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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätskontrolle einer Fügestelle einer Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, welche Baugruppe wenigstens zwei miteinander gefügte Bauteile aufweist, die an wenigstens einer Fügestelle miteinander in Verbindung stehen.
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Derartige Verfahren sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise ist es, insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, nötig, eine Fügestelle bzw. eine Verbindungsqualität zweier Bauelemente bzw. Bauteile einer Baugruppe zu überprüfen bzw. zu verifizieren. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, die Baugruppe zu überprüfen, nachdem diese fertig hergestellt ist. Dabei kann in einer sogenannten „end-of-line“-Überprüfung festgestellt werden, ob die Baugruppe, insbesondere die Fügestelle der Baugruppe, zuvor festgelegten Anforderungen entspricht.
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Um eine Fügestelle, an der wenigstens zwei Bauteile der Baugruppe miteinander gefügt sind, zu überprüfen, ist es im Stand der Technik üblicherweise nötig, die Baugruppe zu beschädigen bzw. zu zerstören. Dabei werden unter anderem statische bzw. zyklische Belastungsversuche angewandt, um Parameter der Fügestelle zu ermitteln, beispielsweise um die Festigkeit und die Fügestellenqualität zu untersuchen. Somit können derartige zerstörende Prüfverfahren für eine Endkontrolle der Baugruppe nicht eingesetzt werden. Daher ist es lediglich möglich, stichprobenartig einzelne Baugruppen zerstörend zu prüfen, um eine Aussage über die Qualität der Fügestelle treffen zu können. Hierbei sind die Kosten bzw. der Aufwand stets höher als bei einer zerstörungsfreien Prüfung, die für eine Serienproduktion daher bevorzugt wäre.
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Bekannte zerstörungsfreie Verfahren, beispielsweise Röntgen- und Ultraschallverfahren sind zumeist deswegen nicht einsetzbar, da bei Multimaterialanwendungen, also Bauteilen der Baugruppe, die aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, Störungen in der Analyse der Fügestellen auftreten. Dies liegt insbesondere an unterschiedlichen Materialeigenschaften und deren spezifischen Charakteristiken, insbesondere als Durchstrahlungsmedium, da Abschattungseffekte, Reflexionen etc., erzeugt werden, die eine zuverlässige Aussage über die Qualität der Fügestelle verhindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren anzugeben, bei dem insbesondere eine vollständige oder nahezu vollständige zerstörungsfreie Kontrolle von Fügestellen einer Baugruppe möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen.
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Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Qualitätskontrolle einer Fügestelle einer Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe für ein Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten weist die Baugruppe wenigstens zwei Bauteile auf, die miteinander gefügt sind. Letzten Endes ist es möglich, beliebige Bauteile bzw. miteinander gefügte Bauteile der Baugruppe zu überprüfen, wobei das Verfahren insbesondere in Bezug auf Einpresselemente vorteilhaft ist. Demzufolge können insbesondere Fügestellen zwischen zwei Bauteilen untersucht werden, wobei ein Bauteil in das andere Bauteil eingepresst ist, beispielsweise ein Stahlbutzen, der in ein Aluminiumbauteil eingepresst ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der wenigstens eine Parameter der Baugruppe, insbesondere der Fügestelle der Baugruppe, mittels einer Wirbelstrommessung erfasst wird. Somit kommt eine induktive Wirbelstrommesstechnik bzw. ein Prüfverfahren basierend auf einer Wirbelstrommessung zum Einsatz. Diese erlaubt, einen Parameter der Baugruppe, insbesondere ein Parameter, der eine Qualität der Fügestelle betrifft oder beschreibt, erfasst werden kann, ohne die wenigstens zwei Bauteile, die Fügestelle oder die Baugruppe zu zerstören oder zu beschädigen. Stattdessen wird durch die Wirbelstrommessung letztlich induktiv der wenigstens eine Parameter bestimmt, sodass die Baugruppe anschließend ohne Beschädigung eingesetzt bzw. weiterverwendet oder ausgeliefert werden kann. Dadurch wird eine vollständige Überprüfung aller Bauteile im Rahmen einer Endkontrolle möglich, die letzten Endes weniger aufwendig und aussagekräftiger als eine zerstörende Prüfung einzelner Baugruppen ist.
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Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zur Erfassung des wenigstens einen Parameters ein, insbesondere in ein zweites Bauteil eingepresstes, erstes Bauteil mit einem Wirbelstromsensor gekoppelt wird. Eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung der Qualitätskontrolle bzw. zur Erfassung des wenigstens einen Parameters, weist sonach einen Wirbelstromsensor auf, der zur Erfassung des wenigstens einen Parameters mit einem Bauteil der Baugruppe gekoppelt werden kann. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein erstes Bauteil, das in ein zweites Bauteil eingepresst ist, beispielsweise um einen Stahlbutzen, der in ein Aluminiumbauteil eingepresst ist. Selbstverständlich ist dieses Beispiel nicht auf Materialien bzw. Fügeverfahren eingeschränkt. Letztlich kann zur Erfassung des Parameters jedes beliebige Bauteil mit dem Wirbelstromsensor gekoppelt werden, das mit einem anderen Bauteil gefügt ist. Durch die Wirbelstrommessung, die mittels des Wirbelstromsensors durchgeführt wird, kann eine Aussage über die Fügestelle, über die das erste und das zweite Bauteil miteinander in Verbindung stehen, getroffen werden.
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Der Wirbelstromsensor kann dabei insbesondere kleiner ausgebildet sein als das erste Bauteil bzw. wird ein Wirbelstromsensor verwendet, der kleiner ausgebildet ist als das erste Bauteil. Die Begriffe „erstes Bauteil“ und „zweites Bauteil“ sind selbstverständlich beliebig wählbar bzw. austauschbar. Der Wirbelstromsensor, der kleiner ausgebildet ist als das Bauteil, mit dem der Wirbelstromsensor gekoppelt wird, greift insbesondere zur Erfassung des wenigstens einen Parameters in das erste Bauteil ein. Mit anderen Worten kann das erste Bauteil einen Hohlraum definieren, beispielsweise eine Hülse oder dergleichen, wobei der Wirbelstromsensor in den Hohlraum des Bauteils bewegt werden kann. Nach der Kopplung kann der Wirbelstromsensor ein Magnetfeld in das erste Bauteil, beispielsweise das Einpresselement induzieren, welches Magnetfeld sich durch das erste Bauteil durch die Fügestelle in das zweite Bauteil hinein erstreckt. Mit anderen Worten kann das Magnetfeld über das Einpresselement in das zweite Bauteil hineinfließen. Basierend auf dem zurückreflektierten Signals, also letztlich das durch die Fügestelle fließende und von dem Wirbelstromsensor empfangene Signal, kann eine Aussage über die Qualität der Fügestelle getroffen werden, beispielsweise in Abhängigkeit davon, welche Kontaktfläche, Mischfläche oder Übergangsfläche zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, also an der Fügestelle, vorliegt. In Abhängigkeit davon, wie sich das induzierte Magnetfeld und das zurückreflektierte Signal verändert bzw. wie diese zueinander in Beziehung stehen, können Aussagen über die Fügestelle getroffen werden.
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Weiter ist es bei dem beschriebenen Verfahren möglich, dass eine Fügestelle anhand wenigstens eines erfassten Parameters identifiziert wird, insbesondere durch Vergleich mit einem in einem Datenspeicher hinterlegten Sollparameter. Demnach kann vorgesehen sein, dass ein Datenspeicher bereitgestellt wird, beispielsweise einer zur Durchführung des Verfahrens ausgebildeten Vorrichtung ein entsprechender Datenspeicher zugeordnet ist oder die Vorrichtung auf einen solchen Zugriff besitzt. In dem beschriebenen Datenspeicher können Sollparameter hinterlegt werden, die zum Beispiel eine definierte Fügestelle beschreiben, die als qualitativ in Ordnung befunden wird. Letztlich ist es somit möglich, einen „magnetischen Fingerabdruck“ der Baugruppe, insbesondere der Fügestelle zwischen den wenigstens zwei Bauteilen der Baugruppe, zu ermitteln und somit eine eindeutige Identifizierung der Baugruppe bzw. der Fügestelle der Baugruppe, zu erreichen.
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Der erfasste Parameter bzw. das erhaltene Messsignal ist dabei von einer Vielzahl von Parametern, insbesondere einer während der Fertigung eingestellten Parametergruppe, abhängig, sodass Abweichungen in nur einem dieser Parameter zu einer Veränderung des erfassten Parameters führen. Somit kann bei einer Abweichung zwischen dem Sollparameter und dem erfassten Parameter ermittelt werden, dass eine Abweichung von definierten Eigenschaften der Baugruppe auftritt, die gegebenenfalls zu einer Veränderung der Qualität der Fügestelle führen kann.
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Mit anderen Worten kann überprüft werden, ob die Baugruppe diejenigen Eigenschaften aufweist, die durch die bei der Herstellung gewählte Parametergruppe erreicht werden sollen. Eine derartige Baugruppe liefert den charakteristischen magnetischen Fingerabdruck bei einer Überprüfung durch das beschriebene Verfahren. Wird der erfasste Fingerabdruck von dem erwarteten Fingerabdruck abweichen, kann davon ausgegangen werden, dass wenigstens ein Parameter während der Herstellung der Baugruppe nicht eingehalten wurde. Andernfalls, wenn der erfasste Parameter dem Sollparameter entspricht, kann anhand des magnetischen Fingerabdrucks die Fügestelle identifiziert werden. Mit anderen Worten kann verifiziert werden, dass die Herstellungsparameter bzw. Materialparameter, Geometrieparameter und dergleichen der Baugruppe den angestrebten Parametern entsprechen. Somit lässt sich verifizieren, dass die Baugruppe den Erwartungen entspricht ohne mittels eines zerstörenden Prüfverfahrens, beispielsweise die Festigkeit oder die Fügestellenqualität zu überprüfen.
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Der wenigstens eine Parameter der Baugruppe kann insbesondere ein Prozessparameter, beispielsweise eine Pressgeschwindigkeit und/oder eine Lochgeschwindigkeit und/oder eine Werkzeugeinstellung und/oder eine Strauchkraft oder Einpresskraft, betreffen. Basierend auf dem wenigstens einen erfassten Parameter, der mittels der Wirbelstrommessung erfasst wird, lässt sich somit feststellen, ob einer oder mehrere angestrebte Prozessparameter bei der Herstellung der Baugruppe vorlagen bzw. eingehalten wurden. Ebenso ist es möglich, Baugruppen mit verschiedenen Prozessparametern herzustellen und deren charakteristische Messsignale in dem Datenspeicher zu hinterlegen, um anschließend basierend auf der Erfassung des wenigstens einen Parameters einer Baugruppe eine Identifizierung und Zuordnung zu einem entsprechenden Prozessparameter oder einem entsprechenden Satz von Prozessparametern zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann eine Erfassung des wenigstens einen Parameters einer Baugruppe durchgeführt werden und das erhaltene Ergebnis kann mit den zuvor in der Datenspeicher hinterlegten Sollparametern verglichen werden. Dabei kann festgestellt werden, welcher zuvor angelernten Baugruppe bzw. Parametergruppe das Messergebnis entspricht, sodass letztlich basierend auf der Wirbelstrommessung eine Zuordnung und Identifikation möglich ist, die es erlaubt, zerstörungsfrei festzustellen, mit welchem Satz von Prozessparametern die Baugruppe hergestellt wurde.
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Dabei kann der wenigstens eine Parameter auch eine chemische Eigenschaft, insbesondere ein Material des ersten und/oder zweiten Bauteils, und/oder eine physikalische Eigenschaft, insbesondere eine mechanische Eigenschaft, und/oder eine geometrische Eigenschaft, insbesondere eine Lage des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil oder die Baugruppe und/oder eine Form der Bauteile und/oder eine Form der Fügestelle und/oder eine Integrität der Fügestelle, betreffen. Wie zuvor beschrieben, kann zumindest jeder der genannten Parameter eine Veränderung der Fügestelle und der Baugruppe dahingehend erreichen, dass zwei Baugruppen, die sich in einem oder mehreren Parametern unterscheiden entsprechend in der Messung andere erfasste Parameter liefern bzw. in der Wirbelstrommessung entsprechend andere Parameter erfasst werden. Wird eine Vielzahl von verschiedenen Sätzen derartiger Parameter zuvor in dem Datenspeicher angelernt, kann basierend auf dem erfassten Parameter, der mittels der Wirbelstrommessung erfasst wird, insbesondere einem erfassten Satz von Parametern, die Baugruppe eindeutig identifiziert werden.
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Dazu kann, wie zuvor beschrieben, eine Baugruppe mit wenigstens einem definierten Parameter vermessen und ein zugehöriges charakteristisches Messsignal in einem Datenspeicher gespeichert werden. Letzten Endes können eine Vielzahl von Baugruppen, die mit unterschiedlichen Herstellungsparametern, Prozessparameter, Materialparametern und dergleichen hergestellt wurden, vermessen werden. Insbesondere kann eine jede dieser beispielhaften Baugruppen anschließend mittels der Wirbelstrommessung vermessen werden, um den wenigstens einen Parameter zu ermitteln und diesen in dem Datenspeicher zu hinterlegen. Es ist auch möglich, die entsprechende Baugruppe zerstörungsfrei oder zerstörend zu analysieren, um die entsprechenden Daten zu gewinnen und diese in dem Datenspeicher zu speichern. Beispielsweise kann das charakteristische Messsignal in der Wirbelstrommessung vermessen und anschließend die Bauteilqualität bzw. Fügestellenqualität, z.B. die Festigkeit überprüft und gespeichert werden. Somit kann ein Zusammenhang zwischen dem charakteristischen Messsignal, also einem mittels der Wirbelstrommessung erfassbaren Parameter und dem Satz von während der Herstellung bzw. materialbedingt vorliegenden Parametern der Baugruppe hergestellt werden. Durch das Erfassen des wenigstens einen Parameters der Baugruppen mittels der Wirbelstrommessung kann anschließend eine exakte Identifizierung vorgenommen werden.
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Dabei ist es insbesondere möglich, dass wenigstens zwei Baugruppen basierend auf dem wenigstens einen erfassten Parameter in wenigstens zwei verschiedene Klassen eingeteilt werden, insbesondere eine Qualitätsklasse und/oder eine Materialklasse. Als Qualitätsklasse können Baugruppen insbesondere in „qualitativ in Ordnung“ oder „qualitativ nicht in Ordnung“ eingeteilt werden. Letzten Endes ist damit eine Qualitätserkennung möglich, die erlaubt, zerstörungsfrei festzustellen, ob eine erwartete Qualität der Baugruppe, insbesondere der Fügestelle mittels der die zwei Bauteile der Baugruppe gefügt sind, eingehalten wird. Des Weiteren kann eine Erkennung der Bauteile bzw. der Baugruppe vorgenommen werden, beispielsweise indem erfasst wird, welche Materialkombination in einer Multimaterialanwendung vorliegt. Darüber hinaus sind weitere Klassen in Bezug auf das Material bzw. die Qualität möglich, beispielsweise können Baugruppen in unterschiedliche Festigkeiten, mechanische, physikalische oder chemische Eigenschaften eingeteilt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Baugruppe basierend auf dem wenigstens einen erfassten Parameter zu einer Klasse und/oder einer Charge zugeordnet werden und/oder kann bei einer erfassten Abweichung ein Chargenparameter betreffend eine Abweichung von einem Sollparameter erzeugt werden. Dabei ist es möglich, dass über eine Charge, also eine Vielzahl gleichartiger Baugruppen überwacht werden kann, ob innerhalb der gleichen Charge Abweichungen zwischen den einzelnen Baugruppen auftreten. Dabei können beispielsweise Schwankungen im Material oder im Herstellungsprozess identifiziert werden und einzelne Baugruppen der gleichen Charge entsprechenden Klassen, insbesondere „qualitativ in Ordnung“ oder „qualitativ nicht in Ordnung“, zugeordnet werden. Ebenso können Chargenparameter erzeugt werden, die das entsprechende Verhalten der untersuchten Charge angeben, beispielsweise inwieweit einzelne Parameter von einem angestrebten Verhalten abweichen. Ebenso ist es möglich, die überprüfte Baugruppe basierend auf dem wenigstens einen erfassten Parameter einer definierten Charge zuzuordnen, beispielsweise dahingehend, wann, wo und unter welchen Prozessbedingungen die Baugruppe hergestellt wurde.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle einer Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe für ein Kraftfahrzeug, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des Verfahrens sind auf die Vorrichtung übertragbar bzw. anzuwenden.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. näher erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle einer Baugruppe in einer seitlichen Darstellung; und
- 2 eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle einer Baugruppe in einer Draufsicht.
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1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Qualitätskontrolle einer Baugruppe 2, insbesondere von Fügestellen 3 zwischen zwei Bauteilen 4, 5. In diesem Ausführungsbeispiel sind schematisch mehrere erste Bauteile 5, beispielsweise Stahlbutzen, in ein zweites Bauteil 4, beispielsweise ein Blech aus Aluminium, eingepresst. Mittels der Vorrichtung 1 kann dabei unter anderem die Qualität der Fügestellen 3 überprüft werden.
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Dazu weist die Vorrichtung 1 einen Wirbelstromsensor 6 auf, der mit dem zu überprüfenden ersten Bauteil 5 gekoppelt wird. Der Wirbelstromsensor 6 ist dabei kleiner ausgebildet, weist beispielsweise einen kleineren Durchmesser auf, als das Bauteil 5. Insbesondere kann das Bauteil 5 einen Hohlraum aufweisen, in den der Wirbelstromsensor 6 eingefügt werden kann bzw. eingreifen kann. Dabei wird mittels des Wirbelstromsensors 6 ein magnetisches Feld in dem ersten Bauteil 5 und durch die Fügestelle 3 in das zweite Bauteil 4 erzeugt. Die Vorrichtung 1 kann einen oder mehrere Parameter erfassen, die die Fügestelle 3 charakterisieren.
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Insbesondere ist es dabei möglich, wenigstens einen Prozessparameter, einen chemischen Parameter, einen physikalischen Parameter und/oder einen geometrischen Parameter zu erfassen. Als Prozessparameter kann insbesondere eine Pressgeschwindigkeit und/oder eine Lochgeschwindigkeit und/oder eine Werkzeugeinstellung und/oder eine Strauchkraft oder eine Einpresskraft ermittelt werden. Als chemische Parameter können insbesondere die Materialien des ersten Bauteils 5 und des zweiten Bauteils 4 ermittelt werden. Ferner können physikalische Parameter, beispielsweise mechanische Festigkeiten erfasst werden. Daneben ist es ebenso möglich, auf die Geometrie der Fügestelle 3, beispielsweise die Lage des ersten Bauteils 5 in Bezug auf das zweite Bauteil 4 zu schließen. Selbstverständlich kann eine Aussage über die Qualität, beispielsweise die Integrität oder die Festigkeit der Fügestelle 3 geschlossen werden.
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Daneben ist es ebenso möglich, der Vorrichtung 1 einen Datenspeicher 7 zuzuordnen, in dem Parameter von zuvor angelernten Baugruppen 2 hinterlegt sein können. Mit anderen Worten können charakteristische Parameter von Baugruppen 2, deren Prozessparameter, geometrische Parameter, physikalische Parameter, chemische Parameter und dergleichen bekannt sind, hinterlegt werden, sodass nach Erfassen des wenigstens einen Parameters der aktuell zu überprüfenden Baugruppe 2 eine Identifizierung bzw. Zuordnung zu einem der zuvor angelernten Fälle vorgenommen werden kann.
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Dabei kann die aktuell zu vermessende Baugruppe 2 einer bestimmten Charge zugeordnet werden, die beispielsweise durch einen konkreten Satz von Parametern gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten wird je nachdem welcher Parameter bei der Wirbelstrommessung erfasst wird, eine Zuordnung zu einem bestimmten Satz von Parametern möglich oder es ist möglich, eine Abweichung von einem erwarteten Verhalten zu identifizieren. Weicht beispielsweise einer der Parameter der Baugruppe 2 von dem erwarteten Verhalten ab, wird sich der wenigstens eine erfassbare Parameter in der Wirbelstrommessung verändern, sodass letztlich festgestellt werden kann, ob die Baugruppe 2 einem Normverhalten entspricht oder ob eine Abweichung auftritt.
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Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich, zerstörungsfrei sämtliche Fügestellen 3 der Baugruppe 2 zu überprüfen und somit in einer Endkontrolle sicherzustellen, dass die Baugruppe 2 den zuvor definierten Anforderungen genügt. Durch das Anlernen von verschiedenen Sätzen von Parametern, insbesondere in dem Datenspeicher 7, ist es ferner möglich, eine direkte Identifikation und Zuordnung der Baugruppe 2 zu zuvor angelernten Chargen, Fehlerbildern oder definierten Eigenschaften einer entsprechenden Baugruppe 2 bzw. Fügestelle 3 vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Baugruppe
- 3
- Fügestelle
- 4
- zweites Bauteil
- 5
- erstes Bauteil
- 6
- Wirbelstromsensor
- 7
- Datenspeicher
