用于装备用于将机动车照明装置的镜片与壳体接合的接合装置的方法与流程

1.本发明涉及一种用于装备用于将机动车照明装置的镜片与壳体接合的接合装置的方法，其中，该接合装置具有用于接纳所述镜片的保持装置和用于接纳所述壳体的接纳装置，其中，所述保持装置和所述接纳装置借助调节机构可相对于彼此平移地和/或旋转地运动。


背景技术：

2.在将机动车照明装置安装到车辆车身中时，主要的要求在于，所装入的照明装置的镜片与车身之间的接合和轮廓曲线以尽可能小的偏差对应于预先确定的曲线。与车身的连接通常通过照明装置的壳体来建立，从而将用于制造照明装置的基准点系统通常配置给壳体。本发明针对可重复地尺寸精确地接合镜片和壳体，以便满足对照明装置的安装尺寸的上述要求。
3.与照明装置的理论尺寸的偏差的原因在于由壳体和镜片的单件制造和/或预制(其对最终接合的结构单元有影响)产生的离差。所述问题在现有技术中例如借助由文献de 10 2010 024 169 a1或de 10 2016 116 122 a1已知的方法消除。
4.因此，de 10 2010 024 169 a1教导，在镜片上和在壳体上在接合面的区域中预先提供在制造侧喷射的公差补偿区域并且将所述公差补偿区域在将镜片和壳体接合之前去除如下尺寸，该尺寸是必需的，以便能够接合尺寸精确的结构单元。
5.照明装置的缺少尺寸精确性的另一个原因可能在于接合装置的不精确的装备。例如，镜片和壳体作为塑料构件借助于焊接方法、例如摩擦焊接或加热元件焊接相互接合。为此，镜片被接纳在保持装置中并且壳体被接纳在接纳装置中，其中，保持和接纳装置借助于合适的调节机构可相对彼此平移地和/或旋转地移动。接合装置的装备过程尤其是涉及确定保持和接纳装置彼此间的合适的相对定位，即这样的定位，该定位对应于所接纳的镜片相对于所接纳的壳体的理论布置并且能够实现所述两个构件的尺寸精确的接合。
6.在现有技术中的接合方法中，如下进行装备。在将接合装置装备保持和接纳装置之后，将镜片和壳体引入到保持和接纳装置中并且紧接着将调节机构移动到初始位置中，由此产生镜片相对于壳体的粗略的预先定位。在调节机构的所述初始位置中，镜片和壳体相互接合并且随后在镜片相对于壳体的布置方面测量所产生的结构单元，该壳体构成车身侧的基准点系统。基于这种测量协议，随后再调整接合装置的调节机构，以便使镜片相对于壳体的布置进一步接近所要求的理论布置。在现有技术中，这种再调整仅基于主管操作人员的实际经验来实施，并且基于在保持和接纳装置相对定位时的多个自由度(例如三个平移的自由度和一个旋转的自由度)通常需要多次试验，直到调节机构大致移动了所需的理论偏移。因此，必须多次重复结构单元的试验性的接合和其随后的测量的过程，以便最终这样配置接合装置，使得照明装置可以尺寸精确地接合在其上。
7.根据现有技术的这种装备过程具有不利的高时间消耗和劳动消耗。此外，利用所
使用的方法仅能逼近调节机构的对于尺寸精确的接合最优的理论偏移，从而存在提高的风险，即已接合的照明装置例如由于来自单件制造的可能的偏差而具有不再可容忍的错误配合(fehlpassung)。


技术实现要素：

8.因此，本发明的任务是，提出一种替代的用于装备用于将镜片与机动车照明装置的壳体接合的接合装置的方法，该方法克服现有技术的上述缺点。
9.所述任务从根据权利要求1的前序部分所述的方法出发结合特征部分的特征来解决。本发明的有利的进一步改进方案在从属权利要求中给出。
10.本发明包括如下技术教导，即所述方法至少包括以下方法步骤：
[0011]-构建接合装置的第一虚拟模型，该接合装置具有接纳在其中的镜片和接纳在其中的壳体，其中，镜片相对于壳体的相对布置相应于理论布置，
[0012]-构建接合装置的多个虚拟模型，该接合装置具有被接纳在其中的镜片和被接纳在其中的壳体，其中，分别借助调节机构的虚拟偏移使镜片相对于壳体的相对布置偏离于理论布置，
[0013]-借助在第一和第二方法步骤中构建的虚拟模型来计算在镜片相对于壳体的相对布置与调节机构的偏移之间的函数关系，
[0014]-在调节机构的初始位置中将镜片与壳体接合成一个测试结构单元，
[0015]-测量在测试结构单元中镜片相对于壳体的相对布置，
[0016]-借助在第三方法步骤中计算的函数关系和在第五方法步骤中测量的在测试结构单元中的相对布置来计算调节机构的理论偏移，其中，通过以理论偏移调节调节机构，镜片能够与壳体接合在所述理论布置中，并且
[0017]-将调节机构从初始位置以所述理论偏移调节。
[0018]
在此，本发明从这样的构思出发，即通过基于模拟的计算来代替在现有技术中所使用的用于求取调节机构的最佳位置的试错方案。为此，在第一方法步骤中生成接合装置、即尤其是保持装置、接纳装置和调节机构的虚拟模型，该接合装置具有接纳在其中的镜片和壳体。如果接合装置和待接合的构件典型地借助cad方法来设计并且因此已经作为虚拟对象存在，则构建这样的计算机模型在此不需要大的耗费。
[0019]
模拟的出发点是所接纳的镜片相对于所接纳的壳体的理论布置，在所述理论布置中所述两个虚拟构件是尺寸精确的结构单元。例如在摩擦过程结束时使用摩擦焊接方法时应占据这种理论布置。随后，模拟的接合装置的虚拟的调节机构偏移，由此引起虚拟的保持和/或接纳装置的相应的移动和/或旋转并且因此引起镜片相对于壳体的相对布置与理论布置的偏差。所述相对布置被量化，例如通过确定镜片的表面上的限定的参考点相对于壳体上的基准点的位置。在下一个方法步骤中，确定这些相对布置与调节机构的相关的偏移之间的函数关系，其中，进一步在下面阐述为此所使用的方法。
[0020]
在将实际的接合装置装备保持和接纳装置之后，调节机构位于不确定的初始位置并且对于装配工来说现在调节机构的任务是以这样的偏移来调节该调节机构，使得所接纳的镜片在理论布置中被带到所接纳的壳体。这些所寻找的偏移被称为理论偏移。为了确定理论偏移，试验性地在调节机构的初始位置中将镜片与壳体接合。随后对这样出现的测试
结构单元进行测量，并且将镜片相对于壳体的相对布置量化。
[0021]
因此，借助镜片相对于壳体的相对布置与调节机构的偏移之间的之前确定的函数关系可以直接推断出调节机构的理论偏移。在最后的方法步骤中，将调节机构从其初始位置以所述理论偏移调节，从而保持和接纳装置在所期望的位置中，以便将镜片与壳体在理论布置中接合。因此，接合装置优选地配置并且准备用于待生产的一系列照明装置。相比于现有技术中的耗费的装备方法，该装备方法需要大量试验性地接合的结构单元，根据本发明仅须接合并且测量唯一的测试结构单元，并且随后直接在模拟结果的帮助下确定调节机构的最佳调节。
[0022]
在根据本发明的方法的有利的实施方式中，在计算镜片相对于壳体的相对布置与调节机构的偏移之间的函数关系时实施线性近似。在此，尤其是建立非齐次线性方程组，其中，所述方程组的变量是调节机构的偏移并且所述方程组的绝对项是镜片相对于壳体的相对布置。在计算调节机构的理论偏移时，该线性方程组被求解，其中，该方程组的绝对项是在前面的方法步骤中测量的在测试结构单元上的相对布置。这种方式将进一步在下面详细解释。
[0023]
如已经提到的，有利的是在构建第一虚拟模型时限定在镜片上的参考点和在壳体上的基准点，其中，借助参考点相对于基准点的相对位置来描述镜片相对于壳体的相对布置。在测量真实的测试结构单元的镜片相对于壳体的相对布置时，优选相应地测量镜片上的参考点相对于壳体上的基准点的相对位置。
[0024]
在另一个实施方式中，可借助调节机构实施的偏移对应于接纳在保持装置中的镜片相对于接纳在接纳装置中的壳体的以下相对运动：
[0025]-在竖直方向上的平移，
[0026]-在水平平面中沿两个方向的平移，以及
[0027]-围绕作为旋转轴线的竖直方向的旋转。
[0028]
调节机构的自由度的这种限制在实际中实现用于定位镜片和壳体所需的调节可能性和根据本发明的装备方法的小的易出错性的合适的折衷。
[0029]
优选地，作为接合装置使用一种用于实施摩擦焊接方法或加热元件焊接方法的装置，该装置非常适合于接合用于镜片和壳体的塑料。替代地，但接合装置例如也可以构造用于实施粘接方法。
[0030]
为了测量镜片相对于壳体的相对布置，优选使用坐标测量仪。
[0031]
本发明还涉及一种借助接合装置将机动车照明装置的镜片与壳体接合的方法，其中，借助根据本发明的装备方法来实施接合装置的装备，从而实现随后将镜片与壳体在理论布置中接合。
附图说明
[0032]
下面借助附图与对本发明的一种优选的实施例的说明一起详细地说明其它的改进本发明的手段。
[0033]
在附图中：
[0034]
图1示出用于实施根据本发明的装备和接合方法的接合装置的部分视图，
[0035]
图2示出根据本发明的装备和接合方法的流程图，以及
[0036]
图3a至3c示出根据本发明的装备和接合方法的方法步骤的示意图。
具体实施方式
[0037]
图1示出用于实施用于将照明装置的镜片(lichtscheibe)与壳体接合的摩擦焊接方法的接合装置1的部分视图。接合装置1包括底板14，在该底板上布置有用于接纳壳体的接纳装置13。底板14平行于通过x和y形成的水平的平面定向。在与之垂直的方向z上，在底板14的上方用于接纳镜片的保持装置12位于朝向接纳装置13的下侧上。
[0038]
该保持装置可沿所述竖直方向z移动，为此使用的调节机构11在此未详细示出，但例如可以构造为门座系统(portalsystem)。三个固定块11a-11c用作接纳装置13的调节机构11，借助这些固定块可以将底板14连同接纳装置13一起沿x和y方向移动并且在x-y平面中以受限制的程度旋转。为此目的，固定块11a-11c例如具有长孔。
[0039]
图2示出根据本发明的装备和接合方法的方法步骤的流程图，其中，步骤100至700是装备过程。对于下面提到的涉及接合装置和构件的附图标记，参见图1和图3a至3c的描述。
[0040]
优选地，基于接合装置1和两个待接合的构件2、3的已经存在的cad数据集实施构建100接合装置1的第一虚拟模型，该接合装置具有接纳在其中的镜片2和接纳在其中的壳体3，其中，镜片2相对于壳体3的相对布置对应于适合于尺寸精确的接合的理论布置。为了量化所述相对布置，在镜片2的表面上限定参考点并且参照在壳体3上的基准点系统。在此，常用的是给定间隙尺寸和表面尺寸，即每个参考点的相对位置通过例如给定两个尺寸来确定，并且因此通过所有参考点的整体来量化镜片2相对于壳体3的相对布置。矢量定，并且因此通过所有参考点的整体来量化镜片2相对于壳体3的相对布置。矢量成对地包含n个参考点的间隙尺寸和表面尺寸并且因此代表镜片2相对于壳体3的相对布置。在第一方法步骤100中构建的模型中，镜片2处于相对于壳体3的理论布置中，并且调节机构11的对应位置定义为理论位置y
1(0)
,y
2(0)
,z
(0)
)。元素x、y1、y2和z在其中代表调节机构11的位置，即三个固定块11a、11b和11c以及构造用于使保持装置12在z方向上移动的装置的位置，为此原则上可以使用任意的并且优选适合于实际的单位、例如刻度或者调节螺钉的可见螺距的数量。
[0041]
从具有在相对于壳体3的理论布置中的镜片2的接合装置1的第一虚拟模型出发，在第二方法步骤200中构建多个相应的虚拟模型，其中，分别借助调节机构11的虚拟偏移改变镜片2相对于壳体3的相对布置
[0042]
在随后的方法步骤300中，借助所述虚拟模型建立镜片2相对于壳体3的相对布置与调节机构11的相关偏移之间的函数关系，其中，该关系假设为线性的。在镜片2相对于壳体3单纯平移移动的情况下，所述假设以相同的方式满足，而该假设关于相对旋转仅在足够小的改变的极限情况下是近似有效的。所述函数关系对应于非齐次线性方程组，其具有作为变量的偏移和作为绝对项的相对布置即即在此，矩阵的系数以简单的方式通过将用于和的具体值插入到线性方程组中来求取，其中，这样的具体值由开头所建立的虚拟模型来获得。
[0043]
在实际中，在真实的接合装置1装备保持和接纳装置2、3之后，调节机构11处于初始位置其通常不是明确定义的，因为例如固定块11a至11c设计为单纯的公差补偿器件。根据本发明的方法现在目的在于确定理论偏移借助于该理论偏移能够将调节机构11从初始位置转移到理论位置中，即，对于该理论偏移适用的是：
[0044]
为此目的，在方法步骤400中，在调节机构11的初始位置中接合由镜片2和壳体3构成的测试结构单元，并且在随后的方法步骤500中，测量在该测试结构单元中镜片2的相对布置
[0045]
因此适用：
[0046][0047]
并且因此，所寻找的理论偏移遵循：
[0048][0049]
在方法步骤600中，在使用在方法步骤300中确定的系数矩阵或广义逆矩阵在尺寸极精确的照明装置中镜片2相对于壳体3的预先给定的理论布置以及在方法步骤500中测量的镜片2在测试结构单元中的相对布置的情况下进行理论偏移的计算。在极简单的情况下，所述相对布置可以通过仅n＝2个参考点来限定，这些参考点分别通过间隙尺寸和表面尺寸给定。这具有如下优点，即，系数矩阵因此采用正方形的4
×
4形状并且在计算理论偏移时因此可以以计算简单的方式形成通常的逆矩阵。
[0050]
根据本发明的装备方法以方法步骤700结束，在该方法步骤中调节机构11从初始位置以之前确定的理论偏移来调节，使得调节机构11因此占据理论位置在该理论位置中镜片2可以与壳体3在期望的理论布置中接合。
[0051]
因此，在装置方面以少的时间和劳动消耗提供了生产尺寸精确的照明装置的前提。方法步骤800(将镜片2与壳体3接合在理论布置中)尤其是整个生产批量的开始，在整个生产批量期间在理想情况中不必再接合到调节机构11的当前的理论位置中。因此，由此制造的照明装置的可能出现的尺寸偏差尤其是归因于，相互接合的构件、即镜片2和壳体3在单件制造中已经具有尺寸偏差。一种例外可能是这种情况，即调节机构11的初始位置强烈地偏离其理论位置并且理论偏移引起接纳在接纳装置13中的壳体3相对于镜片2的这样明显的旋转，使得方法步骤300所基于的线性近似是无效的。在这种情况下需要接合和测量另一个测试结构单元，并且在此基础上更新调节机构11的理论偏移这种可选的方式对应于重复方法步骤400至800并且在图2中通过虚线箭头示出。这些
步骤必须经常重复，直到调节机构11的位置已经被引导得如此接近其理论位置使得理论位置的计算线在线性近似中有效，或者说尺寸精确的照明装置能够与装备的接合装置1接合。
[0052]
图3a至3c示出根据本发明的装备或接合方法的不同的方法步骤。在图3a至3b中示出借助加热元件焊接装置1的接合过程的不同工作步骤。镜片2被接纳在保持装置12中并且壳体3被接纳在接纳装置13中。调节机构11包括固定块11a-11c以及在此未详细描述的用于使保持装置2沿竖直轴线z移动的装置。借助固定块11a-11c，底板14连同接纳装置13可以在基板15上在x-y平面中移动并且也可以以一定程度旋转。
[0053]
在图3a中，保持装置12移动到与接纳装置13远离地间隔的位置中，并且加热元件5已经移入到镜片2与壳体3之间的间隙中。加热元件5用于使镜片2上的接合面塑化。热量引入例如无接触地借助激光辐射或红外线辐射或借助热气体进行。镜片2的接合面的所产生的塑化程度足够大，使得镜片2和壳体3的接合面的随后的彼此挤压导致产生期望的接合连接。替代地，也可以附加地借助热量引入使壳体3的接合面塑化。
[0054]
在图3b中示出所述两个接合配对件2、3的彼此按压。在根据本发明的方法的意义上，这可以对应于方法步骤400、即在调节机构11的初始位置时接合测试结构单元，或者对应于方法步骤800、即在调节机构11的理论位置时接合尺寸精确的照明装置。
[0055]
最后，图3c说明方法步骤500，在该方法步骤中在坐标测量仪4中尤其是测量由相互接合的镜片2和壳体3构成的测试结构单元。在此，测试结构单元与壳体3一起被接纳在测量接纳部42上，从而壳体3的位置和空间定向参照坐标测量仪4的内部坐标系被预先给定并且是公知的。借助测量头41，限定的参考点在镜片4的表面上移动并且因此确定其关于壳体3上的基准点的相对位置。通常给每个参考点分配一个间隙尺寸和表面尺寸并且从所测量的参考点的整体中得出镜片2相对于壳体3的相对布置
[0056]
本发明在其实施方案中不局限于在上面给出的优选的实施例。而是可设想多种变型方案，这些变型方案即使在原则上不同类型的设计中也使用所描述的解决方案。由权利要求书、说明书或附图得出的全部特征和/或优点(包括结构上的细节、空间上的布置和方法步骤在内)不仅本身而且以各种不同的组合可以是符合本发明本质的。
[0057]
附图标记列表
[0058]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接合装置
[0059]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调节机构
[0060]
11a-11c
ꢀꢀꢀ
固定块
[0061]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保持装置
[0062]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接纳装置
[0063]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底板
[0064]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基板
[0065]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
镜片
[0066]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0067]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
坐标测量仪
[0068]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量头
[0069]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量接纳部
[0070]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加热元件
[0071]
100、200
ꢀꢀ
构建虚拟模型
[0072]
300
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计算函数关系
[0073]
400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测试结构单元
[0074]
500
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量布置
[0075]
600
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计算理论偏移
[0076]
700
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调节所述调节机构
[0077]
800
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接合