DE102011006532A1 - Device for welding axle carrier component of motor vehicle, has sensor arrangement that senses gap between components which are conveyed with clamping elements to welding position, and performs quality control of welded components - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung, insbesondere zum automatischen Verschweißen von Achsträgerteilen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a welding device, in particular for the automatic welding of axle support parts of motor vehicles according to the preamble of
Eine derartige Schweißvorrichtung ist aus der
Das bekannte Verfahren mag bei einfachen Bauteilgeometrien anwendbar sein. Bei komplizierten Geometrien, wie den genannten Achsträgerteilen von Kraftfahrzeugen ist eine Echtzeit-Einstellung von Schweißprozess-Steuerbefehlen praktisch nicht möglich, da die dafür erforderliche Mitführung der Sensoreinrichtung mit dem Schweißkopf an Platzproblemen scheitert. Hinzu kommt die mechanisch/optisch/thermische Beeinträchtigung der in der Nähe des Schweißortes angeordneten SensoreinrichtungThe known method may be applicable to simple component geometries. In the case of complicated geometries, such as the mentioned axle carrier parts of motor vehicles, a real-time adjustment of welding process control commands is practically impossible because the necessary entrainment of the sensor device with the welding head fails because of space problems. Added to this is the mechanical / optical / thermal impairment of the arranged near the welding location sensor device
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass selbst unter schwierigen Schweißbedingungen und vor allem für komplizierte Bauteilgeometrien eine hohe Schweißqualität mit geringem Geräte- und Rechenaufwand erreicht wird.The object of the invention is to provide a welding device of the type mentioned in such a way that even under difficult welding conditions and especially for complicated component geometries high welding quality with low equipment and computing effort is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schweißvorrichtung gelöst.This object is achieved by the characterized in
Die Erfindung weist mehrere Besonderheiten auf.The invention has several special features.
Zum einen besitzt die Sensoranordnung eine Doppelfunktion. Sie dient dazu, den Verlauf und die Querschnittsgeometrie, insbesondere die Spaltbreite des Fügespalts zwischen den zu verschweißenden Bauteilen zu erfassen. Zusätzlich wird mit ihrer Hilfe die Qualitätskontrolle der die beiden Bauteile aneinander fixierenden Schweißnaht durchgeführt.On the one hand, the sensor arrangement has a dual function. It serves to detect the course and the cross-sectional geometry, in particular the gap width of the joint between the components to be welded. In addition, with their help, the quality control of the two components fixing weld seam is performed.
Es ist dabei möglich, gleichzeitig mehrere Fügespalte zu detektieren und die nach dem Schweißvorgang vorhandenen Schweißnähte qualitativ zu bewerten. Insofern besitzt die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung und das mit ihrer Hilfe durchgeführte Schweißverfahren einen deutlichen Zeitvorteil gegenüber beispielsweise einem herkömmlichen Lasertriangulationsverfahren, bei dem in der Regel lediglich die Vermessung eines Fügespalts bzw. einer Schweißnaht möglich ist und mehrere Objekte (Spalt/Naht) sequentiell zu behandeln sind.It is possible to simultaneously detect several joining gaps and to qualitatively evaluate the welds existing after the welding process. In this respect, the welding device according to the invention and the welding process carried out with its aid has a clear time advantage over, for example, a conventional laser triangulation method in which usually only the measurement of a joining gap or a weld is possible and several objects (gap / seam) are to be treated sequentially.
Die beiden Funktionen werden außerhalb des eigentlichen Schweißvorgangs durchgeführt. Die Abtastung erfolgt vor, die Qualitätskontrolle nach dem Schweißvorgang.The two functions are performed outside the actual welding process. The scanning is done before, the quality control after the welding process.
Schließlich ist die Sensoranordnung räumlich vom eigentlichen Schweißort getrennt. Dadurch kann mechanisch/optisch/thermische Beeinträchtigung der Sensoranordnung weitestgehend vermieden werden.Finally, the sensor arrangement is spatially separated from the actual welding site. As a result, mechanical / optical / thermal impairment of the sensor arrangement can be largely avoided.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden gemäß Anspruch 2 die zu verschweißenden Bauteile in einer Ausgangsposition durch mehrere Kameras als Bestandteil der Sensoranordnung abgetastet. Dadurch wird ein räumliches Bild des Beobachtungsortes, hier der einzelnen Bildpunkte der Schweißnaht und damit eine besonders aussagekräftige Information über die Qualität der Schweißnaht gewonnen. Diese Weiterbildung der Erfindung für die Qualitätskontrolle eines Beobachtungspunktes ist im Prinzip aus der
Allerdings ergibt sich eine deutliche Verbesserung der gewonnenen Qualitätsaussage bei geringerem Rechenaufwand, wenn das Kamera-Istbild der Schweißnaht bzw. des Schweißnaht-Abschnitts mit entsprechenden Soll-Bildern verglichen wird. Die dafür verwendeten Bildanalyse-Verfahren sind weitverbreitet.However, there is a significant improvement in the quality statement obtained with less computational effort when the actual camera image of the weld or the weld section is compared with corresponding target images. The image analysis methods used for this purpose are widespread.
Schließlich lässt sich eine weitere Verbesserung der Qualitätsaussage mit den im Patentanspruch 4 angegebenen Mitteln erreichen.Finally, a further improvement of the quality statement can be achieved with the means indicated in
Während bisher die Erfindung lediglich an Hand einer einzelnen Schweißnaht erläutert wurde, ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Erfindung, wenn eine Mehrzahl von Kameras zur Beobachtung einer Mehrzahl von Schweißnähten eingesetzt wird. Die Kameras betrachten dabei in der Regel mehrere Schweißnähte und auf die einzelne Schweißnaht bezogen unter verschiedenen Winkeln. Da sie stationär sind, wird der für den Soll-/Istbild-Vergleich erforderliche Rechenaufwand gering gehalten, bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit der Qualitätsaussage.While hitherto the invention has been explained only with reference to a single weld seam, a clear improvement of the invention results when a plurality of cameras are used to observe a plurality of welds. As a rule, the cameras look at several weld seams and refer to the individual weld seams at different angles. Since they are stationary, the computational effort required for the target / actual image comparison is kept low, while at the same time high reliability of the quality statement.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter DarstellungThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with the drawings. It shows in a highly schematic representation
Die in den Figuren gezeigte Schweißvorrichtung dient zum automatischen Verschweißen von Achsträgerteilen
Die Schweißvorrichtung besteht im wesentlich aus einem Handlingroboter
In den Figuren sind Spannelemente S schematisch dargestellt, mit denen die einzelnen Komponenten des Achsträgerteils
Der Handlingroboter
Dort wird ein 3-dimensionales Bild der miteinander zu verschweißenden Komponenten gewonnen und die an den Schweißrobotern
Das fertige Achsträgerteil
Dort wird wiederum 3-dimensional die Maßabweichung der mehreren Schweißnähte und der geometrischen Nahtqualität bestimmt. Hierzu werden die jeweiligen Kamera-Istbilder mit entsprechenden Sollbildern verglichen und mittels einer an sich bekannten Bildvergleichs-Software eine Qualitätsaussage für die verschiedenen Schweißnähte gewonnen. Die Ist- und Sollbilder werden dabei einer Graubildauswertung und einem Vergleich der Grauwerte mit den Grauwerten einer Referenz-Schweißnaht unterzogen.There, in turn, the dimensional deviation of the multiple welds and the geometric seam quality is determined 3-dimensionally. For this purpose, the respective camera actual images are compared with corresponding target images and obtained by means of a known image comparison software, a quality statement for the various welds. The actual and target images are subjected to a gray image evaluation and a comparison of the gray values with the gray values of a reference weld.
Gleichzeitig wird bei ordnungsgemäßer Durchführung der Schweißarbeiten diese Tatsache dokumentiert und in einem elektronischen Speicher (nicht dargestellt) aufgezeichnet.At the same time, if the welding work is carried out properly, this fact is documented and recorded in an electronic memory (not shown).
Das in der Regel fehlerfreie Achsträgerteil wird in eine Endposition gebracht (
Sollte eine der Schweißnähte nicht ordnungsgemäß sein, wird das Bauteil mit einer entsprechenden Fehlerinformation ausgeschleust und einer Nacharbeit unterzogen. Sind die Schweißnähte hingegen ordnungsgemäß, wird der nächste reguläre Bearbeitungsschritt durchgeführt.If one of the welds is not correct, the component is ejected with a corresponding error information and subjected to reworking. If the welds are correct, the next regular processing step is performed.
Insbesondere achssymmetrische Teile, wie beispielsweise ein Vorderachsträger kann auch von den beiden Schweißrobotern
Jede Schweißnaht wird unabhängig von allen anderen, auch symmetrisch angeordneten Schweißnähten mit optimalen Schweißparametern (Schweißgeschwindigkeit, -Spannung und -Strom, sowie Drahtvorschub) geschweißt. Die optimalen Schweißparameter und Schweißbrennerverfahrwege sind im Programm der Brenner-Robotersteuerung
Nach dem Schweißprozess wird jede Naht durch die Kameras
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4326338 C [0002] DE 4326338 C [0002]
- US 7324712 [0011] US 7324712 [0011]
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