gemäß Patentanspruch 2 zum Beispiel die Zeit her anziehen. Zum Beispiel kann während der erwähnten ersten dreißigtausend Lastwechsel die Software des Mikrochips lernen, welche Zeit für jeweils einen Lastwechsel bzw. Zyklus benötigt wird. Der Mikrochip mit seiner Software ver gleicht später bei jedem Lastwechsel die dafür benötigte Zeit mit dem gebilde ten Mittelwert und einen gegebenenfalls vorhandenen Sicherheitszuschlag. Wird dieser aus Mittelwert und Zuschlag gebildete minimale bzw. maximale Referenzwert über- bzw. unterschritten, erfolgt Alarm. Beispielsweise kann eine Diode an dem betreffenden Sensor aufleuchten oder ein sonstiges Signal in Gang gesetzt werden.

Gemäß Patentanspruch 3 kann aber auch die Kraft als Bezugsgröße heran gezogen werden. Zum Beispiel kann man bei Aluminiumblechen die Druckbe anspruchung von Blechen als Kriterium nehmen, um bei Überschreiten des Druckes ein entsprechendes Signal auszulösen. Ebenso ist es möglich, bei einem Verrosten eines Zylinders und der damit verbundenen Schwergängigkeit ein Signal für den betreffenden Spanner auszulösen, wenn der Referenzwert über- bzw. unterschritten wird.

Als weitere Bezugsgröße läßt sich nach Patentanspruch 4 auch die Tempe ratur heranziehen. Wird der betreffende maximale oder minimale Referenzwert über- bzw. unterschritten, erfolgt die Alarmauslösung.

Patentanspruch 5 beschreibt eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise.

Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 6 wiedergegebenen Merk male gelöst.

Einige Vorteile

Patentanspruch 7 ermöglicht eine einfache Konstruktion. Wird zum Beispiel nach Auslösung eines Alarmes die Diode oder dergleichen für die betreffende Spannvorrichtung mit Energie versorgt, so kann das betreffende Gerät später wieder nach Behebung des Schadens rückgesetzt werden. Zum Beispiel kann der im Speicher befindliche Referenzwert auf Null gesetzt werden. Des weite res ist es möglich, den Zählerstand der erfaßten Öffnungsbetätigung auf Null zu setzen.

Der Rücksetzvorgang kann durch Drücken einer Bedienungstaste ausgelöst sein. Ein angeschlossener Sensor wird, sobald ein Taster gedrückt wird, mit elektrischer Spannung versorgt. Wird der Taster nicht mehr gedrückt, ist so wohl der Sensor als auch das Bedienungsgerät spannungsfrei.

In den betreffenden Sensoren können sich gespeicherte Daten über die Anzahl von erfaßten Öffnungsbetätigungen und gegebenenfalls eines Referenzwertes zur Beurteilung der benötigten Zeit zum Öffnen eines Kraftspanners, und/oder der Kraft und/oder der Temperatur, befinden. Diese Daten können mit einem entsprechenden elektronischen Gerät in den Sensor eingespeist werden. Ein solches Gerät ist kompakt und leicht tragbar.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung für ein Frühwarnsystem durch lau fende Auswertung der Spannerschließzeit und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schließzeit zur indirekten Zu standsbewertung der Spannermechanik.

In Fig. 1 sind auf der Ordinate die Schließzeiten ΔT und auf der Abszisse die Spannzyklen n einer Kniehebelspannvorrichtung veranschaulicht. Wie man er kennt, wird zunächst einmal über eine gewisse Anzahl von Spannzyklen (Auf- und Zubewegen eines Spannarms = ein Zyklus) ein Referenzwert gebildet. Die Spannzyklen n, über die der Referenzwert bestimmt wird, sind in Fig. 1 mit der Strecke A bezeichnet. Aus den maximalen und minimalen Differenzwerten las sen sich pro Spannerhub für die betreffende Spannvorrichtung jeweils ein Mit telwert errechnen. Hierzu kann man, ausgehend von diesem Mittelwert, zum Beispiel nach oben und unten, einen gewissen Sicherheitszuschlag machen, der in Fig. 1 mit max. +x% bzw. min -x% angegeben worden ist. Dieser Si cherheitszuschlag kann in Fig. 1 z. B. ±30% betragen. Beim Überschreiten des Zuschlagswertes von 30%, also ΔT + 30%, entsteht die Gefahr eines Total ausfalls. Dies ist durch einen kleinen Kreis beim Durchstoßen der Zeitkurve durch den Referenzwert +30% dargestellt und mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet bei unserem angenommen Bei spiel die Schließzeit ΔT + 30% und signalisiert die Gefahr eines Totalausfalls. Es erfolgt dann sofort eine Meldung an die SPS.

Mit der Strecke B ist der laufende Vergleich Ist/Soll bezeichnet.

Umgekehrt kann beim Durchstoßen der unteren -x%, also im angenommenen Beispiel der unteren -30%-Linie, ein Spannarmbruch vermutet werden. Selbstverständlich ist es möglich, die Zuschläge ±30% auch empirisch anders zu bestimmen, z. B. größer oder kleiner anzusetzen.

Fig. 2 zeigt die Schließzeit zur indirekten Zustandsbewertung der Spanner mechanik. Auf der Ordinaten sind die Signale und auf der Abszisse die Schließzeiten ΔT aufgetragen. Oberhalb des Nullpunktes herrscht der Zustand "Schalter geschlossen" und unterhalb des Nullpunktes auf der Ordinaten "Schalter geöffnet". Analog ist oberhalb des Koordinatensystems eine Knie hebelspannvorrichtung in geöffnetem (Spannarm um 45° nach oben ge schwenkt) und in geschlossenem Zustand (Spannarm waagerecht) dargestellt.

Literaturverzeichnis

DE 196 16 441 C1
DE 36 13 644 C2
DE 93 11 132 U1
DE 91 04 532 U1
US-PS 5,875,417
Prospekt der Firma Pressotechnik, Weingarten, "Einpreßüberwachung Typ SEW" 10.09 von Mai 1993

Claims

1. Verfahren zum Feststellen von Funktionsstörungen an Spannvorrichtungen, insbesondere Kniehebelspannvorrichtungen, zur Verwendung im Karosse riebau der Kfz-Industrie mit folgenden Verfahrensschritten:

1. 1.1 Festlegen einer Bezugsgröße,
2. 1.2 Durchfahren einer vorbestimmten Anzahl von Spannzyklen und Erfassen der Bezugsgröße,
3. 1.3 Ermitteln eines mittleren Referenzwertes für die gewählte Bezugsgröße,
4. 1.4 Festlegen eines maximalen sowie eines minimalen Referenzwertes und
5. 1.5 Durchführen von Spannzyklen derart, daß bei Über- bzw. Unterschreiten des maximalen bzw. des minimalen Referenzwertes automatisch ein Warnsignal ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugs größe die für den Spannzyklus benötigte Zeit verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugs größe die Kraft, die beim Hin- und Herbewegen des Antriebsorgans, zum Beispiel eines Kolbens einer Kniehebelspannvorrichtung aufgewendet wird, verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugs größe eine Temperatur, z. B. gemessen an einem Antrieb, herangezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß nach Überschreiten des minimalen oder maxi malen Referenzwertes eine Meldung an eine SPS vorgenommen wird.

6. Spannvorrichtung, insbesondere Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwen dung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Spannkopf und einem sich daran anschließen den Antriebsorgan, das einen abwechselnd beidseitig durch Druckmittel druck, insbesondere durch Luftdruck zu beaufschlagenden Kolben, einen Elektromotor oder dergleichen aufweist, mit berührungslosen Sensoren wie Mikroschalter; induktive Schalter, Endschalter oder dergleichen, die beim Hin- und Herfahren des Antriebsorgans abwechselnd die jeweilige Lage bzw. Position des Antriebsorgans und/oder eines Spanngliedes und/oder eines Spannarmes erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren der Sensoren ein Mikrochip mit lernfähiger Software zugeordnet ist, die eine gewählte Bezugsgröße des Spannzyklus überwacht und bei Über- oder Un terschreiten eines vorgegebenen Referenzwertes ein Signal an eine SPS oder dergleichen auslöst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Auslö sung eines Signals der betreffende Sensor mit seinem Mikrochip wieder auf eine Null-Größe zurücksetzbar ist.