PDF Ideen der Zukunft - Bertrandt

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überwachung Von laserschweissnähten
mit lichtschnittsensoren
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, durch eine gegenüberliegende
Anordnung von Sensoren die Blechpaketdicke und beidseitige Oberflächeneffekte
gemeinsam messen zu können und so ein schnelleres und präziseres Prüfverfahren
für Laserschweißnähte bereitstellen zu können.
Lösung:
Die Nutzung von Lichtschnitt-Triangulationssensoren zum Messen bzw.
Prüfen der Oberflächen von Schweißnähten ist Stand der Technik. Eine gegenüberliegende
Anordnung zweier Sensoren wird zum Prüfen der Schweißnähte von
tailored blanks genutzt. Aufgrund der anderen Anordnung (Stoßform) der Bleche
wird dort jedoch nicht die innere Anbindung geprüft. Diese innere Anbindung bzw.
Verschweißung der Bleche mit der Nahtform I-Naht am Überlappstoß kann bisher
zerstörungsfrei mit Röntgenstrahlung, Ultraschall, Thermografie oder Computer-Tomografie
geprüft werden. Jedes dieser Verfahren hat unterschiedliche Anwendungsgrenzen
und erlaubt unterschiedliche Automatisierungsgrade. Trotz beträchtlicher
Weiterentwicklungen in den letzten Jahren muss jedoch physikalisch bedingt an
jeder Prüfposition eine Zeit lang ausgeharrt werden, um den Wärmefluss durch Blech
und Schweißnaht aufnehmen zu können. Dadurch wird diese Prüfmethode
zeitaufwändig. Die Erfindung stellt eine technische Möglichkeit zum zerstörungsfreien
Prüfen der Qualitätsmerkmale von Laserschweißnähten dar.
Die wesentliche Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass durch die
gegenüberliegende Anordnung der Sensoren die Blechpaketdicke und die beidseitigen
Oberflächeneffekte gemeinsam gemessen werden können. Aufgrund
geometrischer und schweißmetallurgischer Zusammenhänge kann somit auf die
innere Anbindung bzw. Verschweißung rückgeschlossen werden.
Die Zusammenhänge sind mathematisch beschreibbar und eine Auswertung
dadurch gut automatisierbar.
Gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht die Erfindung besonders schnelles
zerstörungsfreies Prüfen der Verschweißung. Die Geschwindigkeit hängt von der
Abtastrate der Sensoren und der Geschwindigkeit des Führungssystems (Roboter)
ab. Das Führungssystem bewegt die Sensoren kontinuierlich ohne Haltepunkte an
die jeweiligen Prüfstellen. Somit ist ein System nach dem erfindungsgemäßen Prinzip
für Prüfungen n der Fertigungslinie in Fertigungstaktzeit geeignet.
Vorteile:
< sicherer als bisherige Prozessüberwachung
< schneller als thermografische Prüfung oder Tomografie.
Mögliche Anwendung:
< Laserstrahlschweißnähte:
I-Naht am Überlappungsstoß; 2- oder Mehrblechverbindungen;
< beschichtete, unbeschichtete Stahlbleche; nichteisenmetallische Bleche; andere
laserschweißbare Werkstoffe; gerade, gekrümmte, gewellte oder andere
Nahtformen; beidseitige Zugänglichkeit; Nähte an Flanschen
2012/0840