WO2004067363A1 - Montagewerkzeug zum positionieren eines karosseriebauteils und geeignete handhabungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Das Montagewerkzeug (10) für eine Handhabungseinrichtung (12) dient zum Positionieren eines Karosseriebauteils (14) an eine Fahrzeugkarosserie (16) unter Ausbildung eines Anlagekontakts, wobei das Montagewerkzeug (10) mit einem Greifmechanismus (18) und mit einem Positioniermechanismus (20) versehen ist und wobei der Positioniermechanismus (20) zum Einleiten einer Anlagekraft in das Karosseriebauteil (14) geeignet ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der Positioniermechanismus (20) mindestens ein Formelement (22) enthält, dessen Bauteilkontaktfläche (24) in Bezug auf eine Bauteil-Sollkontur formangepasst ist zur Ausbildung eines befestigungsgünstigen Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil (14) und der Fahrzeugkarosserie (16).

Description

MONTAGEWERKZEUG ZUM POSITIONIEREN EINES KAROSSERIEBAUTEILS UND GEEIGNETE HANDHABUNGSEINRICHTUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Montagewerkzeug für eine Handhabungseinrichtung zum Positionieren eines Karosseriebau- teils an eine Fahrzeugkarosserie unter Ausbildung eines Anlagekontakts, wobei das Montagewerkzeug mit einem Greifmecha- nismus und mit einem Positioniermechanismus versehen ist und wobei der Positioniermechanismus zum Einleiten einer Anlage- kraft in das Karosseriebauteil geeignet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Handhabungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.

Montagewerkzeuge und Handhabungseinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Die DE 101 21 344 AI offenbart eine GreifVorrichtung zum Greifen von Gegenständen, beispielsweise Kraftfahrzeugscheiben oder Karosserieteilen, mittels eines Roboterarms. Die Greifvorrichtung ist hierzu mit einem Träger versehen, der eine Mehrzahl an Sauggreifern aufweist. Bei geeigneter Bewegung des Roboterarms kann ein an den Sauggreifern haftender Gegenstand in eine vorgegebene Montageposition relativ zu einer Fahrzeugkarosserie angeordnet werden unter Ausbildung eines vorgebbaren Anlagekontakts. Der Anlagekontakt wird mittels Einleiten einer Anlagekraft in den an der Fahrzeugkarosserie anliegenden Gegenstand durch den Roboterarm geschaffen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Montagewerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Herstellung eines korrekten Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil und der Fahrzeugkarosserie ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Handhabungseinrichtung zum Einsatz des Montagewerkzeugs vorzuschlagen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Montagewerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Montagewerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Positioniermechanismus mindestens ein Formelement enthält, dessen Bauteilkontaktflache in Bezug auf eine Bauteil-Sollkontur formangepasst ist zur Ausbildung eines befestigungsgünstigen Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil und der Fahrzeugkarosserie. Somit ist es mittels des Formelements möglich, die Ausbildung eines optimierten Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil und der Fahrzeugkarosserie durch den Positioniermechanismus des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs wenigstens zu begünstigen, so dass eine montagefreundliche und korrekte Befestigung des Karosseriebauteils an der Fahrzeugkarosserie möglich ist. Hierzu kann mittels des Formelements eine erwünschte Anlagekraft in das an der Fahrzeugkarosserie korrekt zu positionierende Karosseriebauteil übertragen werden. Dabei ist es besonders günstig, dass die Bauteilkontaktflache des Formelements an eine Sollkontur des Karosseriebauteils formangepasst ist, so dass selbiges mittels des Formelements in einem in Bezug auf eine Anlagekrafteinleitung günstigen Flächenbereich an die Fahrzeugkarosserie gedrückt werden kann unter Ausbildung eines befestigungsgünstigen Anlagekontakts. Ein „Anlagekontakt" kann hierbei direkt zwischen den vorgesehenen Kontaktflächen des Karosseriebauteils und der Fahrzeugkarosserie erzeugt werden oder -alternativ beziehungsweise zusätzlich- zum Beispiel zwischen einer Kleberzwischenschicht und einem der genannten Baueinheiten (Karosseriebauteil, Fahrzeugkarosserie) . Gegebenenfalls können zwischen diesen Baueinheiten auch ein oder mehrere elastische Distanzstücke -beispielsweise aus Gummi- als Anschlagelemente angeordnet sein, um bei Herstellung eines entsprechenden Distahzstück-Anlagekontakts eine wenigstens in Teil- bereichen definierte Distanzstellung des Karosseriebauteils relativ zur Fahrzeugkarosserie zu gewährleisten, zum Beispiel zur Bildung eines höhendefinierten Zwischenraumes zur befestigungsgünstigen Aufnahme einer KlebstoffSchicht .

Mit Vorteil entspricht die Kontur der Bauteilkontaktflache des Formelements der Außenflächenkontur eines fertig montierten Karosseriebauteils. Hierdurch wird gewährleistet, dass das in Anlagekontakt mit der Fahrzeugkarosserie stehende Karosseriebauteil mittels des Formelements formkorrekt positioniert wird und somit eine zuverlässige Befestigung desselben Karosseriebauteils an der Fahrzeugkarosserie möglich ist. Dabei kann es gegebenenfalls ausreichend sein, dass die Bauteilkontaktfl che des Formelements lediglich einer Teilkontur der Außenfläche des fertig montierten Karosseriebauteils entspricht .

Das Formelement ist vorzugsweise verstellbar und/oder austauschbar im Positioniermechanismus angeordnet zur Konturanpassung des Montagewerkzeugs an geometrisch unterschiedliche Ausführungen des Karosseriebauteils. Somit ist es möglich, mit demselben Montagewerkzeug geometrisch unterschiedliche Karosseriebauteile an eine zugehörige Fahrzeugkarosserie zu positionieren und gegebenenfalls zu befestigen. Es muss somit nicht für jede Ausführung eines Karosseriebauteils ein gesondertes Montagewerkzeug vorgesehen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Positioniermechanismus eine Mehrzahl an zueinander beabstandet angeordneten Formelementen auf. Die Formelemente können an befestigungskritischen Stellen des Karosseriebauteils angeordnet sein, um die Ausbildung eines vollständig korrekten Anlagekontakts zwischen Karosseriebauteil und Fahrzeugkarosserie zu gewährleisten.

In Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Formelement relativ zu einem Formelement-Trägersystem lageverschiebbar und/oder 1ageverschwenkbar . Dies ermöglicht eine handhabungsfreundliche Geometrieanpassung der Formkontaktfläche des Montagewerkzeugs, die aus den Bauteilkontaktflächen des Formelements besteht, an die Außenflächenkontur des Karosseriebauteils (Bauteil-Sollkontur) . Dabei entspricht die Bauteil- Sollkontur während des Montageverfahrens vorzugsweise der I- dealkontur des fertig montierten Karosseriebauteils. Ferner kann gegebenenfalls ein jeweiliges Formelement in eine aktive Montageposition oder in eine inaktive Ruheposition gebracht werden, so dass auch auf diese Weise eine geometrische Formanpassung des Montagewerkzeugs hinsichtlich in aktive Einsatzstellung positionierbarer Formelemente möglich ist.

Das Formelement-TrägerSystem enthält vorteilhafterweise eine Werkzeug-Trägereinheit, an welcher die Formelemente befestigt sind und die ihrerseits schwimmend an einer Trägereinheit der Handhabungseinrichtung gelagert ist, wobei die schwimmende Lagerung aktivierbar und deaktivierbar ist. Die schwimmende Lagerung dient dazu, eine Autozentrierung der Werkzeug- Trägereinheit und somit der Formelemente und gegebenenfalls weiterer Funktionselemente, wie zum Beispiel Greifelemente, zu geeigneten MontageZeitpunkten zu gewährleisten. Das Montagewerkzeug kann hierzu gegebenenfalls mit einem Ausrichtsystem, beispielsweise in Form eines vorstehenden Anlageelements, versehen sein. Die schwimmende Lagerung kann ferner aktiviert und damit wirksam werden insbesondere bei durchzuführenden Befestigungs- beziehungsweise Verbindungsverfahren, bei welchem eine Relativbewegung zwischen dem Karosseriebauteil und der Handhabungseinrichtung erforderlich ist.

Mit Vorteil sind die Formelemente mittels mindestens eines Federelement mit der Werkzeug-Trägereinheit verbunden, beispielsweise in Form eines Federhebels. Durch die gefederte Anbindung der Formelemente an die Werkzeug-Trägereinheit wird die Herstellung eines erwünschten Berührungskontakts während des Positioniervorgangs zwischen dem Karosseriebauteil und den Formelementen auch bei bestehenden Form- und/oder Lageto- leranzen des Karosseriebauteils beziehungsweise der Fahrzeugkarosserie ermöglicht. Dabei stellt sich der Berührungskontakt selbständig vorzugsweise auf der gesamten Bauteilkontaktfl che des jeweiligen Formelements ein.

Die Werkzeug-Trägereinheit und die Trägereinheit der Handhabungseinrichtung können jeweils als ein sich in Längsrichtung und Querrichtung des Montagewerkzeugs erstreckender Rahmen ausgebildet sein. Das Montagewerkzeug ist hierdurch hinreichend formstabil ausgebildet und gewährleistet gleichzeitig eine flexible Lageanpassung der Formelemente an die Außenflächenkontur des zu montierenden Karosseriebauteils.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Formelemente miteinander verbunden unter Ausbildung einer Formelementgruppe, wobei mittels einer geeigneten Ver- stellbewegung der Formelementgruppe ein Formelement in eine aktive Betriebsstellung und das andere Formelement in eine passive Ruhestellung positionierbar ist. Dabei kann die Ner- stellbewegung der Formelementgruppe eine Schwenkbewegung und/oder eine Hubbewegung sein. Die Verstellbewegung kann automatisiert oder manuell eingeleitet werden. Somit kann mittels einer Positionierung zugehöriger Formelemente in ihre jeweils aktive Betriebsstellung ein zugehöriges Karosseriebauteil mittels des Montagewerkzeugs korrekt relativ zu einer Fahrzeugkarosserie positioniert werden, wobei mittels einer geeigneten Verstellbewegung der jeweiligen Formelementgruppe mit demselben Montagewerkzeug auch eine Karosseriebauteilversion mit veränderter Außenflächengeometrie korrekt positioniert werden kann zur Herstellung eines definierten Anlagekontakts mit einer zugehörigen Fahrzeugkarosserie.

Mit Vorteil sind die eine Formelementreihe bildenden Formelemente zueinander in einer bauteilkonformen Längsrichtung und/ oder in einer bauteilkonformen Querrichtung angeordnet . Die Anordnung der Formelemente relativ zum Karosseriebauteil kann in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie und/oder von Anforderun- gen an die Verbindung des Karosseriebauteils mit der Fahrzeugkarosserie festgelegt sein, gegebenenfalls auch für jede Bauteilvariante unterschiedlich. Die Formelemente sind insbesondere in einem oder mehreren Bauteilrandbereichen angeordnet, da in diesen Bereichen in der Regel die Befestigung des Karosseriebauteils an die Fahrzeugkarosserie erfolgt .

Die Formelemente sind vorzugsweise Anschlagelemente zur Erzeugung einer definierten Kleberraupen-Verpressungskraft bei Herstellung eines Flächenkontakts zwischen der Bauteilkontaktflache und der Außenfläche des mit der Fahrzeugkarosserie klebzuverbindenden Karosseriebauteils. Zur Herstellung einer korrekten Klebverbindung zwischen dem Karosseriebauteil und der Fahrzeugkarosserie ist es von Bedeutung, dass ein klebegünstiger Anlagekontakt zwischen den genannten Verbindungsteilen erzeugt wird. Bei Klebverbindungen ist es wichtig, die Kleberraupen zwischen dem Karosseriebauteil und der Fahrzeugkarosserie gleichmäßig zu verpressen, so dass eine hinreichend große Klebkraft zwischen den zu verbindenden Teilen wirken kann. Dies wird durch die geeignet angeordneten und an die jeweilige Kontur des Karosseriebauteils angepassten Formelemente zur Herstellung eines günstigen Anlagekontakts zwischen den zu verbindenden Teilen gewährleistet.

Das Montagewerkzeug kann einen Verstellmechanismus aufweisen zur automatisierten Konturanpassung der Bauteilkontaktflache durch Einnahme einer definierten aktiven Betriebsposition. Gegebenenfalls kann der Verstellmechanismus mit einem Karosseriebauteil-Erkennungssystem des Montagewerkzeugs operativ verbunden sein. Dies ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Montage von geometrieunterschiedlichen Karosseriebauteilen mittels einem geeignet angepassten Montagewerkzeug.

Mit Vorteil ist der Greifmechanismus als Sauggreifmechanismus ausgebildet. Ein SauggreifSystem zu Montagezwecken ist an sich bekannt und wird zuverlässig zum sicheren Greifen und Positionieren verschiedenster Karosseriebauteile eingesetzt. Das Montagewerkzeug kann vorteilhaft als Dachmodul-Montagewerkzeug eingesetzt werden. Insbesondere in der Modulbauweise im Fahrzeugbau kommen formunterschiedliche Bauteilversionen zum Einsatz, so dass das erfindungsgemäße Montagewerkzeug besonders lexibel einsetzbar ist . Dabei sind zur Befestigung eines Dachmoduls an einer Fahrzeugkarosserie immer häufiger auch Klebverbindungen vorgesehen. Das Montagewerkzeug ist ferner auch zur Positionierung von Glasdachmodulen an einer Fahrzeugkarosserie geeignet. Die Formelemente sind vorteilhaft aus einem flächenschonenden Material gefertigt zur Verhinderung unerwünschter Montagebeschädigungen beispielweise einer lackierten und somit besonders sensiblen Modulaußenfläche.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Handhabungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17, wobei die erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung als Montageroboter ausgebildet ist. Der Einsatz von Montagerobotern in der Fahrzeugherstellungsindustrie ist bekannt, so dass zum Einsatz des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs nicht auf neuartige Handhabungseinrichtungen zurückgegriffen werden muss. Mittels eines einzigen Montageroboters können bei Einsatz des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauvarianten von Karosseriebauteilen zuverlässig an eine jeweils zugehörige Fahrzeugkarosserie positioniert beziehungsweise montiert werden. Alternativ ist es allerdings auch denkbar, ein Karosseriebauteil wenigstens teilweise manuell mittels des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs an eine Fahrzeugkarosserie zu positionieren.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungs- beispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs;

Fig. 2 eine weitere schematische Perspektivdarstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs gemäß Figur 1 ;

Fig. 3 eine weitere schematische Perspektivdarstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs in der Figur 2 ;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht auf ein teilweise dargestelltes, erfindungsgemäßes Montagewerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform während eines Betriebseinsatzes ,-

Fig. 5 eine schematische Vorderansicht auf einen Teil des Montagewerkzeugs der Figur 4 ;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Montagewerkzeug entsprechend einer dritten Aus- führungsform;

Fig. 7 eine schematische Vorderansicht auf das erfindungsgemäße Montagewerkzeug der Figur 6 ;

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Montagewerkzeug gemäß einer vierten Ausführungsform;

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Montagewerkzeug entsprechend einer fünften Aus- führungsform;

Fig. 10 eine schematische Detaildarstellung eines Formelements eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs;

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs entsprechend einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht eines Formelements eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs und Fig. 13 eine schematische Vorderansicht des Formelements der Figur 12.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen unterschiedliche perspektivische Teildarstellungen eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform, das zum Positionieren eines Karosseriebauteils 14, beispielsweise in Form eines Dachmoduls, an eine Fahrzeugkarosserie (nicht in den Figuren 1 bis 3 gezeigt) dient. Dabei soll während des Positioniervor- gangs ein Anlagekontakt zwischen dem Karosseriebauteil 14 und der Fahrzeugkarosserie hergestellt werden. Das Montagewerkzeug 10 ist mit einem Positioniermechanismus 20 versehen, der zum Einleiten einer Anlagekraft auf Abschnitte einer Außenfläche 15 des Karosseriebauteils 14 bei Herstellung des Anlagekontakts geeignet ist. Hierzu enthält der Positioniermechanismus 20 eine Mehrzahl an voneinander beabstandet angeordneten Formelementen 22. Jedes Formelement 22 weist eine Bauteilkontaktflache 24 auf, die in Bezug auf eine Bauteil- Sollkonturform angepasst ist. Hierbei wird unter Bauteil- Sollkontur die Kontur eines korrekt an der Fahrzeugkarosserie fertigmontierten Karosseriebauteils 14 verstanden. Die Formelemente 22 dienen zur Ausbildung eines befestigungsgünstigen Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil 14 und der Fahrzeugkarosserie während der Bauteilmontage an der Fahrzeugkarosserie. Das Montagewerkzeug 10 enthält ferner ein Formelement-Trägersystem 26 (siehe Figuren 2 und 3) , das eine Werkzeug-Trägereinheit 28 aufweist, an welcher die Formelemente 22 unter Zwischenschaltung eines jeweiligen Federelements 34 in Form eines Federhebels befestigt sind.

Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Montagewerkzeug 10 enthält zwei Formelementgruppen 40, die jeweils zwei Formelemente 22 mit zueinander unterschiedlichen Bauteilkontaktflächen 24 aufweisen. Eine Formelementgruppe 40 ist dabei um die Drehachse 46 (siehe Figuren 1 und 2) gemäß dem dargestellten Drehdoppelpfeil 48 derart verschwenkbar, dass ein aktives Formelement 42 in einer definierten Betriebsposition und das andere nicht aktive Formelement 44 in einer definierten Ruheposition angeordnet ist. Die zweite Formelementgruppe 40 ist dagegen gemäß Doppeldrehpfeil 50 (siehe Figuren 2 und 3) um eine geeignete Drehachse schwenkbar, so dass auch hier ein aktives Formelement 42 in einer definierten Betriebsposition und ein nicht aktives Formelement 44 in einer definierten Ruheposition angeordnet ist. Bei entsprechender Verschwenkung der Formelementgruppen 40 kann somit jeweils eines der zwei miteinander verbundenen Formelemente 22 in eine aktive Betriebsposition oder in eine inaktive Ruheposition gebracht werden. Somit ist es möglich, das Montagewerkzeug 10 an geometrisch unterschiedliche Ausführungen des Karosseriebauteils 14 geeignet konturanzupassen. Ferner ist es nach einer weiteren Ausführungsform zusätzlich oder alternativ möglich, die zweite Formelementgruppe 40 gemäß dem gestrichelten Doppelpfeil 51 (siehe Figur 3) entlang der Werkzeug-Trägereinheit 28 zu verschieben, wobei in diesem Fall die zweite Formelementgruppe 40 aus zwei stets aktiven Formelementen 22 besteht, die winkelförmig zueinander angeordnet sind und zur Positionierung beispielsweise einer kurzen beziehungsweise langen Ausführungsform eines Karosseriebauteils 14 entsprechend lageverstellt werden. Gegebenenfalls können auch weitere in Längs- und/oder Querrichtung angeordnete Formelemente 22 lageverstellbar an der Werkzeug-Trägereinheit 28 befestigt beziehungsweise austauschbar sein. Das in den Figuren 1 und 2 gestrichelt dargestellte Formelement 22 entspricht somit dem aktiven Formelement 42, wenn selbiges bei geeigneter Schwenkbewegung der Formelementgruppe 40 um die Drehachse 46 in die definierte Ruhestellung geschwenkt wird, während das in den Figuren 1 und 2 dargestellte nicht aktive Formelement 44 dann in der definierten Betriebsstellung steht. Eine derartige Verstellung der Formelementgruppe 40 kann mittels eines Ver- stellmotors 52 (siehe Figur 3) beispielsweise in Form eines Elektromotors automatisiert erfolgen. Die Trägereinheit 28 des Montagewerkzeugs 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 ist unter Zwischenschaltung einer schwimmenden Lagerung 32 mit einer geeigneten Handhabungseinrichtung (nicht in den Figuren 1 bis 3 dargestellt) verbindbar. Dabei ist die schwimmende Lagerung 32 mittels eines geeigneten Systems aktivierbar und deaktivierbar, wobei bei einer Deaktivierung die Trägereinheit 28 des Montagewerkzeugs 10 bewegungssteif mit der Handhabungs- einrichtung verbunden ist.

Die Figuren 4 und 5 zeigen ein sich im Einsatz befindendes, erfindungsgemäßes Montagewerkzeug 10 entsprechend einer zweiten Ausführungsform. In den Figuren 3 und 4 ist ein Greifmechanismus 18 des Montagewerkzeugs 10 dargestellt, der als Sauggreifmechanismus ausgebildet ist. Der Sauggreifmechanis- mus enthält eine Mehrzahl an Sauggreifern, die ebenfalls voneinander beabstandet an der Werkzeug-Trägereinheit 28 befestigt sind. Die Trägereinheit 28 ist mittels der schwimmenden Lagerung 32 mit einer Trägereinheit 30 einer Handhabungsein- richtung 12, beispielsweise in Form eines Montageroboters verbunden. Die Formelemente 22 sind voneinander beabstandet in Längsrichtung gemäß Doppelpfeil 36 (Figur 4) und in Querrichtung gemäß Doppelpfeil 38 (Figur 5) entlang eines Randbereichs des Karosseriebauteils 14 in Form eines Dachmoduls angeordnet. Das Dachmodul 14 wird mittels der Sauggreifer des Greifmechanismus 18 gehalten und an die Fahrzeugkarosserie 16 positioniert unter Ausbildung eines erwünschten Anlagekontakts im Randbereich des Dachmoduls 14. Die Sauggreifer des Greifmechanismus 18 können an beliebigen Stellen mit dem Karosseriebauteil 14 zerstörungsfrei trennbar verbunden sein. Das Montagewerkzeug 10 gemäß den Figuren 4 und 5 ist ferner mit einem mit der Trägereinheit 30 der Handhabungseinrichtung 12 verbundenen Spannmechanismus 54 versehen, mittels welchem in Kooperation mit dem Greifmechanismus 18 und dem Positioniermechanismus 20 bei aktivierter schwimmender Lagerung 32 das vorpositionierte Dachmodul 14 an die Fahrzeugkarosserie 16 gedrückt werden kann zur Herstellung eines korrekten Anlagekontakts in den Randbereichen des Dachmoduls 14 mit der Fahrzeugkarosserie 16. Hierzu ist der Spannmechanismus 54 gemäß Doppelpfeil 56 bei aktivierter schwimmender Lagerung 32 relativ zum Montagewerkzeug 10 bewegbar. Der Spannmechanismus 54 ist in den Figuren 4 und 5 in einer aktiven Betriebsstellung dargestellt, jedoch ist er um eine geeignete Schwenkachse bei Bedarf in eine Ruhestellung drehbar, in welcher der Spannmechanismus 54 keine Behinderung während einer Vorpositionierung des Karosseriebauteils 14 in einen Nahbereich der Fahrzeugkarosserie 16 darstellt. Die weitere konstruktive Ausgestaltung und Funktionsweise des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10 der Figuren 4 und 5 entspricht derjenigen der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3. Dabei sind einzelne beschriebene Unterscheidungsmerkmale der jeweiligen Ausführungsformen gegebenenfalls auf die entsprechend andere Ausführungsform übertragbar.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Längs- beziehungsweise eine Queransicht eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10 entsprechend einer möglichen Ausführungsform. Das Montagewerkzeug 10 enthält hier eine rahmenförmige Werkzeug- Trägereinheit 28, die mittels einer schwimmenden Lagerung 32 mit einer ebenfalls rahmenförmigen Trägereinheit 30 einer Handhabungseinrichtung 12 verbunden ist. Dabei entspricht die X-Richtung der Längsrichtung des Montagewerkzeugs 10 beziehungsweise des Karosseriebauteils 14 (Doppelpfeil 36 in Figur 6) , während die Y-Richtung in Figur 7 der Querrichtung des Montagewerkzeugs 10 beziehungsweise des Karosseriebauteils 14 (Doppelpfeil 38) entspricht. Die in den Figuren 6 und 7 dargestellte Z-Richtung ist parallel zur Zustellrichtung des mittels des Montagewerkzeugs 10 und der Handhabungseinrichtung 12 mit der Fahrzeugkarosserie 16 in Anlagekontakt zu bringenden Karosseriebauteils 14 (siehe auch Figuren 1 bis 5) . Bei dieser dritten Ausführungsform sind die Formelemente 22 austauschbar an der Werkzeug-Trägereinheit 28 befestigt unter Zwischenschaltung eines jeweiligen Federhebels 34.

Die Figur 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10, das ein gemäß Doppelpfeil 36 lageverschiebbares Formelement 22 aufweist. Dieses Formelement 22 befindet sich in einer ersten aktiven Betriebsstellung (aktives Formelement 42) und kann bei Bedarf gemäß Doppelpfeil 36 (in Figur 8 nach rechts) in eine zweite aktive Betriebsstellung entsprechend der gestrichelten Darstellung bewegt werden. Durch diese Verlagerung des Formelements 22 wird eine Konturveränderung der Gesamtkontaktfläche des Montagewerkzeugs 10 erzielt zur Anpassung derselben Gesamtkontaktfläche an eine entsprechend konturveränderte Außenfläche eines Karosseriebauteils 14, beispielsweise einer Variante eines Fahrzeug-Dachmoduls .

In Figur 9 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10 dargestellt, das zwei Formelementgruppen 40 aufweist, die jeweils gemäß Doppeldrehpfeil 56 um eine zugehörige Drehachse 58 versσhwenkbar sind, so dass ein aktives Formelement 42 in einer Betriebsposition und ein nicht aktives Formelement 44 in einer Ruhestellung positioniert ist. Somit ist das Montagewerkzeug 10 gemäß dieser fünften Ausführungsform mit Formelementen 22 versehen, die relativ zu der Werkzeug-Trägereinheit 28 unter Zwischenschaltung eines zugehörigen Federhebels 34 lageverschwenkbar sind. Dabei erstreckt sich die Schwenkbewegung der Formelementgruppe 40 um ca. 90°. In Figur 10 ist eine alternative Formelementgruppe 40 dargestellt, die ebenfalls in dem Montagewerkzeug 10 der Figur 9 zum Einsatz kommen kann. Auch diese Formelementgruppe 40 ist durch zwei Formelemente 22 gekennzeichnet, die miteinander drehsteif verwunden sind und gemäß Doppeldrehpfeil 56 um die Drehachse 58 lageverschwenkbar sind. Dabei erstreckt sich die Schwenkbewegung der Formelementgruppe 40 der Figur 10 um einen Winkel von ca. 180°.

Figur 11 zeigt eine sechste alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs 10, das eine Mehrzahl an Formelementen 22 aufweist, die gemäß den dargestellten Doppelpfeilen 60 hubbewegbar sind und somit jeweils aus einer aktiven Betriebsstellung in eine inaktive Ruhestellung beziehungsweise aus einer inaktiven Ruhestellung in eine aktive Betriebsstellung bewegt werden können.

Die Figuren 12 und 13 zeigen eine mittels einer Hubbewegung verstellbare, alternative Formelementgruppe 40. Die Formelementgruppe 40 enthält zwei rechenfδrmige und ineinander verzahnt angeordnete Formelemente 22, die gemäß den Doppelpfeilen 60 jeweils hubbewegbar sind, so dass ein Formelement 22 in eine aktive Betriebsstellung (aktives Formelement 42) und das andere Formelement 22 in eine inaktive Ruhestellung (nicht aktives Formelement 44) positionierbar ist. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 12 und 13 zeigt, dass ein Formelement 22 auch eine Mehrzahl an voneinander beabstandeten Bauteilkontaktflächen 24 aufweisen kann.

Vor Benutzung des Montagewerkzeugs 10 wird selbiges gegebenenfalls an die Bauteil-Sollkontur formangepasst mittels einer geeigneten Verstellung und/oder eines geeigneten Austausche eines oder mehrerer Formelemente 22. Anschließend wird das Montagewerkzeug 10, das mit einer Handhabungsein- richtung 12 beispielsweise in Form eines Montageroboters verbunden ist, zu einem Karosseriebauteil 14 bewegt, um selbiges mit Hilfe des Greifmechanismus 18 zerstörungsfrei trennbar zu greifen und mittels der Handhabungseinrichtung 12 in eine Montagesteilung an eine Fahrzeugkarosserie 16 zu positionieren unter Ausbildung eines definierten Anlagekontakts. Dabei kann während des Transports des Karosseriebauteils 14 mittels der Handhabungseinrichtung 12 das Karosseriebauteil 14 gegebenenfalls aufgrund der wirkenden Schwerkraft von den Formelementen 22 beabstandet nach unten hängen, wie in Figur 1 dargestellt, da das Karosseriebauteil 14 lediglich durch den Greifmechanismus 18 insbesondere in Form von einzelnen Sauggreifern gehalten wird. Bei Herstellung des Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil 14 und der Fahrzeugkarosserie 16 kommen die Bauteilkontaktflächen 24 eines jeweiligen Formelements 22 mit der Außenfläche des Karosseriebauteils 14 in Berührung, da bei Aktivierung des Spannmechanismus 54 das Karosseriebauteil 14 an die Fahrzeugkarosserie 16 angedrückt wird. Aufgrund der schwimmenden Lagerung 32 werden bei Aktivierung des Spannmechanismus 54 die Formelemente 22 gegen das sich in Montageposition befindende Karosseriebauteil 14 bewegt, so dass die BauteiIkontaktflächen 24 der Formelemente 22 die Einnahme einer Soll-Montagestellung des Karosseriebauteils 14 an der Fahrzeugkarosserie 16 gewährleisten. Im Falle einer Klebverbindung zwischen dem Karosseriebauteil 14 und der Fahrzeugkarosserie 16 sorgt der Berührungskontakt der Formelemente 22 mit der Außenfläche des Karosseriebauteils 14 dafür, dass eine definierte Kleberraupen-Verpressungskraft in das Karosseriebauteil 14 eingeleitet wird. Hierdurch wird eine korrekte und zuverlässige Klebverbindung zwischen dem Karosseriebauteil 14 und der Fahrzeugkarosserie 16 gewährleistet. Die mittels der Federhebel 34 mit der Werkzeugträgereinheit 28 verbundenen Formelemente 22 sind dabei geeignet, ge- gebenenfalls vorliegende Form- und/oder Lagetoleranzen des Karosseriebauteils 14 beziehungsweise der Fahrzeugkarosserie 16 flexibel zu kompensieren aufgrund einer entsprechenden Annäherungsbewegung des Karosseriebauteils 14 an die Außenfläche 15 entgegen einer federelastischen Rückstellkraft der Federhebel 34. Die Bauteilkontaktflächen 24 der Formelemente 22 sorgen ferner dafür, dass relativ geringe spezifische Flächenkräfte beim Verpressen des Klebstoffs in das Karosserie- bauteil 14 eingeleitet werden und somit keine hierdurch verursachte Beschädigungen am Karosseriebauteil 14 auftreten. Dies kann von besonderer Bedeutung sein, wenn z. B. das Karosseriebauteil 14 an seiner Außenfläche lackiert oder ein Glasdachmodul ist.

Das Montagewerkzeug 10 ist flexibel einsetzbar für formunterschiedliche Karosseriebauteile und vereinfacht somit die Montage von modulförmigen Karosseriebauteilvarianten. Es sind mittels des Montagewerkzeugs 10 wirtschaftliche und qualitätssichere Montagekonzepte realisierbar, denn das Montagewerkzeug kann als Kombinationswerkzeug in Verbindung mit traditionellen Einbaurobotern in der Montage eingesetzt werden. Gegebenenfalls können auch weitere Funktionen mittels des entsprechend modifizierten Montagewerkzeugs 10 ohne erheblichen Mehraufwand erfüllt werden, wie z. B. die Beklebfunktion eines Bauteils. Das Montagewerkzeug 10 ermöglicht somit den maßhaltigen Verbau von Karosseriebauteilen, wie zum Beispiel von Dachmodulen, da die Soll-Geometrie eines Karosseriebauteils an den segmentier en Formelementen 22 abgebildet werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Montagewerkzeug (10) für eine Handhabungseinrichtung (12) zum Positionieren eines Karosseriebauteils (14) an eine Fahrzeugkarosserie (16) unter Ausbildung eines Anlagekontakts, wobei das Montagewerkzeug (10) mit einem Greifmechanismus (18) und mit einem Positioniermechanismus (20) versehen ist und wobei der Positioniermechanismus (20) zum Einleiten einer Anlagekraft in das Karosseriebauteil (14) geeignet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Positioniermechanismus (20) mindestens ein Formelement (22) enthält, dessen Bauteilkontaktflache (24) in Bezug auf eine Bauteil-Sollkontur formangepasst ist zur Ausbildung eines befestigungsgünstigen Anlagekontakts zwischen dem Karosseriebauteil (14) und der Fahrzeugkarosserie (16) .

2. Montagewerkzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kontur der Bauteilkontaktflache (24) des Formelements (22) der Außenflächenkontur eines fertigmontierten Karosseriebauteils (14) entspricht.

3. Montagewerkzeug nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Formelement (22) verstellbar und/oder austauschbar im Positioniermechanismus (20) angeordnet ist zur Konturanpassung des Montagewerkzeugs (10) an geometrisch unterschiedliche Ausführungen des Karosseriebauteils (14) .

4. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Positioniermechanismus (20) eine Mehrzahl an zueinander beabstandet angeordneten Formelementen (22) aufweist.

5. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Formelement (22) relativ zu einem Formelemen -TrägerSystem (26) lageverschiebbar ist.

6. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Formelement (22) relativ zu einem Formelement-TrägerSystem (26) lageverschwenkbar ist.

7. Montagewerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Formelement-Trägersystem (26) eine Werkzeug- Trägereinheit (28) aufweist, an welcher die Formelemente (22) befestigt sind und die ihrerseits schwimmend an einer Trägereinheit (30) der Handhabungseinrichtung (12) gelagert ist, wobei die schwimmende Lagerung (32) aktivierbar und deaktivierbar ist.

8. Montagewerkzeug nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Formelemente (22) mittels mindestens eines Federelements (34) mit der Werkzeug-Trägereinheit (28) verbunden sind.

9. Montagewerkzeug nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Werkzeug-Trägereinheit (28) und die Trägerein- heit (30) der Handhabungseinrichtung (12) jeweils als ein sich in Längsrichtung (36) und Querrichtung (38) des Montagewerkzeugs (10) erstreckender Rahmen ausgebildet sind.

10. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens zwei Formelemente (22) miteinander verbunden sind unter Ausbildung einer Formelementgruppe (40) , wobei mittels einer geeigneten Verstellbewegung der Formelementgruppe (40) ein Formelement (42) in eine aktive Betriebsstellung und das andere Formelement (44) in eine passive Ruhestellung positionierbar ist.

11. Montagewerkzeug nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verstellbewegung der Formelementgruppe (40) eine Schwenkbewegung und/oder eine Hubbewegung ist.

12. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die eine Formelementreihe bildenden Formelemente (22) zueinander in einer bauteilkonformen Längsrichtung (36) und/oder in einer bauteilkonformen Querrichtung (38) angeordnet sind.

13. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Formelemente (22) Anschlagelemente sind zur Erzeugung einer definierten Kleberraupen-Verpressungskraft bei Herstellung eines Flächenkontakts zwischen der Bauteilkontaktflache (24) und der Außenfläche (15) des mit der Fahrzeugkarosserie (16) klebzuverbindenden Karosseriebauteils (14) .

14. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es einen Verstellmechanismus aufweist zur automati- sierten Konturanpassung der Bauteilkontaktflache (24) durch Einnahme einer definierten aktiven Betriebsposition.

15. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Greifmechanismus (18) als Sauggreifmechanismus ausgebildet ist.

16. Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es ein Dachmodul-Montagewerkzeug ist.

17. Handhabungseinrichtung mit einem Montagewerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie als Montageroboter ausgebildet ist .