DE102013018365A1

DE102013018365A1 - Process for the production of assembly parts, in particular body parts

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Publication number: DE102013018365A1
Application number: DE201310018365
Authority: DE
Inventors: Jürgen Frühtrunk; Michael Rabuser
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-02
Filing date: 2013-11-02
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Zusammenbauteilen (10), insbesondere von Karosseriebauteilen, mit folgenden Schritten: – Herstellen eines Zusammenbauteils (10) durch Fügen mehrerer Einzelteile (11, 12), wobei die zu fügenden Einzelteile in einer Spannvorrichtung (100) positioniert, zueinander ausgerichtet und gehalten werden; – Vermessen eines hergestellten Zusammenbauteils (10) und automatisches Auswerten der Messergebnisse; – automatisches Modifizieren der Spannvorrichtung (100), falls beim automatischen Auswerten eine Abweichung von einer Soll-Geometrie erkannt wird, um bei der Herstellung weiterer Zusammenbauteile (10) über eine Veränderung der Positionierung und/oder Ausrichtung der Einzelteile (11, 12) beim Fügen die Ist-Geometrie an die Soll-Geometrie anzugleichen.The invention relates to a method for the continuous production of assembly components (10), in particular of body components, comprising the following steps: - producing an assembly component (10) by joining several individual parts (11, 12), wherein the individual parts to be joined in a tensioning device (100) be positioned, aligned and held each other; - measuring a manufactured assembly part (10) and automatically evaluating the measurement results; - Automatic modification of the clamping device (100), if a deviation from a target geometry is detected in the automatic evaluation, in the production of further assembly components (10) via a change in the positioning and / or orientation of the individual parts (11, 12) during the joining to match the actual geometry to the target geometry.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Zusammenbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen.The invention relates to a method for the continuous production of components, in particular of body parts.

Bei der Serienfertigung von Fahrzeugkarosserien (insbesondere PKW-Karosserien) müssen viele Einzelteile (bspw. Blechformteile, Gussteile, Stranggussteile, Kunststoffteile, Kunststoffverbundteile und dergleichen) miteinander gefügt werden. Viele Einzelteile werden dabei zunächst zu Baugruppen zusammengefasst. Solche aus mehreren Einzelteilen bestehenden Baugruppen werden als Zusammenbauteile (ZSB-Teile) bezeichnet.In the mass production of vehicle bodies (especially car bodies) many items (eg. Sheet metal parts, castings, extruded parts, plastic parts, plastic composite parts and the like) must be joined together. Many individual parts are initially combined into assemblies. Such assemblies consisting of several individual parts are referred to as assembly components (ZSB parts).

Das fortlaufende Herstellen von Zusammenbauteilen erfolgt typischerweise automatisiert in Zusammenbauvorrichtungen bzw. Zusammenbaustationen, wobei die zu fügenden Einzeltteile zum Fügen in einer Spannvorrichtung positioniert, zueinander ausgerichtet und gehalten werden. Derartige Spannvorrichtungen sind in den Patentschriften WO 99/52679 A1 , DE 298 05 000 U1 , DE 196 22 575 A1 und WO 2009/147197 A1 beschrieben.The continuous production of assembly parts is typically carried out automatically in assembly devices or assembly stations, wherein the individual parts to be joined are positioned for joining in a clamping device, aligned and held each other. Such tensioning devices are in the patents WO 99/52679 A1 . DE 298 05 000 U1 . DE 196 22 575 A1 and WO 2009/147197 A1 described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die fortlaufende Herstellung von Zusammenbauteilen anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist.The invention has for its object to provide a method for the continuous production of assembly parts, which does not have at least one associated with the prior art disadvantage or at least only to a reduced extent.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich sowohl aus den abhängigen Patentansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by a method according to the invention with the features of claim 1. Preferred developments and refinements of the method according to the invention will become apparent both from the dependent claims and from the following explanations.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Zusammenbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen, umfasst zumindest folgende Schritte:

– wiederholendes bzw. fortgesetztes Herstellen eines Zusammenbauteils durch Fügen mehrerer Einzelteile, wobei die zu fügenden Einzelteile in einer Spannvorrichtung positioniert, zueinander ausgerichtet und gehalten werden;
– Vermessen, insbesondere geometrisches Vermessen, eines hergestellten Zusammenbauteils und automatisches Auswerten der Messergebnisse;
– automatisches Modifizieren der Spannvorrichtung, falls beim automatischen Auswerten eine Abweichung von einer Soll-Geometrie erkannt wird, um bei der Herstellung weiterer Zusammenbauteile über eine Veränderung der Positionierung und/oder Ausrichtung der Einzelteile beim Fügen die Ist-Geometrie (des Zusammenbauteils) an die Soll-Geometrie anzugleichen.

The method according to the invention for the continuous production of assembly parts, in particular of body parts, comprises at least the following steps:

- Repeated or continued production of a component assembly by joining a plurality of individual parts, wherein the items to be joined are positioned in a jig, aligned and held each other;
- Measuring, in particular geometric measurement, of a manufactured assembly part and automatic evaluation of the measurement results;
- Automatic modification of the clamping device, if a deviation from a target geometry is detected in the automatic evaluation to the other in the production of additional components via a change in the positioning and / or alignment of the individual parts during joining the actual geometry (of the assembly part) to the target Geometry.

Bei einem Zusammenbauteil handelt es sich insbesondere um ein Karosseriebauteil, wie bspw. eine Türe, Frontklappe, Heckklappe oder dergleichen. Ein Zusammenbauteil umfasst wenigstens zwei Einzelteile, wobei es sich bei den Einzelteilen auch um vorgefertigte Zusammenbauteile handeln kann. Bevorzugt erfolgt das Fügen dieser Einzelteile durch Schweißen (bspw. Punktschweißen oder Längsnahtschweißen), Löten, Verkleben, Verschrauben, Vernieten und/oder dergleichen.An assembly component is, in particular, a body component, such as, for example, a door, front flap, tailgate or the like. An assembly part comprises at least two individual parts, whereby the individual parts can also be prefabricated assembly parts. The joining of these individual parts preferably takes place by welding (for example spot welding or longitudinal seam welding), soldering, gluing, screwing, riveting and / or the like.

Bei den fortlaufend hergestellten Zusammenbauteilen handelt es sich insbesondere um identische Zusammenbauteile. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch prinzipiell und bei entsprechender Ausgestaltung auch für die fortlaufende Herstellung unterschiedlicher Zusammenbauteile geeignet, sofern die verwendete Spannvorrichtung dies ermöglicht.The continuously produced assembly components are, in particular, identical assembly components. However, the method according to the invention is suitable in principle and, with a corresponding configuration, also for the continuous production of different assembly components, provided that the clamping device used makes this possible.

Unter einem Modifizieren der Spannvorrichtung wird das zielgerichtete Verändern von Einstellungen an der Spannvorrichtung verstanden, um hierüber eine Veränderung der Positionierung und/oder der Ausrichtung der Einzelteile beim Fügen bzw. während des Fügens zu bewerkstelligen, wobei dies automatisiert, d. h. ohne manuelles Einstellen bzw. Nachstellen, erfolgen soll. Ein solches Modifizieren kann bspw. ein Verändern von Andrückkräften bzw. Spannkräften umfassen, wozu die verwendete Spannvorrichtung mit geeigneten Antrieben ausgestattet ist. Ein solches Modifizieren kann auch ein Verstellen und insbesondere Positionsverstellen von Andrückelementen, Stützelementen und/oder Anlage- bzw. Spannflächen umfassen, wozu die verwendete Spannvorrichtung entsprechende Mittel aufweist, wie bspw. elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigte Stelleinrichtungen. Die verwendete Spannvorrichtung weist somit eine flexible Spanntechnik auf. Bevorzugt kann das Modifizieren im Betrieb und insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannvorgängen erfolgen.By modifying the tensioning device is meant the purposeful altering of settings on the tensioning device in order to accomplish this by changing the positioning and / or the alignment of the individual parts during joining or during joining, whereby this is automated, ie. H. without manual adjustment or readjustment, should take place. Such a modification may include, for example, a change of pressing forces or clamping forces, for which purpose the clamping device used is equipped with suitable drives. Such a modification may also comprise an adjustment and in particular positional adjustment of pressing elements, support elements and / or abutment surfaces, for which purpose the clamping device used has corresponding means, such as, for example, electromechanically, hydraulically or pneumatically actuated actuating devices. The clamping device used thus has a flexible clamping technique. Preferably, the modification can take place during operation and in particular between two successive tensioning operations.

Die Erfindung ermöglicht die automatische Überprüfung der Ist-Geometrie an fortlaufend hergestellten Zusammenbauteilen und die Einflussnahme auf den laufenden Herstellprozess, was erfindungsgemäß durch Modifizieren der verwendeten Spannvorrichtung erfolgt, sofern die Ist-Geometrie nicht oder nicht mehr der Soll-Geometrie (unter Berücksichtigung definierter Toleranzen) entspricht. Dadurch können viele bislang manuell ausgeführten Tätigkeiten, die insbesondere fehlerbehaftet und zeitaufwändig sind, entfallen. Die Erfindung ermöglicht somit auch einen automatisierten Qualitätsprozess bzw. einen automatisierten Qualitätsregelkreis, insbesondere für Karosseriebauanlagen, wobei das Stellglied bzw. die Stellglieder zur Spannvorrichtung gehören.The invention makes it possible to automatically check the actual geometry of continuously produced assembly parts and to influence the current production process, which is done according to the invention by modifying the clamping device used, if the actual geometry does not or no longer corresponds to the desired geometry (taking into account defined tolerances). equivalent. As a result, many previously manually executed activities, which are particularly error-prone and time-consuming omitted. The invention thus also enables an automated quality process or an automated quality control loop, in particular for bodywork installations, wherein the actuator or the actuators belong to the tensioning device.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass nur einige der fortlaufend hergestellten Zusammenbauteile gemessen bzw. vermessen werden, was bspw. zeit- oder anzahlabhängig erfolgen kann, und dass gegebenenfalls hieraufhin ein automatisches Modifizieren der Spannvorrichtung erfolgt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass nur innerhalb bestimmter Zeitabschnitte, bspw. beim Herstellungsstart bzw. -anlauf, wenigstens ein hergestelltes Zusammenbauteil vermessen wird. Die zu vermessenden Zusammenbauteile können für das Vermessen aus der Fertigungslinie ausgeschleust werden.It is preferably provided that only some of the assembly parts produced continuously are measured or measured, which can be done, for example, in a time- or number-dependent manner, and that, if appropriate, an automatic modification of the clamping device takes place. Likewise, it can be provided that at least one manufactured assembly component is measured only within certain time periods, for example, at the start of production or startup. The assembly parts to be measured can be removed from the production line for measuring.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass jedes hergestellte Zusammenbauteil gemessen bzw. vermessen wird und dass gegebenenfalls nach jeder Messung und Auswertung ein automatisches Modifizieren der Spannvorrichtung erfolgt. Bevorzugt erfolgt dies durch eine Inline-Messung, so dass die Zusammenbauteile nicht aus der Fertigungslinie ausgeschleust werden müssen.It is particularly preferably provided that each assembled component produced is measured or measured, and that optionally after each measurement and evaluation, an automatic modification of the tensioning device takes place. This is preferably done by an inline measurement, so that the assembly parts do not have to be discharged from the production line.

Das Vermessen eines hergestellten Zusammenbauteils kann berührungslos und insbesondere mit einem optischen Messverfahren erfolgen. Bei der sich anschließenden Auswertung handelt es sich insbesondere um einen Ist-Soll-Vergleich, bspw. anhand von Bilddaten. Hierfür kann es ausreichend sein, dass nur relevante Punkte und/oder Bereiche eines zu vermessenden Zusammenbauteils erfasst und mit Vorgaben verglichen werden.The measurement of a manufactured assembly part can be done without contact and in particular with an optical measuring method. The subsequent evaluation is in particular an actual target comparison, for example based on image data. For this it may be sufficient that only relevant points and / or areas of a component to be measured component are detected and compared with specifications.

Bevorzugt wird das Vermessen eines hergestellten Zusammenbauteils, das automatische Auswerten der Messergebnisse und das automatische Modifizieren der Spannvorrichtung von einer zentralen Steuereinrichtung übernommen bzw. gesteuert, wobei es sich insbesondere um eine computerbasierte Steuereinrichtung handelt. Eine solche Steuereinrichtung kann in ein übergeordnetes Produktionsplanungs- und Steuerungssystem (PPS-System) eingebunden sein.Preferably, the measurement of a manufactured assembly component, the automatic evaluation of the measurement results and the automatic modification of the clamping device is taken over or controlled by a central control device, which is in particular a computer-based control device. Such a control device can be integrated into a higher-level production planning and control system (PPS system).

Das automatische Modifizieren der Spannvorrichtung kann anhand von Erfahrungswissen bzw. empirischem Fachwissen und/oder simulierten Einstellungen der Spannvorrichtung erfolgen, die in einer Datenbank hinterlegt sind. Eine solche Datenbank kann Bestandteil der Steuereinrichtung sein.The automatic modification of the clamping device can be carried out on the basis of empirical knowledge or empirical knowledge and / or simulated settings of the clamping device, which are stored in a database. Such a database may be part of the control device.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Auswerten der Messergebnisse die zu erwartende Verbausituation des vermessenen Zusammenbauteils innerhalb einer Fahrzeugkarosserie berücksichtigt und dass erst hieraufhin gegebenenfalls ein automatisches Modifizieren der Spannvorrichtung erfolgt. Die zu erwartende Verbausituation kann z. B. anhand eines virtuellen Meisterbocks ermittelt werden, wobei in einem virtuellen Raum alle relevanten Karosserieteile zu einer Fahrzeugkarosserie zusammengeführt werden und deren Zusammenwirken beurteilt wird. Hierbei können insbesondere auch Messergebnisse anderer Zusammenbauteile berücksichtigt werden, wobei sich möglicherweise auch Folgefehler oder ein Fehlerausgleich zwischen verschiedenen Zusammenbauteilen ergeben kann. Die Steuereinrichtung kann hierfür ausgebildet sein und verfügt insbesondere über einen entsprechenden Softwarecode. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass mit derselben Steuereinrichtung mehrere Spannvorrichtungen für verschiedene Zusammenbauteile automatisch modifiziert werden können, was in gegenseitiger Abhängigkeit der virtuell ermittelten Verbausituation dieser Zusammenbauteile an der Fahrzeugkarosserie erfolgt.It is particularly preferably provided that the evaluation of the measurement results takes into account the expected installation situation of the measured assembly part within a vehicle body, and that only then, if appropriate, does an automatic modification of the tensioning device take place. The expected Verbausituation can z. B. be determined based on a virtual Meisterbocks, in a virtual space all relevant body parts are merged into a vehicle body and their interaction is assessed. In particular, measurement results of other assembly components may also be taken into account, possibly also resulting in consequential errors or error compensation between different assembly components. The control device can be designed for this purpose and in particular has a corresponding software code. It is particularly preferably provided that with the same control device a plurality of clamping devices for different components can be automatically modified, which is done in mutual dependence of the virtually determined Verbausituation these components to the vehicle body.

Die Messergebnisse und insbesondere auch die Ergebnisse der Auswertung können dokumentiert bzw. protokolliert werden. Die Steuereinrichtung kann hierfür in geeigneter Weise ausgebildet sein und verfügt insbesondere über eine entsprechende Datenbank.The measurement results and in particular the results of the evaluation can be documented or logged. The control device can be designed for this purpose in a suitable manner and in particular has a corresponding database.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand einer Figur näher erläutert. Die in der Figur gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention will now be described by way of example and not by way of limitation, with reference to the accompanying drawings. The features shown in the figure and / or explained below may, regardless of specific feature combinations, be general features of the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer schematischen Abfolge. 1 shows a method according to the invention in a schematic sequence.

1 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Verfahren für die fortlaufende Herstellung von Zusammenbauteilen 10, die im Weiteren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden. Die einzelnen Schritte werden automatisiert, d. h. ohne manuelles Eingreifen, ausgeführt. 1 illustrates a method according to the invention for the continuous production of assembly parts 10 , which are further used to make a vehicle body. The individual steps are automated, ie without manual intervention.

Zur Herstellung eines Zusammenbauteils 10 werden zwei Einzelteile 11 und 12, wobei es sich beispielhaft um Blechformteile handelt, in einer Spannvorrichtung 100 verspannt und mittels Laserstrahl 210 entlang einer Fügenaht bzw. Schweißnaht 15 gefügt. Die Schweißlasereinrichtung ist mit 200 bezeichnet. Die Spannvorrichtung 100 weist mehrere Andrückelemente 110 auf, die mit nicht gezeigten Antrieben gegen Stützelemente 120 gedrückt werden, wobei die zu fügenden Einzelteile 11 und 12 in an und für sich bekannter Weise positioniert, zueinander ausgerichtet und gehalten werden.For producing a component assembly 10 become two items 11 and 12 , which is exemplified sheet metal parts, in a clamping device 100 braced and by laser beam 210 along a joint seam or weld 15 together. The welding laser device is with 200 designated. The tensioning device 100 has several pressing elements 110 on, with not shown drives against support elements 120 be pressed, with the items to be joined 11 and 12 positioned, aligned and held in a manner known per se.

Das hergestellte Zusammenbauteil 10 wird nachfolgend mittels Kameraeinrichtungen 310 optisch vermessen, wozu dieses in einer geeigneten Messeinrichtung positioniert werden kann. Die Messergebnisse, wobei es sich insbesondere um Bilddaten handelt, werden einer Steuereinrichtung 400 zugeführt und dort einer automatischen Auswertung durch Ist-Soll-Vergleich unterzogen.The assembled component part 10 is subsequently using camera devices 310 optically measured, what this in a suitable Measuring device can be positioned. The measurement results, which are image data in particular, become a control device 400 supplied there and subjected to an automatic evaluation by actual-target comparison.

Falls beim Auswerten eine Abweichung der Ist-Geometrie von einer vorgegebenen Soll-Geometrie erkannt wird, veranlasst die Steuereinrichtung 400 eine Modifikation der Spannvorrichtung 100, so dass bei der Herstellung weiterer Zusammenbauteile 10 durch eine Veränderung der Positionierung und/oder Ausrichtung der Einzelteile 11 und 12 beim Fügen die Ist-Geometrie an die Soll-Geometrie angeglichen wird. Dies ist mit dem Pfeil A veranschaulicht. Das automatische Modifizieren der Spannvorrichtung 100 kann anhand von Erfahrungswissen und/oder simulierten Einstellungen für die Spannvorrichtung 100 erfolgen, die in einer Datenbank hinterlegt sind, auf die die Steuereinrichtung 400 zugreifen kann. Die Spannvorrichtung 100 ist mit einer flexiblen Spanntechnik ausgestattet, wie obenstehend erläutert.If, during the evaluation, a deviation of the actual geometry from a predetermined desired geometry is detected, the control device causes 400 a modification of the clamping device 100 , so that in the production of other assembly parts 10 by changing the positioning and / or orientation of the items 11 and 12 When joining, the actual geometry is matched to the target geometry. This is illustrated by the arrow A. Automatic modification of the clamping device 100 can be based on experience and / or simulated settings for the tensioning device 100 which are stored in a database to which the controller 400 can access. The tensioning device 100 is equipped with a flexible clamping technology, as explained above.

Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass das Auswerten der Messergebnisse in der Steuereinrichtung 400 die zu erwartende Verbausituation des Zusammenbauteils 10 innerhalb einer Fahrzeugkarosserie berücksichtigt, wie mit den Pfeilen B veranschaulicht. Die zu erwartende Verbausituation wird anhand eines virtuellen Meisterbocks 410 ermittelt, wozu die Steuereinrichtung 400 entsprechend ausgebildet ist. Hierbei können auch Messergebnisse anderer Zusammenbauteile oder Einzelteile 20 und 30 zur Herstellung derselben Fahrzeugkarosserie berücksichtigt werden.A preferred variant provides that the evaluation of the measurement results in the control device 400 the expected Verbausituation the assembly part 10 taken into account within a vehicle body as illustrated by arrows B. The expected construction situation is based on a virtual masterbock 410 determines what the controller 400 is designed accordingly. This can also be measured results of other components or parts 20 and 30 be taken into account for the production of the same vehicle body.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 99/52679 A1 [0003]
DE 29805000 U1 [0003]
DE 19622575 A1 [0003]
WO 2009/147197 A1 [0003]

Claims

Process for the continuous production of assembly parts ( 10 ), in particular of body components, comprising the following steps: - producing a component assembly ( 10 ) by adding several individual parts ( 11 . 12 ), wherein the items to be joined in a clamping device ( 100 ) are positioned, aligned and held to each other; Measuring a manufactured assembly part ( 10 ) and automatic evaluation of the measurement results; - automatic modification of the tensioning device ( 100 ), if during the automatic evaluation a deviation from a desired geometry is detected, in order to produce further components ( 10 ) about a change in the positioning and / or orientation of the parts ( 11 . 12 ) to match the actual geometry to the target geometry during joining.

Method according to claim 1, characterized in that the modification of the tensioning device ( 100 ) by adjusting pressure elements ( 110 ), Support elements ( 120 ) and / or contact surfaces.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that only some of the continuously produced assembly parts ( 10 ) are measured.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that each assembled component ( 10 ) is measured.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring of a manufactured assembly part ( 10 ) with an optical measuring method ( 310 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring of a manufactured assembly part ( 10 ), the automatic evaluation of the measurement results and the automatic modification of the clamping device ( 100 ) from a central control device ( 400 ) is controlled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the automatic modification of the tensioning device ( 100 ) based on experience and / or simulated settings of the clamping device ( 100 ), which are stored in a database.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation of the measurement results the expected Verbausituation of the assembly component ( 10 ) within a vehicle body.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement results are documented.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the individual parts ( 11 . 12 ) by welding or soldering ( 210 ).