DE202016107208U1 - Heizelementschweißeinheit - Google Patents

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Abstract

Heizelementschweißeinheit (H)
a) umfassend eine Halterung (1),
b) wobei an der Halterung (1) ein Werkzeugschlitten (2) angeordnet ist, um ein vom Werkzeugschlitten (2) gehaltenes Werkstück (7) gegen ein Fügemittel (9) oder ein Bauteil (8) zu verfahren und mit einer Druckkraft (D2) anzudrücken, und
c) wobei an der Halterung (1) weiterhin ein Heizelementschlitten (3) angeordnet ist, um das Fügemittel (9) eines an dem Heizelementschlitten (3) angeordneten Heizelementhubs (4) gegen ein Werkstück (7) oder ein Bauteil (8) zu verfahren und mit einer Druckkraft (D3) anzudrücken,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass der Werkzeugschlitten (2) und/oder der Heizelementschlitten (3) mittels einer jeweiligen servoelektrischen Antriebseinheit (A2, A3) relativ zur Halterung (1) verfahrbar ist, und
e) dass mit dem Werkzeugschlitten (2) und/oder dem Heizelementschlitten (3) ein jeweiliger Kraftsensor (S2, S3) gekoppelt ist, um die vom Werkzeugschlitten (2) bzw. Heizelementschlitten (3) ausgeübte Druckkraft (D2, D3) zu erfassen und in Signalform auszugeben.Heating element welding unit (H)
a) comprising a holder (1),
b) wherein on the holder (1) a tool slide (2) is arranged to move a tool slide (2) held workpiece (7) against a joining means (9) or a component (8) and with a compressive force (D 2 ), and
c) wherein on the holder (1) further comprises a Heizelementschlitten (3) is arranged to move the joining means (9) of a Heizelementschlitten (3) arranged Heizelementhubs (4) against a workpiece (7) or a component (8) and with a compressive force (D 3 ) to press
characterized,
d) that the tool carriage (2) and / or the Heizelementschlitten (3) by means of a respective servo-electric drive unit (A 2 , A 3 ) relative to the holder (1) is movable, and
e) that with the tool slide (2) and / or the Heizelementschlitten (3) a respective force sensor (S 2 , S 3 ) is coupled to the force exerted by the tool slide (2) or Heizelementschlitten (3) pressing force (D 2 , D 3 ) to capture and output in waveform.

Figure DE202016107208U1_0001
Figure DE202016107208U1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizelementschweißeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a Heizelementschweißeinheit according to the preamble of claim 1.

Solche Schweißeinheiten werden in der Praxis zur Verschweißung von Kunststoffteilen verwendet. Die beiden miteinander zu verschweißenden Teile werden dabei an den zu verbindenden Flächen zunächst unter einem speziell eingestelltem Druck bzw. einer Kraft aufgeheizt (plastifiziert) und anschließend mit geeignetem Druck über eine gewisse Zeitdauer aneinander gedrückt. Nach der Abkühlung bzw. Aushärtung besteht dann eine feste Verbindung zwischen den Teilen. Häufig wird dabei ein relativ kleines Teil (Schweißteil, Werkstück) mit einem relativ großen Körper (Bauteil) verschweißt, beispielsweise ein Stutzen mit einem Kunststofftank. Such welding units are used in practice for welding plastic parts. The two parts to be welded together are first heated (plasticized) on the surfaces to be joined under a specially set pressure or force and then pressed together with suitable pressure over a certain period of time. After cooling or curing then there is a firm connection between the parts. Frequently, a relatively small part (welding part, workpiece) is welded to a relatively large body (component), for example, a nozzle with a plastic tank.

Aus der Praxis sind Heizelementschweißeinheiten bekannt, die das Werkstück über eine geeignete Zustellvorrichtung auf den Körper zubewegen und mit diesem in Verbindung bringen. Üblicherweise erfolgt dies über eine Zylinder-Kolbeneinheit, wobei der Kolben einen Werkzeugschlitten antreibt, an dem zur Aufnahme des Schweißteils eine Spannvorrichtung (Werkzeug) angebracht ist. Der Kolben, der üblicherweise pneumatisch angetrieben wird, gleitet dabei in einem Zylinder, der an einer Halterung fest angeordnet ist. Weiterhin sind Heizelementschweißeinheiten bekannt, die zusätzlich auch die Bewegung eines Heizelements über eine vergleichbare Zylinder-Kolbeneinheit realisieren. Dabei ist ein Heizelementhub an einem Heizelementschlitten befestigt, der vergleichbar zum Werkzeugschlitten über eine Zylinder-Kolbeneinheit angetrieben wird. In der Praxis erfolgt die Bewegung des Werkzeugschlittens bzw. des Heizelementschlitten üblicherweise in paralleler Richtung. Rechtwinklig zu dieser Bewegungsrichtung ist dann der Heizelementhub relativ zum Heizelementschlitten bewegbar, so dass ein am Heizelementhub befestigtes Fügemittel, insbesondere ein Heizspiegel, in die Bewegungsbahn des Werkzeugschlittens herein- bzw. aus dieser herausgefahren werden kann. Unter 'Heizelementhub' sei im Folgenden also kein zurücklegbarer Weg, sondern eine bewegbare mechanische Komponente verstanden. Heating element welding units are known in practice which move the workpiece to the body via a suitable feed device and bring it into contact with it. This is usually done via a cylinder-piston unit, wherein the piston drives a tool carriage on which a clamping device (tool) is mounted for receiving the welding part. The piston, which is usually pneumatically driven, thereby slides in a cylinder which is fixedly mounted on a bracket. Furthermore, heating element welding units are known which additionally realize the movement of a heating element via a comparable cylinder-piston unit. In this case, a Heizelementhub is attached to a Heizelementschlitten which is driven comparable to the tool slide via a cylinder-piston unit. In practice, the movement of the tool carriage or of the heating element carriage usually takes place in a parallel direction. At a right angle to this direction of movement, the heating element lift is then movable relative to the heating element carriage, so that a joining means fastened to the heating element lift, in particular a heating mirror, can be moved in or out of the movement path of the tool carriage. The term 'Heizelementhub' in the following therefore no zurücklegbarer way, but a movable mechanical component understood.

Die Verschweißung des Schweißteils mit dem Körper erfolgt bevorzugt, indem zunächst der Heizspiegel mittels Heizelementhub zwischen Werkstück und Bauteil positioniert wird. Danach senkt der Heizelementschlitten den Heizelementhub samt Heizspiegel ab, bis dieser mit seiner Unterseite das Bauteil berührt und dessen Kunststoff in einer geeigneten Zone erwärmt und plastifiziert. Weiterhin wird das in der Spannvorrichtung des Werkzeugschlittens eingesetzte Schweißteil (oder auch „Werkstück“) durch Bewegung des Werkzeugschlittens auf die Oberseite des Heizelements abgesenkt, bis es dort anliegt und ebenfalls plastifiziert wird. Nach Ablauf der gewählten Plastifizierungszeit wird das Schweißteil durch Verfahren des Werkzeugschlittens wieder etwas vom Heizspiegel abgehoben, während auch der Heizspiegel durch Verfahren des Heizelementschlittens vom Bauteil abgehoben wird. Nachdem anschließend der Heizspiegel durch Verfahren des Heizelementhubs aus der Bewegungsbahn des Werkzeugschlittens herausgefahren wurde, kann der Werkzeugschlitten das plastifizierte Schweißteil nun ungehindert bis auf die plastifizierte Schweißstelle des Bauteils absenken. Das Schweißteil wird dann gegen das Bauteil gedrückt, bis die Verbindung ausgehärtet und stabil ist. The welding of the welding part with the body is preferably carried out by first the heating mirror is positioned by Heizelementhub between the workpiece and the component. Thereafter, the Heizelementschlitten lowers the Heizelementhub together with the heating mirror until it touches the component with its underside and heats and plasticizes the plastic in a suitable zone. Furthermore, the welding part (or "workpiece") used in the clamping device of the tool carriage is lowered by moving the tool carriage onto the upper side of the heating element until it rests there and is also plasticized. After the selected Plastifizierungszeit the welding part is lifted by moving the tool slide again slightly from the heating mirror, while also the heating mirror is lifted by moving the Heizelementschlittens from the component. After the heating mirror has subsequently been moved out of the movement path of the tool carriage by moving the heating element stroke, the tool carriage can now lower the plastified welding part unhindered to the plastified welding point of the component. The weldment is then pressed against the component until the bond is cured and stable.

Aus der DE 20 200 658 U1 ist eine vergleichbare Schweißeinheit mit elektrischem Antrieb bekannt, bei der Wegmesseinheiten an den Schlitten vorgesehen sind, um die Vorschubposition der Schlitten erfassen und den Schlitten mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit oder Kraft verfahren zu können. Zur Kraftermittlung wird in der Praxis die Stromaufnahme des den Schlitten jeweils antreibenden Motor erfasst. Nachteiligerweise bildet der so erfasste Wert nicht die tatsächlich auf das Bauteil, den Heizspiegel oder das Schweißteil ausgebübte Druckkraft ab, da Reibungs- und Hystereseeffekte am Motor und entlang der Schlitten den Wert beeinflussen. Diese Ungenauigkeit wirkt sich auf die Schweißverbindung aus, da bei nur ungenauer Kenntnis der Andruckkräfte beim Fügen des Schweißteils an das Bauteil oder beim Plastifizieren zu hohe oder zu niedrige Andruckkräfte auftreten können und die Qualität der Schweißverbindung leidet.From the DE 20 200 658 U1 is a comparable welding unit with electric drive known, are provided in the Wegmesseinheiten to the carriage to detect the feed position of the carriage and to be able to move the carriage with a predetermined speed or force. In order to determine the force, the current consumption of the motor driving the carriage is detected in practice. Disadvantageously, the value thus detected does not depict the compressive force actually exerted on the component, the heating mirror or the welded part, since frictional and hysteresis effects on the motor and along the slide influence the value. This inaccuracy has an effect on the welded connection, since with inaccurate knowledge of the pressing forces when joining the welding part to the component or during plasticizing, too high or too low pressing forces can occur and the quality of the welded joint suffers.

Aufgabe war es daher, eine Heizelementschweißeinheit anzubieten, welche die von den Schlitten erzeugten Kräfte genauer erfasst bzw. deren Einstellung erleichtert. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Heizelementschweißeinheit nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object was therefore to offer a Heizelementschweißeinheit, which detects the forces generated by the carriage more accurately or facilitates their adjustment. The object is achieved by a Heizelementschweißeinheit according to claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die Schweißverbindungen besser herstellen zu können mithilfe eines servoelektrischen Antriebs für den Werkzeugschlitten und/oder den Heizelementschlitten, wobei einer oder beide Schlitten jeweils mit einem Kraftsensor gekoppelt sind, der die vom zugehörigen Schlitten bzw. Antrieb erzeugte Druckkraft erfasst und ein zugehöriges Signal zur Weiterverarbeitung bereitstellt. Damit ist es erfindungsgemäß möglich, den Vorschub des jeweiligen Schlittens ausschließlich nach Maßgabe der jeweils erzeugten Druckkraft oder jedenfalls unter seiner Berücksichtigung anzusteuern bzw. zu regeln. Anders als im Stand der Technik wird hier tatsächlich und nur die Kraft erfasst, mit der beispielsweise der Werkzeugschlitten das von ihm gehaltene Schweißteil gegen den Heizspiegel oder gegen das Bauteil drückt, ohne dass Reibkräfte innerhalb des Antriebs oder Hystereseeffekte Einfluss nehmen.The invention is based on the finding that it is easier to produce welded joints by means of a servo-electric drive for the tool slide and / or the heating element slide, wherein one or both slides are each coupled to a force sensor which detects the pressure force generated by the associated slide or drive and provides an associated signal for further processing. Thus, it is possible according to the invention to control the feed of the respective carriage exclusively in accordance with the pressure force generated in each case or at least under its consideration or to regulate. Unlike in the prior art, in fact, and only the force is detected here, with the example, the tool carriage held by him welding part against presses the heating mirror or against the component, without frictional forces within the drive or hysteresis effects influencing.

Über eine Steuereinheit können die von dem wenigstens einen Kraftsensor ausgegebenen Signale zurückgeführt werden in die Steuerung wenigstens einer Antriebseinheit, um deren Vorschub unter Berücksichtigung der aktuell erfassten Druckkraft zu steuern.By means of a control unit, the signals output by the at least one force sensor can be fed back into the control of at least one drive unit in order to control its feed taking into account the currently detected pressure force.

Zweckmäßigerweise ist sowohl am Werkzeugschlitten als auch am Heizelementschlitten ein jeweils mit der Steuereinheit verbindbarer Kraftsensor angeordnet. Damit lassen sich die Vorschubbewegungen beider Schlitten in Abhängigkeit der jeweils ermittelten Druckkraft steuern. Der Werkzeugschlitten ist dann über die Steuereinheit so ansteuerbar, dass das von ihm gehaltene Schweißteil mit einer vorgebbaren Druckkraft gegen den Heizspiegel des Heizelementhubs oder gegen das Bauteil gedrückt wird. In gleicher Weise lässt sich für den Heizelementschlitten regeln, mit welcher Druckkraft der am Heizelementhub angeordnete Heizspiegel zum Plastifizieren auf das Bauteil oder gegen das Schweißteil gedrückt wird.Expediently, a force sensor which can be connected in each case to the control unit is arranged both on the tool carriage and on the heating element carriage. This allows the feed movements of both carriages to be controlled as a function of the respectively determined pressure force. The tool carriage is then controlled via the control unit so that the welding part held by it is pressed against the heating mirror of the Heizelementhubs or against the component with a predetermined compressive force. In the same way, it can be regulated for the heating element carriage, with which pressure force the heating element arranged on the heating element stroke is pressed onto the component or against the welding part for plastification.

Obwohl die beiden servoelektrischen Antriebe vorzugsweise über Wegmesseinheiten verfügen, welche die aktuelle Vorschubposition des jeweiligen Schlittens erfassen, kann durch die nun mögliche Vorgabe bestimmter Drucksollwerte eine vom jeweiligen Schlitten einzunehmende Vorschubposition auch in Abhängigkeit des aktuell erfassten Drucks festgelegt werden, sodass die Vorschubposition nicht mehr die alleinige Stellgröße bildet. So lassen sich die im Fertigungsprozess evtl. variierenden Randbedingungen (Schweißteiltoleranzen, Heizspiegeltemperatur, exakte Raumposition des Bauteils etc.) vorteilhaft berücksichtigen, wenn sie die beim Plastifizieren bzw. Fügen entstehenden Druckkräfte beeinflussen, insbesondere in Abhängigkeit der Zeit.Although the two servo-electric drives preferably have displacement measuring units which detect the current feed position of the respective carriage, the now possible specification of specific pressure setpoints allows a feed position to be assumed by the respective carriage to also be determined as a function of the currently detected pressure, so that the feed position is no longer the only one Manipulated variable forms. Thus, the possibly varying in the manufacturing process boundary conditions (welding parts tolerances, heat mirror temperature, exact spatial position of the component, etc.) can be considered advantageous if they affect the pressure forces arising during plasticizing or joining, especially as a function of time.

Für die während des Plastifizierens oder Fügens auftretenden und gemessenen Druckkräfte können Sollwerte in der Steuereinheit hinterlegt werden, die während der einzelnen Fertigungsschritte anzustreben sind. So könnte etwa festgelegt werden, dass der Heizelementschlitten den an dessen Heizelementhub angeordneten Heizspiegel mit einer Andruckkraft von 100N auf die Oberfläche des Bauteils andrückt, um diese zu plastifizieren. Entsprechend kann der Heizelementschlitten bis zum Erreichen dieser Druckkraft vorgeschoben werden, wobei die im zugehörigen servoelektrischen Antrieb eventuell vorgesehene Wegmesseinheit den Vorschub gleichwohl erfassen und einer Steuereinheit melden kann, etwa zu Plausibilitätsprüfungen oder als zusätzlichen Regelparameter. Insbesondere kann der Vorschub auch während des Plastifizierens verändert werden, etwa um das Abschmelzen des Materials am Heizspiegel zu kompensieren und stets die in der Steuereinheit vorgegebene Solldruckkraft aufrecht zu erhalten. Gleiches gilt natürlich auch für die Bewegung des Heizspiegels gegen das von dem Werkzeugschlitten gehaltene Schweißteil. Auch der Fügeprozess, bei dem der Werkzeugschlitten das von ihm gehaltene und bereits plastifizierte Schweißteil auf das ebenfalls lokal plastifizierte Bauteil aufsetzt, kann entsprechend geregelt werden unter Berücksichtigung der aktuellen Andruckkraft. For the pressure forces occurring and measured during the plasticizing or joining, nominal values can be stored in the control unit, which are to be striven for during the individual production steps. For example, it could be determined that the heating element carriage presses the heating mirror disposed on its heating element lift with a pressure force of 100 N onto the surface of the component in order to plasticize it. Accordingly, the Heizelementschlitten be advanced until reaching this pressure force, the possibly provided in the associated servo-electric drive Wegmesseinheit can still detect the feed and report a control unit, such as plausibility checks or as additional control parameters. In particular, the feed can also be changed during the plasticizing, for example in order to compensate for the melting of the material at the heating mirror and always to maintain the predetermined pressure setpoint in the control unit. Of course, the same applies to the movement of the heating mirror against the held by the tool slide welding part. Also, the joining process, in which the tool carriage touches the held and already plasticized welding part on the also locally plasticized component, can be controlled accordingly taking into account the current pressure force.

Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Drucksollwert um eine Konstante handeln. Gleichermaßen ist es jedoch möglich, den Drucksollwert als Funktion der Zeit und/oder der Vorschubposition des jeweiligen Schlittens vorzugeben. Dies erlaubt die Ansteuerung des jeweiligen servoelektrischen Antriebs derart, dass der Vorschub beispielsweise mit abnehmendem Druck pro Weg, zunehmendem Druck pro Zeit oder nach Maßgabe eines frei wählbaren Zusammenhangs zwischen Druck, Zeit und Vorschubposition verfahrbar ist.According to the invention, the pressure setpoint may be a constant. Equally, however, it is possible to specify the pressure setpoint as a function of the time and / or the feed position of the respective carriage. This allows the control of the respective servo-electric drive such that the feed can be moved, for example, with decreasing pressure per way, increasing pressure per time or in accordance with a freely selectable relationship between pressure, time and feed position.

Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kraftsensor als Kraftmessdose ausgeführt, die formschlüssig in den vom jeweiligen Schlitten erzeugten Kraftfluss eingebettet ist.Preferably, the at least one force sensor is designed as a load cell, which is embedded in a form-fitting manner in the force flow generated by the respective slide.

Nachfolgend soll eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizelementschweißeinheit anhand eines Figurenbeispiels näher erläutert werden. Die einzige 1 zeigt dabei eine Heizelementschweißeinheit H mit zwei parallel zueinander angeordneten servoelektrischen Antrieben A2 und A3. Der servoelektrische Antrieb A2 treibt einen Werkzeugschlitten 2 an, der an seinem unteren Ende zur Aufnahme eines Werkstücks bzw. Schweißteils 7 ausgebildet ist. Der Werkzeugschlitten 2 ist relativ zu einer Halterung 1 in einer Richtung Z verfahrbar, sodass das von dem Werkzeugschlitten 2 gehaltene Schweißteil 7 gegen ein unterhalb des Werkzeugschlittens 2 positioniertes Bauteil 8 verfahren werden kann, um die beiden Teile 7, 8 miteinander zu verbinden (tatsächlich wird das Schweißteil 7 mittels eines am unteren Ende des Werkzeugschlittens 2 angeordneten Greifers gehalten, der aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail dargestellt ist). Hereinafter, an embodiment of the Heizelementschweißeinheit invention will be explained in more detail with reference to a figure example. The only 1 shows a Heizelementschweißeinheit H with two parallel servo-electric drives A 2 and A 3 . The servo-electric drive A 2 drives a tool slide 2 at, at its lower end for receiving a workpiece or welding part 7 is trained. The tool carriage 2 is relative to a bracket 1 in a direction Z movable, so that of the tool slide 2 held welding part 7 against a below the tool slide 2 positioned component 8th can be moved to the two parts 7 . 8th to connect with each other (in fact, the welded part 7 by means of one at the lower end of the tool slide 2 arranged gripper held, which is not shown in detail for reasons of clarity).

Der andere servoelektrische Antrieb A3 ist dazu ausgebildet, einen Heizelementschlitten 3 in bzw. entgegen der Z-Richtung, also parallel zum Werkzeugschlitten 2 relativ zur Halterung 1 zu verfahren. Der Heizelementschlitten 3 trägt an seinem unteren Ende einen Heizelementhub 4, an dem wiederum ein als Heizspiegel 9 ausgebildetes Fügemittel angeordnet ist. Der Heizspiegel 9 ist in einer zur Z-Richtung rechtwinkligen, in 1 horizontalen X-Richtung vor- und zurückverfahrbar mit Hilfe eines am Heizelementhub 4 nicht näher bezeichneten Hubschlittens.The other servo-electric drive A 3 is designed to slide a heating element 3 in or against the Z-direction, ie parallel to the tool slide 2 relative to the bracket 1 to proceed. The heating element carriage 3 carries at its lower end a Heizelementhub 4 , in turn, as a heating mirror 9 trained joining means is arranged. The heating mirror 9 is in a direction perpendicular to the Z-direction, in 1 horizontal X-direction can be moved back and forth with the help of a Heizelementhub 4 unspecified lifting carriage.

Die Anordnung des Werkzeugschlittens 2, des Heizelementschlittens 3 sowie des Heizelementhubs 4 ist so gewählt, dass der Heizspiegel 9 in den Bereich zwischen Schweißteil 7 und Bauteil 8 hinein-, bzw. in entgegengesetzter Richtung wieder herausfahrbar ist. Mithilfe des Heizelementschlittens 3 lässt sich der Heizspiegel 9 in dieser vorgeschobenen Lage in bzw. entgegen der Z-Richtung ab- bzw. aufwärts bewegen, um das Bauteil 8 und/oder das Schweißteil 7 zu berühren und aufgrund der erwärmten Heizspiegeloberfläche zu plastifizieren. Da auch der Werkzeugschlitten 2 mittels des servoelektrischen Antriebs A2 in bzw. entgegen der Z-Richtung verfahrbar ist, lassen sich der Heizspiegel 9 und das Schweißteil 7 derart positionieren, dass der Heizspiegel 9 mit seiner Unterseite auf dem Bauteil 8 aufliegt, während das Schweißteil 7 auf der gegenüberliegenden Oberseite des Heizspiegels 9 aufliegt, sodass das Bauteil 8 gleichzeitig mit dem Schweißteil 7 plastifiziert werden kann. Durch anschließendes geringes vertikales Verfahren der Schlitten 2, 3 löst sich das Schweißteil 7 vom Heizspiegel 9 und dieser vom Bauteil 8. Nach seitlichem Herausfahren des Heizspiegels 9 (in 1 nach rechts) ist dann der Weg frei, um das plastifizierte Schweißteil 7 durch Vorschieben des Werkzeugschlittens 2 bis auf den plastifizierten Bereich des Bauteils 8 abzusenken, um beide Teile aneinander zu fügen. The arrangement of the tool carriage 2 , the Heizelementschlittens 3 and the Heizelementhubs 4 is chosen so that the heating mirror 9 in the area between welded part 7 and component 8th in, or in the opposite direction is moved out again. Using the heating element slide 3 can the heating mirror 9 in this advanced position in or against the Z-direction up or move up to the component 8th and / or the welding part 7 to touch and plasticize due to the heated Heizspiegeloberfläche. As well as the tool slide 2 can be moved by means of the servo-electric drive A 2 in or against the Z-direction, the heating mirror can be 9 and the welding part 7 position so that the heating mirror 9 with its bottom on the component 8th rests while the welding part 7 on the opposite top of the heating mirror 9 rests so that the component 8th simultaneously with the welding part 7 can be plasticized. By subsequent low vertical movement of the carriage 2 . 3 the welding part comes off 7 from the heating mirror 9 and this from the component 8th , After lateral movement of the heating mirror 9 (in 1 to the right) is then the way free, around the plastified welded part 7 by advancing the tool carriage 2 except for the plasticized area of the component 8th to lower both parts together.

In Kraftflussrichtung zwischen dem Schweißteil 7 und dem Werkzeugschlitten 2 ist ein Kraftsensor S2 angeordnet, der über eine nur angedeutete Kabel- oder Funkverbindung mit einer Steuereinheit 6 zum Signalaustausch verbunden ist. Der Kraftsensor S2 ist als Kraftmessdose ausgebildet und gibt wenigstens ein Signal an die Steuereinheit 6 aus, welches abhängt von der Kraft, mit der der Kraftsensor S2 – in 1 in vertikaler Richtung – beaufschlagt wird. Diese Kraft hängt unmittelbar zusammen mit der auf das Schweißteil 7 in Messrichtung (± Z-Richtung) des Kraftsensors S2 einwirkenden Kraft, beispielsweise durch Anschlag des Schweißteils 7 am Heizspiegel 9 oder am Bauteil 8.In force flow direction between the welding part 7 and the tool carriage 2 a force sensor S 2 is arranged, which via an only indicated cable or radio connection with a control unit 6 connected to the signal exchange. The force sensor S 2 is designed as a load cell and gives at least one signal to the control unit 6 which depends on the force with which the force sensor S 2 - in 1 in the vertical direction - is applied. This force is directly related to the welding part 7 in the measuring direction (± Z direction) of the force sensor S 2 acting force, for example by abutment of the welding part 7 at the heating mirror 9 or on the component 8th ,

In funktionell gleicher Weise ist an dem Heizelementhub 4 ein ebenfalls als Kraftmessdose ausgeführter Kraftsensor S3 vorgesehen, welcher eine auf den Heizspiegel 9 in oder entgegen der Z-Richtung aufgebrachte Kraft erfasst und ein zugehöriges Signal an die Steuereinheit 6 überträgt. Mit dem Kraftsensor S3 lässt sich insbesondere die Kraft erfassen, mit der der Heizspiegel 9 gegen das Bauteil 8 oder das Schweißteil 7 gedrückt wird.In functionally the same way is at the Heizelementhub 4 a likewise executed as a load cell force sensor S 3 is provided which one on the heating mirror 9 detected in or against the Z direction applied force and an associated signal to the control unit 6 transfers. With the force sensor S 3 can be detected in particular the force with which the heating mirror 9 against the component 8th or the welding part 7 is pressed.

Die Steuereinheit 6 ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, die von den Kraftsensoren S2, S3 bereitgestellten Signale bei der Ansteuerung der servoelektrischen Antriebe A2, A3 zu berücksichtigen, um die Bewegung des Werkzeugschlittens 2 bzw. des Heizelementschlittens 3 in Abhängigkeit der jeweils gemessenen Druckkräfte (D2, D3) anzusteuern. Die Ansteuerung der servoelektrischen Antriebseinheiten A2, A3 kann weitere, in 1 nicht dargestellte Signale berücksichtigen, insbesondere die jeweilige Vorschubposition der Schlitten 2 und 3 und die Zeit.The control unit 6 According to the invention is designed to take into account the signals provided by the force sensors S 2 , S 3 in the control of the servo-electric drives A 2 , A 3 to the movement of the tool carriage 2 or the Heizelementschlittens 3 depending on the respectively measured pressure forces (D 2 , D 3 ) to control. The control of the servo-electric drive units A 2 , A 3 can further, in 1 not take into account signals, in particular the respective feed position of the carriage 2 and 3 and the time.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 20200658 U1 [0005] DE 20200658 U1 [0005]

Claims (9)

Heizelementschweißeinheit (H) a) umfassend eine Halterung (1), b) wobei an der Halterung (1) ein Werkzeugschlitten (2) angeordnet ist, um ein vom Werkzeugschlitten (2) gehaltenes Werkstück (7) gegen ein Fügemittel (9) oder ein Bauteil (8) zu verfahren und mit einer Druckkraft (D2) anzudrücken, und c) wobei an der Halterung (1) weiterhin ein Heizelementschlitten (3) angeordnet ist, um das Fügemittel (9) eines an dem Heizelementschlitten (3) angeordneten Heizelementhubs (4) gegen ein Werkstück (7) oder ein Bauteil (8) zu verfahren und mit einer Druckkraft (D3) anzudrücken, dadurch gekennzeichnet, d) dass der Werkzeugschlitten (2) und/oder der Heizelementschlitten (3) mittels einer jeweiligen servoelektrischen Antriebseinheit (A2, A3) relativ zur Halterung (1) verfahrbar ist, und e) dass mit dem Werkzeugschlitten (2) und/oder dem Heizelementschlitten (3) ein jeweiliger Kraftsensor (S2, S3) gekoppelt ist, um die vom Werkzeugschlitten (2) bzw. Heizelementschlitten (3) ausgeübte Druckkraft (D2, D3) zu erfassen und in Signalform auszugeben.Heating element welding unit (H) a) comprising a holder ( 1 ), b) where on the holder ( 1 ) a tool carriage ( 2 ) is arranged to move one from the tool carriage ( 2 ) held workpiece ( 7 ) against a joining agent ( 9 ) or a component ( 8th ) and to press with a compressive force (D 2 ), and c) wherein on the holder ( 1 ) further comprises a heating element carriage ( 3 ) is arranged to the joining agent ( 9 ) one on the heating element carriage ( 3 ) arranged Heizelementhubs ( 4 ) against a workpiece ( 7 ) or a component ( 8th ) and to press with a compressive force (D 3 ), characterized in that d) that the tool carriage ( 2 ) and / or the heating element carriage ( 3 ) by means of a respective servo-electric drive unit (A 2 , A 3 ) relative to the holder ( 1 ) and e) that with the tool carriage ( 2 ) and / or the heating element carriage ( 3 ) a respective force sensor (S 2 , S 3 ) is coupled to that of the tool carriage ( 2 ) or heating element carriage ( 3 To detect) compressive force exerted (D 2, D 3) and outputting in waveform. Heizelementschweißeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Kraftsensor (S2, S3) ausgegebenen Signale zur Auswertung einer Steuereinheit (6) zuführbar sind, um die Antriebseinheiten (A2, A3) in Anhängigkeit dieser Signale zu steuern. Heating element welding unit according to claim 1, characterized in that the signals output by the force sensor (S 2 , S 3 ) for evaluating a control unit ( 6 ) are fed to control the drive units (A 2 , A 3 ) in dependence of these signals. Heizelementschweißeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl am Werkzeugschlitten (2) als auch am Heizelementschlitten (3) jeweils ein mit der Steuereinheit (6) verbindbarer Kraftsensor (S2, S3) angeordnet ist.Heating element welding unit according to claim 2, characterized in that both on the tool carriage ( 2 ) as well as on Heizelementschlitten ( 3 ) one each with the control unit ( 6 ) connectable force sensor (S 2 , S 3 ) is arranged. Heizelementschweißeinheit nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Werkzeugschlitten (2) getragenes Werkzeug gegen ein vom Heizelementhub (4) getragenes Fügemittel (9), insbesondere einen Heizspiegel, bewegbar und andrückbar ist, während gleichzeitig das vom Heizelementhub (4) getragene Fügemittel (9) gegen ein im Wesentlichen ortsfestes Bauteil (8) bewegbar und andrückbar ist.Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that one of the tool carriage ( 2 ) carried tool against a from Heizelementhub ( 4 ) worn joining agent ( 9 ), in particular a heating mirror, is movable and can be pressed while at the same time the Heizelementhub ( 4 ) worn joining agents ( 9 ) against a substantially stationary component ( 8th ) is movable and pressable. Heizelementschweißeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Werkzeugschlitten (2) auf das Fügemittel (9) oder das Bauteil (8) aufgebrachte Druckkraft (D2) und/oder die vom Heizelementschlitten (3) auf das Werkstück (7) oder das Bauteil (8) aufgebrachte Druckkraft (D3) über den jeweiligen Kraftsensoren (S2, S3) erfassbar und zu Regelungszwecken an eine Steuereinheit (6) rückführbar ist, um die servoelektrische Antriebseinheit (A2 und/oder A3) zur Erzeugung eines vorgebbaren Druck-Sollwertes anzusteuern.Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that the tool carriage ( 2 ) on the joining agent ( 9 ) or the component ( 8th ) applied pressure force (D2) and / or by the Heizelementschlitten ( 3 ) on the workpiece ( 7 ) or the component ( 8th ) applied pressure force (D3) on the respective force sensors (S 2 , S 3 ) detectable and for control purposes to a control unit ( 6 ) is traceable to the servo-electric drive unit (A 2 and / or A 3 ) to generate a predetermined pressure setpoint to control. Heizelementschweißeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubposition des Werkzeugschlittens (2) und/oder des Heizelementschlittens (3) erfassbar und einer übergeordneten Steuereinheit (6) zur Auswertung und Weiterverarbeitung zuführbar ist.Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that the feed position of the tool carriage ( 2 ) and / or the Heizelementschlittens ( 3 ) and a higher-level control unit ( 6 ) can be supplied for evaluation and further processing. Heizelementschweißeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Werkzeugschlitten (2) und/oder den Heizelementschlitten (3) vorgebbare Druck-Sollwert eine Funktion der Zeit (t) und/oder der Vorschubposition des Schlittens (2, 3) ist.Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that for the tool carriage ( 2 ) and / or the heating element carriage ( 3 ) predefinable pressure setpoint a function of the time (t) and / or the feed position of the carriage ( 2 . 3 ). Heizelementschweißeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksollwert für den Werkzeugschlitten (2) und/oder den Heizelementschlitten (3) in einer Steuereinheit hinterlegbar ist. Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure setpoint for the tool carriage ( 2 ) and / or the heating element carriage ( 3 ) can be stored in a control unit. Heizelementschweißeinheit nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (S2, S3) als Kraftmessdose ausgeführt ist, die formschlüssig in den vom jeweiligen Schlitten erzeugten Kraftfluss eingebettet ist.Heating element welding unit according to one of the preceding claims, characterized in that the force sensor (S 2 , S 3 ) is designed as a load cell, which is positively embedded in the force flow generated by the respective carriage.
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