-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinheit, insbesondere zur Verwendung im Bereich des Fahrzeugbaus, mit welcher sich Bauteile einer Fahrzeugkarosserie schnell, präzise, einfach und reproduzierbar ausrichten lassen, sowie ein Verfahren zum Einstellen einer derartigen Verstelleinheit.
-
Bei der Qualitätssicherung im Rohbau der Fahrzeugherstellung ist es erforderlich, dass im Rahmen einer stichprobenartigen Überprüfung der zu fügenden Bauteile der Karosserie ermittelt wird, ob sich die in der Serienfertigung hergestellten Bauteile in einer definierten Solllage zueinander befinden. Ist dies nicht der Fall, so können beispielsweise die Abmessungen eines Spalts oder Anschlussbereiches zwischen zwei Bauteilen der Karosserie und/oder deren Versatz außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbandes liegen und erfordern dadurch aufwändige Analysen zur Feststellung von Maßnahmen zur Einhaltung der geforderten Einbautoleranz.
-
Für die Aufnahme und Ausrichtung der zu untersuchenden Bauteile sind Messhilfsvorrichtungen bekannt, bei denen die unterschiedlichen Bauteile mittels einstellbarer Halterungen punktweise abgestützt und festgelegt werden, wobei diese als Meisterböcke bezeichnet werden.
-
Insbesondere beim Einsatz eines Roboters zur Montage der Fahrzeugtür werden für die Programmierung seines Bewegungspfads die exakten Koordinaten für den Roboterarm in der Einbauposition des Bauteils benötigt, die jedoch in Abhängigkeit von der verwendeten Materialcharge für die Herstellung der Blechformteile der Karosserie schwanken können.
-
Aus der
EP 1 144 240 ist eine Vorrichtung zum Montieren einer Fahrzeugtür an eine Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der ein Montagerahmen zur Aufnahme der zu montierenden Fahrzeugtür mittels Positionier- und Halteeinrichtungen an der Fahrzeugkarosserie positionierbar und andockbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass für die Ausrichtung der Fahrzeugtür eine Vielzahl von Positioniereinrichtungen an dem Montagerahmen bedient werden müssen, die sich an unterschiedlichen Stellen am Montagerahmen befinden, wodurch deren Handhabung aufwändig ist.
-
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinheit zu schaffen, bei der die einzelnen rotatorischen sowie translatorischen Freiheitsgrade für die präzise Ausrichtung des aufgenommenen Bauteils getrennt voneinander in möglichst einfacher Art und Weise an einer einzigen Vorrichtung eingestellt und verändert werden können. Zudem soll die Verstelleinheit eine präzise und reproduzierbare Ausrichtung des aufgenommenen Bauteils ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder das Verfahren zum Einstellen einer Verstelleinheit nach Anspruch 12 gelöst.
-
Die vorliegende Verstelleinheit umfasst eine Einstelleinrichtung, welche ein Koppelelement und ein erstes Einstellelement mit einer ersten Verstellachse aufweist, wobei das erste Einstellelement mit dem Koppelelement derart gekoppelt ist, dass das Koppelelement sowohl entlang der ersten Verstellachse des ersten Einstellelements translatorisch verschiebbar als auch um die erste Verstellachse des ersten Einstellelements verschwenkbar ist.
-
Bei der vorliegenden Verstelleinheit wird das Koppelelement mit zumindest einem ersten Einstellelement derart gekoppelt, dass sowohl dessen translatorischer als auch rotatorischer Freiheitsgrad über ein zugehöriges Einstellmittel an dem Einstellelement verändert werden kann. Somit lässt sich in besonders vorteilhafter Weise die Ausrichtung des Koppelelements präzise und reproduzierbar an einer Verstelleinheit festlegen. Zudem wird an der Verstelleinheit für das Einstellmittel bevorzugt ein Betätigungselement in der Art eines Drehmittels verwendet, so dass dessen Einstellung besonders einfach zu realisieren ist.
-
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Verstelleinheit kann ein zweites Einstellelement mit einer zweiten Verstellachse und ein drittes Einstellelement mit einer dritten Verstellachse vorgesehen sein, wobei die Einstellelemente mit dem Koppelelement derart miteinander gekoppelt sind, dass bei einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung des Koppelelements bezüglich eines Einstellelements die Orientierungen gemäß der Verstellachsen der übrigen Einstellelemente relativ zueinander unverändert bleibt.
-
Bei der vorliegenden Verstelleinheit lassen sich bei Verwendung von insgesamt drei Einstellelementen sämtliche kinematischen Freiheitsgrade des Koppelelements einstellen, wobei jeder einzelne Freiheitsgrad mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Einstellmittels sehr einfach eingestellt werden kann. Des Weiteren wird bei der vorliegenden Verstelleinheit bei der Betätigung eines Einstellmittels für ein beliebiges Einstellelement lediglich der zugehörige Freiheitsgrad an dem Koppelelement verändert, während die übrigen Freiheitsgrade des Koppelelements davon nicht berührt sind. Somit lassen sich auf besonders einfache Weise komplizierte Bauteilgeometrien, wie sie insbesondere bei der Montage der Fahrzeugtür in die Fahrzeugkarosserie verwendet werden, an der jeweiligen Referenzgeometrie ausrichten, wobei das Bedienpersonal die gewünschte Orientierung des Bauteils durch die aufeinander folgende Einstellung der einzelnen Einstellmittel an den Einstellelementen gezielt und reproduzierbar einstellen kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Verstelleinheit können die Verstellachsen der Einstellelemente jeweils senkrecht aufeinander stehen. Bei einer derartigen Anordnung der Einstellelemente und der zugehörigen Verstellachsen kann die Einstellung der Orientierung des Bauteils in gewohnter Weise innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems erfolgen. Zudem wird der konstruktive und fertigtechnische Aufwand zur Herstellung der Verstelleinheit dadurch verringert.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Verstelleinheit kann jedes Einstellelement ein Mittel zum Einstellen der Verschiebung und ein Mittel zum Einstellen der Verschwenkung des Koppelelements für die zugehörige Verstellachse des jeweiligen Einstellelements aufweisen. Wird jeweils ein getrenntes Einstellmittel für die Verschiebung und die Verschwenkung des Koppelelements verwendet, so lässt sich das Bauteil besonders einfach für jeden einzelnen Freiheitsgrad des Koppelelements einstellen, wodurch die effektive Einstellzeit verringert wird, da die gewünschte Orientierung des Bauteils systematisch für jedes einzelne Einstellelement eingestellt werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können bei der Verstelleinheit bei einer translatorischen und/oder rotatorischen Änderung des Koppelelements an einem Einstellelement die translatorischen und/oder rotatorischen Einstellungen des Koppelelements gemäß der übrigen Einstellelemente beibehalten werden. Bei der vorliegenden Verstelleinheit kann somit die gewünschte Orientierung des Bauteils frei von der Wechselwirkung der Einstellungen der einzelnen Einstellelemente untereinander eingestellt werden, wodurch sich ebenfalls die Reaktions- und Einstellzeit signifikant verringern lässt.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann bei der Verstelleinheit jedes Einstellelement Mittel zum Verhindern einer Relativbewegung des Koppelelements zu den Einstellelementen durch die Betätigung des Mittels zum Einstellen der Verschiebung und/oder Mittel zum Einstellen der Verschwenkung aufweisen. Diese Mittel sind in einer bevorzugten Variante der Verstelleinheit Zapfen, die vor der Betätigung der Einstellmittel zu entfernen sind, so dass anschließend die Freigabe des Einstellmittels erfolgen kann.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei der Verstelleinheit jedes Einstellelement zumindest ein Feststellelement aufweisen, welches die Orientierung des Koppelelements in Bezug auf die zugehörige Verstellachse an dem jeweiligen Einstellelement festsetzt. Das Festsetzen erfolgt bei der vorliegenden Einstelleinheit vorzugsweise durch das Klemmen des Koppelelements gegen die das Koppelelement umgebenden Einstellelemente, so dass nach dem Betätigen des/der Einstellmittel das Koppelelement in der gewünschten Position verbleibt.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung können bei der Verstelleinheit an jedem Einstellelement ein erstes Feststellelement zum Festsetzen des translotorischen Freiheitsgrades des Koppelelements und ein zweites Feststellelement zum Festsetzen des rotatorischen Freiheitsgrades des Koppelelements vorgesehen sein, wobei sich das erste Feststellelement von dem zweiten Feststellelement unterscheidet. Aufgrund der funktionellen Trennung des Feststellens des Koppelelements auf zwei unterschiedliche Feststellelemente wird die Gefahr einer unbeabsichtigten Verstellung eines Freiheitsgrades an einem Einstellelement in vorteilhafter Weise verringert.
-
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform können bei der Verstelleinheit die Einstellelemente im Wesentlichen senkrecht zu dem Koppelelement angeordnet sein.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können bei der Verstelleinheit zusätzlich ein Grundkörper und ein Mechanismus zum Einstellen des Abstands der Einstelleinrichtung gegenüber dem Grundköper in zumindest einer Richtung vorgesehen sein. Der Mechanismus wird beispielsweise dazu verwendet, um eine erste grobe Annährung des Bauteils an die gewünschte Stelle am Fahrzeug zu ermöglichen, während die genaue Einstellung der Orientierung des Bauteils über die vorstehend beschriebenen Einstellmittel an den jeweiligen Einstellelementen erfolgt.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann bei der Verstelleinheit der Grundkörper gegenüber einem Montagerahmen verschieblich gelagert sein. Dabei kann die Verstelleinheit besonders vorteilhaft von der Stellung nach dem Ausrichten des Bauteils zu Umrüstzwecken in eine entferntere Stellung verschoben werden.
-
Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Verstelleinheit, mit folgenden Verfahrensschritten:
Bereitstellen einer Einstelleinrichtung, welche ein Koppelelement und ein erstes Einstellelement mit einer ersten Verstellachse aufweist;
Koppeln des ersten Einstellelements mit dem Koppelelement derart, dass das Koppelelement sowohl entlang der ersten Verstellachse des ersten Einstellelements translatorisch verschiebbar als auch um die erste Verstellachse des ersten Einstellelements verschwenkbar ausgebildet wird.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt:
Vorsehen eines zweiten Einstellelements mit einer zweiten Verstellachse und eines dritten Einstellelements mit einer dritten Verstellachse;
Koppeln der Einstellelemente mit dem Koppelelement derart, dass bei einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung des Koppelelements bezüglich eines Einstellelements die Orientierungen gemäß der Verstellachsen der übrigen Einstellelemente relativ zueinander unverändert bleibt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt:
Anordnen und Führen der Einstellelemente derart, dass die Verstellachsen der Einstellelemente jeweils senkrecht aufeinander stehen.
-
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt:
Beibehalten bei einer translatorischen und/oder rotatorischen Änderung des Koppelelements an einem Einstellelement der translatorischen und/oder rotatorischen Einstellungen des Koppelelements gemäß der übrigen Einstellelemente.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.
-
Von den Figuren zeigen:
-
1 Perspektivische Ansicht der Vorderseite einer vorliegenden Verstelleinheit mit zugehörigen Anbauten zum Aufnehmen eines Bauteils;
-
2 Perspektivische Ansicht der Rückseite der Verstelleinheit gemäß 1;
-
3 Perspektivische Ansicht der Verstelleinheit gemäß 1, bei der das Koppelelement nicht dargestellt ist, und
-
4 Perspektivische Ansicht der Vorderseite der Verstelleinheit gemäß 3.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
Bezugnehmend auf 1 bis 3 soll nun der grundlegende Aufbau der vorliegenden Verstelleinheit beschrieben werden.
-
Die Verstelleinheit ist auf einem Montagerahmen 25 verschraubt, der die Schnittstelle der Verstelleinheit zu einem Fügemeisterbock (nicht dargestellt) bildet. Die Verstelleinheit weist einen Grundkörper 24 auf, welcher auf Führungsschienen 32 verschieblich gelagert ist. Die Führungsschienen 32 wiederum sind mit dem Montagerahmen 25 verbunden.
-
Der Grundkörper 24 weist einen bügelförmigen Verbindungskörper 39 auf, der die beiden Führungsschienen 32 überspannt. Mit dem Grundkörper 24 ist eine Einstelleinrichtung 1 verbunden, die zwischen den beiden Führungsschienen 32 angeordnet ist.
-
Die Einstelleinrichtung 1 weist ein erstes Einstellelement 3, ein zweites Einstellelement 5 und ein drittes Einstellelement 7 auf, die jeweils mit einem Koppelelement 2 gekoppelt sind. Das Koppelelement 2 weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform mehrere plattenförmige Elemente auf, welche miteinander verbunden sind. Das Koppelelement 2 weist an seiner Vorderseite zwei beabstandet übereinander angeordnete Verbindungselemente 33 auf, die wiederum jeweils an ihrem freien Ende mit einem ersten Aufnahmeelement 26 und einem zweiten Aufnahmeelement 27 lösbar gekoppelt sind. Die Aufnahmeelemente 26, 27 weisen jeweils Mittel zum punktweisen oder flächigen Aufnehmen des zu untersuchenden Bauteils (nicht dargestellt) auf.
-
Das erste Einstellelement 3 weist einen ersten Aufnahmekörper 34 und einen zweiten Aufnahmekörper 35 auf, welche jeweils eine im Wesentlichen quaderförmige Gestaltung aufweisen. Die beiden Aufnahmekörper 34, 35 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Die Aufnahmekörper 34, 35 weisen jeweils in ihrem Mittenbereich einen Lagerzapfen 28, 29 auf, die sich von der Oberfläche der Aufnahmekörper 34, 35 in Richtung des jeweils gegenüber liegenden Aufnahmekörpers erstrecken. Die Lagerzapfen 28, 29 sind fluchtend angeordnet und bilden eine erste Verstellachse 4 für das erste Einstellelement 3. Das Koppelelement 2 ist an den beiden Lagerzapfen 28, 29 gelagert. Eine Drehung des Koppelelements 2 um die erste Verstellachse 4 wird durch ein Mittel 12 zum Einstellen der Verschwenkung eingeleitet, wobei dieses Mittel 12 insbesondere an der Außenseite des ersten Aufnahmekörpers 34 oberhalb des Lagerzapfens 28 angeordnet ist. Eine Verschiebung des Koppelelements 2 entlang der ersten Verstellachse 4 wird durch ein Mittel 9 zum Einstellen der Verschiebung eingeleitet, wobei dieses Mittel 9 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls an der Außenseite des ersten Aufnahmekörpers 34 oberhalb des Lagerzapfens 28 angeordnet ist. Das Mittel 9 ist vorzugsweise in der Art eines Drehknopfs ausgeführt, welcher über ein Schraubgewinde eine Drehkraft des Anwenders auf das an der ersten Verstellachse 4 beweglich gelagerte Koppelelement 2 überträgt. Im Bereich des unteren Längsendes des ersten Aufnahmekörpers 34 ist ein Mittel 15 zum Sperren der Bewegung des Koppelelements 2 angeordnet, welches bevorzugt in der Art eines Absteckers ausgebildet ist. Der Abstecker 15 ist lösbar in einer Bohrung durch den ersten Aufnahmekörper 34 angeordnet und verhindert bei dessen Einführung eine Bewegung des Koppelelements 2 entlang der ersten Verstellachse 4 über eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Abstecker 15 und dem Koppelelement 2.
-
Senkrecht zu dem ersten Einstellelement 3 ist ein zweites Einstellelement 5 angeordnet, das einen ersten Aufnahmekörper 36 und einen zweiten Aufnahmekörper 37 umfasst. Der Aufbau des zweiten Einstellelements 5 ist vorzugsweise nahezu identisch mit dem Aufbau des ersten Einstellelements 3. Der erste Aufnahmekörper 36 weist einen ersten Lagerzapfen 30 und der zweite Aufnahmekörper 37 einen zweiten Lagerzapfen 31 auf, die sich jeweils von der Oberfläche der zugehörigen Aufnahmekörpers 36, 37 in Richtung des gegenüber liegenden Aufnahmekörpers erstrecken. Die beiden Lagerzapfen 30, 31 sind vorzugsweise ebenfalls fluchtend angeordnet und bilden eine zweite Verstellachse 6 für das zweite Einstellelement 5. Das Koppelelement 2 ist an den beiden Lagerzapfen 30, 31 gelagert. Eine Drehung des Koppelelements 2 um die zweite Verstellachse 6 wird durch ein Mittel 13 zum Einstellen der Verschwenkung eingeleitet, wobei dieses Mittel 13 an der Außenseite des ersten Aufnahmekörpers 36 seitlich von dem Lagerzapfen 31 angeordnet ist. Eine Verschiebung des Koppelelements 2 entlang der zweiten Verstellachse 6 wird durch ein Mittel 10 zum Einstellen der Verschiebung eingeleitet, wobei dieses Mittel 10 ebenfalls gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Außenseite des zweiten Aufnahmekörpers 36 seitlich von dem Lagerzapfen 31 angeordnet ist. Das Mittel 10 ist vorzugsweise in der Art eines Drehknopfs ausgeführt, welcher über ein Schraubgewinde eine Drehkraft des Anwenders auf das an der zweiten Verstellachse 6 beweglich gelagerte Koppelelement 2 überträgt. Im Bereich des vorderen Längsendes des ersten Aufnahmekörpers 36 ist ein Mittel 16 zum Sperren der Bewegung des Koppelelements 2 angeordnet, welches bevorzugt in der Art eines Absteckers ausgebildet ist. Der Abstecker 16 ist lösbar in einer Bohrung durch den ersten Aufnahmekörper 36 angeordnet und verhindert bei dessen Einführung eine Bewegung des Koppelelements 2 entlang der zweiten Verstellachse 6 über eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Abstecker 16 und dem Koppelelement 2.
-
Die beiden Verstellachsen 4 und 6 stehen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht aufeinander und liegen in einer gemeinsamen Ebene.
-
Im Bereich der Oberseite des Grundkörpers 24 ist ein drittes Einstellelement 7 angeordnet, welches ebenfalls mit dem Koppelelement 2 gekoppelt ist. Hierbei wird das Koppelelement 2 in translatorischer Richtung entlang einer dritten Verstellachse 8 bewegt, wenn der Anwender ein Mittel 11 zum Einstellen der Verschiebung des Koppelelements 2 betätigt. Das Mittel 11 ist vorzugsweise eine Mutter, welche über ein Schraubgewinde mit dem Koppelelement 2 gekoppelt ist, wobei sich bei dessen Drehung das Koppelelement 2 entlang der dritten Verstellachse 8 bewegt. Die dritte Verstellachse 8 wird durch einen Lagerkörper 38 für das dritte Einstellelement 7 festgelegt, welcher in der Art eines Zylinders ausgebildet ist. Der Lagerkörper 38 ist starr mit dem Koppelelement 2 verbunden. Eine Drehung des Koppelelements 2 um die dritte Verstellachse 8 wird mit Hilfe eines Mittels 14 zum Einstellen der Verschwenkung realisiert, das insbesondere in der Art eines Schraubgewindes mit dem Koppelelement 2 zusammenwirkt. Die Bewegung des Koppelelements 2 um die dritte Verstellachse 8 kann durch ein drittes Mittel 17 zum Sperren verhindert werden, welches bevorzugt in der Art eines Absteckers ausgebildet ist.
-
Vor dem Ändern der Orientierung des Koppelelements 2 durch die Betätigung eines der vorstehend erwähnten Mittel zum Einstellen der Verschiebung bzw. der Verschwenkung müssen jeweils zwei an einem Einstellelement angeordnete Feststellelemente 18, 21; 19, 22; 20, 23 gelöst werden, welche das Koppelelement mittels Klemmen mit dem jeweiligen Einstellelement 3, 5, 7 koppeln, wobei nach dem Betätigen eines Feststellelements 18, 21; 19, 22; 20, 23 die augenblickliche Orientierung des Koppelelements 2 festgehalten wird. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass nach dem präzisen Einstellen der gewünschten Orientierung des Koppelelements 2 diese bis zu einer weiteren Änderung der Orientierung des Bauteils beibehalten wird.
-
4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Vorderseite der Verstelleinheit gemäß 3, wobei zusätzlich die jeweiligen Verstellachsen 4, 6, 8 durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Aufgrund der gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels jeweils senkrecht zueinander angeordneten Einstellelemente 3, 5, 7 sind jeweils zwei Verstellachsen senkrecht zueinander und liegen in einer gemeinsamen Ebene.
-
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 Patentliteratur
-
