DE102013011925A1

DE102013011925A1 - Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Schweißverzugsmessung

Info

Publication number: DE102013011925A1
Application number: DE201310011925
Authority: DE
Inventors: Jan Kohl
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Schweißverzugsbestimm zweier rotationssymmetrischer zu verschweißender Bauteile. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatisierten Schweißverzugsbestimmung zweier rotationssymmetrischer zu verschweißender Bauteile (1, 3) zu schaffen, das sowohl schon fehlerhafte Teilepaarungen (1, 3) vor dem eigentlichen Verschweißen aussortiert und andererseits schon verschweißte Teilepaarungen mit einem über der für einen zukünftigen Dauerbetrieb vertretbaren Planschlag identifiziert. Eine Messvorrichtung besteht aus zwei rotationssymmetrisch um eine Achse (7) drehbaren und mit einer Schweißnaht (4) zu verschweißenden Bauteilen (1, 3) sowie einer angeschlossenen Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) zur winkelabhängigen Speicherung der Messdaten. Durch einen auf einem kreisförmigen und senkrecht zur Achse (7) stehenden Radrücken (2) eines Bauteils (1) nahe der Schweißnaht (4) aufliegenden Taster (5) wird eine während einer Rotation durch einen Drehimpulsgeber (6) auftretenden Planschlagerhebungskurve mit Auslenkungen parallel zur Achse (7) gemessen. Der Taster (5) misst die Planschlagerhebungskurve vor und nach der Verschweißung der Bauteile (1, 3) und gibt ihn an die Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) als Funktion des Drehwinkels um die Achse (7) weiter. Die geometrischen Daten der beiden Planschlagerhebungskurven vor und nach der Verschweißung werden drehwinkelrichtig übereinandergelegt; basierend auf diese drehwinkelrichtig übereinandergelegten Planschlagerhebungskurven wird der Schweißverzug in der Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) berechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Schweißverzugsbestimmung zweier rotationssymmetrischer zu verschweißender Bauteile. Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung sind besonders in der Qualitätsprüfung bei Schweißarbeiten sowie bei der Einstellung von Schweißvorrichtungen einsetzbar.
Die DE 40 32 361 A1 beschreibt ein Verfahren mit einem Distanzmesskopf für Drehmaschinen, das mittels Lasertechnik nach dem Triangulationsprinzip in numerischen Drehmaschinen angewendet wird. Diese Patentanmeldung beschreibt jedoch nur ein spezielles Lasermessverfahren in Werkzeug- und Drehbearbeitungsmaschinen.
Die DE 43 17 410 A1 beschreibt eine Anordnung und ein Verfahren zur berührungslosen Messung von Werkstücken mit großen Durchmesserdifferenzen an Werkzeugmaschinen, welche bei der Neufertigung von Radsätzen-Neubereifung, als auch in der Regenerierung-Profilierung und der Bremsscheibenkorrektur verwendbar ist. Die Merkmale der Erfindung liegen in der unmittelbaren dem Meßbereich üblicher Laser übersteigenden Durchmesser-, Abstands-, Radialschlags- und Planschlagsmessung mit dem in einer Laserhalterung befestigten und im Stößel untergebrachten verfahrbaren Laser. Dies geht jedoch hier nur mit Werkstücken mit großen Durchmesserdifferenzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur automatisierten Schweißverzugsbestimmung zweier rotationssymmetrischer zu verschweißender Bauteile zu schaffen, das sowohl schon fehlerhafte Teilepaarungen vor dem eigentlichen Verschweißen aussortiert und andererseits schon verschweißte Teilepaarungen mit einem über der für den zukünftigen Dauerbetrieb vertretbaren Planschlag zuverlässig identifiziert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung des Schweißverzugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der jeweiligen Gegenstände sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Bevorzuge Ausführungsformen sind in den folgenden Prinzipskizzen dargestellt. Dabei zeigt die 1 eine schematisierte Seitenansicht des gesamten Messaufbaus sowie die 2 einen vergrößerten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Details des Messaufbaus
Die 1 stellt eine schematisierte Ansicht des Messaufbaus dar. Eine zu messende Teilepaarung 1, 3 zweier an einer Schweißnaht 4 zu verschweißenden, rotationssymmetrischen Bauteile besteht beispielsweise aus einem Impellerrad 1 und einer Turboladerwelle 3, welche dann in eingebautem Zustand im Dauerbetrieb eines Turboladers bei sehr hohen Geschwindigkeiten unter extremer thermischer und mechanischer Belastung rotieren.
Diese Teilepaarung 1, 3 ist rotationfähig um eine gemeinsame Achse 7 in der Messvorrichtung 11 eingespannt und kann durch einen Drehimpulsgeber 6 gezielt in Rotationsbewegung versetzt werden. Die Bewegung des Drehimpulsgebers 6 wird über eine Steuerleitung 10 von einer multifunktionalen Messdatenaufzeichungsvorrichtung 8 angesteuert.
2 zeigt den an dem Impellerrad 1 angeordneten, radial senkrecht zur Achse 7 stehender Radrücken 2 nahe der Schweißnaht 4. Eine fehlerhafte Fügung der Teilepaarung 1, 3 manifestiert sich durch einen Planschlag des Radrückens 2. Dieser mögliche Planschlag des Radrückens 2 wird durch einen fest mit der Messvorrichtung 11 verbundenen Taster 5 gemessen und aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung des Planschlags wird von dem Taster 5 über eine Messleitung 9 ebenfalls zu der multifunktionalen Messdatenaufzeichungsvorrichtung 8 geleitet und hier zusammen mit dem korrelierenden Drehwinkel des Drehimpulsgebers 6 zu einem Datensatz zusammengesetzt. Dieser Datensatz bildet wegen der durch das Gussverfahren bei der Herstellung der Schaufeln des Impellers einzigartigen Charakteristik einen unverwechselbaren „Fingerandruck” jeder Teilepaarung 1, 3.
Damit können zuerst schon fehlerhafte Teilepaarungen 1, 3 vor dem eigentlichen Verschweißen aussortiert und danach final verschweißte Teilepaarungen 1, 3 durch den charakteristischen Planschlag identifiziert und aussortiert werden. Zudem kann in einer vorbeugenden Qualitätssicherung das Schweißverfahren fehlerbasiert nachgestellt werden.
Da die Planschlagkurve für das Impellerrad 1 eindeutig ist, können Messkurven vor und nach der Verschweißung der Teilepaarungen 1, 3 über einen Algorithmus automatisiert drehwinkelrichtig übereinandergelegt werden. Basierend auf diese zusammengesetzten Datensätze übereinanderliegenden Planschlagkurven wird der Schweißverzug berechnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4032361 A1 [0002]
DE 4317410 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur automatisierten Bestimmung des Schweißverzugs zweier rotationssymmetrischer um eine Achse (7) drehbaren und mit einer Schweißnaht (4) zu verschweißenden Bauteile (1, 3) durch einen auf einem kreisförmigen und senkrecht zur Achse (7) stehenden Radrücken (2) eines Bauteils (1) nahe der Schweißnaht (4) aufliegenden Taster (5) zur Messung einer während einer Rotation durch einen Drehimpulsgeber (6) auftretenden Planschlagerhebungskurve mit Auslenkungen parallel zur Achse (7) sowie einer angeschlossenen Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) zur winkelabhängigen Speicherung der Messdaten des Tasters (5) dadurch gekennzeichnet, dass – die Planschlagerhebungskurve vor und nach der Verschweißung der Bauteile (1, 3) durch den Taster (5) gemessen und an der Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) als Funktion des Drehwinkels um die Achse (7) aufgezeichnet wird – die geometrischen Daten der beiden Planschlagerhebungskurven vor und nach der Verschweißung drehwinkelrichtig übereinandergelegt werden und – basierend auf diese drehwinkelrichtig übereinandergelegten Planschlagerhebungskurven der Schweißverzug in der Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (5) ein Messlaser ist
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenaufzeichungsvorrichtung (8) ein Computer ist.