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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils im Verlauf einer Applikation eines Dichtungsprofils auf das Bauteil.
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Derartige Dichtungsprofile sind beispielsweise dafür vorgesehen eine dichtende Verbindung zwischen einer Karosserieöffnung und dem in ihr eingesetzten Karosserieteil herzustellen. Die Dichtungsprofile können entweder karosserieseitig oder karosserieteilseitig oder beiderseits angebracht sein. Bei einem Karosserieteil kann es sich beispielsweise um einen Türzusammenbau, einen Kofferraumdeckel oder ein Schiebedachelement handeln. Vorliegend geht es darum, ein Dichtungsprofil auf eine Außenseite des Türzusammenbaus zu applizieren, der anschließend in einer Montagesituation in den Türausschnitt der Karosserie eingesetzt wird. Das Dichtungsprofil wird auf einen Klebeflansch der Fahrzeugtür aufgeklebt, beispielsweise mit einem sogenannten Applikationskopf. Ein Klebeflansch ist hierbei im Allgemeinen der Bereich eines Karosserieflanschen oder Türflansches, auf den das Dichtungsprofil appliziert wird.
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Im Stand der Technik ist ein als „direktes Anrollen“ bezeichnetes Verfahren zum Anbringen eines Dichtungsprofils auf einen Türzusammenbau bekannt. Hierbei wird das Dichtungsprofil von einer Endlosrolle oder als abgelängtes Teilstück aus einem Magazin mittels eines Anrollkopfes - auch Applikationskopf genannt - gefördert und der Vorschub auf das Karosserieseitenteil geregelt. Auf der Endlosrolle ist ein Vielfaches der auf ein Karosseriebauteil zu applizierenden Länge des Dichtungsprofils bevorratet bzw. magaziniert. Hierbei ist bei einer möglichen Verfahrensvariante das Karosseriebauteil an sich in einer bewegbaren Halterungsvorrichtung, beispielsweise über einen Industrieroboter, bewegbar aufgenommen und wird an dem ortsfesten Anrollkopf, und damit an der Andrückrolle, vorbeigeführt, der dabei das Dichtungsprofil auf dem Karosseriebauteil appliziert. Problematisch hierbei ist, dass das Karosseriebauteil aus dem Gehänge bzw. der Bauteilzuführung einer Transportvorrichtung entnommen, und zur Applikationseinheit geführt werden muss. Dies ist mit einem hohen apparativen und logistischen Aufwand verbunden.
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In einer weiteren möglichen Verfahrensvariante wird ein mobiler beziehungsweise robotergeführter Anrollkopf, welcher beispielsweise über einen Handhabungsroboter geführt wird, an dem stationären Karosseriebauteil umlaufend entlanggeführt. Ein Schnittmesser durchtrennt das Dichtungsprofil, sobald das Dichtungsprofil rings um in dem Türausschnitt des Karosseriebauteils appliziert wurde. Diese Verfahrensvariante wird beispielsweise in der
DE 10 2009 037 215 A1 beschrieben, wobei die Schrift auch noch eine weitere Variante beschreibt, bei der nämlich ein fertig konfiguriertes Dichtungsprofil auf eine Applikationsplatte aufgesteckt wird und diese anschließend dem Bauteil genähert wird und das Dichtungsprofil verklebt wird.
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Für beide soeben beschriebene Verfahrensvarianten gilt, dass nach dem umfänglichen Anbringen des Dichtungsprofils beide Dichtungsenden, das heißt der bereits zu Beginn applizierte Anfang und das durch das Ablängen entstandene Ende, derart einander angenähert werden, dass in dem Stoßbereich ein möglichst durchgängiges Dichtungsprofil entsteht, wobei der Stoßbereich durch das Aufeinandertreffen der beiden Dichtungsendflächen entsteht und das Aufeinandertreffen je nach angewendetem Verfahren praktisch spaltfrei oder mit einem geringem Spalt zwischen den Dichtungsenden erfolgen kann. Die Dichtungsendflächen können miteinander verklebt werden, was als Stoßverklebung bezeichnet wird.
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Bei dem Applikationsprozess mit dem mobilen Anrollkopf verbleibt das beispielsweise als Türzusammenbau - auch Fahrzeugtür - ausgebildete Bauteil fortwährend in seinem sogenannten Transportgehänge, über das das Bauteil auch weiteren Montagestationen zugeführt werden kann, bis schlussendlich die Montage in dem Türausschnitt des Karosserieseitenteils erfolgt. Da allerdings das Bauteil zunächst in dem Transportgehänge nicht in einem für die bei der Applikation auftretenden Kräfte ausreichenden Maße fixiert ist, muss eine zusätzliche Fixierung beziehungsweise ein zusätzliches Spannen des Bauteils in dem Transportgehänge während des Applikationsprozesses erfolgen. Diese zusätzliche Fixierung soll eine Bewegung des Bauteils innerhalb des Transportgehänges während des Applikationsprozesses minimieren, wenn nicht sogar eliminieren, so dass das Dichtungsprofil innerhalb der geforderten Lagetoleranzen appliziert werden kann.
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Die Bauteile sind in dem Transportgehänge an den bauteilseitigen Scharnierhälften gehalten, so dass ein zusätzliches Spannen oder Fixieren im Bereich der hinteren Fensterbrüstung nahe der B-Säule bei Vordertüren beziehungsweise nahe der C-Säule bei Fondtüren möglich ist. Entscheidend ist, dass durch das zusätzliche Spannen oder Fixieren des Bauteils im Transportgehänge durch eine irgendwie geartete Vorrichtung keine unerlaubte Behinderung des Anrollkopfes während des Applikationsprozesses entsteht. Grundsätzlich kann eine Anbindung einer derartigen Spannvorrichtung von der Seite des Außenblechs her oder von der Seite des Innenblechs her erfolgen, wobei in beiden Fällen besondere Rahmenbedingungen zu berücksichtigen sind. Bei einer Anbindung von der Seite des Außenblechs her gilt es zu berücksichtigen, dass bei dem Transportgehänge unterschiedliche Typen und für diese unterschiedliche Antriebe zum Einsatz kommen können. Bei einer Anbindung von der Seite des Innenblechs her gilt es zu berücksichtigen, dass der Applikationsprozess durch den Anrollkopf üblicherweise ebenfalls auf der Innenseite erfolgt, so dass hier eine Kollision zwischen dem Anrollkopf und der Spannvorrichtung zu vermeiden ist, da der Anrollkopf eine volle 360°-Drehung um das mittels der Spannvorrichtung stationär fixierte Bauteil macht.
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Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Spannvorrichtung bereitzustellen, die ein Bauteil in einem Transportgehänge zu spannen vermag, ohne dabei die Bewegung des Anrollkopfes zu behindern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils im Verlauf einer Applikation eines Dichtungsprofils auf das Bauteil, mit einem Spannelement zum Spannen des Bauteils, einer bodenfesten Verfahrschiene und einem auf der Verfahrschiene verfahrbaren Kopplungswagen, über den das Spannelement auf der Verfahrschiene abgestützt ist und der während einer Verfahrbewegung das Spannelement und die Verfahrschiene zur Beibehaltung der relativen Positionierung des Spannelements bezogen auf die Verfahrschiene kinematisch koppelt.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Verfahrbewegung des Kopplungswagens um eine Ausweichbewegung vor dem die Applikation durchführenden Anrollkopf bzw. der hierbei durchgeführten Bewegung des Anrollkopfes. Er ist bevorzugt, dass die Verfahrbewegung des Kopplungswagens auf der Verfahrschiene über einen pneumatischen Antrieb, der beispielsweise einen Pneumatikzylinder umfassen kann, ausgeführt ist. Somit kann auf eine aufwändige Positionsregelung des Spannelements, beispielsweise über zwei zueinander gesteuerte Servoachsen, verzichtet werden. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Spannvorrichtung an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung angeschlossen, über die sowohl die Bewegung des Anrollkopfes während des Applikationsprozesses als auch die zum Ausweichen vor dem Anrollkopf nötige Verfahrbewegung des Kopplungswagens gesteuert wird. Der entscheidende erfindungsgemäße Gedanke, der der Spannvorrichtung zugrunde liegt, besteht darin, dass einerseits das zu fixierende Bauteil über das Spannelement in einer festen Position gehalten werden kann, so dass das Dichtungsprofil innerhalb der geforderten Lagetoleranzen appliziert werden kann, und andererseits die Spannvorrichtung derart beweglich beziehungsweise nachgiebig ausgeführt ist, dass sie dem sich bewegenden Anrollkopf ausweichen kann, sodass eine Kollision ausgeschlossen ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die kinematische Kopplung zwischen der Verfahrschiene und dem Spannelement über eine auf dem Kopplungswagen verlaufende Seilumlenkung erfolgt. Bei einer Seilumlenkung handelt es sich grundsätzlich um eine einfach zu installierende und einfach zu wartende Einrichtung.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilumlenkung an der Verfahrschiene und an dem Spannelement gehalten wird, um eine Relativbewegung zwischen dem Kopplungswagen und der Verfahrschiene in eine entgegengerichtete Relativbewegung zwischen dem Spannelement und dem Kopplungswagen zu übertragen. Hierbei ist vorgesehen, dass das Seil der Seilumlenkung frei über den Kopplungswagen entlang der Umlenkungen laufen kann. In einer konkreten Ausgestaltung, bei der die Verfahrschiene horizontal auf dem Boden befestigt ist, ist zweckmäßigerweise eine lineare Verfahrbewegung des Kopplungswagens auf der Verfahrschiene zu einer entgegengesetzt gerichteten Bewegung des Spannelements auf dem Kopplungswagen vorgesehen. Dies bedeutet quasi, dass einerseits der Boden und andererseits das Spannelement ihre Positionen nicht verändern und zwischen beiden der Kopplungswagen in Richtung der Verfahrbewegung hin und her bewegt werden kann. Vorteilhaft ist hierbei, wenn die Relativbewegungen zwischen dem Kopplungswagen und der Verfahrschiene und die Relativbewegung zwischen dem Spannelement und dem Kopplungswagen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilumlenkung zwei komplementär zueinander verlaufende Zugseile aufweist. Hierdurch wird eine gleichmäßige Bewegungsübertragung in beiden Richtungen der Verfahrbewegung erreicht. Konkreter Ausgestaltung sind die Zugseile als Stahlseile ausgeführt. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Zugseile an dem Kopplungswagen über eine jeweils gleiche Anzahl an Umlenkrollen geführt sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen
- 1 ein Bauteil in Form einer Fahrzeugtür in einem Transportgehänge;
- 2 ein Bauteil in Form einer Fahrzeugtür in einem Transportgehänge mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
- 3 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung als Einzelheit und
- 4a, 4b verschiedene Verfahrpositionen der Spannvorrichtung.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein als Fahrzeugtür ausgebildetes Bauteil 2, welches in einem Transportgehänge 8 scharnierseitig gehalten ist. Eine derartige Halterung ist beispielsweise für den Transport des Bauteils in einer Montageumgebung ausreichend. Es handelt sich bei dieser Halterung allerdings nicht um eine starre, positionsgenaue Fixierung des Bauteils bezogen auf einen Referenzpunkt. Somit ist diese alleinige Halterung des Bauteils in dem Transportgehänge nicht ausreichend für die Applikation eines Dichtungsprofils mittels eines Anrollkopfes entlang eines Umfangs der Fahrzeugtür.
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Die 2 zeigt ein Bauteil 2 in Form einer Fahrzeugtür, wobei aus Darstellungsgründen das Transportgehänge 8 lediglich strich-punktiert dargestellt ist. Neben der Halterung in dem Transportgehänge 8 ist die Fahrzeugtür 2 über eine bodenfest installierte Spannvorrichtung 10 gespannt bzw. stationär fixiert. Weiterhin ist in der 2 ein Anrollkopf 6 dargestellt, der über einen nicht dargestellten Handhabungsroboter geführt ist, so dass über den Anrollkopf 6 ein Dichtungsprofil 4 umlaufend auf die Fahrzeugtür 2 appliziert werden kann. Bei diesem Applikationsprozess des Dichtungsprofils 4 führt der Anrollkopf 6 im Wesentlichen eine 360°-Drehung um die Fahrzeugtür 2 aus. Anhand der 2 und der in ihr dargestellten Position der Spannvorrichtung 10 ist zu erkennen, dass der Anrollkopf 6 keine 360°-Drehung ausführen kann, ohne dass die Spannvorrichtung 10 in geeigneter Weise eine Verfahrbewegung ausführt. Der erfindungswesentliche Aspekt der Spannvorrichtung 10 besteht folglich darin, dass sie einerseits die Fahrzeugtür 2 stationär fixiert, so dass die Dichtungsapplikation innerhalb der geforderten Lagetoleranzen erfolgen kann, und andererseits eine derartige Beweglichkeit aufweist, so dass sie der erforderlichen Bewegung des Anrollkopfes 6 ausweichen und dieser kollisionsfrei das Dichtungsprofil 4 applizieren kann.
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Die Spannvorrichtung 10 umfasst eine bodenfeste Verfahrschiene 30, ein Spannelement 20 und einen die Verfahrschiene 30 und das Spannelement 20 verbindenden Kopplungswagen 40. Hierbei ist die Verfahrschiene 30 zweckmäßigerweise fest auf dem Boden 12 verschraubt beziehungsweise verdübelt. Das Spannelement 20 dient dazu, das Bauteil 2 zu spannen und damit in einer fest fixierten Position zu halten. Das Spannen erfolgt zweckmäßigerweise pneumatisch. Relativ gesehen hat das Spannelement 20 somit ebenfalls eine feste Position. Im Gegensatz hierzu kann der Kopplungswagen 40, welcher die Verfahrschiene 30 mit dem Spannelement 20 verbindet, über eine Verfahrbewegung zwischen Verfahrschiene 30 und Spannelement 20 bewegt werden. Somit ist der Kopplungswagen 40 dasjenige Element der Spannvorrichtung 10, das gegenüber dem Anrollkopf 6 die Ausweichbewegung während der Dichtungsapplikation ausführt. Die Verfahrschiene 30 ist in der hier dargestellten Ausgestaltung gerade ausgeführt, so dass der Kopplungswagen 40 eine geradlinige Verfahrbewegung auf der Verfahrschiene 40 ausführen kann.
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Anhand der 3 ist die Spannvorrichtung 10 als Einzelheit dargestellt. Der Kopplungswagen 40 hat im Wesentlichen eine Doppel-T-Form. Hierbei hat der Kopplungswagen 40 eine untere Traverse 42, eine obere Traverse 44 und einen die untere und obere Traverse 42,44 verbindenden Quersteg 46. Über die beiden Traversen 42, 44 und den Quersteg 46 läuft eine in ihrer Funktion noch zu beschreibende Seilumlenkung 50. Die Seilumlenkung 50 ist einerseits mit der Verfahrschiene 30 und andererseits mit dem Spannelement 20 fest verbunden. Die Seilumlenkung 50 ist mit der Verfahrschiene 30 über einen ersten Anschlagpunkt 52 und mit dem Spannelement 20 über einen zweiten Anschlagpunkt 54 verbunden. Weiterhin umfasst die untere Traverse 42 eine Rollenanordnung 70, über die der Kopplungswagen 40 auf der Verfahrschiene 30 abgestützt ist und die Verfahrbewegung ausführen kann. Das Spannelement 20 ist über eine nicht näher dargestellte Schienenanordnung auf der oberen Traverse 44 gegenüber dieser verfahrbar.
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Die Seilumlenkung 50 umfasst ein erstes Zugseil 56 und ein zweites Zugseil 58, wobei beide Zugseile 56, 58 in komplementärer Art und Weise über mehrere Umlenkrollen 601 , 602 , ..., die auf dem Kopplungswagen 40 angeordnet sind, laufen. Bevorzugt sind acht Umlenkrollen 601 bis 608 vorgesehen, von denen jeweils zwei Umlenkrollen 601 , 602 auf der unteren Traverse 42, jeweils zwei Umlenkrollen 605 , 606 auf der oberen Traverse 44 und jeweils zwei in der Tiefe versetzte Umlenkrollenpaare 603 , 604 auf dem Quersteg 46 angeordnet sind. Das erste und das zweite Zugseil 56, 58 laufen von dem ersten Anschlagpunkt 52 in entgegengesetzte horizontale Richtungen los und werden jeweils von der Umlenkrolle 601 und der Umlenkrolle 602 um 180° umgelenkt, um zu der im unteren Bereich des Querstegs 46 angeordneten Umlenkrollenpaar 603 zu laufen. Von dem Umlenkrollenpaar 603 werden die beiden Zugseile 56, 58 nach vertikal oben abgelenkt und laufen weiter zu der im oberen Bereich des Querstegs 46 angeordneten Umlenkungsrollenpaar 604 , wobei die beiden Zugseile 56, 58 sich auf ihrem Weg dorthin kreuzen. Ausgehend von der Umlenkrolle 604 nehmen die beiden Zugseile 56, 58 auf der oberen Traverse 44 einen entsprechenden Verlauf wie auf der unteren Traverse 42, nämlich in entgegengesetzte horizontale Richtungen nach außen jeweils zu den Umlenkrollen 605 , 606 , um, nachdem sie von diesen Umlenkrolle jeweils ebenfalls um 180° umgelenkt wurden, zu dem Anschlagpunkt 54 an dem Spannelement 20 zu verlaufen. Über diese Seilumlenkung erfolgt erfindungsgemäß eine kinematische Kopplung zwischen dem Spannelement 20 und der bodenfest angeordneten Verfahrschiene 30 und zwar in dem Fall, in dem der Kopplungswagen 40 auf der Verfahrschiene 30 eine Verfahrbewegung ausführt, um der Bewegung des Anrollkopfes 6 auszuweichen.
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Die kinematische Kopplung über die Seilumlenkung 50 funktioniert wie nachfolgend beschrieben: Wenn ausgehend von der in der 2 dargestellten Position der Kopplungswagen 40 auf der Verfahrschiene 30 nach rechts bewegt wird, wird über das Zugseil 58 eine Zugkraft über die soeben beschriebenen Umlenkrollen 602 , 603 , 604 und 605 auf das Spannelement 20 übertragen. Infolge der Zugkraft wird ein entsprechender Seilweg über die Seilumlenkung 50 von der oberen Traverse 44 zu der unteren Traverse 42 durchgezogen, wobei die Seilumlenkung 50 ausgelegt ist, dass eine bestimmte Verfahrbewegung zwischen dem Kopplungswagen 40 und der Verfahrensschiene 30 einen entsprechenden Seilweg über seine Umlenkung 50 durchzieht, so dass das Spannelement 20 auf der oberen Traverse 44 eine der Verfahrbewegung entsprechende aber entgegengesetzt gerichtete Bewegung aufführt. Dies führt bei einer Verfahrbewegung des Kopplungswagens 40 gegenüber der Verfahrschiene 30 dazu, dass das Spannelement 20 bezogen auf die Verfahrschiene 30 keine eigene Bewegung ausführt, sondern bezogen auf die Verfahrschiene 30 stillsteht. Aus Sicht des Kopplungswagens 40 bedeutet dies, dass dieser zwischen der Verfahrenschiene 30 und dem Spannelement 20 hin und her verfahren werden kann, ohne dass sich das Spannelement 20 bezüglich seiner Absolutposition bewegt, obwohl das Spannelement 20 über den Kopplungswagen 40 abgestützt ist.
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Die 4a) und 4b) zeigen zur Verdeutlichung die Spannvorrichtung 10 in zwei verschiedenen Positionen der Verfahrbewegung. Die 4a) zeigt die Spannvorrichtung 10 zu Beginn der Applikation des Dichtungsprofils 4 mit dem Anrollkopf 6. Ausgehend von der gezeigten Position führt der Anrollkopf 6 eine Bewegung entgegen des Uhrzeigersinns um die Fahrzeugtür 2 aus. In der 4a) ist eine Position des Anrollkopfes 6 gezeigt, in der dieser bereits die Bewegung entgegen des Uhrzeigersinns um die Fahrzeugtür 2 ausgeführt hat und das Dichtungsprofil 4 appliziert hat. Aus Darstellungsgründen sind nur Teile des Dichtungsprofils 4 gezeigt. Zu erkennen ist anhand der 4b), dass der Kopplungswagen 40 eine Verfahrwegung nach rechts ausgeführt hat, um dem Anrollkopf 6 die Möglichkeit zu geben in dem unteren linken Bereich der Fahrzeugtür 2 das Dichtungsprofil 4 zu applizieren.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bauteil
- 4
- Dichtungsprofil
- 6
- Anrollkopf
- 8
- Transportgehänge
- 10
- Spannvorrichtung
- 12
- Boden
- 20
- Spannelement
- 30
- Verfahrschiene
- 40
- Kopplungswagen
- 42
- Traverse
- 44
- Traverse
- 46
- Quersteg
- 50
- Seilumlenkung
- 52
- Anschlagpunkt
- 54
- Anschlagpunkt
- 56
- Zugseil
- 58
- Zugseil
- 60
- Umlenkrolle
- 70
- Rollenanordnung
