DE4429684A1 - Verfahren zum Kompaktieren und anschließenden Schweißen von elektrischen Leitern - Google Patents
Verfahren zum Kompaktieren und anschließenden Schweißen von elektrischen LeiternInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kompaktieren und anschließenden
Verschweißen von elektrischen Leitern, insbesondere zur Herstellung von Durchgangs-
oder Endknoten von Litzen mittels Ultraschall in einem an die Leiter anpaßbaren Ver
dichtungsraum, wobei die zu verschweißenden Leiter zunächst kompaktiert und sodann
verschweißt werden.
Zum Kompaktieren und anschließenden Verschweißen von elektrischen Leitern, ins
besondere zur Herstellung von Durchgangs- und Endknoten von Litzen, werden Ul
traschallschweißvorrichtungen eingesetzt, die Sonotroden für die Erzeugung von
Ultraschallschwingungen aufweisen. Ein Abschnitt der jeweiligen Sonotrode bildet eine
erste seitliche Begrenzungsfläche eines z. B. in Höhe und Breite verstellbaren, stirnsei
tig offenen Verdichtungsraums. Die anderen Begrenzungsflächen des Verdichtungsraums
können Abschnitte einer mehrteiligen Gegenelektrode sein. Beispiele für Ultraschall
schweißvorrichtungen sind unter den Bezeichnungen RK 2000 oder Minic Automatic
der Schunk Ultraschalltechnik GmbH, Wettenberg, Bundesrepublik Deutschland,
angebotene Geräte.
Um den heutigen Anforderungen zu genügen, muß sichergestellt sein, daß Material
änderungen bzw. ein Wechsel von die Ultraschallschweißvorrichtung bedienenden Perso
nen einen Einfluß auf die verschweißten Endprodukte nicht zeigen.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschrie
benen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß aus während der für die Erzeugung ver
schweißter elektrischer Leiter ablaufenden Arbeitsgänge gewonnenen Parametern, die
für die Eigenschaften der hergestellten Produkte maßgebend sind, automatisch sicher
gestellt werden kann, daß die verschweißten Produkte innerhalb zulässiger enger
Fertigungstoleranzen liegen.
Das Problem wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungs
gemäß dadurch gelöst, daß nach der Kompaktierung der Leiter ein die Größe der
Kompaktierung angebender Wert gemessen oder aus Meßwerten bestimmt und wenig
stens mit einem vorgegebenen oberen und einem unteren, auf einen Sollwert bezogenen
Grenzwert verglichen wird, daß bei einem Wert, der außerhalb des durch die Grenzwer
te eingeschlossenen Bereichs liegt, die Schweißung nicht ausgeführt und bei einem
Wert, der innerhalb des durch die Grenzwerte eingeschlossenen Bereichs liegt, der Wert
mit bei vorherigen Arbeitsgängen bestimmten Werten zu einem neuen Sollwert für die
Überprüfung nachfolgender Kompaktierarbeitsgänge verrechnet wird und die Schwei
ßung ausgeführt wird und/oder daß ein bei oder nach Beendigung der Schweißung
vorhandener Wert wenigstens einer für den Schweißvorgang maßgeblichen Größe
gemessen oder aus Meßwerten bestimmt und wenigstens mit einem oberen und unteren,
auf einen Sollwert bezogenen Grenzwert verglichen wird und daß bei einem außerhalb
des durch die Grenzwerte eingeschlossenen Bereichs liegenden Wert ein Fehler ange
zeigt und bei einem innerhalb dieses Bereichs liegenden Wert dieser mit bei vorherigen
Arbeitsgängen bestimmten Werten zu einem neuen Sollwert für die Überprüfung
nachfolgender Schweißarbeitsgänge verrechnet wird. Mit diesem Verfahren werden
Sollwerte, mit denen die Arbeitsweise der Ultraschallschweißvorrichtung während des
Ablaufs des Herstellungsverfahrens geprüft wird, mittels der während aufeinanderfolgen
der Herstellungsarbeitsgänge oder -prozesse gemessener Ist-Werte fortlaufend den
jeweiligen Gegebenheiten angepaßt. Hierdurch ist erstmalig die Möglichkeit gegeben,
daß die für das Kompaktieren, bzw. Schweißen charakteristischen Parameter dynamisch
an das vorausgegangene Verdichten bzw. Schweißen angepaßt werden. Somit erfolgt
eine weitere Verbesserung der Fertigungstoleranzen aufgrund einer dynamischen Soll
wertanpassung. Ferner kann hierdurch eine dynamische Anpassung an die tatsächliche
Prozeßstreuung vorgenommen werden.
Auf diese Weise werden gleichmäßige Schweißergebnisse erzielt. Weiterhin wird
verhindert, daß bei Abweichungen von notwendigen Herstellungsbedingungen Produkte
erzeugt bzw. nicht als fehlerhaft erkannt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Leiter während der Kompaktierung
mit Ultraschall beaufschlagt. Die Stärke dieser Ultraschallbeaufschlagung ist geringer
als die für die Verschweißung der Leiter notwendige Stärke. Die zusätzliche Ultraschall
behandlung während der Kompaktierung bewirkt, daß die Leiter stärker kompaktiert
werden, was für die nachfolgende Messung und Schweißung besonders günstig ist.
Mit anderen Worten wird durch einen sogenannten Ultraschallvorimpuls bzw. eine
Vorimpulsfolge eine Vergleichmäßigung des Kompaktierens erreicht.
Die Ultraschallbehandlung der Leiter während des Kompaktierens hat eigenständigen
erfinderischen Gehalt, da sich auch ohne die oben beschriebene Sollwertanpassung zu
einer Verbesserung bei der nachfolgenden Verschweißung führt.
Als Größe, die den Schweißvorgang maßgeblich beeinflußt, kann der Querschnitt des
Verdichtungsraums ausgewählt werden, der von den Leitern bei oder nach Beendigung
des Schweißarbeitsgangs eingenommen bzw. ausgefüllt wird. Insbesondere ist jedoch
die Höhe oder die Breite des Verdichtungsraums als maßgebender Parameter auszuwäh
len.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden jeweils der bei oder nach
Beendigung der Kompaktierung gemessene oder aus Meßwerten bestimmte Wert
und/oder der bei oder nach Beendigung der Schweißung gemessene oder aus Meßwerten
bestimmte Wert des Schweißmaßes je mit einem fest vorgegebenen oberen und unteren
Grenzwert und mit einem weiteren oberen und unteren Grenzwert verglichen, der sich
jeweils aus dem für den jeweiligen Arbeitsgang des Herstellungsprozesses berechneten
Sollwert für die Kornpaktierung bzw. Schweißung zuzüglich eines zulässigen positiven
oder negativen Toleranzwertes zusammensetzt. Die fest vorgegebenen Grenzwerte, die
im folgenden auch als äußere Grenzwerte bezeichnet werden, werden beim Einrichten
der für die Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Ultraschallschweißvorrichtung
bestimmt und gespeichert. Die mit Hilfe der Sollwerte gebildeten Grenzwerte, die im
folgenden auch als innere Grenzwerte bezeichnet werden, erlauben es, geringe Ab
weichungen zwischen aufeinanderfolgenden Herstellungsabläufen zu erfassen. Daraus
lassen sich Rückschlüsse auf Tendenzen ziehen, die material- oder vorrichtungsbedingt
sind und die Qualität in unerwünschter Weise beeinflussen. Es lassen sich z. B. Lang
zeiteinflüsse verfolgen, wodurch vorbeugende Maßnahmen zur Vermeidung eines
Vorrichtungsausfalls bzw. zur Gewährleistung einer gleichbleibenden Produktqualität
getroffen werden können.
Insbesondere lassen sich jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren bereits kleine
Fehler sicher erkennen.
Vorzugsweise werden die Sollwerte als arithmetische Mittelwerte aus mehreren Werten
vorangegangener Herstellungsschritte berechnet. Die Anzahl der zur Bestimmung der
Mittelwerte heranzuziehenden Meßwerte kann zwischen einigen und zig Werten liegen.
Bei dem unmittelbar auf das Einrichten der Ultraschallschweißvorrichtung folgenden
Herstellungsschritt werden die beim Einrichten ermittelten Sollwerte verwendet.
Bei der Über- bzw. Unterschreitung der äußeren oder inneren Grenzwerte werden
zweckmäßigerweise Fehlermeldungen erzeugt und die während des fehlerhaften Arbeit
sablaufs gemessenen Werte für die nachfolgende Auswertung gespeichert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus
den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in
Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung
zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Ultraschallschweißvorrichtung mit einem ver
änderbaren Verdichtungsraum,
Fig. 2 ein Fließbild eines mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ausgeübten Ver
fahrens zum Verschweißen von insbesondere elektrischen Leitern und
Fig. 3 ein Zeitdiagramm eine typischen Verlaufs von Ist- und Sollwerten einer
Ultraschallschweißvorrichtung gemäß Fig. 1 während der Herstellung von
miteinander verschweißten Litzen in aufeinanderfolgenden Herstellungs
schritten.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer Ultraschallschweißvorrichtung zum Verschweißen elek
trischer Leiter dargestellt, soweit ein auf zu verschweißende Leiter einstellbarer Ver
dichtungsraum (10) betroffen ist. Dabei kann die Ultraschallschweißvorrichtung selbst
grundsätzlich einer Konstruktion entsprechen, die dem Gerät RK 2000 oder Minic
Automatic der Schunk Ultraschalltechnik GmbH, Wettenberg, entspricht.
Der Verdichtungsraum (10) weist im Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Quer
schnitt auf und ist stirnseitig offen, um durch diesen die zu verschweißenden Leiter zu
führen. Verdichtungsräume mit anderen Querschnitten sind selbstverständlich auch
möglich, wie insbesondere mit einem trapezförmigen Querschnitt.
Der Verdichtungsraum (10) wird seitlich von Begrenzungsflächen (12), (14), (16) und
(18) umschlossen, die einerseits von einem Abschnitt einer Sonotrode (20) und ande
rerseits von einer mehrteiligen Gegenelektrode (22) wie Amboß begrenzt werden.
Die mehrteilige Gegenelektrode (22) umfaßt einen Schieber (24), der entlang der von
der Sonotrode (12) zur Verfügung gestellten Begrenzungsfläche (12) verschiebbar ist
und die seitliche Begrenzungsfläche (14) bildet. Die Bewegungsrichtung des Schiebers
(24) ist durch den Pfeil (52) angedeutet. Dem Schieber (24) gegenüberliegend ist ein
zweites Teil (26) der Gegenelektrode (22) angeordnet, welches parallel zur Begren
zungsfläche (14), also senkrecht zu Sonotrodenfläche (12) verschiebbar ist (S1). Das
zweite Teil (26) nimmt einen als Nase zu bezeichnenden Abschnitt (28) verschiebbar
auf, welche entsprechend dem Pfeil (S3) parallel zur Fläche (12) bewegbar ist.
Der von den Begrenzungsflächen (12), (14), (16) und (18) umschlossene Raum wird in
Abhängigkeit von den jeweils zu verschweißenden Leitern verändert.
Der Verdichtungsraum (10) wird zum Kompaktieren der eingelegten Leiter, also zum
Vorverdichten, auf ein zuvor festgelegtes Höhen-Breiten-Verhältnis eingestellt. Dies ist
in Fig. 1 durch in den Verdichtungsraum eingezeichnete Rechtecke unterschiedlicher
Größe symbolisiert.
Der Schieber (24) ist mit einem Antrieb (36), insbesondere einen pneumatischen oder
hydraulischen Antrieb, verbunden, durch den der Schieber (24) in Richtung des Pfeils
S2 und umgekehrt bewegbar ist. Das Teil (26) der Gegenelektrode (22) ist mit einem
Antrieb (38) verbunden, der ebenfalls vorzugsweise als pneumatischer oder hydrauli
scher Antrieb ausgebildet sein kann.
Mittels des Antriebs (38) ist das Teil (26) in Richtung des Pfeils S1 und umgekehrt ver
schiebbar. Der Schieber (24) ist weiterhin mit einem Lagegeber (40) verbunden, mit
dem die Stellung des Schiebers (24) in bezug auf eine Ruhelage meßbar ist. Auch das
Teil (26) ist mit einem Lagegeber (42) verbunden, mit dem die Stellung des Teils (26)
in bezug auf eine Ruhelage festgestellt werden kann.
Eine Steuereinrichtung (46), z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung ist mit den
Lagegebern (40), (42), der Ultraschall abgebundenen Sonotrode (20) sowie mit nicht
näher dargestellten Steuerelementen für die Antriebe (36), (38) verbunden. An die
Steuereinrichtung (46) ist ein Monitor (48) angeschlossen.
Die Höhe (h) und/oder die Breite (b) des Vorverdichtungsraums (10) wird mittels
zumindest eines Lagegebers, im Ausführungsbeispiel von den Lagegebern (40), (42)
erzeugten und von der Steuereinrichtung (46) ausgewerteten Meßwerten bestimmt.
Verschiedenen Querschnitten bzw. unterschiedlichen Höhen oder Breiten des Verdich
tungsraums (10) sind verschiedene Parameter zugeordnet, die mit der Ultraschall
schweißvorrichtung zum Schweißen der Leiter eingestellt werden. Es handelt sich um
Schweißparameter wie Schweißenergie, Schweißamplitude, Schweißzeit und Schweiß
druck.
Während des Schweißens wird insbesondere die Höhe (h) des Verdichtungsraums (10)
verändert, wobei die Breite (b) gleich bleibt, da z. B. nach dem Abschluß einer auf die
Leiter ausgeübten Vorverdichtung der Schieber (24) arretiert wird.
Mit dem Teil (26) kann auch ein Kraftsensor (50) verbunden sein, mit dem die auf die
in den Verdichtungsraum (10) eingelegten Leiter mittels des Teils (26) ausgeübte Kraft
gemessen wird. Der Kraftsensor ist ebenfalls an die Steuereinheit (46) angeschlossen.
Selbstverständlich kann auch eine indirekte Messung durch Druckregelung erfolgen.
Mit der oben beschriebenen Vorrichtung werden die in den Verdichtungsraum (10)
eingelegten Leiter kompaktiert, indem der Schieber (24) und das Teil (22) so bewegt
werden, daß der Querschnitt des Vorverdichtungsraums (10) reduziert wird. Kräfte für
die Einstellung des Querschnitts werden von der Steuereinheit (46) über an die Antriebe
(36), (38) ausgehende Signale ausgelöst, wobei der jeweils sich einstellende Querschnitt
des Vorverdichtungsraums mittels der von den Lagegebern (40), (42) erzeugten Meß
werte von der Steuereinheit (46) bestimmt wird.
Der Querschnitt bzw. die Höhe oder die Breite des Vorverdichtungsraums (10) am Ende
oder nach Beendigung der Vorverdichtung ist demnach ein Maß für den Grad der
Vorverdichtung, d. h. die Geometrie des Vorverdichtungsraums kann als Vorverdich
tungsmaß oder Kompaktiermaß verwendet bzw. ausgewertet werden. Da z. B. nur die
Breite (b) und/oder die Höhe (h) des Vorverdichtungsraums (10) veränderbar sind, läßt
sich der Querschnitt schnell und einfach bestimmen.
Wenn ein Kraftsensor (50) vorhanden ist, kann auch die auf die Leiter ausgeübte Kraft
als Vorverdichtungsmaß verwendet werden.
Während des Schweißvorgangs wird der Querschnitt grundsätzlich nur die Höhe oder
die Breite- des Vorverdichtungsraums erneut verändert, wobei der bei oder nach Beendi
gung des Schweißens vorhandene Querschnitt ein Maß für die Qualität der Schweißung
der Leiter ist.
Da das Kompaktiermaß und das Schweißmaß mittels Stellgliedern wie des Schiebers
bzw. des Teils (26) einstellbar sind, werden in die Steuereinheit (46) entsprechende
Sollwerte eingegeben. Weiterhin werden in die Steuereinheit (46) feste obere und untere
Grenzwerte für die Kompaktiermaße und Schweißmaße eingegeben. Diese Grenzwerte
werden als äußere Grenzwerte bezeichnet. Weitere Grenzwerte, die im folgenden als
innere Grenzwerte bezeichnet werden und die jeweils eine obere und eine untere Grenze
für das Kompaktiermaß und/oder das Schweißmaß bei der Herstellung von verschweiß
ten Leitern festlegen, werden mit der Steuereinheit (46) bestimmt.
Mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird das folgende in Verbindung mit dem
Fließschema der Fig. 2 beschriebene Verfahren ausgeübt.
In einem ersten Schritt (52), der in Fig. 2 mit "Start" bezeichnet ist, wird die Ultra
schalischweißvorrichtung in Gang gesetzt. Danach wird in einem Schritt (54) eine
bestimmte Litzenkornbination in den Verdichtungsraum (10) eingelegt. Anschließend
wird in einem Schritt (56) der Herstellungsprozeß für die verschweißten Leiter gestartet.
Danach wird in einem Schritt (58) der Verdichtungsraum (10) geschlossen, indem der
Schieber (24) und das Teil (26) in Richtungen, die durch die Pfeile (S2) und (S1)
bezeichnet sind, angetrieben bzw. bewegt werden. In Fig. 2 ist der Schritt (58) mit
"Werkzeuge schließen" bezeichnet.
Während des Schritts (58) oder danach wird ein Ultraschallimpuls oder eine Folge
davon erzeugt, um die Leiter stärker zu kompaktieren. Hierdurch erfolgt im eigentlichen
Sinne eine Vergleichmäßigung des Kompaktierens (Schritt (60)). Nach dem Kom
paktieren wird in einem anschließenden Schritt (62) das Kompaktiermaß aus der
Geometrie des Verdichtungsraums, der durch die Kenntnis der Breite und/oder Höhe
oder einer anderen spezifischen Größe bestimmt wird, ermittelt. Es folgt ein Schritt
(64), in dem das ermittelte Kompaktiermaß zuerst mit einem oberen und einem unteren
äußeren" Grenzwert verglichen wird.
Der obere und der untere äußere Grenzwert werden beim Einrichten der Ultraschall
schweißvorrichtung bestimmt. Die Grenzwerte legen die äußeren Grenzen für die
Preßmaße fest. Danach wird das Kompaktiermaß mit einem oberen und unteren
"inneren" Grenzwert verglichen. Der obere und der untere "innere" Grenzwert werden
aus dem Sollwert des Preßmaßes zuzüglich eines ersten Toleranzwerts und abzüglich
eines zweiten Toleranzwerts bestimmt. Die Toleranzwerte müssen dabei nicht gleich
groß sein.
Wird ein oberer äußerer oder innerer Grenzwert überschritten oder ein unterer äußerer
oder innerer Grenzwert unterschritten, dann folgt ein Schritt (66), in dem eine optische
und/oder akustische Fehlermeldung erzeugt wird, was zu einem Schritt (68) führt, in
dem die Werkzeuge geöffnet werden, so daß das Herstellungsverfahren nicht mehr
fortgesetzt wird. Die Leiter können aus der Ultraschallschweißvorrichtung herausgenom
men werden. Mit dem Öffnen der Werkzeuge oder danach wird der Fehler in einem
Schritt (70) in eine Statistik eingeschrieben, die in einer Datei in der Steuereinheit (46)
vorhanden ist. Bevor die Ultraschallschweißvorrichtung wieder starten kann, muß in
einem Schritt (72) der Fehler quittiert werden bzw. bei Überschreiten der äußeren
Grenzen der Prozeß überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden.
Wenn das Kompaktiermaß innerhalb der durch die Grenzwerte eingeschlossenen
Bereiche liegt, dann folgt ein Verfahrensschritt (74), in dem aus Kompaktiermaßen, die
in vorausgegangenen n-Herstellungsvorgängen bzw. -schritten gemessen und abgespei
chert werden und dem gerade bestimmten Wert ein neuer Sollwert für das Kompaktier
maß bestimmt wird. In diese Kompaktiermaße ist das Kompaktiermaß des gerade
ablaufenden Herstellungsvorgangs daher einbezogen. Der Sollwert wird z. B. als arithme
tischer Mittelwert für die Prüfung des nächsten Herstellungsvorgangs verschweißter
Leiter bestimmt. Die Zahl n beläuft sich z. B. zwischen 3 und 50. Nach dem Einrichten
der Ultraschallschweißvorrichtung, wenn noch kein Kompaktiermaß gemessen oder be
stimmt wurde, wird das Einrichtmaß als Sollwert vorgegeben.
Auf den Schritt (74) folgt ein Schritt (76), in dem die Schweißung ausgeführt wird.
Während dieses Schritts stellt die Steuereinheit (46) bzw. -einrichtung die zugeordneten
Schweißparameter wie Schweißenergie, Schweißamplitude, Schweißzeit und Schweiß
druck ein. Die Schweißparameter werden während des folgenden, in Fig. 2 mit Energie
regelung bezeichneten Schritts (78) aufrechterhalten. Nach dem Schritt (78) wird im
Schritt (80) geprüft, ob die für die Energiezuführung vorgesehene Zeit überschritten
wird. Mit dem Schritt (78) wird nämlich auch ein Zeitglied angestoßen. Ist die zulässige
Zeit überschritten, wird auf den Schritt (66) übergegangen.
Ist die Zeitgrenze für die Energiezuführung eingehalten worden, dann wird auf einen
Schritt (82) übergegangen, in dem das Schweißmaß ermittelt wird. Das Schweißmaß ist,
wie oben angegeben, die bei oder nach dem Ende des Schweißvorgangs gemessene
Geometrie mit Höhe und/oder Breite des Vorverdichtungsraums (10), der während des
Schweißens verändert wird.
Die Bestimmung des Schweißmaßes geschieht wie die Bestimmung des Kompakterma
ßes mittels der von den Lagegebern (40), (42) erzeugten Meßwerte. Es folgt ein Schritt
(84), in dem das ermittelte Schweißmaß mit Grenzwerten verglichen wird. Vorgegeben
sind ein oberer und unterer "äußerer" fester Grenzwert. Die beiden festen äußeren
Grenzwerte werden beim Einrichten der Ultraschallschweißvorrichtung bestimmt.
Weiterhin wird das Schweißmaß mit einem oberen und unteren "inneren" Grenzwert
verglichen. Die inneren Grenzwerte werden aus den Sollwerten des Schweißmaßes
zuzüglich eines ersten Toleranzwertes und abzüglich eines zweiten Toleranzwertes be
stimmt. Wird ein oberer Grenzwert vom ermittelten Schweißmaß überschritten oder ein
unterer Grenzwert unterschritten, dann wird als nächster Schritt der Schritt (66) ausge
führt. Die Toleranzwerte müssen nicht gleich groß sein.
Liegt das Schweißmaß innerhalb der durch die äußeren und inneren Grenzwerte einge
schlossenen Bereiche, dann wird das Herstellungsverfahren mit einem Schritt (86)
fortgesetzt, in dem ein neuer Sollwert für das Schweißmaß aus n Werten als arithmeti
scher Mittelwert berechnet wird. Die n Werte beziehen sich auf den zuletzt festgestell
ten Wert und die in den vorausgegangenen Herstellungsschritten festgestellten Schweiß
maße. Nach der Berechnung und Abspeicherung des neuen Sollwerts wird im folgenden
Schritt (88) die Ultraschallvorrichtung durch Öffnen der Werkzeuge, d. h. durch das
Öffnen des Vorverdichterraums (10) für die Entnahme des Schweißprodukts freigege
ben. In einem weiteren Schritt (90) wird die aus geführte Schweißung in einem die
Anzahl einwandfreier Schweißungen angebenden Zähler berücksichtigt. Die bei der
Schweißung vorhandenen Parameter werden in eine Statistikdatei eingeschrieben.
Das Herstellungsverfahren ist damit abgeschlossen, was in Fig. 2 mit dem Schritt (92),
der mit "Ende" bezeichnet ist, angedeutet ist. Ein neues Herstellungsverfahren beginnt
nach der Entnahme des Schweißprodukts bei betriebsbereiter Ultraschallschweißvor
richtung mit dem Schritt (54).
Die Fig. 3 zeigt beispielhaft mehrere in verschiedenen Herstellungsschritten, die jeweils
mindestens die Schritte (54) bis (90) umfassen, bestimmte Kompaktiermaße in Ab
hängigkeit von der zeitlichen Durchführung der Schritte. Die Werte der Kompaktierma
ße K sind in Ordinatenrichtung aufgetragen, während die Anzahl n der Kompaktierun
gen in Abszissenrichtung dargestellt ist. Die Kompaktiermaße (94), (96), (98), (100),
(102), (104), (106), (108), (110) sind als Istwert dargestellt und können durch eine ge
mittelte Kurve (112) miteinander verbunden werden. Ein äußerer oberer Grenzwert
(114) und ein äußerer unterer Grenzwert (116) sind als Vergleichswerte durch Ein
richtung der Maschine bestimmt und konstant. Aus den arithmetischen Mittelwerten von
n Kompaktiermaßen (n z. B. 3 . . . 50), die in aufeinanderfolgenden Herstellungsschritten
bestimmt werden, werden mittels eines Toleranzmaßes, das den Mittelwerten hin
zugefügt oder von diesen subtrahiert wird, eine innere, obere Grenze (118) und eine
untere innere Grenze (120) bestimmt, deren jeweilige dem gleichen Zeitpunkt wie die
Kompaktiermaße zugeordneten Werte bestimmt und mit diesen verglichen werden. Ein
Sollwert (122) wird zu Beginn des Verfahrens durch das Einrichten der Maschine
eingestellt. Mit der Verwendung der inneren Grenzwerte können Fehler trotz Langzeit
flüsse auf das Herstellungsverfahren besser erkannt werden.
Das obige Verfahren erlaubt eine fortlaufende Überprüfung der Herstellungsprozesse
von verschweißten Leitern bzw. Litzen. Die Herstellungsprozesse werden durch die
Steuereinrichtung (46) gesteuert.
Claims (10)
1. Verfahren zum Kompaktieren und anschließenden Verschweißen von elek
trischen Leitern, insbesondere zur Herstellung von Durchgangs- oder Endknoten
von Litzen, mittels Ultraschall in einem an die Leiter anpaßbaren Verdichtungs
raum (10), wobei die zu verschweißenden Leiter zunächst kompaktiert und
sodann verschweißt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Kompaktierung der Leiter ein die Größe der Kompaktierung
representierender Wert gemessen oder aus Meßwerten bestimmt und wenigstens
mit einem oberen und einem unteren, auf einen Sollwert bezogenen Grenzwert
verglichen wird, daß bei einem Wert, der außerhalb des durch die Grenzwerte
eingeschlossenen Bereichs liegt, die Schweißung nicht ausgeführt und bei einem
Wert, der innerhalb des durch die Grenzwerte eingeschlossenen Bereichs liegt,
der Wert mit bei vorherigen Arbeitsgängen bestimmten Werten zu einem neuen
Sollwert für die Überprüfung nachfolgender Kompaktierarbeitsgänge verrechnet
wird und die Schweißung ausgeführt wird und/oder daß ein bei oder nach
Beendigung der Schweißung vorhandener Wert wenigstens einer für den
Schweißvorgang representierender Größe gemessen oder aus Meßwerten be
stimmt und wenigstens mit einem oberen und einem unteren auf einen Sollwert
bezogenen Grenzwert verglichen wird und daß bei einem außerhalb des durch
die Grenzwerte eingeschlossenen Bereichs liegenden Wert ein Fehler angezeigt
und bei einem innerhalb dieses Bereichs liegenden Wert dieser mit bei vorheri
gen Arbeitsgängen bestimmten Werten zu einem neuen Sollwert für die Über
prüfung nachfolgender Schweißarbeitsgänge verrechnet wird.
2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiter während der Kompaktierung mit Ultraschall beaufschlagt werden,
dessen Stärke geringer als die für eine Verschweißung erforderliche Stärke ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der für die Größe der Kompaktierung maßgebliche Wert der Querschnitt des
Verdichtungsraums nach Beendigung der Kompaktierung oder ein dem Quer
schnitt proportionaler Wert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die für den Schweißvorgang maßgebliche Größe der Querschnitt des Ver
dichtungsraums bei Beendigung des Schweißens oder eine dem Querschnitt
proportionale Größe ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bei oder nach Beendigung der Kompaktierung gemessene oder aus
Meßwerten bestimmte Wert und/oder der bei oder nach Beendigung der Schwei
ßung gemessene oder aus Meßwerten bestimmte Wert mit einem fest vorgegebe
nen oberen und einem unteren Grenzwert und mit einem weiteren oberen und
einem unteren Grenzwert verglichen werden, der sich jeweils aus dem im
jeweiligen Arbeitsgang gültigen Sollwert für die Kompaktierung bzw. Schwei
ßung zuzüglich eines zulässigen positiven oder negativen Toleranzwertes zu
sammensetzt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sollwerte vorzugsweise als arithmetische Mittelwerte aus mehreren
Werten vorangegangener Herstellungsschritte berechnet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl n der Werte, die aus vorangegangenen Herstellungsschritten für
die Sollwertbestimmung verwendet werden, vorzugsweise zwischen 3 und 50
liegt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauer des Anstehens der Schweißparameter während der Schweißung
mit einer vorgegebenen Zeitdauer verglichen wird und daß bei Überschreitung
der vorgegebenen Zeitdauer eine Fehlermeldung erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fehlermeldung in einer Statistikdatei gespeichert bzw. berücksichtigt
wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Werten über die Kompaktierung und Schweißung, die innerhalb der
oberen und unteren Grenzwerte liegen, der Schweißvorgang in einer Statistikda
tei gespeichert bzw. berücksichtigt wird und daß die Schweißparameter gespei
chert werden.
Priority Applications (4)
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ID=6526241
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