DE19524164C1 - Verfahren zur Positionierung fertiggeformter Blechpreßteile und eines robotergeführten Herstellungswerkzeuges und Herstellung von Schraubverbindungsstellen an Blechpreßteilen einer Fahrzeugkarosserie und eine Einrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionie­ rung fertiggeformter Blechpreßteile und eines robotergeführten Herstellungswerkzeuges und Herstellung von Schraubverbindungsstellen an fertiggeformten Blech­ preßteilen einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Einrichtung der gattungs­ gemäßen Bauart sind aus der US 4,884,431 bekannt. Dabei wird ein Fahrzeuggerippe, an dem eine Schraubverbindungsstelle zu einem Karosseriebauteil geschaffen werden soll und zwar als Ausformung in Gestalt eines abgeflachten Buckels zur Kompensation von Bau­ teiltoleranzen, mit seinen Raumachsen exakt auf die Einrichtung ausgerichtet in einer geeigneten Einspannung angeordnet. Die Einrichtung ist dabei insofern beweglich, als daß sie zum Ar­ beitseingriff linear in ihre Gebrauchsstellung definiert hinein bzw. nach Beendigung der Bearbeitung aus der Gebrauchsstellung heraus verfahren wird. Die Einrichtung beinhaltet zumindest ei­ nen Amboß, dessen Beaufschlagungsseite den Boden einer Matrize bildet und der in Gebrauchsstellung fixiert ist. Diese Ge­ brauchsstellung ist für alle Ausformungen identisch. In dieser wird das Blechpreßteil von einem Niederhalter beaufschlagt, der gleichzeitig zu seiner Haltefunktion die Funktion der Auflage der Matrize übernimmt. In einem der beiden Ausführungsbeispiele ist dieser von einem Hebel gebildet, der von einem hydraulisch verstellbaren Bügel angelenkt ist. Der Hebel legt sich mit einem endseitigen Daumen am Blechpreßteil bei dem Verfahren der Ein­ richtung in die Gebrauchslage an, wobei dieser auf das Blech­ preßteil mit einer Kraft einwirkt, die dieses wegdrückt. Bei Er­ reichen der Gebrauchsstellung der Einrichtung wird der Hebel mittels der Hydraulik zur Bildung einer unverrückbaren Auflage für das Blechpreßteil arretiert. Danach wird ein Ziehstempel, der dem Amboß ausgerichtet gegenüberliegt, auf das Blechpreßteil an dessen dem Niederhalter abgewandten Seite gepreßt, wobei am Blechpreßteil ein abgeflachter Buckel ausgeformt wird, dessen Höhe der Lagedifferenz zwischen Auflagen der Matrize, also des Niederhalters, und des Bodens der Matrize, also des Ambosses, in Ausformrichtung entspricht.

Alternativ ist in einem zweiten Aus­ führungsbeispiel bei der Verwendung eines einzigen Ambosses ein ringförmiger Niederhalter vorgesehen, der den Amboß koaxial um­ gibt und von einer Feder auf die Oberfläche des Blechpreßteils gedrückt wird.

Eine präzise Ausrichtung eines im allgemeinen großflächigen und schweren Blechpreßteils auf die Einrichtung, bei welcher Ausrichtung jedesmal die von Preßteil zu Preßteil - obwohl formgleich - sich ändernden Bauteiltoleranzen berücksich­ tigt werden müssen, ist hochaufwendig, wobei eine automatisierte Herstellung von Schraubverbindungsstellen innerhalb einer Ar­ beitsstation in einer Fließbandfertigung infolge der dynamischen Positionsungenauigkeiten in Förderrichtung und der mit teilweise erheblichen Positionsunterschieden behaftete Aufbau des jeweili­ gen Preßteils auf dem Förderband gar unmöglich ist. Dort würde es somit unweigerlich zu ungenauen Platzierungen der Schraubver­ bindungsstellen kommen, so daß eine Verbindung mit dem zu ver­ bindenden Karosseriebauteil - wenn überhaupt - nur mit umfang­ reichen Nacharbeiten erreicht werden kann. Dies gilt besonders bei aufgrund ihrer Größe und/oder ihres Gewichtes nicht mehr be­ liebig räumlich handhabbaren Werkstücke wie z. B. größeren Karos­ seriebaugruppen oder kompletten Karosserien. Desweiteren wird das Blechpreßteil, insbesondere dann, wenn es mit einer dünnen Wandstärke ausgebildet ist, bei der Anlage des Hebels defor­ miert, so daß die Höhe des Buckels undefiniert ist und somit auch dort bei einer Verbindung mit einem Karosserieteil mit To­ leranzen zu rechnen ist. Die Deformation ist dabei um so höher, je weiter die Kontur des Blechpreßteils im Bereich der herzu­ stellenden Schraubverbindungsstelle zum gegenüberliegenden Amboß vorsteht. Dies gilt in gleicher Weise für das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem der Niederhalter von einer Schraubenfeder auf das Blechpreßteil in einer linearen Bewegung gepreßt wird. Die Federkraft nimmt mit dem Längungsweg ab, so daß das Blech­ preßteil je näher dessen Kontur zum Amboß vorsteht, um so stär­ ker vom Niederhalter beaufschlagt wird, so daß ebenfalls Defor­ mationen des Blechpreßteils im Bereich der Schraubverbindungs­ stelle auftreten können. Weiterhin kommt es, nachdem durch den Stanzstempel eine Öffnung am Ort der Schraubverbindungsstelle gestanzt worden ist, bei der darauf folgenden Anbringung des Ver­ bindungselementes zu quer zur Fügerichtung verlaufenden Fügeto­ leranzen, die eine mühelose Montage des Karosserieteils am Blechpreßteil verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Einrichtung dahingehend wei­ terzuentwickeln, daß eine präzise Positionierung und ein Bau­ teiltoleranzausgleich der Schraubverbindungsstellen am Blech­ preßteil - auch in einer Fließbandfertigung und insbesondere auch bei aufgrund ihrer Größe und/oder ihres Gewichtes nicht mehr beliebig räumlich handhabbaren Werkstücken wie beispiels­ weise größeren Karosseriebaugruppen oder kompletten Karosserien - in einfacher Weise gewährleistet sowie ein aufwandsparendes und verliersicheres Anbringen des Verbindungselementes am Blech­ preßteil ohne das Auftreten von Fügetoleranzen erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale bezüglich des Verfahrens und durch die im Patentanspruch 5 angegebenen kennzeichnenden Merkmale bezüglich der Einrichtung gelöst.

Dank der Erfindung wird die hochaufwendige Positionierung des Blechpreßteils auf das Herstellungswerkzeug in einfacher Weise durch die für jeden Anbringungsvorgang einer Schraubverbindungs­ stelle erneuten Ausrichtung der Werkzeuge der Einrichtung auf das Blechpreßteil ersetzt. Aufgrund der flexiblen Festlegung des Ortes der Schraubverbindungsstellen in Abhängigkeit von den Fer­ tigungstoleranzen des Blechpreßteils und aufgrund der entspre­ chenden durch einen Industrieroboter im allgemeinen erreichbaren Flexibilität der Werkzeuge sowie der bei jedem Einlauf eines neuen Blechpreßteils in die Arbeitsstation erneuten Vermessung und Erfassung dessen Umfangskontur wird erst eine Automatisie­ rung der Herstellung von Schraubverbindungsstellen ermöglicht. Durch den damit verbundenen Erhalt der unter Berücksichtigung der Bauteilfertigungstoleranzen bestmöglichen Lage der Schraub­ verbindungsstellen individuell für jedes Blechpreßteil entfallen sämtliche sonst auftretende Schwierigkeiten bei der Montage, al­ so dem Fügevorgang eines Karosserieteils an dem Blechpreßteil. Durch die gesteuert verfahrbaren Werkzeuge sind dabei Schraub­ verbindungsstellen auch an entlegenen und sonst für die Herstel­ lung schwer zugänglichen Stellen erzielbar. Außerdem werden aus dem Vermessungsergebnis heraus nur diejenigen Blechpreßteile zur Bearbeitung freigegeben, deren Verlauf der Ist-Oberflächenkontur am Ort der Schraubverbindungsstelle unterhalb der gewünschten Sollage der Buckelflachstelle, welche Sollage sozusagen eine "Nullage" für die Verbindung mit dem Karosseriebauteil bildet, liegt. So ist gewährleistet, daß auf jeden Fall ein Buckel er­ zeugt wird und die Produktionssicherheit ist gegeben. An­ derenfalls würde das Blechpreßteil bei einer Position der Ist- Kontur oberhalb der Sollage mit dem Ziehwerkzeug kollidieren und somit zu Beschädigungen des Werkzeugs und des Blechpreßteils führen oder bei einer Übereinstimmung von Sollage und Ist-Ober­ flächenkontur keinen Buckel ausbilden, was bei einer späteren Verbindung mit dem Karosserieteil die Gefahr einer Kontaktkorro­ sion mit sich bringt. Desweiteren wird durch das an sich bekannte Einprägen von Blechpreßteilmaterial in Hinterschneidungen des Verbindungsele­ mentes an seiner Anlageseite am Blechpreßteil am Ort der Flach­ stelle des Blechpreßteiles eine Schraubverbindungsstelle ge­ schaffen, die gegenüber dem bisherigen Stanzen eines Loches bzw. einer Öffnung im Blechpreßteil und dem nachträglichen Anbringen eines Verbindungselementes keine daraus resultierenden Fügetole­ ranzen quer zur Fügerichtung hinsichtlich des zu verbindenden Karosserieteils aufweist. Das Verbindungselement wird dazu in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in derselben Werkzeugeinspannung, in der der Buckel am Blechpreßteil ausge­ formt wird, mitgeführt, wobei das Verbindungselement an gleicher Stelle wie das formende Ziehwerkzeug angeordnet ist. Gleichzei­ tig ist eine ausreichende Verliersicherheit des Verbindungsele­ mentes durch das verstemmende Einprägen gegeben.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigen

Fig. 1 in einem seitlichen Längsschnitt ein nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren hergestellter Buckel in einem Abschnitt eines Blechpreßteils mit eingestanzter Mutter in einem kombinierten Zieh- und Stanzwerkzeug,

Fig. 2 in einem vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1 die in das Blechpreßteil eingestanzte Mutter.

In der Fig. 1 ist ein Ziehwerkzeug 1 zum Formen eines Buckels 2 mit einer oben liegenden Flachstelle 3 bei einem Blechpreßteil 4 einer Fahrzeugkarosserie dargestellt, wobei der Buckel 2 zum Fertigungstoleranzausgleich in Fügerichtung bezüglich eines am Blechpreßteil 4 anzubringenden Karosseriebauteils dient und den Ort einer Schraubverbindungsstelle 5 für das Anbringen bezeich­ net.

Das Ziehwerkzeug 1 beinhaltet eine Matrize 6 mit einer Matrizen­ mulde 7 und einen dieser gegenüberliegenden Ziehstempel 8. Die Auflage 9 der Matrize 6 für das Blechpreßteil 4, die deren Mulde 7 seitlich begrenzt, ist an einen Niederhalter 10 geschraubt, während der Matrizenboden 11 von einer Stirnseite eines Stempels 12 gebildet ist, der eine Öffnung 13 der Auflage 9 und eine mit einer Buchse 14 versehene sich an die Öffnung 13 der Auflage 9 axial anschließende Durchführung 15 des Niederhalters 10 durch­ setzt. Die Buchse 14 des Niederhalters 10 sitzt annähernd spiel­ frei auf dem Stempel 12 auf, der die Öffnung 13 der Auflage 9 mit Spiel durchsetzt. Das Ziehwerkzeug 1 bildet die Zange eines Fertigungsroboterarmes, wobei der Stempel 12 starr mit dem Robo­ terarm verbunden ist. Der Niederhalter 10 und die Matrizenaufla­ ge 9 sind dadurch verschiebbar auf dem Stempel 12 geführt. Der zugehörige Verschiebeantrieb ist dabei fluidisch, vorzugsweise pneumatisch ausgebildet.

Der Ziehstempel 8 ist hohlgebohrt, wobei innerhalb dessen zen­ trische Bohrung 16 ein Druckstempel 17 verschiebbar geführt ist. In dem dem Matrizenboden 11 zugekehrten Endbereich 18 des Zieh­ stempels 8 ist die Bohrung 16 konzentrisch erweitert zur Aufnah­ me einer Stanzmutter 19 ausgebildet, die das Verbindungselement zwischen dem Blechpreßteil 4 und dem daran anzubringenden Karos­ seriebauteil darstellt. Die Stanzmutter 19 ist im Ausführungs­ beispiel über den Druckstempel 17 zentrisch in die am Matrizen­ boden 11 entlang verlaufende Flachstelle 3 des ausgeformten Buckels 2 eingestanzt.

Der den Matrizenboden 11 mit seiner Stirnseite bildende Stempel 12 ist hohlgebohrt, wobei er an der Stirnseite eine Öffnung 20 aufweist, die den gleichen Durchmesser besitzt und lageentspre­ chend orientiert wie die im Blechpreßteil 4 zur Anbringung eines Verbindungselementes zu stanzende Öffnung ist. Am Matrizenboden 11 ist den Rand 21 der Öffnung 20 umlaufend ein Prägewulst 22 ausgebildet, der zum Druckstempel 17 hin absteht.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, besteht die Stanzmutter 19 aus einem Grundkörper 23 und einem Ringwulst 24, welcher an seinem druck­ stempelabgewandten Ende 25 mit einer umlaufenden Stanzschneide 26 versehen ist und von der Anlageseite 27 des Grundkörpers 23 abragt. Der Grundkörper 23 besitzt an der Anlageseite 27 einen umlaufenden überstehenden Rand 28, der dem Ringwulst 24 gegen­ überliegt. Die einander zugekehrten Flanken 29, 30 des Ringwul­ stes 24 und des Randes 28 sind in radialer Richtung hinter­ schnitten ausgebildet, wobei Material des Blechpreßteils 4 um die gestanzte und gleichzeitig vom Ringwulst 24 der Stanzmutter 19 ausgefüllte Durchgangsöffnung herum in den von den Flanken 29, 30 von Ringwulst 24 und Rand 28 begrenzten Zwischenraum 31 in die Stanzmutter 19 am Blechpreßteil 4 verstemmender Weise ein­ geprägt ist. Das Blechpreßteilmaterial kommt dabei im Zwischen­ raum 31 an der Anlageseite 27 der Stanzmutter 19 zur Anlage. Die eingestanzte und verprägte Stanzmutter 19 bildet dabei gemeinsam mit dem Buckel 2 die Schraubverbindungsstelle 5. Alternativ zur Stanzmutter 19 kann das Verbindungsmittel auch ein Stanzbolzen sein, der beispielsweise mit einem Schraubgewinde versehen ist.

Zur Positionierung und Herstellung einer Schraubverbindungsstel­ le 5 in Form eines mit einer Flachstelle 3 versehenen Buckels 2 mit einer in der Flachstelle 3 eingestanzten und verprägten Stanzmutter 19 am fertiggeformten Blechpreßteil 4 ist eine Ein­ richtung vorgesehen, die eine Ausrichtungsanordnung hinsichtlich der Ausrichtung des Tiefziehwerkzeuges 1 auf das Blechpreßteil 4 und ein Herstellungswerkzeug bestehend aus dem Tiefziehwerkzeug 1 und einem Stanzwerkzeug umfaßt.

Durch die Ausrichtungsanordnung wird im Förderbetrieb beim Ein­ lauf des Blechpreßteils 4 in die Arbeitsstation mittels einer Einlaufabfrage, die durch mechanische oder optische Abtastung erfolgen kann, die Anwesenheit des Blechpreßteils 4 in der Ar­ beitsstation detektiert und über elektrische Signale die Robo­ tersteuerung des Industriefertigungsroboters aktiviert. Das För­ derband wird dabei kurzzeitig für die zu erbringende Fertigungs­ arbeit gestoppt. Alternativ ist auch denkbar, in ökonomischer Weise den Fertigungsroboter synchron zum laufenden Förderband zu verfahren und währenddessen durch ihn die Fertigungsarbeiten auszuführen. Das Blechpreßteil 4 wird nun durch beispielsweise optische der Anordnung zugehörige Systeme, die vom Roboter ge­ trennt in einer eigenen stationären Abtastvorrichtung oder di­ rekt am Roboterarm selbst angeordnet sein können, vermessen und dabei sowohl seine aktuelle räumliche Lage relativ zum Roboter als auch durch Abtasten der Umfangskonturen deren Abmessungen und die darin enthaltenen Fertigungstoleranzen ermittelt. Die Vermessungsvorrichtung und die Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Lage können dabei separat voneinander angeordnet oder ineinander integriert sein.

Die Anordnung beinhaltet desweiteren eine elektronische Rechen­ einheit, die der Robotersteuerung zugeordnet ist und in der die Umfangskontur eines fertigungstoleranzfreien Idealmodells des Blechpreßteils 4 und die Ideallage der jeweiligen Schraubverbin­ dungsstelle 5 innerhalb dieser Kontur in Form von Koordinatenda­ ten abgelegt sind.

Zur Ausrichtung des Ziehwerkzeugs 1 wird das Idealmodell daten­ technisch auf die vermessene Umfangskontur gelegt und soweit verschoben, bis eine maximale Überdeckung der Konturen eintritt. Dadurch wird die bestmögliche Lage mit der geringst erreichbaren bauteilfertigungsbedingten Lagetoleranz für die jeweilige Schraubverbindungsstelle 5 hinsichtlich der Anbringung eines Karosseriebauteils ermittelt. Das mit dem Stanzwerkzeug inte­ grierte Ziehwerkzeug 1 wird dann über den Roboter durch den Ver­ fahrantrieb mittels der Steuerung, an die die Anordnung die Ortsdaten der Schraubverbindungsstelle liefert, gesteuert in diese Lage derart verfahren, daß der Stempel 12 mit seiner Achse koaxial zur Mittelpunktsachse der so ermittelten Schraubverbin­ dungsstelle 5 positioniert ist.

Desweiteren wird nun die Oberflächenkontur des eingespannten Blechpreßteils 4 an der herzustellenden Verbindungsstelle 5 ver­ messen und die erfaßte Ist-Lage dieser Kontur mit der Sollage der Flachstelle 3 verglichen. Die Sollage der Flachstelle 3 des Buckels 2 wird dabei bezüglich einer an der Fahrzeugkarosserie vermessenen Referenzgeraden definiert, kann jedoch auch als vor­ gegebener feststehender Abstandswert vom Blechpreßteil 4 be­ stimmt sein.

Stellt sich bei diesem Vergleich heraus, daß die Ist-Kontur in dem vermessenen Bereich - in Fügerichtung zum Karosseriebauteil gesehen - gleich oder oberhalb der Sollage liegt, wird das Blechpreßteil 4 ausgesondert, da eine etwaige Weiterverwendung zu einer Kollision des Stempels 12 des Ziehwerkzeuges 1 mit dem Blechpreßteil 4 kommen würde bzw. bei Übereinstimmung von Soll­ lage und Ist-Kontur kein Buckel 2 ausgebildet werden würde, so daß in diesem Fall nach Einstanzen der Stanzmutter 19 und Ver­ binden des Blechpreßteils 4 mit dem Karosseriebauteil Kontakt­ korrosion zwischen den verbundenen Bauteilen auftreten kann. So­ mit werden nur die Blechpreßteile 4 weiterbearbeitet, deren Ist- Oberflächenkontur sich in dem vermessenen Bereich unterhalb der Sollage befindet.

Die Stirnseite des Stempels 12, der starr mit dem Roboterarm verbunden ist, wird nun in die Sollage verfahren. Die Auflage 9 der Matrize 6 wird nun zusammen mit dem Niederhalter 10 pneumatisch an dem Blechpreßteil 4 zur Anlage gebracht, wobei aufgrund einer genau bemessenen Zeitsteuerung und der Kompressibilität der Luft die Beaufschlagung des Blechpreßteils 4 mit nur sehr geringer Kraft erfolgt, wodurch Deformationen am Blechpreßteil 4 vermie­ den werden. In dieser Anlagestellung wird die Auflage 9 arre­ tiert und der Fluidantrieb der Matrize 6 drucklos geschaltet.

Alternativ zu dem pneumatischen Antrieb der Matrize 6 ist auch ein hydraulischer Antrieb denkbar. Im Falle einer hydraulischen Verschiebbarkeit weist die Auflage 9 einen Sensor auf, der eine Berührung der Auflage am Blechpreßteil detektiert und entspre­ chende Signale zum Stillstand der Verschiebung der Auflage an die Steuerung abgibt. Der Sensor kann auf optischer, taktiler oder akustischer Basis arbeiten. Auch beim hydraulischen Antrieb wird dieser bei Anlage der Auflage 9 arretiert und drucklos ge­ schaltet.

Desweiteren ist es denkbar, daß die Auflage 9 der Matrize 6 über den Niederhalter 10 starr mit dem Roboterarm verbunden ist und der Stempel 12 hydraulisch oder pneumatisch verschiebbar gehal­ ten ist. Dazu ist erforderlich, die Auflage 9 mit dem oben ge­ nannten Sensor zu bestücken, der den Moment der Anlage am Blech­ preßteil 4 anzeigt und über dessen Signale die Matrizenauflage 9 angehalten wird. Der in einer innerhalb der Auflagenöffnung 13 bzw. der Durchführung 15 des Niederhalters 10 angeordneten zu­ rückgezogenen Stellung befindliche Stempel 12 wird dann vorge­ schoben, bis dessen Stirnseite die Sollage einnimmt.

Die Schraubverbindungsstellen 5 liegen somit infolge der räumli­ chen Ausrichtung des in Koordinatendaten elektronisch abgelegten und den Ort der Schraubverbindungsstellen 5 beinhaltenden Ideal­ modells auf die reale fertigungstoleranzbehaftete Randkontur des zu bearbeitenden Blechpreßteils 4 immer an der für eine Verbin­ dung mit einem Karosseriebauteil bestmöglichen Stelle positio­ niert. Die Ausrichtung ist derart, daß die Lage für das Idealmo­ dell gewählt wird, bei der maximale Überdeckung der Konturen von Idealmodell und dem realen Blechpreßteil 4 vorliegt. Bei jedem Blechpreßteil 4 wird die Lage der Schraubverbindungsstelle 5 er­ neut definiert, wonach das Herstellungswerkzeug auf das Blech­ preßteil 4 ausgerichtet wird.

Nach erfolgter Ausrichtung wird der Ziehstempel 8 auf das Blech­ preßteil 4 geführt und der Buckel 2 mit der Flachstelle 3 tief­ gezogen, wobei dessen Höhe exakt der Abweichung der Ist-Lage von der Sollage entspricht.

Nachdem eine Stanzmutter 19 in die Erweiterung 32 im Endbereich 18 des Ziehstempels 8 eingelegt ist, wird der Druckstempel 17 zum Blechpreßteil 4 hin verschoben. Die Stanzmutter 19 wird vom Druckstempel 17 mitgenommen und zentrisch in die Flachstelle 3 des ausgeformten Buckels 2 eingestanzt. Der ausgestanzte Stanz­ butzen ist über die Höhlung 33 des Stempels 12 rückwärtig ab­ führbar.

Der an der Stirnseite des Stempels 12 angeordnete Prägewulst 22 prägt beim Einstanzen der Stanzmutter 19 den Rand 34 der ge­ stanzten Durchgangsöffnung im Blechpreßteil 4 in den von Rand 28 und Ringwulst 24 der Stanzmutter 19 begrenzten Zwischenraum 31 ein. Dabei wird das Blechpreßteilmaterial aufgrund der Hinter­ schneidungen der Flanken 29, 30 von Rand 28 und Ringwulst 24 durch den von der Anlageseite 27 der Stanzmutter 19 aus zum Präge­ wulst 22 hin konisch zulaufenden Querschnitt an der Stanzmut­ ter 19 verstemmt. Damit wird die Stanzmutter 19 am Ort der Ver­ bindungsstelle 5 unter gleichzeitiger Bildung der Durchgangsöff­ nung in das Blechpreßteil 4 eingestanzt und an diesem durch Ein­ prägen von Blechpreßteilmaterial in die Mutter 19 unbeweglich und unlösbar befestigt.

Bei geeigneter Bewegungssteuerung des Ziehstempels 8 und des Druckstempels 17 kann das Tiefziehen des Buckels 2, das Einstan­ zen der Stanzmutter 19 und deren Befestigung am Blechpreßteil 4 zeitsparend und verfahrensökonomisch in einem Arbeitsschritt er­ folgen. Denkbar ist zu dem Herstellungsprozeß der Schraubverbin­ dungsstelle 5 eine Zuführvorrichtung für die Stanzmuttern 19 vorzusehen.

Die beschriebene Einrichtung zur Positionierung und Herstellung von Schraubverbindungsstellen 5 kann im übrigen sowohl im Rohbau als auch in der Montage an lackierten Karosserien erfolgen. Dazu müssen die Lackschichten geeignete Verformungseigenschaften auf­ weisen, so daß ein Abplatzen des Lackes beim Umformen vermieden wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Positionierung fertiggeformter Blechpreßteile (4) und eines robotergeführten Herstellungswerkzeuges (1, 17) und zur Herstellung von Schraubverbindungsstellen (5) an fertigge­ formten Blechpreßteilen (4) einer Fahrzeugkarosserie zum Aus­ gleich von Bauteiltoleranzen zwischen dem Blechpreßteil (4) und einem mit ihm zu verbindenden Karosserieteil, wobei die Lage der Schraubverbindungsstelle (5) an einem Blechpreßteil (4) definiert wird und das Blechpreßteil (4) und das Herstellungswerkzeug (1, 17) entsprechend aufeinander ausgerichtet werden, wobei am eingespannten Blechpreßteil (4) im Bereich der herzustellenden Schraubverbindungsstelle (5) durch Tiefziehen ein abgeflachter Buckel (2) ausgeformt wird, und wobei ortsgleich mit der Flach­ stelle (3) am Blechpreßteil (4) ein verschraubbares Verbindungs­ element (19) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die exakte Ist-Lage des Blechpreßteils (4) innerhalb des Arbeitsraumes eines Industrieroboters in Relation zu ihm und die exakte Ist-Kontur des Blechpreßteils (4) nach Umfangsverlauf und der im Bereich der anzubringenden Schraubverbindungsstelle (5) sich erstreckenden Oberfläche des zu bearbeitenden Blechpreß­ teils (4) ermittelt werden, daß die Ist-Lage der ermittelten Um­ fangskontur des Blechpreßteils (4) mit den abgespeicherten Daten eines Referenzmodelles verglichen und in maximale Überdeckung mit dem zu bearbeitenden Blechpreßteil (4) gebracht wird, daß die erfaßte Ist-Kontur mit der Sollage der Flachstelle (3) ver­ glichen wird und daß danach unter Verwendung nur der Blechpreß­ teile (4), deren Ist-Kontur in dem vermessenen Bereich sich un­ terhalb der Sollage befindet, das robotergeführte Herstellungs­ werkzeug (1, 17) nach Lage, Richtung und Abstand zum Blechpreß­ teil (4) in die ermittelte individuelle Sollposition gebracht wird, wonach der Buckel (2) ausgeformt wird, mit einer Höhe, die der Abweichung der Ist-Kontur von der Sollage exakt entspricht,
• - und daß das Verbindungselement (19) am Ort der Flachstelle (3) am Blechpreßteil (4) in bekannter Weise durch verstemmendes Ein­ prägen von Blechpreßteilmaterial in das Verbindungselement (19) unbeweglich und unlösbar befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (19) am Ort der Flachstelle (3) in das Blechpreßteil (4) eingestanzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollage der Flachstelle (3) des Buckels (2) bezüglich einer an der Fahrzeugkarosserie vermessenen Referenzgeraden festgelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefziehen des Buckels (2) und die Befestigung des Ver­ bindungselementes (19) am Blechpreßteil (4) in einem Arbeits­ schritt erfolgen.

5. Einrichtung zur Positionierung fertiggeformter Blechpreßteile (4) und eines robotergeführten Herstellungswerkzeuges (1, 17) und zur Herstellung von Schraubverbindungsstellen (5) an fertigge­ formten Blechpreßteilen (4) einer Fahrzeugkarosserie, mit einem Ziehwerkzeug (1) bestehend aus einer Matrize (6) und einem Zieh­ stempel (8), welcher zum Formen eines abgeflachten Buckels (2) für einen Ausgleich von Bauteiltoleranzen zwischen dem Blech­ preßteil (4) und einem mit ihm zu verbindenden Karosserieteil in Fügerichtung betätigbar ist, wobei die Matrize (6) eine deren Matrizenmulde (7) seitlich begrenzende als Niederhalter dienende Auflage (9) für das Blechpreßteil (4) und einen Matrizenboden (11) umfaßt, die relativ zueinander verschiebbar und in beliebi­ ger Relativlage zueinander fixierbar sind, mit einem Werkzeug (17) zum Anbringen eines verschraubbaren Verbindungselementes (19) und mit einer Anordnung zur Ausrichtung von Blechpreßteil (4) und Herstellungswerkzeug (1, 17) bezüglich des Ortes der her­ zustellenden Schraubverbindungsstelle (5) aufeinander, insbeson­ dere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Herstellungswerkzeuge (1, 17) am Arm eines Industriero­ boters angeordnet sind, in den deren Steuerung und Verfahran­ trieb integriert sind,
• - daß die Anordnung eine Vorrichtung zur Bestimmung der exakten Ist-Lage des Blechpreßteils (4) innerhalb des Arbeitsraumes des Industrieroboters in Relation zu ihm und eine Vermessungsvor­ richtung zur Bestimmung der exakten Ist-Kontur nach Umfangsver­ lauf und der im Bereich der anzubringenden Schraubverbindungs­ stelle (5) sich erstreckenden Oberfläche des zu bearbeitenden Blechpreßteils (4) sowie eine elektronische Recheneinheit bein­ haltet, die einerseits die Ist-Lage der ermittelten Umfangskon­ tur mit den abgespeicherten Daten eines Referenzmodelles ver­ gleicht und in maximale Überdeckung mit dem zu bearbeitenden Blechpreßteil (4) bringt und andererseits die erfaßte Ist-Kontur des Blechpreßteils (4) mit der Sollage der Flachstelle (3) des Buckels (2) vergleicht,
• - daß unter Verwendung nur der Blechpreßteile (4), deren Ist- Kontur in dem vermessenen Bereich sich unterhalb der Sollage be­ findet, das Herstellungswerkzeug (1, 17) nach Lage, Richtung und Abstand zum Blechpreßteil (4) in die ermittelte individuelle Sollposition mittels des Fertigungsroboters derart bringbar ist, daß der Matrizenboden (11) des Ziehwerkzeuges (1) die Sollage der Flachstelle (3) des Buckels (2) einnimmt,
• - daß der Ziehstempel (8) hohlgebohrt und innerhalb dessen Boh­ rung (16) ein Druckstempel (17) verschiebbar geführt ist, durch den ein an der Flachstelle (3) des ausgeformten Buckels (2) an­ geordnetes, als Mutter oder Schraube ausgebildetes Verbindungs­ element (19) am Blechpreßteil (4) anbringbar ist,
• - daß das Verbindungselement (19) über die Anlageseite (27) überstehende Wülste oder Erhebungen (24, 28) besitzt, deren Flan­ ken (29, 30) hinterschnitten ausgebildet sind,
• - und daß der den Matrizenboden (11) bildende Stempel (12) einen seine Öffnung (20) umlaufenden und zum Druckstempel (17) hin ab­ stehenden Prägewulst (22) zur Einprägung von Blechpreßteilmate­ rial in die Hinterschneidungen des Verbindungselementes (19) be­ sitzt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (19) an seiner Anlageseite (27) mit einer Stanzschneide (26) versehen ist, mit der dieses mittels des Druckstempels (17) in das Blechpreßteil (4) unter Erzeugung einer Durchgangsöffnung einstanzbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Matrizenboden (11) bildende Stempel (12) eine Öff­ nung (20) gleichen Durchmessers und lageentsprechend orientiert wie die Durchgangsöffnung aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Industrieroboter mit der Vorrichtung zur Bestimmung der exakten Ist-Lage des Blechpreßteils (4) in Relation zu ihm in­ nerhalb seines Arbeitsraumes versehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Industrieroboter mit der Vermessungsvorrichtung zur Be­ stimmung der exakten Ist-Kontur nach Umfangsverlauf und der im Bereich der anzubringenden Schraubverbindungsstelle (5) sich er­ streckenden Oberfläche des zu bearbeitenden Blechpreßteils (4) versehen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (9) der Matrize (6) zumindest mittelbar starr mit dem Roboterarm verbunden ist und der Matrizenboden (11) von einer Stirnseite eines verschiebbaren Stempels (12) gebildet ist, der relativ zur Auflage (9) arretierbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenboden (11) zumindest mittelbar starr mit dem Ro­ boterarm verbunden ist und die Auflage (9) der Matrize (6) pneu­ matisch oder hydraulisch verschiebbar ist, wobei die Auflage (9) in Anlagestellung am Blechpreßteil (4) arretierbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (9) einen Sensor aufweist, der eine Berührung der Auflage (9) am Blechpreßteil (4) detektiert und entsprechen­ de Signale zum Stillstand der Verschiebung der Auflage (9) an die Steuerung abgibt.