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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Ansteuerung von Antrieben. Die Erfindung wird unter
Bezugnahme auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern
einer Schweißanlage
beziehungsweise einer Schweißzange
beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
auch für
die Ansteuerung anderer Antriebe verwendet werden können.
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Schweißzangen
sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Diese Schweißzangen
weisen dabei zwei Elektroden auf, zwischen denen die zu schweißenden Bauteile
angeordnet und mit einem Schweißstrom
beaufschlagt werden, um einen Schweißvorgang durchzuführen.
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Dabei
ist bei derartigen Schweißzangen
teilweise ein Hauptantrieb und ein Ausgleichsantrieb vorgesehen.
Der Ausgleichsantrieb steuert dabei die Bewegung beider Elektroden
und der Hauptantrieb steuert die Bewegung einer Elektrode, um einen
Ausgleich, beispielsweise an unterschiedliche geometrische Positionen des
zu schweißenden
Materials, zu erreichen. Der Ausgleichsantrieb gleicht die Gewichtskraft
der Zange aus. Daneben können
durch den Ausgleich auch unterschiedliche Positionen des zu schweißenden Materials
ausgeglichen werden.
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Dabei
ist es bekannt, diesen Ausgleichsantrieb ungeregelt auszuführen, das
heißt
der Ausgleichsantrieb führt
die Elektrode solange in eine Richtung, bis sie an das zu schweißende Bauteil
anstößt und im
Anschluss wird der Antrieb angehalten. Bei einer bekannten Ausführungsform
ist ein nicht geregelter Elektromotor mit einem Getriebe bzw. einer
Spindel vorgesehen, welche die Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung
umwandelt. Die Spindel ist mit einer mechanischen Feder mit einer
festen Federsteifigkeit verbunden. Wenn der Motor bestromt wird,
prallt die Ausgleichselektrode mit dieser Federsteifigkeit gegen
das zu schweißende
Material. Die Stoßenergie
wird dabei durch die Feder aufgefangen. Die Feder kann für eine bestimmte
Zangenraumlage so dimensioniert werden, dass durch den Stoß das Material
nicht beschädigt
wird.
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Mit
einer Änderung
der Zangenraumlage ist jedoch auch eine Änderung der Stoßenergie
verbunden. Die Steifigkeit der Feder müsste an die veränderte Zangenraumlage
angepasst werden, um die Stoßenergie korrekt
aufzufangen. Dies ist jedoch nicht möglich, so dass Qualitätsverluste
eintreten können.
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Damit
wird bei diesen Ausführungsformen
ein ungeregelter Ausgleichsantrieb (im Folgenden auch als schwarzweiß Ansteuerung
bezeichnet) verwendet. Daneben werden bei diesen Anlagen durch eine
zentrale Steuereinrichtung sowohl der Antrieb für den Haupthub als auch der
Antrieb für
den Ausgleichshub gesteuert. Durch diese zentrale Steuerung ergeben
sich relativ lange Taktzeiten der Schweißanlagen und auch die Schweißqualität ist nicht
immer einwandfrei.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Taktzeiten
für eine
Schweißanlage zu
optimieren. Daneben soll die Schweißqualität verbessert werden. Weiterhin
soll eine Reduzierung von Schäden
an den zu schweißenden
Materialien sowie eine Verminderung von Geräuschemissionen erreicht werden.
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Bislang
sind keine Ansteuerkonzepte für
eine vollautomatische Servoschweißzange bekannt. Eine aus dem
Stand der Technik bekannte servopneumatische Lösung hat den Nachteil, dass
eine Druckluftversorgung bereitgestellt werden muss und die oben
erwähnten
schwarz/weiß Ansteuerungskonzepte
haben eine Verminderung der Qualität der Schweißpunkte
zur Folge. Die erfindungsgemäßen Aufgaben
werden durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren
nach Anspruch 8 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Verbinden von Bauteilen weist ein erstes Verbingundselement und
ein mit diesem ersten Verbindungselement zusammenwirkendes zweites
Verbindungselement auf. Des weiteren ist ein erster Antrieb vorgesehen,
der eine Bewegung wenigstens eines Verbindungselements bewirkt,
sowie ein zweiter Antrieb, der eine Bewegung wenigstens eines Verbindungselements
bewirkt. Weiterhin ist eine erste Antriebssteuerungseinrichtung
vorgesehen, welche den ersten Antrieb steuert und eine zweite Antriebssteuerungseinrichtung,
welche den zweiten Antrieb steuert sowie eine Hauptsteuerungseinrich tung, welche
in Kommunikation mit wenigstens einer Antriebssteuerungseinrichtung
steht. Erfindungsgemäß stehen die
erste Antriebssteuerungseinrichtung und die zweite Antriebssteuerungseinrichtung
in direkter Kommunikationsverbindung zur Bindung miteinander.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem ersten Vebindungselement um eine erste Schweißelektrode
und bei dem zweiten Verbindungselement um eine zweite Schweißelektrode.
Im folgenden wird daher anstelle des Begriffes Verbindungselement
auch der Begriff Schweißelektrode
verwendet. Anstelle von Schweißelektroden können jedoch
auch andere Verbindungselemente wie Presselemente zum Clinchen von
Bauteilen oder zum Vernieten vorgesehen sein. Die vorliegende Erfindung
ist daher auch auf Einrichtungen zum Clinchen von Bauteilen anwendbar.
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Unter
einem Antrieb werden alle Mittel verstanden, welche eine Bewegung
der Schweißelektroden
bewirken können,
wie insbesondere aber nicht ausschließlich pneumatische Antriebe,
Antriebe mittels Elektromotoren, Kombinationen hieraus und dergleichen.
Dabei ist dem ersten Antrieb die erste Antriebssteuerungseinrichtung
zugeordnet und dem zweiten Antrieb die zweite Antriebssteuerungseinrichtung.
Die Hauptsteuerungseinrichtung dient zur Übertragung von Rahmenbefehlen
an das System, beispielsweise einem Befehl, die Schweißzange zu
schließen,
sie zu öffnen
oder auch die Bauteile mit einem Schweißstrom zu beaufschlagen.
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Unter
einer Kommunikationsverbindung wird eine Verbindung verstanden,
mittels derer insbesondere Daten übertragen werden können, beispielsweise
in Form von Datentelegrammen. Dabei kann es sich um eine Kabelverbindung
oder auch um eine kabellose Verbindung wie eine Funkverbindung,
eine Infrarotverbindung oder dergleichen handeln.
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Anders
als im Stand der Technik werden also nicht die beiden Antriebssteuerungseinrichtungen
separat durch die Hauptsteuerungseinrichtung gesteuert, sondern
ein Großteil
der Kornmunikation verläuft
lediglich zwischen den beiden Antriebssteuerungseinrichtungen. Die
Hauptsteuerungseinrichtung dient in erster Linie zur Übermittlung
der o. g. Rahmenbefehle.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausführungsform
können
Taktzeiten optimiert werden und die Schweißqualität verbessert werden, da die
Bewegungen der beiden Antriebe schneller und genauer aufeinander
eingestellt werden können.
Beispielsweise verringern sich die Laufzeiten der einzelnen Signale,
die an die Antriebssteuerungseinrichtungen bzw. zwischen diesen übermittelt
werden.
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Damit
ist das System zwischen den beiden (ersten und zweiten) Antriebssteuerungseinrichtungen
und den zugehörigen
Antrieben ein autarkes System, wohingegen die aus dem Stand der
Technik bekannten Ansteuerungen über
ein nichtautarkes System zu einer erhöhten (und langsamen) Kommunikation
zwischen den beiden Antrieben und der übergeordneten Steuerung führen. Auch
entstehen bei den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik aufgrund
des zeitlich nicht deterministischen Feldbusverhaltens Probleme
bei der Regelung der Antriebe und insbesondere bereitet die Bewegungskoordination
bei schnellen Bewegungen Probleme.
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Vorzugsweise
erlaubt die Kommunikationsverbindung zwischen der ersten Antriebssteuerungseinrichtung
und der zweiten Antriebssteuerungseinrichtung eine Echtzeitkommunikation.
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Damit
können
die Schließ-
und Öffnungszeiten
der Schweißzange
optimiert werden und auch ein feinfühliges Auftreffen auf das zu
schweißende
Objekt (z. B. ein Karosserieblech) wird ermöglicht. Auch können Kraft – Geschwindigkeits – Zeitprofile
im Gegensatz zum Stand der Technik verwendet werden. Vorteilhafterweise
handelt es sich bei einem Antrieb um einen Haupthub und bei dem
zweiten Antrieb um einen Ausgleichshub. Durch die erfindungsgemäße direkte
Kommunikation kann eine verbesserte Regelung der Haupthub Ausgleichskraft
erreicht werden.
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Da
bei der vorteilhaften Ausführungsform
eine Echtzeitkommunikation zwischen den beiden Antrieben möglich ist,
kann die Kommunikation zwischen den beiden Zangenantrieben (beispielsweise
dem Haupthub- und dem Ausgleichsantrieb) und der übergeordneten
Steuerung minimiert und beispielsweise auf die Übermittlung von Ein/Aus Signalen
reduziert werden bzw. auf Befehle wie „Zange schließen", „Zange
geschlossen", „Zange öffnen" bzw. „Zange
geöffnet".
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Allgemein
kann die Lage des zu schweißenden
Objekts in einem bestimmten Toleranzfenster variieren. Die Vorrichtung
und auch das unten beschriebene Verfahren sind in der Lage, das
zu schweißende
Objekt in diesem Fenster schnell und sanft zu finden. Durch die
Echtzeit kommunikation zwischen den beiden Antrieben, d. h. insbesondere
dem Hauptantrieb und dem Ausgleichsantrieb werden wie gesagt Schließ- und Öffnungszeigen
minimiert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
steht die Hauptsteuerungseinrichtung in Kommunikationsverbindung
mit genau einer Antriebssteuerungseinrichtung. Dabei kann es sich
beispielsweise um eine als Mastersteuerung ausgebildeten Antriebssteuerungseinrichtung
handeln. Damit werden von der Hauptsteuerungseinrichtung jeweils
die oben erwähnten
Rahmenbefehle an diese Antriebssteuerungseinrichtung übermittelt und
durch eine direkte Kommunikation zwischen den beiden Antriebssteuerungseinrichtungen
ausgeführt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bewirkt wenigstens
ein Antrieb die Bewegung beider Schweißelektroden. Dabei handelt
es sich insbesondere um den Antrieb für den Ausgleichshub. Vorteilhaft
bewirkt ein Antrieb eine Bewegung genau einer Schweißelektrode.
Dabei handelt es sich insbesondere um den Haupthubantrieb. Vorteilhaft
weist wenigstens ein Antrieb und bevorzugt weisen beide Antriebe
einen Servomotor auf, um auf diese Weise eine feine Ansteuerung
zu gewährleisten.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Steuerung
einer Anlage mit wenigstens zwei Antrieben gerichtet und insbesondere
auf ein Verfahren zur Steuerung einer Schweißanlage mit wenigstens zwei
Antrieben. Dabei wird ein erster Antrieb durch eine erste Antriebssteuerungseinrichtung
und ein zweiter Antrieb durch eine zweite Antriebssteuerungseinrichtung
gesteuert und wenigstens eine Antriebssteuerungseinrichtung kommuniziert
mit einer Hauptsteuerungseinrichtung. Erfindungsgemäß kommunizieren
die erste Antriebssteuerungseinrichtung und die zweite Antriebssteuerungseinrichtung über eine
direkte Kommunikationsverbindung miteinander. Bevorzugt erfolgt
diese Kommunikation auch hier zumindest teilweise in Echtzeit.
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Bevorzugt
erfolgt die Kommunikation über
die direkte Kommunikationsverbindung unabhängig von der Kommunikation
wenigstens einer der Antriebssteuerungseinrichtungen mit der Hauptsteuerungseinrichtung. Auch
auf diese Weise ist es möglich,
dass die Hauptsteuerungseinrichtung lediglich Rahmenbefehle übermittelt
und die beiden Antriebssteuerungseinrichtungen durch direkte Echtzeitkommunikation
diese Befehle in Bewegungen der Antriebe um setzen. Vorteilhafterweise
kommuniziert auch hier die Hauptsteuerungseinrichtung mit genau
einer Antriebssteuerungseinrichtung, um die Signalwege einfach zu
halten.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den Antrieben um Antriebe für die Verbindungselemente,
wobei es sich besonders bevorzugt bei den Verbindungselementen um
Schweißelektroden
handelt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
erfolgt eine Erkennung des Zangenschwerpunkts durch Auswertung eines
Ausgleichdrehmomentistwertes. Auch sind beispielsweise Bremsungen
bzw. ist ein negatives Bremsen aufgrund der physikalischen Lage
der Zange möglich.
Diese Korrekturen sind insbesondere ausgehend von einem Stillstand
der jeweiligen Elektroden bzw. ausgehend von einer Lagerregelung
des jeweiligen Antriebs vorteilhaft.
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Wenn
die Schweißzange
durch den Ausgleichsantrieb so positioniert wird, dass sich die
Ausgleichselektrode in ihrer Parkposition befindet (und ihre Lage
durch die Lageregelung gehalten wird), kann durch die Auswertung
des Ausgleich-Drehmomentistwertes erkannt werden, ob die Ausgleichselektrode
(und damit die ganze Zange) im momentenlosen Zustand (also dem Zustand,
in dem der Ausgleichsmotor ausgeschaltet ist) sich zu dem zu schweißenden Material
hin bewegen, in dem Zustand verbleiben oder sich vom Material weg bewegen
würde.
Ein positiver Drehmomentistwert bedeutet, dass sich die Zange zu
dem Material hin bewegen würde
und ein negativer Drehmomentistwert bedeutet, dass sich die Zange
von dem Material weg bewegen würde.
Falls der Drehmomentistwert annähernd
oder gleich 0 ist, deutet dies auf einen Stillstand der Zange hin.
Die Erkennung dieses Zangenschwerpunkts ist vorteilhaft, um ggfs.
Anpassungen an dem Ansteueralgortihmus vorzunehmen.
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Damit
können
insgesamt durch das autarke System zwischen den beiden Antrieben
Funktionen realisiert werden (wie ein sanftes Auftreffen, eine optimale
Regelung zwischen den Haupthub und dem Ausgleichsantrieb), die bei
einer zentralen Ansteuerung über
ein übergeordnetes
System und eine Feldbusankopplung nicht möglich wären.
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Damit übermittelt
die Hauptsteuerungseinrichtung vorzugsweise ausschließlich Rahmenbefehle
an die Antriebssteuerungseinrichtungen und steuert insbesondere
nicht die Bewegungen der Antriebe.
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Vorzugsweise
greift jede Antriebssteuerungseinrichtung auf charakteristische
Bewegungsparameter des jeweils anderen, d. h. des ihr nicht zugeordneten
Antriebs zu. Beispiele für
derartige charakteristische Bewegungsparameter sind beispielsweise
das Ausgleichsfahrmoment, ein Ausgleichblechfindemoment, ein Prozessmoment
des Ausgleichsantriebs, eine Öffnungsschwelle
für den
Haupthub und dergleichen. Diese einzelnen Parameter werden unten
im Detail erläutert.
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Vorzugsweise
rufen die beiden Antriebssteuerungseinrichtungen wenigstens teilweise
zeitlich versetzt zueinander Bewegungen der ihnen zugeordneten Antriebe
hervor. Dies bedeutet, dass beispielsweise derjenige Antrieb, der
den Haupthub steuert, steht, und in dieser Zeit Korrekturen durch
den Ausgleichsantrieb vorgenommen werden, beispielsweise ein zu
schweißendes
Bauteil aufgefunden wird. Vorzugsweise werden in einem Verfahrensschritt
beide Antriebe in eine vorgegebene Ausgangsstellung verbracht. Ausgehend
von dieser Ausgangsstellung kann in einem weiteren Schritt die Schweißzange gesteuert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Computerprogramm zur
Durchführung
eines Verfahrens der oben beschriebenen Art gerichtet. Dabei steuert
bzw. regelt dieses Programm die einzelnen Prozessparameter in Abhängigkeit
auch des jeweils anderen Antriebs.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf einen Datenträger mit
einem Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens der
oben beschriebenen Art gerichtet.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißzange;
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2 ein
Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerung;
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3 eine
schematische Darstellung eines Ablaufs für eine erfindungsgemäße Schweißzange;
und
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4 ein
Ablaufdiagramm für
einen erfindungsgemäßen Schweißprozess.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißzange 1.
Diese Schweißzange 1 weist
eine erste Elektrode 4, die im folgenden auch als Haupthubelektrode
bezeichnet wird und eine zweite Elektrode 6, die im folgenden
auch als Ausgleichselektrode bezeichnet wird, auf. Das Bezugszeichen 8 bezieht
sich auf einen ersten Antrieb bzw. Haupthubantrieb, der lediglich
die erste Elektrode 4 bzw. deren Bewegung steuert. Über einen
zweiten Antrieb bzw. einen Ausgleichshub 10 werden beide
Schweißelektroden 4 und 6 bzw.
deren Bewegung aufeinander zu oder voneinander weg gesteuert. Dabei
ist eine Gelenkeinrichtung 5 zur Stabilisierung der Vorrichtung
vorgesehen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems, genauer
gesagt eines autarken Steuerungssystems. Dabei werden die beiden
Antriebe 8, 10, d. h. der Haupthubantrieb 8 und
der Ausgleichsantrieb 10 bzw. deren jeweilige Servomotoren 7, 9 von
einer ersten Antriebssteuerungseinrichtung 12 und zweiten
Antriebssteuerungseinrichtung 14 gesteuert. Das Bezugszeichen 16 bezieht
sich auf eine Hauptsteuerungseinrichtung. Damit besteht das in 2 gezeigte
autarke System hier aus einem Masterantrieb 12 und einem
Slaveantrieb 14 und den Servomotoren 7, 9.
Dieses System kommuniziert über
eine Feldbusschnittstelle (z. B. Profibus-DP) des Masterantriebs 12 und
eine Kommunikationsverbindung 15 mit der übergeordneten
Steuerung 16 oder SPS. Der unten genauer erwähnte Ansteueralgorithmus
ist in dem Steuerteil der ersten Antriebssteuerungseinrichtung bzw.
des Masterantriebs 12 implementiert und wird dort ausgeführt. Zwischen
den beiden Antriebssteuerungseinrichtungen 12 und 14 ist
eine Kommunikationsverbindung 18 vorgesehen, welche eine
Echtzeitkommunikation zwischen den beiden Antriebssteuerungseinrichtungen erlaubt.
Dabei kann in dieser Echtzeitkommunikation beispielsweise SERCOS
III, TCP/IP und Ethernet erfolgen. Es sind jedoch auch andere Plattformen
denkbar.
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Damit
kann der Masterantrieb bzw. die erste Antriebssteuerungseinrichtung 12 auf
alle relevanten Daten des Slaveantriebs bzw. der zweiten Antriebssteuerungseinrichtung 14 zugreifen.
Beispiele für
solche relevanten Daten sind z. B. Drehmomentistwert, der Geschwindigkeits istwert
und der Lageistwert. Der Zugriff erfolgt dabei in Echtzeit bzw.
innerhalb einer vorgebbaren deterministischen Zeitspanne. Umgekehrt
kann auch die zweite Antriebssteuerungseinrichtung 14 auf
die entsprechenden Daten der ersten Antriebssteuerungseinrichtung 12 zugreifen.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der Haupthubantrieb als Master konfiguriert. Es ist jedoch auch
möglich,
den Ausgleichsantrieb bzw. die zweite Antriebssteuerungseinrichtung
als Master zu konfigurieren und die erste Antriebssteuerungseinrichtung
bzw. den Hauptantrieb als Slave zu konfigurieren.
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Die
Kommunikation zwischen den beiden Antrieben erfolgt über einen
Echtzeitbus (z. B. SERCOS III) oder durch die Implementierung der
Antriebselektronik auf einer gemeinsamen Plattform. In Betracht
kommt beispielsweise ein Doppelachsmodul mit integrierten Antriebssteuerelektronik-Karten.
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Ein
grober Ablauf eines erfindungsgemäßen Schweißprozesses kann wie folgt beschrieben
werden. Die Hauptsteuerungseinrichtung 16 bzw. die übergeordnete
Steuerung übermittelt
den Befehl „Zange
schließen" an die erste Antriebssteuerungseinrichtung 12.
In der Folge schließt
das autarke System die Zange gemäß dem unten
beschriebenen internen Ansteueralgorithmus. Nachdem dies erfolgt
ist, meldet die erste Antriebssteuerungseinrichtung 12 an
die Hauptsteuerungseinrichtung 16, dass die Zange geschlossen
ist. In der Folge leitet die Hauptsteuerungseinrichtung 16 den
Schweißprozess
ein und übermittelt
anschließend
den Befehl „Zange öffnen" an die erste Ansteuerungseinrichtung 12.
Anschließend öffnet das
autarke System zwischen den beiden Antriebssteuerungseinrichtungen 12, 14 die
Zange gemäß einem
vorgegebenen Ansteueralgorithmus. Schließlich wird von der ersten Antriebssteuerungseinrichtung 12 an
die Hauptsteuerungseinrichtung 16 die Information „Zange
geöffnet" übermittelt.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 und die
folgenden Tabellen wird nun der genaue Schweißprozess eingehend erläutert. Zu
Beginn des Schweißprozesses
befinden sich sowohl die erste Elektrode 4 als auch die
zweite Elektrode 6 in ihren jeweiligen Parkpositionen.
Die Parkposition der ersten Elektrode 4 ist durch das Bezugszeichen 22 gekennzeichnet
und die Parkposition der zweiten Elektrode 6 durch das Bezugszeichen 21.
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Nachdem
die Hauptsteuerungseinrichtung den Startbefehl an die erste Antriebssteuerungseinrichtung 12 übermittelt
hat (vergleiche 4), wird die erste Elektrode 4 in
die Aus-Haupthub-Zwischenposition 24 und die
zweite Elektrode 6 in die Ausgleichs Zwischenposition 23 gefahren.
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In
der nachfolgenden Erläuterung
veranschaulicht Tabelle 1 die Bewegung des Ausgleichhubs bzw. des
zweiten Antriebs und Tabelle 2 die Bewegung des Haupthubs bzw. des
ersten Antriebs. Durch Fettdruck sind dabei die jeweils einstellbaren
Parameter gekennzeichnet:
| Fahre
Ausgleich auf Ausgleichzwischenposition | AG-Momentenbegrenzung
auf das AUSGLEICHSFAHRMOMENT, Antrieb in Lageregelung |
| Ausgleich
Finde Blech | AG-Momentenbegrenzung
auf AUSGLEICHBLECHFINDEMOMENT, Antrieb fährt in Geschwindigkeitsregelung
vor |
| Ausgleich
Blech Gefunden (Eingangsbedingung) | AG-Momentenistwert
größer-gleich
AUSGLEICHBLECHFINDEMOMENT |
| Ausgleich
Blech Gefunden | Ausgleich
in Lageregelung auf die aktuelle Position mit AG-PROZESSMOMENT |
| Warte
Auf Haupthub Öffnungsschwelle
erreicht (Ausgangsbedingung) | HH-Lageistwert
kleiner-gleich ÖFFNUNGSSCHWELLE_Haupthub |
| Ausgleich
zurück
zur Parkposition | Ausgleich
AG-Momentenbegrenzung auf das AUSGLEICHSFAHRMOMENT, Antrieb in Lageregelung |
Tabelle
1: Bewegung des Ausgleichs (Ag)
| Fahre
Hauthub auf Ausgleichzwischenposition | HH-Momentenbegrenzung
auf das HAUTHUBFAHRMOMENT, Antrieb in Lageregelung |
| Warte
auf Ausgleich Blech gefunden | AG-Momentenistwert
größer-gleich
AUSGLEICHBLECHFINDEMOMENT |
| Haupthub
finde Blech | HH-Momentenbegrenzung
auf HAUPTHUBBLECHFINDEMOMENT, Antrieb fährt in Geschwindigkeitsregelung
vor |
| Haupthub
Blech gefunden | HH-Momentenistwert
größer-gleich
HAUPTHUBBLECHFINDEMOMENT |
| Kraftaufbau | Geschwindigkeitsregelung
mit HH-PROZESSMOMENT und HH-KRAFTAUFBAUGESCHWINDIGKEIT |
| Krafthalten | Geschwindigkeitsregelung
mit HH-PROZESSMOMENT und HH-KRAFTHALTEGESCHWINDIGKEIT |
| Kraftabbau | Geschwindigkeitsregelung
mit HH-KRAFTABBAUGESCHWINDIGKEIT |
| Haupthub
zurück
zur Parkposition | HH-Momentenbegrenzung
auf das HAUTHUBFAHRMOMENT, Antrieb in Lageregelung |
Tabelle
2: Bewegung des Haupthubs (HH).
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Wie
in 4 gezeigt, wird die erste Elektrode in dieser
Haupthub Zwischenposition 24 gehalten und allein die zweite
Elektrode bzw. Ausgleichselektrode 6 betätigt. Genauer
gesagt wird die zweite Elektrode 6 hier solange betätigt, bis
das zu schweißende
Bauteil gefunden wurde. Dabei werden die Momente, d. h. die Bewegungsmomente
der Ausgleichselektrode auf ein vorgebbares Ausgleichsfahrmoment
begrenzt und der Antrieb der zweiten Elektrode 6 erfolgt
hier in Lageregelung. Um das zu bearbeitende Werkstück bzw.
Blech zu finden, wird das Moment des Ausgleichshubs (zweite Antriebssteuerungseinrichtung)
auf das Ausgleichblechfindemoment begrenzt und der Antrieb 8 fährt in Geschwindigkeitsregelung
vor. Sobald das tatsächliche Moment,
d. h. der Momentenistwert größer als
das oder gleich dem Ausgleichsblechfindemoment ist, ist dies ein
Indiz dafür,
dass das Bauteil von der zweiten Elektrode 6 gefunden wurde.
Die entsprechenden Momente und Lagewerte werden an die erste Antriebssteuerungseinrichtung übermittelt.
Gegebenenfalls findet noch ein Ausgleich in Lageregelung der Ausgleichselektrode
bzw. der zweiten Elektrode 6 statt, wobei hier ein ebenfalls bestimmtes
Prozessmoment der Ausgleichselektrode vorgegeben werden kann. In dieser
Position kann die zweite Elektrode 6 gehalten und nunmehr
die Bewegung der ersten Elektrode 4 gesteuert bzw. geregelt
werden.
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Auch
hier wird zunächst
das Moment des Haupthubs bzw. ersten Antriebs 8 auf ein
vorgegebenes Haupthubfahrmoment begrenzt und die erste Elektrode 4 in
Lageregelung angetrieben. In dieser Position wird gewartet, bis
die Ausgleichselektrode 4 das Blech 20 (vgl. 3)
gefunden hat, wie oben beschrieben. In diesem Verfahrensschritt
können
auch beide Bewegungen gleichzeitig ablaufen. In einem weiteren Schritt
wird das Istmoment des Haupthubs überprüft und gewartet, bis dieses
größer oder
gleich ist als ein vorgebbares Haupthubblechfindemoment. Sobald
dieses erreicht ist, ist dies ein Indiz dafür, dass auch von der Hauptelektrode 4 das
zu schweißende
Bauteil gefunden wurde.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt (vgl. 4) wird
dann der Hauptsteuerungseinrichtung die Information übermittelt,
dass das Blech aufgefunden wurde und nun ein Kraftaufbau erfolgen
kann. Genauer gesagt erfolgt nunmehr eine Geschwindigkeitsregelung
des ersten Antriebs 8 mit dem Prozessmoment des Haupthubs
und mit der Kraftaufbaugeschwindigkeit des Haupthubs. An die Hauptsteuerungseinrichtung
wird ein Signal zur Kennzeichnung des Zustandes „Krafthalten" übermittelt. Das Krafthalten
erfolgt über
eine Geschwindigkeitsregelung mit dem Prozessmoment des Haupthubs
und mit der Krafthaltegeschwindigkeit des Haupthubs. In diesem Verfahrensschritt
leitet die Hauptsteuerungseinrichtung den Befehl zum Schweißen ein.
Im Anschluss an diesen Befehl wird die Kraft auf die zu verschweißenden Bauteile
wieder abgebaut, wobei hier eine Geschwindigkeitsregelung mit der
Haupthubkraftabbaugeschwindigkeit erfolgt.
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Schließlich fährt der
Haupthub zurück
in die Parkposition, wobei hier eine Momentenbegrenzung auf das
oben erwähnte
Haupthubfahrmoment und ein Antrieb in Lageregelung erfolgt. Auch
der Ausgleichshub fährt,
sobald an ihn die Information ermittelt wurde, dass der Haupthub
seine Öffnungsschwelle
erreicht hat, zurück
in die Parkposition. Nach einer Pause ist die Anlage bereit für den nächsten Zyklus.
Diese Pause ist optional und muss evtl. eingehalten werden, um die
Motoren vor thermischer Überlastung
zu schützen.
Nach der Pause wird an die Hauptsteuerungseinrichtung 16 die
Information „bereit
für nächsten Zyklus" übermittelt und umgekehrt kann
die Hauptsteuerungseinrichtung den Startbefehl für einen weiteren Schweißvorgang
geben.
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Damit
beziehen sich in 3 das Bezugszeichen 25 auf
die Öffnungsschwelle
des Haupthubs und das Bezugszeichen 20 auf ein Blech, welches
sich in einem Toleranzfenster befindet. Daher kann im Vergleich
zum dem oben erwähnten
Stand der Technik die „Steifigkeit" des Prozesses eingestellt
werden, was bei aus dem Stand der Technik verwendeten Federköpfen mit
fester Steifigkeit nicht möglich
ist. Mit anderen Worten wirkt die Momentenbegrenzung eines oder
der Servoantriebe wie eine Feder, deren Steifigkeit eingestellt
werden kann. Dadurch ist eine Anpassung an die Zangenraumlage möglich.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Schweißzange
- 4
- erste
Elektrode
- 5
- Gelenkeinrichtung
- 6
- zweite
Elektrode
- 7,9
- Servomotoren
- 8
- erster
Antrieb
- 10
- zweiter
Antrieb
- 12
- erste
Antriebssteuerungseinrichtung
- 14
- zweite
Antriebssteuerungseinrichtung
- 15
- Kommunikationsverbindung
- 16
- Hauptsteuerungseinrichtung
- 18
- Echtzeit – Kommunikationsverbindung
- 20
- Blech
- 21
- Parkposition
der zweiten Elektrode 6
- 22
- Parkposition
der ersten Elektrode 4
- 23
- Ausgleichs
Zwischenposition
- 24
- Haupthub-Zwischenpostion
- 25
- Öffnungsschwelle
des Haupthubs (erster Antrieb)
- HH
- Haupthub
- Ag
- Ausgleich