DE10158206A1

DE10158206A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen einer Karosserie

Info

Publication number: DE10158206A1
Application number: DE10158206A
Authority: DE
Inventors: Claus Tamke; Siegfried Schwarz; Uwe Werner; Andreas Rein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: DE10158206B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Schweißen einer Karosserie (2), umfassend eine Bodengruppe (3), Seitenteile (4), Dachquerträger (5) sowie ein Dach (6), bei dem die Bauteile zunächst relativ zueinander in einer gewünschten Position positioniert werden. Dabei werden die Seitenteile (4) in Richtung einer Querachse (7) der Karosserie (2) beweglich positioniert, um so einen Ausgleich möglicher Abweichungen von einer Sollgeometrie zu ermöglichen. Durch anschließende Übertragung der mittels einer Spanneinrichtung (8) aufgebrachten Fixierkraft erhalten die Seitenteile ihre Endposition, in der die Bauteile mittels eines Lasers miteinander verschweißt werden. Die Karosserie (2) kann dadurch in einem einzigen Arbeitsgang fixiert und verschweißt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen einer Karosserie, umfassend die Bauteile Bodengruppe, Seitenteil, Dachquerträger, Dach, bei dem die Bauteile zunächst in einer gewünschten Position relativ zueinander positioniert sowie mittels einer Spanneinrichtung fixiert werden und anschließend insbesondere mittels eines Lasers verschweißt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind beispielsweise Gegenstand der DE 198 06 963 A1, durch die bereits das Zuführen, Spannen und Bearbeiten, insbesondere zum Geometrie-Schweißen von Bauteilen für Karosserien, in einer Bearbeitungsstation beschrieben ist. Zunächst werden dabei die Bodengruppe und anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt die Seitenteile positioniert und verspannt. In weiteren nachfolgenden Arbeitsgängen werden die Dachquerträger sowie wahlweise an einem weiteren Spannrahmen auch das Dachblech positioniert und verspannt. Das Verschweißen der Bauteile erfolgt anschließend, vorzugsweise in einer nachfolgenden Schweißstation, durch Roboter.
Als nachteilig erweisen sich bei diesem Verfahren in der Praxis die Toleranzwerte der einzelnen Bauteile, die bei der beschriebenen Abfolge der Fixierschritte der Bauteile zu einer sichtbaren Abweichung im Bereich der zuletzt positionierten Teile führen. Solche Bereiche können zur Vermeidung eines unerwünschten, minderwertigen Erscheinungsbildes durch eine Abdeckung verdeckt werden. Sofern jedoch eine Abdeckung vermieden werden soll, ist der Einsatz des Verfahrens ausgeschlossen. Auch eine umgekehrte Abfolge der Fixierschritte ausgehend vom Dach führt nicht zu dem gewünschten Ergebnis, weil damit uneinheitliche Spaltmaße im Bereich der Karosserieausschnitte verbunden sind.
Durch die DE 44 18 755 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen, Spannen und Bearbeiten von Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie bekannt, bei dem die Bauteile an einem oder mehreren Spannrahmen zugeführt und die Spannrahmen zu einem Spannrahmengehäuse miteinander verbunden und verriegelt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Karosserievarianten oder -typen durch einen einfachen Austausch der Spannrahmen in einer flexiblen Abfolge hergestellt werden.
Als nachteilig hat sich dabei jedoch herausgestellt, daß durch diese spannrahmenbezogene Positionierung neben den unvermeidlichen Geometrietoleranzen der Bauteile auch mögliche Abweichungen bei der Fixierung der Bauteile an dem jeweiligen Spannrahmen zu Sollwertabweichungen führen. Die Fehlereinflüsse addieren sich dabei jedoch zu erheblichen Abweichungen, die aufgrund der unveränderlichen relativen Lage der Spannrahmen nur mit großem Aufwand korrigiert werden können.
Die DE 197 13 860 A1 schlägt vor, mehrere Spannrahmen zu einem käfigartigen Spannrahmengehäuse zu verbinden. Die Seitenteile und gegebenenfalls das Dach erhalten so ihre exakte Position gegenüber der Bodengruppe und werden in dieser Stellung durch geeignete Werkzeuge an den Bearbeitungsrobotern gespannt. Anschließend werden die Bauteile geheftet und von den Spannrahmen getrennt. Dieser Aufbau erfordert jedoch einen erheblichen logistischen Aufwand und erschwert dadurch die flexible Fertigung.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, daß hierdurch eine Karosserie in einem einzigen Arbeitsgang positioniert und fixiert werden kann. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem zunächst lediglich die Bodengruppe und der Dachquerträger relativ zueinander in ihrer Position festgelegt werden, wobei die Position der zunächst beweglich gehaltenen Seitenteile durch die Position des Dachs bestimmt wird. Hierdurch fügen sich die zuletzt positionierten Seitenteile beim Fixieren in die Gesamtanordnung der Karosserie derart ein, daß mögliche Maßabweichungen von einem Sollwert durch die zunächst schwimmende Fixierung der Seitenteile selbsttätig ausgeglichen werden. Sichtbare Abweichungen treten daher an der verschweißten Karosserie nicht auf. Zudem kann die Karosserie dadurch in einem einzigen Arbeitsgang zunächst positioniert sowie fixiert und anschließend verschweißt werden, ohne daß hierzu eine erneute Fixierung in einem weiteren Arbeitsgang erforderlich ist.
Aufgrund der Sollposition des Daches könnte die daraus abgeleitete Position der Seitenteile durch eine Steuereinheit bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Seitenteile durch die mittels der Spanneinrichtung aufgebrachte Fixierkraft in ihre Endposition beweglich sind. Hierdurch werden die Seitenteile allein durch die Fixierkraft in die Endposition bewegt, ohne daß hierzu weitere Hilfsmittel erforderlich sind. Dabei kann auf die genaue Bestimmung der Endposition der Seitenteile durch eine Steuereinheit verzichtet werden, wodurch der Fertigungsaufwand weiter reduziert werden kann.
Dabei ist es auch besonders zweckmäßig, wenn die Seitenteile lediglich in Richtung der Querachse der Karosserie relativ zu der Bodengruppe und dem Dachquerträger beweglich sind. Hierdurch kann die Position der Seitenteile in Richtung der Längsachse und der Hochachse der Karosserie eindeutig vorbestimmt werden, so daß die Seitenteile nur mit dem für den Ausgleich der Toleranzen erforderlichen Freiheitsgrad beweglich sind.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, daß die Bauteile zunächst zur vorübergehenden Positionierung durch eine Clipverbindung relativ zueinander positioniert werden. Hierdurch bilden die Bauteile bereits die gewünschte Karosserie, ohne daß dadurch bereits die Endposition der Bauteile festgelegt ist. Mögliche Abweichungen von der Sollgeometrie der Bauteile werden daher durch das Aufbringen der gewünschten Fixierkräfte ausgeglichen.
Dabei erweist sich eine weitere Abwandlung der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft, bei der das Dach mittels des Lasers gelötet oder geschweißt wird, so daß die jeweils für die Bauteile geeignete Fixierung durch den Laser entsprechend durch den Laser eingestellt werden kann.
Weiterhin erweist es sich in der Praxis als besonders zweckmäßig, wenn die Positionierung mittels mehrerer Roboter durchgeführt wird. Hierdurch können die Bauteile zuverlässig und schnell positioniert werden und zugleich eine Änderung des Fertigungsprogrammes flexibel einbezogen werden. Der Fertigungsaufwand kann dadurch weiter reduziert werden.
Besonders einfach ist eine andere Ausgestaltung des Verfahrens, bei dem mehrere Schweißköpfe mit einer gemeinsamen Laserquelle verbunden sind. Hierdurch ist für die Schweißverbindung lediglich eine einzige Laserquelle erforderlich, deren abgestrahlte Laserstrahlung wahlweise in unterschiedliche Schweißköpfe eingespiegelt wird.
Die zweitgenannte Aufgabe, eine Vorrichtung zum Schweißen einer Karosserie, umfassend die Bauteile Bodengruppe, Seitenteil, Dachquerträger, Dach, bei dem die Bauteile zunächst in einer gewünschten Position relativ zueinander positionierbar und mittels einer Spanneinrichtung fixierbar sind und mit einem Laser zum Verschweißen der Bauteile, zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wird erfindungsgemäß gelöst, indem durch die Spanneinrichtung die Bodengruppe und der Dachquerträger relativ zueinander positionierbar sind und die Seitenteile zumindest mit einem Freiheitsgrad zur Anpassung an eine vorbestimmte Position des Daches beweglich fixierbar sind. Hierdurch werden die Seitenteile zunächst nur in Richtung der Längsachse und der Hochachse der Karosserie in ihrer Position festgelegt, während die Seitenteile in Richtung der Querachse der Karosserie beweglich sind. Die Endposition der Seitenteile ergibt sich daher durch die vorbestimmte Position des Daches und das Aufbringen der erforderlichen Fixierkräfte auf die Seitenteile. Die Fixierkräfte sind dabei insbesondere wegunabhängig, so daß die Seitenteile mit übereinstimmender Fixierkraft belastbar sind.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Verschweißen einer Karosserie 2. Die Karosserie 2 umfaßt die Bauteile Bodengruppe 3, Seitenteile 4, Dachquerträger 5 sowie ein Dach 6. Die Bauteile werden durch die Vorrichtung 1 zunächst positioniert und fixiert, wobei die Seitenteile 4 zunächst in Richtung einer Querachse 7 der Karosserie 2 beweglich sind. Die Endposition der Seitenteile 4 ergibt sich daher erst durch das Aufbringen der erforderlichen Fixierkraft mittels einer Spanneinrichtung 8. Auf diese Weise können alle Bauteile der Karosserie 2 in einem einzigen Arbeitsgang positioniert und fixiert werden, ohne daß mögliche Maßabweichungen der einzelnen Bauteile zu einer sichtbaren Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes der Karosserie 2 führen. Die Bauteile werden anschließend in der so geschaffenen Position miteinander mittels eines nicht dargestellten Lasers verschweißt. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Vorrichtung
2 Karosserie
3 Bodengruppe
4 Seitenteil
5 Dachquerträger
6 Dach
7 Querachse
8 Spanneinrichtung

Claims

1. Verfahren zum Schweißen einer Karosserie, umfassend die Bauteile Bodengruppe, Seitenteil, Dachquerträger, Dach, bei dem die Bauteile zunächst in einer gewünschten Position relativ zueinander positioniert sowie mittels einer Spanneinrichtung fixiert werden und anschließend insbesondere mittels eines Lasers verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst lediglich die Bodengruppe und der Dachquerträger relativ zueinander in ihrer Position festgelegt werden, wobei die Position der zunächst beweglich gehaltenen Seitenteile durch die Position des Dachs bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile durch die mittels der Spanneinrichtung aufgebrachte Fixierkraft in ihre Endposition beweglich sind.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile lediglich in Richtung der Querachse der Karosserie relativ zu der Bodengruppe und dem Dachquerträger beweglich sind.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zunächst zur vorübergehenden Positionierung durch eine Clipverbindung relativ zueinander positioniert werden.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach mittels des Lasers gelötet oder geschweißt wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung mittels mehrerer Roboter durchgeführt wird.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schweißköpfe mit einer gemeinsamen Laserquelle verbunden sind.

8. Vorrichtung zum Schweißen einer Karosserie, umfassend die Bauteile Bodengruppe, Seitenteil, Dachquerträger, Dach, bei dem die Bauteile zunächst in einer gewünschten Position relativ zueinander positionierbar und mittels einer Spanneinrichtung fixierbar sind und mit einem Laser zum Verschweißen der Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Spanneinrichtung (8) die Bodengruppe (3) und der Dachquerträger (5) relativ zueinander positionierbar sind und die Seitenteile (4) zumindest mit einem Freiheitsgrad zur Anpassung an eine vorbestimmte Position des Daches (6) beweglich fixierbar sind.