DE102015220963A1

DE102015220963A1 - Anordnung zur lagegesicherten Verbindung zweier Teile

Info

Publication number: DE102015220963A1
Application number: DE102015220963.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Wiechers; Kevin Schmorde
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) sowie einen Greifer und/oder ein Prüfmittel aufweisend eine solche Anordnung zur Verbindung zweier Körper (2, 3), einem Grundkörper (2) sowie einem Aufsatzkörper (3), wobei der Grundkörper (2) in axialer Richtung (4) eine Aufnahme (5) und der Aufsatzkörper (3) in axialer Richtung (4) eine Ausformung (6) sowie einen Aufsatzkopf (7) aufweist. Der Grundkörper (2) sowie der Aufsatzkörper (3) weisen hierbei orthogonal zu dieser axialen Richtung (4) jeweils zumindest eine, durch eine Mittelachse (8, 8‘) laufende Durchbrechung (9, 10) auf. Der Grundkörper (2) und der Aufsatzkörper (3) sind dabei so angeordnet, dass sich die Ausformung (6) des Aufsatzkörpers (3) in der Aufnahme (5) des Grundkörpers (2) befindet, die Durchbrechungen (9, 10) parallel zueinander ausgerichtet sind und eine Stirnseite (11) des Grundkörpers (2) einen Anschlag für den Aufsatzkopf (7) des Aufsatzkörpers (3) bildet. Die Durchbrechungen (9, 10) des Grundköpers (2) sowie des Aufsatzkörpers (3) weisen in axialer Richtung (4) der Körper (2, 3) einen Versatz (12) zueinander auf, wobei in diesen jeweils korrespondierenden Durchbrechungen (9, 10) ein Spannmittel (13) angeordnet ist, wodurch Grundkörper (2) und Aufsatzkörper (3) gegeneinander verspannt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung zweier Körper, einem Grundkörper sowie einem Aufsatzkörper, wobei der Grundkörper in axialer Richtung eine Aufnahme und der Aufsatzkörper in axialer Richtung eine Ausformung sowie einen Aufsatzkopf aufweist. Der Grundkörper sowie der Aufsatzkörper weisen weiterhin orthogonal zu dieser axialen Richtung jeweils zumindest eine, durch eine Mittelachse laufende Durchbrechung auf. Dabei sind Grundkörper und Aufsatzkörper so angeordnet, dass sich die Ausformung des Aufsatzkörpers in der Aufnahme des Grundkörpers befindet, die Durchbrechungen parallel zueinander ausgerichtet sind und eine Stirnseite des Grundkörpers einen Anschlag für den Aufsatzkopf des Aufsatzkörpers bildet.
Im modernen Automobilbau stellt die Automatisierung einen immensen Schub im Bereich der Reproduzierbarkeit von Fertigungsabläufen und zusammenhängend der Qualitätssicherung sowie der Minimierung von Fertigungskosten dar.
Beispielsweise werden auf dem Gebiet des Karosseriebaus Robotersysteme eingesetzt, welche verschiedene Teile der Karosserie greifen, halten und positionieren, während weitere diese Teile z. B. miteinander verbinden.
Zum Greifen, Halten oder Positionieren der Karosserieteile werden hierbei Greifer verwendet, deren Greifelement möglichst der Kontur des zu greifenden Teiles bzw. der Kontur des Teiles an der zu greifenden Stelle entspricht. Dies führt zu einem Umschließen und somit einem entsprechenden Halt des Karosserieteiles an der Griffstelle und weitgehend optimaler Kraftverteilung.
Neben den Robotersystemen werden weiterhin auch Handhabungsgeräte zum manuellen Positionieren von Karosseriebauteilen eingesetzt. Hierfür werden in der Regel selbige Greifer verwendet, jedoch auf einer manuellen Handlingplattform angebracht.
Das mit dem zu greifenden Bereich eines Karosserieteiles in Kontakt tretende und diesem Bereich entsprechende Greifelement des Greifers, das Konturstück, muss bei einem Wechsel oder einer Anpassung der zu greifenden Teile ebenfalls gewechselt und/oder an deren Kontur angepasst werden, was im Laufe des Fertigungsprozesses einer Karosserie häufig eintreten kann.
Die ausgewechselten Konturstücke sind in der Regel nicht wieder- oder weiterverwendbar und die Anfertigung neuer, an die zu greifenden Karosseriebereiche angepasster Konturstücke aufwendig und langwierig. Weiterhin ist die quasi nicht gegebene weitere Nutzung der Konturstücke einhergehend mit einer hohen Materialverschwendung. Beide Tatsachen bedingen wiederum deutlich erhöhte Herstellkosten einer Karosserie.
Neben den erwähnten Greifern finden solche Konturstücke beispielsweise auch an Prüfmitteln Verwendung, wobei in der Regel aufgrund einer Lageänderung nach dem Wechsel des Konturstückes eine Kalibrierung des Prüfmittels notwendig ist.
Zum Wechsel von Greifarmen eines Greifers an sich beschreibt die DE 10 2009 039 104 A1 ein Verfahren sowie einen zugehörigen Greifer. Hierbei werden die in einer Greiferwechselstation befindlichen Greifarme des Greifers, welcher aus einer Greiferbasis und den Greifarmen besteht, über eine ansteuerbare Rastnase in der Greiferbasis ver- bzw. entriegelt. Diese Rastnase befindet sich dabei in der Greiferbasis, genauer, in den Greifbacken der Greiferbasis, und weist eine T-förmige Gestalt auf. In den Greifarmen ist eine zur Aufnahme der Rastnase entsprechende Rastnut vorgesehen.
Ein weiteres Greifersystem mit wechselbaren Armen ist in der DE 10 2009 011 139 A1 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Greifersystem für Werkstücktransportsysteme. Hierbei ist ein Grundträger lösbar an einer Quertraverse befestigt, wobei an diesem Grundträger Arme mit Vakuumsaugern angebracht sind, welche durch einen Klemmmechanismus an Halterohren befestigt werden. Diese Halterohre werden ihrerseits wiederum über ein Kupplungspassstück, welches in eine Aufnahme eingeführt wird, mit dem Grundträger verbunden, was eine genaue Positionierung der Arme in Bezug zum Grundträger ermöglicht. Die Fixierung des Kupplungspassstückes in der Aufnahme erfolgt dabei formschlüssig mittels eines Verriegelungsbolzens.
Zur lösbaren Verbindung zweier Bauteile, insbesondere einer Welle-Nabe-Verbindung beschreibt die DE 10 2012 018 999 A1 eine solche Verbindung unter Verwendung einer Welle mit einem konusförmigen Abschnitt sowie einer Nabe mit einem einsprechenden Innenkonus. An den konusförmigen Abschnitt der Welle schließt sich ein Abschnitt mit einem Außengewinde an. In Verbindung mit diesem Abschnitt lässt sich nach dem Aufbringen der Nabe auf die Welle, diese Nabe mittels einer Mutter, welche auf den Gewindeabschnitt der Welle aufgeschraubt wird, sichern und eine kraftschlüssige, lösbare Verbindung von Welle und Nabe realisieren.
Die DE 100 32 073 B4 zeigt eine weitere lösbare, positionsgenaue, in diesem Fall stirnseitige Verbindung zweier Bauteile, z. B. eines Messzeug-Trägers mit einer Spindel, unter Verwendung eines Flansches. Bei der in der Druckschrift erläuterten Verbindung erfolgt eine Zentrierung des auf die Spindel aufgebrachten Teiles, z. B. eines Messzeug-Trägers, mittels zweier Zentrierkegel, wobei der Zentrierkegel des aufzubringenden Teiles an einem elastisch ausgebildeten, rohrförmigen Stutzen vorgesehen ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass ein schnelles Lösen und Verbinden zweier Teile, insbesondere zum Austausch eines Kopfes eines Konturstückes, und durch die vorgesehene Anordnung eine lagegesicherte Positionierung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Anordnung zur Verbindung zweier Körper, einem Grundkörper sowie einem Aufsatzkörper, vorgesehen, wobei der Grundkörper in axialer Richtung eine Aufnahme und der Aufsatzkörper in axialer Richtung eine Ausformung sowie einen Aufsatzkopf aufweist und der Grundkörper sowie der Aufsatzkörper orthogonal zu dieser axialen Richtung jeweils zumindest eine, durch eine Mittelachse laufende Durchbrechung aufweisen. Dabei sind Grundkörper und Aufsatzkörper so angeordnet, dass sich die Ausformung des Aufsatzkörpers in der Aufnahme des Grundkörpers befindet, die Durchbrechungen parallel zueinander ausgerichtet sind und eine Stirnseite des Grundkörpers einen Anschlag für den Aufsatzkopf des Aufsatzkörpers bildet. Die Durchbrechungen des Grundköpers sowie des Aufsatzkörpers weisen hierbei in axialer Richtung der Körper einen Versatz zueinander auf, wobei in diesen jeweils korrespondierenden Durchbrechungen ein Spannmittel angeordnet ist, wodurch Grundkörper und Aufsatzkörper gegeneinander verspannt werden. Die zweiteilig ausgeführte Verbindung quasi in Form einer Kupplung beinhaltet somit das Einstecken der an dem Aufsatzkörper vorhandenen Ausformung in die Aufnahme des Grundkörpers und das Sichern der beiden Teile mittels eines Spannmittels durch Einführen dieses Spannmittels in die zueinander ausgerichteten Durchbrechungen von Grund- und Aufsatzkörper. Durch den axialen Versatz dieser Durchbrechungen wird in Zusammenhang mit dem gleichzeitig auf der Stirnfläche des Grundkörpers aufliegenden Aufsatzkopf der Aufsatzkörper gegen den Grundkörper verspannt und somit ein rüttelfester und lagegesicherter Sitz des Aufsatzkörpers in dem Grundkörper realisiert. Die Ausformung kann dabei unter anderem einen Rechteck-, Dreiecks-, Polygonquerschnitt oder weitere aufweisen. Axial wirkende Normalkräfte können bei der Anordnung über die stirnseitige Auflagefläche zwischen Aufsatzkopf und Grundkörper aufgenommen, Querkräfte können wiederum zum Großteil ferner über die Ausformung des Aufsatzkörpers und die Aufnahme des Grundkörpers in diesen geleitet werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Ausformung des Aufsatzkörpers sowie die Aufnahme des Grundkörpers in Form eines Zylinders ausgeprägt. Hierdurch kann beispielsweise eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung der Körper gewährleistet werden, da z. B. Standardfertigungsverfahren wie Drehen und/oder Bohren verwendet werden können.
Als weithin zweckmäßig stellt sich dar, wenn die Durchbrechungen von Grundkörper sowie Aufsatzkörper einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und/oder als Bohrung ausgebildet sind. Durch diese Vorgehensweise ist beispielsweise in gleicher Form eine einfache Herstellung gewährleistet und es können überdies standardmäßig verfügbare Spannmittel verwendet werden.
Ist das in den korrespondierenden Durchbrechungen von Grundkörper und Aufsatzkörper angeordnete Spannmittel ein Spannstift oder Hohlstift, so ist dies z. B. eine kostengünstige und leicht verfügbare Möglichkeit, ein Spannmittel durch die Verwendung eines Normbauteiles zur Verfügung zu stellen.
In einer entsprechend funktionalen Ausbildung sind die Querschnittsflächen der zumindest jeweils einen, in den Grundkörper sowie Aufsatzkörper eingebrachten Durchbrechung deckungsgleich. Da hierdurch die Querschnittsflächen gleichartig ausgeformt sind, kann beispielsweise ein Spannmittel mit simpler Gestaltung verwendet werden, welches nicht an eine unterschiedliche Ausformung der Durchbrechungen angepasst werden muss.
Liegt der Versatz zwischen den korrespondierenden Durchbrechungen des Grundkörpers sowie des Aufsatzkörpers in einem Bereich von 0,05 Millimeter bis 0,2 Millimeter, kann dies als äußerst vorteilhaft angesehen werden. Hierdurch ist z. B. eine hohe Variabilität der erzeugbaren Spannkraft zwischen Grund- und Aufsatzkörper gegeben und diese somit ferner an die notwendige Tragkraft bei sich unterscheidenden Aufsatzköpfen anpassbar. Insbesondere könnte hier ein Versatz von 0,1 Millimeter eine gute Lösung für eine Vielzahl von Aufsatzköpfen darstellen.
Überdies ist eine Ausbildung als gewinnbringend gekennzeichnet, wenn zwischen der Aufnahme des Grundkörpers und der Ausformung des Aufsatzkörpers eine Spielpassung ausgeprägt ist. Durch die Verwendung einer Spielpassung können die zu verbindenden Körper auf einfache Weise, beispielhaft ohne zusätzliche Maßnahmen, wie einer Erwärmung eines Körpers, gefügt und/oder getrennt werden und unter anderem kann somit ein schneller und simpler Wechsel des Aufsatzkörpers ermöglicht werden.
Ferner kann der Grundkörper in gerader oder abgewinkelter Form vorliegen, was unter anderem eine hohe Flexibilität bezüglich zu greifender oder zu prüfender Teile, z. B. einer Karosserie, ermöglicht, da hierdurch z. B. verschiedene Greifwinkel und -richtungen realisiert werden können.
Ist der Aufsatzkörper als ein Kopf eines Konturstückes ausgebildet, so ist dies als einträglich anzusehen. Hierdurch wäre eine Möglichkeit gegeben, den Wechsel eines vollständigen Konturstückes zu vermeiden, somit lediglich den Kopf eines Konturstückes innerhalb einer kurzen Rüstzeit zu tauschen und dadurch eine vorliegende Materialverschwendung zu minimieren. Der Kopf des Konturstückes könnte hierbei unter anderem durch generative Verfahren, wie z. B. selektives Laserstrahlsintern, hergestellt werden.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Greifer und/oder ein Prüfmittel vorgesehen, welcher und/oder welches die erfindungsgemäße Anordnung aufweist. Hierdurch ist beispielweise eine einfache Wechselmöglichkeit der Konturstücke bzw. der Konturstückköpfe an diesen Greifern oder an Prüfmitteln bei einem Wechsel z.B. der zu greifenden oder zu prüfenden Teile einer Karosserie im Fahrzeugbau gegeben.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine schematische Explosionsdarstellung einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung;
2 einen Teil einer Schnittdarstellung der Weiterbildung;
3 eine schematische Darstellung mehrerer Weiterbildungen des Grundkörpers.
1 sowie 2 zeigen eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung 1, wobei der Grundkörper 2 in axialer Richtung 4 eine Aufnahme 5 und der Aufsatzkörper 3 in axialer Richtung 4 eine Ausformung 6 sowie einen Aufsatzkopf 7 aufweist. Die Ausformung 6 des Aufsatzkörpers 3 sowie die Aufnahme 5 des Grundkörpers 2 sind hierbei in Form eines Zylinders ausgeprägt. Der Grundkörper 2 sowie der Aufsatzkörper 3 weisen weiterhin orthogonal zu der axialen Richtung 4 jeweils eine, durch eine Mittelachse 8, 8‘ laufende Durchbrechung 9, 10 mit kreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Querschnittsflächen deckungsgleich und die Durchbrechungen 9, 10 in dieser Weiterbildung als Bohrung ausgebildet sind. Der Grundkörper 2 und der Aufsatzkörper 3 sind so angeordnet, dass sich die Ausformung 6 des Aufsatzkörpers 3 in der Aufnahme 5 des Grundkörpers 2 befindet (in 1 eine Explosionsdarstellung). Die Durchbrechungen 9, 10 sind parallel zueinander ausgerichtet und eine Stirnseite 11 des Grundkörpers 2 bildet einen Anschlag für den Aufsatzkopf 7 des Aufsatzkörpers 3 (in 1 eine Explosionsdarstellung). Die Durchbrechungen 9, 10 des Grundköpers 2 sowie des Aufsatzkörpers 3 weisen in axialer Richtung 4 der Körper 2, 3 einen Versatz 12 zueinander auf, wobei in diesen jeweils korrespondierenden Durchbrechungen 9, 10 ein Spannmittel 13 angeordnet ist, wodurch Grundkörper 2 und Aufsatzkörper 3 gegeneinander verspannt werden. Dieses Spannmittel 13 ist hierbei als Spannstift ausgebildet.
In 3 ist eine schematische Darstellung mehrerer Weiterbildungen des Grundkörpers 2 dargestellt, wobei zwei Weiterbildungen des Grundkörpers 2 in abgewinkelter und eine Weiterbildung des Grundkörpers 2 in gerader Form vorliegen.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Grundkörper
3: Aufsatzkörper
4: Axiale Richtung
5: Aufnahme
6: Ausformung
7: Aufsatzkopf
8, 8‘: Mittelachse
9: Durchbrechung
10: Durchbrechung
11: Stirnseite (Grundkörper)
12: Versatz
13: Spannmittel

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

DE 102009039104 A1 [0009]
DE 102009011139 A1 [0010]
DE 102012018999 A1 [0011]
DE 10032073 B4 [0012]

Claims

Anordnung (1) zur Verbindung zweier Körper (2, 3), einem Grundkörper (2) sowie einem Aufsatzkörper (3), wobei der Grundkörper (2) in axialer Richtung (4) eine Aufnahme (5) und der Aufsatzkörper (3) in axialer Richtung (4) eine Ausformung (6) sowie einen Aufsatzkopf (7) aufweist und der Grundkörper (2) sowie der Aufsatzkörper (3) orthogonal zu dieser axialen Richtung (4) jeweils zumindest eine, durch eine Mittelachse (8, 8‘) laufende Durchbrechung (9, 10) aufweisen, dabei Grundkörper (2) und Aufsatzkörper (3) so angeordnet sind, dass sich die Ausformung (6) des Aufsatzkörpers (3) in der Aufnahme (5) des Grundkörpers (2) befindet, die Durchbrechungen (9, 10) parallel zueinander ausgerichtet sind und eine Stirnseite (11) des Grundkörpers (2) einen Anschlag für den Aufsatzkopf (7) des Aufsatzkörpers (3) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (9, 10) des Grundköpers (2) sowie des Aufsatzkörpers (3) in axialer Richtung (4) der Körper (2, 3) einen Versatz (12) zueinander aufweisen, wobei in diesen jeweils korrespondierenden Durchbrechungen (9, 10) ein Spannmittel (13) angeordnet ist, wodurch Grundkörper (2) und Aufsatzkörper (3) gegeneinander verspannt werden.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (6) des Aufsatzkörpers (3) sowie die Aufnahme (5) des Grundkörpers (2) in Form eines Zylinders ausgeprägt ist.
Anordnung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (9, 10) von Grundkörper (2) sowie Aufsatzkörper (3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und/oder als Bohrung ausgebildet sind.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den korrespondierenden Durchbrechungen (9, 10) von Grundkörper (2) und Aufsatzkörper (3) angeordnete Spannmittel (13) ein Spannstift oder Hohlstift ist.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der zumindest jeweils einen, in den Grundkörper (2) sowie Aufsatzkörper (3) eingebrachten, Durchbrechung (9, 10) deckungsgleich sind.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (12) zwischen den korrespondierenden Durchbrechungen (9, 10) des Grundkörpers (2) sowie des Aufsatzkörpers (3) in einem Bereich von 0,05 Millimeter bis 0,2 Millimeter liegt.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aufnahme (5) des Grundkörpers (2) und der Ausformung (6) des Aufsatzkörpers (3) eine Spielpassung ausgeprägt ist.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) in gerader oder abgewinkelter Form vorliegt.
Anordnung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatzkörper (3) als ein Kopf eines Konturstückes ausgebildet ist.
Greifer und/oder Prüfmittel aufweisend eine Anordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche.