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Die Erfindung betrifft eine mit einem Halteelement ausgestattete, als Handhabungsvorrichtung ausgeführte Vorrichtung zur vorübergehenden Übernahme der Traglast bei der Montage und/oder Demontage einer Fahrzeugtür von einer Fahrzeugkarosserie, die insbesondere mittels eines Gelenkes, lösbar miteinander verbunden sind.
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Moderne Konzepte im Karosseriebau haben dazu geführt, dass die Fahrzeugtüren mittels ihrer Gelenke zunächst vor einem Lackierprozess an der Fahrzeugkarosserie angeordnet werden, um diese gemeinsam dem Lackierprozess zu unterziehen. Anschließend werden die Fahrzeugtüren jedoch wieder von der Fahrzeugkarosserie entfernt, um Montagearbeiten im Fahrzeuginnenraum sowie die Ausstattung der Fahrzeugtüren mit dort anzuordnenden Bauteilen zu erleichtern.
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Die Demontage der Fahrzeugtüren und die dezentrale Türenfertigung hat verschiedene Vorteile, beispielsweise die Vermeidung von Beschädigungen während des Einbaues des Interieurs, die Reduzierung der Laufwege um die Fahrzeugtüren herum, die sich auf mehrere Kilometer addieren können, sowie die Reduzierung des Aufwandes komplexer Montagevorgänge an dem Fahrzeug.
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Weiterhin kann die Türenmontage in einem separaten dezentralen Montagebereich unter optimaleren Bedingungen erfolgen.
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Bisher werden Fahrzeugtüren typischerweise durch Greifen am Innenblech, Saugen mittels Vakuumsaugern am Außenblech oder durch vertikales Spannen der Fahrzeugtür zwischen der Unterkante der Fahrzeugtür und der Austrittsöffnung der Fensterscheibe realisiert.
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Die hierfür erforderliche Antriebsleistung der auch als Manipulatoren bezeichneten Vorrichtungen wird durch pneumatische Systeme bereitgestellt, um so die Traglast der Fahrzeugtür einschließlich gegebenenfalls damit verbundener Komponenten ausgleichen zu können. Erkannt werden die Lasten entweder von einer automatischen Waage der Vorrichtung oder aufgrund einer Voreinstellung des Bedieners.
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Die
DE 37 26 292 C1 offenbart ein Verfahren zur Montage von Fahrzeugtüren und zum Transport zu einer Fahrzeugtüren-Montagestation. Die erneute Montage der komplettierten Fahrzeugtür erfolgt schließlich an das in parallelen Arbeitsschritten inzwischen weiter fertiggestellte Fahrzeug.
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Die Montage der Kraftfahrzeugtür erfolgt gemäß der
DE 32 09 052 C2 derart, dass der Aggregateträger mit den Aggregateteilen vormontiert wird, um danach dem die tragende Struktur bildenden Fahrzeugtürkörper wieder zugeführt und mit diesem verbunden werden.
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Die wiederholte Montage und Demontage der Fahrzeugtürscharniere, die üblicherweise im Bereich der sich relativ zueinander bewegenden Bauteile der Fahrzeugtür und der Fahrzeugkarosserie vorgenommen wird, birgt das Risiko einer Beschädigung der Kontaktflächen und weiterer Bauteile. In der Folge kann es zu einer Fehlstellung der Fahrzeugtür, einem Komfortverlust bei der Bedienung oder zu einem vollständigen Versagen des Fahrzeugtürscharniers kommen. In der Praxis erfordert der Schutz der betreffenden Bereiche umfangreiche Schutzvorkehrungen.
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Die
DE 32 44 053 A1 beschreibt einen Handlingsroboter, der bei der automatischen Farbbeschichtung von Fahrzeugkarosserien in einer Transportstraße eingesetzt wird. Der Handlingsroboter umfasst einen drehbaren Arm mit einem Betätigungsorgan und einen Türgreifer, um die Fahrzeugtür zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position zu verschwenken. Zur Kraftübertragung wird gemäß einer Ausführungsform der Türgreifer über der Fahrzeugtür positioniert und dann ein Finger an dem Arm in einen Schlitz eines Fensterhebers der Fahrzeugtür gedrückt, der für den Fensterheber vorgesehen ist. Ein Anschlag dient als Widerlager zur Begrenzung der Drücktiefe und der Lage des Fingers.
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Weiterhin ist aus der
DE 103 46 054 A1 eine Vorrichtung bekannt, die an der Fahrzeugtür lösbar angebracht wird und die mindestens ein Führungselement für den Handlingsroboter aufweist. Ein mit dem Handlingsroboter zusammenwirkendes Führungselement leitet das für die Öffnungsbewegung der Fahrzeugtür vorgesehene Bauteil vor Beginn der Öffnungsbewegung derart, dass dieses in die vorgesehene Position in einen Fensterschacht der Fahrzeugtür gelangt. Dazu kann beispielsweise ein mindestens abschnittsweise plattenförmiges Führungselement verwendet werden.
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In der Praxis haben solche Handhabungsvorrichtungen oftmals bauartbedingt ein Eigengewicht von weit mehr als 100 kg. Hinzu kommt das Eigengewicht der Fahrzeugtür, das in der Praxis 20 kg deutlich übersteigen kann. Somit entlastet die Vorrichtung zwar den Bediener von der Gewichtskraft der Fahrzeugtür, jedoch erfolgt die Transferbewegung zwischen dem Einbauort und dem Ort der Bereitstellung der Fahrzeugtür rein manuell durch den Bediener. Hierbei wirkt sich das hohe Gesamtgewicht der Vorrichtung und der Fahrzeugtür aufgrund der bei der Einleitung der Bewegung zu überwindenden Massenträgheit hinderlich aus.
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Das hohe Eigengewicht der Vorrichtung im Verhältnis zu dem vergleichsweise geringen Produktgewicht hat dazu geführt, dass dem Einsatz und der Nutzung derartiger Vorrichtungen in der Produktion eine ablehnende Haltung der betroffenen Bediener entgegensteht. Infolgedessen werden die Fahrzeugtüren derzeit oftmals wieder rein manuell montiert und demontiert.
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Um diesem produktionstechnisch und ergonomisch nachteiligen Umstand entgegenzuwirken, sind bereits Bestrebungen bekannt geworden, um das Gesamtgewicht der Vorrichtung zu reduzieren und die Bedienbarkeit zu vereinfachen.
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So wurde beispielsweise daran gedacht, die äußeren Abmessungen der Vorrichtung, insbesondere der Stellbereiche der Greifer zu reduzieren und die zur Übertragung der Spannkraft erforderliche Kinematik so kompakt und einfach wie möglich zu gestalten.
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Weiterhin kann auch ein konsequenter Leichtbau das Gesamtgewicht weiter reduzieren. Allerdings finden diese Bestrebungen ihre Grenzen bei der sicheren und zuverlässigen Kraftübertragung, die stets gewährleistet sein muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, das Eigengewicht der Vorrichtung wesentlich zu reduzieren und dabei zugleich eine zuverlässige Kraftübertragung auch bei verschiedenen Bauarten und Varianten von Fahrzeugtüren sicherzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Spannvorrichtung mehrere zwischen insbesondere parallelen, insbesondere einen Fensterschacht begrenzenden Innenwandflächen der Fahrzeugtür positionierbare, paarweise zusammenwirkende Spannflächen aufweist, die in der traglastaufnehmenden Fixierposition gegen einander gegenüberliegende Innenwandflächen anliegen, und die in der Arbeitsposition einen Abstand gegenüber den Innenwandflächen aufweisen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die zur sicheren Fixierung der Fahrzeugtür erforderliche Spannvorrichtung konstruktiv dann besonders einfach und kompakt ausgeführt werden kann, wenn diese Spannflächen nicht etwa wie beim Stand der Technik einen Teilbereich der Fahrzeugtür zwischen sich einspannen. Vielmehr macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, dass jede Fahrzeugtür grundsätzlich mit einem schachartigen Innenbereich begrenzt durch Innenwandflächen ausgestattet ist, die sich optimal zu Krafteinleitung eignen. Hierzu wird also die Fixierkraft durch eine Bewegung erreicht, bei der die Spannflächen in einander entgegengesetzte Richtungen voneinander weg bewegt werden, wodurch hohe Haltekräfte realisiert werden können. Somit ist der Abstand der paarweise zusammenwirkenden Spannflächen in der Fixierposition größer als in der Arbeitsposition, in welcher die Spannflächen mit ausreichendem Abstand zu den Innenwandflächen problemlos zwischen diesen positioniert und ausgerichtet werden können. Es ist leicht verständlich, dass die zur Erzeugung einer Expansion erforderlichen Kräfte eine weitaus einfacher aufgebaute Anlagentechnik erfordern als eine aus dem Stand der Technik bekannte gekoppelte Bewegung verschiedener Spannelemente, welche einen Türabschnitt zwischen sich einschließen.
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Mehr noch hat es sich bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, dass sich die Spannflächen selbsttätig zwischen den Innenwandflächen zentrieren, sodass eine exakte Positionierung entgegen dem Stand der Technik, bei dem die Spannmittel oftmals nur innerhalb einer Sollposition eine zuverlässige Fixierung gestatten, nicht erforderlich ist. Somit wird die Handhabung weiter vereinfacht und die Dauer zur Fixierung der Fahrzeugtür weiter reduziert.
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Darüber hinaus wird auch das Risiko einer Beschädigung bereits dadurch weitgehend vermieden, dass die Spannflächen gegen Innenwandflächen außerhalb des Sichtbereiches angelegt werden. Selbst wenn es dort zu einem möglichen Abrieb der Oberfläche kommen sollte, weil beispielsweise Fremdpartikel zwischen die Anlagefläche und die Innenwandfläche gelangt sind, so sind derartige Beeinträchtigungen vernachlässigbar.
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Die Spannflächen könnten im Bereich von Ausnehmungen der Innenwandflächen Hinterschneidungen bilden, sodass ein Abgleiten der Spannflächen von der Innenwandfläche in der Fixierposition ausgeschlossen ist. Demgegenüber lässt sich der Handhabungsaufwand in einfacher Weise dadurch weiter vermindern, dass die Spannflächen kraftschlüssig gegen die Innenwandflächen anlegbar sind, sodass die Fixierung zwischen den Innenwandflächen nicht nur in einer einzigen vorbestimmten Position erfolgen kann. Wesentlich ist lediglich der flächige, insbesondere vollflächige Kontakt der Anlageflächen mit der jeweiligen Innenwandfläche, sodass nur das vollständige Eintauchen der Spannflächen in den Schacht sichergestellt bzw. gegebenenfalls überprüft werden muss.
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Die Spannflächen könnten jeweils durch Flächenabschnitte eines Expansionskörpers gebildet sein, welcher mit einem Fluiddruck beaufschlagt wird und sich dadurch gegen die Innenwandflächen der Fahrzeugtür anlegt, wobei die Fixierung auch komplexer Topographien in der Oberflächenstruktur der Innenwandfläche problemlos möglich ist. Weiterhin können die Spannflächen auch durch insbesondere ebene Formkörper realisiert sein, die außenseitig an dem Expansionskörper angebracht sind oder mit diesem in Wirkverbindung stehen.
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Darüber hinaus können die Anlageflächen auch durch Umfangsflächen eines Exzenterkörpers realisiert werden, um so durch eine einfache Drehbewegung einen Kontakt der Anlageflächen an den Innenwandflächen herzustellen und die erforderliche Spannkraft zu übertragen. Die gegen die gegenüberliegenden Innenwandflächen anlegbaren Spannflächen könnten dabei Flächenbereiche eines jeweiligen oder desselben Exzenterkörpers sein.
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Eine besonders praxisnahe Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass die Spannvorrichtung translatorisch bewegliche Spannflächen aufweist, die paarweise in einander entgegengesetzte Richtung beweglich sind, sodass vergleichsweise große Spannflächen zur Kraftübertragung genutzt werden können, wobei die Kraftübertragung zudem auch bei unterschiedlich beabstandeten Innenwandflächen unverändert ist. Dabei können die Spannflächen durch jeweils einen Antrieb ansteuerbar oder durch einen gemeinsamen Antrieb relativ zueinander beweglich sein. Beispielsweise können die Spannflächen durch eine Gewindespindel verbunden sein.
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Indem die Spannflächen paarweise kinematisch gekoppelt sind, wird durch den Antrieb lediglich die Relativposition der Spannflächen verändert, sodass es zu einer selbsttätigen Positionierung zwischen den Innenwandflächen kommt. In der Praxis wird daher stets zunächst eine erste Anlagefläche gegen die Innenwandfläche angelegt, sodass anschließend der Abstand der zweiten Anlagefläche von der ersten Anlagefläche soweit verringert wird, bis ein zuverlässiger Kontakt dieser weiten Anlagefläche an der gegenüberliegenden Innenwandfläche eingestellt ist.
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Die erforderliche Antriebsleistung kann durch einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb bereitgestellt werden, wobei die Antriebsleistung, insbesondere des hydraulischen Antriebes, zugleich für mehrere Spannflächenpaare bereitgestellt werden kann.
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Indem die Spannvorrichtung zumindest zwei Spannflächenpaare aufweist, die jeweils durch zwei relativ zueinander bewegliche Spannflächen gebildet sind, wird nicht nur die übertragbare Fixierkraft erhöht, sondern auch eine unerwünschte Einleitung von Drehmomenten in die Spannflächen vermindert. Zudem wird so eine definierte Spannebene parallel zu den Innenwandflächen definiert, die beispielsweise auch mittels einer zugeordneten Sensorik erfasst werden kann.
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Indem die Spannflächenpaare relativ zueinander schwimmend angeordnet sind, also nicht nur die Spannflächen der Spannflächenpaare, sondern auch mehrere Spannflächenpaare relativ zueinander selbstzentrierend ausgeführt sind, werden Bedienfehler nahezu ausgeschlossen.
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Die Fixierposition könnte durch eine weggesteuerte Krafteinleitung erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn die Spannflächen kraftgesteuert beweglich angeordnet sind, sodass beispielsweise auch unterschiedliche Abstände der Innenwandflächen durch mehrere Spannflächenpaare ausgeglichen werden können. Insbesondere kann dadurch auf alle Spannflächen dieselbe Fixierkraft übertragen werden.
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Die Vorrichtung kann in vielen unterschiedlichen Bauformen realisiert werden. Besonders praxisgerecht ist es, wenn die Vorrichtung zur Deckenmontage in einer C-Bügel- oder Parallelogramm-Bauform ausgeführt ist, wodurch sich das Eigengewicht der Vorrichtung weiter reduzieren lässt.
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Eine weitere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform wird dadurch realisiert, dass die Vorrichtung einen Sensor zur Erfassung der Eintauchtiefe parallel zu der Ebene der Spannflächen aufweist. Durch einen solchen als Tiefenanschlag wirkenden Sensor wird eine ausreichende Eintauchtiefe bzw. Überlappung der Spannflächen mit den Innenwandflächen überwacht, sodass die Fixierposition der Anschlagflächen nur dann aktiviert wird, wenn eine ausreichende Kontaktfläche der Spannflächen an den Innwandflächen sichergestellt ist. Bei einer einfachen Variante ist der Sensor als ein Drucktaster ausgeführt, welcher sich gegen einen den Schacht einschließenden Randbereich anlegt und dadurch ein Freigabesignal auslöst.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Drehmomentabstützung aufweist, um so Auslenkungen der an der Vorrichtung fixierten Fahrzeugtür ohne eine Beschädigung der Vorrichtung aufnehmen und in die Tragstruktur einleiten zu können.
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Die Spannflächen könnten zur Optimierung der Kraftübertragung mit einem Magnet oder einem Saugnapf ausgestattet sein. Besonders praxisgerecht ist hingegen eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Spannfläche eine Struktur oder eine reibkrafterhöhende Oberflächenbeschaffenheit aufweist, um die erreichbare Reibkraft zu erhöhen. Selbstverständlich kann die Spannfläche auch austauschbare Flächenelemente aufweisen, um so eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Oberflächeneigenschaften der Innenwandflächen vornehmen zu können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei automatisierten Fertigungseinrichtungen eingesetzt werden. Besonders sinnvoll ist es jedoch, wenn die Vorrichtung als manuell bewegliche bzw. betätigbare Handhabungsvorrichtung ausgeführt ist, sodass der Bediener von der Gewichtskraft entlastet wird, jedoch die Bewegung und Positionierung der Vorrichtung und der damit fixierten Fahrzeugtüre selbst vornimmt. Obwohl sich die Erfindung in erster Linie für Einsatzwecke im Automobilbau eignet, sind auch Anwendungen im Flugzeugbau, Schiffbau und bei der Herstellung von Schienenfahrzeugen in ebenso erfolgversprechender Weise realisierbar.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Diese zeigt in
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1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Spannvorrichtung;
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2 eine Prinzipdarstellung einer Arbeitsposition und einer Fixierposition der Spannvorrichtung;
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3 eine Variante einer Spannvorrichtung mit einer Exzenterverstellung;
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4 eine Variante einer Spannvorrichtung mit einem Expansionskörper.
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Eine erfindungsgemäße, als Handhabungsvorrichtung ausgeführte Vorrichtung 1 zur vorübergehenden Übernahme der Traglast und deren Fixierung wird nachstehend zunächst anhand der 1 und 2 näher erläutert. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise für den Einsatz bei der Montage und Demontage einer nicht gezeigten Fahrzeugtür im Karosseriebau bestimmt, um die Fahrzeugtür nach der Lackierung von einer Fahrzeugkarosserie zu trennen und dezentral mit allen erforderlichen Funktions- und Ausstattungselementen zu bestücken. Zu diesem Zweck hat die Vorrichtung 1 eine Spannvorrichtung 2 mit mehreren zwischen insbesondere parallelen, einen Fensterschacht begrenzenden Innenwandflächen 3 der Fahrzeugtür positionierbaren, paarweise zusammenwirkenden Spannflächen 4.
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Wie insbesondere in 2 zu erkennen, liegen die Spannflächen 4 in der traglastaufnehmenden Fixierposition gegen die einander gegenüberliegenden Innenwandflächen 3 an und übertragen eine kraftschlüssige Haltekraft. In der lediglich gestrichelt dargestellten Arbeitsposition der Spannflächen 4 weisen diese einen Abstand gegenüber den Innenwandflächen 3 auf und können dadurch von einem Bediener problemlos in den Zwischenraum zwischen den Innenwandflächen 3 eingeführt werden.
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Die Spannflächen 4 sind translatorisch in einander entgegengesetzte Richtungen 5 beweglich und derart paarweise kinematisch gekoppelt, dass die Kraftbeaufschlagungen auf die gegenüberliegenden Innenwandflächen 3 übereinstimmt. Hierzu wird die Kraft mittels eines Druckmediums übertragen, um so einen nicht gezeigten Kolben zu betätigen, durch den die translatorische Bewegung erfolgt. Jeweils zwei relativ zueinander bewegliche Spannflächen 4 bilden ein Spannflächenpaar, wobei mehrere Spannflächenpaare so angeordnet sind, dass diese Lagefehler selbsttätig ausgleichen können und durch eine kraftgesteuerte Druckbeaufschlagung alle Spannflächen 4 mit derselben Kraft gegen die jeweilige Innenwandfläche 3 anliegen, selbst wenn die gegenüberliegenden Innenwandflächen 3 unterschiedliche Abstände aufweisen. Um eine Positionierung der Spannflächen 4 vor der Einstellung der Fixerposition sicherzustellen, ist die Vorrichtung mit einem Sensor 6 ausgestattet, der als Tiefenanschlag dient und die Druckbeaufschlagung solang unterbricht, bis die Sollposition in der Richtung parallel zu der Ebene der Innenwandflächen 3 erreicht ist.
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Ergänzend ist in 3 noch eine Variante einer Vorrichtung 7 dargestellt, bei der die Spannflächen 4 nicht durch eine translatorische Bewegung, sondern durch eine Drehbewegung gegen die gegenüberliegenden Innenwandflächen 3 anlegbar sind. Hierzu sind die Spannflächen 4 als Umfangsflächen jeweils eines Exzenterkörpers 8 ausgeführt, die beispielsweise durch nicht dargestellte Zahnräder kinematisch gekoppelt sein können. Entsprechend der Winkelstellung wird so der Abstand der wirksamen Spannflächen 4 relativ zueinander eingestellt und die in der dargestellten Fixierposition übertragbare Haltekraft eingestellt. In der lediglich gestrichelt dargestellten Arbeitsposition können die Exzenterkörper 8 hingegen problemlos in den Zwischenraum der Innenwandflächen 3 eingeführt werden.
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Schließlich zeigt 4 noch eine weitere Variante einer Vorrichtung 9, bei der die kraftschlüssige Fixierung durch einen Expansionskörper 10 erreicht wird. Hierzu sind die Spannflächen 4 durch jeweils einen auf den beiden gegenüberliegenden Außenseiten einer Halteplatte 11 angeordneten Expansionskörper 10 gebildet, der mit Druckluft beaufschlagt wird und sich auf diese Weise auch gegen eine konturierte Oberflächenbeschaffenheit der Innenwandflächen 3 zuverlässig anlegt. Zum Schutz der Expansionskörper 10 sind diese außenseitig mit einer flexiblen, aber durchstichfesten Schicht 12 ausgestattet, die zugleich eine reibkrafterhöhende Oberflächenbeschaffenheit aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3726292 C1 [0007]
- DE 3209052 C2 [0008]
- DE 3244053 A1 [0010]
- DE 10346054 A1 [0011]