Prozessüberwachung-Schweißen


Prozessüberwachung ist unverzichtbar

Kondensatorentladungsmaschinen (KE-Maschinen) werden überwiegend in der Serienproduktion eingesetzt, in der pro Schicht mehrere hundert Teile geschweißt werden. Ein Verfahren zur Online-Prüfung der Schweißverbindungen (ähnlich dem früher eingesetzten Ultraschall-Prüfverfahren beim Widerstandspunktschweißen) sind keine bekannt und zerstörungsfreie Prüfungen kommen kaum zur Anwendung. Deshalb werden zyklisch gefertigte Teile aus dem Produktionsprozess ausgeschleust und entsprechend der QS-Festlegungen zerstörenden Überprüfungen unterzogen. Um sicherzustellen, dass diese Stichproben repräsentativ für die zwischenzeitlich geschweißten Verbindungen sind, bedarf es einer wirkungssamen Prozessüberwachung.

  • Technische Plattform „PrimusKE“:

    Die Maschinen der Produktreihe PrimKoM und die Stromquellen PrimKoS verfügen über die Schweißsteuerung PrimusKE, die zahlreiche Messkanäle bietet, um die relevanten Prozessgrößen mit einer Abtastfrequenz von 20 kHz zu messen.
     

    Der Strommesseingang 1 (Klemme 1X3) ist für den Anschluss eines Rogowskigürtels (mit 150 mV/kA) vorgesehen, der serienmäßig installiert ist; ein zugehöriger Integrator ist in der Steuerung integriert. Ebenso serienmäßig ist das Messen der Elektrodenspannung 2 (Klemme 1X13) vorgesehen. Entsprechend Kundenwunsch können zwei inkrementelle Wegaufnehmer 3 und/oder bis zu vier frei definierbare Analogmesssignale 4 (0 bis 10 V bzw. 4 bis 20 mA) angeschlossen werden. Die beiden Anschlüsse für die Proportionalventile 5 (PV1 und PV2) besitzen einen Analogeingang, über den das Ist-Signal (soweit das Proportionalventil über eine Rückmeldung verfügt) ebenfalls aufgezeichnet wird.

  • Archivierung der Prozessdaten:

    Die gemessenen Signale werden alle (d. h. insgesamt 8 Kurven) mit 500 Punkten/Kurve grundsätzlich in den Datensätzen der Schweißungen gespeichert. Eine Vielzahl relevanter Rechengrößen und interner Messwerte – die sogenannten META-Daten – sowie das vollständige Schweißprogramm (nicht nur dessen Name) ergänzen einen jeden Datensatz von denen die letzten 100.000 direkt in der Schweißsteuerung abgespeichert werden. Die PrimusKE verzichtet bewusst auf einen externen PC, um die Aufzeichnung der Daten in jedem Fall sicherzustellen. Selbstverständlich ist es aber möglich, alle Daten zyklisch oder parallel zur Fertigung auf einen gesonderten PC zu im Backup zu sichern.


    Die außerordentlich breite Datenbasis bildet eine sichere Grundlage für die Archivierung der relevanten Prozessparameter.
    Damit lassen sich auch nach Jahren noch die einzelnen Schweißvorgänge detailliert analysieren bzw. ihr Ablauf mit allen Zusammenhängen nachweisen.

  • Überwachungsmethoden:

    Ebenso wichtig wie die Archivierung der Prozessdaten ist die Überwachung eines jeden Schweißablaufs, um Abweichungen von den Sollwerten automatisch zu erkennen. Dazu verfügt die PrimusKE über mehrere Möglichkeiten:

    • Zunächst können einzeln oder beliebig kombiniert die Werte Gesamtenergie Soll/Ist; Spitzenstrom, Strom-Zeit-Integral, Effektivstrom; Stromanstiegs-, Schweiß- und Stromflusszeit; Momentanwiderstand; Aufsetz- und Einsinkweg für Kanäle A und B; Kraft und Krafteinbruch für Kanäle A und B graphisch in einem Verlaufsdiagramm für die letzten 100 Schweißungen dargestellt werden. Dadurch lässt sich mit einem Blick die unmittelbare Vergangenheit überprüfen.
    • Vor dem Auslösen des Stromflusses kann die Ladespannung auf das Erreichen des Sollwerts überprüft werden. Wurde diese nicht erreicht, erscheint eine Fehlermeldung und der Schweißvorgang wird verhindert. Dennoch wird ein Datensatz generiert, sodass von diesem Abbruch alle Daten archiviert werden.
    • Über drei freie Digitaleingänge können mittels externer Sensoren nachfolgende Programmabschnitte freigegeben werden. Als Standard wird der Stromfluss erst freigegeben, wenn sich die Elektrodenkraft aufgebaut hat und die Steuerung den Eingang „Elektrodenkraft erreicht“ erkennt.
    • Für den Ablauf des Lade- und Schweißvorgangs sowie für das Warten auf ein Ereignis (z. B. das Setzen des Eingangs „Elektrodenkraft erreicht“) können Sicherheitszeiten programmiert werden. Deren Überschreiten führt ebenfalls zum Abbruch mit Fehlermeldung und Datenarchivierung.
    • Die Prozessgrößen Effektivstrom, Schweißenergie, Aufsetzposition, Einsinkweg, Restdicke, Elektrodenkraft und Kraftabfall ist einzeln oder in Kombination die Überwachung für das Unterschreiten einer Minimalgrenze und das Überschreiten eines Maximalwerts möglich.

    Alle Fehlermeldungen werden als Klartext gemeldet. Wahlweise ist es möglich, dass bei Prozessabbruch das geschweißte Teil erst nach Fehlerquittieren freigegeben wird.