WO2021069178A1 - Spannvorrichtung zum stationären halten eines bauteils - Google Patents

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WO2021069178A1
WO2021069178A1 PCT/EP2020/075696 EP2020075696W WO2021069178A1 WO 2021069178 A1 WO2021069178 A1 WO 2021069178A1 EP 2020075696 W EP2020075696 W EP 2020075696W WO 2021069178 A1 WO2021069178 A1 WO 2021069178A1
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clamping
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base frame
subframe
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PCT/EP2020/075696
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Inventor
Marc Schneider
Admir KURBARDOVIC
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/047—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts for flexible profiles, e.g. sealing or decorating strips in grooves or on other profiles by devices moving along the flexible profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B62D65/024—Positioning of sub-units or components with respect to body shell or other sub-units or components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B62D65/06—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components the sub-units or components being doors, windows, openable roofs, lids, bonnets, or weather strips or seals therefor

Definitions

  • Clamping device for holding a component stationary
  • the invention relates to a clamping device for holding a component stationary in the course of an application of a sealing profile to the component.
  • sealing profiles are provided, for example, to establish a sealing connection between a body opening and the body part inserted in it.
  • the sealing profiles can be attached either on the body side or on the body part side or on both sides.
  • a body part can be, for example, a door assembly, a trunk lid or a sliding roof element.
  • the sealing profile is glued onto an adhesive flange of the vehicle door, for example with a so-called application head.
  • An adhesive flange is generally the area of a body flange or door flange to which the sealing profile is applied.
  • a method known as "direct roll-on" for applying a weatherstrip to a door assembly.
  • the sealing profile is conveyed from an endless roll or as a cut-to-length section from a magazine by means of a rolling head - also known as the application head - and the feed to the body part is regulated.
  • a multiple of the length of the sealing profile to be applied to a body component is stored or stored on the endless roll.
  • the body component itself is movably received in a movable mounting device, for example via an industrial robot, and is guided past the stationary rolling head, and thus the pressure roller, which applies the sealing profile to the body component.
  • the problem here is that the body component has to be removed from the hanger or component feeder of a transport device and guided to the application unit. This is associated with a high level of equipment and logistical effort.
  • a mobile or robot-guided rolling head which is guided, for example, by a handling robot, is guided around the basically stationary body component.
  • a cutting knife cuts through the sealing profile as soon as the sealing profile has been applied all around in the cutout of the body part.
  • both ends of the seal that is to say the beginning and the end produced by the cutting to length are brought closer together in such a way that a sealing profile that is as continuous as possible is created in the joint area.
  • the component which is designed as a door assembly - also a vehicle door - continuously remains in its so-called transport suspension, via which the component can also be fed to other assembly stations until it is finally installed in the door cutout of the body side part.
  • the components are held in the transport hanger on the component-side hinge halves.
  • an additional fixation or additional clamping of the component in the transport hanger must take place during the application process Minimize, if not even eliminate, components within the transport hanger during the application process, so that the sealing profile can be applied within the required positional tolerances.
  • the position of the component in space is generally recognized with a camera system and a correction vector is calculated, which is then transferred to the robot controller.
  • the robot then applies the sealing profile to the component on the path corrected with the correction vector.
  • the camera technology used to determine the correction vector leads to inaccuracies in the application process and is also associated with high investment and maintenance costs. For example, regular calibrations and validations are to be carried out, which may require the system to be shut down, but which are otherwise associated with personnel expenditure.
  • a clamping device for stationary holding of a component in the course of an application of a sealing profile to the component comprising a floor-based hanger base frame and an auxiliary frame, the component being held floating on the hanger base frame in several degrees of freedom via the auxiliary frame, and a clamping jaw arrangement,
  • the component can be positioned within the floating frame of the auxiliary frame in a clamping and stationary manner in relation to the floor-based hanger base frame.
  • the hanger base frame which is relatively imprecise in terms of position, serves to receive the subframe, which receives the component to be provided with the sealing profile in a precisely positioned manner.
  • the subframe can be switched floating in relation to the hanger base frame, so that the subframe and / or the component itself can always be fixed in the same position in the room independently of the hanger base frame by means of a corresponding system-side fixation.
  • This means that the robot can always apply the sealing profile to the component on the same fixed path.
  • the conventionally used camera technology for position detection of the component and path correction of the robot can be dispensed with.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the clamping jaw arrangement comprises a plurality of clamping jaws. This makes it possible to keep the component securely in several places over the circumference.
  • a first advantageous embodiment of the invention provides that the clamping jaw arrangement positions the component indirectly by clamping the subframe. This is advantageous when there are a large number of component geometries in which the hinge-side receptacle for the subframe is always designed in the same way. This hinge-side receptacle makes it possible to fix the component with respect to the subframe.
  • a second advantageous embodiment of the invention provides that the clamping jaw arrangement directly clamps the component in order to position the component. If there are only a small number of component geometries in the application process, this type of clamping is advantageous because the component is fixed directly
  • the clamping jaw arrangement comprises at least three independently adjustable clamping jaws. This ensures a secure and statically specific clamping.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that an electronic control unit is provided, which is connected for signaling purposes to an actuator system that can be adjusted to the clamping jaws and in which different component geometries can be stored. This makes it possible to measure different component types or door types, so that during or before the application only one recognition of the component has to take place, for example via a barcode or via RFID.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the floating allows three rotational degrees of freedom and three translational degrees of freedom of the subframe with respect to the base frame of the hanger.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of components designed as vehicle doors in a hanger base frame
  • FIG. 2 shows a schematic representation of components designed as vehicle doors in a hanger base frame
  • FIG. 2 shows a vehicle door in a hanger base frame with a clamping jaw arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of two components 2 designed as vehicle doors which are held in a hinge auxiliary frame 10 on the hinge side.
  • the hanger base frame 8 has respective auxiliary frames 10, via which each of the components 2 is held.
  • a rolling head 6, also shown schematically, is shown for the component 2 shown on the right.
  • Such a bracket is sufficient for example for the transport of the components in an assembly environment.
  • this holder is not a rigid, positionally precise fixing of the individual component in relation to a reference point.
  • this sole holding of the component 2 in the auxiliary hanging frame 10 is not sufficient for the application of a sealing profile 6 by means of the rolling head 6 along a circumference of the vehicle door 2.
  • FIG. 1 arrows are shown for the component 2 shown on the left, which symbolize the three rotational degrees of freedom and the 3 translational degrees of freedom in which the component 2 can float between the auxiliary frame 10 and the hanger base frame 8.
  • FIG. 2 shows the component 2 and a clamping jaw arrangement 14 which bodenba based the component 2 and positions it in a stationary manner.
  • the rolling head 6 is not shown here.
  • the clamping jaw arrangement 14 can be fastened to a floor-mounted holding cross-member 22.
  • the clamping jaw arrangement 14 can, as shown here, have three clamping jaws 16.
  • the clamping jaws 16 are arranged approximately evenly over the circumference of the component 2 in order to achieve the most secure possible clamping. A different number of clamping jaws 16 can be provided.
  • an actuator system 20 which is connected for signaling purposes to an electrical control unit, in which, for example, the contour data for the respective component types can be stored. List of reference symbols

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils im Verlauf einer Applikation eines Dichtungsprofils auf das Bauteil.

Description

Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils im Verlauf ei ner Applikation eines Dichtungsprofils auf das Bauteil.
Derartige Dichtungsprofile sind beispielsweise dafür vorgesehen eine dichtende Verbindung zwi schen einer Karosserieöffnungn und dem in ihr eingesetzten Karosserieteil herzustellen. Die Dich tungsprofile können entweder karosserieseitig oder karosserieteilseitig oder beiderseits ange bracht sein. Bei einem Karosserieteil kann es sich beispielsweise um einen Türzusammenbau, einen Kofferraumdeckel oder ein Schiebedachelement handeln. Vorliegend geht es darum, ein Dichtungsprofil auf eine Außenseite des Türzusammenbaus zu applizieren, der anschließend in ei ner Montagesituation in den Türausschnitt der Karosserie eingesetzt wird. Das Dichtungsprofil wird auf einen Klebeflansch der Fahrzeugtür aufgeklebt, beispielsweise mit einem sogenannten Appli kationskopf. Ein Klebeflansch ist hierbei im Allgemeinen der Bereich eines Karosserieflanschen oder Türflansches, auf den das Dichtungsprofil appliziert wird.
Im Stand der Technik ist ein als „direktes Anrollen“ bezeichnetes Verfahren zum Anbringen eines Dichtungsprofils auf einen Türzusammenbau bekannt. Hierbei wird das Dichtungsprofil von einer Endlosrolle oder als abgelängtes Teilstück aus einem Magazin mittels eines Anrollkopfes - auch Applikationskopf genannt - gefördert und der Vorschub auf das Karosserieteil geregelt. Auf der Endlosrolle ist ein Vielfaches der auf ein Karosseriebauteil zu applizierenden Länge des Dichtungs profils bevorratet bzw. magaziniert. Hierbei ist bei einer möglichen Verfahrensvariante das Karos seriebauteil an sich in einer bewegbaren Halterungsvorrichtung, beispielsweise über einen Indus trieroboter, bewegbar aufgenommen und wird an dem ortsfesten Anrollkopf, und damit an der An drückrolle, vorbeigeführt, der dabei das Dichtungsprofil auf dem Karosseriebauteil appliziert. Pro blematisch hierbei ist, dass das Karosseriebauteil aus dem Gehänge bzw. der Bauteilzuführung ei ner Transportvorrichtung entnommen, und zur Applikationseinheit geführt werden muss. Dies ist mit einem hohen apparativen und logistischen Aufwand verbunden.
In einer weiteren möglichen Verfahrensvariante wird ein mobiler beziehungsweise robotergeführ ter Anrollkopf, welcher beispielsweise über einen Handhabungsroboter geführt wird, an dem grundsätzlich stationären Karosseriebauteil umlaufend entlanggeführt. Ein Schnittmesser durch trennt das Dichtungsprofil, sobald das Dichtungsprofil rings um in dem Ausschnitt des Karosse riebauteils appliziert wurde.
Für beide soeben beschriebene Verfahrensvarianten gilt, dass nach dem umfänglichen Anbringen des Dichtungsprofils beide Dichtungsenden, das heißt der bereits zu Beginn applizierte Anfang und das durch das Ablängen entstandene Ende, derart einander angenähert werden, dass in dem Stoßbereich ein möglichst durchgängiges Dichtungsprofil entsteht.
Bei dem Applikationsprozess mit dem mobilen Anrollkopf verbleibt das beispielsweise als Türzu sammenbau - auch Fahrzeugtür - ausgebildete Bauteil fortwährend in seinem sogenannten T rans- portgehänge, über das das Bauteil auch weiteren Montagestationen zugeführt werden kann, bis schlussendlich die Montage in dem Türausschnitt des Karosserieseitenteils erfolgt. Die Bauteile sind in dem Transportgehänge an den bauteilseitigen Scharnierhälften gehalten. Da allerdings das Bauteil zunächst in dem Transportgehänge nicht in einem für die bei der Applikation auftretenden Kräfte ausreichenden Maße fixiert ist, muss eine zusätzliche Fixierung beziehungsweise ein zusätz liches Spannen des Bauteils in dem Transportgehänge während des Applikationsprozesses erfol gen. Diese zusätzliche Fixierung soll eine Bewegung des Bauteils innerhalb des Transportgehän ges während des Applikationsprozesses minimieren, wenn nicht sogar eliminieren, so dass das Dichtungsprofil innerhalb der geforderten Lagetoleranzen appliziert werden kann.
Beim Applikationsprozess mit mobilem und robotergeführtem Anrollkopf um ein stationär fixiertes Bauteil wird die Lage des Bauteiles im Raum im Allgemeinen mit einem Kamerasystem erkannt und ein Korrekturvekor berechnet, der dann an die Robotersteuerung übergeben wird. Danach ap pliziert der Roboter das Dichtungsprofil auf der mit dem Korrekturvektor korrigierten Bahn auf das Bauteil. Die eingesetzte Kameratechnik zur Ermittlung des Korrekturvektors führt zu Ungenauigkei- ten im Applikationsprozess und ist außerdem mit einem hohen Invest und Instandhaltungsauf wand verbunden. Beispielsweise sind regelmäßige Kalibrierungen und Validierungen durchzufüh ren, die ggf. einen Stillstand der Anlage erfordern aber auch ansonsten mit einem personellen Auf wand verbunden sind.
Vor diesem Hintergrund wäre es wünschenswert und Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch deren Anwendung auf ein Kamerasystem zur Erfassung der Position des Bauteils während der Applikation verzichtet werden kann und durch die das Bauteil während der Applikation in eine definierte Lage im Raum gebracht und in dieser gehalten werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spannvorrichtung zum stationären Halten eines Bauteils im Verlauf einer Applikation eines Dichtungsprofils auf das Bauteil, umfassend einen bodenbasierten Gehängegrundrahmen und einen Hilfsrahmen, wobei das Bauteil über den Hilfsrahmen in mehreren Freiheitsgraden schwimmend an dem Gehängegrundrahmen gehalten ist, und eine Klemmbackenanordnung, über die das Bauteil innerhalb der Schwimmung des Hilfs rahmens bezogen auf den bodenbasierten Gehängegrundrahmen klemmend und ortsfest positio nierbar ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der positionsmäßig relativ ungenaue Gehängegrund rahmen zur Aufnahme des Hilfsrahmens dient, der das mit dem Dichtungsprofil zu versehende Bauteil lagegenau aufnimmt. Dabei kann der Hilfsrahmen im Bezug zum Gehängegrundrahmen schwimmend geschaltet werden, sodass der Hilfsrahmen und/oder das Bauteil selbst durch eine entsprechende anlagenseitige Fixierung immer unabhängig vom Gehängegrundrahmen in der gleichen Lage im Raum fixiert werden kann. Somit kann der Roboter immer auf der gleichen fes ten Bahn das Dichtungsprofil auf das Bauteil applizieren. Dadurch kann die herkömmlich einge setzte Kameratechnik zur Lageerkennung des Bauteils und Bahnkorrektur des Roboters entfallen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Klemmbackenanordnung eine Mehrzahl an Klemmbacken umfasst. Hierdurch ist es möglich das Bauteil sicher an mehreren Stel len über den Umfang zu halten.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Klemmbackenanordnung mittelbar über ein Klemmen des Hilfsrahmens das Bauteil positioniert. Dies ist dann von Vorteil, wenn eine Vielzahl von Bauteilgeometrien vorliegt, bei denen die scharnierseitige Aufnahme für den Hilfsrahmen aber immer gleich ausgebildet ist. Über diese scharnierseitige Aufnahme ist es möglich, das Bauteil bezüglich des Hilfsrahmen zu fixieren.
Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Klemmbackenanordnung unmittelbar das Bauteil klemmt, um das Bauteil zu positionieren. Sollte nur eine geringe Anzahl an Bauteilgeometrien im Applikationprozess vorliegen, ist diese Form der Klemmung vorteilhaft, da das Bauteil unmittelbar fixiert wird
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Klemmbackenanordnung min destens drei unabhängig voneinander zustellbare Klemmbacken umfasst. Hierdurch ist eine siche re und statisch bestimmte Klemmung gewährleistet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine elektronische Steuereinheit vor gesehen ist, die signaltechnisch mit einer die Klemmbacken stellbare Aktuatorik verbunden und in der unterschiedlicher Bauteilgeometrien speicherbar sind. Hierdurch ist es möglich, verschiedene Bauteiltypen bzw. Türtypen einzumessen, so dass während bzw. bevor der Applikation lediglich ei ne Erkennung des Bauteils zu erfolgen hat, beispielsweise über einen Barcode oder über RFID. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schwimmung drei rotatorische Freiheitsgrade und drei translatorische Freiheitsgrade des Hilfsrahmens gegenüber dem Gehän gegrundrahmen zulässt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsfor men der Erfindung. Hierin zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung als Fahrzeugtüren ausgebildete Bauteile in einem Ge- hängegrundrahmen und
Figur 2 eine Fahrzeugtür in einem Gehängegrundrahmen mit einer erfindungsgemäßen Klemmbackenanordnung.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung zwei als Fahrzeugtüren ausgebildete Bauteile 2, wel che in einem Gehängehilfsrahmen 10 scharnierseitig gehalten sind. Der Gehängegrundrahmen 8 weist hierzu jeweilige Hilfsrahmen 10 auf, über die jedes der Bauteile 2 gehalten ist. Zu dem rechts dargestellten Bauteil 2 ist ein ebenfalls schematisch dargestellter Anrollkopf 6 gezeigt. Eine der artige Halterung ist beispielsweise für den Transport der Bauteile in einer Montageumgebung aus reichend. Es handelt sich bei dieser Halterung allerdings nicht um eine starre, positionsgenaue Fi xierung des einzelnen Bauteils bsezogen auf einen Referenzpunkt. Somit ist diese alleinige Halte rung des Bauteils 2 in dem Gehängehilfsrahmen 10 nicht ausreichend für die Applikation eines Dichtungsprofils 6 mittels des Anrollkopfes 6 entlang eines Umfangs der Fahrzeugtür 2.
In der Figur 1 sind zu dem links dargestellten Bauteil 2 Pfeile dargestellt, die die drei rotatorischen Freiheitsgrade und die 3 translatorischen Freiheitsgrade symbolisieren, in denen sich das Bauteil 2 in der Schwimmung zwischen dem Hilfsrahmen 10 und dem Gehängegrundrahmen 8 bewegen kann.
Die Figur 2 zeigt das Bauteil 2 und eine Klemmbackenanordnung 14, die das Bauteil 2 bodenba siert und ortsfest positioniert. Der Anrollkopf 6 ist vorliegend nicht dargestellt. Die Klemmbacken anordnung 14 kann in einer Ausgestaltung auf einer bodenmontierten Haltetraverse 22 befestigt sein. Die Klemmbackenanordnung 14 kann, wie vorliegend dargestellt, drei Klemmbacken 16 auf weisen. Die Klemmbacken 16 sind annähernd gleichmäßig über den Umfang des Bauteils 2 an geordnet um eine möglichst sichere Klemmung zu erzielen. Es kann eine andere Anzahl an Klemm backen 16 vorgesehen sein. Für die Zustellbewegung des Klemmbacken 16 ist eine Aktuatorik 20, die signaltechnisch mit einer elektrischen Steuereinheit verbunden ist, in der beispielsweise Kon turdaten für jeweilige Bauteiltypen gespeichert werden können. Bezugszeichenliste
2 Bauteil
4 Dichtungsprofil
6 Anrollkopf
8 Gehängegrundrahmen
10 Hilfsrahmen
12 Schwimmung
14 Klemmbackenanordnung 16 Klemmbacke
18 Steuereinheit
20 Aktuatorik
22 Haltetraverse

Claims

Patentansprüche
1. Spannvorrichtung (1) zum stationären Halten eines Bauteils (2) im Verlauf einer Applikati on eines Dichtungsprofils (4) auf das Bauteil (2), umfassend einen bodenbasierten Gehängegrundrahmen (8) und einen Hilfsrahmen (10), wobei das Bauteil (2) über den Hilfsrahmen (10) in mehreren Freiheitsgraden schwimmend an dem Gehängegrundrahmen (8) gehalten ist, und eine Klemmbackenanordnung (14), über die das Bauteil (2) innerhalb der Schwimmung (12) des Hilfsrahmens (10) bezogen auf den bodenbasierten Gehängegrundrahmen (8) klemmend und ortsfest positionierbar ist.
2. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken anordnung (14) eine Mehrzahl an Klemmbacken (16) umfasst.
3. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemm backenanordnung (14) mittelbar über ein Klemmen des Hilfsrahmens (10) das Bauteil (2) positioniert.
4. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemm backenanordnung (14) unmittelbar das Bauteil (2) klemmt, um das Bauteil (2) zu positio nieren.
5. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken anordnung (14) mindestens drei unabhängig voneinander zustellbare Klemmbacken (16) umfasst.
6. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das eine elektronische Steuereinheit (18) vorgesehen ist, die signaltechnisch mit einer die Klemmbacken (16) stellbare Aktuatorik (20) verbunden und in der unterschiedlicher Bauteilgeometrien speicherbar sind.
7. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmung (12) drei rotatorische Freiheitsgrade und drei translatorische Freiheits grade des Hilfsrahmens (10) gegenüber dem Gehängegrundrahmen (8) zulässt.
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