DE102015203466A1

DE102015203466A1 - Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102015203466A1
Application number: DE102015203466.6A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: DE102015203466B4

Abstract

Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils, das eine erste Einbuchtung aufweist, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils, das eine zweite Einbuchtung aufweist, die gleichzeitig eine Ausbuchtung des zweiten Bauteils bildet, – Positionieren der beiden Bauteile derart, dass die Ausbuchtung des zweiten Bauteils formschlüssig in die erste Einbuchtung des ersten Bauteils eingreift, wobei die erste Einbuchtung die Ausbuchtung kuppelartig übergreift oder überdeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Im Fahrzeugkarosseriebau kommt es darauf an, einzelne Karosseriebauteile vor ihrem Verbinden, d. h. vor dem Verschweißen bzw. Verschrauben, Vernieten, etc., in möglichst einfacher und kostengünstiger Weise möglichst exakt relativ zueinander zu positionieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile anzugeben, das einfach und kostengünstig ist und das eine sehr exakte Positionierung zweier miteinander zu verbindender Bauteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile, nämlich eines ersten Bauteils, das eine erste Einbuchtung aufweist und eines zweiten Bauteils, das eine zweite Einbuchtung aufweist, die gleichzeitig eine Ausbuchtung des zweiten Bauteils darstellt. Die beiden Einbuchtungen können als „konkave Einbuchtungen” ausgebildet sein. Sie können kugelkalottenförmig (z. B. als „Kugelhälften”) ausgebildet sein. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Die Einbuchtungen können prinzipiell auch kantig ausgebildet sein. Die Einbuchtungen müssen hinsichtlich ihrer Geometrie nicht gleich sein, d. h. die erste Einbuchtung kann z. B. kugelkalottenförmig und die zweite Einbuchtung kann z. B. kantig ausgebildet sein, oder umgekehrt.
Gemäß der Erfindung werden die beiden Bauteile derart relativ zueinander positioniert, dass die Ausbuchtung des zweiten Bauteils formschlüssig in die erste Einbuchtung des ersten Bauteils eingreift, wobei die erste Einbuchtung die Ausbuchtung kuppelartig übergreift bzw. überdeckt. Durch das formschlüssige Eingreifen der Ausbuchtung des zweiten Bauteils in die erste Einbuchtung des ersten Bauteils sind die beiden Bauteile an der Stelle der Einbuchtung (zumindest) translatorisch unverschieblich relativ zueinander positioniert.
Ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass die Ausbuchtung des zweiten Bauteils auch in der Drehrichtung formschlüssig in die erste Einbuchtung des ersten Bauteils eingreift, wodurch die beiden Bauteile auch rotatorisch „unbeweglich” relativ zueinander positioniert werden. Ein derartiger Formschluss in Drehrichtung ist aber nicht zwingend erforderlich.
Unter dem Begriff „Einbuchtung” ist im Unterschied zu herkömmlichen Schraubverbindungen nicht etwa ein Durchgangsloch zu verstehen, sondern eine Vertiefung bzw. Einprägung ohne Durchgangsloch.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Außengeometrie der Ausbuchtung des zweiten Teils (exakt) komplementär zu Innengeometrie der ersten Einbuchtung des ersten Bauteils ausgebildet, wodurch sich ein spielfreier Formschluss erreichen lässt, wodurch zwei Bauteile sehr exakt relativ zueinander positioniert werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Positionierungselement bereitgestellt, welches formschlüssig in die zweite Einbuchtung des zweiten Bauteils eingreift. Die zweite Einbuchtung des zweiten Bauteils übergreift bzw. überdeckt das Positionierungselement kuppelartig. Das Positionierungselement kann z. B. ein Auflager einer Fertigungseinrichtung sein.
Wenn die Erfindung in einer Großserienfertigung angewendet eingesetzt wird, kann es sich bei dem Positionierungselement um ein Auflager einer Fertigungsstraße handeln. Das zweite Bauteil liegt mit seiner zweiten Einbuchtung dabei lediglich lose auf dem Positionierungselement auf.
Vorzugsweise ist das Positionierungselement (exakt) komplementär zur Innengeometrie der zweiten Einbuchtung gestaltet, wodurch sich eine spielfreie Positionierung des zweiten Bauteils in Bezug auf das Positionierungselement (Auflager) erreichen lässt.
Bei dem Positionierungselement kann es sich insbesondere um ein konvexes Positionierungselement, z. B. in der Form einer Kugel handeln.
Wie einleitend bereits angedeutet worden ist, kann die Erfindung insbesondere im Fahrzeugkarosseriebau gewinnbringend eingesetzt werden. Dementsprechend kann es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil um ein durch Tiefziehen bzw. Pressen hergestelltes (Karosserie-)Blechbauteil (Tiefziehbauteil bzw. Pressbauteil) handeln. Die beiden Bauteile können dementsprechend mittels eines Tiefzieh- bzw. Presswerkzeugs hergestellt werden bzw. worden sein. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich nicht bei beiden Bauteilen um Tiefzieh- bzw. Pressteile handeln muss.
Ferner sie darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht nur in Zusammenhang mit Metallbauteilen, sondern grundsätzlich auch bei Bauteilen eingesetzt werden kann, die aus einem anderen Material, wie z. B. Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, Holz, etc. bestehen.
Nach einer Weiterbildung wird als erstes Bauteil ein Bauteil verwendet, welches aus einem Material besteht, das von einem Magneten anziehbar ist. Auch das zweite Bauteil kann ein Bauteil sein, welches aus einem Material besteht, das von einem Magneten anziehbar ist. Bei dem ersten bzw. bei dem zweiten Bauteil kann es sich insbesondere um ferromagnetische Bauteile, wie z. B. Stahlblechbauteile, wie sie im Fahrzeugkarosseriebau eingesetzt werden, handeln.
Sofern es sich bei einem oder beiden Bauteilen um ferromagnetische Bauteile handelt, ist es von Vorteil, wenn als Positionierungselement ein Magnet eingesetzt wird. Das Positionierungselement zieht dann „automatisch” das eine Bauteil bzw. beide Bauteile an, wodurch diese exakt relativ zueinander ausgerichtet werden.
Sofern es sich bei dem Positionierungselement um ein Auflager, insbesondere um ein Auflager einer Fertigungsstraße, handelt, kann das Positionierungselement auch Teil eines Elektromagneten sein oder durch einen Elektromagneten bedarfsgerecht magnetisiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet vor oder nach dem Auflegen des zweiten Bauteils auf das (als Auflager fungierende) Positionierungselement eingeschaltet wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass, z. B. im Fahrzeugkarosseriebau, mit der Erfindung auf aufwändige Spanneinrichtungen verzichtet werden kann. Zwei miteinander zu verbindende Bauteile werden nämlich durch die zweite Ausbuchtung des zweiten Bauteils, welche in die erste Ausbuchtung des ersten Bauteils eingreift, exakt relativ zueinander positioniert und zwar durch das Positionierungselement. Sofern es sich hierbei um einen Magneten handelt und die beiden Bauteile magnetisch anziehbar sind, werden sie zusätzlich zusammengezogen.
Nach dem Positionieren der beiden Bauteile können diese (dauerhaft) fest miteinander verbunden werden, z. B. durch Verschweißen und/oder Vernieten und/oder Verkleben und/oder Verschrauben und/oder Clinchen.
Nach dem Verbinden der beiden Bauteile können diese von dem als Auflager fungierenden Positionierungselement abgenommen werden. Sofern es sich bei dem Positionierungselement um einen Elektromagneten bzw. um ein durch einen Elektromagneten magnetisiertes Bauteil handeln, ist es von Vorteil, wenn der Elektromagnet vor dem Abnehmen ausgeschaltet wird, da dann das Abnehmen mit einem geringeren Kraftaufwand möglich ist.
Nach dem Verbinden der beiden Bauteile können diese weiterbearbeitet werden, z. B. lackiert werden.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung insbesondere aber nicht ausschließlich im Fahrzeugkarosseriebau einsetzbar. Dementsprechend kann es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil um ein Karosseriebauteil einer herzustellenden Fahrzeugkarosserie handeln.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung.
1 zeigt zwei relativ zueinander positionierte Bauteile 1, 2, bei denen es sich beispielsweise um Stahlblechbauteile handeln kann. Die beiden Bauteile 1, 2 können aus einer ebenen Blechplatine in einem Tiefziehwerkzeug tiefgezogen worden sein.
Beim Umformen bzw. Tiefziehen bzw. Pressen der beiden Bauteile 1, 2 oder in einem separaten Arbeitsgang danach wird in dem ersten Bauteil 1 eine erste Einbuchtung 1a hergestellt, die hier die Form einer Halbkugel bzw. einer halben Kugelkalotte hat.
Dementsprechend wird beim Umformen bzw. Herstellen des zweiten Bauteils 2 oder in einem separaten Arbeitsgang danach in dem zweiten Bauteil 2 eine zweite Einbuchtung 2a hergestellt, die hier ebenfalls die Form einer Halbkugel bzw. einer halben Kugelkalotte hat. Die zweite Einbuchtung 2a bildet eine Ausbuchtung 2b des zweiten Bauteils 2.
Die Ausbuchtung 2b des zweiten Bauteils 2 hat hier denselben Krümmungsradius wie die erste Einbuchtung 1a des ersten Bauteils 2. Die beiden Bauteile 1, 2 sind so aneinander gefügt, dass die Ausbuchtung 2b des zweiten Bauteils exakt formschlüssig in die erste Ausbuchtung 1a, des ersten Bauteils 1 eingreift. Dadurch sind die beiden Bauteile 1, 2 translatorisch unverschieblich relativ zueinander positioniert und zwar sehr exakt, d. h. mit einer nur äußerst geringen Lagetoleranz, was z. B. im Karosseriebau, d. h. beim Verbinden zweier Karosseriebauteile, sehr wichtig ist.
Das zweite Bauteil 2 ist mit seiner zweiten Einbuchtung 2a auf eine als Auflager fungierende Kugel 3 aufgelegt bzw. aufgesetzt. Der Radius der Kugel 3 entspricht dabei dem Krümmungsradius der kalottenförmigen Einbuchtung 2a des zweiten Bauteils 2. Dadurch liegt das zweite Bauteil 2 exakt formschlüssig auf dem durch die Kugel 3 gebildeten Auflager auf. Die Kugel 3 kann beispielsweise mittels eines Stützelements 4 z. B. raumfest angeordnet sein.
Die Kugel 3 kann als Magnetkugel ausgebildet sein oder durch einen hier nicht näher dargestellten Elektromagneten bei Bedarf magnetisiert werden. Sofern es sich bei dem ersten Bauteil 1 und/oder dem zweiten Bauteil 2 um magnetisch anziehbare Bauteile handelt, werden diese beim Einschalten des Elektromagneten zusätzlich zusammengezogen bzw. zusammengehalten.
Nach dem Positionieren der beiden Bauteile 1, 2 können diese (dauerhaft fest) miteinander verbunden werden, z. B. durch Verschweißen, Verschrauben, Vernieten o. ä.

Claims

Verfahren zum Positionieren zweier Bauteile (1, 2) mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (1), das eine erste Einbuchtung (1a) aufweist, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (2), das eine zweite Einbuchtung (2a) aufweist, die gleichzeitig eine Ausbuchtung (2b) des zweiten Bauteils (2) bildet, – Positionieren der beiden Bauteile (1, 2), derart, dass die Ausbuchtung (2b) des zweiten Bauteils (2) formschlüssig in die erste Einbuchtung (1a) des ersten Bauteils (1) eingreift, wobei die erste Einbuchtung (1a) die Ausbuchtung (2b) kuppelartig übergreift oder überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außengeometrie der Ausbuchtung (2b) des zweiten Bauteils (2) komplementär zur Innengeometrie der ersten Einbuchtung (1a) des ersten Bauteils (1a) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierungselement (3) bereitgestellt wird, welches formschlüssig in die Einbuchtung (2a) des zweiten Bauteils (2) eingreift, wobei die zweite Einbuchtung (2a) das Positionierungselement (3) kuppelartig übergreift oder überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (3) ein Auflager einer Fertigungseinrichtung, insbesondere einer automatisierten Fertigungsstraße, bildet, wobei das zweite Bauteil (2) mit seiner zweiten Einbuchtung (2a) lose auf das Positionierungselement (3) aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionierungselement (3) ein konvexes Positionierungselement verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Bauteil (1, 2) durch Tiefziehen bzw. Pressen eines Blechs hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Einbuchtung (1a, 2a) beim Tiefziehen bzw. Pressen des Blechs in einem Tiefzieh- bzw. Presswerkzeug hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil (1) ein Bauteil verwendet wird, welches aus einem Material besteht, das von einem Magneten anziehbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Bauteil (2) ein Bauteil verwendet wird, welches aus einem Material besteht, das von einem Magneten anziehbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (3) ein Magnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement (3) Teil eines Elektromagneten ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet vor oder nach dem Auflegen des zweiten Bauteils (2) auf das Positionierungselement (3) eingeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einbuchtung (1a) und/oder die zweite Einbuchtung (2a) und/oder die Ausbuchtung (2b) eine kugelkalottenartige Form hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionierungselement (3) eine Kugel verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) nach dem Positionieren miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) nach dem Verbinden von dem Positionierungselement (3) abgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet vor dem Abnehmen ausgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) nach dem Positionieren miteinander verschweißt und/oder vernietet und/oder verklebt und/oder verschraubt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bauteile (1, 2) ein Karosseriebauteil einer herzustellenden Fahrzeugkarosserie ist.
Bauteilverbindung hergestellt nach einem Verfahren eines der Ansprüche 15 bis 19.