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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines ersten Objekts in Bezug auf ein zweites Objekt mit den Schritten: Bereitstellen des ersten Objekts, wobei das erste Objekt einen ersten Ausrichtstift aufweist, Bereitstellen des zweiten Objekts, wobei das zweite Objekt eine erste Ausrichtausnehmung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den ersten Ausrichtstift aufzunehmen, und Einsetzen des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausrichten eines ersten Objekts in Bezug auf ein zweites Objekt.
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Bei der Montage von Vorrichtungen und Geräten ist es oftmals notwendig, mehrere Objekte relativ zueinander auszurichten. Hierzu werden beispielsweise in der Fahrzeugindustrie automatisierte Ausrichtverfahren eingesetzt, bei welchen die Ausrichtung durch das Einsetzen von Ausrichtstiften in entsprechende Ausrichtausnehmungen erfolgt.
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Üblicherweise ist es notwendig, neben einer Ausrichtung der Objekte in einer oder mehreren translatorischen Richtungen, ebenfalls eine rotatorische Ausrichtung vorzunehmen, damit ein entsprechender Relativwinkel zwischen den Objekten eingestellt werden kann.
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Bei den bekannten Verfahren werden im Wesentlichen zwei unterschiedliche Kombinationen von Ausrichtstiften und Ausrichtausnehmungen verwendet. Bei der ersten Variante sind die Dimensionen des Ausrichtstifts und der Ausrichtausnehmung derart bemessen, dass ein Einsetzen des Ausrichtstifts in die Ausrichtausnehmung ein Einpressen des Ausrichtstifts in die Ausrichtausnehmung erfordert. Durch das Einpressen des Ausrichtstifts in die Ausrichtausnehmung kommt es häufig zu einer übermäßigen Druckbeanspruchung der zueinander auszurichtenden Objekte, wodurch die Objekte irreversibel beschädigt werden können. Bei der zweiten Variante sind die Dimensionen des Ausrichtstifts und der Ausrichtausnehmung derart bemessen, dass sich nach dem Einsetzen des Ausrichtstifts in die Ausrichtausnehmung ein zumindest teilweise umlaufender Luftspalt um den Ausrichtstift ausbildet, wodurch die Ausrichtgenauigkeit erheblich beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, zwei Objekte präzise zueinander auszurichten, ohne diese dabei übermäßig mechanisch zu beanspruchen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung ein erster Verformungsabschnitt, welcher die erste Ausrichtausnehmung zumindest abschnittsweise umgibt, von dem ersten Ausrichtstift elastisch verformt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die mechanische Beanspruchung des ersten Objekts und des zweiten Objekts erheblich reduziert werden kann, wenn die erste Ausrichtausnehmung von einem elastisch verformbaren ersten Verformungsabschnitt umgeben wird. Es können somit Pressverbindungen zwischen dem ersten Ausrichtstift und der ersten Ausrichtausnehmung realisiert werden, welche einerseits zu einer hohen Ausrichtpräzision führen und andererseits lediglich eine geringe mechanische Beanspruchung des ersten Objekts und des zweiten Objekts hervorrufen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das erste Objekt und/oder das zweite Objekt einen zweiten Ausrichtstift auf. Zusätzlich weist das erste Objekt und/oder das zweite Objekt eine zweite Ausrichtausnehmung auf, welche dazu eingerichtet ist, den zweiten Ausrichtstift aufzunehmen. Durch die Verwendung von zwei Ausrichtstiften und zwei entsprechenden Ausrichtausnehmungen kann die Präzision der Ausrichtung erhöht werden. Dies gilt unabhängig davon, ob an einem Objekt beide Ausrichtstifte, beide Ausrichtausnehmungen oder jeweils ein Ausrichtstift und eine Ausrichtausnehmung angeordnet sind. Insbesondere erlaubt die Verwendung von zwei Ausrichtstiften und den entsprechenden Ausrichtausnehmungen eine Entkopplung der translatorischen Ausrichtung des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt von der rotatorischen Ausrichtung des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner durch das Einsetzen des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung weitergebildet, wobei während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung vorzugsweise ein zweiter Verformungsabschnitt, welcher die zweite Ausrichtausnehmung zumindest abschnittsweise umgibt, von dem zweiten Ausrichtstift elastisch verformt wird. Dadurch, dass auch die zweite Ausrichtausnehmung von einem elastisch verformbaren Verformungsabschnitt umgeben wird, kann auch zwischen dem zweiten Ausrichtstift und der zweiten Ausrichtausnehmung eine Pressverbindung realisiert werden, ohne dass die daraus resultierende mechanische Beanspruchung des ersten Objekts und des zweiten Objekts ein erhöhtes Beschädigungsrisiko für das erste Objekt und das zweite Objekt bedingen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Verformungsabschnitt während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung plastisch verformt. Alternativ oder zusätzlich wird der zweite Verformungsabschnitt während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung plastisch verformt. Eine besonders hohe Ausrichtpräzision kann dadurch erreicht werden, dass der erste Verformungsabschnitt und/oder der zweite Verformungsabschnitt elastoplastisch, also elastisch und plastisch, verformt werden. Die ausschließlich elastische Verformung des ersten Verformungsabschnitts und/oder des zweiten Verformungsabschnitts hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen den Ausrichtstiften und den Ausrichtausnehmungen reversibel gelöst werden kann, wobei nach dem Lösen der Verbindung ein erneutes Ausrichten des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt unter Verwendung der Ausrichtstifte und der Ausrichtausnehmungen möglich ist. Die elastoplastische Verformung des ersten Verformungsabschnitts und/oder des zweiten Verformungsabschnitts hat den Vorteil, dass neben einer Ausrichtung des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt zusätzlich ein Fügen des ersten Objekts mit dem zweiten Objekt erfolgen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einsetzen desersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung und das Einsetzen des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung zeitgleich. Insbesondere sind das erste Objekt und das zweite Objekt derart ausgebildet, dass der erste Ausrichtstift und die erste Ausrichtausnehmung zeitgleich mit dem zweiten Ausrichtstift und der zweiten Ausrichtausnehmung in Kontakt gebracht werden können. Auf diese Weise kann die Ausrichtpräzision weiter erhöht werden und der Ausrichtvorgang ist erheblich vereinfacht.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der erste Verformungsabschnitt zumindest abschnittsweise eine reduzierte Materialstärke in Bezug auf einen den ersten Verformungsabschnitt umgebenden Materialabschnitt auf. Alternativ oder zusätzlich weist der zweite Verformungsabschnitt zumindest abschnittsweise eine reduzierte Materialstärke in Bezug auf einen den zweiten Verformungsabschnitt umgebenden Materialabschnitt auf. Durch eine Reduzierung der Materialstärke im Verformungsabschnitt lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Elastizität erzeugen. Die Reduzierung der Materialstärke kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Materialstärkenreduzierung durch nachträglichen Spanabtrag an dem ersten Objekt und/oder dem zweiten Objekt. Alternativ oder zusätzlich kann die Materialstärkenreduzierung auch während eines Urformprozesses des ersten Objekts oder des zweiten Objekts erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung jeweils als Durchgangsloch ausgebildet sind. Ein Durchgangsloch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise, beispielsweise durch Bohren, erzeugen. Insbesondere, wenn die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung als Durchgangsloch ausgebildet sind, kann eine Materialstärkenreduzierung im Verformungsabschnitt des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts durch das Erzeugen einer oder mehrerer Sacklochbohrungen erreicht werden, wobei die eine oder die mehreren Sacklochbohrungen eine Mittelachse aufweisen, welche mit der Mittelachse der ersten Ausrichtausnehmung und/oder der zweiten Ausrichtausnehmung übereinstimmt. Insbesondere kann die reduzierte Materialstärke des ersten Verformungsabschnitts und/oder des zweiten Verformungsabschnitts und somit die erhöhte Elastizität des ersten Verformungsabschnitts und/oder des zweiten Verformungsabschnitts auch durch das Abfräsen von Material im ersten Verformungsabschnitt und/oder im zweiten Verformungsabschnitt erreicht werden. Vorzugsweise sind der erste Verformungsabschnitt und/oder der zweite Verformungsabschnitt durch einseitig oder gegenüberliegend beidseitig angeordnete Materialeinwölbungen ausgebildet.
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Ferner ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem die Elastizität des ersten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung abnimmt. Alternativ oder zusätzlich nimmt die Elastizität des zweiten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung ab. Dadurch, dass die Elastizität des ersten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung bzw. die Elastizität des zweiten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung abnimmt, kann die Ausrichtpräzision weiter gesteigert werden, ohne dass es zu einer gesteigerten mechanischen Druckbeanspruchung des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts kommt.
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In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nimmt die Materialstärke des ersten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung zu. Alternativ oder zusätzlich nimmt die Materialstärke des zweiten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung zu. Insbesondere nimmt die Materialstärke des ersten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung bzw. die Materialstärke des zweiten Verformungsabschnitts mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung zumindest abschnittsweise kontinuierlich zu. Durch das Anpassen der Materialstärke des ersten Verformungsabschnitts und/oder des zweiten Verformungsabschnitts kann eine geeignete Elastizitätscharakteristik erreicht werden, welche für einen speziellen Anwendungsfall zu einer besonders hohen Ausrichtpräzision führt. Insbesondere kann durch einen entsprechend angepassten Materialstärkenverlauf die Elastizität des Materials des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts berücksichtigt werden. Wenn das erste Objekt und/oder das zweite Objekt aus einem besonders elastisch verformbaren Material ausgebildet ist, kann die Materialstärke mit zunehmender Entfernung von der Ausrichtausnehmung beispielsweise in einem anderen Verhältnis zunehmen, als wenn das erste Objekt und/oder das zweite Objekt aus einem Material ausgebildet sind, welches eine geringe elastische Verformbarkeit aufweist.
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Bevorzugt ist außerdem ein Verfahren, bei welchem der erste Verformungsabschnitt sich in Richtung der ersten Ausrichtausnehmung annähernde Materialschichten aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist der zweite Verformungsabschnitt sich in Richtung der zweiten Ausrichtausnehmung annähernde Materialschichten auf. Vorzugsweise weist der erste Verformungsabschnitt und/oder der zweite Verformungsabschnitt eine obere Materialschicht und eine untere Materialschicht auf, welche in Richtung der entsprechenden Ausrichtausnehmung aufeinander zulaufen und sich im Bereich der entsprechenden Ausrichtausnehmung treffen. Insbesondere, wenn das erste Objekt und/oder das zweite Objekt aus mehreren unterschiedlichen Materialien bzw. Materialschichten ausgebildet sind, führt die beschriebene Ausführungsform beim Ausrichten des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt zu einer hohen Präzision.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass sich während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung eine umlaufende Kontaktfläche zwischen dem ersten Ausrichtstift und der Bewandung der ersten Ausrichtausnehmung ausbildet. Alternativ oder zusätzlich bildet sich während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung eine umlaufende Kontaktfläche zwischen dem zweiten Ausrichtstift und der Bewandung der zweiten Ausrichtausnehmung aus. Eine umlaufende Kontaktfläche zwischen dem ersten Ausrichtstift und der Bewandung der ersten Ausrichtausnehmung bzw. zwischen dem zweiten Ausrichtstift und der Bewandung der zweiten Ausrichtausnehmung bildet sich vorzugsweise dann aus, wenn der Querschnitt der ersten Ausrichtausnehmung den Querschnitt des ersten Ausrichtstifts an keiner Stelle überragt bzw. der Querschnitt der zweiten Ausrichtausnehmung den Querschnitt des zweiten Ausrichtstifts an keiner Stelle überragt. Wenn eine umlaufende Kontaktfläche ausgebildet wird, wird die Bewandung der ersten Ausrichtausnehmung bzw. die Bewandung der zweiten Ausrichtausnehmung vollumfänglich mit Druck beaufschlagt, sodass eine entsprechende translatorische Ausrichtung des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt in eine oder mehrere Richtungen erfolgen kann.
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Das Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass sich während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung mehrere beabstandete Kontaktflächen zwischen dem ersten Ausrichtstift und der Bewandung der ersten Ausrichtausnehmung ausbilden. Alternativ oder zusätzlich bilden sich während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung mehrere beabstandete Kontaktflächen zwischen dem zweiten Ausrichtstift und der Bewandung der zweiten Ausrichtausnehmung aus. Mehrere beabstandete Kontaktflächen bilden sich vorzugsweise dann aus, wenn die Kontur der ersten Ausrichtausnehmung die Kontur des ersten Ausrichtstifts an mehreren Stellen überragt bzw. wenn die Kontur der zweiten Ausrichtausnehmung die Kontur des zweiten Ausrichtstifts an mehreren Stellen überragt. Eine Kombination aus einem Ausrichtstift und einer Ausrichtausnehmung, welche die Ausbildung von mehreren beabstandeten Kontaktflächen bedingen, eignet sich insbesondere zum rotatorischen Ausrichten von zwei Objekten zueinander. Dadurch, dass mehrere voneinander beabstandete Kontaktflächen ausgebildet werden, werden in beabstandeten Materialregionen besonders hohe Beanspruchungen hervorgerufen. Die Position dieser Materialregionen, welche eine besonders hohe Beanspruchung aufweisen, kann zum Einstellen entsprechender Relativwinkel zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt genutzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen der erste Ausrichtstift, der zweite Ausrichtstift, die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf. Alternativ weisen der erste Ausrichtstift, der zweite Ausrichtstift, die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung jeweils einen ovalen Querschnitt auf. Insbesondere sind Ausrichtstifte mit einem kreisrunden oder ovalen Querschnitt nicht nur dazu geeignet, in eine Ausrichtausnehmung eingesetzt zu werden, welche ebenfalls einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt aufweist. Zusätzlich sind Ausrichtstifte mit einem kreisrunden oder ovalen Querschnitt auch dazu geeignet, um in Ausrichtausnehmungen mit gänzlich anderen Querschnittskonturen eingesetzt zu werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der erste Ausrichtstift, der zweite Ausrichtstift, die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung jeweils eine rotationssymmetrische oder spiegelsymmetrische Querschnittskontur auf. Insbesondere weisen der erste Ausrichtstift, der zweite Ausrichtstift, die erste Ausrichtausnehmung und/oder die zweite Ausrichtausnehmung Ausbuchtungen, Auswölbungen, Einbuchtungen und/oder Einwölbungen auf. Zum rotatorischen Ausrichten des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt ist insbesondere eine Kombination aus einem Ausrichtstift und einer Ausrichtausnehmung bevorzugt, bei welcher der Ausrichtstift einen kreisrunden Querschnitt aufweist und die Ausrichtausnehmung eine doppelt spiegelsymmetrische Querschnittskontur aufweist, welche ein erstes Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen und ein zweites Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen aufweist.
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Das Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung und/oder während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung das erste Objekt in Bezug auf das zweite Objekt translatorisch in eine oder mehrere Richtungen ausgerichtet wird. Vorzugsweise erfolgt das translatorische Ausrichten des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt mittels eines Ausrichtstifts, welcher einen kreisrunden Querschnitt aufweist und einer Ausrichtausnehmung, welche ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt aufweist, wobei der Durchmesser der Ausrichtausnehmung geringer ist als der Durchmesser des Ausrichtstifts.
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In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Einsetzens des ersten Ausrichtstifts in die erste Ausrichtausnehmung und/oder während des Einsetzens des zweiten Ausrichtstifts in die zweite Ausrichtausnehmung das erste Objekt in Bezug auf das zweite Objekt rotatorisch in eine oder mehrere Richtungen ausgerichtet. Vorzugsweise erfolgt das rotatorische Ausrichten des ersten Objekts in Bezug auf das zweite Objekt mittels eines Ausrichtstifts, welcher einen kreisrunden Querschnitt aufweist und einer Ausrichtausnehmung, welche eine doppelt spiegelsymmetrische Querschnittskontur aufweist, wobei die Ausrichtausnehmung ein erstes Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen und ein zweites Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen aufweist. Dabei sind der Ausrichtstift und die Ausrichtausnehmung vorzugsweise derart dimensioniert, dass beim Einsetzen des Ausrichtstifts in die Ausrichtausnehmung mehrere, insbesondere vier, beabstandete Kontaktflächen zwischen dem Ausrichtstift und der Bewandung der Ausrichtausnehmung ausbilden werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Ausrichten eines ersten Objekts in Bezug auf ein zweites Objekt gelöst, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Ausrichten eines ersten Objekts in Bezug auf ein zweites Objekt nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
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1 ein Objekt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
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2 ein weiteres Objekt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
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3 eine Detaildarstellung des Objekts aus 1;
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4 eine Detaildarstellung des Objekts aus 1;
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5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer seitlichen Schnittdarstellung;
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6 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 5;
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7 eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 5;
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8 eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 5;
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9 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung während des Ausführens des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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10 den Spannungszustand eines Verformungsabschnitts während des Ausführens des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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11 den Spannungszustand eines Verformungsabschnitts nach dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Objekt 12, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf ein anderes Objekt ausgerichtet werden kann. Das Objekt 12 ist als rechteckige flache Platte ausgebildet und weist eine erste Ausrichtausnehmung 14a sowie eine zweite Ausrichtausnehmung 14b auf.
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Die erste Ausrichtausnehmung 14a wird von einem ersten Verformungsabschnitt 16a umgeben, wobei der erste Verformungsabschnitt 16a elastisch verformbar ausgebildet ist. Die zweite Ausrichtausnehmung 14b wird von einem zweiten Verformungsabschnitt 16b umgeben, wobei der zweite Verformungsabschnitt 16b elastisch verformbar ausgebildet ist. Die erste Ausrichtausnehmung 14a und der erste Verformungsabschnitt 16a sind schräg gegenüberliegend von der zweiten Ausrichtausnehmung 14b und dem zweiten Verformungsabschnitt 16b angeordnet.
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Der erste Verformungsabschnitt 16a weist eine reduzierte Materialstärke in Bezug auf den, den ersten Verformungsabschnitt 16a umgebenden Materialabschnitt auf. Der zweite Verformungsabschnitt 16b weist ebenfalls eine reduzierte Materialstärke in Bezug auf den, den zweiten Verformungsabschnitt 16b umgebenden Materialabschnitt auf.
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2 zeigt ein Objekt 10, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf das Objekt 12 aus 1 ausgerichtet werden kann. Das gezeigte Objekt 10 ist ebenfalls als rechteckige flache Platte ausgebildet und weist einen ersten Ausrichtstift 18a und einen zweiten Ausrichtstift 18b auf.
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Der erste Ausrichtstift 18a und der zweite Ausrichtstift 18b sind integraler Bestandteil des Objekts 10. Der erste Ausrichtstift 18a ist schräg gegenüberliegend von dem zweiten Ausrichtstift 18b angeordnet. Die erste Ausrichtausnehmung 14a aus 1 ist dazu eingerichtet, den ersten Ausrichtstift 18a aus 2 aufzunehmen. Außerdem ist die zweite Ausrichtausnehmung 14b aus 1 dazu eingerichtet, den zweiten Ausrichtstift 18b aus 2 aufzunehmen. Der erste Ausrichtstift 18a und der zweite Ausrichtstift 18b weisen einen kreisrunden Querschnitt auf.
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Wie in 3 gezeigt, weist die zweite Ausrichtausnehmung 14b aus 1 eine doppelt spiegelsymmetrische Querschnittskontur auf. Die gezeigte zweite Ausrichtausnehmung 14b weist insgesamt vier Auswölbungen auf, wobei jeweils zwei im Wesentlichen gleich große Auswölbungen gegenüberliegend angeordnet sind.
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Wenn der zweite Ausrichtstift 18b aus 2 in die zweite Ausrichtausnehmung 14b in 3 eingesetzt wird, kommt es zur Ausbildung von insgesamt vier beabstandeten Kontaktflächen zwischen dem zweiten Ausrichtstift 18b und der Bewandung der zweiten Ausrichtausnehmung 14b und somit zu einer rotatorischen Ausrichtung des Objekts 10 in Bezug auf das Objekt 12. Die Materialstärke des zweiten Verformungsabschnitts 16b nimmt mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung 14b zu. Somit nimmt die Elastizität des zweiten Verformungsabschnitts 16b mit zunehmender Entfernung von der zweiten Ausrichtausnehmung 14b ab.
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Wie in 4 gezeigt, ist die erste Ausrichtausnehmung 14a als kreisrundes Durchgangsloch ausgebildet. Wenn der erste Ausrichtstift 18a aus 2 in die erste Ausrichtausnehmung 14a in 4 eingesetzt wird, kommt es zu einer Ausbildung einer umlaufenden Kontaktfläche zwischen dem ersten Ausrichtstift 18a und der Bewandung der ersten Ausrichtausnehmung 14a und somit zu einer translatorischen Ausrichtung des Objekts 10 in Bezug auf das Objekt 12. Die Materialstärke des ersten Verformungsabschnitts 16a nimmt mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung 14a zu. Gleichzeitig nimmt die Elastizität des ersten Verformungsabschnitts 16a mit zunehmender Entfernung von der ersten Ausrichtausnehmung 14a ab.
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5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einem ersten Objekt 10 und einem zweiten Objekt 12. Das erste Objekt 10 weist zwei Ausrichtstifte auf, wobei in der gezeigten Ansicht lediglich der Ausrichtstift 18b gezeigt ist. Das zweite Objekt 12 weist zwei Ausrichtausnehmungen auf, wobei in der dargestellten Ansicht lediglich die Ausrichtausnehmung 14b gezeigt ist. Der Ausrichtstift 18b ist in die Ausrichtausnehmung 14b eingesetzt.
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Wie 6 zeigt, weist der Ausrichtstift 18b aus 5 einen kreisrunden Querschnitt auf. Die Ausrichtausnehmung 14b weist eine doppelt spiegelsymmetrische Querschnittskontur auf, wobei die Querschnittskontur der Ausrichtausnehmung 14b eine erste Symmetrieachse 24 und eine zweite rechtwinklig zu der ersten Symmetrieachse 24 angeordnete zweite Symmetrieachse 26 aufweist.
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Der Ausrichtstift 18b und die Ausrichtausnehmung 14b sind derart dimensioniert, dass insgesamt vier Überschneidungen 20a bis 20d und vier Hohlräume 22a bis 22d ausgebildet werden. Die dargestellte Ansicht zeigt die Ausgangsgröße des Ausrichtstifts 18b und der Ausrichtausnehmung 14b und berücksichtigt nicht die Formveränderung, welche durch das Einsetzen des Ausrichtstifts 18b in die Ausrichtausnehmung 14b erfolgt. Im Bereich der Überschneidungen 20a bis 20d kommt es beim Einsetzen des Ausrichtstifts 18b in die Ausrichtausnehmung 14b zu einer elastischen Verformung des Verformungsabschnitts 16b, sodass sich in diesen Bereichen eine erhöhte Materialbeanspruchung einstellt.
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7 zeigt die Überschneidungen 20a, 20c aus 6 noch einmal in einer seitlichen Schnittdarstellung. Die dargestellte Ansicht zeigt nochmals die Ausgangsgröße des Ausrichtstifts 18b und der Ausrichtausnehmung 14b und berücksichtigt nicht die Formveränderung, welche durch das Einsetzen des Ausrichtstifts 18b in die Ausrichtausnehmung 14b erfolgt.
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8 zeigt die Hohlräume 22a, 22c aus 6 noch einmal in einer seitlichen Schnittdarstellung. Die dargestellte Ansicht zeigt nochmals die Ausgangsgröße des Ausrichtstifts 18b und der Ausrichtausnehmung 14b und berücksichtigt nicht die Formveränderung, welche durch das Einsetzen des Ausrichtstifts 18b in die Ausrichtausnehmung 14b erfolgt.
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Aus 7 und 8 ist ersichtlich, dass sich während des Einsetzens des Ausrichtstifts 18b in die Ausrichtausnehmung 14b mehrere beabstandete Kontaktflächen zwischen dem Ausrichtstift 18b und der Bewandung der Ausrichtausnehmung 14b ausbilden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bilden sich die beabstandeten Kontaktflächen zwischen dem Ausrichtstift 18b und der Bewandung der Ausrichtausnehmung 14b in den Bereichen der Überschneidungen 20a bis 20d (6) aus.
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9 zeigt eine elastische Verformung eines Verformungsabschnitts 16a eines Objekts 12 während des Einsetzens eines Ausrichtstifts 18a eines Objekts 10 in eine Ausrichtausnehmung 14a des Objekts 12. Der Verformungsabschnitt 16a weist eine reduzierte Materialstärke in Bezug auf den, den Verformungsabschnitt 16a umgebenden Materialabschnitt des Objekts 12 auf. Die Ausrichtausnehmung 14a ist als Durchgangsloch ausgebildet. Die Elastizität des Verformungsabschnitts 16a nimmt mit zunehmender Entfernung von der Ausrichtausnehmung 14a ab, da die Materialstärke des Verformungsabschnitts 16a mit zunehmender Entfernung von der Ausrichtausnehmung 14a zunimmt.
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10 zeigt schematisch die Spannungsverteilung innerhalb eines Verformungsabschnitts 16b eines Objekts 12 während des Einsetzens eines Ausrichtstifts (nicht dargestellt) in eine Ausrichtausnehmung 14b des Objekts 12. Die Ausrichtausnehmung 14b weist eine doppelt spiegelsymmetrische Querschnittskontur auf, welche ein erstes Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen und ein zweites Paar von gegenüberliegenden Auswölbungen aufweist. Die dargestellte Spannungsverteilung sowie die damit verbundene Verformung ergibt sich beim Einsetzen eines Ausrichtstifts, welcher einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
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Zwischen den Auswölbungen der Ausrichtausnehmung 14b befinden sich Materialabschnitte des Verformungsabschnitts 16b des Objekts 12, welche jeweils einer ersten Spannungszone 28a–28d zugeordnet werden können. Das Spannungsniveau innerhalb dieser Materialabschnitte ist während des Einsetzens des Ausrichtstifts vergleichsweise gering. Die Maximalbeanspruchung des Verformungsabschnitts 16b ergibt sich innerhalb der gegenüberliegenden Spannungszonen 30a, 30b, welche jeweils an der Stirnseite von zwei gegenüberliegenden Auswölbungen positioniert sind. Ein leicht geringeres Spannungsniveau herrscht in den Spannungszonen 32a, 32b, welche ebenfalls jeweils an der Stirnseite von zwei gegenüberliegenden Auswölbungen positioniert sind. Die Darstellung zeigt, dass das Spannungsniveau an den Stirnseiten von Auswölbungen mit steigender Auswölbungsgröße zunimmt. Die Spannungszonen 28a–28d, 30a, 30b, 32a, 32b werden von der Spannungszone 34 umgeben, welche wiederum ein geringeres Spannungsniveau aufweist. Eine weitere Spannungszone 36 umgibt die Spannungszone 34, wobei das Spannungsniveau innerhalb der Spannungszone 36 nochmals verringert ist. 11 zeigt schematisch die Spannungsverteilung innerhalb eines Verformungsabschnitts 16b eines Objekts 12 nach dem Einsetzen eines Ausrichtstifts 18b in eine Ausrichtausnehmung 14b des Objekts 12.
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Die maximale Materialbeanspruchung liegt nach dem Einsetzen des Ausrichtstifts 18b in den Materialbereichen, welchen die Spannungszonen 38a–38d zugordnet werden können. Die Spannungszonen 38a–38d umfassen die Kontaktflächen zwischen dem Ausrichtstift 18b und der Bewandung der Ausrichtausnehmung 14b. Die Spannungszonen 38a, 38d befinden sich auf der Achse 46a, wobei die Spannungszonen 38b, 38c sich auf der Achse 46b befinden. Die Achsen 46a und 46b verlaufen parallel zueinander und zusätzlich parallel zu der Ausrichtachse 48, auf welcher eine weitere Ausrichtausnehmung (nicht dargestellt) des Objekts 12 angeordnet ist.
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Die einzelnen Spannungszonen 38a–38d werden jeweils umgeben von einer Spannungszone 40a–40d mit einem geringeren Spannungsniveau. Ein noch geringeres Spannungsniveau herrscht in den Spannungszonen 42a, 42b, wobei die Spannungszone 42a die Spannungszonen 40a, 40d umgibt und die Spannungszone 42b die Spannungszonen 40b, 40c umgibt. Ein minimaler Spannungswert liegt noch in der Spannungszone 44 vor, welche die Spannungszonen 42a und 42b umgibt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes Objekt
- 12
- zweites Objekt
- 14a, 14b
- Ausrichtausnehmungen
- 16a, 16b
- Verformungsabschnitte
- 18a, 18b
- Ausrichtstifte
- 20a–20d
- Überschneidungen
- 22a–22d
- Hohlräume
- 24
- Symmetrieachse
- 26
- Symmetrieachse
- 28a–28d
- Spannungszonen
- 30a, 30b
- Spannungszonen
- 32a, 32b
- Spannungszonen
- 34
- Spannungszone
- 36
- Spannungszone
- 38a–38d
- Spannungszonen
- 40a–40d
- Spannungszonen
- 42a, 42b
- Spannungszonen
- 44
- Spannungszone
- 46a, 46b
- Achsen
- 48
- Ausrichtachse
- 100
- Vorrichtung
