DE102014205612A1

DE102014205612A1 - Verfahren zum Positionieren eines Bauteils sowie Positionierungseinrichtung für Bauteile

Info

Publication number: DE102014205612A1
Application number: DE102014205612.8A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: US10414027B2; CN105848832B; US20160325407A1; DE102014205612B4; CN105848832A; WO2015144369A1

Abstract

Verfahren zum Positionieren eines Bauteils, insbesondere eines Blechbauteils, welches ein erstes Loch oder eine erste Vertiefung aufweist, wobei das Bauteil mit dem ersten Loch oder der ersten Vertiefung auf ein erstes Auflager aufgesetzt wird, welches durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Positionierungsvorrichtung für Bauteile gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 16.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen müssen Bauteile einfach und wiederholgenau in einer bestimmten Ausrichtung im Raum positioniert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Bauteile, insbesondere Blechbauteile, in besonders einfacher Weise wiederholbar mit hoher Genauigkeit in einer bestimmten Ausrichtung im Raum positioniert werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hierfür geeignete Positionierungsvorrichtung zu schaffen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist die Idee, ein Bauteil, welches ein erstes Loch oder eine erste Vertiefung aufweist, unter Verwendung eines ersten Auflagers, welches durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist, zu lagern bzw. abzustützen.
Voraussetzung hierfür ist, dass der Durchmesser des ersten Lochs oder der ersten Vertiefung zumindest etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugel oder der Kugelkalotte. Durch Aufsetzen des ersten Bauteils auf das erste Auflager, derart, dass das erste Loch oder die erste Vertiefung auf der Kugel oder der Kugelkalotte aufsitzt, ergibt sich eine Lagerung, ähnlich wie bei einem Kugelgelenk, d. h. das erste Bauteil kann um die Kugel oder die Kugelkalotte des ersten Auflagers verschwenkt werden.
Wenn das Bauteil zusätzlich auf einem zweiten und einem dritten Auflager aufliegt, ergibt sich eine definierte Ausrichtung des Bauteils im Raum.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Bauteil ein zweites Loch oder eine zweite Vertiefung auf und ist mit dem zweiten Loch oder der zweiten Vertiefung auf ein zweites Auflager aufgesetzt, welches durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist. Analog zum ersten Auflager setzt dies voraus, dass der Durchmesser des zweiten Lochs oder der zweiten Vertiefung zumindest etwas kleiner als der Durchmesser der Kugel oder der Kugelkalotte des zweiten Auflagers ist.
Das erste und/oder das zweite Loch oder die erste und/oder die zweite Vertiefung können vorzugsweise kreisförmig sein. Dies muss aber nicht notwendigerweise der Fall sein. Das erste und/oder das zweite Loch können z. B. auch dreieckig, viereckig, fünfeckig oder in anderer Weise mehreckig gestaltet sein, in der Form eines Halbkreises, einer Sichel o. ä.
Durch Aufsetzen des Bauteils an einer dritten Stelle des Bauteils auf ein drittes Auflager kann das Bauteil in definierter Weise raumfest gelagert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten und/oder dem dritten Auflager um ein magnetisches Auflager, d. h. ein Auflager, das ferromagnetische Bauteile wie z. B. Stahlblechbauteile anzieht. Durch Aufsetzen des Bauteils auf ein magnetisches Auflager wird sichergestellt, dass das Bauteil vom Auflager angezogen wird. Sofern es sich bei dem Auflager um eine Kugel oder um eine Kugelkalotte, d. h. um einen Magneten in der Form einer Kugel oder einer Kugelkalotte handelt, und das Bauteil mit einem im Bauteil vorgesehenen Loch oder einer im Bauteil vorgesehenen Vertiefung auf das Auflager aufgesetzt wird, wird das Bauteil automatisch in Bezug auf die betreffende Kugel bzw. die Kugelkalotte zentriert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Auflager in einer Hochrichtung höhenverstellbar und vor dem Aufsetzen des Bauteils auf eine vorgegebene Höhe eingestellt wird. Anders ausgedrückt wird der betreffende Lagerpunkt hinsichtlich seiner Höhe voreingestellt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Auflager in einer zur Hochrichtung senkrechten Richtung, d. h. in einer Querrichtung, verstellbar bzw. verschiebbar ist und vor dem Aufsetzen oder während des Aufsetzens des Bauteils in eine Position gebracht bzw. verschoben wird, in der das zweite Loch oder die zweite Vertiefung auf dem zweiten Auflager zu liegen kommt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das zweite Auflager auf einer Lagerschiene verschiebbar ist, die durch zwei parallele in Hochrichtung von einem Lagertisch abstehende Schienenwangen gebildet ist. Sofern es sich bei einem der Auflager um eine Kugel oder eine Kugelkalotte handelt, kann diese unmittelbar auf der Schiene aufliegen. Wesentlich hierbei ist, dass der Durchmesser der Kugel oder der Kugelkalotte größer als der Abstand der Schienenwangen ist. Sofern das zweite Auflager durch eine Kugel gebildet ist, kann diese also unmittelbar auf den Schienenwangen in Längsrichtung der Lagerschiene gerollt und somit in eine geeignete Position gebracht werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das dritte Auflager ebenfalls durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist. Sofern das dritte Auflager durch eine Kugelkalotte gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass eine flache Seite der Kugelkalotte des dritten Auflagers von unten her an einer Unterseite des Bauteils anliegt bzw. das Bauteil auf der flachen Seite der Kugelkalotte aufliegt.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Auflager auf einem Trägertisch angeordnet sind, der eine Lochrasterung aufweist, wobei mindestens eines der Auflager in ein Loch der Lochrasterung eingesetzt wird.
Alternativ dazu kann auch ein Trägertisch für die Positionierung der Auflager verwendet werden, der eine gleichmäßige „Profilierung” aufweist, wobei mindestens eines der Auflager in eine Vertiefung der Profilierung eingesetzt wird. Die Profilierung kann bspw. eine Vielzahl kreisrunder, dreieckiger oder mehreckiger muldenartiger Vertiefungen aufweisen, die in einem gleichmäßigen Muster z. B. in einem Raster angeordnet sind und die zur Aufnahme einer Kugel oder Kugelkalotte vorgesehen sind.
Alternativ oder ergänzend dazu kann die Trägerplatte auch eine Vielzahl länglicher muldenartiger Vertiefungen aufweisen, die in einem gleichmäßigen Muster angeordnet sind und die zur Aufnahme bzw. Zentrierung einer Kugel oder Kugelkalotte vorgesehen sind. Beispielsweise können eine Vielzahl von zueinander paralleler oder zueinander senkrechter länglicher länglicher Vertiefungen oder eine Vielzahl von Paaren zueinander paralleler oder zueinander senkrechter Langlöcher in der Trägerplatte vorgesehen sein, wobei eine Kugel oder Kugelkalotte – ähnlich wie bei der oben beschriebenen Trägerschiene unmittelbar auf bzw. teilweise in eine solche Vertiefung oder in ein solches Langloch gesetzt werden kann. Ähnlich wie bei einer Trägerschiene ist die Kugel bzw. Kugelkalotte in Längsrichtung der betreffenden Vertiefung bzw. des betreffenden Langlochs verschiebbar.
Mit der Erfindung kann auf bislang im Karosseriebau verwendete kostenintensive Spannvorrichtungen verzichtet bzw. deren Anzahl verringert werden. Die Erfindung ist insbesondere zur Positionierung von Bauteilen bei kleinen Stückzahlen (Kleinserien) geeignet. Erfindungsgemäß positionierte Bauteile können anschließend bearbeitet werden, z. B. indem Bolzen, Schrauben o. ä. in das Bauteil gesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 drei als Auflager für ein Bauteil vorgesehene Kugeln;
2 ein Blechbauteil, welches auf die in 1 dargestellten Auflager aufgesetzt ist;
3 zwei Varianten längsverschieblicher Auflager;
4 einen mit einem Lochraster versehenen Trägertisch.
1 zeigt eine Anordnung von drei Stahlkugeln 1, 2, 3. Die beiden Stahlkugeln 1 und 2 sind raumfest auf einem zugeordneten Trägersockel 1a, 2a angeordnet. Die Trägersockel 1a, 2a haben jeweils die Form eines zylindrischen Ringes, dessen Durchmesser Kleines als der der Kugel 1 bzw. 2 ist.
Die Kugel 3 liegt auf einer durch zwei parallele Schienenwangen 4a, 4b gebildeten Lagerschiene auf. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Durchmesser der Kugel 3 größer als der Abstand der beiden Schienenwangen 4a, 4b. Die Kugel 3 kann somit in Längsrichtung 5 der Lagerschiene 4 gerollt bzw. verschoben werden.
2 zeigt ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil 6, in dem ein erstes kreisrundes Loch 7 und ein zweites kreisrundes Loch 8 vorgesehen ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der Durchmesser der Löcher 7, 8 kleiner als der Durchmesser der Kugeln 1, 3. Das Bauteil 6 sitzt somit mit seinen Löchern 7, 8 auf den beiden Kugeln 1, 3 auf. Da die Kugel 3 in Längsrichtung der Trägerschiene 4 verschieblich ist, liegt das Bauteil zwangsspannungsfrei auf den beiden Kugeln 7, 8 auf, derart, dass sich die Löcher 7, 8 in Bezug auf die Kugeln 1, 3 zentrieren. Ein hinterer Bereich 9 des Bauteils 6 liegt auf der Kugel 2 auf.
Da die beiden Kugeln 1, 2 raumfest in Bezug auf einen Trägertisch oder eine Trägerplatte 10 angeordnet sind und der Abstand der beiden Löcher 7, 8 vorgegeben ist, kann durch bloßes Aufsetzen des Bauteils 6 auf die Kugeln 1, 2, 3 das Bauteil 6 in einfachster Weise in eine vorgegebene räumliche Ausrichtung gebracht werden. Auf diese Weise können Bauteile 6 mit hoher Präzision wiederholgenau in einer bestimmten Richtung im Raum ausgerichtet werden.
3 zeigt in vergrößerter Darstellung die in 1 gezeigte Lagerschiene 4.
Alternativ zu einer Lagerschiene 4 könnte die Kugel 3 auch über einen Trägersockel 11, der fest mit einem Gleitstein 12 verbunden ist, angeordnet sein. Der Gleitstein 12 ist längsverschieblich in Richtung des Pfeils 5 auf einer Trägerschiene 13 angeordnet. Die Trägerschiene 13 kann mit dem Gleitstein 12 bspw. über eine Schwalbenschwanzführung gekoppelt sein.
4 zeigt einen Trägertisch 10, der mit einem gleichmäßig verteilten Lochraster versehen ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die durch die Kugeln gebildeten Auflager 1, 2, 3 an dem Lochraster des Trägertischs 10 fixiert. Die Kugel 1 ist über ein höhenverstellbares Halteelement 14 höhenverstellbar, d. h. in einer Richtung senkrecht zum Trägertisch 10 verstellbar. In gleicher Weise ist die Kugel 2 über ein höhenverstellbares Verstellelement 14a höhenverstellbar. Die Kugel 3 ist hier in Längsrichtung eines in einem Trägerteil vorgesehenen Langlochs 15 verschiebbar.

Claims

Verfahren zum Positionieren eines Bauteils, insbesondere eines Blechbauteils, welches ein erstes Loch (7) oder eine erste Vertiefung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) mit dem ersten Loch (7) oder der ersten Vertiefung auf ein erstes Auflager (1) aufgesetzt wird, welches durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) ein zweites Loch (8) oder eine zweite Vertiefung aufweist und mit dem zweiten Loch (8) oder der zweiten Vertiefung auf ein zweites Auflager (3) aufgesetzt wird, welches durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Loch (7, 8) oder die erste und/oder die zweite Vertiefung kreisförmig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) an einer Stelle (9) des Bauteils (6) auf ein drittes Auflager (2) aufgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Auflager (1, 2, 3) magnetisch ist, so dass das Bauteil (6) beim Aufsetzen von dem betreffenden Auflager (1, 2, 3) angezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auflager (1) in einer Hochrichtung höhenverstellbar ist und vor dem Aufsetzen des Bauteils (6) auf eine vorgegebene Höhe eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflager (3) in einer zur Hochrichtung senkrechten Richtung (5) verstellbar ist und vor dem Aufsetzen oder während des Aufsetzens des Bauteils (8) in eine Position gebracht wird, in der das zweite Loch (8) oder die zweite Vertiefung auf dem zweiten Auflager (3) zu liegen kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflager (3) auf einer Lagerschiene (4) verschiebbar ist, die durch zwei parallele, in Hochrichtung abstehende Schienenwangen (4a, 4b) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (3) oder die Kugelkalotte des zweiten Auflagers unmittelbar auf der Lagerschiene (4) aufliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Auflager (2) ebenfalls durch eine Kugel oder eine Kugelkalotte gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine flache Seite der Kugelkalotte des dritten Auflagers an einer Unterseite des Bauteils (6) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager (1, 2, 3) auf einem Trägertisch (10) angeordnet werden, der eine Lochrasterung aufweist, wobei mindestens eines der Auflager in ein Loch der Lochrasterung eingesetzt oder mittelbar oder unmittelbar an einem Loch der Lochrasterung fixiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager (1, 2, 3) auf einem Trägertisch (10) angeordnet werden, der eine gleichmäßige Profilierung aufweist, wobei mindestens eines der Auflager (1, 2, 3) in eine Vertiefung der Profilierung gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung in einem gleichmäßigen Muster angeordnete, kreisrunde muldenartige Vertiefungen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung in einem gleichmäßigen Muster angeordnete langlochartige Vertiefungen oder schienenpaarartige Erhebungen aufweist.
Positionierungseinrichtung zum Positionieren eines Bauteils (6), insbesondere eines Blechbauteils, welches ein erstes Loch oder eine erste Vertiefung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinrichtung mindestens ein durch eine Kugel oder Kugelkalotte gebildetes erstes Auflager (1, 2, 3) aufweist, auf welches das Bauteil (6) mit seinem Loch oder seiner Vertiefung aufsetzbar ist.