DE102007042422A1

DE102007042422A1 - Positioniersystem

Info

Publication number: DE102007042422A1
Application number: DE102007042422A
Authority: DE
Inventors: Thomas Knopf; Maik Hammer; Stephan Knoche; Andreas Erhardt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: DE102007042422B4

Abstract

Bei einem Positioniersystem für ein zumindest teilweise elastisches, räumlich gekrümmtes Bau-, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserieteil, mit mehreren, allseitig verstellbaren Spannarmen (1), die jeweils mit endseitigen, das Bauteil an vorgegebenen Bezugspunkten nach Lage und Neigung positionierenden Fixierelementen (10, 11) versehen sind, wird eine Anpassung an unterschiedliche Bauteilgeometrien auf einfache, zeitsparende und präzise Weise dadurch ermöglicht, dass zur Einstellung der Spannarme (1) eine die Bezugspunkte nacheinander programmgesteuert anfahrende Mehrachseinheit (15) vorgesehen ist und die Spannarme an dieser im jeweiligen Bezugspunkt lage- und neigungsübertragend ausrichtbar und in der so ausgerichteten Position verriegelt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Positioniersystem für ein zumindest teilelastisches, räumlich gekrümmtes Bau-, insbesondere Kraftfahrzeug-Karosserieteil, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Um mehrfach gekrümmte, elastische Blechteile – etwa im Wege der Laserstrahltechnik – bearbeiten zu können, werden diese herkömmlicherweise auf einer der Bauteilgeometrie entsprechend geformten Auflagestruktur, welche z. B. aus bauteilkonform konturierten, gitterförmig angeordneten Längs- und Querspanten zusammengesetzt ist, festgespannt, was allerdings insofern von Nachteil ist, als eine derartige Auflagestruktur bauteilspezifisch gestaltet und daher für jeden Bauteiltyp eine gesonderte Auflagestruktur bereitgestellt werden muss.
Typenvariable Positioniersysteme der eingangs genannten Art hingegen, wie sie z. B. aus dem Katalog der Fa. Holje, „Control & Fixture Systems", 2007, bekannt sind, sind von komplizierter Bauweise und lassen sich vor allem nur umständlich und dementsprechend zeitaufwändig an unterschiedliche Bauteilformen anpassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Positioniersystem der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine Anpassung an unterschiedliche Bauteilgeometrien auf einfache, zeitsparende und präzise Weise ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Positioniersystem gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Positioniersystem übernimmt die Mehrachseinheit die Funktion einer typenvariabel programmgesteuerten Einstelllehre, die die einzelnen Bezugspunkte nacheinander anfährt und dort die jeweiligen Lage- und vorzugsweise auch Neigungsinformationen durch einfaches Andocken des Spannarms mit hoher Genauigkeit mechanisch an diesen überträgt, wodurch die Anpassung des Positioniersystems an unterschiedliche Bauteilgeometrien wesentlich erleichtert und die Umbauzeit deutlich verkürzt wird.
Eine besonders einfache und genaue Übertragung der Lage- und Neigungsinformationen wird in weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Spannarme und die Mehrachseinheit am jeweiligen Bezugspunkt formschlüssig miteinander koppelbar sind, und zwar zweckmäßigerweise derart, dass die formschlüssige Verbindung aus einem spannarmfesten, in eine entsprechende Aufnahme der Mehrachseinheit tage- und neigungsübertragend einführbaren Justierelement besteht.
Die am Spannarmende angeordneten, mit dem Bauteil zusammenwirkenden Fixierelemente können von verschiedenartiger Bauart sein, sind jedoch bevorzugt als an das Bauteil anlegbare Saugnäpfe, als das Bauteil abstützende Anschläge und/oder als in eine Bauteilöffnung eingreifende Passstifte ausgebildet, wobei die Anschläge oder Passstifte in weiterer baulicher Vereinfachung zweckmäßigerweise durch die formschlüssig in die Aufnahme der Mehrachseinheit einführbaren Justierelemente gebildet werden.
Als Mehrachseinheit eignen sich übliche NC-Maschinen oder, wie bevorzugt, mehrachsig programmierbare Industrieroboter.
Ebenfalls aus Gründen einer baulichen Vereinfachung bei zugleich innerhalb des Arbeitsraums lückenloser translatorischer und rotatorischer Verstellbarkeit sind die Spannarme vorzugsweise als Dreigelenkarme, nämlich insbesondere als Kugelgelenkarme ausgebildet, und schließlich empfiehlt es sich im Hinblick auf eine vereinfachte Betätigung der Spannarme, diese mit einer hydraulischen oder pneumatischen Verriegelung, vorzugsweise durch ein einziges Spannelement, zu versehen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 einen einzelnen Spannarm im Längsschnitt;
2 das Positioniersystem nach der Erfindung beim Einstellen der Spannarme; und
3 das Positioniersystem gemäß 2 mit einem an den Spannarmen fixierten Blechteil.
In 1 ist einer der für das erfindungsgemäße Positioniersystem verwendbaren Spannarme 1 im Einzelnen dargestellt. Dieser ist als durch ein mittleres Drehgelenk 2 verbundene Doppelschwinge ausgebildet, die am einen Ende über ein Kugelgelenk 3 an einen Steckbolzen 4 angeschlossen ist, welcher in einer von mehreren, rasterförmig an einer Bodenplatte 5 verteilten Aufnahmeöffnungen 6 lösbar verankert ist. Am anderen Ende ist die Doppelschwinge über ein weiteres Kugelgelenk 7 mit einem Adapterstück 8 versehen, welches mit Fixierelementen, nämlich einem über einen Unterdruckanschluss 9 aktivierbaren Saugnapf 10 und einem zentralen Fixierstift 11, bestückt ist.
Innerhalb des Verstellbereichs ist der Spannarm 1 in jeder beliebigen Position verriegelbar. Zu diesem Zweck wird das mittlere Drehgelenk 2 mit Hilfe eines Handgriffs 12 drehsicher arretiert und zugleich werden die in der Doppelschwinge vorhandenen Hydraulikkammern 13 druckbeaufschlagt und dadurch die endseitigen Kugelgelenke 3 und 7 bewegungsfest verklemmt.
Um ein vorgeformtes und zumindest teilweise elastisches Bauteil, beispielsweise das in 3 gezeigte Blechteil 14, formgenau zu fixieren, werden die Spannarme 1 an ihren Adapterstücken 8 der Bauteilgeometrie entsprechend voreingestellt. Die Einstellung der Spannarme 1 erfolgt mit Hilfe einer programmgesteuerten Mehrachseinheit in Form eines in 2 dargestellten Industrieroboters 15 mit einem an der Roboterhand 16 befestigten Aufnahmeteil 17, in welches der zentrale Fixierstift 11 des Spannarms 1 passgenau einführbar ist. Die für eine formsichere Abstützung erforderlichen Bezugspunkte A (3) des Bauteils 14 sind nach Lage und Neigung durch die Bauteilgeometrie vorgegeben und werden als Anfahrpositionen des Aufnahmeteils 17 in die Robotersteuerung eingegeben. An den einzelnen Anfahrpositionen werden dann die Lage- und Neigungsinformationen beim Andocken der Spannarme 1 auf dem Wege über den als Justierelement mit einer entsprechenden Einschuböffnung des Aufnahmeteile 17 zusammenwirkenden Fixierstift 11 mit hoher Genauigkeit an den Spannarm 1 übertragen, wie dies aus 2 am linken, aus der strichpunktierten Ruhelage in Richtung der Andockposition z. B. manuell verstellten Spannarm 1 ersichtlich ist, woraufhin der Spannarm 1 in der Andockposition lastfest verriegelt wird. Auf diese Weise werden sämtliche Spannarme 1 nacheinander an den Anfahrstationen des Roboters 15 lage- und neigungsgenau eingestellt.
Anschließend wird das Blechteil 14 auf die Spannarmstruktur aufgelegt und durch Aktivierung der Saugnäpfe 10 festgespannt, wobei die zentralen Fixierstifte 11 als Anschläge zur Begrenzung der Saugbewegung wirken. Damit das Blechteil 14 beim Auflegen in die richtige Position gelangt, wird es an einem oder wenigen Fixierstiften, – 11.1 gemäß 3 – welche eine entsprechende Bezugsbohrung des Blechteils 14 nach Art eines Passstiftes durchgreifen oder am Blechteilrand anliegen, in die endgültige Spannlage geführt. In dieser kann dann das Blechteil 14 z. B. im Wege der Laserstrahltechnik bearbeitet werden.
Bei einer Änderung der Bauteilgeometrie wird die Robotersteuerung umprogrammiert und das Positioniersystem auf die oben beschriebene Weise neu eingestellt.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So können anstelle der Saugnäpfe 10 ohne weiteres auch permanente oder selektiv aktivierbare Haftmagnete oder Spannzangen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Fa. Holje, „Control & Fixture Systems", 2007 [0003]

Claims

Positioniersystem für ein zumindest teilelastisches, räumlich gekrümmtes Bau-, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserieteil, mit mehreren, allseitig verstellbaren Spannarmen, die jeweils mit endseitigen, das Bauteil an vorgegebenen Bezugspunkten positionierenden Fixierelementen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Spannarme (1) eine die Bezugspunkte (A) nacheinander programmgesteuert anfahrende Mehrachseinheit (15) vorgesehen ist und die Spannarme an dieser im jeweiligen Bezugspunkt positionsübertragend ausrichtbar und in der so ausgerichteten Position verriegelt sind.
Positioniersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannarme (1) mit der Mehrachseinheit (15) am jeweiligen Bezugspunkt (A) formschlüssig koppelbar sind.
Positioniersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung aus einem spannarmfesten, in eine entsprechende Aufnahme (17) der Mehrachseinheit (15) lage- und neigungsübertragend einführbaren Justierelement (Fixierstift 11) besteht.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fixierelement aus einem an das Bauteil (14) anlegbaren Saugnapf (10) besteht.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fixierelement (11) aus einem das Bauteil (14) abstützenden Anschlag besteht.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fixierelement (11) aus einem in eine Bauteilöffnung eingreifenden Passstift (11.1) besteht.
Positioniersystem nach den Ansprüchen 3 und 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag und/oder der Passtift (11) durch das formschlüssig in die Aufnahme einführbare Justierelement gebildet ist.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrachseinheit (15) ein Roboter ist.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannarme (1) als Dreigelenkarme ausgebildet sind.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannarme (1) als Kugelgelenkarme ausgebildet sind.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannarme (1) durch ein einziges Spannelement (12) verriegelbar sind.
Positioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannarme (1) pneumatisch oder hydraulisch verriegelbar sind.