DE102005022887A1 - Vorrichtung zum Ausrichten und Halten von zumindest zweidimensional verformten Bauteilen sowie Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Um bereits dreidimensional verformte Bauteile, insbesondere Kraftfahrzeugbleche für eine weitere Bearbeitung zu halten, wird eine Einrichtung, aufgebaut aus einer Vielzahl von zwei verschiedenen Modulen vorgeschlagen, wobei jedes Modul vertikal verfahrbare Positionierelemente, höhenverstellbare Positionshalter und Halteelemente aufweist. Die Eckmodule weisen darüber hinaus horizontal verfahrbare Positionierelemente auf.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausrichten und Halten von zweidimensional verformten Bauteilen nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
- Es ist gerade in der Fahrzeugindustrie allgemein bekannt, dass vorgeformte Bauteile, in der Regel Karosserie-Bleche, außerhalb der Serienfertigung in speziellen Halteeinrichtungen gehalten werden, um sie weiter zu bearbeiten. Diese Halteeinrichtungen sind in der Regel auf jedes Bauteil individuell zugeschnitten, so dass bei einer Änderung der Kontur des Bauteils die Halteeinrichtung neu aufgebaut werden muss. Dies ist zeitaufwändig und kostenintensiv.
- Aus der
US 4,691,905 ist es deshalb bereits bekannt, Vorrichtungen zum lagegenauen Halten von Bauteilen zu verwenden, deren Haltevorrichtung in drei Ebenen verstellbar sind. Diese werden dann auf eine Grundplatte montiert und können unterschiedlichen Bauteilformen und -Abmessungen angepasst werden. Allerdings sind hier die eigentlichen Halter der Bauteile immer noch bauteilspezifisch ausgebildet, so dass bei einer Änderung der Kontur des Bauteils die Halter ausgetauscht werden müssen. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der unterschiedlich geformte Bauteile schnell und einfach ausgerichtet und gespannt werden können.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass separate Positionierelemente für die horizontale und vertikale Positionierung des zu haltenden Bauteils vorgesehen sind, wobei zur lagegenauen Positionierung höhenverstellbare Positionshalter verwendet werden. Um unterschiedlich gestaltete Bauteile zu halten, sind an den Halteelemente universelle Halter vorgesehen, die sich an jede Bauteilkontur anpassen können. Damit wird eine universell einsetzbare Vorrichtung zum Ausrichten und Halten bereitgestellt, die einfach aufgebaut ist und schnell auf unterschiedliche konturierte Bauteile umgerüstet werden kann, da die Einstellung der Positionierelemente, der Positionshalter und der Halteelemente schnell vorgenommen werden kann. Es müssen nicht auf jede Bauteilkontur angepasste Halteelemente und Aufnahmen vorgesehen werden.
- Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass auch durch die Verwendung von Positionierstiften eine hinreichend genaue Lagebestimmung des Bauteils möglich ist, ohne dass die Bauteilkontur beim Halten über die Halteelemente verändert wird.
- Durch die in Anspruch 4 beschriebenen Servomotoren ist eine Genauigkeit der Einstellung der Positionierelemente im Bereich von weniger als 0,1 mm möglich. Angesteuert werden die Servomotoren vorteilhafterweise über die CAD-Daten des vorgeformten Blechteils.
- Als Halter werden gemäß Anspruch 5 Saugteller oder Elektromagnete vorgeschlagen.
- Um unterschiedlich große Bauteile auszurichten und zu halten, ist die Weiterbildung nach Anspruch 8 sinnvoll. Damit erhält man eine modular aufgebaute Grundplatte, wobei – in Verbindung mit der Weiterbildung nach Anspruch 9 – nur zwei unterschiedliche Typen von Modulen bereitgestellt werden müssen.
- Die Ansprüche 10 und 11 beschreiben ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung, wobei dieses Verfahren sich auch dazu eignet, die vorgeformten Bauteile mit Hilfe eines Roboters in die Vorrichtung einzulegen. Das Ausrichten und Halten geschieht dann anschließend selbsttätig.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es stellen dar:
-
1 eine Bearbeitungszelle mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 ein zu haltendes vorgeformtes Bauteil; -
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Grundplatte; -
4 eine perspektivische Ansicht eines Grundplattenmoduls; -
5a eine perspektivische Ansicht eines Positionshalters; -
5b eine perspektivische Ansicht eines Positionierelementes. - In
1 ist schematisiert eine Bearbeitungszelle1 , bestehend aus einem Roboter2 und einer erfindungsgemäß aufgebauten Haltevorrichtung3 dargestellt. - Der Roboter
2 dient dazu, das in1 nicht näher dargestellte Bauteil10 (2 ) auf die Haltevorrichtung3 zu legen bzw. das dort liegende Bauteil zu bearbeiten, beispielsweise mit einem anderen Bauteil zu verschweißen oder mit Hilfe eines Dorns beispielsweise individuell gestaltete Charakterlinien in das Bauteil einzudrücken. Hierbei werden in der Regel Bauteile aus Karosserieblech verwendet. Es ist aber genau so gut möglich, mit der erfindungsgemäß aufgebauten Haltevorrichtung3 auch Bauteile aus anderen Materialien auszurichten und zu halten. -
2 zeigt beispielsweise ein Blechbauteil10 , hier eine PKW Frontklappe, das dreidimensional verformt ist und mit Hilfe der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung3 gehalten werden kann. - In
3 ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung3 näher dargestellt. Sie besteht aus zwei unterschiedlich aufgebauten Modulen4.1 und4.2 . - In jedem Modul sind auf einer Grundplatte matrixartig Halteelemente
5 , vertikale Positionierelemente6 und Positionshalter7 angeordnet. Die Positionshalter7 sind dabei zwischen zwei vertikalen Positionierelementen6 angeordnet. Die Halteelemente5 und Positionshalter7 haben unterschiedliche Funktionen, sind aber – bis auf die Steuerung – im wesentlichen identisch aufgebaut. - Die Eckmodule
4.2 unterscheiden sich von den Modulen4.1 durch die zusätzlichen horizontalen Positionierelementen9 , die aus über Linearantriebe verfahrbare Anschläge9.1 bestehen. - In
4 ist ein Modul4.1 näher dargestellt. Hier ist sichtbar, dass die Positionshalter7 sowie die Halteelemente5 aus pneumatisch antreibbaren Zylinder-Kolben-Einheiten bestehen, an deren freien Ende als Halter Saugnäpfe8 bzw.8.1 angeordnet sind. Zum besseren Halten des Bauteils sind die Saugnäpfe8 bzw.8.1 der Positionshalter7 und der Halteelemente5 über nicht näher dargestellte Kugelköpfe an den Kolbenstangen der Zylinder-Kolben-Einheit, befestigt. -
5a zeigt zum besseren Verständnis einen separaten Positionshalter7 mit seinem Saugnapf8 und seinem pneumatischen Antrieb mit fünf 3-2 Wegeventile. Mit diesen 5-Wegeventilen wird die Ausfahrbewegung, die Zurückfahrbewegung mit Positioniergeschwindigkeit, ein schnelles Zurückfahren, ein Klemmen der Kolbenstangen der Zylinder-Kolben-Einheiten und das Vakuum der Saugnäpfe8 geschaltet. - Die Verwendung der Saugnäpfen kann unabhängig von den verwendeten Bauteilmaterialien sein. Anstelle der Saugnäpfe können auch Elektromagnete verwendet werden, wenn nur Stahlbauteile zu halten sind und deren Bearbeitung dies zulässt.
- Die Halteelemente
5 weisen ebenfalls pneumatische Antriebe, bestehend jeweils aus einer Zylinder-Kolben-Einheit, auf. Im Gegensatz zu den Positionshaltern7 sind sie mit vier 3-2-Wegeventilen ausgerüstet, da hier die Funktion des Zurückfahrens mit Positioniergeschwindigkeit und die des schnellen Zurückfahrens nicht benötigt wird. Hier wird demgegenüber nur die Position Einfahren benötigt. - Die vertikalen Positionierelemente
6 , von denen die vier Stück eines Moduls4.1 in5b dargestellt sind, werden nicht pneumatisch betätigt, sondern über jeweils einen Linearantrieb mit Servomotor. Da jedes Modul4.1 vier vertikale Positionierelemente6 aufweist müssen ihm acht Positionshalter7 zugewiesen werden. - Im Folgenden wird die Funktion der Haltevorrichtung
3 näher beschrieben. - In
1 ist die Haltevorrichtung3 in ihrer Grundposition dargestellt. Alle Halteelemente5 , Positionierelemente6 und Positionshalter7 befinden sich im eingefahrenen Zustand, in ihrer sogenannten Grundstellung. - Soll nun beispielsweise das vorgeformte Blechbauteil
10 in der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung gemäß3 gehalten werden, so werden als erstes die horizontalen Positionierelemente9 entsprechend der Kontur des Blechbauteils10 und seiner vorbestimmten Lage in der Haltevorrichtung3 vorpositioniert. Damit wird der Ablageort innerhalb der Haltevorrichtung3 vorgegeben bzw. abgegrenzt. Das Blechbauteil10 kann dann von Hand oder mit Hilfe des Roboters2 innerhalb der vorpositionierten Positionierelemente9 abgelegt werden. Abgelegt wird das Blechbauteil auf den Saugnäpfe. Entsprechend seiner Kontur und der Lage seines Schwerpunktes wird das Blechbauteil auf einer Anzahl von Saugnäpfen ruhen. - Als nächstes werden die vertikalen Positionierelemente
6 über ihre Servomotoren angesteuert. Der Steuerung zugrunde liegen beispielsweise die CAD-Daten des Blechbauteils. Dementsprechend werden die vertikalen Positionierelemente6 mehr oder weniger aus ihrer Grundstellung herausgefahren, so dass sie – entsprechend ihres Rasters – die Außenkontur des Blechbauteils abbilden. - Da das Blechbauteil spannungslos in der Haltevorrichtung
3 abgelegt ist, werden nicht alle vertikalen Positionierelemente6 mit der Bauteiloberfläche in Kontakt gelangen. - An diesem Punkt wird das Blechbauteil
10 horizontal ausgerichtet, indem nunmehr die horizontalen Positionierungselemente9 über ihre Steuerung, der beispielsweise auch die CAD-Daten zugrunde liegen, in ihre Position gefahren werden. Dadurch richten sie das Blechbauteil10 auf der Vorrichtung aus. - Zum exakten Halten des Blechbauteils
10 fahren als nächstes die Positionshalter7 aus, wobei an den Saugnäpfen8 bereits ein Unterdruck angelegt wird, der aber nur 50-60 % des zum Halten benötigten Unterdruckes entspricht. - Sobald die Saugnäpfe
8 der Positionshalter7 Flächenkontakt mit dem Blechbauteil10 haben, wird auf 100 % Unterdruck umgeschaltet. Dadurch halten die Saugnäpfe8 der Positionshalter7 das Blechbauteil10 sicher fest. Anschließend werden die Positionshalter7 langsam zurückgefahren und zwar so lange, bis das Blechbauteil10 auf den vertikalen Positionierungselementen6 anliegt. - Da nunmehr das Blechbauteil
10 positionsgenau gehalten wird, können die horizontalen Positionierungselemente9 wieder zurück in ihre Ausgangsstellung fahren. - In einem nächsten Schritt fahren dann die Haltelemente
5 aus, wobei an ihren Saugnäpfen8.1 ebenfalls nur ein geringer Unterdruck anliegt. Sobald diese Saugnäpfe8.1 Flächenkontakt mit dem Blechbauteil10 haben, wird auf den notwendigen Unterdruck zum Halten umgeschaltet und gleichzeitig die Verfahrbewegung der Halteelemente5 gestoppt. - Da nunmehr das Blechbauteil
10 sowohl über die Saugnäpfe8 der Positionierhalter7 als auch über die der Halteelemente5 gehalten wird, können nunmehr die vertikalen Positionierelemente6 in ihre Ausgangsstellung heruntergefahren werden. Das Blechbauteil10 wird nunmehr über alle Saugnäpfen in seiner genauen Position gehalten und weist auch aufgrund der Positionierung seine genaue Kontur auf. - Anschließend kann das Blechbauteil
10 weiter bearbeitet werden. - Ist die Bearbeitung abgeschlossen, so wird der Unterdruck in den Saugnäpfen abgebaut, so dass das bearbeitete Blechbauteil aus der Haltevorrichtung
3 entnommen werden kann.
Claims (11)
- Vorrichtung zum Ausrichten und Halten von mindestens zweidimensional verformten Bauteilen, bestehend aus mindestens einer Grundplatte, auf der höhenverstellbar angeordnete Halteelemente (
5 ) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundplatte jeweils für eine vertikale und horizontale Positionierung getrennt verfahrbare Positionierelemente (6 ,9 ) vorgesehen sind, dass im Bereich der vertikalen Positionierelemente (6 ) höhenverstellbare Positionshalter (7 ) für das Bauteil vorgesehen sind und dass die Halteelemente (5 ) und die Positionshalter (7 ) mit Haltern ausgerüstet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal verfahrbaren Positionierelemente (
6 ) als Stifte ausgebildet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal verfahrbaren Positionierelemente (
9 ) mit seitlichen Anschlägen (9.1 ) ausgeführt sind. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal und horizontal verfahrbaren Positionierelemente (
6 ,9 ) mittels elektrischer Servomotoren verfahrbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelemente (
5 ) und die Positionshalter (7 ) an ihren freien Enden als Halter Saugnäpfe (8 ,8.1 ) aufweisen. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnäpfe (
8 ) der Positionshalter (7 ) über Kugelköpfe gelagert sind. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelemente (
5 ) und die Positionshalter (7 ) pneumatisch verfahrbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (
3 ) modular aufgebaut ist, wobei jedes Modul (4.1 ) vertikal verfahrbare Positionierelemente (6 ), Halteelemente (5 ) und Positionshalter (7 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Eckbereiche der Haltevorrichtung (
3 ) bildenden Module (4.2 ) weiterhin die horizontal verfahrbaren Positionierelemente (9 ) aufweisen. - Verfahren zum Halten eines zumindest zweidimensional vorgeformten Bauteiles auf einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflegen des Bauteiles die horizontal verfahrbaren Positionierelemente vorpositioniert werden, dass anschließend das Bauteil auf die Halteelemente innerhalb der vorpositionierten horizontal verfahrbaren Positionierelementen eingelegt wird, dass anschließend die vertikal verfahrbaren Positionierelemente in vorbestimmte Positionen verfahren werden, daraufhin die Positionshalter mit ihren Haltern in Kontakt mit der Bauteiloberfläche gelangen und das Bauteil in Kontakt mit sämtlichen vertikalen Positionierelementen ziehen und dass anschließend die Halteelemente in Kontakt mit dem Bauteil gelangen und auch das Halten des Bauteiles mit übernehmen.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Übernehmen der Halteelemente die vertikalen Positionierelemente in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren werden.
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- 2005-05-18 DE DE200510022887 patent/DE102005022887A1/de not_active Withdrawn
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