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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren von Bauteilen, ein Kontaktelement sowie eine Verwendung eines Kraftsensors.
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Karosseriebauteile, wie beispielsweise Motorhauben und Heckklappen, sind meist über Scharniere gelenkig mit der jeweiligen Fahrzeugkarosserie verbunden. In einer Anschlaglage bzw. Endlage ist das Karosseriebauteil weiterhin in einer Verriegelungseinrichtung eingerastet bzw. verriegelt und liegt ferner an z. B. zwei Anschlagpuffern an, sodass das Karosseriebauteil zusammen mit sich anschließenden Karosserieaußenteilen eine im Wesentlichen geschlossene Einheit bildet. Derartige Anschlagpuffer sind z. B. in ihrer Höhe bzw. Länge verstellbar. In einem korrekt eingestellten Zustand liegt das jeweilige Karosseriebauteil gegenüber der Verriegelungseinrichtung, beispielsweise dem Heckklappenschloss, und den Scharnieren als Gegenlager mit einer vorgegebenen Vorspannung an. Aktuelle Einstell- bzw. Prüfverfahren basieren beispielsweise auf einer Ermittlung der Anpresskraft durch die Reibungskraft im Bereich der (Anschlag-) Puffer und Gegenlager. Die Reibungskraft wird dabei z. B. mittels „papierähnlicher“ Streifen ermittelt. Insbesondere durch die indirekte Messung (Ermittlung der Anpresskraft durch die Reibungskraft) ist dieser Ansatz allerdings sehr ungenau und zudem stark personenabhängig. Auch die Abnutzung und der Verschleiß der Arbeitsmittel sind ein Problem.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Positionieren von Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen, ein Kontaktelement, insbesondere ein Pufferelement oder ein Anschlagelement, sowie eine Verwendung eines Kraftsensors anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei ein schnelles und effizientes Einstellen von Bauteilen, beispielsweise Karosseriebauteilen, insbesondere zueinander, ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Kontaktelement gemäß Anspruch 8 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Positionieren von Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen, insbesondere zueinander, die Schritte:
- - Bereitstellen eines Erfassungssystems, umfassend einen Kraftsensor bzw. zumindest einen Kraftsensor;
- - Anordnen des Kraftsensors bzw. des zumindest einen Kraftsensors in und/oder an einem Kontaktbereich zweier Bauteile, wobei zumindest eines der Bauteile beweglich angeordnet bzw. gelagert ist;
- - Erfassen einer Kraft bzw. eines Kraftwerts im Kontaktbereich in einer Kontaktstellung der Bauteile.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei den Bauteilen insbesondere um Karosserie- und/oder Rahmenbauteile eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Hierbei ist beispielsweise ein erstes Bauteil ein Abschnitt einer Karosserie bzw. ein Rahmenbauteil einer Karosserie und ein zweites Bauteil beispielsweise eine Heckklappe eines Fahrzeugs. Zweckmäßigerweise ist das Verfahren also ein Verfahren zum Einstellen einer Heckklappe eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren analog und entsprechend auch zum Einstellen einer Motorhaube oder anderer beweglicher Teile bzw. Klappen, beispielsweise an einer Fahrzeugkarosserie, geeignet ist. Ohne eine Beschränkung der Allgemeinheit beziehen sich die nachfolgenden Ausführungen auf das Beispiel „Heckklappe“. Mit dem Kontaktbereich ist insbesondere derjenige Bereich gemeint, in welchem das erste und das zweite Bauteil bzw. die Heckklappe und die Karosserie bzw. der Rahmen in einer Kontakt- oder Endstellung, insbesondere in einer Schließstellung, in Kontakt sind. Bei einer Heckklappe sind in der Regel (neben dem eigentlichen Türschloss) zwei Kontaktbereiche vorgesehen, wobei jeder der Kontaktbereiche zweckmäßigerweise ein Anschlagelement und ein dazu korrespondierendes Pufferelement aufweist. Bei dem Puffer bzw. Pufferelement kann es sich beispielsweise um einen im Wesentlichen zylindrischen Körper aus beispielsweise einem Kunststoffmaterial handeln, welcher in der Kontakt- bzw. Schließstellung an einer entsprechend ausgebildeten Anschlagfläche bzw. einem Anschlagelement, welches an der Karosserie bzw. am Rahmen vorgesehen ist, aufliegt. Bei dem Anschlag bzw. dem Anschlagelement kann es sich um einen (im Wesentlichen dünnen) Kunststoffstreifen oder dergleichen handeln. Der Anschlag kann auch durch den Rahmen bzw. den Bereich der Karosserie selbst ausgebildet sein, wobei dann der Puffer entsprechend ausgebildet ist, um keine Kratzer oder dergleichen zu erzeugen. Mit Vorteil ist nun das Erfassungssystem vorgesehen, welches den (zumindest einen) Kraftsensor aufweist, wobei dieser im Kontaktbereich angeordnet wird, wodurch die Kräfte, insbesondere in der Schließ- bzw. Kontaktstellung, erfasst, übermittelt und weiterverarbeitet werden können. Dieses Verfahren verbessert die Prozesssicherheit bei der Einstellung und Prüfung der Komponenten durch eine direkte Messung der vorhandenen Kräfte an den Komponenten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Ausgeben bzw. Anzeigen des Kraftwertes.
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Mit anderen Worten umfasst das Verfahren den Schritt der Visualisierung des Kraftwerts, insbesondere zur Überprüfung oder ggf. Nachstellung. Zweckmäßigerweise umfasst das Erfassungssystem dementsprechend Anzeigemittel, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Displays bzw. Bildschirme. Ein derartiges Display kann beispielsweise während der Durchführung des Verfahrens im Bereich einer Heckscheibe bzw. in Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein, sodass sofort ein eingestellter bzw. anliegender Kraftwert erkannt werden kann. Durch die Visualisierung, insbesondere durch die digitale Visualisierung, der ermittelten Messungen bzw. Ergebnisse kann eine vereinfachte, schnelle und prozesssichere Regelung der vorgegebenen Soll-Werte bzw. ggf. eine Nachstellung durch den Werker/Mitarbeiter realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, wobei im Kontaktbereich ein Pufferelement und/oder Anschlagelement vorgesehen ist, den Schritt:
- - Anordnen des Kraftsensors auf, an oder in dem Pufferelement und/oder Anschlagelement.
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Zweckmäßigerweise ist das Erfassungssystem bzw. der Kraftsensor dahingehend ausgebildet, dass er schnell in den Kontaktbereich integriert werden kann, beispielsweise indem er aufgesteckt oder aufgeklebt wird. Hierdurch ist das Verfahren mit Vorteil sowohl leicht in die Serienfertigung integrierbar als auch später in den Werkstätten verwendbar.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Erfassungssystem eine Auswerteeinheit, welche über ein Übertragungsmittel, beispielsweise ein entsprechendes Kabel, mit dem Kraftsensor funktional verbunden ist. In der Auswerteeinheit erfolgt die Auswertung der, beispielsweise, Spannungssignale des Kraftsensors. Gemäß einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit auch im Bereich des Kraftsensors ausgebildet bzw. integriert sein. Eine Signalübertragung kann, beispielsweise zu dem vorgenannten Display, auch kabellos erfolgen. Die Auswerteeinheit kann als, bevorzugt stoßfeste sowie staubund wassergeschützte, Handsendereinheit ausgebildet sein. Um die erfassten Werte und Daten in lesbare Daten umzuwandeln kann ein Rechensystem, beispielsweise ein Laptop oder PC, vorgesehen sein. Auch die Auswerteeinheit kann durch das Rechensystem bereitgestellt werden, das vorgenannte Handgerät dient dann vorwiegend der Datenübermittlung bzw. - Übertragung.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Nachstellen/Einstellen/Justieren zumindest eines der Bauteile und/oder eines im Kontaktbereich angeordneten Kontaktelements, beispielsweise des Anschlagelements oder des Pufferelements.
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So können mit dem Verfahren mit Vorteil z. B. auch die Spaltmaße eingestellt bzw. korrigiert werden, bei gleichzeitiger Berücksichtigung bzw. Überwachung der auftretenden Kräfte im Kontaktbereich. So ist es z. B. möglich, über die Einstellung der Anschlagelemente bzw. der Pufferelemente einen geringen Verzug der Heckklappe zu korrigieren. Bislang war es nicht möglich, hierbei die dabei auftretenden Kräfte in den Kontaktbereichen zu überwachen, um beispielsweise sicherzustellen, dass die dort wirkenden Kräfte, insbesondere Vorspannkräfte, ausreichend sind, um bei den verschiedensten Fahranforderungen eine vibrationsfreie Lagerung der Heckklappe zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt:
- - Kontinuierliches Auswerten bzw. Erfassen und/oder Weiterverarbeiten von Messwerten.
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So werden gemäß einer Ausführungsform beispielsweise die erfassten Daten zur Einstellung bzw. Voreinstellung anderer Fahrzeuge verwendet. Damit ist es möglich, die Anschlagelemente bzw. Pufferelemente bereits so einzustellen, dass ggf. gar kein Nachstellen mehr erforderlich ist. Das Verfahren dient dann lediglich noch der Überwachung. Alternativ können die erfassten Messwerte auch für die vorgelagerten Prozessstufen verwendet werden, um zu erkennen, ob beispielsweise die Fertigungstoleranzen, beispielsweise bei der Heckklappe, zugenommen haben. So können in der Produktion frühzeitig Probleme erkannt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Messen bzw. Auswerten von Normalkräften und/oder Seitenkräften.
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Mit Vorteil können Kraftsensoren der unterschiedlichsten Typen verwendet werden, beispielsweise Kraftsensoren, welche insbesondere Kräfte in Normalkraftrichtung, bezogen auf eine Anschlagfläche des Anschlagelements bzw. des Pufferelements, erkennen bzw. messen. Gemäß einer Ausführungsform können auch Kraftsensoren verwendet werden, welche im Wesentlichen quer dazu Kräfte aufnehmen bzw. detektieren können, mit anderen Worten also seitliche Kräfte. Damit ist es ggf. möglich, fehlerhafte Einbaulagen der Bauteile zueinander zu erkennen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommt als Kraftsensor ein Foliendrucksensor (vgl. z .B. Tekscan Typ A401) zum Einsatz.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt:
- - Zuordnen des Kraftwerts einem Bauteil, einer Baugruppe, einer Baueinheit oder insbesondere einem Fahrzeug.
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Zweckmäßigerweise werden die erfassten Werte dem zugrundeliegenden Fahrzeug zugeordnet. Zur Zuordnung bzw. Erfassung (des jeweiligen Fahrzeugs) können z. B. Barcodeleser bzw. -Scanner oder andere geeignete Lesemittel verwendet werden. Bevorzugt sind auch Mittel zum Archivieren bzw. Speichern der Daten vorgesehen.
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Die Erfindung richtet sich auch auf ein Kontaktelement, insbesondere Pufferelement oder Anschlagelement, umfassend einen Kraftsensor.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Kraftsensor im und/oder am Kontaktelement angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist der Kraftsensor insbesondere austauschbar angeordnet, kann also beispielsweise aufgeklebt oder aufgesteckt werden. Zweckmäßigerweise ist der Kraftsensor dabei so gestaltet, dass er eine bestimmt Dicke bzw. Stärke aufweist, welche bei der ggf. nachfolgenden Justierung, beispielsweise des Pufferelements, berücksichtigt werden kann. Alternativ ist der Kraftsensor auch derart dünn ausgebildet, dass dessen Stärke vernachlässigt werden kann. Grundsätzlich gilt, dass der Kraftsensor mit Vorteil direkt im Kraftfluss im Kontaktbereich angeordnet ist, um die auftretenden Kräfte möglichst genau und direkt zu erfassen. Alternativ kann aber auch, je nach Lage des Kraftsensors, eine ggf. indirekte Kraftmessung durchgeführt werden, wenn dies beispielsweise aus Bauraumgründen gewünscht ist.
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Wie bereits erwähnt, ist der Kraftsensor zweckmäßigerweise ausgelegt, Kraftkomponenten in zumindest zwei Raumrichtungen zu messen.
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Die Erfindung richtet sich weiter auf eine Verwendung eines Kraftsensors zum Einstellen, Justieren bzw. Positionieren von Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen, insbesondere zueinander.
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Für das Kontaktelement sowie für die Verwendung gelten die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend sowie umgekehrt und untereinander. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens mit Bezug auf die beigefügte Figur.
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung einer geöffneten Heckklappe eines Fahrzeugs zum Verdeutlichen des Verfahrens.
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1 zeigt ein erstes Bauteil bzw. ein Rahmenbauteil 10, an welchem ein zweites Bauteil 20, insbesondere eine Heckklappe, drehbar über ein entsprechendes Scharnier gelagert ist. Die beiden Bauteile 10 und 20 sind zueinander halb geöffnet dargestellt, wobei mit dem Bezugszeichen 40 ein Kontaktbereich skizziert ist, welcher einen an der Heckklappe 20 angeordneten Puffer 42 und ein an dem Rahmenbauteil 10 angeordneten Anschlag 44 umfasst. In diesem Bereich ist ein Erfassungssystem 30 angeordnet, wobei in der hier skizzierten Darstellung ein Kraftsensor 32 auf dem Anschlag 44 positioniert ist. Tatsächlich ist über das Bezugszeichen 32 lediglich die mögliche Lage des Kraftsensors skizziert, welcher im Übrigen nicht zu erkennen ist. Über die gestrichelte Linie ist dargestellt, dass in einer Kontakt-, End- bzw. Schließstellung das Pufferelement 42 auf dem Anschlag 44 aufliegt. Dadurch dass nun der Kraftsensor 32 in diesem Bereich angeordnet ist, können direkt und unmittelbar die Kräfte in diesem Bereich ermittelt und ggf. mittels einer hier nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung, beispielsweise in Form eines Displays, angezeigt bzw. ausgegeben werden. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen F2 die Normalkraftrichtung bzw. eine erste Kraftrichtung. Je nach Ausgestaltung bzw. Art des verwendeten Kraftsensors könnten (zusätzlich oder alternativ) auch Kräfte in einer zweiten Richtung F1, also beispielsweise quer dazu, erfasst werden, um beispielsweise etwaige Verspannungen zu detektieren. Das Erfassungssystem 30 umfasst weiter eine Auswerteeinheit 34, welche über ein Übertragungsmittel 33, beispielsweise ein entsprechendes Kabel, mit dem Kraftsensor 32 funktional verbunden ist. In der Auswerteeinheit 34 erfolgt die Auswertung der, beispielsweise, Spannungssignale des Kraftsensors 32. Gemäß einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit auch im Bereich des Kraftsensors 32 ausgebildet bzw. integriert sein. Eine Signalübertragung kann, beispielsweise zu dem vorgenannten Display, auch kabellos erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes Bauteil, Karosserie, Rahmenbauteil
- 20
- zweites Bauteil, Heckklappe
- 30
- Erfassungssystem
- 32
- Kraftsensor
- 33
- Übertragungsmittel
- 34
- Auswerteeinheit
- 40
- Kontaktbereich
- 42
- Puffer, Pufferelement
- 44
- Anschlag, Anschlagelement
- F1
- erste Kraftrichtung, Normalkraft(-Richtung)
- F2
- zweite Kraftrichtung
