WO2020126252A1 - Schnittstelleneinheit zum integrieren eines schwingungsbearbeitungssystems in eine anlage und anlage mit schwingungsbearbeitungssystem - Google Patents

Schnittstelleneinheit zum integrieren eines schwingungsbearbeitungssystems in eine anlage und anlage mit schwingungsbearbeitungssystem Download PDF

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WO2020126252A1
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vibration
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Peter Solenthaler
Mustafa Ayabakan
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Telsonic Holding Ag
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Definitions

  • Interface unit for integrating a vibration processing system into a system and system with a vibration processing system
  • the present invention relates to interface units for vibration processing systems with which at least one workpiece can be processed, and to systems with such a vibration processing system.
  • the vibration processing system can be, for example, an ultrasound processing system or a vibration processing system, in particular an ultrasound welding system or a vibration welding system, with which several workpieces can be welded to one another.
  • machining systems are often used with which workpieces are machined, for example by ultrasonic welding.
  • the commissioning of such a machining system within a system is often very time-consuming, which is disadvantageous both for the manufacturer and fitter of the machining system and for the system manufacturer.
  • system builders also use various bus systems, such as EtherCAT, Ethernet POWERLINK, Profibus or SERCOS.
  • EtherCAT Ethernet POWERLINK
  • Profibus Profibus
  • SERCOS SERCOS
  • a first aspect of the invention relates to an interface unit for integrating a vibration processing system for processing at least one workpiece, in particular for integrating a vibration processing system as described above, into a system.
  • the interface unit contains
  • At least one communication interface for producing a connection between the interface unit and a vibration generator, in particular an ultrasound generator, of the vibration processing system,
  • At least one energy interface for receiving energy from a power grid and / or from the vibration generator
  • At least one input unit for entering data into the interface unit, in particular at least one touch-sensitive screen and / or at least one key.
  • At least one, preferably several and particularly preferably all of the following components mentioned above can be accommodated or integrated independently of one another in the housing: the at least one communication interface,
  • a component is considered to be integrated in the housing if it is directly or indirectly firmly connected to the housing, even if it is not completely enclosed by the housing.
  • one of the components may protrude entirely or partially from a space enclosed by the housing.
  • the input unit can be accommodated in the housing or integrated in the housing.
  • Such an interface unit according to the invention allows flexible and variable use, in particular as explained below.
  • connection between the interface unit and the vibration generator can be a direct plug connection.
  • the communication interface and the vibration generator can have a respective plug, which are directly mechanically connected to one another.
  • the interface unit and the vibration generator can be connected to one another in a particularly simple manner and in direct contact and thus in a small installation space.
  • the interface unit can be dimensioned such that it can be received by a module holder of a control cabinet together with the vibration generator connected via the communication interface.
  • the interface unit can have a width in the range from 80 mm to 160 mm, a height in the range from 20 mm to 60 mm and a depth in the range from 40 mm to 80 mm, for example a width of 140 mm and a height of 40 mm and a depth of 70 mm.
  • the module receptacle of the control cabinet which the interface unit can accommodate together with the vibration generator connected via the communication interface, can have a width in the range from 200 mm to
  • the control cabinet can have a total width in the range from 250 mm to 750 mm, a height in the range from 400 mm to 1200 mm and a depth in the range from 150 mm to 450 mm, for example a width of 500 mm and a height of 800 mm and a depth of 300 mm.
  • the interface unit and the vibration generator are indirectly connected to each other, for example via one or more cables or wirelessly.
  • the communication interface can be a real-time Ethernet interface.
  • this is understood to mean in particular a data interface which allows isochronous cycle times of less than 1 ms or even less than 100 ym.
  • it can be an interface of one of the following types:
  • AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet); TTEthernet;
  • At least one system-side data interface can be a real-time Ethernet interface, which can be one of the above types, for example. So that it can be used as flexibly as possible, the interface unit can preferably have several real-time Ethernet interfaces of different types on the system side.
  • the interface unit can also have at least one output unit, such as one or more LEDs and / or at least one display, preferably exactly one display.
  • At least one of the system components and / or at least one component of the vibration processing system, in particular one component of the vibration processing system, can be output on the display in coded form as a 2D matrix code, which can be read by a reading device.
  • the reading device can have a communication interface via which it can be connected or can be connected to an external database into which the data read from the display can be transmitted. On the basis of this data, linked data stored in the database can be called up, for example details of the system components or components of the vibration processing system and their maintenance.
  • the communication interface can be designed to receive and / or send generator data from or to the vibration generator.
  • the generator data can include at least one of the following types of data:
  • the interface unit can furthermore have at least one sonotrode control interface for receiving and / or sending welding data from at least one or at least one mechanical sonotrode controller, the force and / or the speed and / or the position of an ultrasonic sonotrode of an ultrasound processing system being controllable by means of the sonotrode controller is.
  • At least one of the system-side data interfaces can be designed to receive and / or send system data from or to at least one operator interface of the system and / or a PLC interface of the system.
  • At least one of the system-side data interfaces for receiving and / or sending system data from or to at least one control unit, in particular, a programmable logic controller and / or a data node of the system.
  • the interface unit can have at least one further data interface for connecting to an FTP server and / or a data network.
  • At least one of the system-side data interfaces and / or the at least one sonotrode control interface and / or the at least one further data interface can be designed as a wireless interface, for example from a Bluetooth interface, WiFi interface or NFC interface.
  • the interface unit can contain a data memory for storing data. It can be a temporary or permanent data storage.
  • the data can include data from the vibration processing system (in particular an ultrasound converter and / or an ultrasound booster and / or an ultrasound sonotrode of the vibration processing system) and / or data from the vibration generator and / or data from at least one connected or connectable to the interface unit via one of the system-side data interfaces System unit and / or include data received from the input unit.
  • the interface unit can also have at least one interface for connection to a further, in particular a further interface unit according to the invention.
  • Another aspect of the invention is directed to a system with at least one system component, at least one vibration processing system for processing at least one workpiece, in particular a vibration processing system as described above, and at least one interface unit according to the invention as described above.
  • the vibration system has a vibration generator, in particular an ultrasonic generator.
  • the system-side data interface of the interface unit is connected to the system component, and the communication interface of the interface unit is connected to the vibration processing system.
  • the interface unit can be arranged in the vicinity of a component of the vibration processing system. For example, it can be received together with the vibration generator connected via the communication interface from a module holder of a control cabinet.
  • Figure 1 a vibration processing system in a schematic representation
  • FIG. 2 a first system according to the invention with a data interface according to the invention in a schematic representation
  • Figure 3 a second system according to the invention with five data interfaces according to the invention in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a vibration processing system in the form of an ultrasound welding system 10, with which two workpieces 101, 102 can be welded to one another in a manner known per se.
  • the ultrasonic welding system 10 contains, as vibration components, an ultrasound converter 11, an ultrasound booster 12 and an ultrasound transducer 13.
  • the ultrasound booster 12 is held in a vibration minimum by a holding plate 18.
  • the ultrasonic welding system 10 also contains an anvil 14, which is arranged in such a way that the two can be mutually welding workpieces 101, 102 are located between the ultrasound sensor 13 and the anvil 14.
  • FIG. 2 shows an interface unit 50 according to the invention, which in the example shown here is used to integrate an ultrasound welding system 10 according to FIG. 1 into a system 70, only a part of which is shown here.
  • the interface unit 50 has a housing 51 with a microprocessor 52 accommodated therein, a communication interface 53 for connecting the interface unit 50 to the vibration generator 15 of the ultrasound welding system 10, an energy interface 57 for receiving energy from a power network 90, and an interface on the system 54 for connecting to a system component 71 of the system 70 and an input unit 55 for entering data.
  • the input unit 55 is integrated in the housing 51 and can partially protrude from a space enclosed by the housing 51.
  • the input unit 55 can have, for example, a touch-sensitive screen and / or at least one key.
  • a direct mechanical plug-in connection is established between the interface unit 50 and the vibration generator 15 of the ultrasound welding system 10 via the communication interface 53, which can be designed, for example, as an EtherCAT interface.
  • the interface unit 10 and the vibration generator 15 have a respective plug, not shown in the figure, which are mechanically connected to one another directly.
  • the interface unit 50 is dimensioned such that it can be received together with the vibration generator 15 connected via the communication interface 53 from a module receptacle of a control cabinet 76 (not shown in detail here).
  • the communication interface 53 is designed to receive and / or send generator data from and to the ultrasound generator 15.
  • the generator data can, for example, be a Welding profile, welding power, welding energy, frequency, current, voltage and phase.
  • the interface unit 50 for receiving and / or sending welding data from and to a mechanical sonotrode controller 17 is designed via a sonotrode interface 56.
  • this sonotrode control 17 for example, the force, the speed and the position of the ultrasound sonotrode 13 of the ultrasound welding system 10 can be controlled.
  • the interface unit 50 also has a data memory 58 for storing data, for example data from the ultrasound converter 11, the ultrasound booster 12, the ultrasound sonotrode 13 and the vibration generator 15.
  • the interface unit 50 has an emergency power unit 59 for supplementary electrical supply to the Interface unit 50.
  • the ultrasonic welding system 70 shown in FIG. 3 has a total of five interface units 50 according to the invention: two interface units 50, each of which is connected to an ultrasonic generator 15 via a Bluetooth interface, two further interface units 50, each of which has a mechani via a Bluetooth interface
  • the sonotrode controller 17 are connected, and a fifth interface unit 50, which are connected to a remote computer 25 via a firewall 23 and a public or proprietary data network 24.
  • the five interface units 50 are connected in series and allow one

Abstract

Offenbart ist eine Schnittstelleneinheit (50) zum Integrieren eines Schwingungsbearbeitungssystems (10) zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks (101; 102) in eine Anlage(70). Die Schnittstelleneinheit (50) enthält ein Gehäuse (51), mindestens einen im Gehäuse (51) aufgenommen Mikro-prozessor (52), mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (53) zum Herstellen einer Verbindung zwischender Schnittstelleneinheit (50) mit einem Schwingungsgenerator (15) des Schwingungsbearbeitungssystems(10), mindestens eine Energieschnittstelle (57) zum Empfangen von Energie aus einem Stromnetz (90) und/oder vom Schwingungsgenerator (15), mindestens eine anlagenseitige Schnittstelle (54) zum Verbinden mit mindestens einer Anlagenkomponente (71) der Anlage (71) sowie mindestens eine Eingabeeinheit (55) zum Eingeben von Datenin die Schnittstelleneinheit (50). Bevorzugt ist die Eingabeeinheit (55) im Gehäuse (51) aufgenommen oder integriert. Weiterhin offenbart ist eine Anlage (70) mit mindestens einer Anlagenkomponente (71), mindestens einem Schwingungsbearbeitungssystem (10) zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks (101; 192), wobei das Schwingungsbearbeitungssystem (10) einen Schwingungsgenerator (15), insbesondere einen Ultraschallgenerator (15), aufweist, sowie mindestens einer Schnittstelleneinheit (50).Die anlagenseitige Datenschnittstelle (54) der Schnittstelleneinheit (50) ist mit der Anlagenkomponente (71) verbunden, und die Kommunikationsschnittstelle (53) der Schnittstelleneinheit (50) ist mit dem Schwingungsgenerator (15).

Description

Schnittstelleneinheit zum Integrieren eines Schwingungsbearbeitungssystems in eine Anlage und Anlage mit Schwingungsbearbeitungssystem
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Schnittstellenein heiten für Schwingungsbearbeitungssysteme, mit denen mindes tens ein Werkstück bearbeitet werden kann, sowie mit Anlagen mit einem solchen Schwingungsbearbeitungssystem. Das Schwin gungsbearbeitungssystem kann beispielsweise ein Ultraschall bearbeitungssystem oder ein Vibrationsbearbeitungssystem sein, insbesondere ein Ultraschallschweisssystem oder eine Vibra- tionsschweisssystem, mit dem mehrere Werkstücke miteinander verschweisst werden können.
In industriellen Anlagen, beispielsweise in der Automobil oder der Verpackungsindustrie, werden häufig Bearbeitungssys teme eingesetzt, mit denen Werkstücke bearbeitet werden, bei spielsweise durch Ultraschallschweissen miteinander verbunden werden. Die Inbetriebnahme eines solchen Bearbeitungssystems innerhalb einer Anlage gestaltet sich oftmals als sehr zeit aufwendig, was sowohl für den Hersteller und Monteur des Bear beitungssystems als auch für den Anlagenbauer nachteilig ist. Zudem setzen Anlagenbauer je nach ihren Bedürfnissen und Ge wohnheiten verschiedene Bussysteme ein, wie beispielsweise EtherCAT, Ethernet POWERLINK, Profibus oder SERCOS . Ein stan dardisiertes Bussystem existiert nicht, was die Integration weiter erschwert. So muss beispielsweise für jedes Bussystem geeignete Schnittstellen bereitgestellt werden, was den appa rativen Aufwand und damit auch den erforderlichen Bauraum er höht .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere sollen die Integration und Wartung eines Schwingungsbearbei tungssystems, mit dem Werkstücke bearbeitet werden können, in eine industrielle Anlage vereinfacht werden. Ausserdem sollen die Anzahl der für eine flexible Integration benötigten Kompo nenten und der damit verbundene Bauraum möglichst reduziert werden .
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schnittstellen einheit zum Integrieren eines Schwingungsbearbeitungssystems zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks, insbesondere zum Integrieren eines wie oben beschriebenes Schwingungsbearbei tungssystem, in eine Anlage.
Die Schnittstelleneinheit enthält
- ein Gehäuse,
- mindestens einen im Gehäuse aufgenommen Mikroprozessor,
- mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zum Herstel len einer Verbindung zwischen der Schnittstelleneinheit und einem Schwingungsgenerator, insbesondere einem Ultra schallgenerator, des Schwingungsbearbeitungssystems,
- mindestens eine Energieschnittstelle zum Empfangen von Energie aus einem Stromnetz und/oder vom Schwingungsgene rator,
- mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei anlagenseitige Datenschnittstellen zum Verbinden der Schnittstellenein heit mit mindestens einer Anlagenkomponente der Anlage,
- mindestens eine Eingabeeinheit zum Eingeben von Daten in die Schnittstelleneinheit, insbesondere mindestens einen berührungsempfindlichen Bildschirm und/oder mindestens eine Taste.
Mindestens eine, bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt sämtliche der folgenden, oben genannten Komponenten können un abhängig voneinander im Gehäuse aufgenommen oder integriert sein : die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle,
- die mindestens eine Energieschnittstelle,
- die mindestens eine Datenschnittstelle,
- die mindestens eine Eingabeeinheit.
Dabei wird hier und im Folgenden eine Komponente als im Gehäu se integriert angesehen, wenn sie direkt oder indirekt fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und zwar auch dann, wenn sie nicht vollständig vom Gehäuse umschlossen ist. So kann bei spielsweise eine der Komponenten ganz oder teilweise aus einem vom Gehäuse umschlossenen Raumbereich hervorstehen. Insbeson dere kann die Eingabeeinheit im Gehäuse aufgenommen oder im Gehäuse integriert sein.
Eine derartige erfindungsgemässe Schnittstelleneinheit erlaubt eine flexible und variable Verwendung, insbesondere wie nach folgend noch erläutert.
Die Verbindung zwischen der Schnittstelleneinheit und dem Schwingungsgenerator kann eine direkte Steckverbindung sein. Hierzu können die Kommunikationsschnittstelle und der Schwin gungsgenerator einen jeweiligen Stecker aufweisen, die direkt mechanisch miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kön nen die Schnittstelleneinheit und der Schwingungsgenerator auf besonders einfache Weise und in direktem Kontakt und damit in einem kleinen Bauraum miteinander verbunden werden.
Ein kleiner Bauraum ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Schnittstelleneinheit und der Schwingungsgenerator gemein sam in einem Schaltschrank untergebracht werden. Zu diesem Zweck kann die Schnittstelleneinheit derart dimensioniert sein, dass sie zusammen mit dem über die Kommunikations schnittstelle verbundenen Schwingungsgenerator von einer Mo dulaufnahme eines Schaltschranks aufnehmbar ist. Die Schnittstelleneinheit kann eine Breite im Bereich von 80 mm bis 160 mm, eine Höhe im Bereich von 20 mm bis 60 mm und eine Tiefe im Bereich von 40 mm bis 80 mm aufweisen, bei spielsweise eine Breite von 140 mm, eine Höhe von 40 mm und eine Tiefe von 70 mm. Die Modulaufnahme des Schaltschranks , die die Schnittstelleneinheit zusammen mit dem über die Kommu nikationsschnittstelle verbundenen Schwingungsgenerator auf nehmen kann, kann eine Breite im Bereich von 200 mm bis
400 mm, eine Höhe im Bereich von 45 mm bis 450 mm und eine Tiefe im Bereich von 200 mm bis 300 mm aufweisen, beispiels weise eine Breite von 75 mm, eine Höhe von 360 mm und eine Tiefe von 265 mm. Der Schaltschrank kann insgesamt eine Breite im Bereich von 250 mm bis 750 mm, eine Höhe im Bereich von 400 mm bis 1200 mm und eine Tiefe im Bereich von 150 mm bis 450 mm aufweisen, beispielsweise eine Breite von 500 mm, eine Höhe von 800 mm und eine Tiefe von 300 mm.
Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass die Schnitt stelleneinheit und der Schwingungsgenerator indirekt miteinan der verbunden werden, beispielsweise über ein oder mehrere Ka bel oder auch drahtlos.
Die Kommunikationsschnittstelle kann eine Echtzeit-Ethernet- Schnittstelle sein. Darunter wird hier und im Folgenden insbe sondere eine Datenschnittstelle verstanden, die isochrone Zy kluszeiten von weniger als 1 ms oder sogar weniger als 100 ym erlaubt. Beispielsweise kann es sich um eine Schnittstelle ei nes der folgenden Typen handeln:
- EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ;
- Ethernet/IP mit CIP Sync;
Ethernet POWERLINK (EPL) ;
IEEE 1588: Precision Time Protocol (PTP) ; PROFINET;
- Modbus RTPS (Real-Time Publish-Subscribe Protocol) ;
- SERCOS-III;
- SynqNet;
- JetSync;
- PowerDNA (Distributed Network Automation and Control) ;
- SynUTC;
- Switch mit Zeit-Server;
- RTnet (Open Source) ;
- Vnet/IP;
- TCnet;
- EPA (Ethernet for Plant Automation) ;
- SafetyNET p;
- VARAN (Versatile Automation Random Access Network) ;
- DART-EC (Deterministic Automotive Real Time - Ethernet Chained) ;
- RTEX (Realtime Express) ;
- Mechatrolink III;
- HSCI (HEIDENHAIN Serial Controller Interface) ;
- RAPIEnet (Real-time Automation Protocols for Industrial Ethernet) ;
AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet) ; TTEthernet ;
- CC-Link IE (Industrial Ethernet);
- DRIVE-CLiQ;
- Fast Track Switching;
- FL-net (OPCN-2) (Open PLC Network);
- AVB (Audio Video Bridging) ;
- White Rabbit.
Unabhängig davon kann mindestens eine anlagenseitige Daten schnittstelle eine Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle sein, die beispielsweise von einem der obigen Typen sein kann. Damit sie möglichst flexibel einsetzbar ist, kann die Schnittstellenein heit bevorzugt mehrere anlagenseitige Echtzeit-Ethernet- Schnittstellen verschiedener Typen aufweisen.
Die Schnittstelleneinheit kann ferner über mindestens eine Ausgabeeinheit verfügen, wie beispielsweise über eine oder mehrere LEDs und/oder mindestens ein Display, bevorzugt genau ein Display. Auf dem Display können beispielsweise Daten min destens einer der Anlagenkomponenten und/oder mindestens einer Komponente des Schwingungsbearbeitungssystems, insbesondere einer Komponente des Schwingungsbearbeitungssystems, in co dierter Form als 2D-Matrixcode ausgegeben werden, der von ei nem Auslesegerät ausgelesen werden kann. Das Auslesegerät kann über eine Kommunikationsschnittstelle verfügen, über die es mit einer externen Datenbank verbunden oder verbindbar sein kann, in die die vom Display ausgelesenen Daten übertragen werden können. Auf der Basis dieser Daten können in der Daten bank gespeicherte verknüpfte Daten abgerufen werden, die bei spielsweise Details zu den Anlagenkomponenten bzw. Komponenten des Schwingungsbearbeitungssystems und deren Wartung enthalten können .
Die Kommunikationsschnittstelle kann zum Empfangen und/oder Senden von Generatordaten vom bzw. an den Schwingungsgenerator ausgebildet sein. Zur Integration eines Schwingungsschweiss- systems können die Generatordaten zumindest eine der folgenden Datenarten umfassen:
- ein Schweissprofil ,
- eine Schweissleistung,
- eine Schweissenergie,
- eine Frequenz,
- einen Strom,
- eine Spannung oder
- eine Phase.
Die Schnittstelleneinheit kann weiterhin mindestens eine Sono trodensteuerschnittstelle zum Empfangen und/oder Senden von Schweissdaten von mindestens einer beziehungswiese an mindes tens eine mechanische Sonotrodensteuerung aufweisen, wobei mittels der Sonotrodensteuerung die Kraft und/oder die Ge schwindigkeit und/oder die Position einer Ultraschallsonotrode eines Ultraschallbearbeitungssystems steuerbar ist.
Mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnittstellen kann zum Empfangen und/oder Senden von Anlagendaten von beziehungs weise an mindestens eine Bedienschnittstelle der Anlage und/oder eine SPS-Schnittstelle der Anlage ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine der anlagen seitigen Datenschnittstellen zum Empfang und/oder Senden von Anlagendaten von bzw. an mindestens eine Steuerungseinheit, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steuerung, und/oder einen Datenknoten der Anlage ausgebildet sein.
Ausserdem kann die Schnittstelleneinheit mindestens eine wei tere Datenschnittstelle zum Verbinden mit einem FTP-Server und/oder einem Datennetz aufweisen.
Mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnittstellen und/oder die mindestens eine Sonotrodensteuerschnittstelle und/oder die mindestens eine weitere Datenschnittstelle kann als drahtlose Schnittstelle ausgebildet sein, beispielsweise aus Bluetooth-Schnittstelle, WiFi-Schnittstelle oder NFC- Schnittstelle .
Weiterhin kann die Schnittstelleneinheit einen Datenspeicher zum Speichern von Daten enthalten. Es kann sich um einen tem porären oder einen dauerhaften Datenspeicher handeln. Die Da ten können Daten des Schwingungsbearbeitungssystems (insbeson dere eines Ultraschallkonverters und/oder eines Ultraschall boosters und/oder einer Ultraschallsonotrode des Schwingungs bearbeitungssystems) und/oder Daten des Schwingungsgenerators und/oder Daten mindestens einer über eine der anlagenseitigen Datenschnittstellen mit der Schnittstelleneinheit verbundenen oder verbindbaren Anlageneinheit und/oder von der Eingabeein heit empfangene Daten umfassen.
Die Schnittstelleneinheit kann auch mindestens eine Schnitt stelle zur Verbindung mit einer weiteren, insbesondere einer weiteren erfindungsgemässen Schnittstelleneinheit aufweisen.
Noch ein Aspekt der Erfindung ist gerichtet auf eine Anlage mit mindestens einer Anlagenkomponente, mindestens einem Schwingungsbearbeitungssystem zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks, insbesondere einem wie oben beschriebenen Schwin gungsbearbeitungssystem, sowie mindestens einer wie oben be schriebenen erfindungsgemässen Schnittstelleneinheit. Das Schwingungssystem weist einen Schwingungsgenerator, insbeson- dere einen Ultraschallgenerator auf. Die anlagenseitige Daten schnittstelle der Schnittstelleneinheit ist mit der Anlagen komponente verbunden, und die Kommunikationsschnittstelle der Schnittstelleneinheit ist mit dem Schwingungsbearbeitungssys tem verbunden. Mit einer solchen Anlage können die bereits oben im Detail erläuterten Vorteile erreicht werden.
Die Schnittstelleneinheit kann in der Nähe einer Komponente des Schwingungsbearbeitungssystems angeordnet sein. Beispiels weise kann sie zusammen mit dem über die Kommunikations schnittstelle verbundenen Schwingungsgenerator von einer Modu laufnahme eines Schaltschranks aufgenommen sein.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand meh rerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1: ein Schwingungsbearbeitungssystem in einer schema tischen Darstellung;
Figur 2: eine erste erfindungsgemässe Anlage mit einer er- findungsgemässen Datenschnittstelle in einer sche matischen Darstellung;
Figur 3: eine zweite erfindungsgemässe Anlage mit fünf er- findungsgemässen Datenschnittstellen in einer schematischen Darstellung.
Figur 1 zeigt ein Schwingungsbearbeitungssystem in Gestalt ei nes Ultraschallschweisssystems 10, mit dem zwei Werkstü cke 101, 102 auf an sich bekannte Weise miteinander ver- schweisst werden können. Das Ultraschallschweisssystems 10 enthält als Schwingungskomponenten einen Ultraschallkonver ter 11, einen Ultraschallbooster 12 und eine Ultraschallsono trode 13. Der Ultraschallbooster 12 wird in einem Schwingungs minimum von einer Halteplatte 18 gehalten. Das Ultraschall- schweisssystem 10 enthält ferner einen Amboss 14, welcher der art angeordnet ist, dass sich die beiden miteinander zu ver- schweissenden Werkstücke 101, 102 zwischen der Ultraschallso notrode 13 und dem Amboss 14 befinden.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Schnittstelleneinheit 50, die im hier dargestellten Beispiel zum Integrieren eines Ul- traschallschweisssystems 10 gemäss Figur 1 in eine Anlage 70 eingesetzt wird, von dem hier nur ein Teil dargestellt ist.
Die Schnittstelleneinheit 50 verfügt über ein Gehäuse 51 mit einem darin aufgenommenen Mikroprozessor 52, eine Kommunika tionsschnittstelle 53 zum Verbinden der Schnittstelleneinheit 50 mit dem Schwingungsgenerator 15 des Ultraschallschweisssys- tems 10, eine Energieschnittstelle 57 zum Empfangen von Ener gie aus einem Stromnetz 90, eine anlagenseitige Schnittstelle 54 zum Verbinden mit einer Anlagenkomponente 71 der Anlage 70 sowie eine Eingabeeinheit 55 zum Eingeben von Daten. Die Ein gabeeinheit 55 ist im Gehäuse 51 integriert und kann teilweise aus einem vom Gehäuse 51 umschlossenen Raumbereich hervorste hen. Die Eingabeeinheit 55 kann beispielsweise einen berüh rungsempfindlichen Bildschirm und/oder mindestens eine Taste aufweisen .
Über die Kommunikationsschnittstelle 53, die beispielsweise als EtherCAT-Schnittstelle ausgebildet sein kann, ist zwischen der Schnittstelleneinheit 50 und dem Schwingungsgenerator 15 des Ultraschallschweisssystems 10 eine direkte mechanische Steckverbindung hergestellt. Hierzu weisen die Schnittstellen einheit 10 und der Schwingungsgenerator 15 einen jeweiligen, in den Figur nicht dargestellten Stecker auf, die direkt me chanisch miteinander verbunden sind. Die Schnittstellenein heit 50 ist derart dimensioniert, dass sie zusammen mit dem über die Kommunikationsschnittstelle 53 verbundenen Schwin gungsgenerator 15 von einer hier nicht im Detail dargestellten Modulaufnahme eines Schaltschranks 76 aufnehmbar ist. Die Kom munikationsschnittstelle 53 ist zum Empfangen und/oder Senden von Generatordaten von und an den Ultraschallgenerator 15 aus gebildet. Die Generatordaten können beispielsweise ein Schweissprofil , eine Schweissleistung, eine Schweissenergie, eine Frequenz, einen Strom, eine Spannung und eine Phase ent halten .
Über eine Sonotrodenschnittstelle 56 ist die Schnittstellen einheit 50 zum Empfangen und/oder Senden von Schweissdaten von einer und an eine mechanische Sonotrodensteuerung 17 ausgebil det. Mittels dieser Sonotrodensteuerung 17 können beispiels weise die Kraft, die Geschwindigkeit und die Position der Ul traschallsonotrode 13 des Ultraschallschweisssystems 10 ge steuert werden.
Die Schnittstelleneinheit 50 weist zudem einen Datenspei cher 58 zum Speichern von Daten auf, beispielsweise Daten des Ultraschallkonverters 11, des Ultraschallboosters 12, der Ul traschallsonotrode 13 und des Schwingungsgenerators 15. Aus serdem verfügt die Schnittstelleneinheit 50 über eine Not stromeinheit 59 zur ergänzenden elektrischen Versorgung der Schnittstelleneinheit 50.
Die in Figur 3 dargestellte Ultraschallschweissanlage 70 ver fügt über insgesamt fünf erfindungsgemässe Schnittstellenein heiten 50: zwei Schnittstelleneinheiten 50, die jeweils über eine Bluetooth-Schnittstelle mit einem Ultraschallgenerator 15 verbunden sind, zwei weitere Schnittstelleneinheiten 50, die jeweils über eine Bluetooth-Schnittstelle mit einer mechani schen Sonotrodensteuerung 17 verbunden sind, sowie eine fünfte Schnittstelleneinheit 50, die über eine Firewall 23 und ein öffentliches oder proprietäres Datennetz 24 mit einem entfern ten Computer 25 verbunden sind. Die fünf Schnittstelleneinhei ten 50 sind seriell miteinander verbunden und erlauben einen
Datenaustausch .

Claims

Patentansprüche
1. Schnittstelleneinheit (50) zum Integrieren eines Schwin gungsbearbeitungssystems (10) zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks (101; 102), insbesondere eines Ultra schallbearbeitungssystems (10) oder eines Vibrationsbear beitungssystems, insbesondere eines Ultraschallschweiss- systems (10) oder eines Vibrationsschweisssystems , in ei ne Anlage (70), wobei die Schnittstelleneinheit (50) ent hält :
- ein Gehäuse (51),
- mindestens einen im Gehäuse (51) aufgenommen Mikro prozessor ( 52 ) ,
- mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (53) zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Schnittstel leneinheit (50) und einem Schwingungsgenerator (15), insbesondere einem Ultraschallgenerator (15), des Schwingungsbearbeitungssystems (10) ,
- mindestens eine Energieschnittstelle (57) zum Empfan gen von Energie aus einem Stromnetz (90) und/oder vom Schwingungsgenerator (15),
- mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei anlagen seitige Datenschnittstellen (54) zum Verbinden der Schnittstelleneinheit (50) mit mindestens einer Anla genkomponente (71) der Anlage (70),
- mindestens eine Eingabeeinheit (55) zum Eingeben von Daten in die Schnittstelleneinheit (50), insbesondere mindestens einen berührungsempfindlichen Bildschirm und/oder mindestens eine Taste.
2. Schnittstelleneinheit (50) gemäss Anspruch 1,
wobei mindestens eine, bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt sämtliche der folgenden Komponenten (53, 57,
54, 55) im Gehäuse (51) aufgenommen oder integriert ist:
- die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (53),
- die mindestens eine Energieschnittstelle (57),
- die mindestens eine Datenschnittstelle (54),
- die mindestens eine Eingabeeinheit (55) .
3. Schnittstelleneinheit (50) gemäss Anspruch 2,
wobei die Eingabeeinheit (55) im Gehäuse (51) aufgenommen oder integriert ist.
4. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Verbindung zwischen der Schnittstellenein heit (50) und dem Schwingungsgenerator (15) als direkte Steckverbindung ausgebildet ist.
5. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) derart dimensioniert ist, dass sie zusammen mit dem über die Kommunikations schnittstelle (53) verbundenen Schwingungsgenerator (15) von einer Modulaufnahme eines Schaltschranks (76) auf- nehmbar ist.
6. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Kommunikationsschnittstelle (53) zum Empfangen und/oder Senden von Generatordaten vom bzw. an den
Schwingungsgenerator (15) ausgebildet ist und die Genera tordaten zumindest eine der folgenden Datenarten umfas sen : ein Schweissprofil , eine Schweissleistung,
- eine Schweissenergie,
- eine Frequenz,
- einen Strom,
- eine Spannung oder
- eine Phase.
7. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) mindestens eine So notrodensteuerschnittstelle (56) zum Empfangen und/oder Senden von Schweissdaten von mindestens einer bzw. an mindestens eine mechanische Sonotrodensteuerung (17) aus gebildet ist, mittels deren die Kraft und/oder die Ge schwindigkeit und/oder die Position einer Ultraschallso notrode (13) eines Ultraschallbearbeitungssystems (10) steuerbar ist.
8. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnitt stellen (54) zum Empfangen und/oder Senden von Anlagenda ten von bzw. an mindestens eine Bedienschnittstelle der Anlage (70) und/oder eine SPS-Schnittstelle der Anla ge (70) ausgebildet ist.
9. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnitt stellen (54) zum Empfangen und/oder Senden von Anlagenda ten von bzw. an mindestens eine Steuerungseinheit, insbe sondere eine speicherprogrammierbare Steuerung, und/oder einen Datenknoten der Anlage (70) ausgebildet ist.
10. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) mindestens eine wei tere Datenschnittstelle zum Verbinden mit einem FTP- Server und/oder einem Datennetz (24) aufweist.
11. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnitt stellen (54) und/oder die mindestens eine Sonotrodensteu erschnittstelle (56) und/oder die mindestens eine weitere Datenschnittstelle als drahtlose Schnittstelle ausgebil det ist, beispielsweise aus Bluetooth-Schnittstelle, WiFi-Schnittstelle oder NFC-Schnittstelle .
12. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) einen Datenspei cher (58) zum Speichern von Daten, insbesondere von Daten des Schwingungssystems (10), enthält.
13. Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) eine Notstromein heit (59) zur ergänzenden elektrischen Versorgung der Schnittstelleneinheit (50) aufweist.
14. Anlage (70) mit
- mindestens einer Anlagenkomponente (71),
- mindestens einem Schwingungsbearbeitungssystem (10) zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks (101;
192), insbesondere einem Ultraschallbearbeitungssys tem (10) oder einem Vibrationsbearbeitungssystem, insbesondere einem Ultraschallschweisssystem (10) o- der einem Vibrationsschweisssystem, wobei das Schwin- gungsbearbeitungssystem (10) einen Schwingungsgenera tor (15), insbesondere einen Ultraschallgenera tor (15), aufweist,
- mindestens einer Schnittstelleneinheit (50) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
- die anlagenseitige Datenschnittstelle (54) der
Schnittstelleneinheit (50) mit der Anlagenkomponen te (71) verbunden ist und
- die Kommunikationsschnittstelle (53) der Schnittstel leneinheit (50) mit dem Schwingungsgenerator (15) verbunden ist.
15. Anlage (70) gemäss Anspruch 14,
wobei die Schnittstelleneinheit (50) zusammen mit dem über die Kommunikationsschnittstelle (53) verbundenen Schwingungsgenerator (15) von einer Modulaufnahme eines Schaltschranks (76) aufgenommen ist.
16. Anlage (70) gemäss einem der Ansprüche 14 und 15,
wobei das Schwingungsbearbeitungssystem (10) eine Ultra schallsonotrode (13) und eine mechanische Sonotrodensteu erung (17) enthält, mittels deren die Kraft und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Position der Ultraschallso notrode (13) steuerbar ist, und wobei die Schnittstellen einheit (50) mindestens eine Sonotrodensteuerschnittstel le (56) zum Empfangen und/oder Senden von Schweissdaten von der bzw. an die Sonotrodensteuerung (17) aufweist.
17. Anlage (70) gemäss einem der Ansprüchel4 bis 16,
wobei die Anlage (70) eine Bedienschnittstelle und/oder mindestens eine SPS-Schnittstelle enthält und mindestens eine der anlagenseitigen Datenschnittstellen (54) zum Empfangen und/oder Senden von Anlagendaten von bzw. an die Bedienschnittstelle bzw. die SPS-Schnittstelle auf weist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017108183A1 (de) * 2017-04-18 2018-10-18 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Elektronikmodul zum Ankoppeln an eine Modulanordnung und Modulanordnung

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Title
TELSONIC AG: "TCS5 machine and process control", INTERNET, 15 February 2017 (2017-02-15), XP055616418, Retrieved from the Internet <URL:https://www.wiretech.cz/files/dodavatele/telsonic/pdf/tcs5-enpi-666004048.pdf> [retrieved on 20190829] *

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