DE102010007379A1

DE102010007379A1 - Montageverfahren und Montagestation für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für Kleinserien

Info

Publication number: DE102010007379A1
Application number: DE102010007379A
Authority: DE
Inventors: Holger 74575 Göller; Jürgen 74196 Bauer; Dieter 74850 Laaber
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: DE102010007379B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren und eine Montagestation für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für Kleinserien, wobei die Karosserie (6) aus einer rahmenförmigen Leichtbaustruktur (5) mit anmontierten Anbauteilen (16, 17) und Montageelementen besteht. Erfindungsgemäß wird in einer einzigen Montagestation (1; 2) die Leichtbaustruktur (5) an RPS-Punkten eines Referenz-Punkt-Systems (RPS) aufgespannt. An wenigstens einem lagegenau bezüglich der Leichtbaustruktur (5) verlagerbaren Spannrahmen (8, 9) werden in dessen geöffneter Position Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente in eine Spanntechnik eingelegt und an RPS-Punkten gehalten. Der wenigstens eine Spannrahmen (8, 9) wird dann in seine Montageposition verlagert wird, wodurch die Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente innerhalb des Referenz-Punkt-Systems ihre lagegenaue Montageposition an der Leichtbaustruktur (5) einnehmen. Anschließend werden die Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente montiert und dann die Karosserie (6) aus der Montagestation (1; 2) ausgeschleust.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für Kleinserien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Montagestation zur Durchführung des Montageverfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Es sind Karosserien für Sportwagenkleinserien bekannt, die aus rahmenförmigen Leichtbaustrukturen mit anmontierten Anbauteilen und Montageelementen bestehen. Solche Leichtbaustrukturen können beispielsweise Tragrahmen aus Aluminium-Strangpressprofilen oder Gitterrohrrahmen aus Carbonelementen sein. Diese Karosserien werden üblicherweise von Hand in Einzelanfertigung mit nur wenigen Hilfsmitteln, insbesondere mit Lehren hergestellt, wodurch relativ große Bautoleranzen in Verbindung mit hohen Herstellungskosten auftreten.
Weiter ist es bekannt bei der Karosseriemontage für Großserien an rahmenförmige Leichtbaustrukturen, beispielsweise an einem sogenannten „Space-Frame” aus durch Knotenelemente verbundenen Aluminium-Strangprofilteilen, Anbauteile und/oder Montageelemente robotergesteuert lagegenau zuzustellen und zu montieren, wobei robotergesteuerte Schraub-, Niet- und Schweißtechniken verwendet werden. Die einzelnen Arbeitsschritte werden in mehreren aufeinanderfolgenden Montagestationen ausgeführt. Ein solches Montageverfahren ist wegen der hohen Kosten für Kleinserien wirtschaftlich nicht einsetzbar.
Weiter ist es bekannt ( DE 199 38 681 B4 ) Vorfügestationen bzw. Geometriestationen mit anschließenden Fixier- oder Fügestationen zu kombinieren, wobei insbesondere für unterschiedliche Kleinserien diese Stationen schnell für unterschiedliche Karosserietypen geändert und angepasst werden können. Es werden für konventionelle selbsttragende Blechkarosserien mit einer Schweißfügetechnik hergestellt. Auch diese Montagetechnik ist relativ aufwändig und in Verbindung mit Leichtbaustrukturen unwirtschaftlich.
Zudem ist es bekannt ( DE 198 18 304 A1 ) in einer Karosseriefertigungsstraße für Großserien zusätzlich zu ortsfesten Portalen zustellbare Spannrahmen zu verwenden, die dachförmige Rahmenelemente aufweisen, so dass bei gegenüberliegenden Rahmenelementen in Montageposition ein im Wesentlichen geschlossenes Spannrahmengehäuse erzielt wird. Damit soll die Zuführung obenliegender Karosserieteile, wie beispielsweise von Dachelementen, vereinfacht werden. Die Anordnung ist dabei auf einen automatisierten Betrieb für eine Großserienherstellung ausgelegt, wobei insbesondere Karosserieteile über Greif- und Manipulationseinrichtungen zugestellt werden. Auch in der DE 10 2005 015 580 A1 ist in Verbindung mit einem Spannrahmen ein Teiletransporteur für eine automatische Zuführung und Förderung von Karosseriebauteilen in einer Produktionslinie beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Montageverfahren so weiterzubilden, dass auch für Kleinserien eine kostengünstige wirtschaftliche Herstellung von Karosserien geringen Gewichts mit geringen Geometrietoleranzen möglich wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einer einzigen Montagestation die Leichtbaustruktur an RPS-Punkten eines Referenz-Punkt-Systems (RPS) aufgespannt wird. Zudem werden an wenigstens einem lagegenau bezüglich der Leichtbaustruktur verlagerbaren Spannrahmen in dessen geöffneter Position Anbauteile und/oder Montageelemente in eine Spanntechnik eingelegt und an RPS-Punkten gehalten. Anschließend wird dann der wenigstens eine Spannrahmen aus seiner geöffneten Position in seine Montageposition verlagert, wodurch die Anbauteile und/oder Montageelemente innerhalb des Referenz-Punkt-Systems in ihre lagegenaue Montageposition an die Leichtbaustruktur verlagert werden.
In dieser Position werden die Anbauteile und/oder Montageelemente montiert und anschließend nach Lösen der Spanntechnik die Karosserie aus der für diese Montageumfänge zur Verfügung stehenden einzigen Montagestation ausgeschleust.
Die Zustellung der Anbauteile und/oder Montageelemente an der Leichtbaustruktur ist durch Verwendung handhabbarer Spannrahmen und einer geeigneten Spanntechnik vereinfacht. Durch die Fixierung sowohl der Leichtbaustruktur als auch der Anbauteile und/oder Montageelemente im Rahmen eines Referenz-Punkt-Systems wird eine Herstellung einer maßhaltigen Karosserie möglich. Die Montagestation selbst ist dabei relativ einfach und kostengünstig aufgebaut. Durch reduzierte Montagezeiten ist das vorgeschlagene einfache Montageverfahren besonders wirtschaftlich für Kleinserien einsetzbar.
Konkret kann dabei die Leichtbaustruktur mit einem Hebezeug oder gegebenenfalls mit einem Transportwagen der Montagestation zugeführt werden, wobei sie anschließend auf eine Bodenspanntechnik, gegebenenfalls noch einer Vorpositionierung an RPS-Punkten aufgesetzt und verspannt wird.
Bei einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung ist der wenigstens eine Spannrahmen etwa vertikal und längsparallel zur Leichtbaustruktur ausgerichtet und an bodenseitigen Führungsschienen in Querrichtung zur Leichtbaustruktur manuell verschiebbar gehalten.
Dabei soll der wenigstens eine Spannrahmen in seine geöffnete Position so weit von der Leichtbaustruktur seitlich wegverschiebbar sein, dass ein Freiraum für das manuelle Einlegen und Spannen der Anbauteile und/oder Montageelemente durch einen Werker gegeben ist. Eine Bestückung des Spannrahmens soll hier somit ausdrücklich nicht automatisiert, sondern durch einen Werker von Hand erfolgen.
Zweckmäßig werden wenigstens zwei zu beiden Seiten der Leichtbaustruktur spiegelbildlich angeordnete Spannrahmen verwendet, da die Anbauteile und/oder Montageelemente ebenfalls in der Regel spiegelbildlich zu montieren sind. Je nach den Gegebenheiten und je nach Bedarf können an einer Seite der Leichtbaustruktur auch mehre unabhängig voneinander verlagerbare Spannrahmen verwendet werden.
Der wenigstens eine Spannrahmen kann in der Montageposition einfach gegen einen ortsfesten Anschlag als RPS-Punkt gefahren werden. In der geöffneten Position wird er dagegen durch eine Sicherungsspanntechnik festgelegt und gesichert.
Die Anbauteile und/oder Montageelemente werden in der Montageposition von einem Werker manuell vorzugsweise in Schraubtechnik montiert. Diese Fügetechnik ist insbesondere zur Anbindung der Anbauteile und/oder Montageelemente an die Leichtbaumaterialien der Leichtbaustruktur geeignet und einfach durchführbar.
Je nach den Gegebenheiten kann zudem eine Aufsetzvorrichtung verwendet werden, die von oben mit einem Hebezeug auf die Rahmenanordnung der Montagestation an RPS-Punkten aufgesetzt wird. Dabei können weitere Anbauteile und/oder Montageelemente vor dem Aufsetzen der Aufsetzvorrichtung an dieser bereits lagegenau manuell postiert und fixiert werden. Alternativ können diese Bauteile aber auch strukturseitig aufgelegt werden und mit der Aufsetzvorrichtung nach deren Positionierung lagerichtig für die Montage ausgerichtet werden.
Die Aufsetzvorrichtung weist vorzugsweise einen Aufsetzrahmen auf, der für seine positionsgenaue Lage an ortsfesten Posten und/oder an den Spannrahmen an RPS-Punkten fixiert wird. Nach der Montage wird die Aufsetzvorrichtung wieder abgehoben und die Spannrahmen können auseinander in ihre geöffnete Position verschoben werden.
In einer Weiterbildung des Montageverfahrens sind im RPS-System verlagerbare Cubingelemente vorgesehen. Solche Cubingelemente bilden Anschlusskonturen ab, mit denen Fugenabstände, Bündigkeiten und Spalte durch einen Werker kontrolliert werden können. Solche Cubingelemente werden zweckmäßig an Linearführungen gehalten und manuell in ihre Funktionsstellung verschoben.
Als Anbauteile können insbesondere Türen und/oder Klappen und/oder Kotflügel und/oder Beplankungen, jedoch auch gegebenenfalls andere Karosserieteile zugestellt und montiert werden. Alle Montageelemente können insbesondere Halter und/oder Einstellelemente und/oder Befestigungswinkel sowie Leuchtenelemente montiert werden.
Die Cubingelemente können insbesondere in ihrer Geometrie die Anschlusskontur von angrenzenden Leuchten, Kotflügeln, Stoßfänger oder Spoiler abbilden, so dass die entsprechenden Spaltmaße oder Fugen simuliert werden können und die Fugenabstände, Spalte und Bündigkeiten an der Karosserie durch einen Werker kontrolliert werden können.
Die Leichtbaustruktur als Grundkarossenstruktur kann insbesondere durch einen Tragrahmen oder Gitterrahmen aus verbundenen Aluminium- und/oder Carbonelementen gebildet sein, wobei für einen optimierten Leichtbau unterschiedliche Elementdurchmesser mit unterschiedlichen Wandstärken und unterschiedlichen Materialkombinationen verwendet sein können.
Zudem wird eine Montagestation zur Durchführung eines der vorstehenden Montageverfahren beansprucht.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Montagestation mit Spannrahmen in deren geöffneten Position,
2 eine Draufsicht entsprechend 1 mit den Spannrahmen in der Montageposition,
3 eine perspektivische Seitendarstellung einer etwas modifizierten Montagestation mit einer Aufsetzvorrichtung.
In den 1 und 2 ist jeweils eine Draufsicht auf eine Montagestation 1 und in 3 eine perspektivische Seitenansicht auf eine modifizierte Montagestation 2 gezeigt. Die Montagestationen 1 und 2 bestehen aus einer Basis-Plattenanordnung 3 mit einer Bodenspanntechnik 4 für eine rahmenförmige Leichtbaustruktur 5 einer Fahrzeugkarosserie 6.
Eine solche Leichtbaustruktur 5 auf Grundkarossenstruktur wird gemäß 1 in die Montagestation 1 oder 2 im mittleren Bereich eingeschleust (Pfeil 7) oder durch ein Hebezeug (nicht dargestellt) auf die Bodenspanntechnik 4 aufgesetzt und an RPS-Punkten eines Referenz-Punkt-Systems lagegenau fixiert.
Die Montagestationen 1 und 2 weisen zudem jeweils seitlich des Bereichs für eine solche Leichtbaustruktur 5 einen Spannrahmen 8, 9 auf. Die Spannrahmen 8, 9 sind jeweils spiegelbildlich ausgeführt und entlang von bodenseitigen Schienensystemen 11, 12 in Querrichtung zur Leichtbaustruktur 5 auf der Basisplattenanordnung 3 verschiebbar (Pfeile 13, 14). In der Montagestation 1 haben die Spannrahmen 8, 9 eine Längserstreckung etwa von der A-Säule der Leichtbaustruktur 5 bis zum Heck während in der modifizierten Montagestation 2 die Spannrahmen 8, 9 beispielsweise kürzer ausgeführt sind und den Heckbereich der dortigen Leichtbaustruktur 5 abdecken. Ersichtlich können sich die Spannrahmen 8, 9 je nach den Gegebenheiten und Erfordernissen auch über die gesamte Länge der Leichtbaustruktur 5 erstrecken oder es kann in einer Montagestation 2 gemäß 3 ein weiteres Paar von verschiebbaren Spannrahmen für den vorderen Bereich der Leichtbaustruktur 5 zusätzlich zu den dargestellten Spannrahmen 8, 9 verwendet werden.
Die etwa vertikal und längsparallel zur Leichtbaustruktur 5 ausgerichteten Spannrahmen 8, 9 sind in 1 in der geöffneten, leichtbaustrukturfernen Position dargestellt. Dadurch ist zwischen der Leichtbaustruktur 5 und den Spannrahmen 8, 9 jeweils ein Freiraum geschaffen für das manuelle Einlegen und Spannen von (nicht dargestellten) Anbauteilen und/oder Montageelementen durch einen Werker 15. Dabei werden diese Anbauteile und/oder Montageelemente im Rahmen des vorgegebenen Referenz-Punkt-Systems lagegenau mittels Spanneinrichtungen fixiert.
Wie in 2 gezeigt, werden anschließend die Spannrahmen 8, 9 mit den Anbauteilen und/oder Montageelementen vom Werker 15 manuell an die Leichtbaustruktur 5 an einen im Referenz-Punkt-System vorgegebenen Anschlag in eine lagegenaue Montageposition geschoben und fixiert, wodurch die Anbauteile und/oder Montageelemente innerhalb des Referenz-Punkt-Systems ihre lagegenaue Montageposition bezüglich der Leichtbaustruktur 5 einnehmen. In 2 sind dies beispielhaft Türelemente 16 und hintere Kotflügen 17, wobei die dazu erforderliche Spanntechnik 18 nur schematisch angedeutet ist. Nach dem Fixieren der Spannrahmen 8, 9 in der Montageposition werden dann die Anbauteile 16, 17 von einem Werker manuell durch Anschrauben an die Leichtbaustruktur 5 montiert.
Nach Fertigstellung der Montageumfänge werden zur Kontrolle von Spaltmaßen und Funktionsmaßen Cubingelemente 19 verwendet, welche über Linearführungen 20 durch den Werker 15 manuell zugefahren werden können (Pfeile 21). Beispielhaft sind hier Cubingelemente 19 zur Kontrolle von Leuchtenausschnitten dargestellt. Alternativ oder zusätzlich können Linearführungen mit Cubingelementen auch an anderen Stellen, insbesondere auch an den Spannrahmen 8, 9 vorgesehen werden.
Zusätzlich zu den seitlich zustellbaren Spannrahmen 8, 9 kann gemäß 3 je nach den Gegebenheiten zusätzlich eine von oben zustellbare (Pfeil 22) Aufsetzvorrichtung 23 vorgesehen sein, die mittels eines (nicht dargestellten) Hebezeugs auf die Rahmenanordnung der Montagestation 2 an RPS-Punkten aufgesetzt wird. Weitere Anbauteile und/oder Montageelemente werden vor dem Aufsetzen der Aufsetzvorrichtung 23 an einem Aufsetzrahmen 24 lagegenau positioniert oder es können mittels der Aufsetzvorrichtung solche Teile auf der Leichtbaustruktur 5 lagerichtig ausgerichtet werden. Die Aufsetzvorrichtung 23 mit ihrem Aufsetzrahmen 24 ist hier an RPS-Punkten entsprechenden Spannstellen an ortsfesten Pfosten 25 fixiert. Beispielsweise kann eine solche Aufsetzvorrichtung 23 zur lagerichtigen Montage für Montageelemente eines Verdecks eines Cabriolets verwendet werden.
Nach Fertigstellung der gesamten Montageumfänge und Kontrollumfänge mit Cubingelementen werden die Spanneinrichtungen gelöst, gegebenenfalls die Aufsetzvorrichtung 23 abgehoben und die Spannrahmen 8, 9 in ihre geöffnete Position auseinanderbewegt. Anschließend kann die Fahrzeugkarosserie 6 durch Ausfahren (Pfeil 26) oder mittels eines Hebezeugs aus der Montagestation 1, 2 ausgeschleust werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19938681 B4 [0004]
DE 19818304 A1 [0005]
DE 102005015580 A1 [0005]

Claims

Montageverfahren für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für Kleinserien, wobei die Karosserie (6) aus einer rahmenförmigen Leichtbaustruktur (5) mit anmontierten Anbauteilen (16, 17) und Montageelementen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in einer einzigen Montagestation (1; 2) die Leichtbaustruktur (5) an RPS-Punkten eines Referenz-Punkt-Systems (RPS) aufgespannt wird, dass an wenigstens einem lagegenau bezüglich der Leichtbaustruktur (5) verlagerbaren Spannrahmen (8, 9) in dessen geöffneter Position Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente in eine Spanntechnik eingelegt und an RPS-Punkten gehalten werden, dass der wenigstens eine Spannrahmen (8, 9) in seine Montageposition verlagert wird, wodurch die Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente innerhalb des Referenz-Punkt-Systems ihre lagegenaue Montageposition an der Leichtbaustruktur (5) einnehmen, und dass die Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente montiert und anschließend nach Lösen der Spanntechnik die Karosserie (6) aus der Montagestation (1; 2) ausgeschleust wird.
Montageverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbaustruktur (5) mit einem Hebezug oder einer Fahreinrichtung der Montagestation (1; 2) zugeführt und auf eine Bodenspanntechnik (4), gegebenenfalls nach einer Vorpositionierung, an RPS-Punkten aufgesetzt und verspannt wird.
Montageverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spannrahmen (8, 9) etwa vertikal und längsparallel zur Leichtbaustruktur (5) ausgerichtet ist und an bodenseitigen Führungsschienen (11, 12) in Querrichtung zur Leichtbaustruktur (5) manuell verschiebbar gehalten ist.
Montageverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spannrahmen (8, 9) in seine geöffnete Position so weit von der Leichtbaustruktur (5) wegverschiebbar ist, dass ein Freiraum für das manuelle Einlegen und Spannen der Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente durch einen Werker (15) gegeben ist.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei zu beiden Seiten der Leichtbaustruktur (5) spiegelbildlich angeordnete Spannrahmen (8, 9) vorgesehen sind.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spannrahmen (8, 9) in der Montageposition gegen einen ortsfesten Anschlag als RPS-Punkt gefahren und fixiert wird und in der geöffneten Position durch eine Sicherungsspanntechnik gesichert wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbauteile (16, 17) und/oder Montageelemente in der Montageposition von einem Werker (15) manuell montiert werden, insbesondere angeschraubt werden.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Aufsetzvorrichtung (23) verwendet wird, die von oben mit einem Hebezeugs auf die Rahmenanordnung der Montagestation (2) an RPS-Punkten aufgesetzt wird, wobei weitere Anbauteile und/oder Montageelemente vor dem Aufsetzen der Aufsetzvorrichtung an dieser lagegenau positioniert werden oder mittels dieser auf der Leichtbaustruktur (5) lagerichtig ausgerichtet werden.
Montageverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsetzvorrichtung (23) einen Aufsetzrahmen (24) aufweist, der an ortsfesten Pfosten (25) und/oder an den Spannrahmen (8, 9) an RPS-Punkten fixiert wird und nach der Montage wieder abgehoben wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im RPS-System verlagerbare Cubingelemente (19) vorgesehen sind, als Elemente die in ihrer Geometrie Anschlusskonturen abbilden, mit denen Fugenabstände, Bündigkeiten und Spalte durch einen Werker (15) kontrolliert werden.
Montageverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Cubingelemente (19) an Linearführungen (20) gehalten und manuell in ihre Funktionsstellung verschoben werden.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Anbauteile Türen (16) und/oder Klappen und/oder Kotflügel (17) und/oder Beplankungen montiert werden, und dass als Montageelemente Halter und/oder Einstellelemente und/oder Befestigungswinkel und/oder Leuchtenelemente montiert werden.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbaustruktur (5) als Grundkarosseriestruktur ein Tragrahmen und/oder Gitterrahmen aus verbundenen Aluminium- und/oder Karbonelementen ist.
Montagestation (1; 2) zur Durchführung eines der Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.