DE10359943A1

DE10359943A1 - Programmierbare Vorrichtung sowie Verfahren zur Karosserieteil-Befestigung

Info

Publication number: DE10359943A1
Application number: DE2003159943
Authority: DE
Inventors: Mark A. Metamora Savoy
Original assignee: Utica Enterprises Inc
Current assignee: KUKA Systems North America LLC
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: US7117706B2; US20040123714A1; DE10359943B4; US20040144229A1

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung 10 zur Bildung von Befestigungsflanschen P an einem inneren Karosserieteil WP zur exakten Befestigung eines äußeren Karosserieteiles an diesem ordnet die Vorrichtung 10 einen festen Amboss 36 in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition an, während eine Stirnplatte 26 gleichzeitig das Karosserieteil "findet" und mechanisch in dieser Position festsetzt. Danach verformt die Vorrichtung das innere Karosserieteil WP zwischen einem Formstempel 126 und dem festen Amboss 36. Die Stirnplatte 26 hält die Anordnung der Metallfläche um den Stempel, was zur Bildung eines erhöhten Flansches P an der äußeren Fläche führt, welcher sich in der vorbestimmten genauen Bezugsposition befindet. Eine einzige solche Vorrichtung kann erhöhte Flansche P bilden, welche unterschiedliche vorbestimmte genaue Bezugspositionen für unterschiedliche Befestigungsstellen aufweisen. Ein sich hin und her bewegender Lochstempel 34 besitzt eine variable Hublänge, welche wahlweise entweder eine Bohrung oder einen Schlitz in den erhöhten Flansch P einbringt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf die genaue Befestigung eines ersten Teiles an einem zweiten Teil und umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachformierung des zweiten Teiles durch eine variable Größe in Abhängigkeit von der aktuellen Position des zweiten Teiles relativ zu einer vorbestimmten genauen Bezugsposition. Die Erfindung betrifft insbesondere die genaue Befestigung eines äußeren Karosserieteiles eines Kraftfahrzeuges an einem nicht genau angeordneten Element einer inneren Karosseriestruktur.

In der Automobilindustrie umfasst die Montage der Fahrzeuge die Befestigung eines äußeren Karosserieteiles an inneren Karosserieteilen oder Karosseriestrukturen. Es ist deshalb wichtig, dass die Befestigungspositionen der inneren Karosserieteile in Bezug zu den vorbestimmten dreidimensionalen Koordinaten genau ausgerichtet sind, so dass Abweichungen von diesen durch die Befestigung der äußeren Karosserieteile nicht in für den Kunden sichtbarer Weise übertragen werden.

W. S. Zaydel u. a. beschreiben im US-Patent 4438971 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines in genauer Lage befindlichen Automobil-Karosserieteiles aus Kunststoff an einem relativ ungenau angeordneten Element einer inneren Karosseriestruktur. Nach den Lehren dieses Patentes sind kunststoffgefüllte Metall-Befestigungsblocks oder -platten an ausgewählten Stellen der inneren Karosseriestruktur angeschweißt. Die innere Karosseriestruktur wird dann innerhalb einer Halte- und Bearbeitungsvorrichtung angeordnet und jeder der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks wird auf eine genaue Position bearbeitet, wobei der Abstand zwischen der inneren Karosseriestruktur und der bearbeiteten Stirnfläche der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks entsprechend der Position der inneren Karosseriestruktur variiert. Das äußere Karosserieteil aus Kunststoff wird dann an der bearbeiteten Stirnfläche des kunststoffgefüllten Befestigungsblocks befestigt, nachdem eine Bohrung in den kunststoffgefüllten Befestigungsblock eingebracht wurde, um eine mit Gewinde versehene Halterung oder eine an der Innenseite des äußeren Karosserieteiles befestigte Halterung aus Kunststoff aufzunehmen. Bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung wird jedes dieser äußeren Karosserieteile aus Kunststoff in genau bestimmter Lage und in genauer Ausrichtung der Oberfläche mit jedem benachbarten Kunststoffteil befestigt.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach dem vorgenannten US-Patent 4438971 führt zwar zu einer genauen Anordnung des äußeren Karosserieteiles aus Kunststoff an einer relativ ungenau angeordneten inneren Karosseriestruktur eines Automobiles, es erfordert jedoch die Befestigung der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks an der inneren Karosseriestruktur, wodurch die Material- und Bearbeitungskosten erhöht werden. Außerdem führt die nachträgliche Bearbeitung der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks zu Abfall, welcher ein Gemisch aus Metall und Füllmaterial aus Kunststoff darstellt und welcher bei der Entsorgung in umweltverträglicher Weise zusätzliche Kosten verursacht, und in jedem Fall die Bearbeitung der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks Staub erzeugt, welcher hauptsächlich der Zusammensetzung des Kunststoff-Füllmaterials entspricht. Dies ist aus Umwelt- und gesundheitlichen sowie aus Sicherheitsgründen ebenfalls abzulehnen, wenn nicht strenge Vorkehrungen bei der Bearbeitung und beim Bohren der kunststoffgefüllten Befestigungsblocks beachtet werden.

Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt, dass relativ ungenau angeordnete innere Automobil-Karosserieelemente zusammengebaut werden können, um eine Befestigung an einem äußeren Karosserieelement in einer genauer bestimmten Lage vorzusehen, indem eine oder mehrere Metallbeilagen an der Oberfläche des inneren Karosserieelementes befestigt werden, an welchem das äußere Karosserieelement befestigt werden soll, wobei die Anzahl der zu befestigenden Beilagen von der ursprünglichen Position des inneren Karosserieelementes abhängig ist. Dies ist jedoch ein zeitaufwändiges und teures Verfahren, und die Befestigung dieser Beilagen erhöht das Gewicht des Fahrzeuges, was ein unerwünschtes Merkmal darstellt, insbesondere weil es den Kraftstoffverbrauch erhöht.

Decay Jr. beschreibt in den US-Patenten 4760633 und 4884431 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Karosserieteiles, bei welchem ein Bereich eines inneren Karosserieteiles in einer genauen Lage angeordnet wird. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung benutzen einen Amboss, welcher in eine bekannte Position bewegt wird, welche die gewünschte genaue Lage der inneren Karosserie-Befestigungsfläche darstellt. Freibewegliche Halteteile erfassen und ordnen die innere Karosserie an und werden dann in einer festen Position verrastet.

Ein hydraulischer Stößel wird betätigt und bewegt ein daran befestigtes flanschbildendes Teil unter Druck gegen die innere Karosserie, um einen Bereich der inneren Karosserie zwischen dem freibeweglichen Halteteil im Zusammenwirken mit dem Amboss umzuformen. Dies führt dazu, dass ein Befestigungsflansch an der inneren Karosserie gebildet wird, dessen Fläche an der genauen Stelle angeordnet ist, die für die Befestigung eines anderen Teiles, z. B. eines äußeren Karosserieteiles erforderlich ist. Während das flanschbildende Teil noch mit dem Amboss zusammenwirkt, wird ein Stanzvorgang ausgeführt, um eine Öffnung in den Flansch einzubringen. Ein Stempel wird mittels eines getrennten hydraulischen Zylinders durch den Flansch gedrückt, um die Öffnung zu bilden.

Obwohl Dacey Jr. ein alternatives Verfahren zur genauen Verbindung eines äußeren Karosserieteiles mit einem ungenau angeordneten inneren Karosserieteil vorschlägt, beruhen beide Patente auf der hydraulischen Betätigung eines Stößels und einer Stanze. Hydraulische Ausrüstungen beisitzen ganz allgemein den Nachteil, dass sie die Kosten und den Instand haltungsaufwand wesentlich erhöhen, dass sie eine langsame Funktion aufweisen und dass Hilfsmittel zur Kühlung erforderlich sind. Außerdem enthalten hydraulische Vorrichtungen ein unter Druck stehendes Fluid, meistens Öl, welches infolge langanhaltender Benutzung während eines Montagevorganges möglicherweise austreten kann. Hydraulische Lecks sind unsauber, krebserregend, umweltschädigend und stellen eine ernsthafte Brandgefahr dar. Schließlich muss die Erwärmung und die daraus folgende Ausdehnung des hydraulischen Fluides hinsichtlich einer genauen Steuerung einer variablen Geschwindigkeit und/oder einer variablen Bewegung der hydraulischen Stanzeinrichtungen in Betracht gezogen werden.

Jackson beschreibt im US-Patent 5133206 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines Bereiches an einem Karosserieteil in einer vorbestimmten Bezugsposition. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung, welche die tatsächliche Position eines Karosserieteiles ermittelt. Danach ordnet eine ausfahrbare und zurückziehbare Stange eine Halteeinrichtung, welche ein erstes und ein zweites Paar von Armen umfasst, in der tatsächlich vorhandenen Position des Karosserieteiles an, welche durch die Sensoreinrichtung ermittelt wurde. Eine Antriebseinrichtung wird dann betätigt, um das erste und zweite Paar von Armen in Eingriff mit dem Karosserieteil zu bringen, und die benachbarten Seiten des umzuformenden Karosserieteilbereiches in der vorbestimmten Bezugsposition festzuhalten.

Nach dem Anordnen und Festhalten des Karosserieteiles wird eine Verformungseinrichtung, die ein viertes Paar Arme umfasst, in Bewegung gesetzt, um ein Verformungsteil in das Karosserieteil zu drücken, und den Bereich des Karosserieteiles in die vorbestimmte Bezugsposition zu verformen. Eine Öffnung wird wahlweise in den verformten Bereich des Karosserieteiles durch darauffolgendes Eindrücken eines Schneidstiftes, welcher an einem Ende eines dritten Paares von Armen befestigt ist, in den verformten Bereich des Karosserieteiles eingebracht.

Die von Jackson beschriebene Erfindung umfasst auch die Schritte des Bewegens des ersten und zweiten Paares von Armen zwischen der ersten und zweiten Position sowie des Bewegens des dritten und vierten Paares von Armen von einer ersten Position, die von dem Karosserieteil beabstandet ist, in eine zweite Position in der Weise, dass das Formteil und der Schneidstift mit dem Karosserieteil zusammenwirken. Der Schritt des Bewegens der Halte einrichtung von der ersten in die zweite Position wird vor dem Schritt des Bewegens der Formungseinrichtung ausgeführt, so dass die Halteeinrichtung in Eingriff mit dem Karosserieteil gebracht wird, bevor die Formungseinrichtung mit dem Karosserieteil zusammenwirkt.

Die Erfindung von Jackson beinhaltet dasselbe Problem wie bei Dacey Jr., und sie beschreibt eine Vorrichtung, welche dieselbe Lösung darstellt, die von Dacey Jr. beschrieben wurde. Obwohl Jackson behauptet, eine verbesserte Vorrichtung geschaffen zu haben, stützt sich diese Behauptung nur darauf, dass die Vorrichtung eine einzige Betätigungseinrichtung zum Halten des inneren Karosserieteiles in einer festen Position aufweist. Die Erfindung von Jackson bleibt jedoch aus den folgenden Gründen problematisch:
Die von Jackson beschriebene Vorrichtung ist außerordentlich kompliziert und deshalb unnötig kostenintensiv und Anlass für Störungen: Genauer betrachtet enthält die Vorrichtung von Jackson zahlreiche bewegliche Bauteile einschließlich einer Positionierungseinrichtung mit einer ausfahrbaren und zurückziehbaren Stange, einer hydraulischen oder pneumatischen Antriebseinrichtung in Reaktion auf den Ausgang einer Sensoreinrichtung, und vier Paar von justierbaren Armen, von denen jedes eine Antriebseinrichtung aufweist, wobei jedes bewegliche Bauteil den Ausgangspunkt für eine zusätzliche Störquelle darstellt. Weiterhin beschreibt Jackson eine komplizierte Sensoreinrichtung, die vorgesehen ist, um das Karosserieteil anzuordnen und ein entsprechendes Ausgangsignal an die Antriebseinrichtung zu senden, durch welches diese gesteuert wird. Diese Sensoreinrichtung stellt ein kritisches Merkmal der Beschreibung dar, wobei jede Ungenauigkeit von dieser proportional auf die Halteeinrichtung übertragen wird, welche an dem inneren Karosserieblech ausgebildet ist, und es führt ständig zum Auftreten einer sichtbaren Fehlausrichtung des äußeren Karosseriebleches. Weil die Effektivität der Vorrichtung von Jackson davon abhängig ist, ob die Sensoreinrichtung ein hohes Maß an Genauigkeit über zahlreiche Zyklen einhält, wird die Vorrichtung zunehmend teurer. Schließlich beschreibt Jackson keine Vorrichtung zur Auswertung der Genauigkeit der Sensoreinrichtung zum Zwecke der Fehlerermittlung, wodurch eine Abnahme der Genauigkeit eintritt und möglicherweise zu zahlreichen fehlerhaft montierten Fahrzeugen führt, bevor dies ermittelt und dem entgegengewirkt werden kann.

Copemann beschreibt im US-Patent 5440912 eine Vorrichtung, die dafür vorgesehen ist, ein Werkstück in einer vorgegebenen Position anzuordnen und eine Öffnung in das Werkstück zu schneiden. Die Vorrichtung umfasst im Wesentlichen eine innere und eine äußere Verschiebeeinrichtung. Die äußere Verschiebeeinrichtung umfasst einen hydraulischen Formzylinder, der verschieblich mit einer Basis verbunden ist, wobei an dem Formzylinder ein Formstempel über ein Paar äußerer Gleitschienen angeordnet ist. Die innere Verschiebeeinrichtung besitzt einen hydraulischen Schneidzylinder, welcher ein Formgegenlager umfasst und mit dem Ende einer Formzylinderstange über eine Zylinderbefestigungsblock-Verlängerung gekoppelt ist. Das Werkstück wird zwischen dem Formgegenlager, der inneren Verschiebeeinrichtung und dem Formstempel der äußeren Verschiebeeinrichtung angeordnet. Die Betätigung des Formzylinders drückt die Zylinderbefestigungsblock-Verlängerung zusammen mit der gesamten inneren Verschiebeeinrichtung gegen das Werkstück, bis das Formgegenlager das Werkstück berührt. Ein Hilfszylinder, der mit der inneren Verschiebeeinrichtung verbunden ist, kann über ein Einwegeventil gefüllt werden, so dass, wenn das Formgegenlager der inneren Verschiebeeinrichtung das Werkstück berührt, der Hilfszylinder das Formgegenlager an seinem Platz hält.

Der Formzylinder fährt fort, das Ende der Formzylinderstange zu bewegen und dadurch einen Formstempel und einen Anschlag, welche über die äußeren Schienen miteinander verbunden sind, zu dem Werkstück zu bewegen. Der Formzylinder verschiebt sich um einen vorbestimmten Betrag, um das Werkstück in eine vorgegebene Position zu drücken. Nachdem das Werkstück in die vorbestimmte Position gedrückt wurde, betätigt ein Schneidzylinder der inneren Verschiebeeinrichtung einen Stempel, um eine Öffnung in das Werkstück zu schneiden. Die Verwendung von hydraulischen Zylindern führt bei dieser Vorrichtung von Copeman zu denselben Nachteilen, wie sie im Zusammenhang mit der Vorrichtung von Dacey Jr. beschrieben wurden. Die Erfindungen von Dacey Jr., Jackson und Copeman beschreiben ähnliche Vorrichtungen. Jackson beansprucht weniger Schritte als Dacey Jr. und Copeman erhebt Anspruch auf eine kompaktere Bauweise, die Vorrichtungen führen jedoch meist in derselben Weise zu demselben Ziel. Eines der gemeinsamen Merkmale von Dacey Jr., Jackson und Copeman besteht in einer Betätigungseinrichtung mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Hub. Kompliziertere programmierbare Stempel- und Formbewegungen, welche eine variable Geschwindigkeit und einen variablen Hub aufweisen, sind aus einer Reihe von Gründen vorteilhaft, und sollen im Weiteren detailliert beschrieben werden.

Stempel- und Formvorrichtungen mit variabler Geschwindigkeit vermindern die Taktzeit durch Veränderung der Geschwindigkeit des Stößels während des Taktes, mit schnellem Vorschub und schneller Zurückziehung, kombiniert mit langsamen Geschwindigkeiten während der Annäherung an das Werkstück sowie während des tatsächlichen Stanzens und Formens. Eine variable Geschwindigkeit ermöglicht einen weiteren Arbeitsbereich, indem eine einzige Betätigungseinrichtung eine Mehrzahl von unterschiedlich großen Matrizen und/oder Stempeln aufnehmen kann und eine Mehrzahl von unterschiedlichen Materialien und Materialabwandlungen formen und/oder stanzen kann.

Formungseinrichtungen mit variablem Hub ermöglichen eine konkrete Tiefensteuerung eines gebildeten Merkmales. Stanzeinrichtungen mit variablem Hub sind in der Lage, eine Mehrzahl von Öffnungen mit unterschiedlicher Größe und Form mit einem einzigen Schneidwerkzeug herzustellen. Dies wird z. B. durch Vorsehen eines Schneidwerkzeuges erreicht, welches eine erste Schneidfläche sowie eine zweite Schneidfläche in einem vorbestimmten axialen Abstand von der ersten aufweist, wobei der effektive Durchmesser der zweiten Schneidfläche notwendigerweise größer ist als der der ersten Schneidfläche. Eine Schneideinrichtung mit variablem Hub, welche ein solches Schneidwerkzeug umfasst, kann eine kleine Öffnung unter Verwendung des kurzen Hubes in der Weise bilden, dass die zweite Schneidfläche das zu starrende Material nicht berührt. Dieselbe Einrichtung kann aber auch eine größere Öffnung durch Nutzung eines längeren Hubes in der Weise bilden, dass sowohl die erste als auch die zweite Schneidfläche durch das Material hindurchgestanzt werden.

Schließlich sieht eine Vorrichtung, welche eine programmierbare Stanzbewegung in Kombination mit einem linearen Messwandler aufweist, eine automatische Fehlerprüfung des Prozesses vor, um Gewissheit zu haben, dass eine Öffnung gestanzt wurde. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist die Stromstärke, welche durch den linearen Messwandler erzeugt wird, für den Stempel-/Metallwiderstand repräsentativ, weil der Widerstand, der dem Stempel entgegengesetzt wird, sich während des Eindringens in die Metallplatte we sentlich erhöht, wodurch eine Stromspitze erzeugt wird. Dementsprechend zeigt eine Stromspitze eine erfolgreiche Stanzoperation an, und umgekehrt zeigt das Fehlen einer Stromspitze an, dass die gewünschte Stanzoperation nicht durchgeführt wurde (d. h., dass der Stempel gebrochen und nicht in das Blech eingedrungen ist).

Aus Vorstehendem ist erkennbar, dass die Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik zur genauen Anordnung und Befestigung eines ersten Teiles an einem ungenau angeordneten zweiten Teil durch Bildung eines Bereiches am zweiten Teil in einer vorbestimmten Bezugsposition nicht vollständig optimiert sind. Deshalb ist es erforderlich, eine Stanz- und Formvorrichtung zu schaffen, welche eine variable Geschwindigkeit und einen variablen Hub aufweist und welche sich nicht auf eine hydraulische Betätigung stützt, und welche einfach, zuverlässig und preisgünstig sowie umweltverträglich ist.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur programmierbaren Umformung eines Werkstückes um einen variablen Betrag geschaffen, um dessen Fläche oder einen oder mehrere ausgewählte Bereiche davon in einer genauen Position für die Befestigung eines komplementären Teiles daran darzubieten. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere zur Umformung eines Bereiches einer inneren Automobilkarosserie vorgesehen, um eine äußere Automobilkarosserie an einer Stelle aufzunehmen, welche genauer bestimmt ist als die ursprüngliche Anordnung dieser inneren Automobilkarosserie.

Eine einzige derartige Vorrichtung kann so gestaltet sein, dass mit ihr ein oder mehrere Befestigungsflansche an speziellen Stellen des Werkstückes in der Weise gebildet werden können, dass die Außenfläche jedes Befestigungsflansches exakt in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet wird, unabhängig von der ursprünglichen Position des Werkstückes innerhalb eines vertretbaren Toleranzbereiches, und danach wahlweise eine Bohrung oder ein Schlitz in jeden Befestigungsflansch geschnitten wird. Die vorbestimmte genaue Bezugsposition wird von Fahrzeug zu Fahrzeug für jede bestimmte Stelle in einer bestimmten Position gehalten. Der Fachmann erkennt jedoch, dass sich diese bestimmte Position infolge der veränderbaren Konturen der komplementären Teile, die an dem Werkstück befestigt werden, von einer Stelle zur anderen ändern kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Stempel, der innerhalb eines hohlen Bereiches eines festen Ambosses angeordnet ist, welcher seinerseits vom Durchlass einer Stirnplatte so umgeben ist, dass der Stempel, der hohle Bereich des festen Ambosses und der Durchlass der Stirnplatte koaxial zueinander ausgerichtet sind. Der Stempel hat an einem Endbereich eine erste Schneidfläche, und eine zweite Schneidfläche ist in einem vorbestimmten axialen Abstand von diesem angeordnet, wobei die Kontur der zweiten Schneidfläche die der ersten Schneidfläche umgibt. Der feste Amboss besitzt eine den Flansch berührende Fläche, welche einen festen genauen Anschlag vorsieht, um die äußere Fläche des Befestigungsflansches während dessen Formung zu lokalisieren und abzustützen. Die Stirnplatte umfasst eine Stützfläche und einen hindurchführenden Durchlass. Der Stempel ist durch den hohlen Bereich des festen Ambosses in Richtung zum Bearbeitungsbereich des Werkstückes und von diesem weg verschiebbar. Die Stirnplatte ist in Richtung vom festen Amboss weg vorgespannt, um sie gegen das Blech der inneren Karosserie anzuordnen, und sie wird in Kontakt mit dem Blech der inneren Karosserie verschieblich zurückschoben, während der feste Amboss in die vorbestimmte genaue Bezugsposition zur speziellen Stelle bewegt wird.

Die Stirnplatte ist in eine vollkommen ausgefahrene Position derart vorgespannt, dass die Stützfläche axial über die den Flansch berührende Fläche des festen Ambosses vorsteht. Die den Flansch berührende Fläche ist anfänglich um einen Betrag vom Werkstück entfernt angeordnet, der geeignet ist, um zu sichern, dass die Stützfläche der Stirnplatte nicht zu früh das Werkstück berührt. Danach wird die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Achse des festen Ambosses in einer Richtung zum Werkstück bewegt, die im Wesentlichen rechtwinklig zu diesem verläuft. Wenn die den Flansch berührende Fläche sich der vorbestimmten genauen Bezugsposition für eine bestimmte Stelle annähert, kommt die Stützfläche der voll ausgefahrenen Stirnplatte in Kontakt mit dem Werkstück. Ein zusätzliches Vorschieben der den Flansch berührenden Fläche in die vorbestimmte genaue Bezugsposition überwindet die vollständig ausgefahrene Vorspannung der Stirnplatte, wodurch die Stützfläche der Stirnplatte relativ zu der den Flansch berührenden Fläche des festen Ambosses effektiv zurückgezogen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung „findet" das Werkstück, indem sie alle drei Achsen der den Flansch berührenden Fläche des festen Ambosses in der vorbestimmten genauen Bezugsposition für die bestimmte Stelle positioniert, so dass der axiale Abstand zwischen der Stützfläche und der den Flansch berührenden Fläche für die Differenz zwischen der Ausgangsposition des Werkstückes und der genau angeordneten vorbestimmten genauen Bezugsposition repräsentativ ist. Nach Anordnung des festen Ambosses in der vorbestimmten genauen Bezugsposition für eine spezifische Anordnung des Werkstückes wird die Stirnplatte pneumatisch in einer solchen Position verrastet, dass die Stützfläche der Stirnplatte in Kontakt mit dem Werkstück verbleibt. Der pneumatisch betätigte Rastmechanismus ersetzt in vorteilhafter Weise die bekannten hydraulisch betriebenen Einrichtungen, wodurch die zuvor beschriebenen damit verbundenen Nachteile vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner einen Formstempel, der vorzugsweise durch eine Kugelspindeleinrichtung und einen reversiblen elektrischen Servomotor in der Weise angetrieben wird, dass die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und die Hublänge des Stempels programmierbar sind. Zusätzlich vermeidet die elektrische Betätigung des Stempels die Nachteile, die mit der zuvor beschriebenen ähnlichen hydraulischen Betätigung verbunden sind. Ein Formstempel mit einem hohlen mittleren Bereich wird an dem Formstößel angebracht, wodurch die Betätigung des Formstößels das Werkstück zwischen dem Formstempel und der den Flansch berührenden Fläche des festen Ambosses verformt. Die Stützfläche der Stirnplatte behält die Lage der Metallfläche um den Formstempel bei, was zur Bildung eines hervorstehenden Flansches führt.

Dementsprechend wird das Werkstück, solange es sich anfänglich innerhalb eines vertretbaren Toleranzbereiches befindet, mit einem Befestigungsflansch versehen, der eine äußere Fläche aufweist, die genau in der vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet ist. Die Tiefe von jedem Flansch unterscheidet sich entsprechend der Differenz zwischen der vorbestimmten genauen Bezugsposition für eine spezielle Lage und der Ausgangsposition des Werkstückes in einer bestimmten Lage. Jeder Flansch, welcher nach dem erfindungs gemäßen Verfahren gebildet wird, ist zur Befestigung eines komplementären Teiles daran geeignet, ohne dass irgendeine weitere Bearbeitung oder Befestigung von Hand erforderlich wäre, um die endgültige Befestigungsstelle herzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist optional so gestaltet, dass eine Bohrung oder ein konturierter Schlitz in dem gebildeten Flansch vorgesehen wird, um ein Befestigungselement aufzunehmen und dadurch die Befestigung eines komplementären Teiles daran zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist eine zweite Kugelspindeleinrichtung und ein Servomotor, ähnlich dem zuvor beschriebenen vorgesehen, um die Stanze anzutreiben. Während der Formstempel sich noch mit der inneren Fläche des Befestigungsflansches in Eingriff befindet und dadurch die innere Fläche abstützt, wird die Stanze durch das Werkstück und den hohlen mittleren Bereich des Formstempels vorgeschoben. Durch Begrenzung der Hublänge der Stanze kann eine Bohrung in der Weise gebildet werden, dass nur die erste Schneidfläche in das Werkstück eindringt, während, wenn die Hublänge größer wird, so dass sowohl die erste als auch die zweite Schneidfläche das Werkstück durchdringen, ein konturierter Schlitz gebildet wird.

Schließlich sieht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die hier beschriebene programmierbare Stanzbewegung eine automatische Fehlerüberwachung vor, um zu sichern, dass tatsächlich eine Bohrung gestanzt wurde. Ein Stromsignal, welches durch die programmierbare Stanze erzeugt wird, ist charakteristisch für den Widerstand, und wenn sich der Widerstand, welcher der Stanze entgegenwirkt, während des Zusammenwirkens mit dem Werkstück sehr erhöht, wird auch eine Stromimpulsspitze erzeugt. Dementsprechend zeigt eine Stromimpulsspitze eine erfolgreiche Stanzfunktion an, und umgekehrt zeigt das Fehlen einer Stromimpulsspitze an, dass die erforderliche Stanzfunktion nicht ordnungsgemäß ausgeführt wurde (d. h., dass die Stanze gebrochen und nicht in das Werkstück eingedrungen ist).

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Positionierung und Befestigung eines ersten Teiles an einem ungenau angeordneten zweiten Teil zu schaffen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Stanz- und Formungseinrichtung, die eine veränderbare Geschwindigkeit und einen veränderbaren Hub aufweist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches, zuverlässiges und preisgünstiges Verfahren und eine solche Vorrichtung zur genauen Positionierung und zur Befestigung eines ersten Teiles an einem ungenau angeordneten zweiten Teil zu schaffen.

Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung eines Bereiches an einem Blechteil in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition zu schaffen, welche eine verminderte Taktzeit ermöglichen.

Es ist eine weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zur Formung eines Bereiches an einem Blechteil in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition vorzusehen und eine Bohrung in den gebildeten Bereich des Blechteiles zu stanzen, wobei die Vorrichtung einen weiten Arbeitsbereich aufweist, so dass eine einzige Betätigungseinrichtung unterschiedliche Größen von Formstempeln und Stanzen aufnehmen kann und eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien und Materialformen verformen oder stanzen kann.

Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Mehrzahl von unterschiedlich bemessenen und geformten Öffnungen mit einem einzigen Schneidwerkzeug zu fertigen.

Es ist noch eine weitere Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlererfassung bei der Stanzfunktion zu schaffen, durch welche tatsächlich sichtbar gemacht werden kann, ob und wann die Stanzoperation nicht erfolgreich war.

Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur pneumatischen Betätigung und zum Halten des inneren Rastmechanismus einer Bearbeitungsstützeinrichtung zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Kosten zu eliminieren, die mit hydraulischen Einrichtungen in der Umgebung eines Automobilunternehmens zusammenhängen.

Es ist eine weitere Aufgabe, die Umwelt- und Sicherheitsgefahren zu beseitigen, die in einem Automobilunternehmen von hydraulischem Öl ausgehen.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Befestigung von Bauteilen wie Schlussleuchten, Stoßstangen, Armaturenbrettern, Scheinwerfern, Kraftstofffilterklappen usw. zu schaffen.

Diese Aufgaben und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung sollen beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der nachfolgenden Patentansprüche und der anliegenden Zeichnungen besser verständlich werden.

1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche an einem Roboter befestigt ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach 1;
3 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung nach 2;
4 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 4-4 in 2 ergibt;
5 ist eine Explosionsansicht, welche Einzelheiten der Stanz- und Formungselemente der Vorrichtung nach 2 zeigt;
6a ist eine schematische Teilansicht, welche einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der Vorrichtung nach 2 zeigt;
6b ist eine der 6a ähnliche Ansicht, welche einen folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
6c ist eine den 6a und 6b ähnliche Ansicht, welche einen folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
6d ist eine den 6a bis 6c ähnliche Ansicht, welche einen weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
6e ist eine den 6a bis 6d ähnliche Ansicht, welche einen weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
7 ist eine perspektivische Teilansicht, welche ein inneres Karosserieblech zeigt, das durch die Vorrichtung nach 2 und entsprechend dem Verfahren nach den 6a bis 6e verformt und gestanzt wurde;
8a ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Bearbeitungsabstützung und eines pneumatischen Bearbeitungsabstützungs-Betätigers der in 2 dargestellten Vorrichtung;
8b ist eine perspektivische Ansicht einer Kniehebel-Rasteinrichtung des in 8a dargestellten pneumatischen Bearbeitungsabstützungs-Betätigers;
8c ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses des in 8a dargestellten Bearbeitungsabstützungs-Betätigers;
9 ist eine Seitenansicht der Bearbeitungsabstützung und des in 8a dargestellten pneumatischen Bearbeitungsabstützungs-Betätigers;
10 ist eine Draufsicht auf die Bearbeitungsabstützung und den in 8a dargestellten pneumatischen Bearbeitungsabstützungs-Betätiger;
11 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 11-11 in 10 ergibt, und welche die Kniehebel-Rasteinrichtung nach 8b in der verrasteten Position zeigt; und
12 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 11-11 in 10 ergibt, und welche die Kniehebel-Rasteinrichtung nach 8b in der unverrasteten Position zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nunmehr soll auf die Figuren im Einzelnen Bezug genommen werden, und in den 1 und 2 ist eine Einrichtung zur genauen Anordnung in Form einer flanschbildenden Vorrichtung 10 dargestellt, welche erfindungsgemäß strukturiert ist. Entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die flanschbildende Einrichtung 10 durch einen oder mehrere programmierbare Roboter 11 in und außer Bearbeitungseingriff mit einem Werkstück WP bewegt, und die flanschbildende Einrichtung 10 wird relativ zu den bestimmten Stellen am Werkstück WP genau positioniert. Die flanschbildende Einrichtung 10 ist so gestaltet, dass sie einen Befestigungsflansch P (welcher in 7 dargestellt ist) an einer oder mehreren bestimmten Stellen am Werkstück WP in der Weise bildet, dass die Außenfläche jedes Befestigungsflansches P präzise in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition, die für jede Stelle unabhängig bestimmt wird, angeordnet wird, und danach wird entweder eine Bohrung H (welche in 7 dargestellt ist) oder ein Schlitz (nicht dargestellt) in den Befestigungsflansch P gestanzt. Solange sich das Werkstück WP innerhalb eines vertretbaren Toleranzbereiches befindet, wird es mit einem Befestigungsflansch versehen, welcher eine Außenfläche aufweist, die präzise in der vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet ist, und ein komplementäres Teil ist daran ohne irgendwelche weitere Bearbeitung oder Justierung befestigbar.
Im Einklang mit der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform soll das Werkstück WP ein inneres Karosserieblech eines Automobils darstellen, es ist jedoch zu beachten, dass das Werkstück WP auch andere strukturelle Elemente in anderen Umgebungen betreffen kann. Weiterhin kann die Erfindung, obwohl die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform sich auf die genaue Befestigung eines äußeren Automobil-Karosserieteiles bezieht, in gleicher Weise auch die genaue Befestigung anderer Bauteile, z. B. von Schlussleuchten, Stoßstangen, Armaturenbrettern, Scheinwerfern, Kraftstofffilterklappen usw. betreffen. Schließlich beziehen sich die relativen Begriffe wie z. B. vorn, hin ten, oben, unten usw. auf die flanschbildende Einrichtung 10, wie sie in 2 dargestellt ist, in welcher ein Stempelblock 130 die Vorderseite und Servomotoren 140, 140' die Rückseite bilden.
Wie die 2 bis 4 zeigen, umfasst die flanschbildende Einrichtung 10 eine im Wesentlichen rechteckige Motorplatte 12, die eine Öffnung 12a aufweist, die unterhalb einer Öffnung 12b angeordnet ist. Die Servomotoren 140, 140' sind jeweils mit den Öffnungen 12a, 12b ausgerichtet, und danach an der Motorplatte 12 befestigt, wie dies im Weiteren noch detailliert erläutert werden soll. Die flanschbildende Einrichtung 10 umfasst auch voneinander beabstandete, im Wesentlichen parallele Seitenplatten 14, 16, welche an der Motorplatte 12 gegenüber den Servomotoren 140, 140' befestigt sind, und welche sich von dieser in Richtung nach vorn erstrecken. Seitenplatten 14, 16 besitzen jeweils ausgenommene Bereiche 14a (nicht dargestellt), 16a, welche Schultern 14b (nicht dargestellt) bilden, und 16b, welche im Wesentlichen parallel zur Motorplatte 12 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Seitenplatten 14 und 16 im Wesentlichen identisch sind, und obwohl der zurückgesetzte Bereich 14a und die Schulter 14b in den Figuren nicht dargestellt sind, sind sie dem zurückgesetzten Bereich 16a und der Schulter 16b jeweils gleich.
Ein Halteblock 17, welcher einen Durchlass 17a aufweist, der sich durch diesen von vorn nach hinten erstreckt, ist mit den Seitenplatten 14, 16 so verbunden, dass der Halteblock 17 durch die Schultern 14b, 16b in Richtung von vorn nach hinten gehalten wird und starr an dem zurückgesetzten Bereich 14a, 16a in Richtung von oben nach unten befestigt ist. Ein Distanzstück 19, das so gestaltet ist, dass es der Justierung des Halteblockes 17 in Richtung von oben nach unten dient, ist zwischen dem Halteblock 17 und dem zurückgesetzten Bereichen 14a, 16a angeordnet und erstreckt sich in Richtung nach vorn über den Halteblock 17 hinaus. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist das Distanzstück 19 in Richtung von oben nach unten am Anfang überdimensioniert, und dementsprechend befindet sich der Halteblock 17 anfangs am oberen Ende der Einstellung, und danach wird das Distanzstück um einen Betrag, welcher erforderlich ist, um den Halteblock 17 in eine ausgerichtete Aufwärts-/Abwärtsposition zu bringen, abgesenkt.
Ein L-förmiges Distanzstück 25 mit einem Schenkelbereich 25a und einem Fußbereich 25b ist zwischen den Seitenplatten 14, 16 angeordnet und an diesen so befestigt, dass der Schenkelbereich 25a unterhalb des zurückgesetzten Bereiches 14a, 16a angeordnet ist und der Fußbereich 25b sich über die zurückgesetzten Bereiche 14a, 16a der Seitenplatten 14, 16 hinaus erstreckt. Nunmehr soll auf die 4 und 5 Bezug genommen werden, welche einen Gleitblock 18 zeigen, der eine vordere Fläche 20, eine hintere Fläche 22 und einen durch diesen hindurchgehenden Durchlass 24 aufweist und vor dem Halteblock 17 so angeordnet ist, dass der Durchlass 17a mit dem Durchlass 24 ausgerichtet ist. Der Gleitblock 18 ist so gestaltet, dass er sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung verschiebt, und er wird um einem festen Amboss 36 geführt, der sich durch den Durchlass 24 erstreckt, und er wirkt mit einer obersten Fläche des Fußbereiches 25b zusammen, welche so geformt ist, dass sie den Gleitblock 18 führt und dessen Drehung verhindert. Die Aufwärts-Abwärts-Position des Gleitblockes 18 kann in ähnlicher Weise, wie dies für den Halteblock 17 zuvor beschrieben wurde, justiert werden, was speziell das Absenken des Fußbereiches 25b des L-förmigen Distanzstückes 25 um einen Betrag betrifft, der erforderlich ist, um den Gleitblock 18 in eine ausgerichtete Aufwärts-/Abwärts-Position abzusenken. Der Gleitblock 18 umfasst einen Vorsprung 18a, der sich von diesem in Richtung nach unten erstreckt und dazu dient, den Bewegungsbereich durch Zusammenwirken des Fußbereiches 25b des L-förmigen Distanzstückes 25 am vorderen Ende der Bewegung mit dem Distanzstück 19 am hinteren Ende der Bewegung zu begrenzen.
Eine Stirnplatte 26 mit einer Stützfläche 30 und einem hindurchgehenden Durchlass 28 ist an der vorderen Fläche 20 des Gleitblockes 18 so befestigt, dass der Durchlass 28 der Stirnplatte 26 mit dem Durchlass 24 des Gleitblockes 18 ausgerichtet ist. Der feste Amboss 36 ist innerhalb des Durchlasses 17a des Halteblockes 17 angeordnet und starr an diesem befestigt, so dass der feste Amboss 36 sich durch den Durchlass 24 des Gleitblockes 18 und in den Durchlass 28 der Stirnplatte 26 erstreckt und darin mit einer den Flansch berührenden Fläche 40 endet. Die den Flansch berührende Fläche 40 des festen Ambosses 36 stützt einen äußeren Bereich des Befestigungsflansches P (welcher in 7 dargestellt ist) während der Formung ab, und er ist deshalb der resultierenden Kraft ausgesetzt, die während des Aufstoßens ausgeübt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Motorplatte 12, die Seitenplatten 14, 16 und der Halteblock 17 so gestaltet sind, dass sie diese Kraft, die auf die den Flansch berührende Fläche 40 des festen Ambosses 36 einwirkt, in Richtung nach hinten absorbiert. Eine Stanze 34 mit einer ersten Schneidfläche 34a und einer zweiten Schneidfläche 34b ist so gestaltet, dass sie in Vorwärts-Rückwärtsrichtung durch einen hohlen Bereich 38 des festen Ambosses 36, den Durchlass 17a des Halteblockes 17, den Durchlass 24 des Gleitblockes 18 und den Durchlass 28 der Stirnplatte 26 verschieblich ist.
Nunmehr soll auf die 6a bis 6e Bezug genommen werden, und der Gleitblock 18 ist in eine vollständig ausgefahrene Position vorgespannt, wie dies im Weiteren im Detail noch beschrieben werden soll. dementsprechend steht die Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 axial über die den Flansch berührende Fläche 40 des festen Ambosses 36 um einen Betrag vor, der der maximal möglichen Flanschtiefe für eine bestimmte Anwendung entspricht, und das L-förmige Distanzstück 25 wird durch den Vorsprung 18a berührt. Der Roboter 11 und die mit ihm verbundenen programmierbaren Bewegungssteuerungen bewegen die den Flansch bildende Einrichtung 10 (in 1 dargestellt) schnell in die Position mit Bezug zum Werkstück WP, was dazu führt, dass der feste Amboss 36 in der Nähe des Werkstückes WP, jedoch mit einem bekannten Abstand von diesem, angeordnet wird. Die programmierbare Bewegungssteuerungseinrichtung bewegt dann die den Flansch bildende Einrichtung 10 durch Bewegung der Einrichtung entlang der Achse des festen Ambosses 36 in eine Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig zu der des Werkstückes WP verläuft, so dass die X-Y und Z-Achsen des Flansches, welche die Fläche 40 des festen Ambosses 36 berühren, relativ zu den X-, Y- und Z-Achsen einer vorbestimmten genauen Bezugsposition für eine bestimmte Lage am Werkstück, an welchem eine Bearbeitung durchzuführen ist, genau angeordnet ist.
Wie die 6a zeigt, ist die den Flansch berührende Fläche anfänglich mit der vorbestimmten Bezugsposition ausgerichtet und vom Werkstück WP mit einem Betrag, der sichert, dass die Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 nicht vorzeitig mit dem Werkstück WP in Berührung kommt, angeordnet. Danach bewegt der Roboter 11 die den Flansch bildende Einrichtung 10 (in 1 dargestellt) entlang der Achse des festen Ambosses 36 zum Werkstück WP in einer Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig zu diesem verläuft, um die X-, Y- und Z-Achsen der den Flansch berührenden Fläche in Ausrichtung mit den X-, Y- und Z-Achsen der vorbestimmten genauen Bezugsposition zu bringen. Wenn die den Flansch berührende Fläche 40 sich dem Werkstück WP nähert, kommt die vollständig ausgefahrene Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 in Kontakt mit dem Werkstück WP (in 6b dargestellt). Ein zusätzliches Vorschieben der den Flansch berührenden Fläche 40 zum Werkstück WP überwindet die vollständig ausgefahrene Vorspannung des Gleitblockes 18, wodurch die Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 relativ zu der den Flansch berührenden Fläche 40 des festen Ambosses 36 effektiv zurückgezogen wird, bis der feste Amboss 36 die vorbestimmte genaue Bezugsposition erreicht.
Wie die 6c zeigt, „findet" die den Flansch bildende Einrichtung 10 das Werkstück WP durch Anordnung aller drei Achsen der den Flansch berührenden Fläche 40 in der vorbestimmten genauen Bezugsposition, so dass der axiale Abstand zwischen der Stützfläche 30 und der Kontaktfläche 40 ausschlaggebend für die Differenz zwischen der ursprünglichen ungenauen Position der Befestigungsstellen der inneren Karosserieplatte und deren präzise angeordneter vorbestimmter genauen Bezugsposition ist. Nach dem „Finden" des Werkstückes WP wird der Gleitblock 18 in einer festen Position verrastet, wie dies im Einzelnen noch beschrieben werden soll, so dass die Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 in Kontakt mit dem Werkstück WP verbleibt. Die den Flansch bildende Einrichtung 10 befindet sich nun in der Position, um den Flansch P und die Öffnung H zu bilden.
Wie 6d zeigt, wird der Gleitblock 18, sobald die den Flansch bildende Einrichtung 10 das Werkstücke WP „gefunden" hat, in seiner Position verrastet, und der Bereich des Werkstückes WP, der sich radial innerhalb der Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 befindet, wird nach außen verformt, bis er Kontakt mit der den Flansch bildenden Fläche 40 des festen Ambosses 36 herstellt, um den Befestigungsflansch P zu bilden. In 5 ist am besten erkennbar, dass diese Verformung unter einer Last geschieht, welche durch den Formstempel 126 ausgeübt wird, der einen durch ihn hindurchgehenden hohlen mittleren Bereich 128 aufweist. 6e zeigt, dass, während der Formstempel 126 sich in Kontakt mit dem Werkstück WP befindet, die Stanze 34 in den Bereich des Befestigungsflansches P eindringt, welcher radial dazu angeordnet und deshalb vom Formstempel nicht abgestützt ist, und sie dringt in den hohlen mittleren Bereich 128 von diesem ein, um die Bohrung H zu stanzen.
In 2 ist wiederum erkennbar, dass die Hin- und Herbewegung des Gleitblockes 18 durch die ersten und zweiten hydraulischen Bearbeitungs-Abstützungseinrichtungen 42, 42' eines bekannten Typs, nämlich der Hytec Hydraulic Work Support No. 100998 spring advance type work supports, die jeweils an der ersten und zweiten Seitenplatte 14, 16 in bekannter Weise befestigt sind, betätigt wird. US-Patent 3938798 von Solie und anderen gibt eine detaillierte Beschreibung, die sich auf eine ähnliche Bearbeitungs-Abstützungseinrichtung bezieht, und deshalb soll diese durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit integriert werden.
Aus Gründen der Klarheit soll nur die Struktur und die Funktion der ersten Bearbeitungsabstützung 42 beschrieben werden, es ist jedoch klar, dass die bevorzugte Ausführungsform der flanschbildenden Einrichtung 10 eine zweite identische Bearbeitungsabstützung 42' umfasst. Wie die 8a zeigt, umfasst die Bearbeitungsabstützung 42 eine Kolbenstange 44, welche darin verschieblich angeordnet ist und in einem Flansch 46 endet. Der Kolben 44 wird normalerweise durch eine innere Feder (nicht dargestellt) in eine vollständig ausgefahrene Position vorgespannt. Die Bearbeitungsabstützung 42 ist so gestaltet, dass sie den Kolben 44 an seinem Platz durch Zusammenziehen einer inneren Buchse oder Klemmhülse (nicht dargestellt) verrastet, um einen Anfangsbereich (nicht dargestellt) des Kolben 44 in dessen vorgeschobener Position zu verrasten. In den 9 und 10 umfasst die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung pneumatische Betätiger 60, 60' der Bearbeitungsabstützung, die so gestaltet sind, dass sie den Rastmechanismus der Bearbeitungsabstützungen 42, 42' pneumatisch so betätigen, dass eine hydraulische Ausrüstung nicht erforderlich ist, um die flanschbildende Einrichtung 10 zu betreiben.
Es wird wiederum auf 8a Bezug genommen, und die innere Buchse (nicht dargestellt) wird zusammengezogen, um den Kolben 44 durch Wirkung einer Kraft auf einen beweglichen Kolben (nicht dargestellt) innerhalb eines Zylinders 48 der Bearbeitungsabstützung 42 zu verrasten. Obgleich die auf den beweglichen Kolben einwirkende Kraft in bekannter Weise durch hydraulischen Druck ausgeübt wird, ist darauf hinzuweisen, dass der die Bearbeitungsabstützung verrastende Mechanismus in Abhängigkeit von einer Kraft betätigt werden kann, die durch eine alternative Quelle ausgeübt wird und diesem Zweck angepasst ist. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass, obwohl diese Betätigung nur eine Kraft von ge eigneter Größe erfordert, die eine nominale Vorbelastung überwindet, die erforderliche Größe zur Aufrechterhaltung der Verrastung einer Bearbeitungsabstützung der Vorbelastung im Zusammenwirken mit einer Gegenkraft proportional ist, die von außen auf die Kolbenstange einwirkt. Aus diesem Grund erfordern Bearbeitungsabstützungen, die großen äußeren Kräften ausgesetzt sind, in typischer Weise eine hydraulische Betätigung, weil die Kompressibilität von Luft pneumatische Einrichtung praktisch ausschließt.
Wiederum aus Gründen der Klarheit soll nur die Struktur und die Funktion des ersten pneumatischen Betätigers 16 der Bearbeitungsabstützung beschrieben werden, es ist jedoch klar, dass die flanschbildende Einrichtung 10 einen zweiten identischen pneumatischen Betätiger 60' für die Bearbeitungsabstützung umfasst, der so gestaltet ist, dass er die zweite Bearbeitungsabstützung 62' betätigt. Wie die 8a bis 8c zeigen, betreibt der Betätiger 60 für die pneumatische Bearbeitungsabstützung eine Kniehebel-Rasteinrichtung 94, die so gestaltet ist, dass sie den inneren Rastmechanismus (nicht dargestellt) einer Bearbeitungsabstützung betätigt und dadurch den Kolben an seinem Platz verrastet, und danach mechanisch einer Gegenkraft standhält, die von außen auf den Kolben wirkt, wodurch der Betätiger 60 der pneumatischen Bearbeitungsabstützung in der Lage ist, wesentliche größeren Kräften zu widerstehen als dies bisher mit bekannten pneumatischen Einrichtungen möglich war.
Der pneumatische Betätiger 60 der Bearbeitungsabstützung umfasst ein Gehäuse 62 mit einem Einlassende 64 und einem offenen Auslassende 66. Das offene Auslassende 66 des Gehäuses ist an einem Zylinder 48 der Bearbeitungsabstützung in bekannter Weise befestigt, z. B mit den in 8a dargestellten Kopfschrauben. Die Träger 76, 78 sind in gleicher Weise an den gegenüberliegenden Seiten 68, 70 des Gehäuses 62 in der Nähe von dessen Einlassende 64 befestigt und erstrecken sich in eine Richtung hinweg vom Einlassende 64 des Gehäuses 62. Ein pneumatischer Zylinder 80 eines bekannten Typs, d. h. des Modells Bimba mit der Nummer FM-1740-2FMT ist dazwischen schwenkbar angeordnet und an den Trägern 76, 78 in der Nähe des Einlassendes 64 des Gehäuses 62 befestigt. Der pneumatische Zylinder 80 umfasst ein Körperteil 82, eine Kolbenstange 84, welche in Reaktion auf einen pneumatischen Druck vorschiebbar und zurückziehbar ist, und ein Kupplungsteil 86, das am vorstehenden Ende der Kolbenstange 84 befestigt ist. Ein fester Dis tanzblock 88 mit einer im Wesentlichen flachen Stirnseite 90 und einer gegenüberliegenden Stirnseite mit einem darin angeordneten Kanalabschnitt 92 ist innerhalb des Gehäuses 62 so angeordnet und befestigt, dass die flache Stirnseite 90 an einem inneren Bereich des Einlassendes 64 mit einer Kopfschraube befestigt ist, und der Kanalabschnitt 92 sich zwischen den gegenüberliegenden Seiten 68, 70 des Gehäuses bewegt.
Der Kniehebel-Rastbereich 94 des pneumatischen Betätigers 60 für die Bearbeitungsabstützung ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und umfasst bevorzugt ein erstes Verbindungsteil 94 und ein zweites Verbindungsteil 104. Die Verbindungsteile 86, 104 sind im Wesentlichen rechteckig mit komplementären radialen Endbereichen. Das erste Verbindungsteil 96 umfasst ein konvexes Ende 98, welches schwenkbar mit dem Kanalabschnitt 92 des festen Distanzblockes 88 zusammenwirkt, und ein gegenüberliegendes konkaves Ende 100, ist so gestaltet, dass es das zweite Verbindungsteil 104 aufnimmt, sowie einen integralen Hebelarm 102, der schwenkbar mit dem Kupplungsteil 86 des pneumatischen Zylinders 80 verbunden ist. Das zweite Verbindungsteil 104 umfasst sich gegenüberliegende konvexe Enden 106, 108, die so gestaltet sind, dass sie jeweils schwenkbar mit dem ersten Verbindungsteil 96 und einem Kolbeneingriffsteil 110 zusammenwirken. Das Kolbeneingriffsteil 110 umfasst eine Oberfläche mit einem Kanalabschnitt 112, der so gestaltet ist, dass er das zweite Verbindungsteil 104 aufnimmt, und eine gegenüberliegende plane Fläche 114, die so gestaltet ist, dass sie mit dem beweglichen Kolben (nicht dargestellt) der Bearbeitungsabstützung 42 zusammenwirkt. Ein Stützbolzen 116 wird durch eine Bohrung 73 in einen unteren Bereich 72 des Gehäuses so eingefügt, dass ein spitzes Eingriffsende 118 des Stützbolzens 116 die Kniehebel-Rasteinrichtung 94 abstützt, um eine Übersteuerung von dieser zu verhindern. Ein Distanzelement 122, welches zwischen dem Kopfbereich 120 des Stützbolzens 116 und dem unteren Bereich 72 des Gehäuses 62 angeordnet ist, ist vorzugsweise Grundlage für eine Breite, welche genau das Einsetzen des spitzen Eingriffsendes 118 des Stützbolzens 116 so begrenzt, dass die Verbindungsteile 96, 104 innerhalb von +/– 3 Grad koplanar ausgerichtet sind, wenn die Kniehebel-Rasteinrichtung 94 dadurch abgestützt wird. Eine obere Platte 124 ist an einem in anderer Weise offenen oberen Bereich 74 des Gehäuses 62 befestigt, vorzugsweise mit Kopfschrauben, welche die Verbindungsteile 96, 104 innerhalb des Gehäuses 62 halten und weiterhin eine Übersteuerung der Kniehebel-Rasteinrichtung 94 verhindern.
Das Ausfahren der Kolbenstange 84 des Pneumatikzylinders und des indirekt mit diesen verbundenen Hebelarmes 102 verursacht ein Trägheitsmoment um das konvexe Ende 98 des ersten Verbindungsteiles, welches in den Kanalabschnitt 92 des festen Distanzblockes 88 eingreift und dazu führt, dass die Verbindungsteile 96, 104 zueinander ausgerichtet werden, um dadurch mit der Kniehebel-Rasteinrichtung 94 zusammenzuwirken. Umgekehrt verursacht ein Zurückziehen der Kolbenstange 84 ein entgegengesetztes Trägheitsmoment, dass dazu führt, dass die Verbindungsteile 96, 104 aus der Ausrichtung gelangen, wodurch die Kniehebel-Rasteinrichtung 94 außer Eingriff gerät. Die 11 und 12 zeigen jeweils die verrastete und unverrastete Stellung der Kniehebel-Rasteinrichtung 94.
Nunmehr soll wieder auf die 8a–8c Bezug genommen werden, wenn die Kolbenstange 84 des Pneumatikzylinders ausgefahren ist und die damit verbundene Ausrichtung der Verbindungsteile 96, 194 die Wirkung hat, dass das Kolbeneingriffsteil 110 in den Zylinder 48 der Bearbeitungsabstützung 42 vorgeschoben wird, so dass eine Kraft auf den beweglichen Kolben (nicht dargestellt) ausgeübt wird und die innere Buchse (nicht dargestellt) der Bearbeitungsabstützung 42 zusammengedrückt wird und der Druckstempel 44 der Bearbeitungsabstützung verrastet wird. Wenn die Kniehebel-Rasteinrichtung 94 sich in Eingriff befindet, kann sie mechanisch einer beträchtlichen Kraft standhalten, die entlang der Ausrichtungsachse ausgeübt wird, wie es der Fall ist, wenn eine äußere Kraft auf den Druckstempel 44 der Bearbeitungsabstützung einwirkt, indem eine solche Kraft über den beweglichen Kolben und die Kniehebel-Rasteinrichtung 94 entlang deren Ausrichtungsachse übertragen wird. In dieser Weise ist der Betätiger 60 der pneumatischen Arbeitsabstützung in der Lage, die Bearbeitungsabstützung 42 unter viel größeren Belastungen in der Raststellung zu halten, als dies zuvor mit Einrichtungen möglich war, die ausschließlich auf pneumatischen Druck basierten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6d ist erkennbar, dass, nachdem die flanschbildende Einrichtung 10 das Werkstück WP „gefunden" hat, wie dies zuvor beschrieben wurde, der Bereich des Werkstückes WP radial innerhalb der Stützfläche 30 der Stirnplatte 26 nach außen verformt wird, bis er Kontakt mit der Flanschkontaktfläche 40 des festen Ambosses 36 bekommt. In den 2 bis 5 ist am besten erkennbar, dass diese Verformung unter einer Last ausgeführt wird, die durch den Formstempel 126 ausgeübt wird, welcher an einem Stempelblock 130 befestigt ist. Der Stempelblock 130 wird zwischen der Position, die mit gestrichelter Linie dargestellt ist und der in 4 dargestellten Position, die mit Volllinien dargestellt ist, durch einen Formstößel 132, der durch eine Kugelspindeleinrichtung 134 angetrieben wird, hin- und herbewegt, wie das im Einzelnen noch beschrieben werden soll.
In 4 ist am besten erkennbar, dass ein reversibler elektrischer Servomotor 140 auf der Rückseite der Motorplatte 12 in Ausrichtung mit der Öffnung 12a befestigt ist, um die Kugelspindeleinrichtung 134 anzutreiben, welche so gestaltet ist, dass sie die Drehung des Servomotors 140 in eine translatorische Bewegung umwandelt. Die Kugelspindeleinrichtung 134 umfasst ein Spindelteil 136, ein darauf aufgeschraubtes Mutterteil 138 und eine Mehrzahl von dazwischenliegenden Kugeln (nicht dargestellt). Die Kugelspindeleinrichtung 134, die im Wesentlichen parallel zu und zwischen den ersten und zweiten Seitenplatten 14, 16 angeordnet ist, erstreckt sich in einer ersten Richtung durch die Öffnung 12a der Motorplatte 12, um mit dem Servomotor 140 zusammenzuwirken, und sie erstreckt sich in der entgegengesetzten Richtung in Eingriff mit dem Formstempel 132. Das Mutterteil 138 ist innerhalb eines hohlen Eingriffsbereiches 132a (nicht dargestellt) des Formstempels 132 angeordnet und befestigt, und es wird entlang der Länge des Gewindeteiles 136 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in Reaktion auf den Servomotor 140 bewegt. Der Antrieb des Servomotors 140 wird durch eine programmierte Steuereinrichtung (nicht dargestellt), welche allgemein bekannt ist und die Form eines geeigneten programmierbaren Mikroprozessors aufweisen kann, gesteuert.
Ein linearer Messwandler (nicht dargestellt), der funktionell mit dem Formstempel 132 verbunden ist, erzeugt Positions-Rückkopplungssignale, die von der programmierbaren Steuereinrichtung verwendet werden, um eine erforderliche Position und Bewegung des Formstempels 126 zu erreichen. Dementsprechend wird der Servomotor 140 durch eine programmierte Steuerung betrieben, um den Formstößel 132 mittels verschiedener Hub-Betriebsarten anzutreiben, bei welchen die Position des Stößels, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung programmiert ist, um diese im Verlauf eines Hubes zu verändern und gleichzeitig zu beobachten. Die zuvor beschriebene, weiterentwickelte programmierbare Formbewegung trägt zur Flexibilität in der Weise bei, dass eine einzige flanschbildende Einrichtung in der Lage ist, eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen auszuführen. Z. B. kann eine einzige flanschbildende Einrichtung 10 einen ersten Flansch P in einem relativ dünnen Bereich des Werkstückes WP unter Verwendung einer langsameren Hubgeschwindigkeit und danach einen zweiten Flansch B in einem relativ dickeren Bereich des Werkstückes WP unter Anwendung einer größeren Hubgeschwindigkeit bilden. In einem anderen Beispiel kann die Taktzeit durch Veränderung der Geschwindigkeit des Formstößels 132 über den Formungstakt verringert werden, indem ein schneller Vorschub und ein schnelles Zurückziehen des Stößels mit einer geringen Geschwindigkeit während des tatsächlichen Formungs- und/oder Schneidvorganges kombiniert wird.
Nachdem ein Befestigungsflansch P (in 7 dargestellt) in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet worden ist, und bevor der Formstößel 132 ausgefahren wird, um den Formstempel 126 von dem Werkstück WP zurückzuziehen, ist es häufig erwünscht, eine Öffnung in dem angehobenen Befestigungsflansch P durch Stechen einer Öffnung, Stanzen einer Düse oder durch Schneiden auszubilden, um eine Befestigungsöffnung, z. B eine Bohrung H (die in 7 dargestellt ist) auszubilden, um die folgende Befestigung eines äußeren Karosseriebleches zu erleichtern. Das Stechen, Stanzen oder Schneiden des angehobenen Befestigungsflansches P kann in höchst geeigneter Weise durch die flanschbildende Einrichtung 10 ausgeführt werden, bevor sie vom Werkstück WP zurückgezogen wird. Zu diesem Zweck ist eine zweite Kugelspindeleinrichtung 134' vorgesehen, um die Stanze 34 in einer Weise anzutreiben, welcher der ähnlich ist, mit welcher der Formstempel 126 durch die Kugelspindeleinrichtung 134 angetrieben wird. Ein zweiter reversibler elektrischer Servomotor 140' ist an der Rückseite der Motorplatte 12 in Ausrichtung zur Öffnung 12b befestigt, um die zweite Kugelspindeleinrichtung 134' anzutreiben. Die zweite Kugelspindeleinrichtung 134' ist im Wesentlichen parallel und zwischen den ersten und zweiten Seitenplatten 14, 16 angeordnet und erstreckt sich in einer ersten Richtung durch die Öffnung 12b der Motorplatte 12, um mit dem zweiten Stellmotor 140' zusammenzuwirken, und sie erstreckt sich in die entgegengesetzte Richtung in Eingriff mit einem Stanzstößel 142. Ein Mutterteil 138 der zweiten Kugelspindeleinrichtung 134' ist innerhalb eines hohlen Eingriffsbereiches 142a (nicht dargestellt) des Stanzstößels 142 angeordnet und an diesem befestigt und wird entlang der Länge eines Gewindeteiles 136' in Vor wärts-/Rückwärtsrichtung in Abhängigkeit vom Servomotor 140' verschoben. Ein Laufwerk 146 ist an dem Stanzstößel 142 befestigt und erstreckt sich von diesem in aufwärtige Richtung. Eine Abstützung 148 ist an dem Laufwerk 146 in der Weise befestigt, dass die Stanze 34 dazwischen entfernbar befestigt werden kann. Dementsprechend treibt, wie in 6e dargestellt ist, der zweite Servomotor 140' die Stanze 34 durch den Bereich des angehobenen Befestigungsflansches P, welcher sich radial innerhalb dieses befindet und deshalb durch den Formstempel 126 nicht abgestützt wird, sowie in den hohlen mittleren Bereich 128 von diesem, um die Bohrung H zu stanzen (in 7 dargestellt).
Ein zweiter linearer Messwandler (nicht dargestellt), der funktionell mit dem Stanzstößel 142 verbunden ist, erzeugt Positions-Rückkopplungssignale, die durch die programmierbare Steuereinrichtung verwendet werden, um eine gewünschte Position und Bewegung für die Stanze 34 zu erreichen. Der zweite Servomotor 140' wird durch Programmsteuerungen betrieben, um den Stanzstößel 142 mittels verschiedener Hubbetriebsarten, in welchen die Stanzposition, -geschwindigkeit und -beschleunigung programmiert werden kann, um diese innerhalb eines einzigen Hubes zu variieren. Weil die Hublänge der Stanze 34 variabel ist, kann eine einzige flanschbildende Einrichtung 10 so gestaltet werden, dass sie eine Mehrzahl von Bohrungsgrößen und/oder Formen für unterschiedliche Anwendungen bildet. Zu diesem Zweck umfasst die Stanze 34, wie in 5 dargestellt, eine erste Schneidfläche 34a an einem Endbereich, und eine zweite Schneidfläche 34b ist in einem vorbestimmten axialen Abstand von dieser angeordnet. In einem Beispiel bildet die erste Schneidfläche 34a einen Kreis, und die zweite Schneidfläche 34b bildet ein Oval, welches radial den Kreis umgibt, welcher durch die erste Schneidfläche 34a gebildet wurde. Eine runde Bohrung kann durch Beschränkung der Hublänge der Stanze 34 in der Weise gebildet werden, dass nur die erste Schneidfläche 34a in das Werkstück WP eindringt, wobei die Hublänge sich derart ausdehnt, dass sowohl die ursprüngliche als auch die zweite Schneidfläche 34a, 34b durch das Werkstück WP hindurchgehen und einen länglichen Schlitz bilden.
Zusätzlich kann der zweite lineare Messwandler so gestaltet sein, dass er ein elektrisches Stromsignal für die Stanze 34 vorsieht, welches, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, für die Fehlererkennung des Stanzprozesses genutzt werden kann. Der Stanzwiderstand während des Eingriffes in das Werkstück WP erzeugt eine Stromimpulsspitze, die einen erfolgreichen Betrieb anzeigt, und umgekehrt zeigt das Fehlen einer Stromimpulsspitze an, dass die gewünschte Funktion nicht ordnungsgemäß durchgeführt wurde, (d. h. dass die Stanze gebrochen und nicht in das Werkstück WP eingedrungen ist). Deshalb kann die flanschbildende Einrichtung 10 so programmiert werden, dass sie automatisch abschaltet und einen Operator warnt, wenn die Stanzfunktion erstmals nicht erfolgreich war, und allen damit zusammenhängenden Problemen kann sofort entgegengewirkt werden.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es jedem Fachmann klar, das Veränderungen der Erfindung vorgenommen werden können, wie sie in den Patentansprüchen dargestellt sind, und in einigen Beispielen können bestimmte Merkmale der Erfindung mit Vorteil verwendet werden, ohne die entsprechende Anwendung von anderen Merkmalen. Dementsprechend dienen die hier verwendeten bildlichen und schriftlichen Materialien dazu, die Prinzipien der Erfindung darzustellen und nicht dazu, den Schutzumfang von diesen zu begrenzen. Obwohl die hier beschriebene Ausführungsform eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, ist es selbstverständlich, dass auch andere Formen zur Erfindung gehören, wenn sie unter den Schutzumfang der folgenden Patentansprüche fallen.

Claims

Programmierbare Vorrichtung (10) zur Umformung eines ersten Karosserieteiles, um einen Fläche zu schaffen, welche in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition exakt angeordnet und zur Befestigung eines zweiten Karosserieteiles angepasst ist, wobei die programmierbare Vorrichtung (10) umfasst: einen Amboss (36); eine programmierbare Einrichtung zur selektiven Bewegung des Ambosses (36) in die vorbestimmte genaue Bezugsposition in Bezug zum ersten Karosserieteil (WP); eine Einrichtung (10) zum Zusammenwirken mit dem ersten Karosserieteil (WP); eine Einrichtung (94) zum Verrasten und Festhalten der Einrichtung zum Zusammenwirken mit dem ersten Karosserieteil; eine bewegliche Formstanze, die mit dem Amboss (36) ausgerichtet ist, wobei die bewegliche Formstanze einen daran befestigten flanschbildenden Stempel (126) umfasst; und eine Antriebseinrichtung (134) zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung, wobei die Antriebseinrichtung (134) mit der Formstanze verbunden ist, um eine Verschiebung von dieser zu bewirken, wobei die Verschiebung der Formstanze das erste Karosserieteil (WP) zwischen dem flanschbildenden Stempel (126) und dem Amboss (36) verformt, um eine Oberfläche zu schaffen, die in der vorbestimmten genauen Bezugsposition exakt angeordnet ist.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Einrichtung zur programmierbaren Betätigung der Formstanze aufweist und die programmierbare Betätigungseinrichtung umfasst: einen reversiblen Servomotor (140), welcher mit der Antriebseinrichtung (134) zusammenwirkt, um eine Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung umzuformen; eine Einrichtung zur Programmierung der Hublänge der Antriebeinrichtung (134) zur Umwandlung der Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung; und eine Einrichtung zur Programmierung der Geschwindigkeit und Beschleunigung der Formstanze, um diese während des Hubes zu variieren.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung zum Verrasten und Festhalten eine Bearbeitungsabstützung umfasst, die einen inneren Rastmechanismus aufweist; sowie eine Einrichtung zum pneumatischen Betätigen und Festhalten des inneren Rastmechanismus der Bearbeitungsabstützung.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher der Amboss einen hohlen Abschnitt und eine einen Flansch berührende Oberfläche aufweist, und bei welcher weiterhin der flanschbildende Stempel einen hohlen mittleren Bereich aufweist.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei welcher die Einrichtung zum Zusammenwirken mit dem ersten Karosserieteil umfasst: eine Stirnplatte (26) mit einem hindurchgehenden Durchlass und einer Stützfläche, wobei die Stützfläche so gestaltet ist, dass sie mit dem ersten Karosserieteil zusammenwirkt; und eine Einrichtung zum zurückziehbaren Vorspannen der Stirnplatte (26) in eine vollständig ausgefahrene Position relativ zum Amboss, wobei das Zusammenwirken mit dem ersten Karosserieteil so gestaltet ist, dass es die vollständig ausgefahrene Vorspannung überwindet und die Stützfläche der Stirnplatte (26) um einen Betrag zurückschiebt, der erforderlich ist, um die den Flansch berührende Fläche mit der vorbestimmten genauen Bezugsposition auszurichten.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, welche weiterhin umfasst: eine Schneideinrichtung zur Einbringung einer Öffnung in den umgeformten Bereich des ersten Teiles, wobei die Schneideinrichtung innerhalb des hohlen Bereiches des Ambosses (36) angeordnet ist; und eine Einrichtung (134') zur programmierbaren Verschiebung der Schneideinrichtung durch den umgeformten Bereich des ersten Teiles (WP) und in den hohlen mittleren Bereich des flanschbildenden Stempels, um die Öffnung herzustellen.
Progammierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei welcher die Einrichtung (134') zur programmierbaren Verschiebung der Schneideinrichtung eine Einrichtung zum automatischen Erkennen umfasst, ob die Scheideinrichtung die Bildung der Öffnung verfehlt.
Programmierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei welcher die Einrichtung (134') zur progammierbaren Verschiebung der Schneideinrichtung eine servomotorbetriebene Kugelspindeleinrichtung umfasst, die eine Einrichtung zur Festsetzung einer Hublänge enthält, und die servomotorbetriebene Kugelspindeleinrichtung weiterhin eine Einrichtung zur Progammierung der Geschwindigkeit und Beschleunigung der Schneideinrichtung enthält, um diese im Verlauf des Hubes zu variieren.
Progammierbare Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, bei welcher die Schneideinrichtung eine Stanze umfasst, und die Stanze an einem Ende in einer ersten Schneidfläche endet, und die Stanze eine zweite Schneidfläche aufweist, die mit einem vorbestimmten axialen Abstand von der ersten Schneidfläche beabstandet ist, und die Stanze so gestaltet ist, dass sie eine Öffnung vorsieht, die durch Begrenzung der Hublänge eine erste Kontur in der Weise vorsieht, dass nur die erste Schneidfläche mit dem ersten Karosserieteil zusammenwirkt, und die Stanze weiterhin so gestaltet ist, dass sie eine Öffnung vorsieht, die durch Vergrößerung der Hublänge eine zweite Kontur in der Weise vorsieht, dass sowohl die erste als auch die zweite Schneidfläche mit dem ersten Karosserieteil zusammenwirken.
Vorrichtung (10) zur Umformung eines ersten Karosserieteiles (WP), um eine exakt angeordnete Fläche in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition zu schaffen, die zur Befestigung eines zweiten Karosserieteiles angepasst ist, wobei die Vorrichtung umfasst: einen festen Amboss (36) mit einem hohlen Bereich und einer einen Flansch berührenden Fläche; eine Einrichtung zur programmierbaren Bewegung des festen Ambosses, wobei die Einrichtung zur programmierbaren Bewegung so gestaltet ist, dass sie den festen Amboss (36) in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition anordnet; eine Stirnplatte, die eine Stützfläche aufweist, welche so gestaltet ist, dass sie mit dem ersten Karosserieteil (WP) zusammenwirkt, und die Stirnplatte weiterhin einen Durchlass aufweist, um welchen der feste Amboss (36) angeordnet wird; eine Einrichtung zum zurückziehbaren Vorschub der Stirnplatte in eine vollständig vorgeschobene Position relativ zum festen Amboss, wobei das Zusammenwirken mit dem ersten Karosserieteil so gestaltet ist, dass der vollständig ausgefahrene Vorschub überwunden wird und die Stützfläche mit der Stirnplatte (26) um einen Betrag zurückgeschoben wird, der erforderlich ist, um die den Flansch berührende Fläche in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition anzuordnen; eine Einrichtung zum pneumatischen Verrasten und Festhalten der Stirnplatte in der zurückgezogenen Position in der Weise, dass die Stützfläche in Kontakt mit der Außenfläche des ersten Karosserieteiles verbleibt; eine Formstanze, die mit dem Amboss ausgerichtet ist, wobei die bewegliche Formstanze einen daran befestigten Formstempel aufweist, und der Formstempel einen durch ihn hindurchgehenden hohlen mittleren Bereich besitzt; eine Einrichtung zur programmierbaren Verschiebung der Formstanze, um den Formstempel zu dem festen Amboss zu bewegen und dadurch das erste Formteil zwischen dem Formstempel und dem festen Amboss so zu verformen, dass die Außenfläche des verformten Bereiches des ersten Teiles exakt in der vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, bei welchem die Einrichtung (94) zum pneumatischen Verrasten und Festhalten der Stirnplatte eine Bearbeitungsabstützung aufweist, die einen inneren Rastmechanismus und einen pneumatischen Betätiger für die Bearbeitungsabstützung aufweist, der so gestaltet ist, dass er den inneren Rastmechanismus der Bearbeitungsabstützung berührt und festhält.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, welche weiterhin umfasst: ein Schneidwerkzeug zur Einbringung einer Öffnung durch den umgeformten Bereich des ersten Karosserieteiles, wobei das Schneidwerkzeug innerhalb des hohlen Bereiches des festen Ambosses (36) angeordnet ist; und eine Einrichtung zum programmierbaren Verschieben des Schneidwerkzeuges durch den umgeformten Bereich des ersten Karosserieteiles (WP) und in den hohlen mittleren Bereich des Formstempels, um die Öffnung herzustellen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, bei welcher die Einrichtung zum programmierbaren Verschieben des Schneidwerkzeuges eine Einrichtung zur automatischen Ermittlung umfasst, ob das Schneidwerkzeug die Bildung der Öffnung verfehlt hat.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, bei welcher sowohl die Einrichtung zum programmierbaren Verschieben der Formstanze als auch die Einrichtung zum programmierbaren Verschieben des Schneidwerkzeuges eine servomotorbetriebene Kugelspindeleinrichtung aufweist, und jede der servomotorbetriebenen Kugelspindeleinrichtungen eine Einrichtung zur Festsetzung der Hublänge besitzt; sowie eine Einrichtung zur Programmierung der Geschwindigkeit und Beschleunigung, um diese während des Ablaufs des Hubes zu variieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, bei welchem die Einrichtung zur Programmierung der Geschwindigkeit und Beschleunigung, um diese während des Ablaufes des Hubes zu variieren, eine Einrichtung zum Programmieren eines schnellen Vorschubes und einer schnellen Zurückziehung in Kombination mit einer langsamen Geschwindigkeit während der tatsächlichen Bearbeitung aufweist, wodurch die Gesamttaktzeit reduziert wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, bei welcher das Schneidwerkzeug einen Lochstempel umfasst und der Lochstempel an einem Ende in einer ersten Schneidfläche endet, wobei der Lochstempel eine zweite Schneidfläche aufweist, die in einem vorbestimmten axialen Abstand von der ersten Schneidfläche entfernt ist, und der Lochstempel so gestaltet ist, dass er eine Öffnung schafft, welche eine erste Kontur durch Begrenzung der Hublänge in der Weise vorsieht, dass nur die erste Schneidfläche mit dem ersten Karosserieteil zusammenwirkt, und der Lochstempel weiterhin so gestaltet ist, dass er eine Öffnung schafft, die eine zweite Kontur aufweist durch Vergrößerung der Hublänge in der Weise, dass sowohl die erste als auch die zweite Schneidfläche mit dem ersten Karosserieteil zusammenwirken.
Schneidwerkzeug (34), welches zum Schneiden eines Werkstückes vorgesehen ist, wobei das Schneidwerkzeug umfasst: ein längliches Körperteil mit einem ersten Endbereich und einem zweiten, dem ersten Endbereich gegenüberliegenden Endbereich; eine erste Schneidfläche, die an dem ersten Endbereich des Schneidwerkzeuges ausgebildet ist; mindestens eine zusätzliche Schneidfläche, die in einem vorbestimmten axialen Abstand von der ersten Schneidfläche ausgebildet ist; und eine Einrichtung zur Verschiebung des länglichen Körperteiles entlang seiner Achse in der Weise, dass das Werkstück selektiv mit einer Öffnung versehen wird, die eine Kontur aufweist, die durch die erste Schneidfläche gebildet wird, oder eine Öffnung, die eine deutlich unterschiedliche Kontur aufweist und durch eine der mindestens einen zusätzlichen Schneidflächen gebildet wird.
Vorrichtung zum mechanischen Betätigten und Festhalten des Eingriffes eines inneren Rastmechanismus einer Bearbeitungsabstützung, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse (62) mit einem Einlassende (64) und einem dem Einlassende gegenüberliegenden Auslassende (66), wobei das Auslassende (66) des Gehäuses (62) an der Bearbeitungsabstützung befestigt ist; ein Kolbeneingriffsteil, welches innerhalb des Auslassendes des Gehäuses angeordnet ist; eine Einrichtung (94) zum mechanischen Verrasten und Freisetzen, die innerhalb des Gehäuses (62) angeordnet ist, wobei die mechanische Rast- und Freisetzeinrichtung so gestaltet ist, dass sie das mit dem Kolben zusammenwirkende Teil in Eingriff mit der Bearbeitungsabstützung vorschiebt, um den inneren Rastmechanismus zu betätigen, wobei die mechanische Rast- und Freisetzungseinrichtung weiterhin so gestaltet ist, dass sie das Kolbeneingriffsteil von der Bearbeitungsabstützung freisetzt, um den inneren Rastmechanismus zu lösen; und eine Einrichtung zur selektiven Betätigung der mechanischen Rast- und Freisetzungseinrichtung, wodurch der innere Rastmechanismus der Bearbeitungsabstützung selektiv verrastet und gelöst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die Einrichtung zur selektiven Betätigung einen pneumatischen Kolben (44) umfasst, der mit dem Einlassende (64) des Gehäuses (62) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei welcher die mechanische Rast- und Freisetzungseinrichtung eine Kniehebel-Rasteinrichtung umfasst, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und die Kniehebel-Rasteinrichtung eine Mehrzahl von gelenkig miteinander im Eingriff stehenden Verbindungsteilen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher mindestens eines der Mehrzahl von gelenkig ineinander eingreifenden Verbindungsteilen einen Hebelarm umfasst, der von diesen ausgeht, wobei der Hebelarm in einem Endbereich endet, der mit dem pneumatischen Kolben verbunden ist, wodurch die Verschiebung des Hebelarmes in einer ersten Richtung ein Trägheitsmoment ausübt, welches dazu dient, die Verbindungsteile zueinander auszurichten, wodurch die Kniegelenk-Rasteinrichtung verrastet wird, und die Verschiebung des Hebelarmes in eine zweite Richtung ein Trägheitsmoment ausübt, welches dazu dient, die Ausrichtung der Verbindungsteile zu beseitigen, und dadurch die Kniegelenk-Rasteinrichtung freizusetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher das Gehäuse (62) weiterhin einen offenen oberen Bereich und einen unteren Bereich, der dem offenen oberen Bereich gegenüberliegt, umfasst, wobei der untere Bereich eine durch ihn hindurchgehende Öffnung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, welche weiterhin einen Stützbolzen (116) aufweist, der durch die Öffnung in den unteren Bereich (72) des Gehäuses eingefügt ist, wobei der Stützbolzen (116) so gestaltet ist, dass er die Mehrzahl der Verbindungsteile abstützt und eine Übersteuerung von diesen verhindert.
Vorrichtung nach Anspruch 23, welcher weiterhin eine obere Platte des Gehäuses umfasst, und die obere Platte so gestaltet ist, dass sie die Mehrzahl von Verbindungsteilen festhält, und eine Übersteuerung von diesen verhindert.
Verfahren zur Umformung eines ersten Teiles, um eine Fläche zu bilden, welche exakt in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet und zur Verbindung mit einem zweiten Teil vorgesehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Vorsehen einer Vorrichtung zur genauen Anordnung, welche einen festen Amboss (36) aufweist; Bewegen der Vorrichtung für die genaue Anordnung in Berührung mit dem ersten Teil (WP) in der Weise, dass der feste Amboss (36) mit der vorbestimmten genauen Bezugsposition ausgerichtet ist; Anordnen des ersten Teiles (WP) relativ zur vorbestimmten genauen Bezugsposition; mechanisches Verrasten der Anordnungseinrichtung in ihrer Position; Vorsehen einer Formstanze, die mit dem Amboss (36) ausgerichtet ist, wobei die Formstanze eine an ihr befestigten Formstempel (126) aufweist; und programmierte Verschiebung der Formstanze, um den Formstempel (126) zu dem festen Amboss (36) zu bewegen und dadurch das erste Teil (WP) mit dem Formstempel (126) und dem festen Amboss (36) in der Weise zu verformen, dass die Außenfläche des verformten Bereiches des erste Teiles (WP) exakt in der vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 25, welches weiterhin den Schritt des Vorsehens eines Schneidwerkzeuges (34) enthält, welches umfasst: eine längliches Körperteil mit einem ersten Endbereich und einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich; eine erste Schneidfläche, die am ersten Endbereich des Schneidwerkzeuges ausgebildet ist; und mindestens eine zusätzliche Schneidfläche, die in einem vorbestimmten axialen Abstand von der ersten Schneidfläche ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 26, welches weiterhin den Schritt der programmierten Verschiebung des Schneidwerkzeuges (34) in der Weise umfasst, dass das erste Teil (WP) selektiv mit einer Öffnung versehen wird, die eine Kontur aufweist, welche durch die erste Schneidfläche gebildet wird oder eine Öffnung, welche eine deutlich abweichende Kontur aufweist, die durch eine der mindestens einen zusätzlichen Schneidflächen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem der Schritt der programmierten Verschiebung des Schneidwerkzeuges (34) weiterhin den Schritt des Vorsehens einer Einrichtung zur automatischen Ermittlung umfasst, ob das Schneidwerkzeug (34) die Bildung der Öffnung verfehlt hat.
Verfahren nach Anspruch 27, bei welchem sowohl der Schritt der programmierten Verschiebung der Formstanze als auch der Schritt der programmierten Verschiebung des Schneidwerkzeuges (34) weiterhin den Schritt der Erhöhung der Verschiebungsgeschwindigkeit während eines vorbestimmten Intervalls für jeden Takt umfasst, so dass die Gesamttaktzeit reduziert wird.