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 .