DE10241595A1

DE10241595A1 - Prüfeinrichtung für Schweißnähte von Automobilen

Info

Publication number: DE10241595A1
Application number: DE10241595A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kriegsch; Raul Botta
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2002-09-07
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für Schweißnähte (3), insbesondere für lasergeschweißte Nähte (3), von Automobilen. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung wenigstens eines Ultraschallelements (1). DOLLAR A Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Ultraschallelement (1) zur Überprüfung der Qualität der Schweißnaht (3) vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Ultraschallelement (1) zur Prüfung der Qualität von Schweißnähten (3), insbesondere von lasergeschweißten Nähten (3), bei Automobilen dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für Schweißnähte, insbesondere für lasergeschweißte Nähte, von Automobilen. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer entsprechenden Prüfeinrichtung zur Prüfung der Qualität von Schweißnähten bei Automobilen.
Bei Schweißverbindungen in der Automobilindustrie, das heißt bei Schweißnähten bei Automobilen, ist es notwendig, diese entsprechend bezüglich der Qualität der Schweißnähte zu prüfen und zwar im Hinblick auf die Festigkeit der Schweißverbindung und die durch das Schweißen erzielte Stärke der Verbindung der verschweißten Teile der Karosserie des Fahrzeugs. Bisher wurde eine derartige Prüfung per Sicht manuell durchgeführt oder beim Schweißen anhand der Helligkeit der Schweißflamme festgestellt, wie gut die Schweißnaht erfolgte. Hierbei kam es maßgeblich auf die Erfahrung der Personen an, die eine entsprechende Prüfung vorgenommen haben.
Derartige Prüfverfahren zur Prüfung der Qualität der Schweißnähte sind zum einen zeitaufwendig und zum anderen wenig verlässlich.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Prüfung von Schweißnähten, insbesondere von lasergeschweißten Nähten, von Automobilen zu vereinfachen und verlässlich zu gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Prüfeinrichtung für Schweißnähte, insbesondere für lasergeschweißte Nähte, von Automobilen, wobei wenigstens ein Ultraschallelement zur Überprüfung der Qualität der Schweißnaht vorgesehen ist.
Durch Vorsehen eines Ultraschallelements und eine entsprechende Prüfeinrichtung, ist es möglich, verlässliche Informationen über die Qualität der Schweißnähte zu erzielen. Hierbei wird mittels des Ultraschallelements ein in die Nähe der jeweiligen Schweißnaht eines Automobils eingebrachter Ultraschall detektiert und die Reflexion des Ultraschalls, insbesondere an den Schweißnähten, ausgewertet.
Wenn das wenigstens eine Ultraschallelement einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger umfasst, kann eine besonders kompakt bauende Prüfeinrichtung hergestellt werden. Der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger sind vorzugsweise in einem Gehäuse kombiniert. Eine besonders gute Kopplung an das Autoblech beziehungsweise an das Material des Autos, an dem die Schweißnaht angebracht wurde, ist dann gegeben, wenn an dem wenigstens einen Ultraschallelement wenigstens teilweise ein elastisches Material außen angeordnet ist. Das elastische Material ist hierbei vorzugsweise weich, insbesondere sehr weich, und/oder elastisch und beispielsweise Gummi. Als weiteres vorzugsweise verwendetes elastisches Material kann beispielsweise auch Viton benutzt werden. Das wenigstens eine Ultraschallelement ist vorzugsweise wenigstens teilweise ummantelt.
Eine besonders verlässliche und exakte, sichere, schnelle und prüferunabhängige Messung ist dann möglich, wenn wenigstens zwei Ultraschallelemente vorgesehen sind. Mittels zweier Ultraschallelemente, die in einer einzigen Prüfeinrichtung beziehungsweise in einer einzigen Haltevorrichtung angeordnet sind, ist eine sehr exakte Prüfung der Qualität der Schweißnähte ermöglicht. Eine besonders exakte Prüfung der Qualität der Schweißnähte ist dann gegeben, wenn wenigstens ein Verstellelement zum Verstellen der Lage des wenigstens einen Ultraschallelements zur Schweißnaht und/oder der Lage der wenigstens zwei Ultraschallelemente zueinander vorgesehen ist. In diesem Fall kann eine sehr exakte Positionierung des oder der Ultraschallelemente relativ zur Schweißnaht erfolgen, so dass ein besonders exaktes Ergebnis erzielbar ist. Bei den Verstellmöglichkeiten ist insbesondere an eine Verstellmöglichkeit des Winkels eines Ultraschallelements oder beider Ultraschallelemente zum Dach und/oder zur Seitenwand der Karosserie möglich, beziehungsweise eine Verstellmöglichkeit bezüglich der Dachkanalbreite beziehungsweise des Abstandes der Ultraschallelemente zueinander.
Wenn wenigstens ein Abstandsmittel zum Halten eines im Wesentlichen gleichen Abstands zur Schweißnaht vorgesehen ist, ist eine besonders einfache Vermessung beziehungsweise Prüfung der gesamten Schweißnaht möglich, und zwar durch einfaches Verschieben beziehungsweise Verfahren der Prüfeinrichtung, entlang der Schweißnaht. Eine besonders einfache Variante zur Einhaltung eines gleichmäßigen Abstands zur Schweißnaht ist dann gegeben, wenn das Abstandsmittel als Anschlagelement und/oder als Rolle ausgebildet ist. Ein entsprechendes Anschlagelement wirkt beispielsweise mit einer Kante, insbesondere einer Dachkammerkante des Kraftfahrzeugs zusammen. Es kann auch eine Nut in einem entsprechenden Anschlagelement vorgesehen sein, die in eine Kante eingebracht werden kann, so dass eine noch viel einfachere Konstanthaltung des Abstandes zur Schweißnaht ermöglicht ist. Im Falle einer Rolle oder mehrerer Rollen als Abstandsmittel ist die Rolle derart ausgestaltet, dass diese im Wesentlichen parallel zur Schweißnaht abrollt und damit das beziehungsweise die Ultraschallelemente parallel zur Schweißnaht bewegbar macht.
Wenn das wenigstens eine Ultraschallelement in der Prüfeinrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Prüffläche, in der die Schweißnaht angeordnet ist, bewegbar geführt ist, ist es möglich, das wenigstens eine Ultraschallelement gezielt auf entsprechende Ein- beziehungsweise Auskoppelflächen aufzudrücken beziehungsweise in entsprechende Wirkverbindung zu bringen, wobei unterschiedliche Höhen in der Karosserie besonders gut kompensiert werden können. Um eine im Wesentlichen senkrechte Bewegbarkeit des wenigstens einen Ultraschallelements in der Prüfeinrichtung vorzusehen, sind vorzugsweise entsprechende Führungen beziehungsweise wenigstens eine Führung in der Prüfeinrichtung angeordnet.
Wenn wenigstens ein Andruckmittel für das wenigstens eine Ultraschallelement vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Andruckmittel eine im Wesentlichen konstante Kraft des wenigstens einen Ultraschallelements, die auf die Prüffläche wirkt, erzeugt, ist eine besonders verlässliche Prüfung der Schweißnähte möglich. Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Andruckmittel eine Feder. Die Feder ist hierbei vorzugsweise eine Spiralfeder, die in einer Auslenkung im Wesentlichen senkrecht zur Fläche, in der sich die Schweißnaht befindet, die Kraft ausübt.
Die Aufgabe wird ferner durch die Verwendung wenigstens eines Ultraschallelements zur Prüfung der Qualität von Schweißnähten, insbesondere von lasergeschweißten Nähten, bei Automobilen gelöst. Mittels der Verwendung wenigstens eines Ultraschallelements ist eine besonders schnelle und sichere sowie verlässliche Prüfung der Qualität von Schweißnähten, insbesondere von lasergeschweißten Nähten, bei Automobilen möglich.
Wenn vorzugsweise wenigstens zwei Ultraschallelemente Verwendung finden, ist eine sehr akkurate und verlässliche Prüfung der Schweißnähte möglich. Wenn vorzugsweise das wenigstens eine Ultraschallelement ein Prüfkopf ist, der einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger umfasst, wird eine sehr kompakte Messeinrichtung möglich.
Wenn ferner zum Prüfen ein relativ zur Schweißnaht im Wesentlichen gleicher Abstand der Ultraschallelemente zur Schweißnaht bzw. zur Prüffläche und/oder ein im Wesentlichen gleicher Abstand der Ultraschallelemente voneinander und/oder ein im Wesentlichen konstanter Auflagedruck der Ultraschallelemente vorgesehen ist, ist eine sehr verlässliche Prüfung der Schweißnähte möglich.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, wobei im übrigen bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird.
1 zeigt eine Fotografie eines Prototyps einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung, und
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung, wobei einige Elemente der besseren Darstellbarkeit halber nicht dargestellt sind.
1 zeigt eine Fotografie eines Prototyps einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung. Die Prüfeinrichtung ist mit einer Haltevorrichtung versehen, die eine Halterung 8 im oberen Bereich aufweist, die mit einer Wand 11 verbunden ist. Die Wand 11 ist über eine weitere Halterung 17, and der ein Hebel 6 über eine Schraube 7 angelenkt ist, mit einer Rolle 2 verbunden. Die Wand 11 ist im unteren Bereich mit einer weiteren Rolle 2 verbunden, die im Bereich einer Dachkanalkante 14 entlangrollen kann. An der Dachkanalkante 14 sind ferner Anschlagelemente 4 vorgesehen, die exakt an der Dachkanalkante 14 entlang führen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Haltevorrichtung mittels drei Rollen 2, vorzugsweise aus Polyamid, und zwei Anschlägen 4, auch vorzugsweise aus Polyamid, entlang an der Dachkanalkante 14 führbar.
Die Ultraschallsensoren 1 werden getrennt voneinander senkrecht, beziehungsweise im Wesentlichen senkrecht zur jeweiligen Messfläche beziehungsweise Prüffläche, wie beispielsweise das Autodach 12 oder die Seitenwand 13, federnd über Federn 16 geführt, so dass sie mit annähernd gleichem Druck über die komplette Länge des Fahrzeugs geführt werden können. Die Ultraschallprüfköpfe 1 sind über die Führungen 10 senkrecht zur Prüffläche bewegbar gelagert. Zur Einstellung der Lage des in 1 links angeordneten Ultraschallprüfkopfes 1 ist eine Verstellhalterung 9 vorgesehen, in der eine Nut und zwei Schraubverbindungen vorgesehen sind, mittels der die Lage entsprechend verstellt werden kann. In diesem Fall ist eine Lageverstellung über einen Kreisabschnitt ermög licht, so dass zum einen der Abstand des links angeordneten Ultraschallprüfkopfes 1 zu der Schweißnaht 3 beziehungsweise dem rechts angeordneten Ultraschallprüfkopf 1 ermöglicht ist und zum anderen auch der Winkel verstellt werden kann. Die in der Verstellhalterung 9 angeordnete Nut ist sehr, gut in 2 erkennbar. Es können auch anders geformte Nuten vorgesehen sein, beziehungsweise können auch zwei Verstellhalterungen 9 für einen Ultraschallprüfkopf 1 oder für jeweils einen Ultraschallprüfkopf 1 vorgesehen sein, wobei zum einen geradlinige Nuten beziehungsweise gekrümmte Nuten vorgesehen sein können oder aber auch einfach nur Drehpunkte. Eine andere Möglichkeit der Verstellung des Winkels der gesamten Halterung beziehungsweise der gesamten Prüfeinrichtung zur Schweißnaht 3 ist über den Hebel 6, die Schraube 7, die Halterung 17 und die Rolle 2 gegeben. An dieser Stelle ist der Winkel zwischen dem Hebel 6 und der Halterung 17 veränderbar, so dass bei entsprechender Führung über die Rollen 2 und die Anschlagelemente 4 sich ein gewisser Winkel der Ultraschallprüfköpfe 1 zu der Prüffläche ergibt.
Die Ultraschallprüfköpfe 1 sind mit einem weichen Gummi umhüllt und werden aufgrund der Federkraft der Federn 16 und naturgemäß auch der Schwerkraft auf die Prüffläche gedrückt. Durch die Verwendung eines Gummis ist es besonders effektiv möglich, Ultraschallimpulse sicher in das Blech einzukoppeln beziehungsweise aus dem Blech auszukoppeln. Der Vorteil der Prüfeinrichtung ist insbesondere auch derjenige, dass nur eine Haltevorrichtung benötigt wird, die sehr gleichmäßig entlang der Schweißnaht beziehungsweise in diesem Ausführungsbeispiel entlang einer Dachkanalkante 14 entlanggeführt werden kann. Aufgrund der diversen Verstellmöglichkeiten des Winkels zum Dach, des Winkels zur Seitenwand und auch einer Anpassbarkeit auf die Dachkanalbreite, ist eine Vielzahl von Dach-Seitenwandvarianten mit der erfindungsgemä ßen Einrichtung messbar. Damit kann eine Vielzahl von verschiedenen Schweißnähten, beziehungsweise Orten von Schweißnähten, auf deren Qualität überprüft werden.
Um vergleichbare Messungen zu erzielen, ist ein gleichbleibender Druck der Ultraschallprüfköpfe auf dem Blech und eine parallele Führung der Ultraschallprüfköpfe an der Dachkanalkante entlang notwendig, was mit der Erfindung realisierbar ist.
Mittels Kabel 5 werden elektrische Signale, wie insbesondere in elektrische Signale umgewandelte gemessene Ultraschallsignale zu einer Auswerteeinheit geführt. Die Auswerteeinheit, die in den Figuren nicht dargestellt ist, kann ein üblicher mit einem Auswerteprogramm versehener Computer sein. Das Kabel 5 dient auch dazu, ein elektrisches Signal bzw. elektrische Energie zu dem ein Ultraschallsignal erzeugendes Ultraschallelement 1 zuzuführen.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Prüfeinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel sind beispielsweise drei Rollen 2 dargestellt, wobei die dritte Rolle hinter der links angeordneten Rolle 2 verborgen ist, da die vordere linke Rolle 2 die hintere abdeckt. Mittels dieser Anordnung können die links angeordneten Rollen 2 entlang einer Dachkanalkante, die in 2 nicht dargestellt ist, entlanggefahren werden. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß 1 sind in 2 auch jeweils zwei Federn 16 an den Führungen 10 vorgesehen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung ist ein annähernd konstanter Einschallwinkel des Ultraschalls ermöglicht.
Als weitere Variante der Erfindung kann ein Ultraschallelement Ultraschall in die Prüffläche einkoppeln und das andere Ultraschallelement Ultraschall aus der Prüffläche auskoppeln. Ferner ist eine Automatisierung des Ultraschallprüfverfahrens mit einem Roboter ermöglicht.
Die Ultraschallprüfköpfe sind beispielsweise Prüfköpfe, die von der Fa. Krautkrämer, Deutschland, hergestellt werden.

1: Ultraschallprüfkopf
2: Rolle
3: Schweißnaht
4: Anschlagelement
5: Kabel
6: Hebel
7: Schraube
8: Halterung
9: Verstellhalterung
10: Führungselement
11: Wand
12: Autodach
13: Seitenwand
14: Dachkanalkante
15: Halterung
16: Feder

Claims

Prüfeinrichtung für Schweißnähte (3), insbesondere für lasergeschweißte Nähte (3), von Automobilen, wobei wenigstens ein Ultraschallelement (1) zur Überprüfung der Qualität der Schweißnaht (3) vorgesehen ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ultraschallelement (1) einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger umfasst.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Ultraschallelement (1) wenigstens teilweise ein elastisches Material außen angeordnet ist.
Prüfeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Ultraschallelemente (1) vorgesehen sind.
Prüfeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verstellelement (6, 7, 9, 10) zum Verstellen der Lage des wenigstens einen Ultraschallelements (1) zur Schweißnaht (3) und/oder der Lage der wenigstens zwei Ultraschallelemente (1) zueinander vorgesehen ist.
Prüfeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abstandsmittel (2, 4) zum Halten eines im Wesentlichen gleichen Abstands zur Schweißnaht (3) vorgesehen ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmittel (2, 4) als Anschlagelement (4) und/oder als Rolle (2) ausgebildet ist.
Prüfeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ultraschallelement (1) in der Prüfeinrichtung im Wesentlichen senkrecht bewegbar zu einer Prüffläche geführt ist, in der die Schweißnaht (3) angeordnet ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Andruckmittel (16) für das wenigstens eine Ultraschallelement (1) vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Andruckmittel (1) eine im Wesentlichen konstante Kraft des wenigstens einen Ultraschallelements (1), die auf die Prüffläche wirkt, erzeugt.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Andruckmittel (16) eine Feder umfasst.
Verwendung wenigstens eines Ultraschallelements (1) zur Prüfung der Qualität von Schweißnähten (3), insbesondere von lasergeschweißten Nähten (3), bei Automobilen.
Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Ultraschallelemente (1) Verwendung finden.
Verwendung nach Anspruch 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ultraschall element ein Prüfkopf ist, der einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger umfasst.
Verwendung nach Anspruch 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prüfen ein relativ zur Schweißnaht (3) im Wesentlichen gleicher Abstand der Ultraschallelemente (1) und/oder ein im Wesentlichen gleicher Abstand der Ultraschallelemente (1) voneinander und/oder ein im wesentlich konstanter Auflagedruck der Ultraschallelemente (1) vorgesehen ist.