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Gegenstand
der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Kfz-Türen
auf der Schlossseite nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Fahrzeugtüren
werden bekannterweise über zwei Scharniere und einem Schloss
am Fahrzeug befestigt. Der Schlossmechanismus besteht klassischerweise
aus zwei Einheiten: das eigentliche Schoss (in der Tür
montiert) und dem am Fahrzeug verschraubten Schlossbügel.
Der Schlossbügel besteht in der Regel aus einer verchromten
Befestigungsplatte und einem auf dieser Platte angeschweißten
laschenförmigen Stahldraht.
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Zwei
entgegen der Fahrzeugfahrtrichtung positionierte Schrauben dienen
zur Befestigung der Schlossbügel am Fahrzeug. Die Einstellung
der Schlossplatte in der Höhe wird benutzt, um die Lage der
Tür zum Fahrzeug zu bestimmen.
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Baut
man die Schlossplatte relativ tief (in vertikaler Richtung nach
unten versetzt) ein, dann wird die Tür über das
Schloss beim Schließen nach unten gedrückt.
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Wird
bei der Montage der Schlossbügel nach oben verschoben,
dann drückt dieser über das Schloss die Tür
nach oben, der Spalt zwischen Tür und Dach im hinteren
oberen Türbereich wird kleiner. Die Einbaulage des Schlossbügels
bestimmt ebenso die Tiefenlage der Tür in der Seitenwand.
Ist der Schoßbügel nicht weit genug nach innen
eingebaut, kann die Tür nicht ganz schließen.
Sie steht in der Breite über die Seitenwand. Wird der Schlossbügel zu
weit nach innen eingebaut, schließt die Tür zu
weit nach innen. Sie steht quasi „übergeschlossen” im Fahrzeug. Über
die Einstellung des Schlossbügels werden sowohl Karossen
wie Türtoleranzen ausgeglichen. Die Andruckstärke
der Dichtungen zwischen Tür und Seitenwand wird ebenso
durch die Einstellung der Türlasche bestimmt.
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Die
bekannten Verfahren zur Bestimmung der korrekten Lage des Schlossbügels
entsprechen einem manuellen iterativen Einstellverfahren. Der Schlossbügel
wird mit leicht angezogenen Schrauben eingebaut. Die Tür
wird auf dem Schlossbügel geschlossen, der Werker sichtet
die Höhenlage und Breitenlage der Tür relativ
zur Fahrzeugseitenwand, öffnet die Tür wieder,
verstellt den Schlossbügel, schließt die Tür
wieder, sichtet wieder die Lage der Tür zur Seitenwand
usw., bis er innerhalb der verfügbaren Taktzeit, nach seinem
Ermessen eine gute Türstellung erreicht hat. Zum Schluss
werden die Schrauben fest angezogen.
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Dieses
manuelle Verfahren ist arbeitsintensiv, die Bündigkeit
der Tür zur Seitenwand und Ihre Lage in der Fahrzeughöhe
hängen vom Monteur ab. Es gibt keinen objektiven Messwert
zur Quantifizierung der erreichten Qualität. Die Qualität
ist werkerabhängig und nicht wiederholbar.
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Zur
Einstellung von Fahrzeugtüren ist es bekannt, einen Montageroboter
zu verwenden, der mit einer Korrektureinrichtung zusammenwirkt.
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Beispielsweise
ist es mit dem Gegenstand der
DE 36 32 477 C2 lediglich bekannt, eine Tür
mittels eines Montageroboters so an die freie Türöffnung des
Kraftfahrzeuges heranzubewegen, dass bei dem Annähern der
Tür an die Montageöffnung die Tür frei im
Raum vermessen wird und die Vermessung der Karosserie mit Lasersonden
erfolgt.
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Hieraus
ist nicht zu entnehmen, eine Fahrzeugtür selbst in montiertem
Zustand einzurichten, um das Spaltmaß einzustellen.
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Mit
dem Gegenstand der
DE
44 19 170 A1 ist es lediglich bekannt, bei der Montage
des Türflügels auf der Scharnierseite entsprechende
Ausrichtungen vorzunehmen, um das Spaltmaß in gewünschter Weise
einzustellen.
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Der
gleiche Gegenstand ergibt sich auch aus der Druckschrift
DE 197 48 021 B4 ,
bei der ein Türmodul zur Montage an einem Türgrundkörper
verwendet wird und auf der Scharnierseite eine Verschiebung in Y-
und Z-Richtung stattfindet, um das Türmodul auf der Scharnierseite
einzurichten. Hiermit soll das Spaltmaß richtig eingestellt
werden.
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In
der
JP 2-258485 A wird
lediglich die Türöffnung mit einer Vielzahl von
Tastfühlern vermessen, und es werden gleichzeitig Videoaufnahmen
der Türöffnungen durchgeführt, um die
Karosserie zu vermessen. Alsdann werden die Türflügel
mittels Schraubbefestigungen auf der Scharnierseite montiert.
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Allen
oben genannten Druckschriften liegt der Nachteil zugrunde, dass
lediglich die Ausrichtung der Fahrzeugtür auf der Scharnierseite
stattfindet, jedoch nicht auf der Schlossseite.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Kfz-Türen der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass eine wesentlich genauere Einstellung
des Spaltmaßes möglich ist.
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Zur
Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren nach der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Spaltmaßes
der Tür in Richtung zur Karosserie durch eine automatische Einstellung
des Schlossbügels erfolgt.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass nun nicht mehr an der Scharnierseite nachgerichtet und eingestellt
wird, sondern auf der Schlossseite, und zwar erfindungsgemäß an
dem karosserieseitig angeordneten Schlossbügel.
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Die
Erfindung schlägt ein vollautomatisiertes Einstellverfahren
vor, das eine objektive und wiederholbare Türlage sichert.
Die Erfindung gewährleistet auch die bestmögliche
Lage der Tür zum Fahrzeug. Die beschriebenen Werkzeuge
sind Erfindungsbestandteil. Die Erfindung kann zur Einstellung weiterer Klappen,
wie zum Beispiel Heckdeckel und Motorhaube angewendet werden.
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Das
vorgeschlagene Verfahren basiert auf dem Zusammenspiel folgender
Komponenten:
Mindestens ein Roboter, mindestens ein optischer Sensor
zum Messen der Relativlage der Tür zur Seitenwand, ein
automatischer Schrauber, eine Vorrichtung zum Verstellen der Türlasche,
eine Vorrichtung zum Öffnen der Tür.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass nun eine wesentlich feinfühligere Einstellung des
Spaltmaßes, insbesondere des hinteren Türflügels
möglich ist, weil die Hebelwirkungen durch die Türlänge
berücksichtigt werden, d. h. ein sogenanntes Durchhängen
der Tür wird durch eine feinfühlige Einstellung
des Schlossbügels berücksichtigt, was bei der
scharnierseitigen Einstellung einer Tür nur sehr schwierig
möglich ist.
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Die
Erfindung geht also einen vollkommen neuen Weg in der Einstellung
des Spaltmaßes der Türflügel eines Kraftfahrzeuges,
was bisher noch nicht bekannt war.
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Bisher
war lediglich eine manuelle Einstellung möglich, bei der
es durch Augenmaß erforderlich war, das Spaltmaß zu
erkennen, es wurde dann von einem Einrichter der Türflügel
geöffnet, und durch eine freie Verstellung des Schlossbügels
wurde dann nachgerichtet und wiederholt durch Schließen
der Tür das Spaltmaß korrigiert, wobei dieser manuelle
Vorgang gegebenenfalls auch mehrfach ablaufen musste, um eine korrekte
Einstellung des Spaltmaßes zu erreichen.
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Hier
setzt die Erfindung ein, die nun erstmals eine vollkommen automatisierte
Einstellung dieses Spaltmaßes auf der Schlossseite vorsieht,
und zwar unter Zuhilfenahme von mindestens einer Videokamera und
einen oder mehreren Lasern, die in der Lage sind, das Spaltmaß zu
vermessen.
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Unter
Verwendung einer einzigen Kamera, die perspektivisch auf das einzustellende
Spaltmaß blickt, ist es in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
vorgesehen, zwei Kameras zu verwenden und hieraus ein 3D-Bild zu
erzeugen, das in ein Datenverarbeitungssystem eingespeist wird und
aus dem dann das einzustellende Spaltmaß ausgelesen wird.
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Wichtig
bei der Erfindung ist, dass die Ergebnisse der Kameravermessung
nun einem dreiraumachseneinstellbaren Einrichtkopf mitgeteilt werden, welcher
Einrichtkopf mit einem in sechs Raumachsen verstellbaren Einstellroboter
verbunden ist.
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Damit
ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass nun eine vollautomatische
Einstellung des Spaltmaßes erfolgt, denn es gibt zunächst
eine Messphase, bei der bei geschlossener Tür das Spaltmaß automatisch
erfasst und vermessen wird. Hierbei ist es vorgesehen, dass in dieser
Messphase der Roboter den gesamten Türumriss mit allen
sich ergebenden Spaltmaßen am Türflügel
abfährt und eine lineare fortschreitende Vermessung des
Spaltmaßes durchführt.
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Auf
diese Weise wird sichergestellt, dass das Spaltmaß an jeder
beliebigen Stelle der Türumrandung festgestellt wird, um
eventuelle Abweichungen dem Einrichtkopf später mitzuteilen.
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Nach
dem Abschluss der Messphase folgt die Einstellphase. In dieser Einstellphase
wird der Türflügel geöffnet und der Einrichtkopf,
der mit dem Roboter verbunden ist, fährt auf den Schlossbügel, klemmt
diesen fest und betätigt mit Hilfe von einem oder mehreren
Schraubern die Schraube, welche die Schlossplatte mit der Karosserie
verbinden.
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Es
wird somit die Schlossplatte in Y- und Z-Richtung gelöst
und frei entsprechend dem vorher ermittelten Messergebnis verschoben
und sonach dann wieder festgezogen.
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Dabei
kann beispielsweise der Einrichtkopf den Schlossbügel über
gezielte Schläge oder Vibrationen in Fahrzeugbreite und
Höhe verschieben.
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Auf
diese Weise erfolgt somit allein eine Einstellung des Schlossbügels,
der an der Schlossplatte befestigt ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform ist es möglich
die exakte Fahrzeuglage in der Bearbeitungsstation zu messen und
an den Roboter (2) zu übermitteln, damit dieser
die Verstelleinheit mit dem Einrichtkopf präzise auf den
Schlossbügel positioniert.
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Ferner
kann durch eine Kontrollmessung nach Beendigung des Einstellverfahrens,
die Auswirkungen der Verstellung des Schlossbügels bei
jedem Fahrzeug, für die Einstellung aller weiteren Fahrzeuge
herangezogen werden. Es handelt sich dabei um ein ständig
lernendes und verbesserndes System.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsform ist es möglich, die Türöffnungseinheit
mit dem Einrichtkopf mit einem kraftbegrenzenden Mechanismus auszustatten,
damit eine fest geschlossene Tür vom System nicht beschädigt
wird.
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Der
Einrichtkopf kann entweder über eigene Servoantriebe verfügen
oder es wird mindestens ein Servoantrieb des Roboters zum Verstellen
des Schlossbügels bzw. der Befestigungsplatte benutzt. Ebenso
ist es möglich, dass der Einrichtkopf über eine
Roboteranbindungsplatte an dem Roboter montiert ist.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern
auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit
sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der
Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden 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:
die perspektivische Ansicht der linken hinteren Seite eines Kraftfahrzeuges
bei geschlossener Vordertür und nicht sichtbarer Hintertür,
deren Spaltmaß eingestellt werden soll
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2:
die perspektivische Vorderansicht des Einrichtkopfes
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3:
die perspektivische Seitenansicht des Einrichtkopfes, der mit dem
Roboter verbunden ist in der Messphase zur Einstellung des Spaltmaßes
der Hintertür
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4:
die perspektivische Ansicht des Kraftfahrzeuges bei geöffneter
Hintertür in der Einstellphase des Schlossbügels
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In 1 ist
allgemein eine Türöffnung 8 an einem
Kraftfahrzeug dargestellt, wobei auf der Karosserieseite eine Dichtung 9 angeordnet
ist, welche den nicht sichtbaren Türflügel an
der Türöffnung 8 abdichtet. Im Bereich
der Karosserie ist ein Schlossbügel 1 angeordnet,
der auf einer Befestigungsplatte 10 (Schlossplatte) befestigt
ist. Diese Befestigungsplatte 10 ist mit Hilfe von Schrauben
an der Karosserie festgeschraubt, wobei man gemäß 2 lediglich die
Schraubenbolzen 21, 22 sieht, mit denen die in 2 dargestellte
Befestigungsplatte 10 an der Karosserie festgeschraubt
wird.
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In
der Darstellung nach 1 ist der vordere Türflügel 6 geschlossen
und der hintere, einzustellende Türflügel 7 ist
aus zeichnerischen Gründen nicht dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist
nun vorgesehen, dass der Schlossbügel 1 in den
Einstellachsen 11, 12 einstellbar ausgebildet
ist.
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Die
Einstellachse 11 entspricht hierbei eine Verschiebung in
Z-Richtung, während die Einstellachse 12 einer
Verschiebung in Y-Richtung entspricht.
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In 2 sind
die weiteren Einzelheiten des Einrichtkopfes 5 dargestellt,
der mit einem Roboter 2 über eine Roboteranbindungsplatte 14 verbunden
ist.
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Der
Einrichtkopf 5 besteht aus einem Grundrahmen 13,
an dem eine Sensoreinheit 3 angeordnet ist, die im gezeigten
Ausführungsbeispiel aus drei im Winkel zueinander, jedoch
in gleicher vertikaler Ebene liegenden Laserlichtquellen 15, 16, 17 besteht.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Anordnung von drei im Winkel zueinander
angeordneten Laserlichtquellen beschränkt. Es kann auch
vorgesehen werden, nur zwei Laserlichtquellen oder nur eine zu verwenden.
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Wichtig
ist, dass mindestens eine, bevorzugt jedoch alle Laserlichtquellen 15–17 ein
Linienraster 18 auf die Karosserie im Bereich der Türöffnung 8 projizieren,
um so das Spaltmaß optisch vermessbar zu gestalten.
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Dieses
Linienraster 18 wird von mindestens einer Kamera 19 digital
erfasst und elektronisch als Daten (29) ausgewertet.
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Die
Kamera 19 blickt hierbei bevorzugt perspektivisch auf das
von den Laserlichtquellen 15–17 erzeugte
Linienraster 18, von dem lediglich nur ein einziges – der Übersichtlichkeit
halber – dargestellt ist.
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Der
Einrichtkopf 5 besteht ferner aus einer Spannzange 23,
die zwei Klemmbacken enthält, welche zwischen sich einen
Klemmspalt 24 ausbilden.
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Mit
dieser Spannzange 23 wird der Einrichtkopf 5 gegen
den Schlossbügel 1 gefahren. Dieser wird gemäß 2 eingeklemmt.
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Die 2 zeigt
hierbei die Befestigungsplatte 10 von hinten, so dass nur
noch die Schraubenbolzen 21, 22 der in die Karosserie
eingeschraubten Schrauben sichtbar sind.
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An
jedem Schraubenkopf der Schraubenbolzen 21, 22 greift
hierbei der Ratschenkopf eines Schraubers 4 an, wobei der
Schrauber 4 mit einem weiteren Schrauber 20 kombiniert
ist, um so die beiden Einstellschrauben (21, 22)
zu betätigen.
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Wichtig
hierbei ist, dass eine feinfühlige Einstellung der gesamten
Anordnung dadurch möglich ist, dass eine Längsführung 25 in
Z-Richtung stufenlos einstellbar am Einrichtkopf 5 angeordnet
ist und ferner eine in Y-Richtung gerichtete Längsführung 26.
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Auf
diese Weise kann bei gelösten Schrauben eine feinfühlige
Einstellung über die Längsführungen 25, 26 in
der Z- und Y-Richtung vorgenommen werden.
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Die 3 zeigt
nun die sogenannte Messphase, bei der der Einrichtkopf 5 im
Vergleich zur 2 um 90 Grad gedreht ist. Hierbei
ist erkennbar, dass sich die Sensoreinheit 3 sozusagen
links und rechts an das zu vermessende Spaltmaß 27 anlegt und
dieses zweidimensional vermisst.
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Das
so auf den Türflügel und die benachbarten Karosserieteile
projizierte Linienraster 18 wird von der mindestens einen
Kamera 19 digital erfasst und ausgewertet. Die Auswertung
erfolgt über eine automatische Datenverarbeitungsanlage,
und die dort eingegebenen Sollwerte des Spaltmaßes werden
entsprechend den Istwerten in Korrekturbefehle umgesetzt und dem
Roboter 2 zugeführt.
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Damit
die Einstellung auf der Schlossseite vollautomatisch erfolgen kann,
ist vorgesehen, dass der Roboter 2 noch mit einem nicht
näher dargestellten Greifkopf verbunden ist, der an der
Türklinke 28 anfasst und diese Türklinke
entsprechend öffnet oder schließt.
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Der
Einstellvorgang ist in 4 gezeigt.
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Hier
hat der Roboter 2 mit seinem nicht näher dargestellten
Greifkopf den Türflügel 7 geöffnet, und
der Einrichtkopf 5 ist in die Türöffnung 8 eingefahren,
wobei die Einrichtstellung gemäß 2 nun gegeben
ist.
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Die
Spannzange 23 ergreift hierbei den Schlossbügel 1 und
klemmt diesen fest, wobei gleichzeitig die Schrauber 4, 20 auf
die Schrauben mit den Schraubenbolzen 21, 22 fahren
und diese öffnen, so dass die Befestigungsplatte 10 in
den Richtungen Z-Y (Pfeilrichtungen 11, 12) frei
verschiebbar ist. Die Verschiebung erfolgt hier über die
Längsführungen 25, 26 des Einrichtkopfes.
Es wird nun vollautomatisch der Korrekturbefehl von der Datenverarbeitungsanlage
an den Einrichtkopf 5 weitergegeben, und dieser wird um
das gewünschte Korrekturmaß verschoben, und danach
werden die Schraubenbolzen 21, 22 der Schrauben
wieder mit den Schraubern 4, 20 festgezogen.
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Auf
diese Weise erfolgt ein besonders schnelles und genaues Einstellen
des Spaltmaßes des Türflügels, wobei
an dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich die Einstellung
eines hinteren Türflügels beschrieben wurde. Die
Einstellung des vorderen Türflügels erfolgt in
der gleichen Weise.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Einstellung der Türflügel
beschränkt, ebenso kann nach der Erfindung auch die Heckklappe
oder Motorhaube vollautomatisch eingestellt werden.
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Ebenso
sieht die Erfindung vor, dass auch die Tankdeckelklappe (das ist
die Klappe, welche den Tankverschluss karosserieseitig abdeckt)
vollautomatisch einstellen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlossbügel
- 2
- Roboter
- 3
- Sensoreinheit
- 4
- Schrauber
- 5
- Einrichtkopf
- 6
- Türflügel
(Vordertür)
- 7
- Türflügel
(Hintertür)
- 8
- Türöffnung
- 9
- Dichtung
- 10
- Befestigungsplatte
- 11
- Einstellachse
(Z-Richtung)
- 12
- Einstellachse
(Y-Richtung)
- 13
- Grundrahmen
- 14
- Roboteranbindungsplatte
- 15
- Laserlichtquelle
- 16
- Laserlichtquelle
- 17
- Laserlichtquelle
- 18
- Linienraster
- 19
- Kamera
- 20
- Schrauber
- 21
- Schraubenbolzen
- 22
- Schraubenbolzen
- 23
- Spannzange
- 24
- Klemmspalt
- 25
- Längsführung
(Z-Richtung)
- 26
- Längsführung
(Y-Richtung)
- 27
- Spaltmaß
- 28
- Türklinke
- 29
- Daten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3632477
C2 [0009]
- - DE 4419170 A1 [0011]
- - DE 19748021 B4 [0012]
- - JP 2-258485 A [0013]
