DE202009006429U1 - Universelles Spannkonzept - Google Patents

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Abstract

Das Universelle Spannkonzept, bestehend aus zwei zylindrischen Spannrollen (6), zwei Gummiringen (7) und einem Spannhalter (8), ist dadurch gekennzeichnet, dass über das Prinzip der schiefen Ebene, Bauteile und Komponenten (2) mit geeigneten Geometrien (Kegel, Kugel, Pyramiden oder andere rampenartige Geometrien) axial mit einer bestimmten Kraft Fa (10) in Z gehalten werden können. Der Rampenwinkel im Beispiel 54° (29), bestimmt die Haltekraft Fa (10) und ist frei wählbar.

Description

  • 1. Stand der Technik:
  • Der Stand der Technik wird an einem Beispiel zur Fixierung von PKW-Bauteilen in Kontrollvorrichtungen dargestellt.
  • Kontrollvorrichtungen (1):
  • Hierbei handelt es sich um Aufbauten, die es ermöglichen, Bauteile von Fahrzeugen (z. B. Lautsprecherverblendung (2) in einer Instrumententafel) in Fahrzeuglage aufzunehmen, zu fixieren und zu prüfen. Hierbei werden die Bauteile an den vorgesehenen Aufnahmepunkten ausgerichtet und mit Spannelementen (3) fixiert.
  • 2. Zugrunde liegende Probleme die zur Erfindung führten
  • 2.1. Handling der Bauteile
  • Das Einlegen der Bauteile in die Vorrichtung (Stand heute) wird durch die Spannelemente (3) erschwert (anschlagen, anecken, verheddern usw.)
  • Da jedes Bauteil so exakt wie möglich seine Position im Fahrzeug widerspiegeln soll, ist es mit herkömmlichen Spannmitteln (3) nur schwer möglich, stehende Positionen oder Überkopfpositionen von Bauteilen abzubilden.
  • Das Bauteil muss z. B. bei Überkopfposition von Hand gehalten werden und anschließend müssen, vier Spannelemente (3) am besten gleichzeitig (was nicht möglich ist), oder in einer festgelegten Reihenfolge geschlossen werden. Die Reihenfolge ist wichtig, um das Bauteil (2) nicht zu verspannen (Deformation).
  • 2.2. Spannelemente sind Kollisionspunkte für die Vermessung der Bauteile
  • 2.2.1. Taktile Messtechnik
  • Bei der taktilen (tastenden) Messtechnik können Umrisse oder Oberflächen nicht vollständig geprüft werden, da die Spannelemente (3) diese Flächen verdecken oder unzugänglich machen.
  • 2.2.2. Optische Messtechnik
  • Für die optische Messtechnik (berührungslos) sind die Spannelemente (3) ebenfalls ein Hindernis, weil viele Flächenbereiche und Kanten abgeschottet werden und Schatten bei den Messungen erzeugen.
  • 2.3. Ausgeübter Anpressdruck auf die Bauteile
  • Zu starker Anpressdruck der Spanner auf das Bauteil → Bauteil wird deformiert Zu wenig starker Anpressdruck der Spanner auf das Bauteil → Bauteil liegt nicht richtig auf den Auflagen auf
  • 3. Problemlösung = Erfindung
  • 3.1. Grund für die Erfindung
  • 3.1.1. Info zur Anwendung
  • Da die meisten Bauteile (2) im gesamten Interieurbereich eines Fahrzeuges „eingeclipst”, also mit konischen (4) oder rampenförmigen Aufnahmepins versehen sind, die in verschiedene Schnappmechanismen einrasten, war es naheliegend, einen derartigen Mechanismus für Aufnahmen und Vorrichtungen zu entwickeln.
  • 3.1.2. Neues „Universelles Spannkonzept”
  • Das neue „Universelle Spannkonzept” macht sich die Befestigungsclips (4) der Bauteile (2) eines Fahrzeugs zu Nutze. Ein einfacher Mechanismus (5) mit einer einzustellenden Einzugskraft Fa (10), macht es möglich, Bauteile in beliebigen Einbausituationen darzustellen.
  • 3.2. Die Erfindung
  • Bei der Erfindung handelt es sich um einen Mechanismus, der auf dem Prinzip der „Schiefen Ebene” basiert.
  • 3.2.1. Das Prinzip
  • Zwei Rollen (6), die mit zwei Gummiringen (7) (einer pro Seite), in einer vorgegebenen Position in einem Spannhalter (8) gehalten werden.
  • Die beiden Rollen (6) werden mit der Kraft Fb (9) an die Leibungen (11) (Ende Langloch) des Spannhalters (8) gedrückt. Diese Kraft Fb (9) ist über verschiedene zum Einsatz kommende Gummiringe (7) einstellbar. Die Gummiringe (7) sind in den Durchmessern variabel zu erhalten (Abstufung im Durchmesser ca. 0,5 mm).
  • Beim Einclipsen des Bauteils (2) werden die Spannrollen (6) durch den Konus des Clips (12) entgegen der wirkenden Kraft der Gummiringe (7) auseinander gedrückt und nach entsprechend langem Weg laufen die beiden Spannrollen (6) nach der breitesten Stelle des Clips (12) wieder zusammen. Die Höhe der Spannelemente ist so ausgelegt, dass bei eingedrücktem Bauteil (2) die Kraft Fa (10) der Gummiringe (7) das Bauteil (2) über das Prinzip der schiefen Ebene in Z-Richtung fixiert. Ist gewünscht, dass das Bauteil in weiteren Richtungen fixiert wird, kann der Spannhalter mit einer Zentrierung ausgestattet werden.
  • 3.2.2. Darstellung von zwei verschiedenen Fixierungssystemen
  • 3.2.2.1. Fixierung für Rundzapfen
  • Die Fixierung mit Rundzapfen (14) kann stellungsunabhängig montiert werden.
  • 3.2.2.2. Fixierung für Keil- oder Rampenzapfen
  • Die Fixierung mit Rundzapfen (13) muss stellungsabhängig montiert werden.
  • 3.3. Darstellung eines Einsatzfalles
  • Im Nachfolgenden dargestellt ist eine Kontrollvorrichtung (15) zum Spannen einer Lautsprecherblende (2) mit dem neuen „Universellen Spannkonzept” (16)
  • Durch die Verwendung von Ausgleichsadaptern (17), die für die herkömmliche Spannweise sowieso benötigt werden (nach dem Stand der Technik sind diese Ausgleichsadapter Auflagen für das Bauteil), können die benötigten Höhen exakt durch die Bearbeitungsverfahren Drehen und/oder Schleifen hergestellt werden. Die Spannelemente (Universelles Spannkonzept) (16) werden anschließend lediglich auf die Ausgleichsadapter (17) geschraubt und sind einsatzfähig.
  • 4. Vorteile
  • 4.1. Materialeinsatz
  • Mit dem neuen „Universellen Spannkonzept” ist die Zahl der insgesamt benötigten Teile geringer als beim aktuellen Stand der Technik.
  • Spanner nach Stand der Technik und deren Anbindung (siehe Abb. 9):
    • • Spanner, bestehend aus mindestens 10 verschiedenen Einzelteilen
    • • Jeder Spanner benötigt einen Aufbauklotz (18) für die Höhenanpassung
    • • Jeder Spanner muss mit mindestens 4 Schrauben (19) befestigt werden
    • • Jeder Spanner braucht eine Gegendruckaufnahme wo das zu spannende Bauteil dazwischengeklemmt wird.
    • • Die Einstellung des Anpressdrucks kann nur schwierig eingestellt werden (Anpressdruck nur schwer messbar)
    • • Des Weiteren ist oft die Fläche, auf die der Spanner drückt nicht eben sondern gekrümmt → Verzug oder aufwendige Kontur für den Andrücker (20) notwendig.
  • Neues „Universelles Spannkonzept” (15) (siehe Abb. 4, 7 und 8):
    • • Spanner bestehen aus maximal 3 verschiedenen Einzelteilen (Spannhalter (8), Spannrollen (6) und Gummiringen (7)
    • • Das „Universelle Spannkonzept” benötigt für sich selbst einen Aufbauklotz (17), der aber gleichzeitig auch den Höhenausgleich zum zu spannenden Bauteil (2) darstellt.
    • • Das „Universelle Spannkonzept” wird, je nach Typ wird mit max. 2 Schrauben befestigt (5 und 6) (22); bei Rund- oder Kugelzapfen (10), kann das Befestigungsgewinde (21) gleich in das „Universelle Spannkonzept” integriert und es entfallen zusätzliche Schrauben. Das Element wird hierbei über die angefräste Schlüsselweite (23) befestigt.
    • • Die Einstellung des Anpressdrucks erfolgt über Gimmiringe (7) mit verschiedenen Innen- und Schnurdurchmessern.
    • • Das „Universelle Spannkonzept” kann gleichzeitig zur Zentrierung (24) bzw. zur Ausrichtung des Bauteils verwendet werden.
    • • Bei konischen Keil- oder Rampenzapfen (13) passen sich die beiden Spannrollen (6) der Form des Zapfens an
    • • Kleine Positionsabweichungen der Befestigungspins (4) werden durch die Führungen (25) der Spannrollen (6) im Spannhalter (8) ausgeglichen.
  • 4.2. Vorteile für die Prüftechnik
  • Wie in der Spannvorrichtung (1) dargestellt, sind die Spannelemente (3) nach Stand der Technik für die manuellen Prüfzwecke hinderlich. Zum einen ist die Zugänglichkeit des Bauteiles (2) massiv eingeschränkt und zum anderen können nicht alle Bereiche abgeprüft werden, da die Spannelemente (3) weder abgebaut noch geöffnet werden können, um diese Stellen zu prüfen.
  • Prüfung der weiter führenden ergänzenden Messflächen (26) eines Bauteils (2):
    Wie in 7 dargestellt können mit einem Haarlineal (27) die ergänzenden Messflächen (26) komplett umlaufend geprüft werden. Mit dem Haarlineal wird der Bauteilunter- oder überstand prüfend festgestellt.
  • Prüfung der Lehrenluft (28) = (definierter Spalt zwischen Bauteil (2) und ergänzenden Messflächen (26)):
    Wie in (7) dargestellt kann mit dem Prüfstift komplett umlaufend geprüft werden. Mit dem Prüfstift wird die Bauteilausdehnung (zu groß oder klein) prüfend festgestellt.
  • 4.3. Vorteile für die Messtechnik
  • 4.3.1. Taktile Messtechnik
  • Der Vorteil des neuen „Universellen Spannkonzeptes” für die taktile Messtechnik liegt in der freien Zugänglichkeit des Bauteils (2). Alle Außenflächen und die Berandung können umlaufend und ohne Unterbrechung erfasst und ausgewertet werden.
  • Mit der herkömmlichen Technik können solche Bereiche nicht erfasst werden.
  • 4.3.2. Optische Messtechnik
  • Bei der optischen (berührungslosen) Messtechnik spielt die Zugänglichkeit des zu messenden Bauteils noch eine größere Rolle. Hier ist das Ziel, das gesamte Bauteil in Einbaulage (Fahrzeuglage) zu erfassen. Diese maximale Zugänglichkeit bietet das neue „Universelle Spannkonzept”. (siehe 8 = max. Zugänglichkeit für die Messtechnik bei Vorrichtungen ohne Ergänzende Messflächen und Lehrenluft)
  • 4.4. Vorteile für den Werker
  • Das neue „Universelle Spannkonzept” ist äußerst benutzerfreundlich, da der Werker keine Möglichkeit hat, dass Bauteil durch eine falsche Spannreihenfolge zu verspannen oder zu deformieren. Ferner besteht keine Möglichkeit, Spannelemente (16) nicht zu schließen oder zu vergessen. Das Bauteil (2) kann einfach aufgesteckt werden und simuliert so den Einbauzustand im Fahrzeug.
  • 4.5. Vorteile für die Prozesse
  • Die Prüf- oder Messprozesse können zum einen vollständiger erfolgen. Des Weiteren bietet das neue Spannkonzept mehr Sicherheit bei Einlegewiederholungen. Die Reproduzierbarkeit stellt hier ein Maximum dar.
  • Durch die Aufnahme des zu prüfenden Bauteils (2) über die originalen Aufnahmepins (4) ist, im Gegensatz zu den herkömmlichen Spannmitteln, immer sichergestellt, dass diese i. O. sind, d. h. dass die Pins (4) weder fehlen noch deformiert sind.

Claims (9)

  1. Das Universelle Spannkonzept, bestehend aus zwei zylindrischen Spannrollen (6), zwei Gummiringen (7) und einem Spannhalter (8), ist dadurch gekennzeichnet, dass über das Prinzip der schiefen Ebene, Bauteile und Komponenten (2) mit geeigneten Geometrien (Kegel, Kugel, Pyramiden oder andere rampenartige Geometrien) axial mit einer bestimmten Kraft Fa (10) in Z gehalten werden können. Der Rampenwinkel im Beispiel 54° (29), bestimmt die Haltekraft Fa (10) und ist frei wählbar.
  2. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannrollen (6), geführt in zwei wegbeschränkenden Ausfräsungen (Langloch) (25) zueinander (auf sich zubewegend), durch die beiden Gummiringe (2) gehalten bzw. gespannt werden.
  3. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskräfte der beiden Spannrollen (6) über verschiedene Gummihärten (Shore-Härten) sowie Innen- und Schnurdurchmesser der Gummiringe (7) angepasst werden können.
  4. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass es über ein am Spannhalter (8) angebrachtes Gewinde (21) direkt an ein anderes Bauteil z. B. Platte angeschraubt werden kann oder über zwei Befestigungsschrauben (22) befestigt wird. Das Gewinde (21) oder die Befestigungsschrauben (22), können in ihrer Größe jederzeit angepasst werden.
  5. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass es bei der Ausführung mit Gewinde (21) über eine angefräste Schlüsselweite (23) festgezogen werden kann. Diese Schlüsselweite (23) kann ebenfalls in der Größe angepasst werden.
  6. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (24) durch die der PIN eines Bauteils eingeführt wird, zur Positionierung des zu fixierenden Bauteils in X und Y dienen kann und gleichzeitig in Z gehalten wird.
  7. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Schiefstellung oder Positionsabweichung der Kegel- oder Rampenpins die Spannrollen an die neuen Gegebenheiten anpassen. Eine Positionsabweichung des Pins (12) wird durch die Langlöcher im Spannhalter (8) ausgeglichen. Schiefstellungen des Pins (12) werden durch die Gummiringe auch asymmetrisch ausgeglichen.
  8. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass es in Größe und Form in allen Dimensionen dem zu haltenden oder einzuclipsenden Bauteil bzw. Pin angepasst werden kann.
  9. Das Universelle Spannkonzept ist dadurch gekennzeichnet, dass das System auch für Bauteile ohne Pins verwendet werden kann. In diesem Falle (Bauteil hat z. B. Befestigungsloch, können Standardpins (siehe 11) zur Fixierung es Bauteils verwendet werden.
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