DE10235577A1

DE10235577A1 - Positionier- und Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE10235577A1
Application number: DE2002135577
Authority: DE
Inventors: Peter Gorlt; Alfred Mederer; Christian Merkel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-08-03
Filing date: 2002-08-03
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-08-04
Also published as: DE10235577B4

Abstract

Bei einer Positionier- und Spannvorrichtung für mindestens ein Bau-, insbesondere ein Rohkarosserieteil (1), bestehend aus wenigstens zwei in entsprechende Aufnahmelöcher (13) des Bauteils eingreifenden Aufnahmedornen zur zweidimensionalen Bauteilausrichtung sowie Spannvorrichtungen zum Niederspannen des Bauteils gegen eine feste Auflage wird erfindungsgemäß eine hochgenaue, räumliche Bauteilfixierung auf konstruktiv einfache Weise dadurch erreicht, dass zum Ausrichten und Niederspannen des Bauteils mehrere, jeweils in eines der Aufnahmelöcher des Bauteils einführbare Gleitbackenspanndorne (3) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionier- und Spannvorrichtung für mindestens ein Bau- und insbesondere ein Rohkarosserieteil, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art, wie sie etwa beim Rohkarosseriebau in der Kraftfahrzeugindustrie Verwendung finden, wird das Bauteil auf eine Werkstückauflage abgelegt und dabei durch Aufnahmedorne, die in entsprechende Aufnahmelöcher des Bauteils eingreifen, ausgerichtet und dann durch zumeist pneumatisch betätigte Spannvorrichtungen gegen die Bauteilauflage niedergespannt, woraufhin sich das so fixierte Bauteil weiterbearbeiten, z.B. mit einem in gleicher Weise fixierten, zweiten Bauteil verschweißen lässt. Um sicherzustellen, dass das Bauteil störungsfrei in die Vorrichtung einzulegen und vor allem unter Berücksichtigung eines schweißbedingten Bauteilverzugs wieder zu entnehmen ist, muss zwischen den Aufnahmedornen und den Aufnahmelöchern des Bauteils ein bestimmtes Mindestspiel, in der Regel etwa 3/10 mm, vorhanden sein, mit der Folge, dass sich daraus resultierende Fehlausrichtungen der einzelnen Bauteile in der fertigen Rohkarosserie zu merklichen und unter strikten Qualitätsstandards unzulässig hohen Maßabweichungen addieren können. Hinzu kommt, dass die Zugänglichkeit des Bauteils beim nachfolgenden Bearbeitungsvorgang durch die das Bauteil auf der Oberseite übergreifenden Spannvorrichtungen häufig stark beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine sichere und hochgradig positionsgenaue Bauteilfixierung garantiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Positionier- und Spannvorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird durch die Mehrfachfixierung des Bauteils mit Hilfe mindestens zweier Gleitbackenspanndorne einerseits eine völlig spielfreie, hochgenaue Positionierung in Richtung der Flächenerstreckung des Bauteils erzielt und andererseits im zurückgezogenen Zustand der Gleitbacken durch das dann gegenüber den Bauteil-Aufnahmelöchern vorhandene Untermaß der Spanndorne ein störungsfreies Einlegen und eine selbst unter Berücksichtigung eines bearbeitungsbedingten Bauteilverzugs problemlose Entnahme des Bauteils sichergestellt, mit dem zusätzlichen Effekt, dass gesonderte Spannvorrichtungen, die das Bauteil übergreifen und den freien Zugang zur Bauteiloberseite beeinträchtigen, in Fortfall geraten und stattdessen das Niederspannen des Bauteils ebenfalls von den die Aufnahmelöcher von der Bauteilunterseite durchgreifenden Gleitbackenspanndornen übernommen wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zum Ausrichten und Niederspannen von mindestens zwei übereinander liegenden Bauteilen wenigstens drei Gleitbackenspanndorne vorgesehen, wobei das auflageseitige Bauteil zumindest eine gegenüber dem korrespondierenden Aufnahmeloch des anderen Bauteils erweiterte und in der Spannlage des diesem zugeordneten Gleitbackenspanndorns gleitbackenkontaktfreie Durchlassöffnung aufweist, so dass die Bauteile nacheinander und voneinander unabhängig positionsgenau ausgerichtet und an den Bauteilauflagen festgespannt werden. Der Vorzug des relativ großen Bewegungsspiels von etwa 1 mm in der Rückzugsposition der Gleitbacken zeigt sich besonders deutlich, wenn die Bauteile nach dem Ausrichten und Verspannen thermisch bearbeitet, also etwa miteinander verschweißt werden, denn dann lassen sich die Bauteile auch bei einem größeren Wärmeverzug – anders als bei den bekannten Vorrichtungen – ohne weiteres noch leichtgängig und verklemmungsfrei aus der Vorrichtung entnehmen.

Im Hinblick auf einen sicheren Arbeitsablauf empfiehlt es sich besonders beim Ausrichten und Verspannen mehrerer Bauteile, die Gleitbackenspanndorne zueinander zeitversetzt zu betätigen und eine in der Spannlage sämtlicher Gleitbackenspanndorne ansprechende Hubabfrage zur Erzeugung eines Freigabesignals für die Bauteilbearbeitung vorzusehen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 die Aufsicht einer Positionier- und Spannvorrichtung nach der Erfindung; und
2 eine vereinfachte Schnittdarstellung der Vorrichtung nach 1 mit den Gleitbackenspanndornen in unterschiedlichen Hubpositionen.
Die in den Fig. gezeigte Vorrichtung dient zur positionsgenauen Fixierung zweier Bauteile, nämlich eines Blechteils 1 und einer Anschlusshülse 2 während eines Bearbeitungsvorgangs, also z.B. beim robotergesteuerten Verschweißen der Bauteile 1, 2, und enthält zu diesem Zweck mehrere Gleitbackenspanndorne 3, die in definierten Positionen an einer Bodenplatte 4 befestigt sind.
Die Gleitbackenspanndorne 3 sind von üblicher Bauart und bestehen jeweils aus einem zylindrischen Gehäuse 5 mit einer eine Bauteilauflage bildenden Stirnfläche 6, einem im Gehäuse 5 entgegen der Kraft einer Druckfeder 7 verschieblich geführten Gleitdorn 8 und einer in diesem koaxial angeordneten, durch einen z.B. pneumatischen Aktuator 9 hubbeweglich betätigten Zugstange 10. Am oberen, konisch zulaufenden Endabschnitt des Gleitdorns 8 sind drei oder mehr in Umfangsrichtung gleichförmig verteilte Gleitbacken 11 radial verschieblich gelagert, welche in der oberen Hubendlage der Zugstange 10 (Spanndorn 3.1 gemäß 2) über die Gehäusestirnfläche 6 vorstehen und in Radialrichtung glattflächig an die Mantelfläche des Gleitdorns 8 angrenzend nach innen zurückgezogen sind. Beim Abwärtshub der Zugstange 10 werden die Gleitbacken 11 durch den keilflächenförmig erweiterten Zugstangenkopf 12 radial aufgespreizt, siehe Spanndorn 3.2 in 2.
Das Blechteil 1 ist mit Aufnahmelöchern 13.1 bis 13.4 versehen, deren Lage in Abhängigkeit von der erwünschten Position des Blechteils 1 in der Positionierund Spannvorrichtung vorgegeben ist, wobei der Mittenabstand der Aufnahmelöcher 13 dem Achsabstand der Spanndorne 3.1 und 3.2 sowie zweier weiterer, in den Fig. nicht dargestellter Spanndorne entspricht. Die Aufnahmelöcher 13 besitzen gegenüber dem Außendurchmesser der Gleitdorne 8 und der in die Rückzugposition eingefahrenen Gleitbacken 11 ein Übermaß von etwa 1 mm, so dass sich das Blechteil 1 mit relativ großem Bewegungsspiel leicht auf die Gleitdorne 8 aufschieben und selbst unter Berücksichtigung eines durch den nachfolgenden Schweißvorgang bedingten Bauteilverzugs wieder von den Gleitdornen 8 abheben lässt. Nach dem Auflegen des Blechteils 1 werden die Aktuatoren 9 betätigt und dadurch die Gleitbacken 11 radial ausgefahren so dass die Aufnahmelöcher 12 exakt auf die Mittelachsen der Spanndorne 3.1 und 3.2 zentriert und dadurch das Blechteil 1 zweidimensional in Richtung seiner Flächenerstreckung positionsgenau ausgerichtet wird. Beim weiteren Ab wärtshub der Zugstange 10 entgegen der Federkraft wird der Gleitdorn 8 nach unten mitbewegt, so dass das mit den Gleitbacken 11 verklemmte Blechteil 1 gegen die Bauteilauflagen 6 gezogen wird und dadurch nunmehr in Richtung sämtlicher Freiheitsgrade exakt fixiert ist, wobei die Niederspannkraft des Blechteils 1 durch entsprechende Kraftbegrenzung des Aktuators 9 voreingestellt wird. 2 zeigt den Gleitbackenspanndorn 3.2 in diesem Zustand, in welchem der weitere Abwärtshub der Zugstange 10 und des Gleitdorns 8 durch die Anlage des Blechteils 1 an der Bauteilauflage 6 blockiert wird. Durch eine Hubabfrage 14 lässt sich die ordnungsgemäße Spannlage der Gleitbackenspanndorne 3 überwachen.
Im Bereich des Gleitbackenspanndorns 3.3 ist das Blechteil 1 mit einer im Durchmesser gegenüber den Aufnahmelöchern 13 erweiterten Durchlassöffnung 15 versehen. Nach dem Niederspannen des Blechteils 1 durch die Gleitbackenspanndorne 3.1 und 3.2 wird auf den die Durchlassöffnung 15 durchgreifenden Gleitbackenspanndorn 3.3 die Aufnahmebuchse 2 aufgesetzt, deren Aufnahmeöffnung 16 den gleichen Durchmesser wie die Aufnahmelöcher 13 aufweist, und anschließend wird der Gleitbackenspanndorn 3.3 betätigt, wodurch die Aufnahmebuchse 16 exakt auf die Mittelachse des Gleitbackenspanndorns 3.3 zentriert und unter Zwischenlage des Blechteils 1 auf die Stirnfläche 6 des Gleitbackenspanndorns 3.3 niedergespannt wird. Nunmehr sind beide Bauteile 1 und 2 positionsgenau zueinander ausgerichtet und sämtliche Hubabfragen 14 aktiviert, woraufhin von einer Steuereinheit 17 ein Freigabesignal erzeugt wird und die Bauteile 1 und 2 robotergesteuert miteinander verschweißt werden. Nach dem Verschweißen werden die Gleitbackenspanndorne 3 gelöst und die Bauteile 1, 2 entnommen.

Claims

Positionier- und Spannvorrichtung für mindestens ein Bau-, insbesondere ein Rohkarosserieteil, bestehend aus wenigstens zwei in entsprechende Aufnahmelöcher des Bauteils eingreifenden Aufnahmedornen zur zweidimensionalen Bauteil-Ausrichtung sowie Spannvorrichtungen zum Niederspannen des Bauteils gegen eine feste Auflage, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausrichten und Niederspannen des Bauteils (1; 2) mehrere, jeweils in eines der Aufnahmelöcher (13; 16) des Bauteils einführbare Gleitbackenspanndorne (3) vorgesehen sind.
Positionier- und Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausrichten und Niederspannen von mindestens zwei übereinander liegenden Bauteilen (1, 2) wenigstens drei Gleitbackenspanndorne (3.1, 3.2, 3.3) vorgesehen sind.
Positionier- und Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auflageseitige Bauteil (1) mit zumindest einer gegenüber dem korrespondierenden Aufnahmeloch (16) des anderen Bauteils (2) erweiterten und in der Spannlage des diesem zugeordneten Gleitbackenspanndorns (3.3) gleitbackenkontaktfreien Durchlassöffnung (15) versehen ist.
Positionier- und Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (1, 2) in der Spannlage der Gleitbackenspanndorne (3) miteinander verschweißt sind.
Positionier- und Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbackenspanndorne (3) in Spannrichtung zueinander zeitversetzt betätigt sind.
Positionier- und Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der Spannlage sämtlicher Gleitbackenspanndorne (3) ansprechende Hubabfrage (14, 17) zur Erzeugung eines Freigabesignals für die Bauteilbearbeitung.