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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Verschlusselements auf ein Bauteil.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufbringen eines Verschlusselements auf ein Bauteil.
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Bei der Herstellung einer Fahrzeugkarosserie werden Öffnungen in Karosseriebauteilen zur Durchführung verschiedener Arbeitsschritte, wie einer Fixierung der Karosseriebauteile und einer Durchführung von Korrosionsschutzmaßnahmen verwendet. Bei der Durchführung von Korrosionsschutzarbeiten sind die Öffnungen zu einer Zuführung von Lack während einer Tauchlackierung und/oder als Ablauflöcher von überschüssigem Lack vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich wird eine Zuführung von Wachs zu einer Hohlraumkonservierung und eine Abführung von überschüssigem Wachs mittels der Öffnungen realisiert. Zur Erzielung eines geringen Geräuschniveaus und einer Dichtheit des Fahrzeugs werden die Öffnungen im weiteren Produktionsprozess wieder verschlossen.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Öffnungen mittels verschiedenartiger Stopfen zu verschließen. Auch ist es bekannt, die Öffnungen mittels selbstklebender Folien und/oder mittels Klebeelementen, auch Klebepads genannt, zu verschließen und abzudichten.
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Ein derartiges Klebeelement ist aus der
DE 10 2008 050 772 A1 bekannt. Das Klebeelement ist mehrschichtig aus einer Trägerfolie und einer selbstklebenden Dämpfungsmasse gebildet, wobei die Dämpfungsmasse Butylkautschuk ist. Auf zumindest einer von der Dämpfungsmasse abgewandten Seite der Trägerfolie ist eine überlackierbare Korrosionsschutzschicht aufgebracht. Das Klebeelement ist aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus Polyethylenterephthalat gebildet.
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Aus der
DE 10 2007 009 783 A1 ist ein Verfahren zum Montieren von Bauteilen an Fahrzeugkomponenten unter Verwendung wenigstens eines programmgesteuerten Manipulators bekannt, mit dem die Bauteile jeweils an einer Bauteilaufgabe entnommen und innerhalb eines geschützten Bereichs oder Raumes an die jeweilige in diesem Raum befindliche und auf einer Montagelinie angeordnete Fahrzeugkomponente bewegt werden.
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Das Verschließen der Öffnungen mittels der Klebeelemente erfolgt dabei manuell.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen eines Verschlusselements auf ein Fahrzeugbauteil anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Vorrichtung zum Aufbringen eines Verschlusselements auf ein Bauteil umfasst erfindungsgemäß ein Aufbringungswerkzeug, dessen Bewegung zumindest teilweise manuell steuerbar ist und welches eine an einer Aufbringungsposition des Verschlusselements am Bauteil befestigbare Zentriereinheit zur Ausrichtung des Aufbringungswerkzeugs relativ zur Aufbringungsposition umfasst und zumindest eine Aufbringungseinheit zum Aufbringen des Verschlusselements auf das Bauteil umfasst, wobei das Aufbringungswerkzeug derart in vertikalen und/oder horizontalen Positionen arretierbar und nach einem Lösen der Befestigung der Zentriereinheit um eine Längsachse drehbar ist, dass die Aufbringungseinheit am Bauteil mittels Drehung zur Aufbringungsposition führbar ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, aufgrund der Zentrierung des Aufbringungswerkzeugs, eine definierte Kraftzufuhr beim Aufbringen des Verschlusselements und daraus folgend ein definiertes Fügen des Verschlusselements am Bauteil zu realisieren. Dadurch wird eine verbesserte Haftung am Bauteil, insbesondere einem Fahrzeugbauteil, erzielt. Zusätzlich ist ein Verschließen einer Öffnung mittels des Verschlusselements erleichtert, da aufgrund der Zentrierung der Aufbringungseinheit eine zentrierte Anordnung des Verschlusselements zur Öffnung auch dann möglich ist, wenn das Verschlusselement nicht transluzent oder transparent ist.
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Weiterhin zeichnet sich die Vorrichtung gegenüber einer Vorrichtung zum vollautomatisierten Aufbringen des Verschlusselements durch verringerte Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten aus, da insbesondere eine aufwändige Sensorik zur automatischen Führung des Aufbringungswerkzeugs nicht erforderlich ist. Auch ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass bei einem technischen Defekt der Vorrichtung eine manuelle Bedienung und Betätigung der Vorrichtung und insbesondere ein manuelles Aufbringen des Verschlusselements weiterhin möglich ist.
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Ferner ergeben sich aus der Verwendung gegenüber dem manuellen Aufbringen Ergonomieverbesserungen für Personen bei der Verarbeitung des Verschlusselements, da insbesondere Überkopfarbeiten und Arbeiten an schwer zugänglichen Positionen mittels der Vorrichtung erfolgen können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen eines Klebeelements auf ein Bauteil in einer Seitenansicht,
- 2 schematisch die Vorrichtung gemäß 1 in einer Draufsicht,
- 3 schematisch eine Detaildarstellung eines an dem Bauteil zentriert angeordneten Aufbringungswerkzeugs in einer Seitenansicht und
- 4 schematisch das Aufbringungswerkzeug gemäß 3 in einer Draufsicht.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Aufbringen eines in den 3 und 4 näher dargestellten Verschlusselements 2 auf ein Bauteil 3 in verschiedenen Ansichten.
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Bei dem Bauteil 3 handelt es sich um ein Fahrzeugbauteil, insbesondere ein äußeres Karosseriebauteil eines Fahrzeugs. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Bauteil eines Fahrzeugunterbodens.
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Bei dem Verschlusselement 2 handelt es sich in diesem speziellen Ausführungsbeispiel um ein Klebeelement 2. Das Klebeelement 2 ist zu einem Verschluss einer in 3 näher dargestellten Öffnung O in dem Bauteil 3 und/oder in nicht dargestellten Ausführungen zur Körperschalldämmung des Bauteils 3 vorgesehen.
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Das Klebeelement 2 ist in nicht dargestellter Weise weiterhin mehrschichtig aus einer Trägerschicht und einer selbstklebenden Dämpfungsmasse gebildet, wobei die Trägerschicht aus einem biegesteifen Material, insbesondere aus einer 5xxx-Aluminiumlegierung, welche einen Anteil von 0,2% bis 6,2% Magnesium aufweist, gebildet ist. Alternativ zur Verwendung der 5xxx-Aluminiumlegierung ist die Trägerschicht aus Edelstahl, Stahl oder einem anderen biegesteifen Metall gebildet. Die Dämpfungsmasse ist insbesondere aus Butylkautschuk gebildet.
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Die Vorrichtung 1 zum Aufbringen des Klebeelements 2 auf das Bauteil 3 umfasst einen Sockel 4, welcher fest im Boden verankerbar ist. Der Sockel 4 umfasst ein Standelement 4.1 und ein Ständerelement 4.2, welches senkrecht vom Standelement 4.1 in vertikaler Richtung nach oben geführt ist. In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltung ist der Sockel 4 mobil ausgebildet.
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An dem Ständerelement 4.2 ist an der dem Standelement 4.1 abgewandten Seite ein Achselement 5 angeordnet, welches eine horizontale Drehachse X1 und in nicht näher dargestellter Weise zumindest ein Lagerelement umfasst. Das Achselement 5 ist in allen einstellbaren Positionen arretierbar.
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Mittels des Achselements 5 ist ein erster Schwenkarm 6 an dem Ständerelement 4.2 derart befestigt, dass der Schwenkarm 6 um die horizontale Drehachse X1 drehbar ist und in allen um die horizontale Drehachse X1 geschwenkten und ungeschwenkten Positionen arretierbar ist.
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An dem ersten Schwenkarm 6 ist mittels eines weiteren zweiten Achselements 7 ein zweiter Schwenkarm 8 befestigt, wobei das zweite Achselement 7 eine vertikale Drehachse Y1 und in nicht näher dargestellter Weise zumindest ein Lagerelement umfasst. Auch das Achselement 7 ist in allen einstellbaren Positionen arretierbar. Somit ist auch der zweite Schwenkarm 8 in allen um die vertikale Drehachse Y1 geschwenkten und ungeschwenkten Positionen arretierbar.
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Alternativ zu der Drehbarkeit des Schwenkarms 6 um die horizontale Drehachse X1 ist es möglich, eine kardanische Lagerung zwischen Schwenkarm 6 und Ständerelement 4.2 vorzusehen. Somit ließe sich der Schwenkarm 6 nicht nur um die horizontale Drehachse X1, sondern zusätzlich um eine hier nicht dargestellte, durch das Achselement 5 verlaufende, vertikale Drehachse schwenken. Auch hier muss eine Arretierung des Schwenkarms 6 in allen Positionen möglich sein. Diese kardanische Lagerung sorgt in Kombination mit der weiteren Drehachse Y1 für eine bessere Zugänglichkeit.
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Am zweiten Schwenkarm 8 ist mittels eines dritten Achselements 9 ein Aufbringungswerkzeug 10 zum Aufbringen des Klebeelements 2 auf das Bauteil 3 befestigt. Das dritte Achselement 9 umfasst eine zweite horizontale Drehachse X2 und in nicht näher dargestellter Weise zumindest ein Lagerelement. Das Achselement 9 ist in allen einstellbaren Positionen arretierbar, so dass das Aufbringungswerkzeug 10 ebenfalls in allen um die horizontale Drehachse X2 geschwenkten und ungeschwenkten Positionen arretierbar ist. Weiterhin ist das dritte Achselement 9 derart ausgebildet, dass eine Höhe des Aufbringungswerkzeugs 10 durch vertikale Verschiebung an dem dritten Achselement 9 erfolgt.
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Zur Austarierung der Schwenkarme 6, 8, der Achselemente 5, 7, 9 und des Aufbringungswerkzeugs 10 an dem Ständerelement 4.2 ist an einem dem zweiten Achselement 7 abgewandten Ende des ersten Schwenkarms 6 ein Ausgleichsgewicht 11 angeordnet.
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Zum Aufbringen des Klebeelements 2 auf das Bauteil 3 ist die Bewegung des Aufbringungswerkzeugs 10 manuell steuerbar, wobei zur Bewegung des Aufbringungswerkzeugs 10 die Arretierungen der Achselemente 5, 7, 9 gelöst sind. Befindet sich das Aufbringungswerkzeug 10 in einer gewünschten horizontalen und vertikalen Position, sind die Achselemente 5, 7, 9 arretierbar, so dass das Aufbringungswerkzeug 10 in der eingestellten Position verbleibt.
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Die 3 und 4 zeigen das Aufbringungswerkzeug 10 in einer Detaildarstellung in verschiedenen Ansichten, wobei das Aufbringungswerkzeug 10 unterhalb des Bauteils 3 positioniert ist.
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Das Aufbringungswerkzeug 10 umfasst eine am Bauteil 3 befestigbare Zentriereinheit 10.1. Die Zentriereinheit 10.1 ist als aus dem Aufbringungswerkzeug 10 ausfahrbarer Zentrierstempel mit einer Zentrierspitze ausgebildet. Die Zentriereinheit 10.1 ist zumindest mit der Zentrierspitze teilweise in die Öffnung O des Bauteils 3 einführbar, wobei die Bewegung in die Öffnung O mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs erfolgt. Der Antrieb ist insbesondere ein elektrischer oder pneumatischer Antrieb.
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In dieser Position des Aufbringungswerkzeugs 10 erfolgt die Arretierung der Achselemente 5, 7, 9, so dass das Aufbringungswerkzeug 10 in der zentrierten vertikalen und horizontalen Position arretiert ist. Die Arretierung der Achselemente 5, 7, 9 erfolgt insbesondere mittels nicht näher dargestellter Bremselemente und/oder Klemmelemente, welche automatisch, insbesondere mittels Antriebseinheiten betätigbar sind. Die Antriebseinheiten sind elektrisch oder pneumatisch ausgebildet.
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Weiterhin umfasst das Aufbringungswerkzeug 10 drei Aufbringungseinheiten 10.2 bis 10.4, welche jeweils im gleichen Abstand wie die Zentriereinheit 10.1 zu einer zentralen Längsachse Y2 angeordnet sind. Das Aufbringungswerkzeug 10 ist um diese Längsachse Y2 drehbar. Daraus folgend sind die „revolverartig“ angeordneten Aufbringungseinheiten 10.2 bis 10.4 durch Drehung des Aufbringungswerkzeugs 10 an die Position bewegbar, welche zuvor die Zentriereinheit 10.1 oder eine jeweils andere Aufbringungseinheit 10.2 bis 10.4 eingenommen hat.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aufbringungseinheiten 10.2 bis 10.4 gleich ausgebildet, so dass gleichartige Klebeelemente 2 auf das Bauteil 3 aufbringbar sind. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Aufbringungswerkzeug 10 mehrere Aufbringungseinheiten, welche zur Aufnahme unterschiedlich ausgebildeter Klebeelemente 2 und zur Aufbringung dieser auf das Bauteil 3 vorgesehen sind.
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Die Aufbringungseinheiten 10.2 bis 10.4 umfassen jeweils einen Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 zur Aufnahme mindestens eines Klebeelements 2. Die Auflageflächen der Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1, auf welchen die Klebeelemente 2 aufliegen, sind in nicht näher dargestellter Weise mit einer Druckeinheit verbunden, anhand welcher zwischen dem jeweiligen Klebeelement 2 und der Aufbringungsfläche des jeweiligen Stempels 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 ein Unterdruck erzeugbar ist. Mittels des erzeugten Unterdrucks werden die Klebeelemente 2 an den Auflageflächen der Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 gehalten. Die Klebeelemente 2 sind mittels des Stempels 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 von dem Aufbringungswerkzeug 10 auf das Bauteil 3 führbar und an diesem mit einer definierten Aufbringungskraft befestigbar.
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Die Öffnung O des Bauteils 3 bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Aufbringungsposition POS, an welcher das Klebeelement 2 die Öffnung O verschließend an dem Bauteil 3 aufgebracht werden soll.
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Zu diesem Aufbringen wird zumindest in eine der Aufbringungseinheiten 10.2 bis 10.4 zumindest ein Klebeelement 2 eingebracht, welches aufgrund des erzeugten Unterdrucks am Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 gehalten wird. Anschließend wird eine Bewegung des Aufbringungswerkzeugs 10 manuell derart gesteuert, dass dieses zumindest in der Nähe der Öffnung O, d. h. an der Aufbringungsposition POS des Klebeelements 2 positioniert wird. Hierbei sind die Achselemente 5, 7, 9 nicht arretiert. Die Einstellung der Höhe des Aufbringungswerkzeugs 10 erfolgt mittels vertikaler Verschiebung an dem dritten Achselement 9. Alternativ oder zusätzlich werden die Schwenkarme 6, 8 zur Höheneinstellung des Aufbringungswerkzeugs 10 mittels des Achselements 5 um die horizontale Drehachse X1 geschwenkt. Zu dieser Bewegung ist in nicht näher dargstellter Weise eine Eingabeeinheit für einen Nutzer vorgesehen, welche mit einer oder mehreren Steuereinheiten zur Betätigung eines oder mehrerer Antriebseinheiten gekoppelt ist. Mittels der Antriebseinheiten sind die Schwenkarme 6, 8 und das Aufbringungswerkzeug 10 oder die Achselemente 5, 7, 9 schwenkbar bzw. antreibbar.
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In einem weiteren Schritt wird die Zentriereinheit 10.1 aus dem Aufbringungswerkzeug 10 ausgefahren und in die Öffnung O eingebracht, so dass die Zentriereinheit 10.1 und somit das Aufbringungswerkzeug 10 an der Aufbringungsposition POS befestigt sind. Dieses Ausfahren des Zentriereinheit 10.1 und das Einbringen in die Öffnung O erfolgt automatisiert mittels eines nicht gezeigten elektrischen oder pneumatischen Antriebs.
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Anschließend wird das Aufbringungswerkzeug 10 in dieser vertikalen und horizontalen Position durch Arretierung der Achselemente 5, 7, 9 arretiert, wobei die Arretierung durch manuelle Steuerung bzw. Handhabung oder automatisch erfolgt. Nach dieser Arretierung wird die Befestigung der Zentriereinheit 10.1 automatisiert gelöst und diese wird aus der Öffnung O in das Aufbringungswerkzeug 10 bewegt.
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In einem darauf folgenden Schritt wird das Aufbringungswerkzeug 10 um eine eigene Längsachse Y2 gedreht, so dass die mit dem Klebeelement 2 bestückte Aufbringungseinheit 10.2 bis 10.4 an die Position geführt wird, an welcher zuvor die Zentriereinheit 10.1 angeordnet war. Bei dieser Position handelt es sich um die Aufbringungsposition POS. Die Drehung des Aufbringungswerkzeugs 10 erfolgt automatisiert mittels eines nicht gezeigten elektrischen oder pneumatischen Antriebs.
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Nach Erreichen der Aufbringungsposition POS wird der Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 der an der Aufbringungsposition POS befindlichen Aufbringungseinheit 10.2 bis 10.4 aus dieser heraus zu dem Bauteil 3 geführt und das Klebeelement 2 wird mit einer definierten Kraft an dem Bauteil 3 mittels der Dämpfungsmasse, welche selbstklebend ist, befestigt. Die Bewegung der Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 wird automatisiert gesteuert, wobei die Bewegung mittels mit den Stempeln 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 gekoppelter elektrischer oder pneumatischer Antriebe erfolgt.
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Nach dem Aufbringen des Klebeelements 2 auf das Bauteil 3 wird der Stempel 10.2.1, 10.3.1, 10.4.1 zurückbewegt und die Arretierung der Achselemente 5, 7, 9 wird gelöst, so dass das Aufbringungswerkzeug 10 neu positionierbar ist.
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Alternativ zu den in dem obigen Ausführungsbeispiel dargestellten Antriebseinheiten, welche für die Bewegung der Schwenkarme 6, 8 sowie des Aufbringungswerkzeugs 10 sorgen, ist es aufgrund der Austarierung der Schwenkarme durch das Ausgleichsgewicht 11 und der damit verbundenen Gewichtsentlastung auch möglich, dass die Schwenkarme 6, 8 und/oder das Aufbringungswerkzeug direkt von einem Werker bewegt werden. So könnten die Antriebseinheiten entfallen. Dazu könnte beispielsweise am Aufbringungswerkzeug 10 ein Handgriff vorgesehen sein, über welchen die gesamte Vorrichtung manuell positioniert werden kann. Der Werker ergreift das Aufbringungswerkzeug 10 und führt es ohne Kräfteaufwand an die gewünschte Position unterhalb des Bauteils 3.
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Sinnvoll ist als Handgriff insbesondere ein Pistolengriff, welcher neben einem Griff auch noch Bedienknöpfe umfasst, über welche der Werker beispielsweise die Arretierung der Schwenkarme 6, 8 arretieren und das Aufbringungswerkzeug 10 bedienen kann.
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Neben der im Ausführungsbeispiel detailliert dargestellten Verwendung der Vorrichtung zum Aufbringen eines Klebeelements 2 ist es mit dieser Vorrichtung und diesem Verfahren selbstverständlich ebenfalls möglich, andere Kleinteile, die an der Karosserie eines Fahrzeugs befestigt werden müssen, wie beispielsweise Clipse oder Stopfen zum Verschluss von Bauteilöffnungen, zu befestigen.
