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Es wird eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Schweißverbindungen angegeben. Bei der Prüfvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Prüfvorrichtung zur vollautomatischen Prüfung von Schweißverbindungen von Schweißbolzen, die auf einem Bauteil aufgeschweißt sind, handeln. Weiterhin wird ein Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen angegeben.
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Derzeit werden hubgezündete Massebolzen üblicherweise mit einem Handgerät, wie z. B. mit einem Drehmomentschlüssel, einzeln per Hand geprüft. Allerdings ist die Prüfung per Hand bei einer Mehrzahl zu prüfender Bolzen sehr zeitaufwändig bzw. es ist eine größere Anzahl von Mitarbeitern notwendig, um die Prüfungen durchzuführen. Weiterhin sind die ergonomischen Bedingungen bei der Prüfung, insbesondere aufgrund der Lage der zu prüfenden Bolzen, ungünstig. Das Nachsetzen bzw. Ersetzen von Bolzen, bei denen die Schweißverbindungen vorgegebene Anforderungen nicht erfüllen, wird üblicherweise ebenfalls mit einem Handgerät durchgeführt, was wiederum zeitintensiv ist und darüber hinaus aufgrund des manuellen Prozesses zu Ungenauigkeiten beim Nachsetzen der Bolzen führt.
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Die Druckschrift
DE 38 40 789 A1 beschreibt ein Prüfgerät zum Prüfen der Verbindung zwischen einem Schweißbolzen und einem Blech, welches zwei zweiarmige Schwenkhebel aufweist, deren eine Arme mit Klemmbacken zum Ergreifen des Schweißbolzens versehen sind, während die anderen Arme sich auf einem mittels einer Kolben-Zylinder-Anordnung axial bewegbaren Spreiznocken abstützen. Das Gerät wird mit einem Niederhalter auf das Blech aufgesetzt, und durch Druckmittelbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgen über den Spreiznocken zunächst Schwenkbewegungen der beiden Schwenkhebel zum Ergreifen des Schweißbolzens und dann Axialbewegungen der Schwenkhebel zur Ausübung einer Prüfkraft auf den Schweißbolzen.
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In der Druckschrift
DE 10 2004 054 675 A1 ist eine Prüfvorrichtung für mit einem Blechteil verschweißte Stehbolzen beschrieben. Die Prüfvorrichtung weist einen die Stehbolzen anfahrenden und diese auf Fehlstellung überprüfenden Positionsprüfkopf sowie einen Festigkeitsprüfkopf auf.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 011 637 B3 beschreibt ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung einer Schweißverbindung zwischen einem Blechteil und einem aufgeschweißten Schweißbolzen. Bei dem Verfahren wird ein elektronischer Drehmomentschlüssel eingesetzt, und es wird eine Drehmomentmessung über einen vorgegebenen Zeitraum vorgenommen. Der elektronische Drehmomentschlüssel kann beispielsweise automatisch von einem Handlingsystem oder Roboter betätigt werden.
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Das in der Druckschrift
DE 10 2012 011 637 B3 beschriebene Verfahren eignet sich jedoch beispielsweise nicht für die Prüfung von aufgeschweißten Schweißbolzen, welche mit einer aufgeschraubten Hutmutter versehen sind, da das Prüfwerkzeug den zu prüfenden Schweißbolzen nicht an der Hutmutter, sondern am Flansch des Schweißbolzens greifen muss, jedoch die Nuss des Drehmomentschlüssels aufgrund der Größe der Hutmutter nicht über die Hutmutter geführt werden kann. Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, dass die Schweißbolzen beim automatisierten Setzprozess üblicherweise nicht gerichtet bzw. orientiert verschweißt werden. Dadurch ergibt sich, beispielsweise bei Schweißbolzen mit einem Achtkantflansch, die Schwierigkeit, die Schweißbolzen bei einem automatisierten Prüfprozess am Flansch zu greifen.
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Es ist daher eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Schweißverbindungen anzugeben, mittels der Schweißbolzen, welche nicht gerichtet verschweißt sind, in einem automatisierten Prüfprozess geprüft werden können. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Schweißverbindungen eine Prüfeinheit auf, die eine Greifeinrichtung und eine mit der Greifeinrichtung verbundene Drehantriebseinrichtung aufweist. Vorzugsweise eignet sich die Prüfvorrichtung für eine vollautomatische Prüfung von Schweißverbindungen von Schweißbolzen, die auf einem Bauteil aufgeschweißt sind. Beispielsweise kann die Prüfvorrichtung als Roboterwerkzeug eines Roboters ausgebildet sein. Bei den Schweißbolzen kann es sich z. B. um hubgezündete Massebolzen handeln.
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Die Drehantriebseinrichtung weist vorzugsweise ein erstes Element zur Erzeugung einer Linearbewegung und ein zweites Element zur Wandlung der Linearbewegung in eine Rotationsbewegung auf. Weiterhin kann die Drehantriebseinrichtung ein drittes Element zur Übertragung der Linearbewegung vom ersten zum zweiten Element aufweisen. Das erste Element zur Erzeugung der Linearbewegung kann z. B. als Pneumatikzylinder ausgeführt sein. Das zweite Element zur Wandlung der Linearbewegung in eine Rotationsbewegung kann beispielsweise als Zahnradsegment ausgeführt sein. Bei dem dritten Element zur Übertragung der Linearbewegung kann es sich beispielsweise um ein Zahnstangenelement handeln. Mittels des ersten, zweiten und dritten Elements, also beispielsweise mittels des Pneumatikzylinders, des Zahnradsegments und des Zahnstangenelements, kann ein Drehmoment erzeugt werden.
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Die Greifeinrichtung weist ein Greifelement auf, das vorzugsweise zumindest zwei zueinander bewegliche Klemmelemente umfasst. Weiterhin weist die Greifeinrichtung einen ersten Greifmechanismus und einen zweiten Greifmechanismus auf. Der erste Greifmechanismus ist dazu ausgebildet, einen zu prüfenden Schweißbolzen mit einer vorgegebenen ersten Klemmkraft zu greifen. Beispielsweise kann der erste Greifmechanismus eine Feder, wie z. B. eine Schraubenfeder, umfassen. Alternativ kann der erste Greifmechanismus beispielsweise einen Pneumatikzylinder umfassen. Der zweite Greifmechanismus ist dazu ausgebildet, den zu prüfenden Schweißbolzen mit einer vorgegebenen zweiten Klemmkraft zu greifen. Vorzugsweise umfasst der zweite Greifmechanismus einen Pneumatikzylinder. Die erste Klemmkraft unterscheidet sich vorzugsweise von der zweiten Klemmkraft. Insbesondere wird bevorzugt, dass die vorgegebene zweite Klemmkraft größer ist als die vorgegebene erste Klemmkraft.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Prüfeinheit einen Näherungsschalter auf, der dazu ausgebildet ist, eine Stellung der zueinander beweglichen Klemmelemente zu detektieren. Insbesondere soll mit dem Näherungsschalter eine Stellung der Klemmelemente nach einem Aktivieren des ersten Greifmechanismus detektiert werden. Bei dem Näherungsschalter kann es sich beispielsweise um einen induktiven Näherungsschalter handeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Prüfeinheit derart ausgebildet, dass bei einer Detektion einer vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente der zweite Greifmechanismus aktiviert wird. Insbesondere kann mittels des Näherungsschalters festgestellt werden, ob die zueinander beweglichen Klemmelemente die vorgegebene Endstellung erreicht haben und bei Erreichen der vorgegebenen Endstellung der zweite Greifmechanismus initiiert wird. Dadurch kann der zu prüfende Schweißbolzen nach dem Erreichen der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente mit der vorgegebenen zweiten Klemmkraft gegriffen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Prüfeinheit derart ausgebildet, dass bei einer Detektion einer von der vorgegebenen Endstellung abweichenden Stellung der Klemmelemente eine Drehbewegung des Greifelements erfolgt, und zwar vorzugsweise bis zum Erreichen der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente. Die Drehbewegung des Greifelements wird vorzugsweise mittels der Drehantriebseinrichtung durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehbewegung beispielsweise durch eine Drehung der Prüfeinheit, durch eine Drehung der gesamten Prüfvorrichtung und/oder durch eine Drehung eines mit der Prüfvorrichtung verbundenen Roboters erfolgen. Die Drehantriebseinrichtung kann beispielsweise über eine Lagerung mit der Greifeinrichtung verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Prüfeinheit derart ausgebildet, dass bei Detektion der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente und einem Aktivieren des zweiten Greifmechanismus eine Drehbewegung des Greifelements mittels der Drehantriebseinrichtung erfolgt. Somit kann nach dem Aktivieren des zweiten Greifmechanismus und dem damit verbundenen Greifen des zu prüfenden Schweißbolzens mit der vorgegebenen zweiten Klemmkraft durch die Drehbewegung eine Drehmomentprüfung des Schweißbolzens erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die Klemmelemente des Greifelements eine Aufnahmeöffnung, wobei das Greifelement vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die Aufnahmeöffnung zum Greifen eines zu prüfenden Schweißbolzens verkleinert werden kann. Beispielsweise kann das Greifelement derart ausgebildet sein, dass die Klemmelemente des Greifelements eine auf einen zu prüfenden Schweißbolzen aufgeschraubte Hutmutter übergreifen können. Nach dem Übergreifen der aufgeschraubten Hutmutter kann das Greifelement mittels der Klemmelemente z. B. einen an dem zu prüfenden Schweißbolzen ausgebildeten Flansch greifen. Die durch die Klemmelemente definierte Aufnahmeöffnung weist in einem geschlossenen Zustand vorzugsweise eine mehreckige Umfangslinie, insbesondere eine sechseckige oder achteckige Umfangslinie auf. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Greifelement in einem geschlossenen Zustand Klemmelemente einen mehreckigen Flansch eines Schweißbolzens, wie z. B. einen Sechskant- oder Achtkantflansch eines Schweißbolzens, optimal greifen kann. Die mehreckige Umfangslinie kann beispielsweise an einer Oberkante der Aufnahmeöffnung ausgebildet sein. Im geschlossenen Zustand wird der zu prüfende Schweißbolzen bzw. der Flansch des zu prüfenden Schweißbolzens beispielsweise zumindest in einem Teilumfang von den Klemmelementen berührt. Weiterhin kann im geschlossenen Zustand der zu prüfende Schweißbolzen bzw. der Flansch des zu prüfenden Schweißbolzens im gesamten Umfang von den Klemmelementen berührt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Prüfeinheit ein Wegmesssystem für eine Messung eines von dem Pneumatikzylinder der Drehantriebseinrichtung zurückgelegten Wegs auf. Weiterhin wird bevorzugt, dass eine Druckmessung des Pneumatikzylinders der Drehantriebseinrichtung erfolgt. Mittels des Wegmesssystems und der Druckmessung kann bei der Drehmomentprüfung vorteilhafterweise eine Überwachung des Weges des Pneumatikzylinders und damit des Drehwinkels der Drehantriebseinrichtung. bzw des Zahnradsegments vorgenommen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Prüfvorrichtung weiterhin eine Bearbeitungseinheit auf, die zur Bearbeitung einer Bauteiloberfläche des Bauteils dient. Insbesondere kann nach einem Abreißen eines Schweißbolzens bei der Prüfung der Schweißverbindung mittels der Bearbeitungseinheit die Bauteiloberfläche des Bauteils in einem Bereich, in welchem ein Schweißbolzen vor der Prüfung der Schweißverbindung mit dem Bauteil verbunden war, bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung der Bauteiloberfläche können beispielsweise von der Bauteiloberfläche abragende Teile der Schweißverbindung entfernt werden, sodass in dem Bereich anschließend ein neuer Schweißbolzen mit dem Bauteil verschweißt werden kann. Vorzugsweise weist die Bearbeitungseinheit eine Fräseinheit auf. Mittels der Fräseinheit kann die Bauteiloberfläche des Bauteils in dem Bereich, in dem ein Schweißbolzen bei der Prüfung abgerissen ist, bearbeitet werden. Weiterhin kann die Bearbeitungseinheit einen Pneumatikzylinder zur Erzeugung einer Vorschubbewegung sowie einen Spindelantrieb, beispielsweise einen pneumatisch angetriebenen Spindelantrieb, aufweisen. Darüber hinaus weist die Bearbeitungseinheit vorzugsweise ein Abstützelement zur Abstützung auf der Bauteiloberfläche des Bauteils sowie eine Absaugeinrichtung auf. Das Abstützelement kann beispielsweise als Abstützring ausgebildet sein. Mittels der Prüfvorrichtung, die eine Prüfeinheit und eine Bearbeitungseinheit aufweist, wird neben einem automatischen Prüfen von Schweißverbindungen vorteilhafterweise ein automatisches Nachsetzen von Schweißbolzen in einer Serienanlage ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Roboter angegeben, der eine hier beschriebene Prüfvorrichtung aufweist. Bei dem Roboter kann es sich beispielsweise um einen Industrieroboter handeln, der z. B. im Fahrzeugbau eingesetzt werden kann.
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Mit der hier beschriebenen Prüfvorrichtung ist eine automatisierte, taktzeitenneutrale Prüfung von Schweißverbindungen zwischen Schweißbolzen und Bauteilen möglich. Insbesondere können während der Prüfung eines verschweißten Bolzens weitere Bolzen gesetzt werden. Weiterhin wird durch die Automatisierung, bei der sichergestellt ist, dass immer ein identischer Prüfablauf mit denselben Prüfparametern vollzogen wird, vorteilhafterweise erreicht, dass Probleme, die beim Einsatz von Handgeräten auftreten, wie z. B. ein Verkanten oder Überdrehen bei bereits erreichtem Prüfmoment, vermieden werden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen von auf einem Bauteil aufgeschweißten Schweißbolzen angegeben. Die dabei zum Einsatz kommende Prüfvorrichtung kann eines oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Die vorher und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen gelten somit gleichermaßen für die Prüfvorrichtung wie auch für das Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen mittels der Prüfvorrichtung.
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Gemäß einer Ausführungsform werden eine hier beschriebene Prüfvorrichtung sowie ein Bauteil mit zumindest einem aufgeschweißten Schweißbolzen, der beispielsweise ein hubgezündeter Massebolzen sein kann, bereitgestellt. Die Prüfvorrichtung umfasst eine Prüfeinheit mit einer Drehantriebseinrichtung und einer Greifeinrichtung, die ein Greifelement sowie einen ersten und einen zweiten Greifmechanismus aufweist. Mittels des ersten Greifmechanismus wird der zu prüfende Schweißbolzen mit einer vorgegebenen ersten Klemmkraft gegriffen, beispielsweise indem die Klemmelemente des Greifelements einen Flansch des Schweißbolzens, der z. B. als Achtkantflansch ausgebildet sein kann, greifen. Bei dem Greifvorgang werden z. B. die Klemmelemente des Greifelements aufeinander zubewegt, wodurch eine Aufnahmeöffnung, die durch die Klemmelemente des Greifelements definiert sind, verkleinert wird. Die Aufnahmeöffnung weist in einem geschlossenen Zustand vorzugsweise eine Umfangslinie auf, die in ihrer Form einer Umfangslinie des Flansches des zu prüfenden Schweißbolzens entspricht. Dadurch kann ein Kraft- und Formschluss zwischen dem Greifelement und dem Schweißbolzen erzielt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Hutmutter auf einen Gewindeschaft des zu prüfenden Schweißbolzens aufgeschraubt. Die Hutmutter kann beispielsweise in radialer Richtung über einen Flansch des Schweißbolzens hinausragen. Vorzugsweise übergreift das Greifelement der Greifeinrichtung beim ersten Greifmechanismus die Hutmutter, indem die zwischen den Klemmelementen gebildete Aufnahmeöffnung erst nach dem Übergreifen verkleinert wird, sodass der Schweißbolzen am Flansch gegriffen werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird mittels eines Näherungsschalters der Prüfeinheit, welcher beispielsweise als induktiver Näherungsschalter ausgebildet sein kann, eine Stellung der zueinander beweglichen Klemmelemente detektiert. Wenn die detektierte Stellung einer vorgegebenen Endstellung entspricht, wird der zweite Greifmechanismus aktiviert, wodurch der Schweißbolzen mit einer vorgegebenen zweiten Klemmkraft, die vorzugsweise die erste Klemmkraft übersteigt, gegriffen wird.
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Wird andererseits eine von der vorgegebenen Endstellung abweichende Stellung der Klemmelemente detektiert, erfolgt mittels der Drehantriebseinrichtung eine Drehbewegung des Greifelements bis zum Erreichen der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente. Dann wird der zweite Greifmechanismus aktiviert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt nach einem Aktivieren des zweiten Greifmechanismus eine Drehmomentprüfung des zu prüfenden Schweißbolzens, indem mittels der Drehantriebseinrichtung eine Drehbewegung des Greifelements bewirkt wird. Beispielsweise kann mittels eines Pneumatikzylinders der Drehantriebseinrichtung die Greifeinrichtung um einen vorgegebenen Drehwinkel gedreht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der von dem Pneumatikzylinder der Drehantriebseinrichtung zurückgelegte Weg von einem Wegmesssystem der Prüfeinheit gemessen. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Überwachung des zurückgelegten Wegs des Pneumatikzylinders und somit des Drehwinkels erfolgen. Falls der Drehwinkel außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, kann dadurch eine Schädigung der Schweißnaht erkannt werden, selbst wenn der zu prüfende Schweißbolzen während des Prüfvorgangs nicht abreißt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Schweißbolzen, bei dem die Schweißverbindung bei der Drehmomentprüfung als unzureichend bewertet wird, beispielsweise durch ein Überschreiten eines vorgegebenen Drehwinkels, automatisch entfernt. Anschließend kann ein automatisches Nachbearbeiten der Bauteiloberfläche des Bauteils in diesem Bereich mittels der Bearbeitungseinheit erfolgen. Danach kann in einem automatisierten Prozess ein neuer Schweißbolzen in diesem Bereich gesetzt werden.
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Mittels des hier beschriebenen Verfahrens zur Prüfung von Schweißverbindungen können Schweißbolzen vorteilhafterweise taktzeitneutral durch einen Roboter geprüft werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der hier beschriebenen Prüfvorrichtung sowie des hier beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung mit einer Prüfeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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2 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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3 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung mit einer integrierten Prüf- und Bearbeitungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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4A und 4B schematische Darstellungen von Klemmelementen eines Greifelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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5 eine schematische Darstellung eines mit einem Bauteil verschweißten Schweißbolzens mit aufgeschraubter Hutmutter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
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6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Prüfung von Schweißverbindungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung 100 zur vollautomatischen Prüfung von Schweißverbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Prüfvorrichtung 100 eignet sich insbesondere zur Prüfung von Schweißverbindungen von Schweißbolzen 300, die auf einem Bauteil aufgeschweißt sind.
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Bei dem zu prüfenden Schweißbolzen 300 kann es sich z. B. um einen Schweißbolzen handeln, wie er in der 5 dargestellt ist. Vorzugsweise weist der Schweißbolzen einen Anschweißabschnitt 310, einen Flansch 320, und einen Gewindeschaft, auf welchen eine Hutmutter 330 aufgeschraubt ist, auf. Der Anschweißabschnitt 310 des Schweißbolzens 300 ist mit einem Bauteil 200, das beispielsweise ein Fahrzeugbauteil sein kann, verschweißt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Flansch 320 des Schweißbolzens 300 als Achtkantflansch ausgebildet. Die Hutmutter 330 überragt in einer zu einer Längsachse 340 des Schweißbolzens 300 radialen Richtung zumindest stellenweise den Flansch 320.
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Die Prüfvorrichtung 100 weist eine Prüfeinheit 400 auf, die eine Greifeinrichtung 410 und eine Drehantriebseinrichtung 420 umfasst. Die Greifeinrichtung 410 ist mit der Drehantriebseinrichtung 420 über eine Lagerung 424 verbunden. Die Drehantriebseinrichtung 420 weist einen Pneumatikzylinder 421, ein Zahnstangenelement 422, und ein Zahnradsegment 423 auf. Der Pneumatikzylinder 421 dient einer Erzeugung einer Linearbewegung, welche vom Zahnstangenelement 422 übertragen und vom Zahnradsegment 423 in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird. Die Greifeinrichtung 410 weist ein Greifelement 411 mit zwei zueinander beweglichen Klemmelementen 412, 413 auf. Die Klemmelemente 412, 413 können z. B. wie in den 4A und 4B dargestellt ausgebildet sein. Beispielsweise weisen die Klemmelemente 412, 413 Klemmbacken 414 auf, deren äußere Form zumindest teilweise an eine äußere Form des zu prüfenden Schweißbolzens 300, insbesondere an die äußere Form eines e Bestandt 320 des Schweißbolzens 300, angepasst ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Klemmbacken 414 in einem geschlossenen Zustand eine achteckige Umfangslinie und eignen sich somit insbesondere zur Prüfung von Schweißbolzen 300, die einen Achtkantflansch aufweisen. Vorzugsweise liegen die Klemmbacken 414 im geschlossenen Zustand vollständig am Flansch 320 des zu prüfenden Schweißbolzens 300 an.
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Die Greifeinrichtung 410 weist weiterhin einen ersten Greifmechanismus und einen zweiten Greifmechanismus auf. Der erste Greifmechanismus ist dazu ausgebildet den zu prüfenden Schweißbolzen 300 mit einer vorgegebenen ersten Klemmkraft zu greifen. Der zweite Greifmechanismus ist dazu ausgebildet den Schweißbolzen 300 mit einer vorgegebenen zweiten Klemmkraft, die vorzugsweise größer ist als die erste Klemmkraft, zugreifen.
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Des Weiteren weist die Prüfeinheit 400 einen induktiven Näherungsschalter auf, der dazu ausgebildet ist eine Stellung der zueinander beweglichen Klemmelemente 412, 413 zu detektieren. Die Detektion der Stellung der Klemmelemente 412, 413 kann insbesondere nach dem Aktivieren des ersten Greifmechanismus erfolgen. Die Prüfeinheit 400 ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass bei einer Detektion einer vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente 412, 413 der zweite Greifmechanismus aktiviert wird. Somit greift das Greifelement 411 der Greifeinrichtung 410, nachdem die Klemmelemente 412, 413 eine vorgegebene Entstellung erreicht haben, den zu prüfenden Schweißbolzen 300 mit der vorgegebenen zweiten Klemmkraft.
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Weiterhin ist die Prüfeinheit der Prüfvorrichtung derart ausgebildet, dass bei einer Detektion einer von der vorgegebenen Endstellung abweichenden Stellung der Klemmelemente 412, 413 mittels der Drehantriebseinrichtung eine Drehbewegung des Greifelements erfolgt, und zwar insbesondere bis zu einem Erreichen der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente 412, 413. Bei Detektion der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente hingegen erfolgt eine Drehmomentprüfung des zu prüfenden Schweißbolzens 300 mittels einer über die Drehantriebseinrichtung 420 ausgeführten Drehbewegung des Greifelements 411.
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Die Klemmelemente 412, 413 des Greifelements 411 definieren eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des zu prüfenden Schweißbolzens 300, wobei das Greifelement 411 derart ausgebildet ist, dass die Aufnahmeöffnung zum Greifen des Schweißbolzens 300 verkleinert werden kann. Weiterhin ist das Greifelement 411 derart ausgebildet, dass die Klemmelemente 412, 413 des Greifelements 411 eine Hutmutter 330, die auf den zu prüfenden Schweißbolzen 300 aufgeschraubt ist, übergreifen können.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung einer Bearbeitungseinheit 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Bearbeitungseinheit 500 weist einen Pneumatikzylinder 510 zur Erzeugung einer Vorschubbewegung, einen pneumatisch betriebenen Spindelantrieb 520, eine Fräseinheit 530, ein Abstützelement 540 zum Abstützen der Bearbeitungseinheit 500 auf einer Bauteiloberfläche eines Bauteils sowie eine Absaugeinrichtung 550 auf. Mittels der Fräseinheit 530 der Bearbeitungseinheit 500 können von der Bauteiloberfläche des Bauteils abragende Überreste eines zuvor mit dem Bauteil verbundenen Schweißbolzens, der während des Prüfverfahrens der Schweißverbindungen abgerissen ist, entfernt werden. Das Abstützelement 540 kann beispielsweise als Abstützring ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Prüfvorrichtung eine Prüfeinheit 400 und eine Bearbeitungseinheit 500 aufweist. Die Prüfeinheit 400 kann beispielsweise wie die im Zusammenhang mit der 1 beschriebene Prüfeinheit ausgebildet sein. Die Bearbeitungseinheit 500 der Prüfvorrichtung 100 kann z. B. wie die in 2 gezeigte Bearbeitungseinheit ausgeführt sein. Die Prüfvorrichtung 100 bildet beispielsweise ein an einem Industrieroboter montiertes Roboterwerkzeug.
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In der 6 ist schematisch ein Verfahren zur Prüfung von Schweißverbindungen von auf einem Bauteil 200 aufgeschweißten Schweißbolzen 300 dargestellt. Zunächst werden eine hier beschriebene Prüfvorrichtung 100 sowie ein Bauteil 200 mit zumindest einem aufgeschweißten Schweißbolzen 300 bereitgestellt. Die Prüfvorrichtung 100 umfasst eine Prüfeinheit 400 mit einer Drehantriebseinrichtung 420 und einer Greifeinrichtung 410, die ein Greifelement 411 und einen ersten und einen zweiten Greifmechanismus aufweist.
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Im Verfahrensschritt A wird der zu prüfende Schweißbolzen 300 im ersten Greifmechanismus von zwei zueinander beweglichen Klemmelementen 412, 413 des Greifelements 411 mit einer definierten ersten Klemmkraft gegriffen. Bei dem Greifvorgang übergreifen die Klemmelemente 412, 413 des Greifelements 411 beispielsweise eine auf dem zu prüfenden Schweißbolzen 300 aufgeschraubte Hutmutter 330, die in radialer Richtung einen Flansch 320 des Schweißbolzens 300 überragt. Vorzugsweise wird der Schweißbolzen 300 durch eine Verkleinerung einer durch die Klemmelemente 412, 413 des Greifelements 411 gebildeten Aufnahmeöffnung am Flansch 320 gegriffen. Der Flansch 320 kann beispielsweise als Achtkantflansch ausgebildet sein.
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Ein induktiver Näherungsschalter der Prüfeinheit 400 detektiert im Verfahrensschritt B eine Stellung der zueinander beweglichen Klemmelemente 412, 413. Falls im Schritt B eine von einer vorgegebenen Endstellung abweichende Stellung der Klemmelemente 412, 413 detektiert wird, erfolgt im Verfahrensschritt C eine Drehbewegung der Greifeinrichtung 410 mittels der Drehantriebseinrichtung 420 bis zu einem Erreichen der vorgegebenen Endstellung der Klemmelemente 412, 413. Falls hingegen im Schritt B bereits die vorgegebene Entstellung der Klemmelemente 412, 413 festgestellt wird, entfällt dieser Schritt C. Im Verfahrensschritt D wird danach der zweite Greifmechanismus aktiviert, bei dem der zu prüfende Schweißbolzen 300 mit einer vorgegebenen zweiten Klemmkraft, die die erste Klemmkraft übersteigt, von den Klemmelementen 412, 413 gegriffen wird. Anschließend erfolgt mittels der Drehantriebseinrichtung 420, die mittels eines Pneumatikzylinders 421 gesteuert wird, im Schritt E eine Drehbewegung der Klemmelemente 412, 413 und damit eine Drehmomentprüfung des Schweißbolzens 300. Der von dem Pneumatikzylinder 421 der Drehantriebseinrichtung 420 dabei zurückgelegte Weg wird vorzugsweise von einem Wegmesssystem der Prüfeinheit 400 gemessen, sodass eine Überwachung des zurückgelegten Wegs des Pneumatikzylinders 421 und damit des Drehwinkels erfolgen kann.
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Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Prüfvorrichtung
- 200
- Bauteil
- 300
- Schweißbolzen
- 310
- Anschweißabschnitt
- 320
- Flansch
- 330
- Hutmutter
- 340
- Längsachse
- 400
- Prüfeinheit
- 410
- Greifeinrichtung
- 411
- Greifelement
- 412, 413
- Klemmelement
- 414
- Klemmbacke
- 420
- Drehantriebseinrichtung
- 421
- Pneumatikzylinder
- 422
- Zahnstangenelement
- 423
- Zahnradsegment
- 424
- Lagerung
- 500
- Bearbeitungseinheit
- 510
- Pneumatikzylinder
- 520
- Spindelantrieb
- 530
- Fräseinheit
- 540
- Abstützelement
- 550
- Absaugeinrichtung
- A bis E
- Verfahrensschritte
