用于将灯罩与照明装置的壳体接合的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于将灯罩与机动车的照明装置的壳体接合的设备和方法。

背景技术：

在将照明装置、例如尾灯装入机动车的车身时，一个重要的要求是：在已装入的照明装置和车身之间的缝隙走向或接缝走向尽可能少地偏离预定的走向以及因此尽可能齐平。但在制造照明装置时可能会出现较大的容许偏差，因为灯罩以及照明装置的壳体由一种塑料材料构成，在塑料材料的情况下，在制造时可能由于大量生产离差而产生翘曲，翘曲在灯罩安装在壳体上时以及也在之后插入机动车的车身时可能产生影响。灯罩通常借助接合工序、特别是焊接工序以如下方式与壳体连接，即，在灯罩的边缘区域和壳体的边缘区域之间形成焊接连接。

出于方法技术上的原因，借助在焊接区域下方在壳体边缘上的支撑实现接纳，以便吸收需要的焊接力。因此壳体可以不在用户侧的基准点系统3-2-1上在焊接接纳部中对准，因而就此中断了所需的连续的尺寸链。

由de102010024169a1已知一种方法，借助该方法应当最小化照明装置的、特别是照明装置灯罩的以及车辆车身的位置偏差。这应当由此达到，即，在壳体和灯罩之间作用的支承点以如下方式配设有公差补偿区域，即，壳体和灯罩在它们有待彼此接合的边缘区域上分别具有喷铸的公差补偿区域。在该方法中，首先测量壳体在形成在壳体上的用于灯罩的支承点和多个形成在机动车车身上的固定点之间的公差状况，其中，在所述固定点上固定着壳体的相应的固定元件。根据壳体的公差状况确定须从至少一个支承点的公差补偿区域去除的材料量，因此灯罩在安装位置中可以尽量与车身齐平地布置在壳体上。之后，从所述至少一个支承点的公差补偿区域在精加工的范畴内去除已确定的材料量。紧接着相对壳体布置灯罩，其中，灯罩通过带有公差补偿区域的支承点被定位在安装位置中。最后，灯罩与壳体在该安装位置中借助焊接方法接合。这种用于公差补偿的方法包括多个加工步骤，因此需要高昂的耗费。

与机械的精加工相反的是，通常如下进行对构件、如灯罩和壳体的校准：在测量相对壳体的位置的基础上，在一个处于下游的、又绘出了基准系统rps的测量工序中确定了灯罩位置和相关的偏差。在测量记录的基础上紧接着重新对准灯罩。但该对准过程仅考虑到了大量有关总体分布的偏差。若分布应当非居中地处在上公差极限和下公差极限之间，那么进行分布的平均值移动。安装员紧接着获得了灯罩相对壳体的位置一次，目标是在两侧有相同的缝隙走向。安装员在此原则上假设一种稳定的离差并且试图居中地获得所述工序在上公差极限和下公差极限之间的位置。这种生产工序/生产流程因此具有巨大的弱点，因为它仅规定稳定的生产工序或在零件制造/预制中的“0”构件。来自零件制造或预制的所有出现的离差在对准之后因此1：1地生效并且反映到了所接合的构件上。安装员因此必须持久地介入工序，以便反复重新获得从极限出来的测量点。这涉及到故障查找、对连续的生产工序的介入和正好在生产领域内引起高成本的其它措施。但限制了构件彼此间在移动方面的几何裕量。

技术实现要素：

因此本发明的任务是，提供一种用于将灯罩与机动车的照明装置的壳体接合的设备和方法，借助所述设备以及借助所述方法可以在高精度且耗费同时减小的情况下进行和实施灯罩与壳体的接合。

用按照独立权利要求1的特征所述的设备和用按照独立权利要求7的特征所述的方法来解决按本发明的任务。本发明的优选的设计方案和扩展设计在从属权利要求中给出。

按本发明的设备具有用于接纳并紧固壳体的接纳装置以及用于将灯罩定位在壳体上的预定心装置，其中，预定心装置具有框架元件和多个固定在该框架元件上的用于接纳灯罩的定位元件，其中，预定心装置的框架元件在预定心过程期间与所接纳的灯罩一起能相对接纳装置运动，使得该灯罩能对准接纳在接纳装置中的壳体的基准点系统。

在按本发明的设备中，通过设置预定心装置创造出一种公差补偿系统，该公差补偿系统实现了灯罩以极高的精度在壳体上的定位，因而在装入机动车的车身时，灯罩能尽可能公差最小地与包围该灯罩的车身齐平。预定心装置实现了灯罩相对布置在固定的限定的位置中的壳体的定位。

按照本发明，按本发明的用于接合的设备在此包括每个用于将灯罩布置到照明装置的壳体上的设备，其中，接合包括灯罩的定位。概念“接合”在此指的是带有或不带有在接合对象之间的固定或材料接合的、力锁合的或摩擦锁合的连接的布置、定位和/或对准的每一种形式。因此，接合设备不必强制性地设计用于材料接合地连接两个接合对象。因此，在当前，接合也可以指的是基本上或仅针对接合对象彼此间的定位的过程。

壳体为此在接纳装置中被接纳在由基准点系统限定的位置中。基准点系统具有至少两个、优选三个布置在一个平面内的基准点，在基准点上，壳体能限定地定位在接纳装置中。借助预定心装置，灯罩可以对准为壳体限定的基准点系统，因而实现了灯罩相对壳体的尽可能准确的和限定的对准。预定心装置具有一个框架元件和多个固定在该框架元件上的用于接纳灯罩的定位元件。框架元件以能运动的方式被支承，因而定位元件以及因此接纳在所述定位元件之间的灯罩能通过框架元件的运动相对接纳装置运动。框架元件能与所接纳的灯罩一起运动，使得该框架元件能相对接纳在接纳元件中的壳体移入到限定的位置中。若框架元件相对壳体对准，那么牢固地布置在框架元件上的定位元件也相对壳体对准，因而接纳在定位元件之间的灯罩也相对接纳在接纳装置中的壳体对准。在预定心过程之后，当灯罩在一个优化的位置中相对壳体对准时，可以实现接合过程、特别是焊接过程，以便将灯罩与壳体材料接合地连接。

所述设备优选具有基板，该基板在安装过程中事先相对头部件对准，接纳装置被牢固地定位在该基板上并且预定心装置的框架元件以能运动的方式支承在该基板上。框架元件优选以能运动的方式支承在基板上，使得框架元件能平行于基板的面移动、即平面地移动。通过接纳装置和框架元件以及因此预定心装置在同一基板上的定位，可以实现预定心装置相对接纳装置的限定的定位。

为了框架元件的能运动的支承，可以在框架元件的朝着基板的方向指向的底侧上分布式布置着多个轴承元件。通过轴承元件可以实现框架元件沿基板的特别简单的可移动性。轴承元件例如被构造成球轴承并且优选均匀地分布式布置在框架元件的面上，因而尤其能避免框架元件在基板上运动时的倾斜运动。球轴承可以被构造成球形衬套。通过定位套实现对框架元件的锁止。

框架元件优选相对接纳装置布置成，使得框架元件环形地包围接纳装置和/或具有至少一个矩形的或环形的、特别是闭合的轮廓。框架元件因此可以围住接纳装置。框架元件在此用其朝接纳装置方向指向的内面与接纳装置的朝框架元件指向的外面间隔开距离，因而可以保证框架元件相对接纳装置的充分的运动自由度。框架元件在此可以具有任意的形状，其中，框架元件的内面的轮廓或造型优选与接纳装置的外面的轮廓或造型匹配。

在框架元件上例如构造有用于将框架元件定位在壳体的基准点上的止挡元件。借助止挡元件可以进行框架元件相对壳体的对准。框架元件在此可以运动成，使得框架元件用其止挡元件贴靠在壳体上。由此也实现了框架元件对准壳体的基准点系统。止挡元件可以例如构造成形成在框架元件的朝着接纳装置的方向指向的内面上的突出部的形式，所述突出部从框架元件的内面突出。

在基板上例如接纳有促动器，利用促动器能将框架元件与灯罩一起通过止挡元件固紧在壳体上。灯罩为此被预定心装置的定位元件以如下方式接纳，即，灯罩在一个平行地在基板上方的平面内进行平面运动的情况下被固紧在框架元件上。

为此可以这样构造定位元件，使得一定数量的定位元件被构造成能主动操纵的滑块以及一定数量的定位元件被构造成用于夹紧地接纳灯罩的被动的弹性滑动体，其中，构造成滑块的定位元件的数量优选相当于构造成弹性滑动体的定位元件的数量。灯罩可以贴靠在构造成滑块的定位元件上以及紧接着用构造成弹性滑动体的定位元件相对所述滑块固紧。每一个滑块在此优选分别与一个弹性滑动体对置。

此外，所述设备具有保持装置，借助保持装置能在预定心过程之后接纳已对准的灯罩以及能将灯罩从预定心装置取出。保持装置优选被定位在预定心装置上方并且能相对预定心装置或接纳装置向上和向下移动，因而保持在保持装置内的灯罩能通过下沉而朝向预定心装置的方向以及朝向保持在接纳装置内的壳体的方向运动，并且能通过向上移动又离开预定心装置和壳体运动。尤其在紧接着预定心过程之后的接合工序期间，灯罩可以被保持装置保持。

在按本发明的方法中，将壳体接纳并紧固在接纳装置中并且灯罩借助具有一个框架元件和多个固定在该框架元件上的定位元件的预定心装置以如下方式定位在壳体上，即，将灯罩被定位元件接纳并且框架元件与所接纳的灯罩一起相对接纳装置运动，使得灯罩对准接纳在接纳装置中的壳体。

按本发明的方法创造了一种公差补偿系统，在该公差补偿系统中，通过预定心过程能将灯罩以极高的精度定位在壳体上，因而在装入机动车的车身时，照明装置能尽可能齐平地安装到车身中并且灯罩相对车身的位置具有尽可能小的公差。通过预定心过程实现了灯罩相对布置在固定的限定的位置中的壳体的优化的定位。为此，壳体先被安放在接纳装置内的限定的位置中以及紧固在该接纳装置中。预定心装置具有一个框架元件和多个固定在该框架元件上的用于接纳灯罩的定位元件。

灯罩被预定心装置接纳并且借助该预定心装置对准固定地定位在接纳装置中的壳体。为此，预定心装置的框架元件以能运动的方式被支承，使得定位元件以及因此接纳和保持在定位元件之间的灯罩能通过框架元件的运动而相对接纳装置以及因此相对壳体运动。框架元件与所接纳的灯罩一起这样运动，使得该框架元件相对接纳在接纳装置内的壳体移动到限定的位置中。若框架元件相对壳体对准所述限定的位置，那么固定地布置在框架元件上的定位元件以及因此被该定位元件保持的灯罩也相对壳体对准。特别是在预定心过程期间，接纳装置与框架元件相反地优选被紧固在固定的位置中，因而可以排除壳体在预定心过程期间的运动。

通过预定心过程可以能实现：同样借助基准点系统进行灯罩的对准。借助预定心装置可以将灯罩对准针对壳体定义的基准点系统，因而可以实现灯罩相对壳体的尽可能准确和限定的对准。

可以优选这样来实现框架元件的运动，使得框架元件对准接纳在接纳装置中的壳体。为了对准壳体，在框架元件上优选构造有止挡元件，其中，框架元件可以这样运动，使得构造在框架元件上的止挡元件贴靠在壳体上。借助止挡元件可以实现框架元件相对壳体的对准。框架元件在此可以这样运动或移动，直至框架元件用其所有的止挡元件贴靠在壳体上。通过框架元件在壳体上的这种限定的贴靠，可以实现框架元件对准壳体的基准点系统。通过框架元件借助止挡元件在壳体上的对准和定位，也可以使得被定位元件接纳的灯罩同时对准壳体。止挡元件可以例如构造成形成在框架元件的朝着接纳装置的方向指向的内面上的突出部的形式，突出部从框架元件的内面突出。

可以电动地或气动地控制框架元件的运动。可以实现框架元件的运动的气动的气缸或电动机例如可以为此作用在框架元件上。框架元件优选以能运动的方式支承在基板上，因而优选板形构造的框架元件可以平行于基板移动。为了可动地进行支承，框架元件可以借助球轴承布置在基板上。在该基板上也可以安置有用于壳体的接纳装置，其中，接纳装置在此优选被紧固在基板上的固定的位置中。

为了在接纳在定位元件之间时能保证可靠地保持灯罩，灯罩可以被夹紧在定位元件之间。由此可以防止灯罩特别是在框架元件运动期间的打滑运动和/或倾翻运动。

在预定心过程之后，已对准的灯罩能被保持装置接纳以及能从预定心装置取出。保持装置优选被定位在预定心装置上方并且能相对预定心装置或接纳装置向上和向下移动，因而被保持装置接纳的灯罩可以通过向上移动保持装置而从预定心装置移除。因此在预定心过程之后可以实现灯罩从定位元件到保持装置的承接。灯罩例如可以通过负压的生成而被保持装置接纳并且保持在该保持装置中。

在预定心过程之后以及因此在灯罩相对壳体对准之后，可以启动接合工序、特别是焊接工序，在接合工序中，已对准的以及已预定心的灯罩被材料接合地与壳体连接。这可以这样实现，即，在灯罩从定位元件承接给保持装置之后，已对准的以及已预定心的灯罩借助保持装置先是向上移动以及因此远离壳体运动。紧接着可以移入红外辐射器，所述红外辐射器加热壳体的焊接轮廓和灯罩的焊接轮廓。焊接轮廓优选是壳体的和灯罩的边缘区域。紧接着可以移除红外辐射器并且保持在保持装置中的灯罩可以朝着壳体的方向下沉，直至灯罩用其焊接轮廓和其边缘区域安放在壳体的焊接轮廓或边缘区域上。紧接着可以实现真正的接合、特别是焊接。例如可以借助摩擦焊接方法进行接合。

附图说明

接下来与对本发明的优选的实施例的说明一起借助附图详细示出了改进本发明的其它措施。图中：

图1以在上方的俯视图示出了按本发明的设备的示意图；

图2是在图1中示出的设备的示意性剖视图；以及

图3示出了灯罩借助图1中示出的设备在照明装置的壳体上对准的流程示意图。

具体实施方式

图1和2示意性示出了用于将灯罩l与机动车的照明装置的壳体g接合的设备100。灯罩l在壳体g上的接合借助接合工序、特别是焊接工序以如下方式进行，即，灯罩l的边缘区域rl与壳体g的边缘区域rg材料接合地连接。在接合之前，灯罩l和壳体g必须彼此对准，以便补偿容许偏差。

设备100为此具有用于接纳壳体g的接纳装置10。在接纳装置10中，壳体g可以在基准点系统上以如下方式被对准，即，将壳体g安放到这个基准点系统上。基准点系统在此处示出的设计方案中具有三个基准点p1、p2和p3。这些基准点p1、p2、p3被设定或定位在一个x-y平面中。通过基准点p1、p2、p3可以实现壳体g在接纳装置10中以及因此在设备100中的限定的定位。

此外，设备100具有用于将灯罩l定位在壳体g上的预定心装置11。

预定心装置11具有一个框架元件12和多个固定在该框架元件12上的定位元件13、14、15、16、17、18。

框架元件12被构造成板形并且具有窗口状的开口19，因而框架元件12可以围绕接纳装置10布置。框架元件12在此环形地包围接纳装置10，其中，框架元件12在此优选被构造成多边形。

框架元件12和接纳装置10都被布置在一个基板20上。接纳装置10固定地定位在基板20上。而框架元件12则以能运动的方式支承在基板20上。为了如图2中所示那样的能运动的支承，可以在框架元件12的朝着基板20的方向指向的底侧21上分布式布置着多个例如形式为球形衬套的轴承元件22。通过对框架元件12的能运动的支承可以使该框架元件特别是在预定心过程期间相对被固定地定位的接纳装置10运动。框架元件12在此可以相对接纳装置10这样运动，使得灯罩l能相对接纳在接纳装置10中的壳体g对准。通过灯罩l在壳体g上的对准，灯罩l对准基准点系统以及因此在基准点p1、p2和p3上，壳体g也对准所述基准点。

能气动地或电气地控制框架元件12的运动。在图1所示的设计方案中设有多个气动的气缸23、24、25，所述气动的气缸能控制框架元件12的运动。框架元件12的运动沿x方向和y方向进行，因而框架元件12能平行于基板20移动。为了实现框架元件12的移动运动，气动的气缸23、24、25作用在框架元件12的外周面32上。

为了预定心，在框架元件12上成形有多个止挡元件26、27、28。所述止挡元件26、27、28构造成接片形的突出部的形式并且在框架元件12的窗口状的开口19的区域内从朝接纳装置10的方向指向的内面29突出。借助止挡元件26、27、28以及借助气缸23、24、25可以将框架元件12对准接纳在接纳装置10中的壳体g并固紧在所述壳体上。

灯罩l在预定心装置11中通过定位元件13、14、15、16、17、18被接纳、对准和夹紧。定位元件13、14、15、16、17、18为此分布式布置在框架元件12的周面上。通过使定位元件13、14、15、16、17、18固定地定位在以能运动的方式支承的框架元件12上，可以在框架元件12运动时也能相对接纳在接纳装置10中的壳体g地对准定位元件13、14、15、16、17、18。

一定数量的定位元件13、14、15、16、17、18被构造成滑块以及一定数量的定位元件13、14、15、16、17、18被构造成弹性滑动体。在此处示出的设计方案中，三个定位元件13、14、15被构造成滑块以及三个定位元件16、17、18被构造成弹性滑动体。通过定位元件13、14、15、16、17、18作为滑块和作为弹性滑动体的构造方案，灯罩l可以在它被夹紧在定位元件13、14、15、16、17、18之间之前，在接纳在定位元件13、14、15、16、17、18中时对准。每一个构造成弹性滑动体的定位元件16、17、18在此被定位成与一个构造成滑块的定位元件13、14、15对置。

在预定心过程之后，灯罩l可以被保持装置30通过负压的产生而抓紧并且借助保持装置30从预定心装置11被向上抬起。在接下来的接合工序期间，灯罩l可以借助保持装置30被保持。保持装置30沿z方向定位在接纳装置10的上方和预定心装置11的上方。保持装置30能沿z方向移动，因而保持在保持装置30内的灯罩l能通过保持装置30的移动运动套装到接纳在接纳装置10中的壳体g上以及也能被从所述壳体抬起。

在图3中示出了灯罩l在壳体g上的预定心的流程。

在步骤1中，壳体g被安放到基准点系统的基准点p1、p2、p3上并且被紧固在接纳装置10内的这个位置中。

在紧接着的步骤2中，灯罩l以如下方式被安放到壳体g上、被定位元件13、14、15、16、17、18接纳以及夹紧在定位元件13、14、15、16、17、18之间，即，将灯罩l贴靠在构造成滑块的定位元件13、14、15上以及紧接着将构造成弹性滑动体的定位元件16、17、18朝着灯罩l移动，因而灯罩l被朝着构造成滑块的定位元件13、14、15固紧。

在接下来的步骤3中，将预定心装置11与被接纳的灯罩l一起相对接纳在接纳装置10中的壳体g进行对准。在此，通过经由气动的气缸23、24、25的控制，如用虚线箭头所示那样，以能平面地运动的方式支承在一个平面内的框架元件12用其止挡元件26、27、28朝着接纳在接纳装置10中的壳体g移动以及因此在壳体g上被对准。框架元件12在此先是借助作用在框架元件12的外周面32的纵棱边上的气动的气缸23、24这样沿着y方向运动，使得先是有待定位在壳体g的纵侧上的止挡元件26、27贴靠在壳体g上。紧接着框架元件12通过作用在框架元件12的外周面32的横棱边上的气动的气缸25这样沿着x方向运动，使得止挡元件28贴靠在壳体g的横侧上。框架元件12然后用其所有的止挡元件26、27、28贴靠在壳体g上。框架元件11以及还有接纳在定位元件13、14、15、16、17、18之间的灯罩l因此被相对壳体g以及也相对基准点系统的基准点p1、p2、p3对准。灯罩l现在被预定心并且相对壳体g和基准点系统优化地对准。

保持装置30紧接着能沿z方向向下朝着灯罩l的方向运动，以便将灯罩从预定心装置11取出，参看图2。在此，保持装置30可以通过施加负压来接纳和保持已预定心的和已对准的灯罩l。在下一个步骤中就可以启动用于将已预定心的灯罩l与壳体g材料接合地连接的接合工序。这可以这样完成，即，在将灯罩l从定位元件13、14、15、16、17、18承接给保持装置30之后，灯罩l借助保持装置30先是被向上移动以及因此远离壳体g运动。紧接着可以移入加热壳体g和灯罩l的焊接轮廓的红外辐射器。焊接轮廓可以是壳体g的边缘区域rg以及灯罩l的边缘区域rl。紧接着可以移除红外辐射器以及保持在保持装置30内的灯罩l可以朝着壳体g的方向下沉，直至该灯罩l用其焊接轮廓或其边缘区域rl安放在壳体g的焊接轮廓或边缘区域rg上。紧接着可以进行真正的接合、特别是焊接。这例如可以借助摩擦焊接方法实施。

本发明在其实施方式上并不局限于之前给出的优选的实施例。更确切地说可以考虑多个变型方案，所述变型方案即使在原则上不同方式的实施方案下也能使用所述的技术方案。所有由权利要求、说明书或附图得出的特征和/或优点，包括设计性的细节、空间布置和方法步骤在内，无论是单独地还是在各自组合中，都对本发明至关重要。

附图标记列表

100设备

10接纳装置

11预定心装置

12框架元件

13定位元件

14定位元件

15定位元件

16定位元件

17定位元件

18定位元件

19窗口状的开口

20基板

21底侧

22球轴承

23促动器，气动的气缸

24促动器，气动的气缸

24促动器，气动的气缸

26止挡元件

27止挡元件

28止挡元件

29内面

30保持装置

31固定元件

32外周面

g壳体

l灯罩

rg壳体的边缘区域

rl灯罩的边缘区域

p1基准点

p2基准点

p3基准点