Verfahren zum Zusammenbau und Verschweissen bzw. Komplettieren von Abgassystemen für Kraftfahrzeuge

Abstract

 Beschrieben ist ein Verfahren zum Zusammenbau und Verschweißen bzw. Komplettieren von Abgassystemen für Kraftfahrzeuge aus mehreren vorgefertigten Komponenten wie Krümmern, Vorrohren (1), Katalysatoren (2), Mittel- und Nachschalldämpfern (5,6), Zwischenrohren (3,5) und dergleichen, bei dem in Abhängigkeit von der jeweils geforderten Ausführungsform des Abgassystems die einzelnen Komponenten auf einem insbesondere verstellbar ausgebildeten Träger- und Fixierungssystem (8) positioniert werden, die jeweils gebildete Komponentenanordnung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird, nach gegebenenfalls gegenseitiger Annäherung benachbarter Komponenten eine verschweißung zu vorgebbaren Teileinheiten erfolgt, und anschließend zumindest eine Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator (2) und ggf. den Krümmer enthaltenden Teileinheit durchgeführt wird, dann nach einem lagerichtigen Zusammenfahren der Teileinheiten eine Verschweißung an den verbliebenen Schnittstellen erfolgt und daraufhin das Abgassystem aus dem Träger- und Fixierungssystem (8) ausgefahren wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau und Verschweißen bzw. Komplettieren von Abgassystemen für Kraftfahrzeuge aus mehreren vorgefertigten Komponenten wie Krümmern, Vorrohren, Katalysatoren, Mittel- und Nachschalldämpfern, Zwischenrohren und dergleichen.

[0002] Bei den Automobilkonzernen geht die Tendenz in jüngster Zeit dahin, die Montage von Modulen für Kraftfahrzeuge weitestgehend auszulagern und sich von Zulieferfirmen bereits fertig montierte Baueinheiten eines Fahrzeugs liefern zu lassen, so daß im Montagewerk nur noch die Endmontage vorgenommen zu werden braucht.

[0003] Insbesondere lassen sich die Automobilfirmen inzwischen komplett zusammengebaute Abgassysteme in die Montagewerke liefern, wobei die Vorlaufzeiten oftmals nur wenige Stunden betragen. Dies ist insofern problematisch, als Abgassysteme für Kraftfahrzeuge zwar in der Regel einen einheitlichen Grundaufbau besitzen, sie sich jedoch insbesondere in ihren Abmessungen und ihrer Form in Abhängigkeit vom Fahrzeug- und Motortyp stark unterscheiden können, so daß von den Zulieferfirmen zahlreiche Ausführungsvarianten von Abgassystemen bereitgestellt werden müssen.

[0004] Wenn auf eine kostenintensive Lagerhaltung beim Automobilhersteller verzichtet werden soll, müssen die Zulieferfirmen flexibel genug sein, um innerhalb von kurzer Zeit unterschiedliche Abgassysteme zusammenzubauen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, in kurzer Zeit nacheinander unterschiedlich ausgebildete Abgassysteme für Kraftfahrzeuge auf einfache Weise aus vorgefertigten Komponenten zusammenzustellen und zusammenzubauen, und das insbesondere auch für eine Automatisierung geeignet ist.

[0006] Diese Aufgabe ist im wesentlichen dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der jeweils geforderten Ausführungsform des Abgassystems die einzelnen Komponenten auf einem insbesondere verstellbar ausgebildeten Träger- und Fixierungssystem positioniert werden, daß die jeweils gebildete Komponentenanordnung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird, daß nach gegebenenfalls gegenseitiger Annäherung benachbarter Komponenten eine Verschweißung zu vorgebbaren Teileinheiten erfolgt, und daß anschließend zumindest eine Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator und ggf. den Krümmer enthaltenden Teileinheit durchgeführt wird, dann nach einem lagerichtigen Zusammenfahren der Teileinheiten eine Verschweißung an den verbliebenen Schnittstellen erfolgt und daraufhin das Abgassystem aus dem Träger- und Fixierungssystem ausgefahren wird.

[0007] Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die einzelnen Komponenten des zu verbauenden Abgassystems während des gesamten Zusammenbaus an dem Träger- und Fixierungssystem fixiert sind, ist das erfindungsgemäße Verfahren vergleichsweise einfach und zeitsparend.

[0008] Insbesondere ist das Verfahren auch für eine Automatisierung geeignet, da aufgrund der definierten Lagen der Komponenten während des Zusammenbaus die Schnittstellen zwischen den Komponenten, an denen geschweißt werden muß, genau bestimmt sind, so daß die Schweißvorgänge ohne Schwierigkeiten mittels eines Schweißroboters durchgeführt werden können und auch die Plausibilitätsprüfung sowie die Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator enthaltenden Teileinheit problemlos automatisch erfolgen können.

[0009] Durch die Kontrollschritte während des Zusammenbaus wird dabei sichergestellt, daß die fertiggestellten Abgassysteme ohne Schwierigkeiten an den Fahrzeugen, für die sie bestimmt sind, befestigt werden können und auch einwandfrei arbeiten.

[0010] In vorteilhafter Weise werden die einzelnen Komponenten in Abhängigkeit von dem geforderten Abgassystem automatisch beispielsweise durch ein programmierbares Robotersystem aus entsprechenden Magazinen gegriffen und an dem Träger- und Fixierungssystem positioniert und fixiert.

[0011] Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Figur 1

die einzelnen vorgefertigten Komponenten einer ersten Ausführungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammenzubauenden Abgassystems für Kraftfahrzeuge,

Figuren 2a bis 2c

die relevanten Arbeitsschritte beim Zusammenbau und Verschweißen des in Figur 1 dargestellten Abgassystems nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Figur 3

die einzelnen vorgefertigten Komponenten einer zweiten Ausführungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammenzubauenden Abgassystems für Fahrzeuge; und

Figuren 4a bis 4c

die relevanten Arbeitsschritte beim Zusammenbau und Verschweißen des in Figur 3 dargestellten Abgassystems nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

[0012] In Figur 1 sind lediglich beispielhaft die wesentlichen Komponenten einer ersten Ausführungsform eines Abgassystems für Kraftfahrzeuge dargestellt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren montierbar ist.

[0013] Zu diesem Abgassystem gehören im Abgasstrom eines Motors hintereinanderliegend angeordnet ein mit einem Motor durch ein Vorrohr 1 verbindbarer Katalysator 2, ein mit dem Katalysator 2 durch ein erstes Zwischenrohr 3 verbundener Mittelschalldämpfer 4 und ein mit dem Mittelschalldämpfer 4 durch ein zweites Zwischenrohr 5 verbundener Nachschalldämpfer 6. Des weiteren umfaßt das Abgassystem einen Halter 7 zur Fixierung des Abgassystems an einem Fahrzeug.

[0014] Der Zusammenbau des Abgassystems erfolgt durch eine Montagestation. Zu dieser gehören ein Träger- und Fixierungssystem 8 mit einem feststehenden Bett 9 und einem gegenüber dem feststehenden Bett 9 in Richtung des Pfeils A in Fig. 2b verstellbaren Schlitten 10.

[0015] An dem Bett 9 und dem Schlitten 10 sind verstellbare Aufnahmen angebracht, um die zusammenzubauenden Komponenten eines Abgassystems an dem Bett 9 und dem Schlitten 10 zu befestigen. Außerdem sind an dem Träger- und Fixierungssystem 8 verstellbare induktive oder kapazitiver Fühler oder Wegaufnehmer zur Überprüfung der Lage- und Positionsgenauigkeit der an dem Träger- und Fixierungssystem gehaltenen Komponenten vorgesehen.

[0016] Die Montagestation ein Robotersystem, um die einzelnen Komponenten eines Abgassystems aus entsprechenden Magazinen zu entnehmen und auf dem Träger- und Fixierungssystem 8 zu positionieren. Weiterhin sind Schweißautomaten bzw. -roboter zum Verschweißen der an dem Träger- und Fixierungssystem 8 gehaltenen Komponenten vorgesehen.

[0017] Zur Steuerung der Montagestation ist eine programmierbare Steuerungseinrichtung vorgesehen, durch welche das Robotersystem, der Schlitten 10 und die Aufnahmen des Träger- und Fixierungssystems 8, die Fühler sowie die Schweißautomaten entsprechend einem geforderten Abgassystem positioniert und betätigt werden.

[0018] Im Betrieb wird von einer Bedienungsperson in die Steuerungseinrichtung eingegeben, welches Abgassystem zusammengebaut werden soll. Zur Vereinfachung der Eingabe sind die verschiedenen Abgassysteme als Barcode-Kennzeichnungen verschlüsselt und können mit einer Barcode-Leseeinheit der Steuerungseinrichtung eingelesen werden.

[0019] In Abhängigkeit von dem ausgewählten Abgassystem werden zunächst der Schlitten 10, die Aufnahmen und die Fühler gegenüber dem Träger- und Fixierungssystem 8 eingerichtet. Dann werden die zu dem Abgassystem gehörenden einzelnen Komponenten von dem Robotersystem aus entsprechenden Magazinen entnommen und in entsprechender Reihenfolge auf dem Träger- und Fixierungssystem 8 positioniert, wo sie durch die Aufnahmen eingespannt werden. Dabei werden das Vorrohr 1 und der Katalysator 2 an dem bewegbaren Schlitten 10 und die weiteren einzelnen Komponenten des Abgassystems auf dem feststehenden Bett 9 positioniert und fixiert.

[0020] Anschließend wird die so gebildete Komponentenanordnung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen, bei der durch die Fühler anhand der für die Montage an einem Fahrzeug relevanten Maße der Komponenten überprüft wird, ob die richtigen Komponenten verwendet werden und diese korrekt positioniert sind.

[0021] Falls hierbei Fehler festgestellt werden, wird von der Steuerungseinrichtung ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und das Verfahren unterbrochen.

[0022] Wenn jedoch keine Fehler festgestellt werden, wird das Vorrohr 1 mit dem Katalysator 2 und dem ersten Zwischenrohr 3 zur Bildung einer ersten Teileinheit sowie der Mittelschalldämpfer 4, das zweite Zwischenrohr 5 und der Nachschalldämpfer 6 als eine zweite Teileinheit durch die Schweißautomaten bzw. -roboter verschweißt. Außerdem wird an dem ersten Zwischenrohr 3 der Halter 7 zur Fixierung des Abgassystems an einem Fahrzeug angeschweißt (Fig. 2a).

[0023] Nach Beendigung dieses Schweißvorgangs wird die an dem Schlitten 10 positionierte Teileinheit bestehend aus Katalysator 2, Vorrohr 1 und erstem Zwischenrohr 5 einer Dichtheitsüberprüfung unterzogen, die durch eine Differenzdruckmessung zwischen den motorseitigen Anschlußflanschen der Vorrohre 1 und dem Auslaß des Katalysators 2 erfolgt. Die Positionierung und Betätigung der hierfür verwendeten Prüfeinrichtung 11, die gegenüber dem Träger- und Fixierungssystem 8 in Richtung der Pfeile B und C verstellbar ist, wird ebenfalls durch die Steuerungseinrichtung gesteuert.

[0024] Wenn bei dem Prüfvorgang festgestellt wird, daß die den Katalysator 2 umfassende Teileinheit undicht ist, wird von der Steuerungseinrichtung ein Fehlersignal erzeugt und das Verfahren unterbrochen.

[0025] Ansonsten wird die Prüfeinrichtung 11 nach dem Prüfvorgang wieder von dem Schlitten 10 weggefahren und die an dem Schlitten 10 und dem Bett 9 positionierten Teileinheiten werden durch eine Verstellung des Schlittens 10 lagerichtig aus der in Fig. 2b gezeigten Position in die in Fig. 2c gezeigte Position zusammengefahren und miteinander verschweißt.

[0026] Nachdem noch gegebenenfalls zusätzliche Bauteile wie Sonden und Kleinteile an dem Abgassystem angebracht worden sind, wird dieses durch beispielsweise Roboter oder Bandförderer aus der Montagestation ausgefahren. Alternativ können die zusätzlichen Bauteile und Kleinteile auch nach dem Ausfahren der Montagestation an dem Abgassystem angebracht werden.

[0027] In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform eines Abgassystems dargestellt. Dieses Abgassystem unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Abgassystem nur dadurch, daß dem Vorrohr 1 ein Krümmer 12 vorgeschaltet ist, der, wie die Figuren 4a bis 4c zeigen, beim Zusammenbau des Abgassystems mit dem Vorrohr 1 und dem Katalysator 2 an dem bewegbaren Schlitten 10 angebracht und zu einer Teileinheit verschweißt und der Dichtheitsüberprüfung unterzogen wird.

[0028] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich unterschiedliche Abgassysteme nacheinander vollautomatisch zusammenbauen. Dabei ist die gleichbleibende Positionierung der einzelnen Komponenten an dem Bett 9 und an dem Schlitten 10 von besonderer Bedeutung, da durch diese erreicht wird, daß die Schweiß- und Prüfstellen genau festliegen. Durch die vorgesehenen Plausibilitäts- und Dichtheitsüberprüfungen wird dabei sichergestellt, daß die zusammengebauten Abgassysteme ohne Schwierigkeiten an den Fahrzeugen, für die sie bestimmt sind, montiert werden können und funktionstüchtig sind.

Ansprüche

1. Verfahren zum Zusammenbau und Verschweißen bzw. Komplettieren von Abgassystemen für Kraftfahrzeuge aus mehreren vorgefertigten Komponenten wie Krümmern, Vorrohren, Katalysatoren, Mittel- und Nachschalldämpfern, Zwischenrohren und dergleichen,
dadurch gekennzeichnet, daß
in Abhängigkeit von der jeweils geforderten Ausführungsform des Abgassystems die einzelnen Komponenten auf einem insbesondere verstellbar ausgebildeten Träger- und Fixierungssystem positioniert werden,
daß die jeweils gebildete Komponentenzusammenstellung einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird,
daß nach gegebenenfalls gegenseitiger Annäherung benachbarter Komponenten eine Verschweißung zu vorgebbaren Teileinheiten erfolgt, und
daß anschließend zumindest eine Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator und ggf. den Krümmer enthaltenden Teileinheit durchgeführt wird, dann nach einem lagerichtigen Zusammenfahren der Teileinheiten eine Verschweißung an den verbliebenen Schnittstellen erfolgt und daraufhin das Abgassystem aus dem Träger- und Fixierungssystem ausgefahren wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Komponenten in Abhängigkeit von dem ausgewählten und zu verbauenden Abgassystem automatisch, insbesondere durch ein programmierbares Robotersystem, aus entsprechenden Magazinen gegriffen und auf dem Träger- und Fixierungssystem positioniert und fixiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die unterschiedlichen Abgassysteme zur automatischen Erkennung durch Barcode-Kennzeichnungen identifizierbar sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Träger- und Fixierungssystem, insbesondere die Halterungen des Träger- und Fixierungssystems zur Fixierung der einzelnen Komponenten, in Abhängigkeit von der ausgewählten zu verbauenden Variante eines Abgassystems automatisch positioniert und eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Plausibilitätsprüfung anhand der für die Montage des Abgassystems an einem Fahrzeug relevanten Maße durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
nach der Plausibilitätsprüfung als eine Teileinheit der Katalysator mit den Vorrohren sowie als zweite Teileinheit der hintere Teil des Abgassystems mit Mittel- und Nachschalldämpfern verschweißt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator und ggf. den Krümmer enthaltenden Teileinheit durch Differenzdruckmessung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Plausibilitätsprüfung durch Fühler, insbesondere durch kapazitive oder induktive Fühler oder Wegaufnehmer erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fühler in Abhängigkeit von dem geforderten Abgassystem insbesondere automatisch verstellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Plausibilitätsprüfung Fehler signalisiert und das Verfahren unterbrochen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ergebnisse der Plausibilitätsprüfung sowie der Dichtheitsüberprüfung der den Katalysator enthaltenden Teileinheit dokumentiert werden.

Zeichnung