DE102021112768A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem 3D-Karosserivermessungsystem (11), welches einen Gelenkarm (12) und einen am Gelenkarm (12) montierten Abtaster (22) aufweist, der als Bolzenschweißgerät ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie.
  • Bei der Produktion eines Kraftfahrzeugs wird in einer Fabrik aus unterschiedlichen Baugruppen wie zum Beispiel Längsträgern, Querträgern, Schwellern und Säulen eine Kraftfahrzeugkarosserie durch Verschweißen der Baugruppen hergestellt. An einer solchen Kraftfahrzeugkarosserie, die auch als Karosserierohbau bezeichnet wird, werden in der Fabrik Schweißbolzen angesetzt und mit dem Karosserierohbau verschweißt, wobei an solchen Schweißbolzen insbesondere crash-relevante Bauteile wie Kraftstoffleitungen oder Bremsleitungen montiert werden. Abhängig vom Kraftfahrzeug werden am Ende des Fertigungsprozesses der Kraftfahrzeugkarosserie bzw. am Ende des Fertigungsprozesses des Karosserierohbaus eine Vielzahl von Schweißbolzen angeschweißt, insbesondere zwischen 300 und 400 Stück je Kraftfahrzeug. Dies erfolgt in der Fabrik mithilfe der Schweißroboter an der Fertigungsstraße der Kraftfahrzeugkarosserie bzw. des Karosserierohbaus.
  • Ein Unfall kann es erforderlich machen, ein beschädigtes Bauteil der Kraftfahrzeugkarosserie bzw. des Karosserierohbaus gegen ein Ersatzteil zu ersetzen. Auch an solchen Ersatzteilen müssen Schweißbolzen befestigt sein.
  • Bislang wird zum Anbringen von Schweißbolzen an Ersatzteilen so vorgegangen, dass die Ersatzteile in der Fabrik unter Zuhilfenahme von Positionierungshilfen, wie zum Beispiel Blechschablonen, fabrikseitig mit Schweißbolzen versehen werden, wobei dann in einer Werkstatt solche mit Schweißbolzen fabrikseitig versehenen Ersatzteile bei der Reparatur eines Kraftfahrzeugs verbaut werden. Das fabrikseitige Anbringen der Schweißbolzen auf Ersatzteilen ist jedoch aufwendig und teuer.
  • US 2020 / 0 086 416 A1 , US 2018 / 0 065 204 A1 und US 2003 / 0 141 347 A1 offenbaren unterschiedliche Verfahren zum fabrikseitigen Anbringen von Schweißbolzen an einer Kraftfahrzeugkarosserie.
  • DE 101 59 764 C1 betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Positionsfehlern von Schweißbolzen an Fahrzeugbauteilen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bolzenschweißen verfügt über ein 3D-Karosserivermessungsystem, welches einen Gelenkarm und einen am Gelenkarm montierten Abtaster aufweist, der als Bolzenschweißgerät ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, innerhalb einer Werkstatt bei einem Reparaturprozess eines Fahrzeugs Schweißbolzen kostengünstig und hochgenau an einem Ersatzteil durch Schweißen anzubringen. Das fabrikseitige Anbringen von Schweißbolzen auf ein Ersatzteil kann demnach entfallen. Die Schweißbolzen werden erst bei der Reparatur eines Kraftfahrzeugs werkstattseitig auf ein Ersatzteil aufgebracht.
  • Die Vorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, nach Aufnahme von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil oder an einem Referenzbauteil Soll-Positionen für solche Bolzen zu ermitteln, die über Bolzenschweißgerät am Karosseriebauteil zu verschweißen sind. So können einfach und hochgenau die Soll-Positionen für die Bolzen ermittelt werden. Bei der Ermittlung de Soll-Positionen für die Bolzen werden Geometriedaten des Karosseriebauteils, an welchen die Bolzen anzuschweißen sind, berücksichtigt.
  • Die Vorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, abhängig von den Soll-Positionen für die Bolzen und abhängig von einer Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters ein Signal zur automatisierten Positionierung des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters am Karosseriebauteil zu generieren, derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters mit den Soll-Positionen für die Bolzen in Übereinstimmung bringbar ist. So ist es möglich, die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters einfach und zuverlässig in Übereinstimmung mit einer Soll-Position für einen anzuschweißenden Bolzen zu bringen und dann, wenn die Ist-Position als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters mit der jeweiligen Soll-Position für den jeweiligen Bolzen übereinstimmt, den jeweiligen Bolzen hochgenau an das Karosseriebauteil anzuschweißen.
  • Das Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie umfasst zumindest die folgenden Schritte: Anfahren von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil oder an einem Referenzbauteil über den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster und Aufnehmen der Referenzpunkte. Ermitteln von Soll-Positionen für Bolzen abhängig von den Referenzpunkten und abhängig von einer bekannten Geometrie des Karosseriebauteils. Anfahren der Soll-Positionen für die Bolzen mit dem den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster, derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters mit einer Soll-Position eines Bolzens in Übereinstimmung gebracht wird. Anschweißen des jeweiligen Bolzens an der Soll-Position des Karosseriebauteils für den Bolzen mit Hilfe des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren, welches unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wird, erlaubt es werkstattseitig bei der Reparatur eines Kraftfahrzeugs Bolzen hochgenau an ein Ersatzteil anzuschweißen.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, wobei die Kraftfahrzeugkarosserie auch als Kraftfahrzeugrohbau bezeichnet wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren sollen werkstattseitig zum Einsatz kommen, also dann, wenn in einer Kraftfahrzeugwerkstatt bei Reparatur zum Beispiel eines Unfallschadens ein beschädigtes Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie gegen ein Ersatzteil auszutauschen ist.
  • 1 zeigt schematisiert eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere im Zusammenhang mit der Reparatur der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei die Vorrichtung 10 ein 3D-Karosserievermessungssystem 11 umfasst, welches einen Gelenkarm 12 und einen am Gelenkarm 12 montierten Abtaster 22 aufweist, der als Bolzenschweißgerät ausgebildet ist.
  • Der Gelenkarm 12 ist aus einer Vielzahl von Segmenten 12a, 12b, 12c, 12d zusammengesetzt, die relativ zueinander verlagerbar sind, insbesondere um Gelenke 13, 14, 15 und 16 relativ zueinander verdrehbar sind. Der als Bolzenschweißgerät ausgebildete Abtaster 22 ist um ein weiteres Gelenk17 relativ zum Segment 12d des Gelenkarms 12 verlagerbar.
  • Zumindest im Bereich einiger dieser Gelenke 13 bis 17 sind nicht gezeigte Sensoren verbaut, die Messwerte an einen Rechner 18 des 3D-Karosserivermessungsystems 11 übertragen, welcher dann abhängig von den Messwerten der Sensoren die Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 im Raum ermitteln kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, nämlich das 3D-Karosserivermessungsystem 11, ist eingerichtet, nach Aufnahme von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil der Kraftfahrzeugkarosserie, an welchem Bolzen anzuschweißen sind, oder nach Aufnahme von mindestens drei Referenzpunkten an einem Referenzbauteil, Soll-Positionen für Bolzen zu ermitteln, die über das Bolzenschweißgerät 22 am Karosseriebauteil zu verschweißen sind.
  • In diesem Zusammenhang ist die Vorrichtung 10 weiterhin eingerichtet, abhängig von den Soll-Positionen für die Bolzen und abhängig von einer Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 ein Signal zu automatisierten Positionierung des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 am Karosseriebauteil zu generieren, nämlich derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 mit einer jeweiligen Soll-Positionen für einen Bolzen automatisiert in Übereinstimmung gebracht werden kann.
  • So ist es möglich, dass die Vorrichtung 10 dann, wenn ein Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 und einer anzufahrenden Soll-Position für einen Bolzen kleiner als ein Schwellwert ist oder die Ist-Position der Soll-Position, ein erstes akustisches Signal erzeugt und ausgibt, welches akustisch anzeigt, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 in Übereinstimmung mit einer Soll-Position für den jeweiligen anzuschweißenden Bolzen gebracht wurde, sodass dann der Bolzen angeschweißt werden kann.
  • Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet sein, dann, wenn ein Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 und einer anzufahrenden Soll-Position für einen anzuschweißenden Bolzen größer als ein Schwellwert ist und sich der Abstand vergrößert, ein zweites akustisches Signal erzeugt und ausgibt, und dann, wenn der Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 und einer anzufahrenden Soll-Position für einen anzuschweißenden Bolzen größer als ein Schwellwert ist und sich der Abstand verkleinert, ein drittes akustisches Warnsignal erzeugt und ausgibt, welches sich vom zweiten akustischen Signal unterscheidet.
  • Das zweite und dritte akustischen Signal unterscheiden sich voneinander und vom ersten akustischen Signal.
  • Alternativ und zusätzlich können auch erste, zweite und dritte optische Signale erzeugt und ausgegeben werden.
  • Auf die obige Art und Weise kann automatisiert von einem in der Werkstatt arbeitenden Mechaniker einfach und zuverlässig der als Bolzenschweißgerät ausgebildete Abtaster 22 an eine Position verfahren werden, an welcher ein Bolzen anzuschweißen ist. Dies ist mit einer Genauigkeit von ± 1 mm möglich.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, und zwar unter Verwendung der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    • Anfahren von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil oder dem Referenzbauteil über den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster 22 und Aufnehmen der Referenzpunkte.
  • Ermitteln von Soll-Positionen für an das Karosseriebauteil anzuschweißende Bolzen, abhängig von den Referenzpunkten und abhängig von einer bekannten Geometrie des Karosseriebauteils.
  • Anfahren der Soll-Positionen für die anzuschweißenden Bolzen mit dem als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster 22 derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22 mit einer Soll-Position für einen Bolzen in Übereinstimmung gebracht wird.
  • Anschließendes Anschweißen des Bolzens an seiner Soll-Position des Karosseriebauteils mithilfe des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters 22.
  • 1 zeigt einen manuell betätigbaren Auslöser 19 am als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster 22, nach dessen Betätigung ein Bolzen an ein Karosseriebauteil angeschweißt wird.
  • 1 zeigt weiterhin ein Stromversorgungskabel 20 für den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster 22 sowie eine Versorgungsleitung für Schutzgas, wenn das Bolzenschweißen in Schutzgasatmosphäre durchzuführen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird werkstattseitig, also in einer Werkstatt, im Zuge einer Schadensreparatur eines Kraftfahrzeugs durchgeführt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2020/0086416 A1 [0005]
    • US 2018/0065204 A1 [0005]
    • US 2003/0141347 A1 [0005]
    • DE 10159764 C1 [0006]

Claims (7)

  1. Vorrichtung (10) zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem 3D-Karosserivermessungsystem (11), welches einen Gelenkarm (12) und einen am Gelenkarm (12) montierten Abtaster (22) aufweist, der als Bolzenschweißgerät ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eingerichtet ist, nach Aufnahme von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil oder an einem Referenzbauteil Soll-Positionen für Bolzen zu ermitteln, die über den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster (22) am Karosseriebauteil zu verschweißen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eingerichtet ist, abhängig von den Soll-Positionen für die Bolzen und abhängig von einer Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) ein Signal zur automatisierten Positionierung des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) am Karosseriebauteil zu generieren, derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) mit den Soll-Positionen für die Bolzen in Übereinstimmung bringbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe dann, wenn ein Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) und einer anzufahrenden Soll-Positionen für einen Bolzen kleiner als ein Schwellwert ist, ein erstes akustisches Signal erzeugt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe dann, wenn ein Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) und einer anzufahrenden Soll-Positionen für einen Bolzen größer als ein Schwellwert ist und sich der Abstand vergrößert, ein zweites akustisches Signal erzeugt, dieselbe dann, wenn ein Abstand zwischen der Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) und einer anzufahrenden Soll-Positionen für einen Bolzen größer als ein Schwellwert ist und sich der Abstand verkleinert, ein drittes akustisches Warnsignal erzeugt, welches sich vom zweiten akustischen Signal unterscheidet.
  6. Verfahren zum Bolzenschweißen an einem Karosseriebauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Vorrichtung zum Bolzenschweißen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit folgenden Schritten: Anfahren von mindestens drei Referenzpunkten an dem Karosseriebauteil oder dem Referenzbauteil über den als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster (22) und Aufnehmen der Referenzpunkte, Ermitteln von Soll-Positionen für Bolzen abhängig von den Referenzpunkten und einer bekannten Geometrie des Karosseriebauteils, Anfahren der Soll-Positionen für die Bolzen mit dem als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtaster (22), derart, dass die Ist-Position des als Bolzenschweißgerät ausgebildeten Abtasters (22) mit einer Soll-Position für ein Bolzen in Übereinstimmung gebracht wird, Anschweißen eines Bolzens an der jeweiligen Soll-Position des Karosseriebauteils für den Bolzen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe in einer Werkstatt im Zuge einer Schadensreparatur durchgeführt wird.
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