DE102011008847A1

DE102011008847A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier Formteile zu einem Bauteil, wie einer Tür oder Haube einer Fahrzeugkarosse

Info

Publication number: DE102011008847A1
Application number: DE201110008847
Authority: DE
Inventors: Marc Burzlaff; Peter Martienssen
Original assignee: EngRoTec - Solutions GmbH; ENGROTEC SOLUTIONS GmbH
Current assignee: EngRoTec - Solutions GmbH; ENGROTEC SOLUTIONS GmbH
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden zweier Formteile (1, 2) zu einem Bauteil, wie einer Tür oder einer Haube einer Fahrzeugkarrosse, die an ihren Rändern über eine Falzverbindung und mittels eines Klebers miteinander verbunden sind, wird ein Kleber mindestens entlang des Randes des einen Formteils aufgetragen und der Rand eines äußeren Formteils (1) um den Rand eines anderen, inneren Formteils (2) herum gebördelt. Dabei liegt das äußere Formteil (1) an einem Falzbrett (9) an. Da der Kleber in der Regel erst viel später ausgehärtet wird und die beiden Formteile (1, 2) sich noch gegenseitig bewegen können, wird eine neuartige Fixierung der Ränder vorgeschlagen, bei der im zu umfalzenden Randbereich des inneren Formteils (2) jeweils beabstandet voneinander an festgelegten Positionen Löcher (3) angeordnet werden, dass nach dem Auftragen des Klebers und dem Umfalzen des Randes des äußeren Formteiles (1) um den Rand des inneren Formteiles (2) ein Werkzeug (10) mit einem Nietstempel (11) auf den umgefalzten Rand des äußeren Formteils (1) über die festgelegten Positionen der Löcher (3) bewegt wird und mittels des Nietstempels (11) Material aus dem umgefalzten Rand des äußeren Formteils (1) in das Loch im Rand des inneren Formteils (2) gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Formteile zu einem Bauteil, wie einer Tür oder einer Haube einer Fahrzeugkarrosse, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus dem Karosseriebau in der Automobilbau-Industrie allgemein bekannt. Bei diesem Verfahren zum Verbinden zweier Formteile zu einem Bauteil, wie einer Tür oder einer Haube einer Fahrzeugkarrosse, wird ein Kleber mindestens entlang des Randes des einen Formteils aufgetragen, die beiden Formteile werden an ihren Rändern miteinander in Kontakt gebracht und der überstehende Rand des einen Formteils, das später das Äußere des Bauteils bildet, wird z. B. mittels eines Falzkopfes um den Rand als inneren Formteils herum gebördelt.
In einem späteren Arbeitsgang, z. B. im Rahmen der Lackierung des Bauteils bzw. der gesamten Karosse, wird der Kleber durch Hitze ausgehärtet.
Dies bedeutet aber auch, dass zwischen dem Falzen und dem späteren Aushärten des Klebers die beiden Formteile noch nicht gegeneinander fixiert sind und aufgrund eines gewissen verbleibenden Spiels in der gebördelten Kante sich beide Formteile gegeneinander versetzen können.
Soweit die beiden Formteile aus Stahl bestehen, hat man dieses Problem bisher dadurch gelöst, dass zusätzlich zu dem Bördeln die Kanten beider Formteile z. B. durch Punktschweißen aneinander geheftet wurden.
Insbesondere dann, wenn die beiden Formteile z. B. aus Aluminium bestehen, sind durch die lokale Einbringung von Wärme Auswirkungen des Punktschweißens auf der Außenfläche des Bauteils sichtbar.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die eine Fixierung der beiden Formteile gegeneinander erreicht wird, wobei nur geringe Kräfte und wenig oder keine Wärme in den Falz einwirken.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebenen Verfahren und die im Anspruch 5 beschriebene Vorrichtung gelöst.
Aus der Überlegung heraus, dass nach Fertigstellung der Karosse im wesentlichen nur das äußere Formteil des Bauteils, wie Tür, Haube od. dgl. sichtbar sind, wird nun vorgeschlagen, dass im zu umfalzenden Randbereich des inneren Formteils jeweils beabstandet voneinander an festgelegten Positionen Löcher angeordnet werden, dass nach dem Auftragen des Klebers und dem Umfalzen des Randes des äußeren Formteiles um den Rand des inneren Formteiles ein an einem Werkzeug angeordneter Nietstempel und die auf den umgefalzten Rand des äußeren Formteils angeordneten Löcher zueinander positioniert werden und mittels des Nietstempels Material aus dem umgefalzten Rand des äußeren Formteils in die Löcher im Rand des inneren Formteils gedrückt wird.
Dadurch werden die beiden Formteile gegeneinander fixiert, ohne dass auf der späteren Außenseite des Bauteils irgendwelche Schädigungen, wie Materialveränderungen oder Verformungen, sichtbar sind.
Bei dem Positionieren des Nietstempels zu den vorher angebrachten Löchern kann der Nietstempel und/oder das mit den Löchern versehene Bauteil bewegt werden.
Zweckmäßigerweise liegen die das Bauteil bildenden Formteile beim Nietvorgang noch am Falzbrett an, sodass ein Verschieben der beiden Formteile gegeneinander von vorne herein vermieden wird.
Das Loch kann durch Ausstanzen oder Einprägen erhalten wird. Es kann somit ein durch das innere Formteil hindurch gehendes Loch oder ein durch eine Vertiefung gebildetes Loch vorgesehen sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird dabei nicht nur ein Loch ausgestanzt oder geprägt, sondern ausgehend von diesem Loch auch ein Ausdruckkanal, der sich bis zur unmittelbaren Außenkante des inneren Formteils erstreckt. Durch diesen Ausdruckkanal kann vorher in das Loch gelangter Kleber während des Nietvorgangs aus dem Loch heraus abfließen, ohne den hydraulischen Druck in dem Loch wesentlich zu erhöhen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens weist an einem dreidimensional bewegbaren Werkzeug ein Stempelwerkzeug auf. Solche Werkzeugköpfe sind in der Automobilindustrie schon grundsätzlich bei der Herstellung von Karosserien und ihren Teilen im Einsatz. So wird z. B. auch die Falzung der Kanten des Bauteils mittels eines an einem Roboterarm angeordneten Werkzeugkopfes, wie eines Falzkopfes, vollzogen.
Das Stempelwerkzeug ist z. B. an einem Falzkopf, wie Rollfalzkopf, also an einer Einrichtung zum Verbinden zweier Formteile eines Bauteiles mittels Falzen angeordnet. Diese Falzköpfe sind an einem Roboterarm angeordnet und können dreidimensional verschoben und geschwenkt gesteuert bewegt werden. So kann mit dem gleichen Werkzeugkopf nach dem Falzen auch das Fixieren durch den Nietstempel vorgenommen werden.
Der Nietstempel kann aber auch an einem weiteren, an einem gesonderten Roboterarm festgelegten Werkzeugkopf angeordnet sein. Insbesondere wenn das Nietstempeln in einer vom Falzen unabhängigen Vorrichtung erfolgt, kann eine Nietzange verwendet werden, deren einer Schenkel das noch an dem Bauteil anliegende Falzbrett oder ein entsprechendes Stützbrett stützt, während an dem anderen Schenkel der Nietstempel angeordnet ist.
Dabei können entweder die Schenkel der Nietzange mittels eines Roboterarms od. dgl. gegenüber dem gefalzten aus den beiden Formteilen bestehenden Bauteil bewegt werden, bis die dem Verfahren entsprechende Position erreicht ist oder die Nietzange ist ortsfest angeordnet und das Bauteil wird gegenüber den Schenkeln der Nietzange mittels eines Roboterarms gesteuert in Position gebracht.
Weiterhin kann dem Stempelwerkzeug eine Einrichtung zur Kraft-Weg-Kontrolle zugeordnet sein, wodurch sich die Eindringtiefe und -kraft des Nietwerkzeuges überprüfen lässt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus im Folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
1 einen Schnitt durch die gefalzte Kante eines aus einem inneren und einem äußeren Formteil bestehenden Bauteils in einer Vorrichtung zum Vernieten der Kanten der beiden Formteile;
2 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer gefalzten und fixierten Kante eines Bauteils mit einer Nietung, und
3 einen Schnitt durch die gefalzte Kante eines aus einem inneren und einem äußeren Formteil bestehenden Bauteils in einer aus einer Nietzange bestehenden Vorrichtung zum Vernieten der Kanten der beiden Formteile.
Ein äußeres Formteil 1 und ein inneres Formteil 2 sind an ihren Außenkanten im wesentlichen dadurch miteinander verbunden, dass die Kante des äußeren Formteils 1 um die Kante des inneren Formteils 2 mittels Bördelung gefalzt ist. Beide Formteile 1 und 2 bilden ein Karosserie-Bauteil, wie z. B. eine Tür oder eine Haube.
Das innere Formteil 2 weist nun an seinem Umfangsbereich eine Reihe von voneinander beabstandet angeordneten Löchern 3 auf, die nach der Falzung zwischen den beiden Schenkeln 1' und 1'' des umgefalzten Abschnitts des äußeren Formteils 1 zu liegen kommen.
2 zeigt den fertig gefalzten und genieteten Rand der beiden Formteile 1 und 2 in einer Aufsicht, wobei verdeckte Kanten gestrichelt gezeichnet sind. Das Loch 3 besteht z. B. aus einer kreiszylinderförmigen Bohrung, die z. B. durch einen Stanzvorgang mit einem Werkzeugkopf ausgeführt wurde.
In 1 ist die um die Kante des inneren Formteils 2 gefalzte Kante des äußeren Formteils 1 im Schnitt dargestellt, wobei diese auf einem Falzbett 9 aufliegt, das – hier nach unten – alle Kräfte aufnimmt.
1 zeigt nun einen Werkzeugkopf 10 mit einem Nietstempel 11, wobei der Werkzeugkopf 10 z. B. mittels eines nicht dargestellten Roboterarms dreidimensional bewegt und auch verschwenkt werden kann. Wird während und nach dem Anbringen der Löcher 3 das innere Formteil 2 mittels eines nicht dargestellten Greifers gehalten und bewegt, so ist die Lage der Löcher 3 auch nach dem Auflegen des Formteils 2 auf das Formteil 1 und dem Umfalzen von dessen überstehenden Rändern bekannt.
Eine Auswerte- und Steuerungslogik kann deshalb den Werkzeugkopf 10 so bewegen, dass ein in diesem angeordneter und in diesem Werkzeugkopf 10 auf- und abwärts bewegbarer Nietstempel 11 senkrecht auf die Kanten der beiden Formteile 1 und 2 zu und von diesen weg bewegbar ist und der Nietstempel 11 immer oberhalb der Löcher 3 auf das umgefalzte Teilstück des äußeren Formteils 1 trifft und einen Niet in das Loch 3 drückt. Durch diese Nietung sind die beiden Formteile 1 und 2 in diesem Bereich gegeneinander fixiert. Die Spitze des Nietstempels 11 ist hier konisch und relativ schlank ausgebildet.
Dieser Vorgang wird entsprechend den vorher angebrachten Löchern 3 wiederholt, bis solche Nietungen rund um das aus den beiden Formteilen 1 und 2 bestehenden Bauteil erfolgt sind.
3 zeigt nun eine andere Ausbildung einer Vorrichtung, wobei hier eine Nietzange 12 vorgesehen ist, die dreidimensional verschieb- und verschwenkbar angeordnet ist, wobei die beiden das Bauteil bildenden Formteile 1 und 2 in einem Falzbett 9 liegen und die beiden Formteile 1 und 2 schon miteinander durch Falzen verbunden sind. Der untere Zangenschenkel 13 greift dabei unter das Falzbett 9 und ist starr mit der z. B. von einem Roboterarm 14 getragenen Halterung 15 der Nietzange 12 verbunden. Dem unteren Zangenschenkel 13 gegenüber ist an der Halterung 15 ein Werkzeugkopf 10 mit einem Nietstempel 11 starr festgelegt. Der Roboterarm 14 bewegt die Nietzange 12 in die für das Nietstempeln richtigen Positionen, in denen dann mittels des Nietstempels Material aus dem umgefalzten Schenkel 1'' in das entsprechende Loch 3 gepresst wird. Auch hier ist durch die vorher erfolgte Erstellung der Löcher, z. B. durch Stanzung, die exakte Lage der Löcher bekannt.
Gemäß einer anderen, nicht gesondert dargestellten Ausführungsform ist die Nietzange 12 respektive die Halterung 15 ortsfest an einem Maschinengestell angeordnet, während das die Formteile 1 und 2 tragende Falz- bzw. Stützbett 9 mittels eines Handlingsgreifer in die entsprechende Position bewegt wird.
Bezugszeichenliste

1: äußeres Formteil
2: inneres Formteil
3: Loch
9: Falzbett
10: Werkzeugkopf
11: Nietstempel
12: Nietzange
13: Zangenschenkel
14: Roboterarm
15: Halterung

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Formteile zu einem Bauteil, wie einer Tür oder einer Haube einer Fahrzeugkarrosse, die an ihren Rändern über eine Falzverbindung und mittels eines Klebers miteinander verbunden sind, bei dem ein Kleber mindestens entlang des Randes des einen Formteils aufgetragen wird und der Rand eines äußeren Formteils um den Rand eines anderen, inneren Formteils herum gebördelt wird, wobei das äußere Formteil an einem Falzbrett anliegt, woraufhin in einem weiteren Arbeitsschritt der Kleber ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im zu umfalzenden Randbereich des inneren Formteils jeweils beabstandet voneinander an festgelegten Positionen Löcher angeordnet werden, dass nach dem Auftragen des Klebers und dem Umfalzen des Randes des äußeren Formteiles um den Rand des inneren Formteiles ein an einem Werkzeug angeordneter Nietstempel und die auf den umgefalzten Rand des äußeren Formteils angeordneten Löcher zueinander positioniert werden und mittels des Nietstempels Material aus dem umgefalzten Rand des äußeren Formteils in die Löcher im Rand des inneren Formteils gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Bauteil bildenden Formteile bei dem Nietvorgang noch am Falzbrett anliegen.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch durch Ausstanzen oder Einprägen erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Loches ein Abdruckkanal vom Loch bis zur äußeren Kante in dem inneren Formteils angebracht wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dreidimensional bewegbaren Werkzeug (10) ein Stempelwerkzeug (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelwerkzeug (11) an einem Falzkopf (10) einer Einrichtung zum Verbinden zweier Formteile (1, 2) eines Bauteiles mittels Falzen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelwerkzeug (11) in einer Nietzange (12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietzange (12) ortsfest angeordnet ist und das aus den beiden Formteilen (1, 2) bestehende Bauteil zusammen mit dem Falzbett (9) bzw. einem Stützbett gegenüber der Nietzange (12) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aus den beiden Formteilen (1, 2) bestehende Bauteil zusammen mit dem Falzbett (9) bzw. einem Stützbett ortsfest gelagert ist und die Nietzange (12) mittels eines Roboterarms (14) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stempelwerkzeug (11) eine Einrichtung zur Kraft-Weg-Kontrolle zugeordnet ist.