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Title:
METHOD FOR ACTIVELY DAMPING OSCILLATIONS DURING A PROCESS, AND DEVICE FOR ACTIVELY DAMPING OSCILLATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/099252
Kind Code:
A1
Abstract:
This application relates to a method for actively damping oscillations during a process, in particular during a manufacturing process, in which method: a component or a group of components is caused to oscillate (2); the amplitude of the oscillation (2) is detected by means of a measuring means; a counter-oscillation (4) that is inverse to the amplitude of the oscillation (2) and has an inverse counter-amplitude is calculated by means of a control means; and a counter-oscillation (4) having the inverse counter-amplitude is coupled into the component or the group of components by means of a controlled oscillation source. The subject matter also relates to a device for actively damping oscillations (2) during a process.

Inventors:
SCHARKOWSKI OLIVER (DE)
REDDER MARIE (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/082224
Publication Date:
May 27, 2021
Filing Date:
November 16, 2020
Export Citation:
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Assignee:
AUTO KABEL MAN GMBH (DE)
International Classes:
B23K20/10; B23K20/26; B25F5/00; B29C65/08; F16F15/00; F16F15/02
Foreign References:
CN208051144U2018-11-06
EP2275704A12011-01-19
US20070120514A12007-05-31
US20050081979A12005-04-21
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur aktiven Dämpfung von Schwingungen während eines Prozesses, insbesondere während eines Fertigungsprozesses, bei dem ein Bauteil oder eine Bauteilgruppe in eine Schwingung versetzt wird, bei dem mittels eines Messmittels mindestens ein Schwingungsparameter der Schwingung erfasst wird, bei dem mittels eines Steuermittels mindestens ein zu dem Schwingungsparameter der Schwingung inverser Gegenschwingungsparameter berechnet wird und bei dem mittels einer gesteuerten Schwingungsquelle eine Gegenschwingung mit dem Gegenschwingungsparameter in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsparameter eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Phasenlage der Schwingung ist und/oder dass der Gegenschwingungsparameter eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Phasenlage der Gegenschwingung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwingungsparameter der Schwingung während eines definierten Zeitraums mittels des Messmittels gemessen wird, dass mittels des Steuermittels aus dem Schwingungsparameter der Schwingung während des definierten Zeitraums ein gemittelter Schwingungsparameter und ein zu dem gemittelten Schwingungsparameter gehöriger

Gegenschwingungsparameter berechnet werden und dass die Gegenschwingung den Gegenschwingungsparameter aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Schwingungsparameter Frequenz der

Gegenschwingungsparameter eine gleiche Frequenz ist, und/oder dass zu einem Schwingungsparameter Amplitude der

Gegenschwingungsparameter eine inverse Amplitude ist und/oder dass zu einem Schwingungsparameter Phase der Gegenschwingungsparameter eine verschobene, insbesondere um Lambda/2 verschobene Phase ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Restschwingungsparameter einer Restschwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe nach dem Einkoppeln der Gegenschwingung mittels des Messmittels gemessen wird, dass mittels des Steuermittels ein zu dem Restschwingungsparameter und dem zuvor gemessenen Schwingungsparameter inverser, kombinierter Gegenschwingungsparameter berechnet wird und dass eine kombinierte Gegenschwingung mit dem inversen, kombinierten Gegenschwingungsparameter mittels der gesteuerten Schwingungsquelle in das Bauteil oder in die Bauteilgruppe eingekoppelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte Messen des Restschwingungsparameters, Berechnen des inversen, kombinierten Gegenschwingungsparameters und/oder. Einkoppeln der kombinierten Gegenschwingung in definierten Zeitabständen wiederholt werden. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der einzukoppelnden Gegenschwingung mittels des Steuermittels zusätzliche Prozessparameter berücksichtigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Einflusses der zusätzlichen Prozessparameter auf die Schwingungsparameter der Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe ein Prozessraum erstellt wird, dass der Prozessraum die einzelnen Prozessparameter und die hinsichtlich der jeweiligen Prozessparameter gemessenen Schwingungsparameter abbildet, dass ein zu dem Prozessraum inverser Prozessraum erstellt wird, welcher die zu den jeweiligen Prozessparametern inversen Gegenschwingungsparameter abbildet und dass in Abhängigkeit der Prozessparameter des Prozesses die jeweiligen Gegenschwingungen aufweisend die Gegenschwingungsparameter in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzukoppelnde Gegenschwingung und/oder die Gegenschwingungsparameter mittels künstlicher neuronaler Netze berechnet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess ein Fügeprozess, insbesondere ein Ultraschallschweißprozess ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessparameter zumindest einer aus der Gruppe a) Druck, b) Energie, c) Amplitude, d) Prozesszeit, e) Schweißweg f) maximale Schweißleistung ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Messmittel erfassten Frequenzen und Amplituden mittels eines AC/DC-Wandlers von einem digitalen Signal in ein analoges Signal gewandelt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schwingungsquelle übermittelte elektrische Energie mittels des inversen Piezoeffekts in mechanische Energie gewandelt wird und dass die mechanische Energie mittels zumindest einer Sonotrode und zumindest einer Koppelfläche in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt wird.

14. Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: zumindest einen Schwingungserreger, der ein Bauteil oder eine Bauteilgruppe in Schwingung versetzt, mindestens ein Messmittel zur Erfassung der Amplitude der Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe, zumindest ein Steuermittel zur Berechnung einer zu der Amplitude der Schwingung inversen Gegenamplitude und mindestens eine gesteuerte Schwingungsquelle zur Einkopplung einer Gegenschwingung mit der inversen Gegenamplitude in das Bauteil oder die

Bauteilgruppe.

Description:
Verfahren zur aktiven Dämpfung von Schwingungen während eines Prozesses sowie Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen

Der Gegenstand betrifft ein Verfahren zur aktiven Dämpfungen von Schwingungen während eines Prozesses sowie eine Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen. Insbesondere findet der Gegenstand Anwendung in einem Schweißprozess, vorzugsweise beim Verschweißen von Kontaktteilen für den automotiven Einsatz.

Bei Prozessen, vorzugsweise bei Fertigungsprozessen, besteht das Bedürfnis, das Schwingen von Bauteilen oder Bauteilgruppen zu verhindern. Insbesondere bei Fügeprozessen, wie beispielsweise dem Ultraschallschweißen, ist das ungewollte Schwingen von Fügepartnern oder anderen Bauteilen nachteilig für den Fügeprozess.

Beispielsweise führt ein ungewolltes Schwingen von Bauteilen oder Bauteilgruppen zu einem Energieverlust bei energiebasierten Fügeprozessen und somit zu instabilen und nicht reproduzierbaren Fügeschritten. Dies kann eine Beschädigung der Bauteile oder sogar eine vollständige Zerstörung der Bauteile bedingen.

Aus dem Stand der Technik sind dämpfende, passive Systeme bekannt, die die bei zuvor genannten Prozessen entstehende kinetische Energie absorbieren und hierdurch das Schwingen der Bauteile oder Bauteilgruppen minimieren oder verhindern.

Beispielsweise ist es beim Ultraschallschweißen bekannt, Hilfswerkzeuge aus schwingungsabsorbierenden Hartstoffen zum Fixieren der Bauteile oder der Bauteilgruppen zu verwenden. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass diese Hilfswerkzeuge meist geometrisch an den zu dämpfenden Teilbereich der Bauteile oder Bauteilgruppen angepasst werden müssen und damit spezifisch sind. Darüber hinaus reichen die schwingungsabsorbierenden Eigenschaften und häufig auch die Wärmebeständigkeit der verwendeten Hartstoffe auch nicht aus, um dauerhaft sicher und damit funktionserfüllend einen Teilbereich von einem Bauteil oder einer Bauteilgruppe zu dämpfen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass vorgenannte, passive schwingungsdämpfende Systeme oder Hilfswerkzeuge nicht für jeden Anwendungsfall genutzt werden können, da diese teilweise nicht in ausreichender Weise anwendungsspezifisch ausgelegt werden können

Zusätzlich führt der Gebrauch der herkömmlichen passiven Systeme zu Verschleiß an den Kontakt- oder Koppelstellen der Absorber, so dass sich dann die absorbierenden Eigenschaften der Absorber verändern und hierdurch die Funktion der Absorber beeinträchtigt wird.

Dem Gegenstand lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen anzugeben, welche universell einsetzbar sind und in zuverlässiger Weise ein Schwingen von Bauteilen oder Bauteilgruppen verringern oder vermeiden.

Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.

Es werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche eine aktive Schwingungsdämpfung während eines Prozesses, insbesondere während eines Fertigungsprozesses, ermöglichen. Dabei kann der Gegenstand anwendungsspezifisch für eine Vielzahl von Prozessen zur Schwingungsdämpfung genutzt werden, da die Schwingungen aktiv, also durch das Einkoppeln einer Gegenschwingung in das Bauteil oder in die Bauteilgruppe gedämpft werden. Ebenfalls kann der Gegenstand auf Prozessveränderung adaptiv und dynamisch reagieren und hierdurch eine zuverlässige Dämpfung von Schwingungen gewährleisten. Die Gegenschwingung, die in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt wird, ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass diese derart destruktiv mit der zu dämpfenden Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe interferiert, dass die Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe reduziert, insbesondere im Wesentlichen vollständig entfernt wird.

Vorzugsweise wird die Gegenschwingung aus der von dem Messmittel gemessenen, ungewollten Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe ermittelt, indem die inverse Funktion oder die Umkehrfunktion der ungewollten Schwingung berechnet wird.

Handelt es sich beispielsweise bei der ursprünglichen Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe um eine harmonische Schwingung, wird als Gegenschwingung ebenfalls eine harmonische Schwingung gleicher Amplitude in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt, wobei die Phase der Gegenschwingung um eine halbe Wellenlänge zu der ursprünglichen Schwingung versetzt ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Schwingungsparameter eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Phasenlage der Schwingung ist und/oder dass der Gegenschwingungsparameter eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Phasenlage der Gegenschwingung ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Messmittel die Amplitude, die Frequenz und die Phasenlage der Schwingung erfasst und basierend auf den vorgenannten Schwingungsparametern der erfassten Schwingung inverse Gegenschwingungsparameter berechnet. Basierend auf den berechneten, inversen Gegenschwingungsparametern kann dann eine Gegenschwingung in das Bauteil oder die Bauteilgruppe aktiv eingeleitet werden, welche zu einer destruktiven Interferenz der zu dämpfenden Schwingung führt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Schwingungsparameter der Schwingung während eines definierten Zeitraums mittels des Messmittels gemessen wird, dass mittels des Steuermittels aus dem Schwingungsparameter der Schwingung während des definierten Zeitraums ein gemittelter Schwingungsparameter und ein zu dem gemittelten Schwingungsparameter gehöriger Gegenschwingungsparameter berechnet werden und dass die Gegenschwingung den Gegenschwingungsparameter aufweist. Vorzugsweise ist der definierte Zeitraum derart gewählt, dass er sich über mehrere Prozessschritte oder Takte, insbesondere über 3 bis 7 Prozessschritte oder Takte erstreckt. Hierdurch kann eine zuverlässige Dämpfung des Bauteils oder der Bauteilgruppe ermöglich werden, falls die zu dämpfende, ungewollte Schwingung und/oder die Schwingungsparameter der ungewollten Schwingung zwischen oder innerhalb der einzelnen Prozessschritte variieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zu einem Schwingungsparameter Frequenz der Gegenschwingungsparameter eine gleiche Frequenz ist, und/oder dass zu einem Schwingungsparameter Amplitude der Gegenschwingungsparameter eine inverse Amplitude ist und/oder dass zu einem Schwingungsparameter Phase der Gegenschwingungsparameter eine verschobene, insbesondere um Lambda/2 verschobene Phase ist. Hierdurch lässt sich eine Gegenschwingung in das Bauteil oder in die Bauteilgruppe einkoppeln, welche eine zuverlässige Dämpfung ermöglicht. Bei Lambda handelt es sich um die Wellenlänge der zu dämpfenden Schwingung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Restschwingungsparameter einer Restschwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe nach dem Einkoppeln der Gegenschwingung mittels des Messmittels gemessen wird, dass mittels des Steuermittels ein zu dem Restschwingungsparameter und dem zuvor gemessenen Schwingungsparameter inverser, kombinierter Gegenschwingungsparameter berechnet wird und dass eine kombinierte Gegenschwingung mit dem inversen, kombinierten Gegenschwingungsparameter mittels der gesteuerten Schwingungsquelie in das Bauteil oder in die Bauteilgruppe eingekoppelt wird. Eine Restschwingung ist vorhanden, wenn die eingekoppelte inverse Gegenschwingung nicht invers deckungsgleich mit der ungewollten, zu dämpfenden Schwingung ist. Dies kann insbesondere bei Prozessveränderungen auftreten, welche beispielsweise durch den Einfluss eines Bedieners, durch Verschleiß oder durch einen Chargenwechsel hervorgerufen werden können. Somit kann auch bei Prozessveränderungen eine effektive Dämpfung des Bauteils oder der Bauteilgruppe sichergestellt werden. Die inverse, kombinierte Gegenschwingung wird vorzugsweise berechnet, indem die Funktion der ursprünglich ermittelten Schwingung mittels ihrer Schwingungsparameter und die Funktion der Restschwingung mittels ihrer Restschwingungsparameter kombiniert werden und eine hierzu inverse Funktion gebildet wird. Mittels der inversen Funktion können dann inverse, kombinierte Gegenschwingungsparameter sowie eine inverse, kombinierte Gegenschwingung berechnet werden. Hierdurch kann eine adaptive Dämpfung zur Verfügung gestellt werden, die sich an etwaige Prozessveränderungen anpasst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Schritte Messen des Restschwingungsparameters, Berechnen des inversen, kombinierten Gegenschwingungsparameters und/oder Einkoppeln der kombinierten Gegenamplitude in definierten Zeitabständen wiederholt werden. Dadurch kann auch bei Änderungen der Prozessparameter eine zuverlässige Dämpfung gewährleistet werden. Bevorzugt werden die Zeitabstände dabei in Abhängigkeit des jeweiligen Prozesses und in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen an die Prozesssicherheit gewählt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zur Berechnung der einzukoppelnden Gegenschwingung mittels des Steuermittels zusätzliche Prozessparameter berücksichtigt werden. Da die Prozessparameter die ungewollte Schwingung sowie die Schwingungsparameter der ungewollten Schwingung direkt beeinflussen, ermöglicht eine Einbeziehung von zusätzlichen Prozessparametern eine zuverlässige Berechnung der in das Bauteil oder die Bauteilgruppe einzuleitenden Gegenschwingung. Insbesondere ist es bevorzugt, dass zur Berechnung der Gegenschwingung Erfahrungswerte verwendet werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die Schwingungsparameter der ungewollten Schwingung unter verschiedenen Prozessparametern gemessen werden und hierdurch eine Vorhersage über die Amplitude der ungewollten Schwingung getroffen werden kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Einflusses der zusätzlichen Prozessparameter auf die Schwingungsparameter der Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe ein Prozessraum erstellt wird, dass der Prozessraum die einzelnen Prozessparameter und die hinsichtlich der jeweiligen Prozessparameter gemessenen Schwingungsparameter abbildet, dass ein zu dem Prozessraum inverser Prozessraum erstellt wird, welcher die zu den jeweiligen Prozessparametern inversen Gegenschwingungsparameter abbildet und dass in Abhängigkeit der Prozessparameter des Prozesses die jeweiligen Gegenschwingungen aufweisend die Gegenschwingungsparameter in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt werden. Hierdurch kann eine prozesssichere, aktive Dämpfung zur Verfügung gestellt werden, welche Erfahrungswerte aus der Vergangenheit nutzt, um in zuverlässiger Weise eine destruktive Interferenz zwischen der eingeleiteten Schwingung und der ungewollten Schwingung zu ermöglichen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die einzukoppelnde Gegenschwingung und/oder die Gegenschwingungsparameter mittels künstlicher neuronaler Netze berechnet werden.

Ein künstliches neuronales Netz (KNN) ist insbesondere ein in einem Rechenprogramm nachgebildetes Netz aus künstlichen Neuronen. Das künstliche neuronale Netz basiert dabei typischerweise auf einer Vernetzung von mehreren künstlichen Neuronen. Die künstlichen Neuronen sind dabei in der Regel auf verschiedenen Schichten (layers) angeordnet. Üblicherweise umfasst das künstliche neuronale Netz eine Eingangsschicht (input layer) und eine Ausgabeschicht (output layer), deren Neuronenausgabe als einzige des künstlichen neuronalen Netzes sichtbar wird. Zwischen der Eingangsschicht und der Ausgabeschicht liegende Schichten werden beispielsweise als verdeckte Schichten (hidden layer) bezeichnet. Typischerweise wird zunächst eine Architektur und/oder Topologie eines künstlichen neuronalen Netzes initiiert und dann in einer Trainingsphase für eine spezielle Aufgabe oder für mehrere Aufgaben in einer Trainingsphase trainiert. Das Training des künstlichen neuronalen Netzes umfasst dabei typischerweise eine Veränderung einer Gewichtung einer Verbindung zwischen zwei künstlichen Neuronen des künstlichen neuronalen Netzes. Das Training des künstlichen neuronalen Netzes kann auch eine Entwicklung von neuen Verbindungen zwischen künstlichen Neuronen, ein Löschen von bestehenden Verbindungen zwischen künstlichen Neuronen, ein Anpassen von Schwellwerten der künstlichen Neuronen und/oder ein Hinzufügen oder ein Löschen von künstlichen Neuronen umfassen. Zwei unterschiedliche trainierte künstliche neuronale Netze können so, obwohl sie beispielsweise die gleiche Architektur und/oder Topologie aufweisen, unterschiedliche Aufgaben durchführen.

Ein Beispiel für ein künstliches neuronales Netzwerk ist ein flaches künstliches neuronales Netzwerk (shallow neural network), welches oft nur eine einzelne verdeckte Schicht zwischen der Eingabeschicht und der Ausgabeschicht enthält und damit relativ einfach zu trainieren ist. Ein weiteres Beispiel ist ein tiefes künstliches neuronales Netzwerk (deep neural network), welches zwischen der Eingangsschicht und der Ausgabeschicht mehrere (beispielsweise bis zu zehn) verschachtelte verdeckte Schichten von künstlichen Neuronen enthält. Das tiefe künstliche neuronale Netzwerk ermöglicht dabei eine verbesserte Erkennung von Mustern und komplexen Zusammenhängen. Weiterhin kann ein gefaltetes tiefes künstliches neuronales Netz (convolutional deep neural network) für die Klassifizierungsaufgabe gewählt werden, welches zusätzlich Faltungsfilter, beispielsweise Kantenfilter, einsetzt.

Es wird nun vorgeschlagen, dass ein derart künstliches neuronales Netz mittels des inversen Prozessraums trainiert wird. Das trainierte künstliche neuronale Netz ist dabei bevorzugt für eine spezielle Aufgabe trainiert, nämlich die einzukoppelnde Gegenschwingung sowie deren Gegenschwingungsparameter in Abhängigkeit der Prozessparameter zu optimieren. Im vorliegenden Verfahren wird insbesondere ein bereits trainiertes künstliches neuronales Netz für die Bestimmung und Berechnung der einzukoppelnden Gegenschwingung bereitgestellt. Das Training des künstlichen neuronalen Netzes kann dabei mittels mehrerer gemessener Schwingungsparanieter unter bestimmbaren Prozessparametern durchgeführt worden sein. Vorteilhafterweise kann das künstliche neuronale Netz mittels eines in einem der folgenden Abschnitte beschriebenen Verfahrens zur Bereitstellung eines inversen Prozessraums trainiert werden.

Vorzugsweise wird ein Restschwingungsparameter einer Restschwingung nach Einkoppeln der Gegenschwingung in das Bauteil oder die Bauteilgruppe gemessen und dieser Input ebenfalls für das Training des künstlichen neuronalen Netzes verwendet. Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Differenz des Inputs und des zuvor von dem künstlichen neuronalen Netz berechneten Outputs als Kostenfunktion klassifiziert wird. Mittels einer solchen Kostenfunktion, deren Ziel die Optimierung des Outputs ist, kann ein künstliches neuronales Netz zur Verfügung gestellt werden, welches dazulernt und sich somit durch ein adaptives sich ständig selbst optimierendes Verhalten auszeichnet. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass als Input für das Training des neuronalen Netzwerks Zeitreihen verwendet werden. Vorgenannte Zeitreihen weisen beispielsweise die über einen bestimmten Zeitraum gemessenen Schwingungsparameter auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass es sich bei den künstlichen neuronalen Netzen zumindest teilweise um ein Netz vom Typ Long-Short- Term-Memory (LSTM) handelt. Bei einem LSTM-Netz werden sogenannte Gates zur Output-Berechnung verwendet. Ein LSTM-Netz kann durch Input-Gates, Forget-Gates und Output-Gates rekursives Dazulernen ermöglichen. Das Forget-, Input- und/oder Output-Gate ist ein künstliches Neuron oder eine Vielzahl künstlicher Neuronen, deren Ausgabewert mit dem Ausgabewert eines weiteren künstlichen Neurons oder einer weiteren Vielzahl künstlicher Neuronen multipliziert werden kann. Eine Multiplikation von Ausgabewerten kann ein selektives Vergessen und/oder Beachten zeitlich vorhergehender Zustände und damit eine effektive Priorisierung zeitlich zurückliegender Werte erlauben. Insbesondere bei der Verwendung von Zeitreihen als Input kann die Verwendung eines LSTM-Netzes vorteilhaft sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Prozess ein Fügeprozess, insbesondere ein Ultraschallschweißprozess, ist. Zum Ultraschallschweißen eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe, zum Beispiel zum Anschweißen eines Anschlusselements an eine Flachleiter- bzw. Stromschienen- Bauteilgruppe, wird die Bauteilgruppe typischerweise fest eingespannt, so dass der zu fügende Bereich der Bauteilgruppe im Bereich des Ultraschallschweißgeräts angeordnet ist. Die Verschweißung wird durch eine hochfrequente mechanische Schwingung erreicht, welche zwischen den Bauteilen zu Erwärmung durch Molekular- und Grenzflächenreibung, bei Metallen auch zur Verzahnung und Verhakung der Fügepartner führt. Somit ist eine zuverlässige Dämpfung insbesondere beim Ultraschallschweißverfahren relevant.

Gemäß einem Ausführungsbespiel wird vorgeschlagen, dass der Prozessparameter einer aus der Gruppe a) Druck, b) Energie, c) Amplitude, d) Prozesszeit, e)

Sch weiß weg, f)maximale Schweißleistung ist. Die vorgenannten Prozessparameter sind im Wesentlichen für die ungewollte Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe verantwortlich.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die von dem Messmittel erfassten Schwingungsparameter, insbesondere Frequenzen und Amplituden, mittels eines AC/DC-Wandlers von einem digitalen Signal in ein analoges Signal gewandelt werden. Hierdurch kann ein zeitkontinuierliches Signal zur Verfügung gestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die an die Schwingungsquelle übermittelte elektrische Energie mittels des inversen Piezoeffekts in mechanische Energie gewandelt wird und dass die mechanische Energie mittels zumindest einer Sonotrode und zumindest einer Koppelfläche in das Bauteil oder die Bauteilgruppe eingekoppelt wird. Auf diese Art und Weise kann die Gegenschwingung in konstruktiv günstiger Weise in das zu dämpfende Bauteil oder in die zu dämpfende Bauteilgruppe eingekoppelt werden.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte Darstellung einer Schwingung, einer einzukoppelnden Gegenschwingung und eine Resultierende.

Fig. 1 zeigt eine schematische und beispielhafte Darstellung einer Schwingung 2 eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe, eine einzukoppelnde Gegenschwingung 4 und eine Resultierenden 6. Es ist erkennbar, dass die Schwingung 2 des Bauteils oder der Bauteilgruppe eine im Wesentlichen konstante Amplitude, eine im Wesentlichen konstante Periodendauer sowie eine im Wesentlichen konstante Frequenz aufweist. Die einzukoppelnde Gegenschwingung 4 weist eine zu der Schwingung im Wesentlichen identische Amplitude, Periodendauer und Frequenz auf, wobei die Phase der Gegenschwingung um eine halbe Wellenlänge verschoben ist, so dass die Schwingung 2 und die Gegenschwingung 4 destruktiv interferieren. Ein Einkoppeln der Gegenschwingung 4 in das zu dämpfende Bauteil oder in die zu dämpfende Bauteilgruppe führt zu der Resultierenden 6. Das Bauteil oder die Bauteilgruppe schwingt nicht mehr, so dass ein durchzuführender Prozess, insbesondere ein Fertigungsprozess, prozesssicher und zuverlässig durchgeführt werden kann.

Nachfolgend wird in Tab. 1 exemplarisch ein Prozessraum zur Bestimmung der der Schwingungsparamater einer Schwingung in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter für den Prozess des Ultraschallschweißens am Beispiel des Schwingungsparameters der Amplitude dargestellt. Beispielsweise können für den Prozess des Ultraschallschweißens als Prozessparameter Amplitude, Druck und einzubringende Energie gewählt werden. Dabei werden die Prozessparameter wie folgt gewählt: die Amplitude liegt in einem Bereich zwischen 80% und 100% zum Spitzenwert des Ultraschallschweißprozesses, der Druck in einem Bereich zwischen 2 bar und 4 bar und die einzubringende Energie in einem Bereich von 1000 Ws bis 2000 Ws. Bei dem Druck handelt es sich vorzugsweise um den Anpressdruck, welcher über eine Sonotrode dem zu schweißendem Bauteil oder der zu schweißenden Bauteilgruppe zugeleitet wird.

Tab. 1: Prozessraum Ultraschallschweißen

Bei der Istamplitude handelt es sich um eine mittels eines Messmittels ermittelte Kennzahl für die Amplitude der ungewünschten Schwingung des Bauteils oder der Bauteilgruppe während des Schweißprozesses. Mittels des in Tab. 1 dargestellten Prozessraums Ultraschallschweißen kann eine Funktion für die Istamplitude definiert werden.

Anschließend wird bevorzugt die inverse Funktion der Istamplitude bestimmt, um die Gegenamplitude einer einzukoppelnden Gegenschwingung zu berechnen und den inversen Prozessraum des Schwingverhaltens des Bauteils oder der Bauteilgruppe während des Ultraschallschweißprozesses abzubilden.

Mittels des in Tab. 2 gezeigten inversen Prozessraums wird bevorzugt ein künstliches neuronales Netz trainiert. Die Parameter Amplitude, Druck, Energie und Istamplitude werden in einem solchen Fall als Input definiert, wobei die Gegenamplitude als Target und/oder als Output definiert wird. Ein derart trainiertes künstliches neuronales Netz kann in Abhängigkeit der Prozessparameter Vorhersagen über die Gegenamplitude einer folgenden Schweißung treffen. Es ist bevorzugt, dass das künstliche neuronale Netz ebenfalls die Prozessresultierenden von vorangegangenen Schweißungen in die Berechnung der Gegenamplitude einer darauffolgenden Schweißung einbezieht.

Zusätzlich ist es bevorzugt, dass eine Restamplitude einer Restschwingung des ungewollt schwingenden Bauteils oder der ungewollt schwingenden Bauteilgruppe nach dem Einkoppeln der Gegenschwingung gemessen wird und als zusätzlicher Input für das bereits trainierte, künstliche neuronale Netz verwendet wird. Mittels des zusätzlichen Inputs als Rückkopplung vom berechneten Output, kann durch eine

Kostenfunktion ein künstliches neuronales Netz abgebildet werden, welches dazulernt und sich so durch ein adaptives, sich ständig optimierendes Verhalten auszeichnet.

Das hier beschriebene Verfahren sowie die hier beschriebene Vorrichtung ist nicht auf das Ultraschallschweißverfahren beschränkt, sondern ist auch auf andere Verfahren, insbesondere auf andere Fertigungsverfahren, sowie auch andere Systeme übertragbar, bei welchen ein Schwingen von Bauteilen oder Baugruppen nachteilig ist und verhindert werden soll.