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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum automatischen Ausrichten und
Justieren von Scharnieren, insbesondere für Türen
an Kfz-Karosserien nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 103 55 127
A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem sich Fahrzeugtüren
nach Montage am Fahrzeug justieren lassen. Das genannte Verfahren
sieht ein direktes Hammern auf die Scharniere vor. Die Praxis zeigt
jedoch, dass die Scharniere nicht immer die erforderlichen Flächen
zum Hammern bieten. Die Scharnierflächen befinden sich
hinter der Tür, so dass die Hammer das Scharnier nicht erreichen
oder schräg zur Fläche positioniert werden müssen.
Sind die Hammer nicht senkrecht zur Fläche positioniert,
dann ist die Schieberichtung des Scharniers schräg. Die
gewünschte Richtgenauigkeit kann nicht erreicht werden.
Weiterhin sind die Fahrzeugzusammenbautoleranzen in Anbetracht der
für das Hammern zu Verfügung stehenden Flächen
so groß, dass die Hammer diese Flächen nur teilweise
erwischen oder sogar ganz verpassen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug und eine
Vorrichtung vorzuschlagen, die trotz schlechter Zugänglichkeit
und inadäquater Flächenorientierung ein richtungsreines und
präzises Hammern ermöglicht. Die Erfindung kompensiert
auch die Fahrzeugzusammenbautoleranzen und macht das korrekte Hammern
toleranzbehafteter Scharniere möglich.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 und vorteilhafte
Weiterbildungen in den Unteransprüchen 2 bis 20 angegeben.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass Türen an Fahrzeugen mit schlecht zugänglichen
Scharnierflächen und großen Zusammen baufertigungstoleranzen
prozesssicher und wiederholbar automatisch gerichtet werden können.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, die Hämmer nicht direkt auf
die Scharnierflächen wirken, so wie dies in der älteren
DE 103 55 127 A1 beschrieben
wurde, sondern dass ein Werkzeug verwendet wird, welches bevorzugt
aus einem Stahlprofil besteht.
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Wichtig
ist, dass der vordere Teil dieses Stahlprofils etwa u-förmig
profiliert ist und insgesamt 2 im Winkel von 90° zueinander
stehende Flächen des fahrzeugseitigen Teils des Scharniers übergreift.
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Der
fahrzeugseitige Teil des Scharnierarms besteht hierbei aus einer
schmaleren Anschraubplatte, welche an ihrem vorderen Ende die Drehachse mit
dem türseitigen Scharnierarm bildet, wobei sich an dem
Anschraubarm im Winkel von 90° der Anschraubschenkel für
die Befestigung des fahrzeugseitigen Scharnierarm an der Seitenwand
anschließt.
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Wichtig
ist nun, dass der erfindungsgemäße Schuh, welcher
als Stahlprofil ausgebildet ist, auf die Oberseite der Anschraubplatte
wirkt und ebenso auf die Oberseite des Anschraubarmes, der – wie
dargestellt – an seinem vorderen Ende die Drehachse mit dem
türseitigen Scharnierarm bildet.
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Ferner
ist wichtig, dass normal auf die Fläche des Anschraubarmes
ebenfalls eine Ausrichtkraft ausgeübt wird und ebenso senkrecht
hierzu auf die Unterseite (d. h. von der Schmalseite her) des Anschraubarmes.
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Insgesamt
werden also 4 verschiedene Flächen an dem türseitigen
Scharnierarm durch die erfindungsgemäßen Ausrichtmaßnahmen
bearbeitet.
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Wichtig
bei der Erfindung ist nun, dass vorgesehen ist, dass die fahrzeugseitigen
Flächen am Scharnierarm nicht direkt den Hammerschlägen
ausgesetzt sind, sondern dass als Zwischenteil das besagte Stahlprofil
dazwischengeschaltet ist. Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass Raumprobleme keine Rolle mehr spielen, denn im Abstand zu dem
Scharnier ist genügend Platz, um das gesamte Werkzeug mit
den Hämmern unterzubringen.
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Demgemäss
wir erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ausrichtwerkzeuge
mit den zugeordneten Hämmern nicht auf die fahrzeugseitigen
Scharnierflächen wirken, sondern auf das Stahlprofil, welches
die Hammerschläge auf die zu richtenden Flächen
weitergibt.
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Damit
wird der wesentliche Vorteil erreicht, dass man auch ein relativ
großbauendes Werkzeug mit hochwirksamen Hämmern
und hoher Richtkraft auf das Scharnier wirken lassen kann. Damit
ergeben sich kurze Ausrichtzeiten und trotz der schlechten Zugänglichkeit
und einer möglicherweise nicht richtigen Zuordnung von
Hämmern, die direkt auf die Scharnierflächen wirken,
ergibt sich nun die Möglichkeit, dass man über
das zwischengeschaltete Stahlprofil ein präzises Hämmern
mit einem genauen Ausrichten des Stahlprofils auf die zu behandelnden
Flächen des Türscharniers erreicht.
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Es
ergibt sich damit ein sehr präzises Ausrichten des Stahlprofils
im Bezug zu dem auszurichtenden Türscharnier. Damit werden
Fahrzeugzusammenbautoleranzen im Türbereich kompensiert.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,
dass das Stahlprofil mit seiner Längsachse etwa in den
Innenraum des fahrzeug seitigen Teils des Scharniers hineingreift.
Hierbei legt sich die Vorderseite des Stahlprofils sowohl an der
Innenseite der Anschraubplatte, wie auch an die oberen und unteren
Seiten der Anschraubplatte an. Ferner legt sich dieses Ausrichtwerkzeug
(Stahlprofil) auch an der Ober- und Unterseite des fahrzeugseitigen
Scharnierarmes und an der vorderen Fläche des fahrzeugseitigen
Scharnierarmes an.
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Damit
werden also verschiedene Ausrichtrichtungen definiert, die alle
von den erfindungsgemäßen Hämmern bewerkstelligt
werden, die auf das Stahlprofil einwirken.
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Zur
präzisen Ausrichtung ist es erforderlich, dass das Stahlprofil
um seine Längsachse drehbar ausgebildet ist und in jeder
beliebigen Drehlage durch zugeordnete Luftfedern mit dazugehörenden Kugelrollen
fixiert werden kann.
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Ferner
ist wesentlich, dass das Stahlprofil in Richtung seiner Längsachse
durch einen zugeordneten Pneumatikzylinder gegen die Innenseite
des fahrzeugseitigen Teils des Scharniers hineingepresst wird.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Stahlprofil
auch noch zusätzlich um die Z-Achse drehbar ausgebildet
ist, um ein Nachlauf des Stahlprofils während des Richtvorganges
in den Innenraum des fahrzeugseitigen Teils des Scharniers zu ermöglichen.
Dieses Scharnierteil bewegt sich nämlich in einer bestimmten
Richtung während des Richtvorganges weiter und daher ist
es erforderlich, eine Drehachse in der Z-Richtung zu definieren,
um dieser nachgebenden Fläche des fahrzeugseitigen Teils
des Scharnierarmes zu folgen.
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Die
Richtung der Längsachse der auf das Stahlprofil ausgeübten
Presskraft mit dem Pneumatikzylinder wirkt also auch in Richtung
einer Drehbewegung um die in Z-Achse definierte Drehachse.
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Aus
diesem Grund ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen,
dass in gegenseitigem Abstand in Richtung der Längsachse des
Stahlprofils zwei parallel zueinander angeordnete Luftfedern vorgesehen
sind, die mit zugeordneten Kugelrollen auf den Außenumfang
des Stahlprofils pressen und dieses ebenfalls um die Z-Achse damit drehen
können.
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Ferner
ist wesentlich, dass das gesamte Scharnier in einer Schiebeführung
sitzt, um eine Verschiebung in Richtung der Längsachse
des Stahlprofils zu ermöglichen. Diese Achse wird auch
als Zustellachse bezeichnet.
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Wichtig
bei der Erfindung ist also ein dreidimensional bewegbares Ausrichtwerkzeug,
welches als etwa u-förmig profiliertes Stahlprofil ausgebildet ist,
weil es in zwei Achsen und zwei Verschiebungsrichtungen verschoben
werden kann und somit von 6 Freiheitsgraden 5 Freiheitsgrade verstellbar
ausbildet, während in Richtung des 6. Freiheitsgrades der Ausrichtvorgang
(Hammerrichtung) stattfindet.
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Es
muss somit 1 Freiheitsgrad blockiert werden, um ein unzulässiges
Ausbrechen des Stahlprofils (unzulässige Verkippung) zu
vermeiden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
Isometrische Ansicht des Werkzeuges in Arbeitsstellung
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2:
ein Detail in der Ansicht von innen auf das obere Türscharnier
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3:
eine Detailansicht auf das obere Türscharnier von der Außenseite
des Fahrzeuges aus mit teilweisem Schnitt
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4:
eine vollständige, perspektivische Darstellung des Ausrichtwerkzeuges
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5:
schematisiert die Darstellung, in welcher Weise das Ausrichtwerkzeug
auf den fahrzeugseitigen Teil des Scharniers arbeitet
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6:
schematisiert die Art und Ausbildung und Bewegungsrichtungen des
Ausrichtwerkzeuges
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der Zeichnungen
näher erläutert:
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1:
Isometrische Ansicht des Werkzeugs in Arbeitsstellung. Das Werkzeug 1 ist
am Fahrzeug 2 positioniert worden. Die Scharniere werden
von der Tür 3 abgedeckt.
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2:
Detail Ansicht – Oberes Türscharnier (Ansicht
vom Fahrzeug innen, Fahrzeug nicht dargestellt). Auf das Scharnier 4 wird über
einen Zylinder 5 ein massives Stahlprofil 6 geschoben.
Zum Scharnier 4 hin ist das Stahlprofil 6 schuhartig
geformt, so dass die Schläge der Hammer 8 auf
das Scharnier 4 übertragen werden. Am Stahlprofil 6 sind
senkrecht zur Hammerrichtung Flächen 9 zur Übertragung
der Hammerschläge vorgesehen.
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3:
Detail Ansicht – Oberes Türscharnier (Waagrechter
Schnitt in Scharnierhöhe). Das über Zylinder 5 auf
das Scharnier 4 geschobene Stahlprofil 6 kann
sich dank der Drehlagerung 10 um die eigene Achse drehen
und somit an die obere und / oder untere Scharnierflächen
anlegen. Das Stahlprofil 6 ist über die Führung 11 um
die vertikale Achse 12 (parallel zur Scharnierachse) so
gelagert, dass es sich lediglich um diese Vertikale (entspricht
auch der Hammerrichtung) verschieben oder drehen lässt.
Zwei Luftfedern 13 mit Kugelrollen 14 halten das
Stahlprofil 6 schwimmend um die vertikale Achse 12.
Die Einstellung der Luftfedern 13 sorgt für den
Verbleib des Stahlprofils 6 auf dem Scharnier 4 während
des Hammern mit den Hammern 8 und der daraus resultierenden
Verschiebung des Scharniers 4. Der Zylinder 19 schiebt
den Stift 15 in die an der Führung 11 befestigte
Buchse 16 und bringt somit die Achse des Stahlprofils 6 in
ihre theoretische Lage. Der Hammer 8 ist auf einem Verfahrschlitten 17 in
Hammerrichtung verfahrbar und wird über Zylinder 18 gegen
das zu hammernde Teil (Stahlprofil 6 und Scharnier 4)
gedrückt.
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Im
Folgenden wird nun die 4 näher beschrieben.
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Aus
der Darstellung der 4 wird deutlich, dass die den
einzelnen Hämmern zugeordneten Antriebswerkzeuge als pneumatische
Werkzeuge ausgebildet sind, die relativ raumgreifend ausgebildet sind.
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Ferner
ist erkennbar, dass zwei parallel arbeitende Stahlprofile 6 vorhanden
sind, wobei der einfacheren Beschreibung wegen das obere Stahlprofil
mit 6a und das untere Stahlprofil mit 6b bezeichnet
werden.
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Insgesamt
arbeiten auf jedes Stahlprofil 6a, 6b drei Hämmer
in drei zueinander um 90° bzw. 180° versetzte
Raumrichtungen.
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Der
Hammer 8a arbeitet in der Z+-Richtung, der Hammer 8b in
der Z-Richtung, der Hammer 8c in der X-Richtung und die
dem unteren Stahlprofil 6b zugeordneten Hämmer
arbeiten wie folgt: Der Hammer 8d arbeitet in Z+– Richtung,
der Hammer 8e in Z–-Richtung und der Hammer 8f in
X-Richtung.
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Aus
der Darstellung in 4 ist im Übrigen die
Schuh-Form des Stahlprofils zu ersehen, der mit bestimmten Flächen
jeweils den fahrzeugseitigen Teil des Scharniers mit Anschraubplatte 28 und Scharnierarm 29 übergreift.
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In 5 ist
im Prinzip dargestellt, wie das erfindungsgemäße
Stahlprofil 6 arbeitet. Es ist dargestellt, dass es in
Richtung seiner Längsachse (Zustellachse 22) von
einem Zylinder 5 angetrieben wird, der einen Druck in Pfeilrichtung 21 auf
das Stahlprofil 6 in Richtung seiner Längsachse 22 ausübt.
Damit legt sich das Stahlprofil 6 an die Innenseite der
fahrzeugseitigen Anschraubplatte 28 an und übergreift auch
noch die fahrzeugseitige Anschraubplatte 28 an den oberen
und unteren Stirnseiten.
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Ferner
legt sich der vordere Teil des Stahlprofils 6 mit Ausrichtflächen 30 an
der Innenseite des Scharnierarmes 29 an, an dessen vorderen
freien Ende die Drehachse 20 zur Aufnahme des türseitigen Scharnierschenkels 26 angeordnet
ist.
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Hierbei
ist der türseitige Scharnierschenkel 26 mittels
einer Verschraubung 27 mit der Tür 3 verbunden.
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Wichtig
ist nun, dass das Stahlprofil 6 im Bereich eines Drehlagers 10 angeordnet
ist, welches eine Drehung in Pfeilrichtungen 23 um die
Zustellachse 22 ermöglicht, wobei die Drehung
frei erfolgt und durch keine angelegten Druckwerkzeuge erzwungen
wird.
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Allerdings
wird das Stahlprofil 6 in einer definierten Drehlage in
seiner Zustellachse 22 durch zwei entgegengesetzt gespannte
Druckfedern 13 gehalten.
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Ferner
ist wesentlich, dass das Stahlprofil 6 in einer Kugelführungsbuchse
gelagert ist, die als Führung 11 in 5 erkennbar
ist. Es ist in dieser Führung 11 in senkrechter
Ebene zur Zeichenebene, d. h. also in Z– und Z+-Richtung
verschiebbar ausgebildet. Ferner ist es um diese Führung 11 auch
in Pfeilrichtung 24 um die Achse 12 drehbar ausgebildet.
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Im
gegenseitigen Abstand und parallel zueinander sind in der waagerechten
Ebene 2 im Abstand voneinander angeordnete Luftfedern 13 angeordnet,
die mit zugeordneten Kugelrollen 14 gegen die Außenseite
des Stahlprofils 6 drücken.
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Damit
wird das Stahlprofil 6 in einer gewissen Winkellage zu
dem auszurichtenden Scharnier 4 gehalten und damit durch
getrennte Ansteuerung der Luftfedern 13 eine gesteuerte
Drehung des Stahlprofils 6 in Pfeilrichtung 24 erzeugt
werden, um ein Folgen des vorderen Teils des Stahlprofils 6 beim
Nachgeben des Scharniers 4 während des Ausrichtvorganges
zu ermöglichen.
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Wichtig
ist ferner, dass mit dem in Hammerrichtung 7c in X-Richtung
wirkenden Hammer 8c auf eine Fläche 9 gearbeitet
wird, die in das Stahlprofil 6 eingearbeitet ist, welche
Fläche 9 etwa senkrecht zur Innenfläche
des Scharnierarmes 29 steht.
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Damit
wird die Kraft von dem Hammer 8c unmittelbar unter Zwischenschaltung
des Stahlprofils 6 auf die Innenfläche des Scharnierarms 29 übertragen.
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Ferner
ist wichtig, dass zwei Hämmer in Z-Richtung vorhanden sind,
nämlich der Hammer 8b und der Hammer 8a,
wobei der Hammer 8a in Hammerrichtung 7a in Z+-Richtung
und der Hammer 8b in Hammerrichtung 7b in Z–-Richtung
arbeiten.
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Die
fahrzeugseitige Anschraubplatte 28 liegt mit einer Fläche 25 an
der Fahrzeugseite des Fahrzeuges 2 an und ist dort befestigt.
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6 zeigt
schematisiert die Ausrichtbewegungen 7a, 7b, 7c der
einzelnen Hämmer 8a, 8b, 8c, wie
sie auf den verschiedenen Flächen des türseitigen
Teils des Scharniers 4 wirken. Aus dieser Darstellung wird
deutlich, dass es mit den vorgesehenen Hämmern 8 nach 4 nicht
möglich wäre, auf diesem engen Raum ein derart
exakte Ausrichtarbeit durchzuführen. Aus diesem Grund wird
ein als Übertragungswerkzeug dienendes Stahlprofil 6 vorgesehen.
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Wichtig
ist, dass das Stahlprofil auch zweiteilig ausgebildet sein kann,
d. h. aus einem vorderen Kopf besteht, der über beliebige
Verbindungsmittel mit dem hinteren Teil verbunden ist.
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Der
vordere Kopf dient zur formschlüssigen Anlage an die auszurichtenden
Scharnierflächen des Scharniers 4, während
der hintere Teil zur Übertragung der Hammerschläge
auf den vorderen Kopfteil dient.
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Die
Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Anwendungen
für den Türanbau, sie kann ebenso für
andere Anbauteile angewendet werden.
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Die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt, ein die Hammerschläge übertragendes
Stahlprofil zu verwenden, welches sowohl in der Richtung der Längsachse
verschiebbar und verdrehbar und noch zusätzlich in einer
senkrechten Achse hierzu ebenfalls verschiebbar und verdrehbar ausgebildet
ist.
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In
vereinfachten Ausführungsformen kann auf die Drehachse,
die senkrecht zur Längsachse des Ausrichtwerkzeuges liegt,
verzichtet werden. Ein solcher Verzicht kommt dann in Betracht,
wenn die Ausrichtflächen an der fahrzeugseitigen Seite des Scharniers
so groß sind, dass ein Nachlaufen oder Nachjustieren des
Stahlprofils während des Richtvorganges nicht notwendig
ist. Das Stahlprofil passt sich dann sozusagen selbsttätig
diesen auszurichtenden Flächen an, ohne dass eine eigene
Drehachse erforderlich ist.
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Statt
den hier beschriebenen Schiebeführungen ist es auch möglich,
das Übertragungswerkzeug (Richtwerkzeug) im Zwischenraum
zwischen einer Gabel drehbar zu lagern, wobei die Gabelarme oben und
unten an dem Richtwerkzeug anfassen und zwischen sich eine Drehachse
für das Werkzeug ausbilden.
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Ebenso
wäre es möglich, die das Drehlager ausbildende
Gabel noch zusätzlich verschiebbar (beispielsweise in Richtung
der Längsachse des Ausrichtwerkzeuges) auszubilden.
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Im Übrigen
ist die Erfindung nicht auf die Verwendung pneumatisch angetriebener
Hammerwerkzeuge beschränkt, sondern die Erfindung sieht
in anderen Ausgestaltungen vor, statt der pneumatischen Antriebe
hydraulische oder elektromagnetische Antriebe zu verwenden.
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In
einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, den Hammerantrieb
auch piezoelektrisch auszubilden.
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Beim
dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn
als Hammerfrequenz etwa 30 Schläge/s verwendet werden.
Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Es können
beliebig andere Hammerfrequenzen verwendet werden. Insbesondere
können statt der pneumatischen Hämmer, wie sie vorstehend
beschrieben wurden, auch andere Hammerwerkzeuge verwendet werden,
die in einem höheren Frequenzbereich arbeiten, der bis
in den Bereich bis zu 10 kHz hineinreicht. Es handelt sich dann um
Vibratoren, die in diesen relativ hohen Frequenzbereichen arbeiten.
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- 1
- Werkzeug
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Tür
- 4
- Scharnier
- 5
- Zylinder
- 6
- Stahlprofil
a, b
- 7
- Hammerrichtungen; 7a (Z+-Richtung), 7b (Z–-Richtung), 7c (X-Richtung)
- 8
- Hammer
a, b, c, d, e, f
- 9
- Flächen
- 10
- Drehlager
- 11
- Führung
- 12
- Achse
- 13
- Luftfeder
- 14
- Kugelrolle
- 15
- Stift
Absteckung
- 16
- Buchse
(Indexion)
- 17
- Verfahrschlitten
- 18
- Zylinder
- 19
- Zylinder
(gehört zur Absteckung)
- 20
- Drehachse
(Scharnier)
- 21
- Pfeilrichtung
- 22
- Zustellachse
- 23
- Pfeilrichtung
- 24
- Pfeilrichtung
- 25
- Fläche
(Seitenwand von Fahrzeug 2)
- 26
- Scharnierschenkel
(Türseite)
- 27
- Verschraubung
- 28
- Anschraubplatte
(Fahrzeugseite)
- 29
- Scharnierraum
- 30
- Ausrichtfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10355127
A1 [0002, 0006]