REMA Fügetechnik GmbH - Bereich Fügetechnik

Inline- Prozessüberwachung für das Widerstandsschweißen?!

Beschreibung:

Eine zuverlässige und wirtschaftliche Inline-Prozessüberwachung von Widerstandsschweißprozessen gehört schon sehr lange auf den Wunschzettel aller Fachleute die sich mit der Absicherung von solchen Prozessen beschäftigen.
Hierzu gab es bereits in der Vergangenheit einige vielversprechende Anläufe, die leider in der Praxis aus den verschiedensten Gründen gescheitert sind.
 
Die zerstörende Stichprobenprüfung bzw. die Anklopfprobe mit Hammer und Meißel sind daher immer noch die üblichen Methoden zum Nachweis der Punktschweißqualität im Karosserierohbau. Zerstörende Prüfungen haben den Nachteil der hohen Schrottkosten und bieten einfach zu wenig Information über die Stabilität der Prozesse. Außerdem  bedarf es genügender Zugänglichkeit für die Prüfung. Fehler wurden dadurch bisher nicht immer frühzeitig erkannt und verursachten somit zum Teil hohe Kosten durch Nacharbeit oder Ausschuss. Vom möglichen Imageschaden einmal ganz abgesehen.

Seit langem besteht der Wunsch, schon während des Schweißens zu erkennen, ob Prozessstörungen die aktuelle Punktschweißqualität beeinträchtigen. Aus messbaren Prozessinformationen sollen Aussagen über mangelnde Verbindungsqualität gewonnen werden, was den Entfall nachträglicher Prüfung ermöglicht. Die automatische statistische Prozesskontrolle (SPC) würde so auch für das Widerstandsschweißen Wirklichkeit.

Im Zusammenhang mit der Archivierung dieser Daten, einer statistischen Datenauswertung und Visualisierung behielte man gleichzeitig den laufenden Schweißprozess im Blick. Störungen könnten frühzeitig erkannt und abgestellt werden; die Voraussetzung für eine permanente Prozessverbesserung und einem beherrschten Schweißprozess. Ein solcher Prozess ist auch die kostengünstigste Möglichkeit, Prozesse zu führen.

Ziel jedes Fertigungsverantwortlichen ist es somit, den Widerstandsschweißprozess so zu führen, dass er den Forderungen an einen beherrschten Prozesses nachkommt. Auf den Schweißprozess wirken die unterschiedlichsten Einflussfaktoren ein (es sei an die vier „M“ erinnert: Mensch, Maschine, Material und Methode). So ist es nicht immer einfach, den Schweißprozess im wahren Sinne der Vorschriften zu beherrschen. Jeder Verantwortliche ist gut beraten, Maßnahmen der kontinuierlichen Prozessverbesserung zu treffen, um stets einen beherrschten und fähigen Prozess zu gewährleisten. Die QS-9000 sagt: „Maßnahmen am Prozess sind am wirtschaftlichsten, wenn sie zur Vorbeugung eingesetzt werden, damit sich die wichtigsten Merkmale nicht zu sehr von ihren Vorgaben unterscheiden. Dies hält die Stabilität und die Streuung der Endprodukte innerhalb akzeptabler Grenzen….“ (QS-9000, Referenzhandbuch SPC). Dagegen sind Maßnahmen am Produkt (Prüfen und Aussortieren) unwirtschaftlich.

Harms & Wende ist es nun mit dem PQSweld- System  gelungen, diese Anforderungen praxisgerecht, zuverlässig und wirtschaftlich in einem Produkt zu vereinen.

Zahlreiche renomierte Unternehmen setzen dieses Produkt in ihrer Produktion unter harten Serienbedingungen erfolgreich ein. Unter anderem sind das die AUDI AG Modell A6 und A3 Sportback, BMW 5er und 1er Serie, DaimlerChrysler , Volkswagen AG Modelle Transporter T5 und Touran, Magna International, Keiper GmbH & Co.KG, TRW Automotive etc.

Weit über 250 Messstellen wurden oder werden aktuell installiert. Die Anwendungen reichen dabei von einfachen Punktschweißungen bis hin zu komplexen hochfesten und höchstfesten Crashstrukturen. Auch Buckelschweißungen lassen sich vortrefflich mit diesem System absichern.
 
Das System  PQSweld von Harms & Wende dient in idealer Weise dem Kreislauf zur kontinuierlichen Prozessverbesserung und bereitet den Weg zum beherrschten und fähigen Schweißprozess.

Die drei Phasen

• Prozessanalyse
• Funktionsnachweis des laufenden Prozesses
• Prozessverbesserung

werden direkt unterstützt. PQSweld ist ein System, das inline auf die „Stimme des Prozesses“ hört, wie es die QS-9000 ausdrückt. PQSweld misst ununterbrochen die Prozessverläufe der Einzelschweißung, des aktuellen Tages und der Anlage über ihre Nutzungsdauer. Diese Daten werden aufgezeichnet, in einer Datenbank abgelegt und visualisiert. Das schafft die Voraussetzungen für geeignete Eingriffsmaßnahmen am Schweißprozess in den Phasen des Anfahrens einer neuen Fertigung oder später auch dann, sobald der Prozess aus dem Ruder zu laufen beginnt.

Der Zellenüberblick von PQSweld ermöglicht Darstellung der Roboterzelle Darstellung der Baugruppe Aktuelle Qualität für jeden Punkt Trendanzeige für jeden Punkt Trendanzeige für jeden Roboter Darstellung von bis zu 6 Robotern gleichzeitig Punktgenaue Detailanalyse

Unsere Kunden haben das Potenzial der Prozessanalyse und Prozessoptimierung erkannt und setzen PQSweld als ideales Werkzeug ein. Maschinen- und Linienbauer fordern unsere Mitarbeiter zur Unterstützung bei der Inbetriebnahme neuer Anlagen an. So werden im Voraus Schwachstellen im Widerstandsschweißprozess aufgedeckt. Es kann erkannt werden, welche der 4-M-Faktoren problematisch sind. Rechtzeitiges Handeln – oftmals vor Inbetriebnahme beim Kunden – wird möglich. Zunehmend rüsten wir auch vorhandene Schweißanlagen mit Schnittstellen für den Anschluss an des PQSweld- System aus, so dass eine zeitweise Prozessanalyse und Prozessoptimierung an einzelnen Schweißanlagen oder –zangen durchgeführt werden kann. Aber auch die  permanente Prozessüberwachung mit dem System PQSweld gehört mittlerweile bei verschiedenen Kunden zu den selbstverständlichen Mitteln zeitgemäßer Prozesslenkung und Qualitätssicherung.

Ein typisches Untersuchungsziel einer Prozessanalyse beim Fertigungsanlauf ist es, optimierte Schweißparameter zu finden und die Stabilität des Schweißprozesses mit den optimierten Parametern nachzuweisen.

Voraussetzung dazu sind die Schnittstellen für PQSweld

• Spannungsabgriff an der Schweißzange
• Strommessung mit Rogowskigürtel
• Übergabe der Schweißpunktnummern binär aus der jeweiligen Steuerung

Für Roboterarbeitsplätze mit  Feldbus stellen wir eine entsprechende Anbindungen bereit. Über diese Schnittstelle wird PQSweld mit der Schweißeinheit verbunden. Während des Schweißens werden Strom und Spannung digital gemessen (12 kHz). Der Schweißprozess wird anhand des Widerstandsverlaufes über die Schweißzeit beurteilt. Dazu wird alle 10 ms der Widerstandseffektivwert berechnet und auf der PQSweld- Analyzer- Oberfläche dargestellt. Über eine längere Aufzeichnungszeit bildet sich die statistische Streubreite der Widerstandsverkäufe für jedes Schweißprogramm/Schweißpunkt gesondert ab. Die Form, Lage und Streubreite dieses Verlaufes lassen unmittelbare Schlüsse auf die Parametereinstellung und Prozessstreuung zu.

Beispiel für eine Parameteroptimierung mit PQSweld

Vor der Parameteroptimierung: Der Prozess ist stark spritzerbehaftet (Einbrüche im Widerstandsverlauf) Die Zangenkraft ist zu gering (Streuung im Bereich bis 50 ms)	Parameteroptimierung:Strom gesenkt (ca. 12 %) Kraft erhöht (ca. 10 %) Ergebnis: Spritzerfreies Schweißen; Gleichmäßiger, stabiler Prozess

Vor der Parameteroptimierung: Der Prozess ist stark spritzerbehaftet (Einbrüche im Widerstandsverlauf) Die Zangenkraft ist zu gering (Streuung im Bereich bis 50 ms) dp=5,8 mm Parameteroptimierung: Strom gesenkt (ca. 12 %) Kraft erhöht (ca. 10 %) Ergebnis: Spritzerfreies SchweißenGleichmäßiger, stabiler Prozessdp =5,6 mm

Zu den wichtigsten Kriterien für den Einsatz eines solchen Systems gehört zweifelsfrei die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit.

Daher kann das Verifizieren der gewählten Überwachungseinstellung direkt im PQS-System erfolgen.

Die entsprechenden Signalverläufe der Prüfteile können direkt mit der gelernten Referenzverteilung verglichen werden. Somit kann eine Verifizierung erfolgen.  Weiterhin können Fehlerstatistiken erstellt werden: Auswahl nach Punkt Zange Datum Zeitintervall Diese Statistik beinhaltet die Anzahl der geschweißten Punkte Bauteile Fehleranzahl Die Daten werden in einer MySQL-Datenbank gespeichert.

 

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