DE19818794B4

DE19818794B4 - Spannvorrichtung für die Halterung von Karosseriebauteilen

Info

Publication number: DE19818794B4
Application number: DE1998118794
Authority: DE
Inventors: Eckhard Knospe; Klaus-Jürgen Zabel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: DE19818794A1

Abstract

Spannvorrichtung für die Halterung von Karosseriebauteilen umfassend mindestens ein Andrückelement (2, 3), das insbesondere elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar und an ein erstes der Karosseriebauteile (1) andrückbar ist, sowie ein Widerlager (15), das mindestens eine Anlagefläche (16, 17) aufweist, an die mindestens ein zweites der Karosseriebauteile (13, 14) zumindest abschnittsweise so andrückbar ist, daß erstes und zweites Karosseriebauteil (1, 13, 14) zumindest abschnittsweise aneinander gedrückt werden können, wobei das erste der Karosseriebauteile (1) einen muldenförmigen Querschnitt aufweist, wobei das mindestens eine Andrückelement (2, 3) gegen mindestens eine der Außenflächen (4, 5) des ersten Karosseriebauteils (1) drücken kann, wobei das mindestens eine zweite Karosseriebauteil (13, 14) zumindest teilweise an der Innenseite des ersten Karosseriebauteils (1) anliegen kann, und wobei das zweite Karosseriebauteil (13, 14) zumindest in dem Bereich, in dem es teilweise an der Innenseite des ersten Karosseriebauteils (1) anliegen kann, mit einer von diesem abgewandten Fläche an einer Anlagefläche...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für die Halterung von Karosseriebauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Spannvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 297 02 147 U1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung weist das erste der miteinander zu verbindenden Karosseriebauteile eine äußere Fügeprägung und das zweite der Karosseriebauteile eine dieser entsprechende innere Fügeprägung auf. Ein erstes Andrückelement drückt auf die Außenseite der äußeren Fügeprägung und ein als Widerlager wirkender Stempel drückt in die innere Fügeprägung, wodurch die Karosseriebauteile derart aneinander gedrückt werden, daß sie verschweißt werden können.
Eine weitere Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 22 575 A1 bekannt. Mit der darin beschriebenen Spannvorrichtung können beispielsweise Bleche aneinander gedrückt werden, so daß sie mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls miteinander verschweißt werden können. Dazu umfaßt die in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschriebene Spannvorrichtung ein flächiges Widerlager, an das eines der Bleche anliegen kann, sowie Andrückeinheiten mit stempelförmigen Andrückelementen, die das zweite Blech gegen das auf dem flächigen Widerlager liegende erste Blech drücken können. Mit einer derartigen Spannvorrichtung lassen sich flächige Verstärkungselemente, die in komplexer geformte Karosseriebauteile, wie beispielsweise B-Säulenbleche von Kraftfahrzeugkarosserien, eingelegt und eingeschweißt werden sollen, nicht so an diese komplexer geformten Karosseriebauteile andrücken, daß sie mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls in der gewünschten Verbindungsqualität miteinander verschweißt werden können.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 31 36 436 A1 ist eine Vorrichtung zur Halterung hohler Werkstücke bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt jeweils in die hohlen Werkstücke einbringbare Spannvorrichtungen, die hydraulisch oder pneumatisch an die Innenwände des hohlen Werkstücks andrückbare Elemente umfaßt. Wenn mittels einer derartigen Vorrichtung flächige Verstärkungselemente an das Innere beispielsweise einer B-Säule gepreßt werden sollen, ergibt sich ein relativ komplizierter Aufbau der Spannvorrichtung, weil aufgrund der kleinen Abmessungen des muldenförmigen Hohlraums eines B-Säulenblechs und der gleichzeitig notwendigen hohen Andrückkräfte hohe Anforderungen an den Aufbau der Andrückelemente und deren Halterung gestellt werden müssen. Weiterhin befindet sich die derart kompliziert aufgebaute Spannvorrichtung während des Schweißvorgangs in unmittelbarer Nähe des Laser- oder Elektronenstrahls, so daß sie unter Umständen beschädigt werden kann.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Weiterentwicklung einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend, daß mit ihr kompliziert aufgebaute Karosseriebauteile mit muldenförmigem Querschnitt gehaltert und an entsprechende Gegenstücke gedrückt werden können, so daß ein Verschweißen der Karosseriebauteile insbesondere mittels Laser- oder Elektronenstrahl in guter Verbindungsnahtqualität möglich wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Widerlager sich zumindest teilweise im Innern des ersten Karosseriebauteils erstrecken kann und daß die die Spannvorrichtung mindestens zwei Andrückelemente umfaßt, die sowohl einzeln als auch zusammen mit Druck beaufschlagbar sind und gegen zwei sich im wesentlichen gegenüberliegende Abschnitte zweier Außenflächen des ersten Karosseriebauteils drücken können. Aufgrund der Tatsache, daß im Innern des ersten Karosseriebauteils mit muldenförmigem Querschnitt ein Widerlager angeordnet ist, an das eine oder die Seiten des oder der zweiten Karosseriebauteile(s) durch Druckbeaufschlagung einer oder zweier Außenseiten des ersten Karosseriebauteils mit muldenförmigem Querschnitt andrückbar sind, befinden sich im Bereich des Laser- oder Elektronenstrahls keine kompliziert aufgebauten Andrückelemente, sondern nur ein gegebenenfalls recht kompakt und unempfindlich aufgebautes Widerlager sowie die miteinander zu verschweißenden Karosseriebauteile.
Vorzugsweise können an einer oder jeder der Innenflächen, an deren zugehörige Außenflächen jeweils eines der Andrückelemente drücken kann, ein Abschnitt eines zweiten Karosseriebauteils oder ein separates zweites Karosseriebauteil anliegen. Wenn beispielsweise ein B-Säulenblech eines Kraftfahrzeugs einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist und mit zwei flächigen Verstärkungselementen verschweißt werden soll, die an den Innenflächen des B-Säulenblechs anliegen sollen, die den beiden U-Schenkeln entsprechen, werden die Andrückelemente von außen auf die den U-Schenkeln entsprechenden Flächen des B-Säulenblechs drücken.
Vorteilhafterweise ist das Widerlager zumindest abschnittsweise dem Querschnitt des ersten Karosseriebauteils angepaßt. Je enger dabei das Widerlager dem muldenförmigen Querschnitt des ersten Karosseriebauteils entspricht, desto kürzer ist der Andruckweg, den die Andrückelemente zurücklegen müssen. Hier kann es sich beispielsweise als vorteilhaft erweisen, wenn der Andrückweg der Andrückelemente weniger als 2 mm beträgt. Trotz der engen Anpassung an den Querschnitt des ersten Karosseriebauteils kann das Widerlager nach erfolgtem Schweißvorgang problemlos dem ersten Karosseriebauteil mit muldenförmigen Querschnitt entnommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Spannvorrichtung mindestens eine Halterung für die Andrückelemente, wobei vorzugsweise jeweils etwa gegenüberliegende Andrückelemente von einer Halterung aufgenommen sind. Diese Halterung kann vorzugsweise im wesentlichen U-förmig sein mit zwei etwa parallel zueinander verlaufenden U-Schenkeln, in deren außenseitigen Endbereichen die Andrückelemente gehaltert sind, und mit einer die U-Schenkel verbindenden Querstrebe. Hierbei können an einem der U-Schenkel ein erstes Andrückelement und an dem zweiten U-Schenkel ein zweites Andrückelement gehaltert sein, das eine kleinere Andrückfläche aufweist als das erste Andrückelement. Alternativ dazu können an einem der U-Schenkel ein erstes Andrückelement und an dem zweiten U-Schenkel zwei weitere Andrückelemente gehaltert sein, die eine kleinere Andrückfläche aufweisen als das erste Andrückelement und dem ersten im wesentlichen zusammen gegenüberliegen. Falls das erste Karosseriebauteil ein langgestrecktes Bauteil wie beispielsweise ein B-Säulenblech ist, kann die Spannvorrichtung eine Anzahl von Gruppen einander paarweise oder zu dritt gegenüberliegender Andrückelemente umfassen, wobei die Gruppen von Andrückelementen in Längsrichtung des ersten Karosseriebauteils beabstandet zueinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Schweißnaht als sogenannte Stepnaht ausgeführt werden soll, das heißt, wenn die miteinander zu verschweißenden Karosseriebauteile nur jeweils abschnittsweise längs der Naht aneinander geschweißt werden sollen. In diesem Fall wird jeweils in einem Abschnitt, in dem geschweißt werden soll, eine Halterung mit einander gegenüberliegenden Andrückelementen angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, daß in allen miteinander zu verschweißenden Abschnitten die beiden Karosseriebauteile so gut aneinander angepreßt werden, daß eine Schweißnaht hoher Verbindungsqualität entsteht.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 eine schematische Draufsicht auf ein beispielsweise als Außenblech einer B-Säule ausgeführtes Karosseriebauteil mit außen an dieser anliegenden Andrückelementen einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Halterung für Andrückelemente einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
4 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungs-gemäßen Halterung für Andrückelemente einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
5 eine Draufsicht auf die Halterung gemäß 4 mit darin gehalterten Andrückelementen
Aus 1 ist schematisch ersichtlich, auf welche Weise an ein erstes Karosseriebauteil mit muldenförmigen Querschnitt, das beispielsweise als Außenblech 1 einer B-Säule eines Kraftfahrzeugs ausgeführt sein kann, die Andrückelemente 2, 3 andrücken können. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel sind jeweils ein erstes vergleichsweise größeres Andrückelement 2 und ein zweites vergleichsweise kleineres Andrückelement 3 einander gegenüberliegend an zwei einander gegenüberliegenden Außenflächen 4, 5 eines einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisenden B-Säulenaußenblechs 1 angeordnet.
Die Andrückelemente 2, 3 sind dazu in einer Halterung 6, wie sie in 2 abgebildet ist, gehaltert. Die darin abgebildete Halterung ist etwa U-förmig geformt und weist zwei U-Schenkel 7, 8 sowie eine diese verbindende Querstrebe 9 auf. In den U-Schenkeln 7, 8 sind Bohrungen 10 für die Aufnahme der Andrückelemente 2, 3 angeordnet.
Aus 3 ist ersichtlich, daß die Andrückelemente 2, 3 beispielsweise als hydraulisch angetriebene Druckstößel ausführbar sind, die jeweils eine kugelschalensegmentförmige Andrückfläche 11, 12 aufweisen. Im Innern des in 3 im Querschnitt abgebildeten B-Säulenblechs 1 sind zwei in dieses eingelegte, an den Innenflächen der U-Schenkel des B-Säulenblechs anliegende zweite flächige Karosseriebauteile abgebildet, die beispielsweise Verstärkungsbleche 13, 14 sind, die in die B-Säule 1 eingeschweißt werden sollen. Weiterhin befindet sich im Innern des B-Säulenaußenblechs 1 ein Widerlager 15, an dessen einander im wesentlichen gegenüberliegenden Außenseiten 16, 17 die beiden Verstärkungsbleche 13, 14 anliegen können.
Durch Druckbeaufschlagung eines oder beider der Andrückelemente 2, 3 drücken diese auf die Außenfläche 4, 5 der den U-Schenkeln des B-Säulenblechs 1 entsprechenden Teile des B-Säulenblechs 1, so daß diese den U-Schenkeln entsprechenden Teile des B-Säulenaußenblechs 1 zusammen mit den daran anliegenden Verstärkungsblechen 13, 14 gegen die Außenflächen 16, 17 des Widerlagers 15 drücken.
Aus 4 ist eine alternative Halterung 18 ersichtlich, die zwei U-Schenkel 19, 20 sowie eine Querstrebe 21 aufweist. In einem der beiden U-Schenkel 19 ist eine Bohrung 22 für die Aufnahme eines Andrückelements 2 vorgesehen. In dem gegenüberliegenden U-Schenkel 20 sind zwei kleinere Bohrungen 23 für die Aufnahme zweier kleinerer Andrückelemente 3 vorgesehen. Aus 5 ist ersichtlich, daß bei der Halterung 18 die darin gehalterten Andrückelemente 2, 3 einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Durch die Verwendung einer Mehrzahl unterschiedlicher Halterungen 6, 18 mit zwei, drei oder auch mehreren Andrückelementen 2, 3 kann eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung derart variabel gestaltet werden, daß auch relativ unregelmäßig geformte erste Karosseriebauteile durch erfindungsgemäß angeordnete Andrückelemente 2, 3 abschnittsweise so mit Druck beaufschlagt werden können, daß die miteinander zu verschweißenden Karosseriebauteile in den miteinander zu verschweißenden Abschnitten ausreichend exakt aneinander gepreßt werden. Anstelle zweier in 3 dargestellter zweiter Karosseriebauteile kann auch ein einzelnes durchgehendes Karosseriebauteil Verwendung finden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, nur an einer der Innenseiten des beispielsweise als U-Schenkel ausgeführten Teils des B-Säulenblechs 1 ein zweites beispielsweise als Verstärkungsblech ausgeführtes Karosseriebauteil anzulegen. In diesem Fall drückt die andere Anlagefläche 17 des Widerlagers 15 direkt an die Innenseite des gegenüberliegenden, einem der U-Schenkel entsprechenden Teils des B-Säulenblechs 1.

Claims

Spannvorrichtung für die Halterung von Karosseriebauteilen umfassend mindestens ein Andrückelement (2, 3), das insbesondere elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar und an ein erstes der Karosseriebauteile (1) andrückbar ist, sowie ein Widerlager (15), das mindestens eine Anlagefläche (16, 17) aufweist, an die mindestens ein zweites der Karosseriebauteile (13, 14) zumindest abschnittsweise so andrückbar ist, daß erstes und zweites Karosseriebauteil (1, 13, 14) zumindest abschnittsweise aneinander gedrückt werden können, wobei das erste der Karosseriebauteile (1) einen muldenförmigen Querschnitt aufweist, wobei das mindestens eine Andrückelement (2, 3) gegen mindestens eine der Außenflächen (4, 5) des ersten Karosseriebauteils (1) drücken kann, wobei das mindestens eine zweite Karosseriebauteil (13, 14) zumindest teilweise an der Innenseite des ersten Karosseriebauteils (1) anliegen kann, und wobei das zweite Karosseriebauteil (13, 14) zumindest in dem Bereich, in dem es teilweise an der Innenseite des ersten Karosseriebauteils (1) anliegen kann, mit einer von diesem abgewandten Fläche an einer Anlagefläche (16, 17) des Widerlagers (15) anliegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (15) sich zumindest teilweise im Innern des ersten Karosseriebauteils erstrecken kann und daß die Spannvorrichtung mindestens zwei Andrückelemente (2, 3) umfaßt, die sowohl einzeln als auch zusammen mit Druck beaufschlagbar sind und gegen zwei sich im wesentlichen gegenüberliegende Abschnitte zweier Außenflächen (4, 5) des ersten Karosseriebauteils (1) drücken können.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder jeder der Innenflächen, an deren zugehörigen Außenflächen (4, 5) jeweils eines der Andrückelemente (2, 3) drücken kann, ein Abschnitt eines zweiten Karosseriebauteils (13, 14) oder ein separates zweites Karosseriebauteil (13, 14) anliegen kann.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (15) zumindest abschnittsweise an den Querschnitt des ersten Karosseriebauteils (1) angepaßt ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung mindestens eine Halterung (6, 18) für die Andrückelemente (2, 3) umfaßt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils etwa gegenüberliegende Andrückelemente (2, 3) von einer Halterung (6, 18) aufgenommen sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Halterungen (6, 18) im wesentlichen U-förmig ist mit zwei etwa parallel zueinander verlaufenden U-Schenkeln (7, 8, 19, 20), in deren außenseitigen Endbereichen die Andrückelemente (2, 3) gehaltert sind, und mit einer die U-Schenkel verbindenden Querstrebe (9, 21).
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der U-Schenkel (7) ein erstes Andrückelement (2) und an dem zweiten U-Schenkel (8) ein zweites Andrückelement (3) gehaltert ist, das eine kleinere Andrückfläche (12) aufweist als das erste Andrückelement (2).
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der U-Schenkel (19) ein erstes Andrückelement (2) und an dem zweiten U-Schenkel (20) zwei zweite Andrückelemente (3) gehaltert sind, die jeweils eine kleinere Andrückfläche (12) aufweisen und dem ersten Andrückelement (2) im wesentlichen zusammen gegenüberliegen.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Karosseriebauteil (1) ein langgestrecktes Bauteil wie beispielsweise ein S-Säulenblech eines Kraftfahrzeuges ist und daß die Spannvorrichtung eine Anzahl von Gruppen einander paarweise oder zu dritt gegenüberliegender Andrückelemente (2, 3) umfaßt, wobei die Gruppen von Andrückelementen (2, 3) in Längsrichtung des ersten Karosseriebauteils (1) beabstandet zueinander angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückflächen (11, 12) der Andrückelemente (2, 3) kugelschalensegmentförmig ausgestaltet sind.