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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung aus mindestens zwei Karosseriekomponenten eines Fahrzeugs, welche an einer Fügestelle mittels eines Verbindungsmittels mechanisch gefügt sind.
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Es ist bekannt, im Automobilbau zur Verbindung von mehreren Karosseriekomponenten als Fügeverfahren ein loch- und gewindeformendes Verfahren, insbesondere ein fließlochformendes Verfahren einzusetzen. Als Verbindungsmittel werden für das fließlochformende Verfahren Flow-Drill-Schrauben eingesetzt. Weisen die oberen Blechbauteile der zu verbindenden Karosseriekomponenten eine große Wandstärke auf und/oder handelt es sich um Mischverbindungen, wie bspw. aus Stahl und Aluminium oder FVK-Werkstoffen, ist kein direktes Verschrauben durch die oberen Blechbauteile möglich, weshalb für manche Blechbauteile Vorlöcher erforderlich sind.
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Wird allerdings ein innenliegendes Vorloch eines Blechbauteils von mehreren übereinander liegenden Blechbauteilen von einem darüberliegenden Blechbauteil verdeckt, führt dies beim Setzen der Schraube mittels eines Setzroboters zu einer Prozessunsicherheit, da beim Anlernen des Setzroboters das innenliegende Vorloch von einem darüber liegenden Blechbauteil verdeckt wird.
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Aus der
DE 10 2018 131 546 A1 ist ein Verfahren zum Montieren einer großen Anzahl unterschiedlicher Blechbauteile eines Fahrzeugs bekannt. In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erfassen wenigstens einer unter UV-Licht sichtbaren Markierung, mit welchem Bauteile des Fahrzeugs versehen sind, mittels einer elektronischen und optischen Erfassungseinrichtung. In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt das Montieren der Bauteile in Abhängigkeit von dem Erfassen der Markierung. So kann ein Bauelement nur montiert werden, nachdem die Markierung durch die Erfassungseinrichtung erfasst wurde. Das Montieren eines falschen Bauteils wird damit verhindert.
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Mit diesem bekannten Verfahren lässt sich das oben genannte Problem hinsichtlich des Erkennens eines verdeckten Vorloches nicht lösen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung aus mindestens zwei Karosseriekomponenten eines Fahrzeugs anzugeben, bei welcher die Position eines verdeckten Vorloches beim Setzen eines Verbindungsmittels prozesssicher auffindbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei einer Verbindungsanordnung aus mindestens zwei Karosseriekomponenten eines Fahrzeugs, welche in einem Fügebereich mittels eines Verbindungsmittels mechanisch gefügt sind, wobei
- - eine erste Karosseriekomponente mit einem vorlochfreien Fügebereich den Fügebereich einer zweiten Karosseriekomponente überlappend abdeckt,
- - der Fügebereich der zweiten Karosseriekomponente ein Vorloch für das Verbindungsmittel aufweist,
- - zur Lokalisierung der Position des Vorloches im vorlochfreien Fügebereich der ersten Karosseriekomponente eine visuell sichtbare Markierung in einem abdeckfreien Bereich der zweiten Karosseriekomponente angeordnet ist,
- - die Markierung eine Richtungsinformation zur Position des Vorloches aufweist, wobei mit Hilfe eines vorbestimmten Abstandsmaßes die Position des Vorloches definiert ist, und
- - das Verbindungsmittel in die mittels der Markierung und deren Richtungsinformation sowie des Abstandsmaßes bestimmten Position des Vorloches durch den Fügebereich der ersten Karosseriekomponente in das Vorloch der zweiten Karosseriekomponente eingeführt ist.
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Mit einer solchen Markierung wird auf das unsichtbare Vorloch der Karosseriekomponente referenziert und damit eine exakte Bestimmung sowie ein wiederholsicheres Auffinden des unsichtbaren Vorlochs ermöglicht.
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Eine solche Markierung kann sowohl von einem Roboter, mit welchem die Karosseriebauteile gefügt werden, als auch von einem Monteur wiederholsicher erkannt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Markierung und die Richtungsinformation eine mechanische Prägung. Diese Markierung kann werkzeugfallend mit der Herstellung der Karosseriekomponente erzeugt werden, so dass keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Hierbei wird sowohl das Vorloch als auch die mechanische Prägung in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt.
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Als Markierung eignet sich weiterbildungsgemäß ein Körnungspunkt oder ein Fadenkreuz. Der Körnungspunkt kann mit einem Körner, das Fadenkreuz mit einem entsprechenden Prägewerkzeug erzeugt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Richtungsinformation eine ausgehend von der Markierung in Richtung des Vorloches gezogene Linie ist. Vorzugsweise ist eine solche Linie natürlich ebenso wie die Markierung als mechanische Prägung realisiert.
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Nach einer besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung weist die Verbindungsanordnung eine auf der zur ersten Karosseriekomponente gegenüberliegenden Seite der zweiten Karosseriekomponente angeordnete dritte Karosseriekomponente auf, wobei
- - die Fügestelle der dritten Karosseriekomponente vorlochfrei ist, und
- - das Verbindungsmittel eine gewindefurchende Schraube, insbesondere eine fließlochformende Schraube ist, die über den vorlochfreien Fügebereich der ersten Karosseriekomponente, anschließend durch das Vorloch der zweiten Karosseriekomponente und schließlich durch den vorlochfreien Fügebereich der dritten Karosseriekomponente getrieben ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung von drei zu fügenden Karosseriekomponenten,
- 2 eine Schnittdarstellung des Schnittes A-A gemäß 1,
- 3 eine perspektivische Darstellung der mit einem Vorloch und einem Markierung versehenen zweiten Karosseriekomponente der Anordnung nach 1, und
- 4 eine Schnittdarstellung der mittels eines Verbindungsmittels zu einer Verbindungsanordnung verbundenen Karosseriekomponenten gemäß 1.
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Die 1 und 2 zeigen eine Anordnung von drei unverbundenen Karosseriekomponenten 2, 3 und 4, die erst mittels eines Verbindungsmittels 5 in einem Fügebereich 6 zu einer Verbindungsanordnung 1 gemäß der Erfindung verbunden werden, wie dies in 4 dargestellt ist. Gemäß dieser 4 wird als Verbindungsmittel 5 eine Flow-Drill-Schraube 5.1 eingesetzt.
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In dem Fügebereich 6 liegen die drei Karosseriekomponenten 2, 3 und 4 flächig aufeinander, wobei bezogen auf die z-Richtung eine erste Karosseriekomponente 2 mit einem Fügebereich 6.1 auf einem Fügebereich 6.2 einer zweiten Karosseriekomponente 3 (vgl. 3) und die zweite Karosseriekomponente 3 mit deren Fügebereich 6.2 auf einem Fügebereich 6.3 einer dritten Karosseriekomponente 4 gemäß den 1 und 2 in Anlage gebracht sind. Die erste und dritte Karosseriekomponente 2 und 4 sind vorlochfrei, während die zweite Karosseriekomponente 3, die zwischen der ersten und dritten Karosseriekomponente 2 und 4 liegt, ein Vorloch 3.1 aufweist. Die zweite Karosseriekomponente 3 mit dem Vorloch 3.1 ist in 3 dargestellt.
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Der erste und dritte Karosseriekomponente 2 und 4 sind Blechbauteile, während die zweite Karosseriekomponente 3 ebenso als Blechbauteil oder als faserverstärktes (VFK-) Bauteil ausgeführt ist. Damit ist es möglich, ein gewindeformendes Verfahren zur Verbindung der drei Karosseriekomponenten 2, 3 und 4 im Fügebereich 6 zu verwenden.
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Gemäß den 1 und 2 wird das Vorloch 3.1 der zweiten Karosseriekomponente 3 von der ersten Karosseriekomponente 2 abgedeckt, so dass es aus z-Richtung nicht sichtbar ist. In 1 ist das Vorloch 3.1 als nicht sichtbar gestrichelt dargestellt.
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Um das Verbindungsmittel 5 an der richtigen Position im Fügebereich 6.1 der ersten Karosseriekomponente 2 durch die drei Karosseriekomponenten 2, 4 und 3 einbringen zu können, so dass das Verbindungsmittel 5 durch das Vorloch 3.1 im Fügebereich 6.2 der zweiten Karosseriekomponente 3 geführt wird, ist auf einem abdeckfreien Bereich 3.0 der zweiten Karosseriekomponente 3 eine als mechanische Prägung ausgeführte Markierung 7 aufgebracht, die als Lokalisierungshilfe zur genauen Lokalisierung der Position des Vorlochs 3.1 im Fügebereich 6.1 der ersten Karosseriekomponente 2 dient.
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Der abdeckfreie Bereich 3.0 der zweiten Karosseriekomponente 3 wird gemäß 1 von einer Kante 2.0 der ersten Karosseriekomponente 2 begrenzt. Die Markierung 7 ist benachbart zu dieser Kante 2.0 der ersten Karosseriekomponente 2 als mechanische Prägung in die zweite Karosseriekomponente 3 eingebracht.
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Diese Markierung 7 ist gemäß den 1 und 3 als Fadenkreuz 7.0 mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Linien 7.1 und 7.2 ausgeführt, wobei die Linie 7.1 als Richtungsinformation 7.10 in deren Verlängerung in Richtung der ersten Karosseriekomponente 2 den Mittelpunkt M des Vorloches 3.1 trifft.
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In einem vordefinierten Abstand mit einem Abstandsmaß a von dem Fadenkreuz 7.0 befindet sich auf der in Richtung des Fügebereichs 6.2 verlängerten Linie 7.1 das Vorloch 3.1 (vgl. 3).
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Somit befindet sich bei der Anordnung gemäß 1, bei welcher das Vorloch 3.1 von der ersten Karosseriekomponente 2 abgedeckt ist, die Position des Vorloches 3.1 ausgehend von dem Fadenkreuz 7.0 in die in Richtung der ersten Karosseriekomponente 2 zeigende Linie 7.1 in einem Abstand mit dem Abstandsmaß a.
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Somit kann die Position des Vorloches 3.1 im Fügebereich 6.1 der ersten Karosseriekomponente 2 mittels eines für das Verbindungsmittel 5 vorgesehenen Setzroboters (in den Figuren nicht dargestellt) bestimmt werden, indem zunächst mittels eines optischen Sensors die Markierung 7 detektiert und in Abhängigkeit der detektierten Position der Markierung 7 die Position des Vorloches 3.1 bestimmt wird. Die Bestimmung des Vorloches 3.1 erfolgt mittels einer die Markierung 7 auswertenden Auswerteeinheit, wobei das Abstandsmaß a softwaremäßig vorgegeben ist.
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Die Position des Vorloches 3.1 kann auch manuell von einem Monteur mittels einer Abstandslehre zur Bestimmung des Abstandes mit dem Abstandsmaß a ausgehend von dem Fadenkreuz 7.0 in die in Richtung der ersten Karosseriekomponente 2 zeigende Linie 7.1 bestimmt werden.
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Die Markierung 7 wird als mechanische Prägung werkzeugfallend mit der Herstellung der zweiten Karosseriekomponente 2 in deren abdeckfreien Bereich 3.0 eingeprägt.
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Nach der Bestimmung der Position des Vorloches 3.1 im Fügebereich 6.1 der zweiten Karosseriekomponente 2 wird das Verbindungsmittel 5 als Flow-Drill-Schraube (Fließlochformschraube) 5.1 mittels des Setzroboters im Bereich des Fügebereichs 6 der drei Karosseriekomponenten 2, 3 und 4 entsprechend der Darstellung nach 4 gesetzt.
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Die Flow-Drill-Schraube 5.1 weist einen Schraubenschaft 5.11 auf, an dessen Schaftspitze ein konisch zulaufendes Lochformteil 5.12 ausgebildet ist, welches in Richtung auf einen Schraubenkopf 5.13 in ein Gewindeformteil 5.14 übergeht.
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Nachdem die drei Karosseriekomponenten 2, 3 und 4 im Fügebereich 6 in Anlage gebracht sind, erfolgt der Fügeprozess mittels der Flow-Drill-Schraube 5.1 als Verbindungsmittel 5. Hierzu wird unter Anpressdruck und Rotation die Flow-Drill-Schraube 5.1 in den Fügebereich 6.1 der ersten Karosseriekomponente 2, anschließend durch das Vorloch 3.1 der zweiten Karosseriekomponente 3 und schließlich in die dritte Karosseriekomponente 4 eingebracht. Aufgrund der dabei erzeugten Wärmeentwicklung wird das Material der ersten und dritten Karosseriekomponente 2 und 4 unter Bildung eines Durchzugs 2.1 der ersten Karosseriekomponente 2 und eines Durchzug 4.1 der dritten Karosseriekomponente 4 lokal plastifiziert. Im weiteren Verlauf des Fügeprozesses wird das Gewindeformteil 5.14 in dem Durchzug 2.1 der ersten Karosseriekomponente 2 und anschließend in dem Durchzug 4.1 der dritten Karosseriekomponente 4 eingeschraubt, bis der Schraubenkopf 5.13 der Flow-Drill-Schraube 5.1 flächig auf der ersten Karosseriekomponente 2 aufliegt und dadurch dort durch Gewindefurchen ein Innengewinde entsteht.
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Durch die Fließlochformung Bereich des Durchzug 2.1 und im Bereich des Durchzug 4.1 entstehen zwischen der Flow-Drill-Schraube 5.1 und des angrenzenden Materials der ersten Karosseriekomponente 2 und der dritten Karosseriekomponente 4 ein fluiddichter Bereich, wodurch gleichzeitig ein Korrosionsschutz entsteht und somit Abdichtungsmittel entfallen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 2
- erste Karosseriekomponente
- 2.0
- Kante der ersten Karosseriekomponente 2
- 2.1
- Durchzug der ersten Karosseriekomponente 2
- 3
- zweite Karosseriekomponente
- 3.0
- abdeckfreier Bereich der zweiten Karosseriekomponente 3
- 3.1
- Vorloch der zweiten Karosseriekomponente 3
- 4
- dritte Karosseriekomponente
- 4.1
- Durchzug der dritten Karosseriekomponente 4
- 5
- Verbindungsmittel
- 5.1
- fließlochformende Schraube
- 5.11
- Schraubenschaft der Schraube 5.1
- 5.12
- Lochformteil
- 5.13
- Schraubenkopf
- 5.14
- Gewindeformteil
- 6
- Fügebereich
- 6.1
- Fügebereich der ersten Karosseriekomponente 2
- 6.2
- Fügebereich der zweiten Karosseriekomponente 3
- 6.3
- Fügebereich der dritten Karosseriekomponente 4
- 7
- Markierung
- 7.0
- Fadenkreuz
- 7.1
- Linie des Fadenkreuzes 7.0
- 7.10
- Richtungsinformation der Markierung 7
- 7.2
- Linie des Fadenkreuzes 7.0
- a
- Abstandsmaß
- M
- Mittelpunkt des Vorloches 3.1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018131546 A1 [0004]
