DE10119018A1

DE10119018A1 - Positionier- und/oder Montagehilfe sowie dementsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE10119018A1
Application number: DE10119018A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Opper
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-24
Also published as: WO2002083360A1; JP2004520940A; US20040134968A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Positionier- und/oder Montagehilfe (2) für Vorrichtungen (1) zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles (3, 4) unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes (5) wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem sowie auf ein Verfahren zum Positionieren von Bauteilen (3, 4) in einer Vorrichtung (1) zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles (3) unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem und zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel (6) zur Erzeugung eines Licht- oder Laserstrahls (7) vorgesehen werden, welcher von einer Bezugsposition (11) aus auf einen Bezugspunkt (12) hin ausrichtbar ist. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für Vorrichtungen wie Stanznietsysteme, Mutterschweißsysteme, Bolzenschweißsysteme, Weldfastsysteme, Plastifastsysteme, Blindnietsysteme, Einnietmuttersysteme oder dergleichen, insbesondere für entsprechende, manuell bedienbare Handvorrichtungen im Prototypenbau, vorzugsweise der Kraftfahrzeugindustrie.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Positionier- und/oder Montagehil fe für Vorrichtungen zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwen dung mindestens eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Ein nietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem sowie auf ein Verfahren zum Positionieren von Bauteilen in einer Vorrichtung zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwendung mindestens eines Verbindungsele mentes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem.

Bekannte Vorrichtungen zum Verarbeiten mindestens eines Verbindungselemen tes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem sind beispielsweise Stanznietsysteme, Mutterschweißsys teme, Bolzenschweißsysteme, Weldfastsysteme; Plastifastsysteme, Blindnietsys teme, Einnietmuttersysteme oder dergleichen. Sie werden manuell, am Roboter und/oder stationär, beispielsweise in der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen, eingesetzt, wobei das Verbindungselement jeweils an einer bestimmten Position zu einem zur Bearbeitung anstehenden Bauteil, zumeist ein Blech, vorzugsweise automatisiert, zentriert werden soll.

Demgegenüber kommen im Prototypenbau, beispielsweise eines neuen Kraftfahr zeuges, in der Regel entsprechende Handvorrichtungen zum Verarbeiten eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweiß mutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem zum Einsatz. Bei solch manuellen und/oder stationären Handanlagen ist insbesondere auch die Positionierung des Verbindungselementes selbst manuell vorzunehmen, was zumeist nur unter Ein satz verhältnismäßig teurer Hilfsvorrichtungen wie Schablonen, Kämme, Masken, oder dergleichen möglich ist. Häufig wird deshalb die Position des Verbindungs elementes auch durch Anreißen auf dem Bauteil markiert. Je nach Größe und Ge ometrie des Bauteils ist das exakte Treffen dieser Markierung jedoch nicht ein fach, da in einigen Fällen keine Hilfsvorrichtungen wie Schablonen etc. verwen det werden können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine den Stand der Technik verbes sernde Positionier- und/oder Montagehilfe sowie ein dementsprechendes Verfah ren anzugeben. Insbesondere sollen die im Stand der Technik bekannten teuren Hilfsvorrichtungen eingespart werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Positionier- und/oder Montage hilfe nach Anspruch 1 und ein dementsprechendes Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination einsetzbar sind, offenbaren die jeweiligen Unteran sprüche.

Die erfindungsgemäße Positionier- und/oder Montagehilfe für Vorrichtungen zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwendung mindestens eines Ver bindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel zur Erzeugung eines Licht- oder Laserstrahls vorgesehen werden, welcher von einer Bezugsposition aus auf einen Bezugspunkt hin ausrichtbar ist. Der Nutzbarma chung eines Licht- oder Laserstrahls vermeidet in vorteilhafter Weise die Ferti gung und den Einsatz teurer Hilfsvorrichtungen wie Schablonen, Kämme, Masken oder dergleichen und hilft die Kosten im Prototypenbau entsprechend zu senken.

Die Bezugsposition liegt dabei vorzugsweise außerhalb der Vorrichtung, insbe sondere deutlich außerhalb eines von einer Bearbeitungssenkrechten aufgespann ten Bearbeitungsraumes der Vorrichtung.

Demgegenüber liegt der Bezugspunkt bevorzugt auf der Bearbeitungssenkrechten, welche vorzugsweise durch den Mittelpunkt einer Auflage der Vorrichtung ver läuft.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Bezugspunkt von der Auflage beabstandet angeordnet, insbesondere einstellbar beabstandet angeordnet, vorzugsweise erhöht um die Materialdicke des wenigstens einen zu bearbeitenden Bauteiles. Bei manuell bedienten Handanlagen im Prototypenbau erfolgt die Ein stellung des Bezugspunktes vorzugsweise ebenfalls über manuelle Mittel. Die Projizierung des Bezugspunktes auf der Auflage entspricht beispielsweise einer Ausgangsstellung bzw. einem Nullpunkt. Mittels z. B. einer Spindel kann nun der Bezugspunkt so variiert werden, dass er von der Auflage beabstandet angeordnet ist. Der Abstand von der Auflage entspricht dabei vorzugsweise der Bauteilstärke, beispielsweise der Stärke eines oder mehrerer zu verarbeitender Bleche. Möglich sind aber auch automatische Einstellmittel. Sie kommen vorzugsweise in der defi nierten Serienfertigung zum Einsatz und gestatten in vorteilhafter Weise die au tomatische Verarbeitung nicht nur eines bestimmtes Bauteils, sondern eben auch verschiedenartiger Bauteile wie beispielsweise Bleche unterschiedlicher Dicke, in vorteilhafter Weise auch nacheinander in einer automatischen Fertigungsstrasse.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Licht- oder Laserstrahl schräg von außerhalb der Vorrichtung auf den Bezugspunkt gerichtet. Dies ist sowohl im manuellen Prototypenbau wie auch in der automatisierten Serienfertigung vorteilhaft. So stellt die Winkelstellung der den Lichtstrahl erzeugenden Mittel in vorteilhafter Weise sicher, dass der Bezugspunkt nur aus einer ganz bestimmten Höhe richtig getroffen wird. Diese Höhe deckt sich bevorzugt mit einer Grund- oder Ausgangs stellung der Vorrichtung oder sonst einer die Bearbeitung prägenden Position, welche die Vorrichtung entweder einmalig oder zyklisch einnimmt und in vorteil hafter Weise die, ggf. automatisierte, Bearbeitung auch unterschiedlicher Bauteile nacheinander ermöglicht.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Licht- oder Laserstrahl variabel projizierbar und/oder fokussierbar, insbesondere als ein Punkt oder als Durchmesser des Ver bindungselementes auf das Bauteil.

Alternativ oder kumulativ wirkt der Licht- oder Laserstrahl vorzugsweise mit ei ner Schablone so zusammen, dass vorrichtungsbedingte Störkonturen wie der Durchmesser eines Mundstückes der Vorrichtung oder der Durchmesser der Auf lage sowie auch andere geometrische Formen wie Rechteck, Dreieck, Ellipse oder dergleichen auf das Bauteil projizierbar und/oder fokussierbar sind. Die Simulier barkeit von Störkonturen wie Mundstücke, Halterungen, Auflagen oder derglei chen vermeidet in vorteilhafter Weise insbesondere die Durchführung von Ar beitsprozessschritten außerhalb eines definierten Bearbeitungsraumes und schützt so insbesondere das Bauteil vor einer versehentlichen Beschädigung oder gar Zer störung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Positionieren von Bauteilen in einer Vor richtung zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwendung mindes tens eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem, umfasst eine erfindungs gemäße Positionier- und/oder Montagehilfe und zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine Markierung auf der Oberseite zumindest eines obenaufliegenden Bauteils aufgetragen wird und anschließend die Bauteilmarkierung und der Licht- oder Laserstrahl deckungsgleich übereinander positioniert werden. Die Positionie rung erfolgt dabei bei Handanlagen im Prototypenbau vorzugsweise manuell, kann aber bei einem Einsatz der Erfindung in der Serienfertigung auch automati siert, beispielsweise unter Verwendung eines optischen Positioniersystems, erfol gen.

Erfindungsgemäß bevorzugt weist die Markierung die Form eines Fadenkreuzes, eines Punktes oder eine andere Form, insbesondere die Form der zu verarbeiten den Verbindungselemente oder eine, zumeist vorrichtungsbedingte, Störkontur, auf.

Die Erfindung erlaubt in vorteilhafter Weise die Positionierung von Bauteilen in einer Vorrichtung zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einniet mutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem wie auch die Posi tionierung einer solchen Vorrichtung selbst, insbesondere einer manuell bedienba ren Handanlage, an einem Bauteil mit einfachen Mitteln. Sie ist darüber hinaus in vorteilhafter Weise einfach und verhältnismäßig preiswert bei genannten beste henden Vorrichtungen nachrüstbar.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer sogenannten SPR-Einheit, d. h. einer Setzmaschine z. B. für Schweißbolzen oder Niete, auf welche die Erfin dung jedoch nicht beschränkt ist, erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Positionier- und/oder Monta gehilfe für Vorrichtungen zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähn lichem; und

Fig. 2 die Positionier- und/oder Montagehilfe nach Fig. 1 in einem vergrößerten Detailausschnitt.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Positionier- und/oder Montagehilfe 2 für Vor richtungen 1 zum Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles 3, 4 unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes 5 wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Ein nietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem. Als Vorrich tung 1 ist eine sogenannte SPR-Einheit dargestellt, an welcher Mittel 6 zur Erzeu gung eines Licht- oder Laserstrahls 7 angeordnet sind. Der Licht- bzw. Laserstrahl 7 ist dabei von einer Bezugsposition 11 aus auf einen Bezugspunkt 12 hin aus richtbar, wobei letzterer den Bearbeitungspunkt von Verbindungselement 5 und Bauteil 3, 4 in der Vorrichtung 1 definiert. Ebenso wie die Positionier- und/oder Montagehilfe 2 liegt auch die Bezugsposition 11 außerhalb der Vorrichtung 1, insbesondere deutlich außerhalb einer Bearbeitungssenkrechten 13. Diese verläuft vorzugsweise durch den Mittelpunkt einer Auflage 8, welche ein Werkzeug, bei spielsweise wie vorliegend dargestellt eine Matrize 8 oder eine andere geeignete Gegenkraftstruktur sein kann. Die Bearbeitungssenkrechte 13 definiert ferner die Mittellinie eines zwischen der Matrize 8 und einem Mundstück 9 der Vorrichtung 1 liegenden Bearbeitungsfreiraums 14. Auf der Bearbeitungssenkrechten 13 liegt ferner der Bezugs- bzw. Bearbeitungspunkt 12, jedoch von der Matrize 8 bean standet, insbesondere erhöht um die Materialdicke des wenigstens einen zu bear beitenden Bauteiles 3, 4. Der erwähnte Abstand ist in vorteilhafter Weise definiert einstellbar, insbesondere entsprechend erhöht, wenn gleichzeitig mehrere Bauteile bearbeitet werden sollen, so auch im dargestellten Fall, wenn ein oberes 3 und ein unteres 4 Bauteil zeitgleich bearbeitet werden. Der Licht- oder Laserstrahl 7 ist zudem schräg von außerhalb der Vorrichtung 1 auf den Bezugs- bzw. Bearbei tungspunkt 12 gerichtet, so dass dieser in vorteilhafter Weise nur in einer ganz bestimmten Höhe richtig trifft.

Vorzugsweise sind der Licht- oder Laserstrahl 7 variabel auf den Bezugs- bzw. Bearbeitungspunkt 12 projizierbar und/oder fokussierbar, insbesondere als ein Punkt oder als Durchmesser des Verbindungselementes 5.

Der Licht- oder Laserstrahl 7 kann alternativ oder kumulativ auch mit einer in Fig. 2 dargestellten Schablone 10 so zusammenwirken, dass auch Störformen wie der Durchmesser eines Mundstückes 9 der Vorrichtung 1 oder der Durchmesser der Matrize 8 sowie andere geometrische Formen wie Rechteck, Dreieck, Ellipse oder dergleichen projizierbar und/oder fokussierbar sind. Ansonsten zeigt Fig. 2 die Positionier- und/oder Montagehilfe nach Fig. 1 in einem vergrößerten Detailaus schnitt.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besondere für Vorrichtungen wie Stanz nietsysteme, Mutterschweißsysteme, Bolzenschweißsysteme, Weldfastsysteme, Plastifastsysteme, Blindnietsysteme, Einnietmuttersysteme oder dergleichen, ins besondere für entsprechende, manuell bedienbare Handvorrichtungen im Prototy penbau, vorzugsweise der Kraftfahrzeugindustrie.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zum Verarbeiten wenigstens eines Bauteiles

3

,

4

2

Positionier- und/oder Montagehilfe

3

Oberes Bauteil

4

Unteres Bauteil

5

Verbindungselement

6

Mittel zur Erzeugung eines Licht- bzw. Laserstrahls

7

Licht- bzw. Laserstrahl

8

Auflage der Vorrichtung

1

9

Mundstück der Vorrichtung

1

10

Schablone der Positionier- und/oder Montagehilfe

2

11

Bezugsposition

12

Bezugs- bzw. Bearbeitungspunkt

13

Bearbeitungssenkrechten

14

zwischen Auflage

8

und Mundstück

9

liegender Bearbeitungsraum

Claims

1. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) für Vorrichtungen (1) zum Bear beiten wenigstens eines Bauteiles (3, 4) unter Verwendung mindestens ei nes Verbindungselementes (5) wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmut ter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel (6) zur Erzeugung eines Licht- oder Laserstrahls (7) vorgesehen werden, welcher von einer Bezugsposition (11) aus auf ei nen Bezugspunkt (12) hin ausrichtbar ist.

2. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Bezugsposition (11) außerhalb der Vorrichtung (1), ins besondere außerhalb eines von einer Bearbeitungssenkrechten (13) aufge spannten Bearbeitungsraumes (14) der Vorrichtung (1), liegt.

3. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspunkt (12) auf der Bearbeitungssenkrech ten (13) liegt, welche vorzugsweise durch den Mittelpunkt einer Auflage (8) der Vorrichtung (1) verläuft.

4. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspunkt (12) von der Auflage (8) beabstan det angeordnet ist, insbesondere einstellbar beabstandet angeordnet, vor zugsweise erhöht um die Materialdicke des wenigstens einen zu bearbei tenden Bauteiles (3, 4).

5. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht- oder Laserstrahl (7) schräg von außerhalb der Vorrichtung (1) auf den Bezugspunkt (12) ge richtet ist.

6. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht- oder Laserstrahl (7) va riabel projizierbar und/oder fokussierbar ist.

7. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Licht- oder Laserstrahl (7) als ein Punkt oder als Durchmesser des Verbindungselementes (5) auf das Bauteil (3, 4) proji zierbar und/oder fokussierbar ist.

8. Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Licht- oder Laserstrahl (7) vorzugsweise mit einer Schablone (10) so zusammenwirkt, dass vorrichtungsbedingte Störkontu ren wie der Durchmesser eines Mundstückes (9) oder der Durchmesser der Auflage (8) sowie andere geometrische Formen wie Rechteck, Dreieck, Ellipse oder dergleichen auf das Bauteil (3, 4) projizierbar und/oder fokus sierbar sind.

9. Verfahren zum Positionieren von Bauteilen (3, 4) in einer Vorrichtung zum (1) Bearbeiten wenigstens eines Bauteiles (3, 4) unter Verwendung mindestens eines Verbindungselementes (5) wie Niet, Stanzniet, Blindniet, Einnietmutter, Schweißmutter, Schweißbolzen, Clipse oder ähnlichem, umfassend eine Positionier- und/oder Montagehilfe (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem

- zunächst eine Markierung auf der Oberseite zumindest eines oben aufliegenden Bauteils (3) aufgetragen wird; und
- anschließend die Bauteilmarkierung und der Licht- oder Laserstrahl (7) deckungsgleich übereinander positioniert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Markierung die Form eines Fa denkreuzes, eines Punktes oder eine andere Form oder vorrichtungs bedingte Störkontur aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Markierung die Form der zu verarbeitenden Verbindungselemente (5) aufweist.