DE102021111328A1 - Process for constructing a bolted joint and bolted joint - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Schraubverbundes (100) aufweisend ein erstes Bauteil (1) und ein zweites Bauteil (2), insbesondere als Bestandteile einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs oder eines Frontends eines Kraftfahrzeugs, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in nicht fester Reihenfolge:- Bereitstellen des ersten Bauteils (1) mit einer Schraubenaufnahme (11),- Einschrauben einer Hammerkopfschraube (3) in die Schraubenaufnahme (11) in eine Zwischenstellung, in welcher ein Schaftabschnitt und der Schraubenkopf (31) der Hammerkopfschraube (3) über die Schraubenaufnahme (11) hinausragen,- Bereitstellen des zweiten Bauteils (2) mit einem Langloch (21) und mit wenigstens einer seitlich des Langlochs (21) angeordneten rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebung (22),- Anordnen des zweiten Bauteils (2) am ersten Bauteil (1) in eine Montageposition, in welcher sich der Schaftabschnitt durch das Langloch (21) erstreckt und der Schraubenkopf (31) über das Langloch (21) hinausragt, und- Einschrauben der Hammerkopfschraube (3) in eine Endstellung, in welcher der Schraubenkopf (31) unter Bildung einer elastischen Verspannung des Schraubverbundes (100) auf die Erhebung (22) hinaufgelaufen ist.The present invention relates to a method for constructing a screw connection (100) having a first component (1) and a second component (2), in particular as components of a lighting device of a motor vehicle or a front end of a motor vehicle, at least comprising the following method steps in a non-fixed order :- Providing the first component (1) with a screw mount (11),- Screwing a hammer-head screw (3) into the screw mount (11) in an intermediate position, in which a shank section and the screw head (31) of the hammer-head screw (3) over the screw receptacle (11), - providing the second component (2) with an elongated hole (21) and with at least one ramp-shaped and/or helical elevation (22) arranged on the side of the elongated hole (21), - arranging the second component (2) on first component (1) into an assembly position in which the shank section extends through the elongated hole (21) and the screw head (31) protrudes beyond the elongated hole (21), and screwing the hammer head screw (3) into an end position in which the screw head (31) has run up to the elevation (22) forming an elastic tension of the screw connection (100). .
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Schraubverbundes aufweisend ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, insbesondere als Bestandteile einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs oder eines Frontends eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin einen dementsprechenden Schraubverbund.The present application relates to a method for constructing a screw connection having a first component and a second component, in particular as components of a lighting device of a motor vehicle or a front end of a motor vehicle. The invention also relates to a corresponding screw connection.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Bei der Endmontage von Beleuchtungseinrichtungen oder Frontend-Komponenten von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise eine Vielzahl von Schraubverbindungen mittels automatisierter oder teilautomatisierter Prozesse aufgebaut. Dazu kommen vorwiegend Schraubautomaten zum Einsatz, welche an Robotern bzw. Cobots aufgenommen und mit zugehörigen Schraubenzuführungsvorrichtungen verbunden sind. Der Aufbau von Schraubverbindungen ist in der Regel zeitaufwendig, da beim Schraubprozess eine Vielzahl von Umdrehungen der Schraube durchzuführen sind, wobei eine zweckmäßige Regelung des dabei angelegten Drehmoments vorzunehmen ist. Aufgrund weiterer im Rahmen einer Endmontage notwendigen Prozessschritte können die beteiligten Schraubautomaten typischerweise nicht im Dauerbetrieb betrieben werden, sondern es sind Wartezeiten einzuhalten, sodass die effektive Auslastung der Schraubautomaten nachteilig gering ausfällt. Weiterhin ist die für den Aufbau von Schraubverbindungen notwendige Teilezufuhr, insbesondere der Schrauben, im Zuge der Endmontage nachteilig kompliziert und zeitaufwendig. Insgesamt ergibt sich eine komplexe und damit fehleranfällige Gesamtprozessführung bei der Endmontage.During the final assembly of lighting devices or front-end components of motor vehicles, a large number of screw connections are usually set up using automated or semi-automated processes. For this purpose, automatic screwing machines are mainly used, which are attached to robots or cobots and connected to the associated screw feeding devices. The construction of screw connections is usually time-consuming, since a large number of revolutions of the screw have to be carried out during the screwing process, with the torque applied having to be regulated appropriately. Due to further process steps necessary in the context of a final assembly, the screwing machines involved typically cannot be operated continuously, but waiting times have to be observed, so that the effective utilization of the screwing machines is disadvantageously low. Furthermore, the supply of parts necessary for the construction of screw connections, in particular the screws, is disadvantageously complicated and time-consuming in the course of final assembly. Overall, the result is a complex and therefore error-prone overall process control in the final assembly.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau eines Schraubverbundes aus wenigstens zwei Bauteilen vorzuschlagen, welches insbesondere im Rahmen einer Endmontage eine effektive und einfache Prozessführung ermöglicht.It is the object of the present invention to propose a method for constructing a screw connection from at least two components, which enables an effective and simple process control, in particular in the context of final assembly.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem zugehörigen Schraubverbund gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a method according to
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren zum Aufbau wenigstens die folgenden Verfahrensschritte in nicht fester Reihenfolge umfasst:
- - Bereitstellen des ersten Bauteils mit einer Schraubenaufnahme,
- - Einschrauben einer Hammerkopfschraube in die Schraubenaufnahme in eine Zwischenstellung, in welcher ein Schaftabschnitt und der Schraubenkopf der Hammerkopfschraube über die Schraubenaufnahme hinausragen,
- - Bereitstellen des zweiten Bauteils mit einem Langloch und mit wenigstens einer seitlich des Langlochs angeordneten rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebung,
- - Anordnen des zweiten Bauteils am ersten Bauteil in eine Montageposition, in welcher sich der Schaftabschnitt durch das Langloch erstreckt und der Schraubenkopf über das Langloch hinausragt, und
- - Einschrauben der Hammerkopfschraube in eine Endstellung, in welcher der Schraubenkopf unter Bildung einer elastischen Verspannung des Schraubverbundes auf die Erhebung hinaufgelaufen ist.
- - Providing the first component with a screw mount,
- - Screwing a hammer-head screw into the screw mount in an intermediate position in which a shank section and the screw head of the hammer-head screw protrude beyond the screw mount,
- - providing the second component with an elongated hole and with at least one ramp-shaped and/or helical elevation arranged on the side of the elongated hole,
- - arranging the second component on the first component in an assembly position in which the shank section extends through the slot and the screw head protrudes beyond the slot, and
- - Screwing the hammer head screw into an end position in which the screw head has run up to the elevation forming an elastic tension of the screw connection.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, den eigentlichen Schraubprozess in zwei Intervalle aufzuteilen, nämlich das Einschrauben der Hammerkopfschraube in das erste Bauteil in eine Zwischenstellung bereits bevor das zweite Bauteil in seine Montageposition angeordnet wird, und ein finales Einschrauben der Hammerkopfschraube in eine Endstellung unter Bildung des Schraubverbundes. Diese beiden Schraubintervalle können erfindungsgemäß zeitlich beabstandet und an zwei unterschiedlichen, räumlich voneinander getrennten Arbeitsplätzen durchgeführt werden. Insbesondere kann das Einschrauben der Hammerkopfschraube in die Zwischenstellung im unmittelbaren Nachgang einer Einzelteilfertigung des ersten Bauteils oder im Zuge einer Vormontage durchgeführt werden, so dass bei einer anschließenden Endmontage unter Bereitstellung des zweiten Bauteils lediglich noch das finale Einschrauben der Hammerkopfschraube in die Endstellung vorzunehmen ist. Es entfällt somit die Notwendigkeit einer Schraubenzuführung bei der Endmontage und insbesondere kann dort auch auf den Einsatz von dedizierten Schraubautomaten verzichtet werden, da das Einschrauben der Hammerkopfschraube in die Endstellung lediglich eine Drehung von weniger als 180 Grad erfordert und somit mittels einer entsprechend schwenkbaren Handhabungsvorrichtung, etwa einem Greifer, durchführbar ist.The invention is based on the idea of dividing the actual screwing process into two intervals, namely screwing the hammer head screw into the first component in an intermediate position even before the second component is arranged in its assembly position, and finally screwing the hammer head screw into an end position Formation of the screw connection. According to the invention, these two screwing intervals can be spaced apart in time and can be carried out at two different, spatially separate workstations. In particular, the hammer-head bolt can be screwed into the intermediate position immediately after individual part production of the first component or in the course of pre-assembly, so that in subsequent final assembly with the provision of the second component, only the final screwing of the hammer-head bolt into the final position has to be carried out. This eliminates the need for a screw feed during final assembly and, in particular, there is no need to use dedicated screwing machines, since screwing the hammer head screw into the end position only requires a rotation of less than 180 degrees and thus using a correspondingly pivotable handling device, for example a gripper.
Das erste Bauteil ist beispielsweise ein Spritz- oder Druckgusserzeugnis und das Einschrauben der Hammerkopfschraube kann direkt am oder im entsprechenden Werkzeug während der Abkühlung des frisch gefertigten Bauteils durchgeführt werden. Dadurch kann der Gesamtprozess verkürzt werden, da ein Großteil des Schraubvorgangs bereits vor der Endmontage vorgenommen wird. Es versteht sich von selbst, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Aufbau von Schraubverbünden mit einer Vielzahl von Schrauben besonders zum Tragen kommen.The first component is, for example, an injection-molded or die-cast product and the hammer-head screw can be screwed in directly on or in the corresponding tool while the freshly manufactured component is cooling down. This can shorten the overall process because a large part of the screwing process is already carried out before final assembly. It goes without saying that the advantages of the method according to the invention are particularly evident when constructing screw assemblies with a large number of screws.
Das Bereitstellen des zweiten Bauteils mit einem Langloch ermöglicht es, das zweite Bauteil in die Montageposition am ersten Bauteil anzuordnen, nachdem bereits die Hammerkopfschraube in ihre Zwischenstellung in das erste Bauteil eingeschraubt wurde. In der Zwischenstellung der Hammerkopfschraube befindet sich ein Gewindeabschnitt im Eingriff mit dem Innengewinde der Schraubenaufnahme des ersten Bauteils und ein daran anschließender Schaftabschnitt der Hammerkopfschraube erstreckt sich durch das Langloch des zweiten Bauteils, wobei der Schraubenkopf über das Langloch hinausragt. Beim weiteren Einschrauben gelangt der Schraubenkopf in Kontakt oder Eingriff mit der rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebung seitlich des Langlochs, läuft diese hinauf und sitzt in der Endstellung derart auf der Erhebung auf, dass eine elastische Verspannung des Verbundes, d.h. insbesondere eine Streckung der Hammerkopfschraube und eine lokale Stauchung des zweiten Bauteils resultiert, welche eine zweckmäßige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil aufbaut.The provision of the second component with an elongated hole makes it possible to arrange the second component in the assembly position on the first component after the T-head bolt has already been screwed into its intermediate position in the first component. In the intermediate position of the hammer head screw, a threaded section engages with the internal thread of the screw receptacle of the first component and an adjoining shank section of the hammer head screw extends through the oblong hole of the second component, with the screw head protruding beyond the oblong hole. As it is screwed in further, the screw head comes into contact or engages with the ramp-shaped and/or helical elevation on the side of the elongated hole, runs up it and in the end position sits on the elevation in such a way that elastic tensioning of the assembly, i.e. in particular a stretching of the hammer-head screw and a local compression of the second component results, which establishes an appropriate connection between the first component and the second component.
In vorteilhafter Ausführungsform wird das zweite Bauteil mit zwei rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebungen bereitgestellt wird, welche beidseitig des Langlochs unter einem Winkel von im Wesentlichen 180 Grad zueinander angeordnet sind, derart, dass beim Einschrauben der Hammerkopfschraube in die Endstellung beide Endabschnitte des Schraubenkopfes je eine Erhebung hinauflaufen. Es resultiert dann eine symmetrische Verspannung ohne nennenswerte Querkräfte auf den Schraubenschaft und eine beidseitige elastische Durchbiegung des Schraubenkopfes entlang dessen Längserstreckungsrichtung zwischen den Endabschnitten.In an advantageous embodiment, the second component is provided with two ramp-shaped and/or helical elevations, which are arranged on both sides of the elongated hole at an angle of essentially 180 degrees to one another, such that when the hammer head screw is screwed into the end position, both end sections of the screw head each have one run up elevation. This then results in a symmetrical bracing without appreciable lateral forces on the screw shank and an elastic deflection of the screw head on both sides along its direction of longitudinal extent between the end sections.
Vorzugsweise wird das zweite Bauteil mit wenigstens einer rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebung bereitgestellt, welche eine oberseitige Nut aufweist, wobei die Hammerkopfschraube in eine Endstellung eingeschraubt wird, in welcher der Schraubenkopf in der Nut aufgenommen ist. Die Nut stellt ein Sicherungsmittel dar, welches gewährleistet, dass der Schraubenkopf nicht ohne Weiteres aus der Endstellung gelöst werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft bei Verwendung von zwei Erhebungen in jeder Erhebung eine solche Nut vorzusehen. Alternativ zu einer Nut kann der Schraubenkopf beispielsweise zwischen beabstandeten Noppen gegen Verdrehung gesichert sein.The second component is preferably provided with at least one ramp-shaped and/or helical elevation, which has a groove on the upper side, the hammer-head screw being screwed into an end position in which the screw head is accommodated in the groove. The groove represents a means of securing which ensures that the screw head cannot easily be loosened from the end position. In particular, it is advantageous to provide such a groove in each elevation when using two elevations. As an alternative to a groove, the screw head can be secured against rotation between spaced nubs, for example.
Beispielsweise wird die Hammerkopfschraube beim Einschrauben von der Zwischenstellung in die Endstellung um im Wesentlichen 90 Grad gedreht, wobei die Längserstreckungsrichtung des Schraubenkopfes im Wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckungsrichtung des Langlochs ausgerichtet ist. Nach dem Anordnen des zweiten Bauteils in die Montageposition sind die Längserstreckungsrichtungen von Schraubenkopf und Langloch typischerweise parallel und das weitere Einschrauben der Hammerkopfschraube von dieser Zwischenstellung in die Endstellung um im Wesentlichen 90 Grad resultiert dann in einer rechtwinkligen Anordnung der Längserstreckungsrichtungen.For example, the hammer head screw is rotated by essentially 90 degrees when being screwed in from the intermediate position into the end position, the direction of longitudinal extension of the screw head being aligned essentially at right angles to the direction of longitudinal extension of the elongated hole. After arranging the second component in the assembly position, the longitudinal directions of the screw head and slot are typically parallel and screwing the T-head bolt further from this intermediate position into the end position by essentially 90 degrees then results in a right-angled arrangement of the longitudinal directions.
Mit weiterem Vorteil werden das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil mit Verdrehschutzmitteln bereitgestellt, welche ein Verdrehen des zweiten Bauteils aus der Montageposition während des Einschraubens der Hammerkopfschraube in die Endstellung verhindern. Geeignete Verdrehschutzmittel werden beispielsweise durch Paare von ineinander gesteckten Stiften und Löchern gebildet oder durch einen zweckmäßigen Kragen.With further advantage, the first component and/or the second component are provided with anti-twist means, which prevent the second component from twisting out of the assembly position while the hammer-head screw is being screwed into the end position. Suitable anti-twist means are formed, for example, by pairs of pins and holes plugged into one another, or by an appropriate collar.
Die vorliegende Erfindung richtet sich weiterhin auf einen Schraubverbund, insbesondere als Bestandteil einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs oder eines Frontends eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein erstes Bauteil mit einer Schraubenaufnahme, und ein zweites Bauteil mit einem Langloch und mit wenigstens einer seitlich des Langlochs angeordneten rampenförmigen und/oder wendelförmigen Erhebung, weiterhin aufweisend eine Hammerkopfschraube, wobei die Hammerkopfschraube in die Schraubenaufnahme eingeschraubt ist, und wobei sich ein Schaftabschnitt der Hammerkopfschraube durch das Langloch erstreckt, und wobei der Schraubenkopf der Hammerkopfschraube unter Bildung einer elastischen Verspannung des Schraubverbundes auf der Erhebung aufsitzt. Insbesondere ist ein solcher Schraubverbund mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aufbaubar.The present invention is also directed to a screw connection, in particular as part of a lighting device of a motor vehicle or a front end of a motor vehicle, having a first component with a screw receptacle and a second component with an elongated hole and with at least one ramp-shaped and/or arranged on the side of the elongated hole helical elevation, further comprising a hammer-head screw, wherein the hammer-head screw is screwed into the screw receptacle, and wherein a shank section of the hammer-head screw extends through the elongated hole, and the screw head of the hammer-head screw rests on the elevation, forming an elastic tension of the screw connection. In particular, such a screw connection can be built up using the method according to the invention.
Die beiden Bauteile sind beispielsweise spritzgegossene oder druckgegossene Komponenten, und vorzugsweise ist die rampenförmige und/oder wendelförmige Erhebung einteilig und materialeinheitlich auf der Oberseite des zweiten Bauteils angeformt.The two components are, for example, injection-molded or pressure-cast components, and preferably the ramp-shaped and/or helical elevation is formed in one piece and from the same material on the upper side of the second component.
Wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angeführt, weist das zweite Bauteil vorzugsweise zwei rampenförmige und/oder wendelförmige Erhebungen aufweist, welche beidseitig des Langlochs unter einem Winkel von im Wesentlichen 180 Grad zueinander angeordnet sind, wobei beide Endabschnitte des Schraubenkopfes auf je einer Erhebung aufsitzen. Mit weiterem Vorteil weist die wenigstens eine Erhebung eine oberseitige Nut auf, wobei der Schraubenkopf in der Nut aufgenommen ist. Zudem sind die Längserstreckungsrichtung des Schraubenkopfes und die Längserstreckungsrichtung des Langlochs insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtet.As already mentioned above in connection with the method according to the invention, the second component preferably has two ramp-shaped and/or helical elevations, which are arranged on both sides of the elongated hole at an angle of essentially 180 degrees to one another, with both end sections of the screw head each having one elevation sit up With a further advantage, the at least one elevation has a groove on the upper side, with the screw head being accommodated in the groove. In addition, the direction of longitudinal extent of the screw head and the direction of longitudinal extent of the elongated hole are aligned, in particular, essentially at right angles to one another.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 -3 : schematische Darstellungen einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 : eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schraubverbundes in Aufsicht, -
5 : eine erste Schnittebenendarstellung zur4 , und -
6 : eine zweite Schnittebenendarstellung zur4 .
-
1 -3 : schematic representations of individual process steps of the process according to the invention, -
4 : a schematic representation of a screw connection according to the invention in a top view, -
5 : a first cutting plane representation for4 , and -
6 : a second cutting plane representation for4 .
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its implementation to the preferred exemplary embodiment given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown even in the case of fundamentally different designs. All features and/or advantages resulting from the claims, the description or the drawings, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both on their own and in a wide variety of combinations.
Bezugszeichenlistereference list
- 100100
- Schraubverbundscrew connection
- 11
- erstes Bauteilfirst component
- 1111
- Schraubenaufnahmescrew mount
- 22
- zweites Bauteilsecond component
- 2121
- LanglochLong hole
- 2222
- Erhebungelevation
- 2323
- Nutgroove
- 33
- Hammerkopfschraubehammer head screw
- 3131
- Schraubenkopfscrew head
- 41,4241.42
- Verdrehschutzmittelanti-rotation means
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