WO2021073895A1

WO2021073895A1 - Verfahren zum rüsten einer fügevorrichtung zum fügen einer lichtscheibe mit einem gehäuse einer kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: WO2021073895A1
Application number: PCT/EP2020/077635
Authority: WO
Inventors: Ansgar HAGEN; Daria WILKE
Original assignee: HELLA GmbH & Co. KGaA
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2021-04-22
Also published as: DE102019127867A1; US20220234304A1; CN114555342A; CN114555342B; US11724462B2

Abstract

Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung (1) zum Fügen einer Lichtscheibe (2) mit einem Gehäuse (3) einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, wobei die Fügevorrichtung (1) eine Haltevorrichtung (12) zur Aufnahme der Lichtscheibe (2) und eine Aufnahmevorrichtung (13) zur Aufnahme des Gehäuses (3) aufweist, wobei die Haltevorrichtung (12) und die Aufnahmevorrichtung (13) mittels Verstellmitteln (11) relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch verfahrbar sind, und wobei wenigstens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: - Erstellen (100) eines ersten virtuellen Modells der Fügevorrichtung (1) mit einer darin aufgenommenen Lichtscheibe (2) und mit einem darin aufgenommenen Gehäuse (3), wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) einer Sollanordnung entspricht, - Erstellen (200) einer Mehrzahl von virtuellen Modellen der Fügevorrichtung (1) mit der darin aufgenommenen Lichtscheibe (2) und mit dem darin aufgenommenen Gehäuse (3), wobei jeweils mittels virtueller Auslenkungen der Verstellmittel (11) die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) von der Sollanordnung abweicht, - Berechnen (300) eines funktionalen Zusammenhangs zwischen den relativen Anordnungen der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) und den Auslenkungen der Verstellmittel (11) anhand der im ersten und zweiten Verfahrensschritt (100, 200) erstellten virtuellen Modelle, - Fügen (400) einer Lichtscheibe (2) mit einem Gehäuse (3) zu einer Testbaueinheit bei einer Eingangsstellung der Verstellmittel (11), - Vermessen (500) der relativen Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) in der Testbaueinheit, - Berechnen (600) von Sollauslenkungen der Verstellmittel (11) anhand des im dritten Verfahrensschritt (300) berechneten funktionalen Zusammenhangs und der im fünften Verfahrensschritt (500) vermessenen relativen Anordnung in der Testbaueinheit, wobei durch ein Verstellen der Verstellmittel (11) um die Sollauslenkungen eine Lichtscheibe (2) mit einem Gehäuse (3) in Sollanordnung fügbar ist, und - Verstellen (700) der Verstellmittel (11) aus der Eingangsstellung um die Sollauslenkungen.

Description

Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungs einrichtung, wobei die Fügevorrichtung eine Haltevorrichtung zur Aufnahme der Licht scheibe und eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Gehäuses aufweist, wobei die Haltevorrichtung und die Aufnahmevorrichtung mittels Verstellmitteln relativ zuei nander translatorisch und/oder rotatorisch verfahrbar sind.

STAND DER TECHNIK

Beim Einbau von Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen in eine Fahrzeugkarosserie besteht eine wesentliche Anforderung darin, dass der Fugen- und Konturverlauf zwi schen der Lichtscheibe der eingebauten Beleuchtungseinrichtung und der Karosserie mit möglichst geringen Abweichungen einem vorbestimmten Verlauf entspricht. Die Verbindung mit der Karosserie wird für gewöhnlich über das Gehäuse der Beleuch tungseinrichtung hergestellt, so dass ein Referenzpunktsystem für die Fertigung der Beleuchtungseinrichtung üblicherweise dem Gehäuse zugeordnet wird. Die vorlie gende Erfindung adressiert das reproduzierbar maßhaltige Fügen von Lichtscheiben und Gehäusen, um den genannten Anforderungen an die Einbaumaße von Beleuch tungseinrichtungen zu entsprechen.

Eine Ursache für Abweichungen von den Sollmaßen der Beleuchtungseinrichtung liegt in anfallenden Streuungen aus der Einzelteilfertigung von Gehäuse und Lichtscheibe und/oder der Vorfertigung, welche sich auf die final gefügte Baueinheit durchschlagen. Diese Problematik wird im Stand der Technik beispielsweise anhand von aus den Druckschriften DE 102010024 169 A1 oder DE 102016 116 122 A1 bekannten Ver fahren eliminiert. So lehrt die DE 102010024 169 A1, an der Lichtscheibe und an dem Gehäuse fertigungsseitig angespritzte Toleranzausgleichsbereiche im Bereich der Fügeflächen vorzuhalten und diese Toleranzausgleichsbereiche vor dem Fügen der Lichtscheibe mit dem Gehäuse um ein solches Maß abzutragen, welches erforderlich ist um eine maßhaltige Baueinheit fügen zu können.

Eine weitere Ursache für mangelnde Maßhaltigkeit der Beleuchtungseinrichtung kann in einem unpräzisen Rüsten der Fügevorrichtung liegen. Beispielsweise werden Lichtscheibe und Gehäuse als Kunststoffbauteile mittels eines Schweißverfahrens, etwa Reibschweißen oder Heizelementschweißen, miteinander gefügt. Dazu wir die Lichtscheibe in einer Haltevorrichtung aufgenommen und das Gehäuse in einer Aufnahmevorrichtung, wobei Halte- und Aufnahmevorrichtung mittels geeigneter Verstellmittel relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch verfahrbar sind. Der Rüstvorgang der Fügevorrichtung betrifft insbesondere die Ermittlung einer geeigneten relativen Positionierung von Halte- und Aufnahmevorrichtung zueinander, d.h. einer solchen Positionierung, die einer Sollanordnung der aufgenommenen Lichtscheibe zu dem aufgenommenen Gehäuse entspricht und ein maßhaltiges Fügen der beiden Bauteile ermöglicht.

Bei Fügeverfahren aus dem Stand der Technik wird das Rüsten wie folgt durchgeführt. Nach dem Bestücken der Fügevorrichtung mit Halte- und Aufnahmevorrichtung werden eine Lichtscheibe und ein Gehäuse in diese eingebracht und anschließend werden die Verstellmittel in eine Eingangsstellung verfahren, woraus eine grobe Vorpositionierung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse entsteht. In dieser Eingangsstellung der Verstellmittel werden Lichtscheibe und Gehäuse miteinander gefügt und die resultierende Baueinheit wird anschließend hinsichtlich der Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse, welches das karosserieseitige Referenzpunktsystem abbildet, vermessen. Auf Basis dieses Messprotokolls werden anschließend die Verstellmittel der Fügevorrichtung nachjustiert, um die Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse weiter an die geforderte Sollanordnung anzunähern. Dieses Nachjustieren wird im Stand der Technik einzig auf Grundlage der praktischen Erfahrung des zuständigen Bedienpersonals durchgeführt, und aufgrund der Vielzahl an Freiheitsgraden bei der Relativpositionierung von Halte- und Aufnahmevorrichtung, beispielsweise drei trans latorische und ein rotatorischer Freiheitsgrad, ist üblicherweise eine Vielzahl an Versu chen notwendig, bis dass die Verstellmittel näherungsweise um die erforderlichen Sollauslenkungen verfahren worden sind. Es muss also der Prozess des versuchswei sen Fügens einer Baueinheit und ihr anschließendes Vermessen vielfach wiederholt werden, um die Fügevorrichtung letztlich derart einzurüsten, dass ein maßhaltiges Fü gen einer Beleuchtungseinrichtung darauf möglich ist.

Dieser Rüstprozess nach dem Stand der Technik ist mit einem nachteilig hohen Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden. Zudem können mit der verwendeten Methode die für das maßhaltige Fügen optimalen Sollauslenkungen der Verstellmittel nur approximiert werden, so dass ein erhöhtes Risiko besteht, dass die gefügte Beleuchtungseinrich tung beispielsweise aufgrund von etwaigen Streuungen aus der Einzelteilfertigung eine nicht mehr zu tolerierende Fehlpassung aufweist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- Erstellen eines ersten virtuellen Modells der Fügevorrichtung mit einer darin aufge nommenen Lichtscheibe und mit einem darin aufgenommenen Gehäuse, wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse einer Sollanordnung entspricht, - Erstellen einer Mehrzahl von virtuellen Modellen der Fügevorrichtung mit der darin aufgenommenen Lichtscheibe und mit dem darin aufgenommenen Gehäuse, wobei jeweils mittels virtueller Auslenkungen der Verstellmittel die relative Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse von der Sollanordnung abweicht,

- Berechnen eines funktionalen Zusammenhangs zwischen den relativen Anordnun gen der Lichtscheibe zu dem Gehäuse und den Auslenkungen der Verstellmittel an hand der im ersten und zweiten Verfahrensschritt erstellten virtuellen Modelle,

- Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse zu einer Testbaueinheit bei einer Ein gangsstellung der Verstellmittel,

- Vermessen der relativen Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse in der Test baueinheit,

- Berechnen von Sollauslenkungen der Verstellmittel anhand des im dritten Verfah rensschritt berechneten funktionalen Zusammenhangs und der im fünften Verfahrens schritt vermessenen relativen Anordnung in der Testbaueinheit, wobei durch ein Ver stellen der Verstellmittel um die Sollauslenkungen eine Lichtscheibe mit einem Ge häuse in Sollanordnung fügbar ist, und

- Verstellen der Verstellmittel aus der Eingangsstellung um die Sollauslenkungen.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, den im Stand der Technik verwen deten trial-and-error Ansatz zum Ermitteln der optimalen Stellung der Verstellmittel durch eine simulationsbasierte Berechnung zu ersetzen. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt ein virtuelles Modell der Fügevorrichtung, d.h. insbesondere der Hal tevorrichtung, der Aufnahmevorrichtung und der Verstellmittel, mit darin aufgenomme ner Lichtscheibe und Gehäuse generiert. Die Erstellung eines solchen Computermo dells bedarf dabei keines großen Aufwandes, wenn die Fügevorrichtung und die zu fü genden Bauteile typischerweise mittels CAD-Verfahren konstruiert wurden und damit bereits als virtuelle Objekte vorliegen.

Ausgangspunkt der Simulation ist eine Sollanordnung der aufgenommenen Licht scheibe zu dem aufgenommenen Gehäuse, in welcher die beiden virtuellen Bauteile eine maßhaltige Baueinheit darstellen. Diese Sollanordnung soll beispielsweise bei Verwendung eines Reibschweißverfahrens am Ende des Reibvorgangs eingenommen werden. Anschließend werden die virtuellen Verstellmittel der simulierten Fügevorrich tung ausgelenkt, woraus eine entsprechende Verschiebung und/oder Rotation der vir tuellen Halte- und/oder Aufnahmevorrichtung und somit eine Abweichung der relativen Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse von der Sollanordnung resultiert. Die relativen Anordnungen werden quantifiziert, beispielsweise indem die Lage von defi nierten Aufpunkten auf der Oberfläche der Lichtscheibe in Bezug auf Referenzpunkte am Gehäuse bestimmt wird. Im nächsten Verfahrensschritt wird ein funktionaler Zu sammenhang zwischen diesen relativen Anordnungen und den zugehörigen Auslen kungen der Verstellmittel bestimmt, wobei die dazu verwendete Methodik weiter unten näher erläutert wird.

Nach dem Bestücken der realen Fügevorrichtung mit Halte- und Aufnahmevorrichtung befinden sich die Verstellmittel in einer Undefinierten Eingangsstellung und es stellt sich für den Einrichter nun die Aufgabe, die Verstellmittel um solche Auslenkungen zu verstellen, dass eine aufgenommene Lichtscheibe in Sollanordnung zu einem aufge nommenen Gehäusegebracht wird. Diese gesuchten Auslenkungen werden als Sollauslenkungen bezeichnet. Zu ihrer Bestimmung wird versuchsweise eine Licht scheibe mit einem Gehäuse bei der Eingangsstellung der Verstellmittel gefügt. An schließend wird eine Vermessung der so entstandenen Testbaueinheit vorgenommen, und die relative Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse wird quantifiziert.

Anhand des zuvor ermittelten funktionalen Zusammenhangs zwischen den relativen Anordnungen der Lichtscheibe zu dem Gehäuse und den Auslenkungen der Verstell mittel kann somit unmittelbar auf die Sollauslenkungen der Verstellmittel geschlossen werden. Im letzten Verfahrensschritt werden die Verstellmittel aus ihrer Eingangsstel lung um die Sollauslenkungen verstellt, so dass Halte- und Aufnahmevorrichtungen in der gewünschten Position sind, um eine Lichtscheibe mit einem Gehäuse in Sollan ordnung zu fügen. Damit ist die Fügevorrichtung optimal eingerüstet und steht für eine zu produzierende Serie an Beleuchtungseinrichtungen bereit. Im Vergleich zu dem aufwendigen Rüstverfahren aus dem Stand der Technik, welches eine Vielzahl an ver suchsweise gefügten Baueinheiten benötigt, muss erfindungsgemäß nur mehr eine einzige Testbaueinheit gefügt und vermessen werden, und die Bestimmung der optimalen Einstellung der Verstellmittel erfolgt anschließend unmittelbar unter Zuhilfe nahme der Simulationsergebnisse.

In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Be rechnen des funktionalen Zusammenhangs zwischen den relativen Anordnungen der Lichtscheibe zu dem Gehäuse und den Auslenkungen der Verstellmittel eine lineare Näherung durchgeführt wird. Insbesondere wird dabei ein inhomogenes lineares Glei chungssystem aufgestellt, wobei die Variablen des Gleichungssystems die Auslenkun gen der Verstellmittel darstellen und die Absolutglieder des Gleichungssystems die re lative Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse. Beim Berechnen der Sollauslen- kungen der Verstellmittel wird dieses lineare Gleichungssystem dann gelöst, wobei die Absolutglieder des Gleichungssystems die im vorangegangenen Verfahrensschritt vermessene relative Anordnung an der Testbaueinheit darstellen. Dieses Vorgehen wird weiter unten ausführlicher erläutert.

Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft beim Erstellen des ersten virtuellen Modells Auf punkte an der Lichtscheibe und Referenzpunkte am Gehäuse zu definieren, wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse anhand der relativen Lage der Aufpunkte zu den Referenzpunkten beschrieben wird. Beim Vermessen der relativen Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse der realen Testbaueinheit werden vor zugsweise dementsprechend die relativen Lagen der Aufpunkte an der Lichtscheibe zu den Referenzpunkten am Gehäuse vermessen.

In weiterer Ausführungsform entsprechen die mittels der Verstellmittel durchführbaren Auslenkungen folgenden Relativbewegungen der in der Haltevorrichtung aufgenom menen Lichtscheibe gegenüber dem in der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Gehäuse:

- Translation in vertikaler Richtung,

- Translation in zwei Richtungen in einer horizontalen Ebene, und

- Rotation um die vertikale Richtung als Drehachse.

Eine solche Einschränkung der Freiheitsgrade der Verstellmittel führt in der Praxis zu einem geeigneten Kompromiss aus den zum Positionieren von Lichtscheibe und Gehäuse notwendigen Einstellmöglichkeiten und einer geringen Fehleranfälligkeit des erfindungsgemäßen Rüstverfahrens.

Vorzugsweise wird als Fügevorrichtung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Reibschweißverfahrens oder eines Heizelementschweißverfahrens verwendet, welche für das Fügen der für die Lichtscheibe und das Gehäuse verwendeten Kunststoffe überaus geeignet sind. Alternativ kann die Fügevorrichtung aber beispielsweise auch zur Durchführung eines Klebeverfahrens ausgebildet sein.

Zum Vermessen der relativen Anordnung der Lichtscheibe zu dem Gehäuse wird vor zugsweise ein Koordinatenmessgerät verwendet.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mittels einer Fügevorrich tung, wobei das Rüsten der Fügevorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Rüstver fahrens durchgeführt wird, so dass das anschließende Fügen der Lichtscheibe mit dem Gehäuse in Sollanordnung vollzogen wird.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 Teilansicht einer Fügevorrichtung zur Durchführung der erfindungsge mäßen Rüst- und Fügeverfahren,

Fig. 2 Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Rüst- und Fügeverfahren, und

Fig. 3a-c schematische Darstellungen von Verfahrensschritten der erfindungsge mäßen Rüst- und Fügeverfahren.

Fig. 1 zeigt eine Teilansicht einer Fügevorrichtung 1 zur Durchführung eines Reibschweißverfahrens zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Be leuchtungseinrichtung. Die Fügevorrichtung 1 umfasst die Bodenplatte 14, auf welcher die Aufnahmevorrichtung 13 zur Aufnahme eines Gehäuses angeordnet ist. Die Bo denplatte 14 ist parallel zu der durch X und Y aufgespannten, horizontalen Ebene ori entiert. In der dazu vertikalen Richtung Z befindet sich oberhalb der Bodenplatte 14 die Haltevorrichtung 12 zur Aufnahme einer Lichtscheibe an der der Aufnahmevorrich tung 13 zugewandten Unterseite.

Die Haltevorrichtung ist entlang der vertikalen Richtung Z verfahrbar, wobei die dazu verwendeten Verstellmittel 11 hier nicht näher dargestellt sind, beispielsweise aber als ein Portalsystem ausgebildet sein können. Als Verstellmittel 11 für die Aufnahmevor richtung 13 dienen die drei Fixierblöcke 11a-c, mittels derer die Bodenplatte 14 samt Aufnahmevorrichtung 13 in X- und Y-Richtung verschoben und in eingeschränktem Maße in der X-Y-Ebene gedreht werden kann. Zu diesem Zweck weisen die Fixierblö cke 11a-c beispielsweise Langlöcher auf.

Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm der Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Rüst- und Fügeverfahren, wobei die Schritte 100 bis 700 den Rüstvorgang darstellen. Für die im Folgenden genannten Bezugszeichen betreffend Fügevorrichtung und Bauteile wird auf die Beschreibung der Fig. 1 und 3a-c verwiesen.

Das Erstellen 100 eines ersten virtuellen Modells der Fügevorrichtung 1 mit einer da rin aufgenommenen Lichtscheibe 2 und mit einem darin aufgenommenen Gehäuse 3, wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3 der zum maßhal tigen Fügen geeigneten Sollanordnung entspricht, wird vorzugsweise auf Grundlage von bereits vorliegenden CAD-Datensätzen der Fügevorrichtung 1 und der beiden zu fügenden Bauteile 2, 3 durchgeführt. Zur Quantifizierung der relativen Anordnung wer den auf der Oberfläche der Lichtscheibe 2 Aufpunkte definiert und zu einem Referenz punktsystem am Gehäuse 3 referenziert. Gebräuchlich ist dabei die Angabe von Spalt- und Oberflächenmaßen, d.h. es wird die relative Lage jedes Aufpunktes durch Angabe von beispielsweise zwei Maßen festgelegt, und somit wird durch die Gesamt heit aller Aufpunkte die relative Anordnung der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3 quantifiziert. Ein Vektor enthält paarweise die Spalt- und Oberflä

chenmaße von N Aufpunkten und repräsentiert somit die relative Anordnung der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3. Bei dem im ersten Verfahrensschritt 100 erstellten Modell befindet sich die Lichtscheibe 2 in Sollanordnung

zu dem Gehäuse 3 und die zugehörige Stellung der Verstellmittel 11 wird als Sollstellung

definiert. Die Elemente

und z repräsentieren darin

die Stellungen der Verstellmittel 11, d.h. der drei Fixierblöcke 11a, 11b und 11c sowie dem zur Verschiebung der Haltevorrichtung 12 in Z-Richtung ausgebildeten Mittel, wo bei dazu prinzipiell beliebige und vorzugsweise praxistaugliche Einheiten, beispiels weise Skalenteile oder die Anzahl sichtbarer Gewindegänge einer Stellschraube, ver wendet werden können.

Ausgehend von dem ersten virtuellen Modell der Fügevorrichtung 1 mit einer Licht scheibe 2 in Sollanordnung zu einem Gehäuse 3 wird im zweiten Verfahrensschritt 200 eine Vielzahl entsprechender virtueller Modelle erstellt, wobei jeweils mittels virtu eller Auslenkungen

der Verstellmittel 11 die relative Anordnung

der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3 variiert wird.

Im anschließenden Verfahrensschritt 300 wird anhand der virtuellen Modelle ein funk tionaler Zusammenhang zwischen den relativen Anordnungen

der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3 und den zugehörigen Auslenkungen

der Verstellmittel 11 aufge stellt, wobei dieser Zusammenhang als linear angenommen wird. Bei rein translatori scher Verschiebung der Lichtscheibe 2 gegenüber dem Gehäuse 3 ist diese Annahme identisch erfüllt, während sie im Hinblick auf eine relative Rotation nur im Grenzfall ausreichend kleiner Änderungen näherungsweise gültig ist. Der funktionale Zusam menhang entspricht einem inhomogenen linearen Gleichungssystem mit den Auslen kungen als Variablen und der relativen Anordnung

als Absolutglied, d.h.

Die Koeffizienten der Matrix

werden dabei auf einfache Weise durch Einsetzen von konkreten Werten für

in das lineare Gleichungs system ermittelt, wobei solche konkrete Werte aus den eingangs aufgestellten virtuel len Modellen gewonnen werden. In der Praxis stehen nach dem Bestücken der realen Fügevorrichtung 1 mit Halte- und Aufnahmevorrichtung 2, 3 die Verstellmittel 11 in einer Eingangsstellung

welche üblicherweise nicht wohldefiniert ist, weil beispielsweise die Fixierblöcke 11a-c als reine Toleranzausgleichsmittel konstruiert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt nun darauf ab, die Sollauslenkungen

zu ermitteln, mittels derer die Verstellmittel 11 von der Eingangsstellung

in die Sollstellung

überführt werden können, d.h. für die gilt:

Zu diesem Zweck wird im Verfahrensschritt 400 eine Testbaueinheit aus einer Licht scheibe 2 und einem Gehäuse 3 bei der Eingangsstellung

der Verstellmittel 11 gefügt, und im anschließenden Verfahrensschritt 500 wird die relative Anordnung

der Lichtscheibe 2 in dieser Testbaueinheit vermessen.

Es gilt dann:

und somit folgen die gesuchten Sollauslenkungen als:

Diese Berechnung der Sollauslenkungen

erfolgt im Verfahrensschritt 600 unter Verwendung der im Verfahrensschritt 300 bestimmten Koeffizientenmatrix

bezie hungsweise einer Pseudoinversen

der vorgegebenen Sollanordnung

der Lichtscheibe 2 zu einem Gehäuse 3 in einer perfekt maßhaltigen Beleuchtungseinrich tung sowie der im Verfahrensschritt 500 vermessenen relativen Anordnung

der Lichtscheibe 2 in der Testbaueinheit. Im einfachsten Fall kann die relative Anordnung durch lediglich N = 2 Aufpunkte definiert sein, welche jeweils durch ein Spalt- und ein Oberflächenmaß gegeben sind. Dies hat den Vorteil, dass die Koeffizientenmatrix dann eine quadratische 4x4-Gestalt annimmt und bei der Berechnung der Sollaus lenkungen daher auf rechnerisch einfache Weise die gewöhnliche Inverse gebil det werden kann.

Das erfindungsgemäße Rüstverfahren endet mit dem Verfahrensschritt 700, in wel chem die Verstellmittel 11 aus der Eingangsstellung

um die zuvor bestimmten Sollauslenkungen

verstellt werden, so dass die Verstellmittel 11 dann die Sollstel lung einnehmen, in welcher eine Lichtscheibe 2 mit einem Gehäuse 3 in der ge wünschten Sollanordnung

fügbar ist.

Vorrichtungsseitig ist somit mit geringem Zeit- und Arbeitsaufwand die Voraussetzung für die Produktion von maßhaltigen Beleuchtungseinrichtungen geschaffen worden. Der Verfahrensschritt 800, das Fügen einer Lichtscheibe 2 mit einem Gehäuse 3 in Sollanordnung

stellt insbesondere den Beginn einer ganzen Produktionsserie dar, während welcher im Idealfall nicht mehr in die vorliegende Sollstellung

der Verstellmittel 11 eingegriffen werden muss. Etwaig auftretende maßliche Abweichun gen der damit gefertigten Beleuchtungseinrichtungen sind dann insbesondere darauf zurückzuführen, dass die miteinander gefügten Bauteile, d.h. die Lichtscheibe 2 und das Gehäuse 3, bereits aus der Einzelteilfertigung mit maßlicher Streuung behaftet sind. Eine Ausnahme kann der Fall darstellen, dass die Eingangsstellung

der Ver stellmittel 11 stark von ihrer Sollstellung

abweicht und die Sollauslenkungen

eine derart ausgeprägte Rotation des in der Aufnahmevorrichtung 13 aufgenommen Gehäuses 3 gegenüber der Lichtscheibe 2 verursachen, dass die dem Verfahrens schritt 300 zugrundeliegende lineare Näherung nicht gültig ist. In diesem Fall ist es notwendig, eine weitere Testbaueinheit zu fügen und zu vermessen, und auf dieser Grundlage die Sollauslenkungen

der Verstellmittel 11 zu aktualisieren. Dieses op tionale Vorgehen entspricht einer Wiederholung der Verfahrensschritte 400 bis 800 und wird in der Fig. 2 durch den gestrichelten Pfeil dargestellt. Notwendigenfalls sind diese Schritte so oft zu iterieren, bis dass die Stellung der Verstellmittel 11 so dicht an ihre Sollstellung

herangeführt wurde, dass die Berechnung der Sollauslenkungen in linearer Näherung gültig ist bzw. maßhaltige Beleuchtungseinrichtungen mit der gerüsteten Fügevorrichtung 1 fügbar sind.

Die Fig. 3a-c illustrieren unterschiedliche Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Rüst- bzw. Fügeverfahrens. In Fig. 3a-b sind verschiedene Arbeitsschritte des Füge prozesses mittels einer Heizelementschweißvorrichtung 1 dargestellt. Die Licht scheibe 2 ist in der Haltevorrichtung 12 aufgenommen und das Gehäuse 3 in der Aufnahmevorrichtung 13. Die Verstellmittel 11 umfassen die Fixierblöcke 11a-c sowie eine hier nicht näher spezifizierte Vorrichtung zur Verschiebung der Haltevorrichtung 2 entlang der vertikalen Achse Z. Mittels der Fixierblöcke 11a-c kann die Bodenplatte 14 samt der Aufnahmevorrichtung 13 auf der Grundplatte 15 in der X-Y-Ebene verscho ben und in gewissem Maße auch verdreht werden.

In Fig. 3a ist die Haltevorrichtung 12 in eine zur Aufnahmevorrichtung 13 weit beab- standete Position verfahren, und in den Spalt zwischen Lichtscheibe 2 und Gehäuse 3 ist das Heizelement 5 eingefahren worden. Das Heizelement 5 dient dem Plastifizie ren der Fügefläche an der Lichtscheibe 2. Die Wärmeeinbringung erfolgt beispiels weise berührungslos mittels Laser- oder Infrarotstrahlung oder mittels Heisgas. Der resultierende Plastifizierungsgrad der Fügefläche der Lichtscheibe 2 ist ausreichend groß, dass ein anschließendes Aufeinanderpressen der Fügeflächen von Lichtscheibe 2 und Gehäuse 3 zur Herstellung der gewünschten Fügeverbindung führt. Alternativ kann zusätzlich auch die Fügefläche des Gehäuses 3 mittels Wärmeeinbringung plas- tifiziert werden.

Das Aufeinanderpressen der beiden Fügepartner 2, 3 ist in Fig. 3b dargestellt. Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dies entweder dem Verfahrensschritt 400, d.h. dem Fügen einer Testbaueinheit bei einer Eingangsstellung der Verstellmit tel 11, oder dem Verfahrensschritt 800, d.h. dem Fügen einer maßhaltigen Beleuch tungseinrichtung bei der Sollstellung der Verstellmittel 11, entsprechen.

Schließlich illustriert Fig. 3c den Verfahrensschritt 500, in welchem insbesondere eine Testbaueinheit aus miteinander gefügter Lichtscheibe 2 und Gehäuse 3 in einem Ko ordinatenmessgerät 4 vermessen wird. Die Testbaueinheit wird dabei mit dem Ge häuse 3 an der Messaufnahme 42 aufgenommen, so dass Lage und räumliche Orien tierung des Gehäuses 3 in Bezug auf das interne Koordinatensystem des Koordina tenmessgeräts 4 vorgeben und wohlbekannt sind. Mittels des Messkopfes 41 werden definierte Aufpunkte auf der Oberfläche der Lichtscheibe 4 überfahren und somit ihre relative Lage in Bezug auf die Referenzpunkte am Gehäuse 3 bestimmt. Jedem Auf punkt wird üblicherweise ein Spalt- und ein Oberflächenmaß zugeordnet und aus der Gesamtheit der vermessenen Aufpunkte ergibt sich die relative Anordnung B der Lichtscheibe 2 zu dem Gehäuse 3.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung o- der den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Fügevorrichtung

11 Verstellmittel

11a-c Fixierblöcke 12 Haltevorrichtung

13 Aufnahmevorrichtung

14 Bodenplatte

15 Grundplatte 2 Lichtscheibe

3 Gehäuse

4 Koordinatenmessgerät

41 Messkopf

42 Messaufnahme

5 Heizelement

100, 200 Erstellen virtueller Modelle 300 Berechnen funktionaler Zusammenhänge 400 Fügen einer Testbaueinheit 500 Vermessen der Anordnung 600 Berechnen von Sollauslenkungen 700 Verstellen der Verstellmittel 800 Fügen

Claims

Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung zum Fügen einer Lichtscheibe mit einem Gehäuse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung Patentansprüche

1. Verfahren zum Rüsten einer Fügevorrichtung (1 ) zum Fügen einer Licht scheibe (2) mit einem Gehäuse (3) einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrich tung, wobei die Fügevorrichtung (1) eine Flaltevorrichtung (12) zur Auf nahme der Lichtscheibe (2) und eine Aufnahmevorrichtung (13) zur Auf nahme des Gehäuses (3) aufweist, wobei die Flaltevorrichtung (12) und die Aufnahmevorrichtung (13) mittels Verstellmitteln (11) relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch verfahrbar sind, und wobei wenigstens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden:

- Erstellen (100) eines ersten virtuellen Modells der Fügevorrichtung (1) mit einer darin aufgenommenen Lichtscheibe (2) und mit einem darin aufgenommenen Gehäuse (3), wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) einer Sollanordnung ent spricht,

- Erstellen (200) einer Mehrzahl von virtuellen Modellen der Fügevor richtung (1) mit der darin aufgenommenen Lichtscheibe (2) und mit dem darin aufgenommenen Gehäuse (3), wobei jeweils mittels virtu eller Auslenkungen der Verstellmittel (11 ) die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) von der Sollanordnung ab weicht,

- Berechnen (300) eines funktionalen Zusammenhangs zwischen den relativen Anordnungen der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) und den Auslenkungen der Verstellmittel (11 ) anhand der im ersten und zweiten Verfahrensschritt (100, 200) erstellten virtuellen Modelle,

- Fügen (400) einer Lichtscheibe (2) mit einem Gehäuse (3) zu einer Testbaueinheit bei einer Eingangsstellung der Verstellmittel (11),

- Vermessen (500) der relativen Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) in der Testbaueinheit, - Berechnen (600) von Sollauslenkungen der Verstellmittel (11 ) an hand des im dritten Verfahrensschritt (300) berechneten funktionalen Zusammenhangs und der im fünften Verfahrensschritt (500) vermes senen relativen Anordnung in der Testbaueinheit, wobei durch ein Verstellen der Verstellmittel (11) um die Sollauslenkungen eine Licht scheibe (2) mit einem Gehäuse (3) in Sollanordnung fügbar ist, und

- Verstellen (700) der Verstellmittel (11 ) aus der Eingangsstellung um die Sollauslenkungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Berech nen (300) der funktionalen Zusammenhänge zwischen den relativen Anord nungen der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) und den Auslenkungen der Verstellmittel (11 ) eine lineare Näherung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Berech nen (300) des funktionalen Zusammenhangs ein inhomogenes lineares Gleichungssystem aufgestellt wird, wobei die Variablen des Gleichungssys tems die Auslenkungen der Verstellmittel (11 ) darstellen und die Absolut glieder des Gleichungssystems die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) darstellen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Berech nen (600) der Sollauslenkungen der Verstellmittel (11) das lineare Glei chungssystem gelöst wird, wobei die Absolutglieder des Gleichungssystems die im vorangegangenen Verfahrensschritt (500) vermessene relative An ordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) in der Testbaueinheit darstellen.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erstellen (100) des ersten virtuellen Modells Aufpunkte an der Lichtscheibe (2) und Referenzpunkte am Gehäuse (3) definiert wer den, wobei die relative Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) anhand der relativen Lage der Aufpunkte zu den Referenzpunkten beschrie ben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vermes sen (500) der relativen Anordnung der Lichtscheibe (2) zu dem Gehäuse (3) die relativen Lagen der Aufpunkte an der Lichtscheibe (2) zu den Referenz punkten am Gehäuse (3) vermessen werden.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Verstellmittel (11) durchführbaren Auslenkun gen folgenden Relativbewegungen der in der Haltevorrichtung aufgenom menen Lichtscheibe (2) gegenüber dem in der Aufnahmevorrichtung aufge nommenen Gehäuse (3) entsprechen:

- Translation in vertikaler Richtung (Z),

- Translation in zwei Richtungen (X, Y) in einer horizontalen Ebene, und

- Rotation um die vertikale Richtung (Z) als Drehachse.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügevorrichtung (1) eine Vorrichtung zur Durchführung eines Reibschweißverfahrens oder eines Heizelementschweißverfahrens o- der eines Klebeverfahrens verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vermessen (500) der relativen Anordnung der Licht scheibe (2) zu dem Gehäuse (3) ein Koordinatenmessgerät (4) verwendet wird.

10. Verfahren zum Fügen einer Lichtscheibe (2) mit einem Gehäuse (3) einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mittels einer Fügevorrichtung (1), wo bei wenigstens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: - Rüsten der Fügevorrichtung (1 ) mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, und

- Fügen (800) der Lichtscheibe (2) mit dem Gehäuse (3) in Sollanordnung.