DE10059659A1 - Qualitätskontrolle beim Bolzenschweißen - Google Patents

Abstract

Für eine qualitative Qualitätskontrolle von Bolzenschweißvorgängen werden Referenz-Kennlinien (11), die den zeitlichen Verlauf des Stroms und der Spannung bei einem Referenz-Bolzenschweißvorgang kennzeichnen, vorab abgespeichert (8). Bei dem eigentlichen Bolzenschweißvorgang werden dann die Parameter Strom und Spannung abgegriffen (4, 5), wobei die sich ergebende Kennlinie abgespeichert wird. Auf einer Anzeige (7) der (externen) Qualitätskontroll-Einheit (6) kann dann die tatsächliche Kennlinie (10) im Vergleich zu der Referenz-Kennlinie (11) dargestellt werden, um abhängig von einer etwaigen Abweichung die Qualität des Bolzenschweißvorgangs und gegebenenfalls mögliche Fehlerquellen beurteilen zu können. Die Qualitätskontroll-Einheit (6) kann dazu einen Prozessor (9) aufweisen, der automatisch mögliche Fehlerquellen auf der Anzeigeeinheit (7) anzeigt (12).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Bolzenschweißtechnik, wobei sämtliche bekannte Arten an Bolzenschweiß-Techniken, wie beispielsweise die Spitzenzündungs-Technik, die Hubzündungs-Technik, das Schweißen mit Vorstromzündung sowie die Kurzzeithubzündungs-Technik in Frage kommen.

Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf ein Verfahren zur qualitativen Qualitätskontrolle von Bolzenschweißvorgängen, auf ein Computersoftwareprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens und auf eine Qualitätskontroll-Einheit für Bolzenschweißvorgänge. Die Überwachung und Dokumentation von Fertigungsprozessen ist für eine Qualitätskontrolle und nicht zuletzt für eine Zertifizierung wie beispielsweise gemäß der Norm ISO 9000 etc. unabdingbar. Daher besteht auch beim Bolzenschweißen das Bedürfnis, die Qualität des Bolzenschweißvorgangs erfassbar zu machen und dem Benutzer mögliche Fehlerquellen anschaulich bereitzustellen.

Ein erster Ansatz in Richtung Qualitätskontrolle und überprüfbarer Qualität beim Bolzenschweißen ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 07 988 A1 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Einrichtung zur Prozessteuerung einer Anzahl gleicher oder verschiedenartiger Bolzenschweißeinrichtungen über eine Tastatur. Dabei werden auf einer Anwender-Oberfläche einzelne über die Tastatur auswählbare Masken in Form von Menüs mittels eines Mikroprozessors auf einem Bildschirm ausgegeben. Ferner wird ein zu bearbeitender Eingabebereich in jedem Menü durch einen blinkenden Cursor hervorgerufen, und mögliche Eingabewerte oder Funktionen sind über die Tastatur auf dem Bildschirm in einem Anzeigebereich darstellbar. Zur Sicherung von eingegebenen und ermittelten Parametern ist dabei ein Drucker vorgesehen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualitätskontrolle beim Bolzenschweißverfahren für den Benutzer anschaulicher zu gestalten und es auch insbesondere einem unerfahrenen Benutzer zu ermöglichen, mögliche Fehlerquellen auszuschalten bzw. zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur (qualitativen) Qualitätskontrolle von Bolzenschweißvorgängen vorgesehen. Dabei wird vorab wenigstens eine Referenz-Kennlinie abgespeichert, die dem zeitlichen Verlauf wenigstens einen Referenz-Bolzenschweißvorgang kennzeichnenden Parameters während eines Bolzenschweißvorgangs wiedergibt. Während des eigentlichen Bolzenschweißvorgangs wird dann wenigstens ein durch die wenigstens eine Referenz-Kennlinie wiedergegebener Bolzenschweiß-Parameter abgegriffen und die sich durch den zeitlichen Verlauf der Entwicklung dieses Bolzenschweiß-Parameters ergebende tatsächliche Kennlinie abgespeichert. Die tatsächliche Kennlinie wird dann im Vergleich zu der Referenz-Kennlinie dargestellt, um abhängig von einer etwaigen Abweichung der tatsächlichen Kennlinie von der Referenz-Kennlinie die Qualität des Bolzenschweißvorgangs und gegebenenfalls auf Grundlage von charakteristischen Abweichungen der Referenz-Kennlinie von der tatsächlichen Kennlinie mögliche Fehlerquellen beurteilen oder beheben zu können.

Der Benutzer kann also durch einen Blick auf die Anzeige, auf der die tatsächliche Kennlinie und die Referenz-Kennlinie wiedergegeben sind, beurteilen, wie die Qualität des gerade erfolgten Bolzenschweißvorgangs zu beurteilen ist und kann gegebenenfalls Maßnahmen zur Behebung von durch charakteristische Abweichungen wiedergegebenen Fehlerquellen veranlassen.

Das Verfahren kann insbesondere automatisch durch Vergleich der tatsächlichen Kennlinie mit der Referenz-Kennlinie mögliche Fehlerquellen qualitativ ermitteln und dem Benutzer anzeigen. Gemäß dieser Weiterentwicklung wird also insbesondere einem unerfahrenen Benutzer die "Übersetzung" von charakteristischen Abweichungen in mögliche Fehlerquellen abgenommen.

Insbesondere können Kennlinien für den Strom- und Spannungsverlauf während des Bolzenschweißvorgangs aufgezeichnet und dann durch Darstellung verglichen werden.

Für einen Bolzenschweiß-Parameter können insbesondere auch mehrere Referenz-Kennlinien aufgezeichnet werden, die dann mit der (einen) sich tatsächlich während des Bolzenschweißvorgangs ergebenden Kennlinie verglichen werden.

Eine mögliche Fehlerquelle wird dann in der Regel erst angenommen, wenn die Abweichung der tatsächlichen Kennlinie bezüglich sämtlicher Referenz-Kennlinien und insbesondere bezüglich der am nächsten liegenden Referenz-Kennlinie eine vorbestimmte Schranke (Toleranzbereich) überschritten hat.

Für den Fall, daß während eines Bolzenschweißvorgangs eine übermäßige Abweichung der tatsächlich ergebenden Kennlinie von der wenigstens einen Referenz-Kennlinie auftritt, kann der laufende Bolzenschweißvorgang eine entsprechende Steuerung des Steuergeräts des Bolzenschweißgeräts automatisch abgebrochen werden.

Jede sich tatsächlich ergebende Kennlinie kann zur Dokumentation des zugehörigen Bolzenschweißvorgangs abgespeichert werden.

Die Daten der tatsächlichen Kennlinie können für eine Fern-Wartung und/oder eine Fern-Fehlerbehebung mittels einer Modem-Schnittstelle bereitgestellt werden. Falls es somit dem Benutzer selbst nicht möglich ist, mögliche Fehlerquellen anhand der Darstellung der Referenz-Kennlinie und der tatsächlichen Kennlinie zu erkennen, kann ein Sachverständiger, der sich selbst nicht an der Stelle des Bolzenschweißgeräts befinden muß, durch Aufschaltung mittels der Modem-Schnittstelle anhand der Daten mögliche Fehlerquellen erkennen und gegebenenfalls auch gleich beheben.

Abhängig von den Daten der tatsächlichen Kennlinie (insbesondere im Vergleich zu der Referenz-Kennlinie) kann auch eine Beeinflussung eines CNC-gesteuerten Bolzenschweißvorgangs erfolgen. Dementsprechend kann eine CNC-Schnittstelle zur Beeinflussung von CNC-gesteuerten Fertigungsprozessen vorgesehen sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computersoftwareprogramm vorgesehen, das ein Verfahren wie oben dargestellt implementiert, wenn es auf einer mit einem Bolzenschweißgerät verbundenen Recheneinheit bzw. auf einer in dem Bolzenschweißgerät selbst vorgesehenen Recheneinheit läuft.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Qualitätskontroll-Einheit für Bolzenschweißvorgänge vorgesehen. Diese Qualitätskontroll-Einheit weist einen Speicher auf, in dem wenigstens eine Referenz-Kennlinie abgelegt ist, die den zeitlichen Verlauf wenigstens eines einen Referenz-Bolzenschweißvorgang kennzeichnenden Parameters während eines Bolzenschweißvorgangs wiedergibt. Ein Referenz-Bolzenschweißvorgang in diesem Sinne ist ein Bolzenschweißvorgang, dessen Überprüfung (mechanisch, optisch, etc.) ergeben hat, daß er zu einer Schweißverbindung mit zufriedenstellender Qualität geführt hat. Die Qualitätskontroll-Einheit weist weiterhin einen Abgriff für wenigstens einen durch die wenigstens eine Referenz-Kennlinie wiedergegebenen Bolzenschweiß-Parameter während der Ausführung des Bolzenschweißvorgangs auf. Ein Speicher ist vorgesehen, um die sich ergebende tatsächliche Kennlinie abzuspeichern. Auf einer Anzeige-Einheit der Qualitätskontroll-Einheit kann die tatsächliche Kennlinie im Vergleich zu der bzw. den Referenz-Kennlinien dargestellt werden, um abhängig von einer etwaigen Abweichung der tatsächlichen Kennlinie von der Referenz-Kennlinie die Qualität des Bolzenschweißvorgangs und gegebenenfalls auf Grundlage von charakteristischen Abweichungen mögliche Fehlerquellen beurteilen zu können.

Die Qualitätskontroll-Einheit kann insbesondere als externe Qualitätskontroll-Einheit separat zu dem Bolzenschweißgerät vorgesehen sein und dabei derart ausgestaltet werden, daß sie mit beliebigen Bolzenschweißgeräten, d. h. Bolzenschweißgeräte für verschiedene Techniken und/oder von verschiedenen Herstellern, verbindbar ist.

Dazu kann die Qualitätskontroll-Einheit Mittel aufweisen, um den Spannungs- und Stromverlauf eines verbundenen Bolzenschweißgeräts während des Bolzenschweißvorgangs abzugreifen. Der Stromverlauf kann dabei an dem Bolzenschweißgerät insbesondere berührungslos mittels eines induktiven Sensors, einer Hall-Sonde, etc. abgegriffen werden.

Die Qualitätskontroll-Einheit kann eine Recheneinheit aufweisen, die automatisch die tatsächliche Kennlinie mit wenigstens einer Referenz-Kennlinie vergleicht, automatisch auf Grundlage dieses Vergleichs mögliche Fehlerquellen qualitativ ermittelt und dem Benutzer auf der Anzeigeeinheit anzeigt.

Die Recheneinheit kann Kennlinien für den Strom- und Spannungsverlaufs während des Bolzenschweißvorgangs in dem Speicher ablegen.

In dem Speicher können insbesondere mehrere Referenz-Kennlinien für einen Bolzenschweiß-Parameter abgelegt sein, wobei die Recheneinheit diese mehreren Referenz-Kennlinien mit der sich tatsächlich während des Bolzenschweißvorgangs ergebenen Kennlinie vergleicht.

Für den Fall, daß die Recheneinheit während eines Bolzenschweißvorgangs eine übermäßige Abweichung der tatsächlich ergebenen Kennlinie von der wenigstens einen Referenz-Kennlinie ermittelt, kann sie über eine Steuerleitung den Abbruch des laufenden Bolzenschweißvorgangs an der Steuereinheit des Bolzenschweißgeräts ansteuern.

Die Qualitätskontroll-Einheit kann weiterhin eine Schnittstelle zur Steuerung eines CNC-gesteuerten Bolzenschweißprozesses aufweisen.

Schließlich kann die Qualitätskontroll-Einheit eine Modem-Schnittstelle aufweisen, mittels der Fern-Fehlerdiagnose und/oder Fern-Fehlerbehebung ausgeführt werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nunmehr folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen näher ersichtlich.

Fig. 1 zeigt dabei ein Bolzenschweißsystem mit einem Bolzenschweißgerät und einer externen Qualitätskontroll-Einheit,

Fig. 2 zeigt schematisch den internen Aufbau der Qualitätskontroll-Einheit, und

Fig. 3 zeigt Kennlinien, wie sie auf einer Anzeigeeinheit der Qualitätskontroll-Einheit dargestellt werden können, um etwaige während des Bolzenschweißens auftretende Fehlerquellen erkennen zu können.

Zuerst soll bezugnehmend auf Fig. 1 ein System erläutert werden, das ein Bolzenschweißgerät 14 und eine externe Qualitätskontroll-Einheit 6 aufweist. Das Bolzenschweißgerät 14 besteht aus einer Steuereinheit 3, die u. a. auch die Energieversorgung für den Schweißvorgang bereitstellt, und einer Bolzenschweißpistole 1.

Vorab ist zu sagen, daß die Qualitätskontroll-Einheit 6 selbstverständlich auch in die Steuereinheit 3 des Bolzenschweißgeräts 14 integriert werden kann. Im übrigen weist das in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 dargestellte Bolzenschweißgerät 14 als Beispiel für ein mobiles Bolzenschweißgerät eine Bolzenschweißpistole 1 mit einem aufgesetzten Schweißbolzen 2 auf. Es ist anzumerken, daß sich die vorliegende Erfindung natürlich in gleicher Weise auf stationäre Bolzenschweißköpfe anwenden läßt, wie sie üblicherweidse beispielsweise beim CNC-gesteuerten Bolzenschweißen Anwendung finden. Ein Steuergerät 3 kann selbstverständlich auch so ausgebildet sein, daß es mehrere Bolzenschweißköpfe und/oder Bolzenschweißpistolen ansteuert.

Wie in Fig. 1 zu sehen, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Qualitätskontroll-Einheit 6 als externes, separates Gerät ausgebildet. Dieses externe Gerät ist mit der Steuereinheit 3 des Bolzenschweißgeräts 14 über mehrere Leitungen 4, 5, 13 verbunden. Die Leitung 4 dient dabei zum Abgriff der Spannung U, die sich während der Ausführung eines Bolzenschweißvorgangs über der Schweißstelle und somit zwischen dem Bolzen und dem metallischen Werkstück einstellt, auf dem der Bolzen 2 aufgeschweißt werden soll.

Die Leitung 5 dient zum Abgriff des Schweißstroms I, der sich während des Bolzenschweißvorgangs einstellt. Die Leitung 13 schließlich ist eine Steuerleitung, mittels der die externe Qualitätskontroll-Einheit 6 die Steuereinheit 3 des Bolzenschweißgeräts 14 ansteuern kann. Diese Steuerleitung 13 kann beispielsweise im Sinne einer CNC-Schnittstelle ausgebildet sein, um von der Qualitätskontroll-Einheit 6 aus Bolzenschweiß-Parameter und andere Parameter des CNC-Fertigungsprozesses verändern bzw. einstellen zu können. Allgemein kann die Qualitätskontroll-Einheit 6 mittels der Steuerleitung 13 auf bevorstehende oder laufende Bolzenschweißvorgänge Einfluß nehmen.

Neben der Spannung und dem Strom (oder alternativ dazu) kommen folgende Parameter, insbesondere für den Fall einer sogenannten "intelligenten" Schweißkopf/Schweißpistole in Frage:

• - Vorschubgeschwindigkeit des Bolzens,
• - Eintauchtiefe
• - Schweißzeitmessung.

Wie gesagt ist es dazu erforderlich, daß der Schweißkopf/die Schweißpistole intelligent in dem Sinne ausgeführt sind, daß sie die oben genannten, die Mechanik des Schweißgeräts betreffenden Werte ermitteln und ausgeben können. Zur Übermittlung der oben genannten Wertre von dem Schweißkopf/Schweißpistole zu der Steureinheit bzw. direkt zu der Qualitätskontroll-Einheit 6 sind entsprechende Signalleitungen vorgesehen. Diese Werte können mit Sollkurven oder ebenfalls mit Referenzkurven verglichen werden.

Über diese oder zusätzliche Steuerleitungen können natürlich auch Kontrollsignale von der Qualitätskontroll-Einheit 6 oder von der Steuereinheit an den Schweißkopf/die Schweißpistole gesendet werden, um dort automatisch und ferngesteuert bspw. abhängig von der erläuterten Fehleranalyse durch Kennlinien-Vergleich eine Veränderung bzw. Korrektur der genannten Werte der Mechanik auszulösen. Dies kann bei einer Online-Fehlerüberwachung bspw. auch in laufenden Betrieb eines CNC- Bolzenschweißgeräts erfolgen.

Wie dargestellt weist die (externe) Qualitätskontroll-Einheit 6 eine Anzeigefläche 7 auf, auf der verschiedene Kennlinien, darunter wie dargestellt eine sich tatsächlich während eines Bolzenschweißvorgangs ergebende Kennlinie 10 (für die Schweißspannung U, den Schweißstrom I und/oder gegebenenfalls für andere Parameter), eine Referenz- Kennlinie 11 sowie eine Fehlerdiagnoseanzeige 12 angezeigt werden können. Für jeden der während eines Bolzenschweißvorgangs abgegriffenen Schweißparameter (hier: Spannung U und Strom I) kann eine tatsächliche Kennlinie 10 auf der Anzeige 7 dargestellt werden, wobei jeder tatsächlichen Kennlinie 10 wenigstens eine Referenz- Kennlinie 11 zugeordnet ist.

Die Referenz-Kennlinien 11 werden vorab ermittelt, indem mehrere Bolzenschweißvorgänge probeweise ausgeführt werden, wobei diese Probevorgänge dann beispielsweise mechanisch und/oder optisch auf ihre Qualität hin überprüft wurden. Sobald beurteilt wurde, daß ein Probeschweißvorgang eine zufriedenstellende Qualität aufweist, wird die entsprechende während des Probeschweißvorgangs aufgezeichnete Kennlinie als Referenz-Kennlinie 11 in einem Speicher 8 der Qualitätskontroll-Einheit 6 abgelegt (siehe Fig. 2). Selbstverständlich können für einen Parameter, der durch eine tatsächliche Kennlinie 10 wiedergegeben wird, auch mehrere Referenz-Kennlinien 11 vorgesehen sein. Insbesondere bei der Spitzenzündungs-Technik ist ein Vergleich der tatsächlichen Kennlinie 10 mit mehreren Referenz-Kennlinien 11 erforderlich, da einwandfreie Schweißungen durch durchaus erlaubte Toleranzen (zum Beispiel der Länge der Zündspitze) bereits eine nicht unerhebliche Streuung der Kennlinien zu Folge haben.

Fig. 2 zeigt den internen Aufbau einer Qualitätskontroll-Einheit 6. Dieser externen Qualitätskontroll-Einheit 6 werden also über die Leitungen 4 und 5 die Bolzenschweiß- Parameter Spannung U und Strom I zugeführt. Wenn wie dargestellt die Qualitätskontroll-Einheit 6 als separates Gerät ausgeführt ist, sind die entsprechenden Abgriffe 15 und 16 an den Leitungen 5 bzw. 4 derart ausgestaltet, daß sie an beliebige Bolzenschweißgeräte 14 und insbesondere an Steuereinheiten 3 von Bolzenschweißgeräten 14 angeschlossen werden können. Unter beliebigen Bolzenschweißgeräten ist dabei zu verstehen, daß Bolzenschweißgeräte für verschiedene Bolzenschweiß-Techniken, aber auch Bolzenschweißgeräte verschiedener Hersteller mit der externen Qualitätskontroll-Einheit 6 verbunden werden können. Der Spannungsabgriff 16 ist dabei problemlos in bekannter Weise vollziehbar, wohingegen für den Stromabgriff 15 vorgeschlagen wird, diesen berührungslos beispielsweise unter Verwendung eines induktiven Sensors oder einer sogenannten Hall-Sonde auszubilden.

Im Inneren der Qualitätskontroll-Einheit 6 ist ein Prozessor (Rechner) 9 vorgesehen, dem (ggf. analog/digital umgesetzt) die Parameter Strom I und Spannung U zugeführt werden. Der Prozessor 9 ist mit der Anzeigeeinheit 7 verbunden, um die Anzeige der entsprechenden Kennlinien 10, 11 und ggf. der Fehlerdiagnoseanzeige 12 dort zu veranlassen. Weiterhin ist der Prozessor 9 wie dargestellt mit einem Speicher 8 verbunden, in dem die vorab ermittelten Referenz-Kennlinien 11, 11', aber auch die sich tatsächlich ergebenden Kennlinien 10 abgespeichert werden können. Dies ist nicht zuletzt für eine Zertifizierung, Überwachung und Dokumentation der Schweißparameterqualität vorteilhaft.

Weiterhin ist der Prozessor 9 wie dargestellt mit mehreren Schnittstellen, darunter eine Modem-Schnittstelle 18 für die Möglichkeit der Fern-Wartung und -Fehleranalyse bzw. -Fehlerbeseitigung sowie mit einer Steuer-Schnittstelle 17 verbunden. An der Steuer-Schnittstelle 17 kann beispielsweise die Steuerleitung 13 angeschlossen werden, die wie in Fig. 1 gezeigt zu dem Steuergerät 3 des Bolzenschweißgeräts 14 führt.

Weiterhin kann diese Steuer-Schnittstelle 17 im Sinne einer CNC-Schnittstelle zur Beeinflussung CNC-gesteuerter Fertigungsprozesse verwendet werden.

Über die Modem-Schnittstelle können ggf. auch Referenzwerte/-kurven oder Sollwerte/-kurven in die Qualitätskontroll-Einheit 6 geladen werden. Somit kann ein Verwender der Qualitätskontroll-Einheit 6 auf den Erfahrungsschatz des Herstellers (bspw. durch Kontaktierung seiner Internet-Website) oder dgl. zurückgreifen. Darüberhinaus können Messwerte von an einem anderen Ort ausgeführten Schweissungen heruntergeladen und zuim Vergleich herangezogen werden.

Darüber hinaus können über die Modem-Schnittstelle der Qualitätskontroll-Einheit 6 auch Messkurven bspw. zu dem Hersteller des Bolzenschweißgeräts übermittelt werden, damit dieser eine weitergehende Analyse für den Fall des Auftretens einer Felhlermeldung ausführt.

Durch die grafische Darstellung der Referenz-Kennlinie(n) 11, 11' im Vergleich zu der sich tatsächlich während eines Bolzenschweißvorgangs ergebenden Kennlinie 10 auf der Anzeige 7 der externen Qualitätskontroll-Einheit 6 wird es auch einem unerfahrenen Benutzer ermöglicht, durch einfachen Blick auf die Anzeigeeinheit mögliche Fehlerquellen, die während des Bolzenschweißvorgangs aufgetreten sind, durch optischen Vergleich der Kennlinien zu entdecken. Dem Benutzer kann dabei sogar noch dahingehend entgegengekommen werden, daß der Prozessor 9 selbst diesen Vergleich ausführt und bei etwaigen charakteristischen Abweichungen der Referenz-Kennlinie 11 von der tatsächlichen Kennlinie 10 mögliche Fehlerquellen 12 auf der Anzeige 7 der externen Qualitätskontroll-Einheit 6 zur Wiedergabe bringt. Der Benutzer kann somit die angezeigte eine oder mehreren Fehlerquellen 12 auf der Anzeige 7 ablesen und entsprechende Fehlerbehebungs-Maßnahmen einleiten (falls diese Fehlerbehebung nicht automatisiert erfolgt).

Damit der Prozessor aus einem Vergleich der tatsächlichen Kennlinie 10 mit der bzw. Den Referenz-Kennlinien 11 automatisch eine Liste bestehend aus wenigstens einer potentiellen Fehlerquelle erzeugen kann, kann der Prozessor im Sinne eines Expertensystems auf eine Datenbank zugreifen, in der potentiellen Fehlerquellen charakteristische Abweichungen zugeordnet sind. Die Abweichungen können dabei nach dem Zeitpunkt des Auftretens (gemessen ab Beginn des Schweißvorgangs), der relativen Amplitude der tatsächlichen Kennlinie bezüglich der Referenz-Kennlinie sowie dem betroffenen Schweiß-Parameter (bspw. U oder I) charakterisiert werden. Es ist also u. a. auch der Zeitpunkt sowie die Dauer des Auftretens der Abweichung von Bedeutung und wird bei der Ermittlung der potentiellen Fehlerquellen ins Kalkül gezogen. Weiterhin kann als weiteres Beurteilungskriterium die Amplitude der Abweichung über die Zeitdauer ihres Auftretens integriert werden. Schließlich können die Kennlinien der verschiedenen Parameter (U und I) sowie ggf. deren Abweichungen von den jeweiligen Referenz-Kennlinien miteinander korreliert und zueinander ins Verhältnis gesetzt werden.

Bei einer übermäßigen Abweichung der tatsächlichen Kennlinie 10 von der Referenz-Kennlinie 11, 11' kann der Prozessor 9 der Qualitätskontroll-Einheit 6 auch einen automatischen Abbruch des gerade ablaufenden Bolzenschweißvorgangs durch Ausgabe eines entsprechenden Signals über die Steuerleitung 13 an die Steuereinheit 3 des Bolzenschweißgeräts 14 veranlassen.

Insbesondere durch den Vergleich des Strom- und Spannungsverlaufs der Bolzenschweißung mit wenigstens einer Referenz-Kurve können beispielsweise folgende Fehlerquellen optisch oder automatisiert erkannt werden:

• - Die Bolzenform liegt nicht innerhalb der erlaubten Maßtoleranzen (zum Beispiel gestauchte Zündspitze),
• - der Bewegungsablauf des Schweißkopfes/der Schweißpistole ist nicht gleichmäßig (zum Beispiel wegen einer schwergängigen Mechanik durch Verschleiß oder Verschmutzung der Mechanik),
• - Einstellungen des Schweißkopfes/der Schweißpistole wurden verstellt (beispielsweise ist der Abhub zu groß oder zu klein eingestellt),
• - die Oberfläche des Werkstücks bzw. des Schweißbolzens ist unsauber (verölt, oxidiert, etc.),
• - es liegen mangelhafte elektrische Verbindungen in dem Schweißstromkreis vor (beispielsweise Übergangswiderstände an den Massekontakten, verschlissener Bolzenhalter, etc.),
• - die Schweißspannung am Bolzenschweißgerät wurde verstellt, und
• - die Schweißstromquelle ist defekt.

Eine bestimmte charakteristische Abweichung der Strom- bzw. Spannungskurve von der entsprechenden Referenz-Kurve kann ihre Ursache gegebenenfalls auch in mehreren der oben genannten Fehlerquellen haben.

Referenzwerte können auch auf einer Speicherkarte, ggf. zusammen mit Einstellwerten des Schweißgeräts abgespeichert werden. Diese Speicherkarte kann später jederzeit verwendet werden, um die Einstellwerte und die Kennlinien jederzeit reproduzieren zu können.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Anzeige, wobei der Spannungs-Peak nach etwa 0,3 ms (gemessen ab Schweißbeginn) über die Referenz-Kurven 11, 11' für die Spannung (untere Grafik in Fig. 3) deutlich hinausschießt. Somit liegt eindeutig eine fehlerhafte Schweißung vor. Im folgenden Fall wurde bewußt auf ein veröltes Werkstück geschweißt, wodurch sich also der Wert dieser Spannungsspitze übermäßig vergrößert hat.

Claims (20)

1. Verfahren zur qualitativen Qualitätskontrolle von Bolzenschweißvorgängen, aufweisend die folgenden Schritte:

• - Vorab-Abspeicherung (8) wenigstens einer Referenz-Kennlinie (11), die den zeitlichen Verlauf wenigstens eines einen Referenz-Bolzenschweißvorgang kennzeichnenden Parameters während eines Bolzenschweißvorgangs wiedergibt,
• - Abgriff (4, 5) wenigstens eines durch die wenigstens eine Referenz-Kennlinie wiedergegebenen Bolzenschweiß-Parameters während der Ausführung des Bolzenschweißvorgangs und Abspeicherung (8) der sich ergebenden tatsächlichen Kennlinie (10), und
• - Darstellung der tatsächlichen Kennlinie (10) im Vergleich zu der Referenz-Kennlinie (11), um abhängig von einer etwaigen Abweichung der tatsächlichen Kennlinie (10) von der Referenz-Kennlinie (11) die Qualität des Bolzenschweißvorgangs und ggf. auf Grundlage von charakteristischen Abweichungen mögliche Fehlerquellen beurteilen zu können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der tatsächlichen Kennlinie (10) und der Referenz-Kennlinie (11) automatisch mögliche Fehlerquellen (12) qualitativ ermittelt und dem Benutzer angezeigt (7) werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kennlinien für den Strom- und Spannungsverlauf während des Bolzenschweißvorgangs aufgezeichnet und verglichen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Referenz-Kennlinien (11) für einen Bolzenschweiß-Parameter aufgezeichnet und mit der sich tatsächlich während des Bolzenschweißvorgangs ergebenden Kennlinie (10) verglichen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorliegen einer möglichen Fehlerquelle erst angenommenen wird, wenn die Abweichung bezüglich sämtlicher Referenz-Kennlinien (11) eine vorbestimmte Schranke überschritten hat.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß während eines Bolzenschweißvorgangs eine übermäßige Abweichung der tatsächlich ergebenden Kennlinie (10) von der wenigstens einen Referenz-Kennlinie (11) auftritt, der laufende Bolzenschweißvorgang abgebrochen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede tatsächlich sich ergebende Kennlinie (10) zur Dokumentation des zugehörigen Bolzenschweißvorgangs abgespeichert (8) wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der tatsächlichen Kennlinie(n) (10) für eine Fern-Wartung und/oder eine Fern-Fehlerbehebung mittels einer Modem-Schnittstelle weiter übermittelt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von den Daten der tatsächlichen Kennlinie(n) eine Beeinflussung eines CNC-gesteuerten Bolzenschweißvorgangs erfolgt.

10. Computersoftwareprogramm, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert, wenn es auf einer mit einem Bolzenschweißgerät (14) verbundenen Recheneinheit (8) läuft.

11. Qualitätskontroll-Einheit für Bolzenschweißvorgänge, aufweisend,
einen Speicher (8), in dem wenigstens eine Referenz-Kennlinie (11) abgelegt ist, die den zeitlichen Verlauf wenigstens eines einen Referenz-Bolzenschweißvorgang kennzeichnenden Parameters während eines Bolzenschweißvorgangs wiedergibt,
einen Abgriff (15, 16) für wenigstens einen durch die wenigstens eine Referenz- Kennlinie (11) wiedergegebenen Bolzenschweiß-Parameters während der Ausführung des Bolzenschweißvorgangs,
einen Speicher (8) zur Abspeicherung der sich ergebenden tatsächlichen Kennlinie (10), und
eine Anzeigeeinheit (7) zur Darstellung der tatsächlichen Kennlinie (10) im Vergleich zu der Referenz-Kennlinie (11), um abhängig von einer etwaigen Abweichung der tatsächlichen Kennlinie (10) von der Referenz-Kennlinie (11) die Qualität des Bolzenschweißvorgangs und ggf. auf Grundlage von charakteristischen Abweichungen mögliche Fehlerquellen beurteilen zu können.

12. Qualitätskontroll-Einheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie separat zu dem Bolzenschweißgerät (14) vorgesehen ist und mit beliebigen Bolzenschweißgeräten (14) verbindbar ist.

13. Qualitätskontroll-Einheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (15, 16) aufweist, um den Spannungs- und Stromverlauf eines verbundenen Bolzenschweißgeräts (14) während des Bolzenschweißvorgangs abzugreifen.

14. Qualitätskontroll-Einheit nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen berührungslosen Abgriff (15) des Stromverlaufs an dem Bolzenschweißgerät (14) mittels eines induktiven Sensors oder einer Hall-Sonde.

15. Qualitätskontroll-Einheit nach Anspruch 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit (9), die die tatsächliche Kennlinie (10) und die Referenz- Kennlinie (11) miteinander vergleicht, automatisch mögliche Fehlerquellen (12) qualitativ ermittelt und dem Benutzer auf der Anzeigeeinheit (7) anzeigt.

16. Qualitätskontroll-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (9) Kennlinien für den Strom- und Spannungsverlauf während des Bolzenschweißvorgangs in dem Speicher (8) ablegt.

17. Qualitätskontroll-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (8) mehrere Referenz-Kennlinien (11) für einen Bolzenschweiß-Parameter abgelegt sind und die Recheneinheit (9) diese mit der sich tatsächlich während des Bolzenschweißvorgangs ergebenden Kennlinie (10) vergleicht.

18. Qualitätskontroll-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (9) für den Fall, daß während eines Bolzenschweißvorgangs eine übermäßige Abweichung der tatsächlich ergebenden Kennlinie (10) von der wenigstens einen Referenz-Kennlinie (11) ermittelt, den Abbruch des laufenden Bolzenschweißvorgangs ansteuert (13).

19. Qualitätskontroll-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Schnittstelle (17) zur Steuerung eines CNC-gesteuerten Bolzenschweißprozesses aufweist.

20. Qualitätskontroll-Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Modem-Schnittstelle (18) aufweist, mittels der eine Fern-Fehlerdiagnose und/oder Fern-Fehlerbehebung ermöglicht wird.