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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Qualität von durchgeführten Fügeverfahren.
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Aus der
EP 1 554 540 B1 ist ein Ultraschall-Prüfgerät für die zerstörungsfreie Prüfung eines Werkstückes und ein Verfahren für die zerstörungsfreie Prüfung eines Werkstückes mittels eines Ultraschall-Prüfgerätes bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- a. Erzeugen von Ultraschallsendeimpulsen mittels eines Sende-Empfangs-Prüfkopfes,
- b. Ankoppeln der Ultraschallsendeimpulse an eine Eintrittsfläche des Werkstückes,
- c. Detektieren von reflektierten Ultraschallsendeimpulsen,
- d. Erzeugen von elektrischen Echosignalen aus den detektierten reflektierten Ultraschallsendeimpulsen,
- e. Darstellen der elektrischen Echosignale auf einem Monitor,
- f. Darstellen mindestens eines Signalwertes in Echtzeit auf einer Balkenanzeige, der von der Amplitude von einem der folgenden Echosignale abgeleitet ist:
- i. das an der Eintrittsfläche reflektierte Eintrittsecho,
- ii. mindestens ein Rückwandecho und/oder
- iii. ein aus mehreren Rückwandechos errechnetes Signal, und
- g. Bewegen des Sende-Empfangs-Prüfkopfes in mindestens zwei Raumwinkeln auf der Eintrittsfläche des Werkstückes, um die Qualität der Ankopplung an das zu prüfende Werkstück zu optimieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Überprüfung der Qualität von durchgeführten Fügeverfahren anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur Überprüfung der Qualität von durchgeführten Fügeverfahren sieht erfindungsgemäß vor, dass während des Fügeverfahrens automatisch fortlaufend Prozessdaten erfasst und in einer Regelkarte dargestellt werden und im Rahmen einer dynamischen Überprüfung mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden.
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Mittels des Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, indirekt eine Überprüfung der Qualität mittels der erfassten Prozessdaten durchzuführen, welche als Verlauf dargestellt werden. Durch den Vergleich mit den vorgegebenen Sollwerten kann ein fehlerhaftes Fügeverfahren vergleichsweise zeitnah erfasst werden und ein dadurch hergestelltes fehlerhaftes Bauteil detektiert und aussortiert werden sowie gegebenenfalls nachbearbeitet werden.
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Weiterhin kann dadurch, dass die Prozessdaten fortlaufend während des Fügeverfahrens erfasst werden, eine Ursachenermittlung zur Fehlerbehebung beim Fügeverfahren erleichtert werden. Zudem ist es möglich, dass eine Anlage einer Fügetechnologie, mittels welcher das Fügeverfahren durchgeführt wird, bei Abweichung der erfassten Prozessdaten zu den vorgegebenen Solldaten nachgeregelt, beispielsweise automatisch nachparametriert, werden kann.
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Das Verfahren ermöglicht eine Reduzierung von Prüfkapazitäten sowie von Prüfgeräten und Zubehör, wodurch eine Anzahl von Prüfplätzen der Produktionsumgebung reduziert werden kann.
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Insbesondere wird das Verfahren bei Fügeverfahren im Stadium des Rohbaus eines Fahrzeuges durchgeführt, so dass eine Prozesssicherheit bei der Herstellung erhöht werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein erstes Diagramm mit einem erfassten Prozessdatenverlauf und einer vorgegebenen Referenzkurve und eine erste Regelkartendarstellung,
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2 schematisch ein zweites Diagramm mit einem erfassten Prozessdatenverlauf und einer vorgegebenen Referenzkurve und eine zweite Regelkartendarstellung,
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3 schematisch ein drittes Diagramm mit einem erfassten Prozessdatenverlauf und einer vorgegebenen Referenzkurve und eine dritte Regelkartendarstellung und
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4 schematisch ein viertes Diagramm mit einem erfassten Prozessdatenverlauf und einer vorgegebenen Referenzkurve und eine vierte Regelkartendarstellung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein erstes Diagramm D1 und eine Darstellung einer ersten Regelkarte R1, um die Qualität eines Fügeverfahrens in einem Regelkreis einer Produktionsumgebung zu ermitteln.
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In dem ersten Diagramm D1 sind erfasste Prozessdaten P eines Fügeverfahrens bei Herstellung eines Rohbaus eines Fahrzeuges dargestellt. Bei dem Fügeverfahren handelt es sich um ein mechanisches Fügeverfahren, wie beispielsweise die Clinchtechnik, um z. B. zumindest zwei Bauteile miteinander zu verbinden.
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Die Prozessdaten P der wirkenden Kraft F werden in Bezug auf einen zurückgelegten Weg s fortlaufend während der Durchführung des Fügeverfahrens automatisch aus einer Anlage einer Fügetechnologie, mittels welcher das Fügeverfahren automatisiert durchgeführt wird, erfasst. Anhand dieser erfassten Prozessdaten P wird ein Verlauf ermittelt. Dieser ermittelte Verlauf der Prozessdaten P, d. h. der Kraft-Weg-Verlauf wird als ein Punkt P in der ersten Regelkarte R1 dargestellt.
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Hinsichtlich zulässiger Prozessdaten P bei dem mechanischen Fügeverfahren existiert ein mittels vorgegebener Solldaten S erstellter Verlauf, der als Vergleichsgrundlage zur Erfassung der Qualität dient.
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Dieser Verlauf der vorgegebenen Solldaten S ist in der ersten Regelkarte R1 als ein Referenzpunkt RP abgebildet.
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Eine Regelkartendarstellung umfasst die erste Regelkarte R1, welche im Rahmen des Qualitätsmanagements in der Produktionsumgebung zur Auswertung von Prozessdaten PD verwendet wird. Auf einer solchen ersten Regelkarte R1 werden die Prozessdaten PD mittels der Punkte P grafisch dargestellt.
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Auf der ersten Regelkarte R1 ist mittels einer ersten Linie L1 ein Wert angegeben, welcher sich auf die erfassten Prozessdaten P hinsichtlich des mechanischen Fügeverfahrens bezieht. Dabei stellt die erste Linie L1 Werte dar, die eine vergleichsweise hohe Qualität des entsprechenden Fügeverfahrens darstellen.
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In einem vorgegebenen Abstand zu der ersten Linie L1 verlaufen eine untere Eingriffsgrenze UEG und eine obere Eingriffsgrenze OEG, welche Toleranzgrenzen in Bezug auf die erfassten Prozessdaten PD und dadurch die Qualität des mechanischen Fügeverfahrens darstellen. Dabei bilden die Eingriffsgrenzen OEG, UEG Schwellwerte, wobei bei Überschreiten dieser Eingriffsgrenzen OEG, UEG ein Alarm ausgelöst wird. Zwischen der oberen Eingriffsgrenze OEG und der unteren Eingriffsgrenze UEG befindet sich der Bereich, in welchem die Qualität des Fügeverfahrens zumindest ausreichend ist.
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Eine zu der oberen Eingriffsgrenze OEG beabstandete zweite Linie L2 bildet einen oberen Schwellwert, wobei bei Überschreiten desselben ein automatischer Stopp der Anlage zur Durchführung des Fügeverfahrens ausgelöst wird.
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Darüber hinaus umfasst die erste Regelkarte R1 eine dritte Linie L3, die zu der unteren Eingriffsgrenze UEG beabstandet ist und einen unteren Schwellwert zur Auslösung des automatischen Stopps der Anlage zur Durchführung des Fügeverfahrens bildet.
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Das Verfahren zur Überprüfung der Qualität sieht vor, dass der anhand des Verlaufs der erfassten Prozessdaten PD gebildete Punkt P mittels des Referenzpunktes RP bewertet wird. Dabei wird für den Punkt P ermittelt, ob sich dieser innerhalb der mittels der Eingriffsgrenzen OEG, UEG und der zweiten Linie L2 und der dritten Linie L3 gebildeten Grenzen, welche in Bezug auf den Referenzpunkt RP festgelegt sind, liegt.
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Der anhand des Verlaufs der erfassten Prozessdaten PD ermittelte und in der ersten Regelkarte R1 abgebildete Punkt P liegt oberhalb der zweiten Linie L2, welche den oberen Schwellwert zum automatischen Auslösen des Stopps der Anlage bildet, mittels welcher das Fügeverfahren durchgeführt wird. Die mittels der Prozessdaten PD und der ersten Regelkartendarstellung ermittelte Qualität des zumindest vergleichsweise zeitnah durchgeführten mechanischen Fügeverfahrens ist unzureichend, so dass das gefügte Bauteil aussortiert und/oder nachgebessert wird.
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In 2 sind ein zweites Diagramm D2 und eine zweite Regelkarte R2 gezeigt. In dem zweiten Diagramm D2 sind ein mittels erfasster Prozessdaten PD eines durchgeführten Fügeverfahrens ermittelter Verlauf und ein mittels Sollwerten S vorgegebener Verlauf dargestellt. Dabei werden als Prozessdaten PD eine Spannung T und eine Dehnung D, die aus dem durchgeführten Fügeverfahren resultieren, erfasst.
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Durch den mittels der Sollwerte S vorgegebenen Verlauf wird der Referenzpunkt RP gebildet und in der zweiten Regelkarte R2 abgebildet, wobei sich der Referenzpunkt RP weitestgehend auf der ersten Linie L1 zwischen den beiden Eingriffsgrenzen OEG, UEG befindet.
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Der mittels des Verlaufs der erfassten Prozessdaten PD gebildete Punkt P befindet sich in der zweiten Regelkarte R2 unterhalb der dritten Linie L3, so dass die Durchführung des Fügeverfahrens mittels der entsprechenden Anlage automatisch unterbrochen wird und das mittels des Fügeverfahrens gefügte Bauteil aussortiert wird.
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In 3 ist ein drittes Diagramm D3 mit einer dritten Regelkarte R3 in Bezug auf ein weiteres mittels einer Anlage einer Fügetechnologie durchgeführtes Fügeverfahren dargestellt.
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Dabei sind in dem dritten Diagramm D3 ein anhand erfasster Prozessdaten PD erstellter Verlauf und ein mittels vorgegebener Solldaten S gebildeter Verlauf gezeigt. Als Prozessdaten PD wird dabei die Temperatur D in Bezug auf die Zeit t erfasst.
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Mittels des anhand der erfassten Prozessdaten PD gebildeten Verlaufs wird ein Punkt P gebildet, welcher in der dritten Regelkarte R3 dargestellt wird. Zudem wird der mittels der Sollwerte S erstellte Verlauf als Referenzpunkt RP gebildet und ebenfalls in der dritten Regelkarte R3 abgetragen. Dabei befindet sich der Referenzpunkt RP im Wesentlichen auf der ersten Line L1.
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Der anhand der erfassten Prozessdaten PD gebildete Punkt P befindet sich unterhalb der dritten Linie L3, wodurch ermittelt wird, dass die Qualität dieses mittels der Anlage durchgeführten Fügeverfahrens unzureichend ist und das gefügte Bauteil aussortiert und/oder nachgebessert wird.
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Da der mittels der Prozessdaten PD gebildete Punkt P unterhalb der dritten Linie L3 angeordnet ist, wird die Durchführung des Fügeverfahrens automatisch gestoppt.
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4 zeigt ein viertes Diagramm D4 und eine vierte Regelkarte R4 zur Ermittlung der Qualität eines mittels einer Anlage einer Fügetechnologie durchgeführten Fügeverfahrens. Als Prozessdaten PD des in einer Anlage durchgeführten Fügeverfahrens wird ein Widerstand R in Bezug auf die Zeit t erfasst und ein Verlauf ermittelt und dargestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem durchgeführten Fügeverfahren, bei dem derartige Prozessdaten PD erfasst werden können, um ein Widerstandsschweißverfahren. Dabei werden elektrisch leitfähige Werkstoffe miteinander gefügt.
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Anhand des Verlaufs der erfassten Prozessdaten PD wird, wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, ein Punkt P ermittelt und in der vierten Regelkarte R4 abgebildet.
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Der mittels der Solldaten S erstellte Verlauf wird als Referenzpunkt RP in der vierten Regelkarte R4 abgebildet, wobei der Referenzpunkt RP auf der ersten Linie L1 liegt. Der anhand der erfassten Prozessdaten PD gebildete Punkt P liegt im Wesentlichen auf der den Schwellwert zum Anhalten der Anlage bildenden zweiten Linie L2. Da der Punkt P im Bereich dieser zweiten Linie L2 liegt, kann festgestellt werden, dass die Qualität des mittels der Anlage durchgeführten Fügeverfahrens mangelhaft ist und das gefügte Bauteil zumindest aussortiert wird und die Anlage gestoppt wird.
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Durch das mittels der Prozessdaten PD und der Regelkarten R1 bis R4 durchgeführte Verfahren wird eine prozessnahe Stichprobenprüfung in Form einer dynamischen präventiven Prüfung anhand der Prozessdaten PD direkt aus den Anlagen der entsprechenden Fügetechnologie durchgeführt und in der entsprechenden Regelkarte R1 bis R4 dargestellt. Dadurch kann eine Auslösung der dynamischen präventiven Prüfung in einem zweiten Regelkreis der Produktionsumgebung erfolgen.
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Die Prüfung wird mittels der Prozessdaten PD aus den Anlagen der Fügetechnologien indirekt durchgeführt, wobei die Prozessdaten PD in der entsprechenden Regelkarte R1 bis R4 verlaufsweise dargestellt werden. Werden Toleranzgrenzen in Form der Eingriffsgrenzen OEG, UEG sowie der zweiten Linie L2 und der dritten Linie L3 überschritten, können diese Informationen in dem zweiten Regelkreis ausgewertet werden und eine eventuell bisher durchgeführte statische Prüfung kann ersetzt werden.
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Dabei wird der Fügeprozess zu Hundert Prozent überwacht und in einer Regelkarte die Veränderungen der Prozessparameter dargestellt. Bei optimierten Einstellungen der Eingriffsgrenzen in den Regelkarten (UEG/OEG) kann eine Prüfung vorbeugend erfolgen. Auf diese Weise kann eine dynamisch präventive Prüfung ausgelöst werden. Das bedeutet, dass bei Verletzung der Eingriffsgrenze eine vorbeugende dynamisch präventive Prüfung zeitnah veranlasst wird. Auf diese Weise kommt es in diesen Fällen gar nicht erst zu einem Stopp der Anlage mit einem darauf folgenden Anlagenausfall.
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Durch das Verfahren ist es möglich, Prüfkapazitäten, wie Prüfgeräte, Zubehör und auch die Anzahl von Prüfplätzen zumindest im zweiten Regelkreis zu verringern, wobei gleichzeitig eine Ursachenermittlung eines ermittelten Fügeverfahrens erleichtert wird.
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Das Verfahren ist insbesondere bei allen im Rohbau verwendeten Fügeverfahren, also thermische Verfahren, insbesondere Schweißverfahren, und mechanischen Verfahren, wie Clinchen, Nieten und Kleben anwendbar. Dabei werden alle mittels eines Schweißverfahrens hergestellten Schweißpunkte anhand des so genannten UI-Regelverfahrens überwacht und falls erforderlich nachgeregelt.
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Das Verfahren ist dabei nicht beschränkt auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere können in den Verlaufskurven der Prozessparameter neben den oben aufgeführten Parametern auch Volumen und Zeit oder Gewicht und Zeit und etliche andere für das Fügeverfahren relevante Parameter dargestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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