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Die
Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für ein zumindest zweiteiliges,
ein Innenteil und ein Außenblech
umfassendes Karosserieteil, bei dem das Innenteil mit dem Außenblech
fest verbunden wird.
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Aus
der
DE 197 37 160
A1 ist es bekannt, ein Karosserieteil, hier eine Fahrzeugtür, aus einem
Innenteil und einem Außenblech
zusammenzusetzen und fest miteinander zu verbinden, wobei für das Verbinden
ein Laserstrahlschweißen
vorgesehen ist. Die gefügte
Fahrzeugtür
wird anschließend
an ihrem Umfang auf Maß durch
ein Material abtragendes Verfahren bearbeitet, wodurch ein maßgenauer
Umfangsrand in Abhängigkeit
einer zuvor vermessenen Karosserieöffnung erzeugt wird, so dass
die Tür
genau in die dafür
an der Karosserie vorgesehene Öffnung
passt. Dabei ist vorgesehen, jede Karosserie entsprechend zu vermessen
und für
die Karosserieöffnungen
maßgefertigte
Türen bereitzustellen.
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Aus
der
EP 12 19 380 A2 ist
ein Laserstrahlschweißen
bekannt, bei dem ein Laserstrahlschweißgerät mit einem sog. Nahtfolgesystem
ausgestattet ist, welches der Laserschweißnaht nachgeführt wird, um
ggf. die Position des Laserstrahls zu korrigieren.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Herstellverfahren für ein zweiteiliges Karosserieteil
anzugeben, bei dem das Fügen
von Innenteil und Außenblech
optimiert ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit einem Herstellverfahren, welches die in Anspruch
1 genannten Merkmale aufweist. Weitere, die Erfindung ausgestaltende
Merkmale sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
mit der Erfindung hauptsächlich
erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass einerseits für ein prozesssicheres
Laserstrahlschweißen
ein genauer bzw. über
seine Länge
im wesentlichen konstanter Fügespalt
zwischen Innenteil und Außenblech
bereit gestellt werden kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht,
dass der zunächst
als unbearbeiteter Rohrand vorliegende Umfangsrand des Innenteils
in Abhängigkeit
von dem Verlauf der Umfangskante des Außenblechs bearbeitet wird,
wodurch Innenteil und Außenblech
optimal aufeinander passen und der eingangs erwähnte Fügespalt für die Laserstrahlschweißung erzeugt
wird. Andererseits werden Messfehler verringert, da sowohl für die Bearbeitung
des Innenteils als auch für
das Herstellen der Schweißnaht
ein und derselbe Datensatz verwendet wird.
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Nach
einer Weiterbildung mit den in Anspruch 3 genannten Merkmalen benötigt die
Herstellung eines Karosserieteils weniger Zeit, wenn das Erfassen
der Umfangskante des Außenblechs
nahezu simultan mit dem maßgenauen
Bearbeiten des Umfangsrandes erfolgt, wobei im Zuge dieser Anmeldung
von nahezu simultan insbesondere verstanden wird, dass eine Zeitdifferenz
zwischen dem Erfassen der Umfangskante und dem Bearbeiten des Umfangs – bzw. Rohrandes
vorhanden ist, die hauptsächlich durch
elektronische Verarbeitung der erfassten Daten und Übermittlung
des Datensatzes zustande kommt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
mit den in Anspruch 5 genannten Merkmalen wird bei Verwendung eines
Gussteils, beispielsweise aus Aluminium oder einer Leichtmetalllegierung,
als Innenteil aufgrund des Herstellverfahrens der relativ ungenaue Gussrohrand
bearbeitet. Alternativ wäre
es möglich, das
Innenteil als Blechteil auszuführen
und den Rand entsprechend zu bearbeiten.
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Nach
einer Weiterbildung mit den in Anspruch 7 genannten Merkmalen genügt es, das
Außenblech
auf einer ersten Bearbeitungsstation einmal zu fixieren, um anschließend die
Umfangskante mit dem Nahtfolgesystem abtasten zu können und um
dann das bearbeitete Innenteil positionsgenau auf dem Außenblech
aufzusetzen und mit dem ermittelten Datensatz die Schweißnaht herzustellen.
Bei dieser Ausgestaltung ist also vorteilhaft, dass durch das einmalige
Fixieren des Außenblechs
auf der ersten Bearbeitungsstation später keine Abweichungen von
einer gewünschten
Solllage in das System eingetragen werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Kraftfahrzeug in perspektivischer Ansicht,
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2 + 3 jeweils
einen Schnitt durch ein zweiteiliges Karosserieteil des Kraftfahrzeugs
gemäß 1 entlang
den Linien II-II bzw. III-III und
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4 schematisch
ein Herstellverfahren für das
zweiteilige Karosserieteil.
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Ein
in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 besitzt
einen von Rädern 2 getragenen
Aufbau 3 mit einer Karosserie 4. Die Karosserie 4 umfasst
neben hier nicht näher
beschriebenen Teilen zweiteilige Karosserieteile 5, 6, 7,
die insbesondere zu öffnende und
zu schließende
Klappen bzw. Türen
der Karosserie 4 darstellen und die in entsprechende Karosserieöffnungen 5', 6', 7' eingesetzt
sind.
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Im
folgenden wird rein beispielhaft das Karosserieteil 5,
eine Seitentür 8,
näher beschrieben. Diese
umfasst unterhalb einer Gürtellinie 9 der
Karosserie 4 einen festen Türkörper 10, der oberhalb der
Gürtellinie 9 noch
mit einem sog. Spiegeldreieck 11 fortgesetzt ist, an dem
ein Außenrückspiegel 12 befestigbar
ist. Ansonsten weist die Seitentür 8 oberhalb
der Gürtellinie 9 noch
eine Seitenscheibe 12 auf, die in 1 in geschlossener,
angehobener Position zu sehen ist und in den festen Türkörper 10 hinein abgesenkt
werden kann. Im Bereich der Gürtellinie 9 besitzt
die Seitentür 8 eine
Türbrüstung 13,
in der eine etwa in Fahrzeuglängsrichtung
FL orientierte, längliche
Schachtöffnung 14 eingebracht
ist, durch die hindurch die Seitenscheibe 12 in den darunter
liegenden Türschacht 15 (2)
in den Türkörper 10 abgesenkt
werden kann. Die Schachtöffnung 14 kann
mit einer Dichtung 14' ausgestattet
sein. Der feste Türkörper 10 ist
als Hohlkörper
realisiert und wird durch zumindest ein ein Teil der Karosserieaußenhaut 4' bildendes Außenblech 16 und
ein Innenteil 17 gebildet, auf das das Außenblech 16 aufgesetzt
und mit einer Laserschweißnaht
LS fest, also unlösbar
mit dem Innenteil 17 verbunden ist. In das Außenblech 16 ist
in eine Ausnehmung AT für
einen Türöffnungsgriff
TG eingebracht.
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In
den 2 und 3, die jeweils einen Schnitt
durch die Seitentür 8 zeigen,
ist sowohl das Außenblech 16 als
auch das Innenteil 17 jeweils ausschnittweise zu sehen.
Das Innenteil 17 ist insbesondere als Rahmen, beispielsweise
umlaufend, ausgeführt
und ggf. mit einer Schachtverstärkung 15' für den Türschacht 15 ausgestattet,
die Bestandteil des Innenteils 17 sein kann. Das Innenteil 17 besitzt
einen Umfangsrand 18, der an einem Flansch 19 vorliegt.
Auf dem Flansch 19 liegt das Außenblech 16 mit seinem
Randbereich 16' auf,
der eine Umfangskante 20 umfasst. Im Randbereich 16' und dem Flansch 19 liegt
die Laserschweißnaht
LS, die mit Abschnitten von unterschiedlichen Schweißnähten 21 bzw. 22 ausgeführt sein
kann. Aus 2, welche einen Schnitt durch
die Türbrüstung 13 zeigt,
ist zu sehen, dass die Schweißnaht 21 als
sog. Liniennaht ausgeführt
ist, die Außenblech 16 und
Innenteil 17 durchdringt. An der unteren Längsseite 23 des
Türkörpers 10 hingegen
ist die Schweißnaht 22 als
Kehlnaht ausgeführt,
die die Umfangskante 20 mit dem Flansch verbindet. Eine
derartige Kehlnaht 22 kann im übrigen auch an einer vorderen,
etwa aufrechten Hochseite 24 der Tür 8 und an der hinteren,
ebenfalls etwa aufrechten Hochseite 25 der Tür 8 zwischen
Innenteil 17 und Außenblech 16 vorgesehen
sein. Mithin wird die Umfangskante 20 entlang der unteren Längsseite 23,
der vorderen und hinteren Hochseite 24 und 25 sowie
einer oberen Längsseite 26 der
Tür 8 verlaufen,
wobei letztere Längsseite 26 an
der Türbrüstung 13 liegt.
Die vordere Hochseite 24 ist der A – Säule 27 des Aufbaus 3 und
die hintere Hochseite 25 ist der B – Säule 27' zugeordnet. Die untere Längsseite 23 verläuft benachbart
zu einem Seitenschweller 28 des Aufbaus 3.
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Das
Außenblech 16,
welches beispielsweise als Stahl – oder Leichtmetallblech, insbesondere
Aluminiumblech, hergestellt sein kann, wird im Randbereich 16' abgekantet,
welche Abkantung in den 2 und 3 durch
das Bezugszeichen 29 gekennzeichnet ist. Zumindest ein
Teil des abgekanteten Randbereichs 29 kommt mit dem Innenteil 17 bzw. dem
Flansch 19 zur Anlage. Dazwischen wird ein Fügespalt
FS für
die Schweißnaht 22 bereit
gehalten. Für
das Verbinden von Außenblech 16 und
Innenteil 17 wird ein Herstellverfahren angewandt, welches mit
Bezug auf 4 näher beschrieben wird. Gleiche bzw.
gleichwirkende Teile wie in den 1 bis 3 sind
in 4 mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass
insofern auf deren Beschreibung verwiesen wird. In einem ersten
Verfahrensschritt 30 wird das Außenblech 16 in eine
erste Bearbeitungsstation 31 eingelegt und dort lagerichtig,
beispielsweise bezüglich
eines zumindest zweiachsigen x, y – Koordinatensystems bzw. dreiachsigen
Koordinatensystems x, y, z fixiert, wobei die z – Achse in 4 orthogonal
durch die Zeichnungsebene verläuft
und dort nicht eingezeichnet ist. Die Zuordnung der Achsen x, y
und z zu den Fahrzeugrichtungen kann wie folgt sein: die x – Achse
ist der Fahrzeuglängsrichtung
FL, die y – Achse
der Fahrzeughochrichtung FH und die z – Achse der Fahrzeugquerrichtung
FQ zugeordnet.
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In
eine zweite Bearbeitungsstation 32 wird das Innenteil 17 eingelegt
und gleichartig lagerichtig zumindest in Richtung der Achsen x,
y und ggf. z fixiert. Das Innenteil 17 befindet sich dabei
noch in einem Rohzustand und liegt als Rohteil 17', insbesondere
Gussrohteil, mit einem noch unbearbeiteten Rohrand 17'', insbesondere Gussrand vor.
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Ein
der ersten Bearbeitungsstation 31 zugeordnetes Laserstrahlschweißgerät 33 ist
mit einem Laserstrahlschweißkopf 34 und
einem Nahtfolgesystem 35 für den Kopf 34 ausgestattet.
Das Laserstrahlschweißgerät 33 ist
an der ersten Bearbeitungsstation 31 in Richtung von zumindest
zwei Achsen x, y z, vorzugsweise x- und y – Achse, des Koordinatensystems
verfahrbar und wird zur berührungslosen
Abtastung der durch vorhergehende Blechbearbeitung maßgenau gefertigten
Umfangskante 20 des Außenblechs 16 in
den entsprechenden Richtungen der Achsen x, y und ggf. z bewegt,
um die Umfangskante 20 des Außenblechs 16 zu erfassen.
Somit kann die Lage und der Verlauf der Umfangskante 20 innerhalb des
Koordinatensystems x, y und ggf. z ermittelt und als entsprechender,
die Lage und den Verlauf der Umfangskante 20 abbildenden
Datensatz in einem hier nicht gezeigten Steuergerät abgelegt
werden. Dieses Erfassen des Umfangsrandes 20 und das Ermitteln
des zugehörigen
Datensatzes erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt 36 auf
der Bearbeitungsstation 31.
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In
einem dritten Verfahrensschritt 37 wird der vorher ermittelte
Datensatz verwendet, um ein maßgenaues,
materialabtragendes Bearbeiten des Gussrandes 17'' des Innenteils 17 durchzuführen. Dafür ist der
zweiten Bearbeitungsstation 32 eine Einrichtung 38 zugeordnet,
die insbesondere als Laserstrahlschneidkopf 39 ausgebildet
sein kann. Die Einrichtung 38 könnte alternativ auch als Fräs – oder Plasmastrahlschneideinrichtung
ausgeführt
sein. Die Einrichtung 38 ist innerhalb des Koordinatensystems
zumindest in zwei Richtungen der Achsen x, y und ggf. z entlang
des zu bearbeitenden Gussrandes 17'' bewegbar,
so dass dieser maßgenau
in Abhängigkeit des
Datensatzes auf die Umfangskante 20 des Außenblechs 16 bearbeitet
werden kann, um den Umfangsrand 18 herzustellen. Im dargestellten
dritten Verfahrensschritt 37 ist dieser Gussrand 17'' bereits entfernt und der maßgenaue
Umfangsrand 18 hergestellt. Der Gussrand 17'' kann – je nach Herstellung des Innenteils 17 – vollständig, also
umlaufend, oder nur abschnittweise an dem Innenteil 17 vorkommen. Ist
er umlaufend ausgebildet, könnte
er vollständig oder
an zumindest einer Seite 23, 24, 25 bzw. 26 entfernt
werden, insbesondere an den Seiten 23, 24, 25, die
mit der Kehlnaht 22 ausgestattet werden sollen. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist die Schachtverstärkung 15' als separates
Teil des Innenteils 17 ausgeführt und weist keinen Gussrand 17'' auf. Die Schachtverstärkung 15' wird insbesondere
als Leichtmetall – Strangpressprofil,
beispielsweise als Hohlprofil, ausgeführt und besitzt den Flansch 19 im Bereich
der Türbrüstung 13,
so dass an der oberen Längsseite 26 der
Tür 10 in
diesem Fall kein Gussrand 17'' vorliegt.
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Nach
dieser Bearbeitung wird in einem vierten Verfahrensschritt 40 das
bearbeitete Innenteil 17 aus der Bearbeitungsstation 32 entnommen
und auf das Außenblech 16 in
der Bearbeitungsstation 31 aufgesetzt, was durch einen
Pfeil 41 angedeutet ist. Innenteil 17 und Außenblech 16 werden
zueinander positioniert, so dass die Umfangskante 20 und der Umfangsrand 18 entsprechende
ausgerichtet unter Bildung des Fügespalts
FS aufeinander zu liegen kommen, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist.
Danach wird anhand des im zweiten Verfahrensschritt 36 ermittelten
Datensatzes zumindest die Schweißnaht 22 und ggf.
auch die Schweißnaht 21 der
Laserschweißnaht
LS in einem fünften
Verfahrensschritt 42 ausgeführt. Der Datensatz wird im
Verfahrenschritt 42 zur Ermittlung einer Schweißbahn 43 verwendet,
entlang der das Laserstrahlschweißgerät 33 geführt wird,
um die vorzugsweise umlaufende Laserschweißnaht LS mit ihren Schweißnähten 21 und 22 zu
erzeugen. Die Schweißbahn 43 verläuft demnach
entlang von zumindest zwei Achsen x, y und ggf. z des Koordinatensystems.