BESCHREIBUNG

Fügestation für Karosseriebauteile

Die Erfindung betrifft eine Fügestation für

Karosseriebauteile mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.

Aus der Praxis sind Fügestationen für Karosseriebauteile mit einer Spanneinrichtung zum Spannen der

Karosseriebauteile und einer Fördereinrichtung zum Transport der Karosseriebauteile in und durch die Fügestation bekannt. Die Spanneinrichtung weist zwei seitliche und im wesentlichen ebene Spannrahmen auf, die quer zur Transportrichtung der Karosseriebauteile zugestellt und an einem Stationsgestell angedockt werden. Für jeden Bauteilwechsel müssen die seitlichen Spannrahmen seitlich entfernt und am nächsten Karosseriebauteil wieder zugestellt werden. Wenn ein Modell- oder Typwechsel der Karosseriebauteile ansteht, müssen außerdem die

Spannrahmen gegen andere modeil- oder typbezogene Spannrahmen getauscht werden. Das bei jedem Bauteilwechsel erforderliche Abdocken und Andocken der Spannrahmen kostet Taktzeit.

Aus der EP 1 015 299 Bl ist es bekannt, eine Spanneinrichtung mehrteilig aus einem ebenen, einteiligen Dachspannrahmen und mehreren abgewinkelten Front- und Heckspannrahmen auszubilden und die Spanneinrichtung auf einer Platte abzustützen, auf der die Karosseriebauteile aufgebaut werden. Dies kann innerhalb der Fügestation oder in einer vorgeschalteten Rüststation geschehen. In beiden Fällen wird in der Fügestation für jede Karosserie die Spanneinrichtung komplett aufgebaut und wieder abgebaut . Die Karosserie kann nur bei komplett demontierter

Spanneinrichtung gewechselt werden. Dies kostet besonders viel Taktzeit. Außerdem müssen bei einem Modell- oder

Typwechsel der Karosserie bzw. der Karosseriebauteile mehrere Spannrahmen gewechselt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fügetechnik und insbesondere Spanntechnik aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Die beanspruchte Spann- und Fügetechnik und das

Handlingverfahren haben den Vorteil, dass für das Einbringen und Ausbringen der einzelnen Karosseriebauteile oder einer vorkommissionierten und lose gefügten Karosserie die Spanneinrichtung nicht demontiert werden muss. Es ist lediglich eine relative Hubbewegung zwischen der kompletten Spanneinrichtung und der Karosserie bzw. den Karosseriebauteilen erforderlich, die wenig Zeit und nur einen geringen apparativen Aufwand benötigt. Hierbei kann wahlweise die Karosserie gegenüber der relativ ortsfesten Spanneinrichtung oder umgekehrt die

Spanneinrichtung gegenüber der relativ ortsfesten Karosserie bewegt werden. Alternativ können beide um Teilstrecken bewegt werden.

in der Fügestellung ist die Karosserie mehrseitig von der Spanneinrichtung umgriffen, wobei die Karosseriebauteile sicher positioniert und gespannt werden können. In der Transportstellung ist die Karosserie von der Spanneinrichtung gelöst und kann konturenfrei, d.h. ohne Störkontur und ohne Kollisionsgefahr transportiert werden.

Die beanspruchte Füge- und Spanntechnik spart erheblich Zeit beim Karosseriewechsel. Hierdurch steht innerhalb des vorgegebenen Taktes mehr Prozesszeit zur Verfügung. Innerhalb der Fügestation können dadurch mehr Prozesse und ggf. auch aufwändigere Prozesse durchgeführt werden. Die Fügestation und die darin angeordnete Bearbeitungs- oder

Fügeeinrichtung werden besser ausgelastet. Dies steigert die Wirtschaftlichkeit und ermöglicht auch eine Verringerung der erforderlichen Gesamtzahl von Fügestationen. Der Investitionsaufwand für das Fügen einer Karosserie und für den Fahrzeugbau insgesamt kann reduziert werden. Es ergeben sich auch insgesamt verkürzte Fertigungszeiten .

Die Spanneinrichtung kann unterschiedlich und wahlweise einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Hierbei ist es günstig, einen einteiligen oder mehrteiligen Spannrahmen vorzusehen, der die Karosseriebauteile bügeiförmig umgibt. Der Bügelumgriff erfolgt vorzugsweise in Karosserielängsrichtung, wodurch sich seitlich große, offene und behinderungsarme Zugangsbereiche für die Fügeprozesse ergeben.

Die beanspruchte Füge- und Spanntechnik lässt sich außerdem besonders günstig flexibilisieren und auf unterschiedliche Karosserievarianten anpassen, die z.B. durch unterschiedliche Fahrzeugmodelle und innerhalb eines Modells durch unterschiedliche Modelltypen, z.B. Limousine mit Stufen- oder Schrägheck, Kombi, Coupe oder dergl . entstehen können. Hierfür ist es vorteilhaft, den Spannrahmen quer zur Fahrzeuglängsachse zu teilen und zumindest ein frontseitiges und ein heckseitiges Spannrahmenteil zu bilden. Bei einem Fahrzeugmodell unterscheiden sich die verschiedenen Karosserietypen, häufig nur im Heckbereich. Für die Anpassung beim Typwechsel genügt es in vielen Fällen nur ein Spannrahmenteil, insbesondere das heckseitige Spannrahmenteil auszutauschen, wobei das frontseitige Spannrahmenteil belassen werden kann. Dies verkürzt die Wechselzeit und vereinfacht den Spannrahmenwechsel .

Die Spannrahmeneinrichtung und insbesondere der besagte bügelartige oder haubenartige Spannrahmen kann mit einer geeigneten und insbesondere roboterunterstützten Handhabungseinrichtung gehandhabt werden. Mit der Handhabungseinrichtung kann der Wechsel der

Spannrahmenteile durchgeführt werden, wobei eine Magazinanordnung im Bereich der Roboter für schnelle Wechselzeiten vorteilhaft ist. Auch die Anordnung der Handhabungseinrichtung und der Magazine in erhöhter Position auf einem Gestell ist hierfür vorteilhaft. Zum Ein- und Ausfahren können die Karosseriebauteile bzw. Karosserien unter der Handhabungseinrichtung und den Magazinen hindurch bewegt werden. Mit der Handhabungseinrichtung kann auch der Spannrahmen als Ganzes gehoben und gesenkt werden und dadurch die Funktion der eingangs genannten Hubeinrichtung erfüllt werden.

Bei der beanspruchten Füge- und Spanntechnik wird die Spanneinrichtung vorzugsweise ortsfest in der Fügestation abgestützt und positioniert, wobei die einzelnen

Karosseriebauteile oder die vorgefügte Karosserie an geeigneten Bezugspunkten aufgenommen und die Solllage gegenüber der Spanneinrichtung gebracht werden. Die Karosseriebauteile können dadurch auf der Fördereinrichtung relativ ungenaue Positionen einnehmen. Die geometrische Genauigkeit wird erst in der Fügestation durch dortige Vorrichtungen hergestellt.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 und 2: schematische Draufsichten auf zwei unterschiedliche Fertigungsanlagen mit mehreren Fügestationen,

Figur 3 : eine perspektivische Ansicht einer Fügestation,

Figur 4: eine Seitenansicht der Fügestation von

Figur 3,

Figur 5 : eine vergrößerte und stärker detaillierte

Seitenansicht gegenüber Figur 4,

Figur 6: eine Stirnansicht der Fügestation von

Figur 3 bis 5 und

Figur 7 : eine perspektivische Ansicht eines

Spannrahmens .

Die Erfindung betrifft eine Fügestation (2,3) für Karosseriebauteile (5,6,7) und hieraus gebildete Fahrzeugkarosserien (4) . Die Erfindung betrifft ferner eine Fertigungsanlage (1) , die mit ein oder mehreren solcher Fügestationen (2,3) ausgerüstet ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Spanneinrichtung (17) und deren Ausbildung, insbesondere auch auf die mehrteilige Ausbildung eines Spannrahmens (19) . Von der Erfindung umfasst sind ferner auch das Handlingverfahren sowie das Füge- und Spannverfahren.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Fertigungsanlage 1, die als Rohbauanlage für Fahrzeugkarosserien (4) ausgebildet ist und die zwei oder mehr hintereinander angeordnete Fügestationen (2,3) beinhaltet. Die Fahrzeugkarosserien (4) bestehen aus mehreren Karosseriebauteilen (5,6,7), die in die Fügestationen (2,3) einzeln und in beliebig geeigneter Weise angebracht werden können. Alternativ ist es möglich, die Karosseriebauteile (5,6,7) in einer vorgeschalteten Rüststation auf einem Träger (10) vorzukommissionieren und durch Klammern, Laschen oder dergl . in einer angenäherten Endlage lose vorzufügen. In den Fügestationen (2,3) können die lose gefügten Karosseriebauteile (5,6,7) sich noch begrenzt bewegen und ihre geometrische bestimmte Endstellung einnehmen.

Die Fertigungsanlage (1) weist ferner eine

Fördereinrichtung (11) auf, mit der die Karosseriebauteile (5,6,7) bzw. die Fahrzeugkarosserien (4) entlang einer Transfernlinie (12) durch die verschiedenen Fügestationen (2,3) und weitere Anlagenstationen transportiert werden. Die Karosseriebauteile (5,6,7) befinden sich dabei z.B. auf einem palettenartig oder in anderer geeigneter Weise ausgebildeten Träger (10) und sind mit ihrer Fahrzeuglängsachse (9) parallel zur Transferlinie (12) ausgerichtet. Die Fördereinrichtung (11) kann z.B. als der in Figur 6 gezeigte Einholmförderer ausgebildet sein, der eine besonders schmale Bauweise hat und seitlich Platz für den freien Zugang zu der Unterseite der Karosseriebauteile (5,6,7) und zu dortigen Bezugsstellen, z.B. definierten Karosserieöffnungen, Anschlägen, oder dergl. ermöglicht.

In den zwei oder mehr nacheinander angeordneten Fügestationen (2,3) können verschiedene Fügeprozesse an der Fahrzeugkarosserie (4) und deren Teilen (5,6,7) durchgeführt werden. Diese Fügeprozesse können auch Bauteilbearbeitungen einschließen. Hierfür sind in den

Fügestationen (2,3) geeignete Bearbeitungseinrichtungen (15) angeordnet, die jeweils ein oder mehrere Bearbeitungsgeräte (16), z.B. Fügeroboter, insbesondere Schweißroboter oder dergl . beinhalten. Innerhalb der Fügestationen (2,3) können die Fahrzeugkarosserie (4) oder deren Teile (5,6,7) eine Fügestellung (13) einnehmen. Die Bearbeitungsgeräte (16) sind ein- oder beidseits der Fügestellung (13) angeordnet.

Die Fügeprozesse können unterschiedlicher Natur sein. In der ersten Fügestation (2), die z.B. als Geostation oder Framing-Station ausgebildet ist, werden z.B. die einzeln eingebrachten oder lose vorgefügten Karosseriebauteile (5,6,7) mit einer Spanneinrichtung (17) in einer vorgegebenen genauen Position und gegenseitigen Lage und Ausrichtung gespannt und mit Schweißpunkten oder Schweißnähten geheftet und in ihrer geometrisch bestimmten Endlage fixiert. Alternativ oder zusätzlich zum Schweißen kann ein Kleben, Löten oder ein oder mehrere beliebige andere Fügeverfahren durchgeführt werden. Die geheftete Fahrzeugkarosserie (4) wird in ein oder mehreren anschließenden Fügestationen (3) ausgeschweißt oder erhält mit anderen Fügeprozessen ihre gewünschte Steifigkeit und Endverbindung.

Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fügestation (2) und der Spanneinrichtung (17) können nur für eine Station, insbesondere die Geostation oder Framing-Station gelten, wobei die Folgestationen (3) anders ausgebildet sind. Alternativ können die

Fügestationen (2,3) gleichartig ausgebildet sein.

In der Fertigungsanlage (1) von Figur 1 sind die Fügestationen (2,3) entlang der Transferlinie (12) hintereinander bzw. in einer Reihe angeordnet. In der

Variante von Figur 2 und der dortigen Fertigungsanlage (1) sind die Fügestationen (2,3) parallel angeordnet. In der

Fertigungsanlage (1) können verschiedene Karosserievarianten in einem beliebigen Mix gefertigt werden. Dies schließt unterschiedliche Fahrzeugmodelle und ggf. innerhalb eines Fahrzeugmodells unterschiedliche Karosserietypen, z.B. Limousine mit Stufen- oder

Schrägheck, Coupe, Van etc. ein. Solche Karosserietypen können sich z.B. im Heckbereich durch unterschiedliche Karosserieformen unterscheiden. In der Variante von Figur 1 können die Fügestationen (2,3) flexibilisiert und auf die jeweilige Karosserievariante umgerüstet werden.

Bei der Variante von Figur 2 können die Fügestationen (2,3) wahlweise unflexibel, teilflexibel oder vollflexibel sein. Die Fügestation (2) ist z.B. unflexibel. In der Fügestation (3), die Figur 2 ebenfalls als Geometrie- oder Framing-Station ausgebildet ist, ist eine

Teilflexibilisierung möglich, indem eine Typanpassung im Heckbereich der Fahrzeugkarosserie (4) stattfinden kann. Die Flexibilisierung und Ausbildung sowie die Anordnung der Fügestationen (2,3) richtet sich nach den

Erfordernissen des Serienbaus und nach Art und Umfang sowie Häufigkeit des Modell- und/oder Typenwechsels. In der Parallelschaltung von Figur 2 können alternativ auch ein oder mehrere vollflexible Fügestationen (2,3) vorhanden sein, wie sie in der Variante von Figur 1 gezeigt sind.

Die Fügestationen (2,3) weisen jeweils eine Spanneinrichtung (17) zum Spannen der in Einzelteilen oder in lose gefügter Form zugeführten Fahrzeugkarosserie (4) bzw. der Karosseriebauteile (5,6,7) auf. In Figur 3 bis 5 und 7 ist von der Fahrzeugkarosserie (4) der übersicht halber nur eine Seitenwand (5) dargestellt. Figur 6 zeigt eine mehrteilige Fahrzeugkarosserie (4) mit Bodengruppe (6) , Seitenwänden (5) und Dachteil (7) .

Die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die Karosseriebauteile (5,6,7) können in der Fügestation (2,3) eine Fügestellung (13) und eine Transportstellung (14) einnehmen. In der Fügestellung (13) werden die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die Karosseriebauteile (5,6,7) gespannt und können gefügt werden. In der TransportStellung (14) ist ein kollisionsfreier und Störkonturenfreier Transport der Fahrzeugkarosserie (4) bzw. der Karosseriebauteile (5,6,7) in und aus der Fügestation (2,3) möglich.

Die Spanneinrichtung umgreift in der Fügestellung (13) die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die Karosseriebauteile (5,6,7) an mehreren Seiten, wobei der Umgriff zumindest bereichsweise erfolgt. Wie z.B. Figur 3 verdeutlicht, kann die Spanneinrichtung (17) den erhabenen Dachbereich (8) und die abgesenkten Front- und Heckbereiche sowie die dazwischenliegenden schrägen übergangsbereiche umgreifen. Hierbei kann eine Konturenanpassung erfolgen. Der Umgriff der Spanneinrichtung erfolgt vorzugsweise an mehreren relevanten Stellen, wobei dazwischen Leerbereiche vorhanden sind. Alternativ kann der Umgriff vollflächig erfolgen.

Die Spanneinrichtung (17) weist mindestens einen Spannrahmen (19) auf, der einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann und der die Fahrzeugkarosserie (4) und deren Teile (5,6,7) an der Oberseite bügeiförmig oder haubenförmig umgibt. Der Umgriff erfolgt vorzugsweise zumindest in Fahrzeuglängsrichtung (9) . Der Spannrahmen (ig) kann die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die

Karosseriebauteile (5,6,7) auch seitlich umgreifen. Am Spannrahmen (19) sind ein oder mehrere Spanner (32) angeordnet, die in der gezeigten Ausführungsform von oben her die Karosseriebauteile (5,6,7) ergreifen und in der gewünschten Fügeposition exakt spannen. Die Spanner (32) können auch am erwähnten Karosserieumgriff beteiligt sein.

Die Spanneinrichtung (17) kann ein oder mehrere weitere Spannelemente, insbesondere untere Spanngeräte (30) aufweisen, die ebenfalls mit ein oder mehreren Spannern (32) ausgerüstet sind. Die in Figur 5 dargestellten unteren Spanngeräte (30) spannen z.B. die als Seitenwände ausgebildeten Karosseriebauteile (5) und/oder die Bodengruppe (6) im unteren Bereich oder sog. Schwellerbereich. Die Spanner (32) am Spannrahmen (19) spannen die Seitenwände (5) an der Oberseite und auch ein oder mehrere ggf. eingebrachte Dachteile (7), z.B. Dachspriegel oder dergl .

Der Spannrahmen (19) kann einteilig oder mehrteilig sein und in der letztgenannten Variante aus zwei oder mehr Spannrahmenteilen (20,21) bestehen. Durch einen Wechsel der Spannrahmenteile (20,21) kann die Spanneinrichtung (17) flexibilisiert und an unterschiedliche Karosserievarianten anpasst werden. Figur 5 zeigt beispielsweise zwei verschiedene Karosserietypen mit Stufenheck und Schrägheck.

Wie Figuren 3 bis 7 verdeutlichen, weist die haubenartige Spanneinrichtung (17) eine Zugangsöffnung (18) auf, die in der gezeigten Ausführungsform an der Unterseite liegt. Durch diese Zugangsöffnung (18) können die

Karosseriebauteile (5,6,7) mittels einer relativen Hubbewegung in die Spanneinrichtung (17) und in eine dortige Fügestellung (13) und auch wieder heraus in eine untere Transportstellung (14) gebracht werden. Figur 5 verdeutlicht beide Stellungen (13,14).

In der konturenfreien Transportstellung (14) hat die Fahrzeugkarosserie (4) einen ausreichenden störungsfreien Abstand gegenüber der Spanneinrichtung (17) und kann von der Fördereinrichtung (11) entlang der Transferlinie (12) transportiert werden, ohne mit irgendeinem Teil der Karosseriekontur an der Spanneinrichtung (17) anzustoßen.

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Figur 6 zeigt die abgesenkte Transportstellung (14) und die Konturenfreiheit der Fahrzeugkarosserie (4) gegenüber der Spanneinrichtung (17) .

Die relative Hubbewegung findet quer zur Transportrichtung statt und ist in der ausgeführten Ausführungsform im wesentlichen vertikal gerichtet. Hierbei können wahlweise die Karosseriebauteile (5,6,7) gegenüber der relativ ortsfesten Spanneinrichtung (17) oder umgekehrt die Spanneinrichtung (17) gegenüber den relativ ortsfesten Karosseriebauteilen (5,6,7) bewegt werden. In einer dritten Bewegungsvariante können alle Bauteile gemeinsam bewegt werden. Ferner ist es möglich, den Bauteilträger (10) und/oder das Fördergerät zusammen mit den aufgeladenen Karosseriebauteilen (5,6,7) zu heben und zu senken.

Die relative Hubbewegung kann eindimensional und linear sein. Sie kann alternativ eine gekrümmte Bahn besitzen. sie kann auch einen kurzen Hubweg haben. Die Kinematik zum Wechsel zwischen der Füge- und Transportstellung (13,14) kann sich auf die Hubbewegung beschränken. Weitere Ausweichbewegungen, wie z.B. ein Demontieren oder Aufklappen von Teilen der haubenartigen Spanneinrichtung (17) oder ein seitliches Ausweichen der Spanneinrichtung (17) sind entbehrlich. Bei der relativen Hubbewegung kann die Spanneinrichtung (17) in ihrer geschlossenen Haubenform bleiben und als Einheit je nach Hubkinematik stehen bleiben oder bewegt werden. Dies unterscheidet die Spanneinrichtung (17) auch von anderen bekannten

Konstruktionen, bei denen mehrere Spannrahmen einzeln an die Karosserie zugestellt und für die Karosserie-Transport wieder entfernt werden. Die Einzelrahmen bilden erst an der Karosserie und in der Zustellposition miteinander eine Spanneinrichtung, die anschließend für den Karosserie- Transport wieder aufgelöst wird. Hierbei gibt es keine Hubbewegung der kompletten Spanneinrichtung.

Für die relative Hubbewegung ist eine Hubeinrichtung (43) vorgesehen. Diese kann entsprechend der gewünschten Kinematik unterschiedlich ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Spanneinrichtung (17) relativ ortsfest in der Fügestation (2,3) gehalten und abgestützt, wobei die Karosseriebauteile (5,6,7) mit einem bodenseitigen Hubgerät (44) und mit mehreren dortigen Bauteilaufnahmen (45) in der TransportStellung (14) ergriffen, mittels Indexen oder dergl . bei der Aufnahmebewegung positioniert und dann zur Spanneinrichtung (17) hin und in die Fügestellung (13) angehoben werden. Für die Spanneinrichtung (17) und insbesondere den Spannrahmen (19) ist eine Handhabungseinrichtung (36) vorhanden, die in einer alternativen Ausführungsform als Hubeinrichtung (43) fungieren und insbesondere den Spannrahmen (19) gegenüber den Karosseriebauteilen (5,6,7) heben und senken kann.

Der Spannrahmen (19) ist in der gezeigten Ausführungsform etwa im mittleren Bereich und über dem Dachbereich (8) der Fahrzeugkarosserie (4) quer zur Fahrzeuglängsachse (9) geteilt. In der gezeigten Ausführungsform entstehen hierdurch ein frontseitiges Spannrahmenteil (20) und ein heckseitiges Spannrahmenteil (21) , die nachstehend näher erläutert werden.

Die Handhabungseinrichtung (36) ist an die Art und Ausbildung des Spannrahmens (19) angepasst. Sie erlaubt ein Handhaben der einzelnen Spannrahmenteile (20,21) und auch ggf. des Spannrahmens (19) insgesamt. Die Handhabungseinrichtung (36) weist ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (37,38) auf. Diese sind bevorzugt als mehrachsige Gelenkarmroboter ausgebildet, die z.B. sechs orthogonale rotatorische Achsen aufweisen. Die Gelenkarmroboter können ein oder mehrere Zusatzachsen, insbesondere Fahrachsen, haben. Die Manipulatore (37,38)

sind erhöht auf einem Gestell (40) der Fügestation (2,3) angeordnet. Das Gestell (40) kann portalartig ausgebildet sein, wodurch die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. deren Teile (5,6,7) unter der Handhabungseinrichtung (36) hindurchtransportiert werden können.

Wie Figur 3 bis 5 verdeutlichen, sind mindestens zwei Manipulatoren (37,38) vor und hinter der Fügestellung (13) angeordnet. Sie handhaben das jeweils zugewandte frontseitige oder heckseitige Spannrahmenteil (20,21) mittels eines dortigen Dockinganschlusses (25) . Die Manipulatoren (37,38) haben eine mehrachsige Manipulatoroder Roboterhand (39) , die bevorzugt mit einer Wechselkupplung ausgerüstet ist und über ein Kupplungsgegenstück am Dockinganschluss (25) angreifen kann. über den Dockinganschluss (25) und die Wechselkupplung können Medien, z.B. Druckluft, Kühlmittel, Leistungs- und Steuerströme oder dergleichen, von einer externen Medienversorgung und der Robotersteuerung sowie einer eventuell angeschlossenen Anlagensteuerung an die Spannrahmenteile (20,21) und deren Spanner (32) und sonstige Komponenten übertragen werden.

Die Zahl der Manipulatoren (37,38) kann erhöht werden. Insbesondere können im Heckbereich der Fahrzeugkarosserie (4) zwei oder mehr Manipulatoren (38) vorhanden sein.

Im Arbeitsbereich von mindestens einem der Manipulatoren (37,38) ist ein Magazin (41) für mehrere Spanneinrichtungen (17) oder für deren Komponenten angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind neben den Manipulatoren (37,38) jeweils ein Magazin (41) für einen kompletten Spannrahmen (19) oder für die jeweils zugeordneten Spannrahmenteile (20,21) angeordnet. Die Magazine (41) können stationär sein und aus mehreren aufgereihten gestellartigen Rahmenhaltern (42) bestehen, welche die Spannrahmenteile (20,21) aufnehmen. Zum

Einstellen können die Spannrahmenteile (20,21) beispielsweise gedreht und platzsparend in eine aufrechte Position gebracht werden. Alternativ können die Magazine (41) beweglich sein und Trommeln, Karusselle oder dergleichen aufweisen.

Wenn an einer Seite, z.B. im Heckbereich, mehrere Manipulatoren (38) vorhanden sind, ermöglicht dies eine Beschleunigung des Rahmenwechsels. Während der eine Manipulator (38) das zuvor benutzte heckseitige

Spannrahmenteil (21) entnimmt, kann der andere bereits in einer Gegenbewegung das neue Spannrahmenteil (21) zuführen.

wie Figur 4 und 5 verdeutlichen, sind der Spannrahmen (19) und die Spannrahmenteile (20,21) an stationären Rahmenstützen (33) mit Positioniereinrichtungen (34) in einer definierten Position gehalten und abgestützt. Die Positioniereinrichtungen (34) weisen z.B. kegelförmige und mit Stützflächen versehene Positionierelemente (35) auf und können auch eine Verriegelungseinrichtung beinhalten. Zumindest ein Spannrahmenteil, z.B. das frontseitige Spannrahmenteil (20) , kann am Kopf von Rahmenstützen (33) einseitig und fliegend abgestützt sein. Hierfür kann z.B. eine gestufte Positioniereinrichtung (34) vorhanden sein, mit der das Spannrahmenteil (20) frei ragend in einer vorbestimmten Position gehalten werden kann.

Das andere Spannrahmenteil, insbesondere das heckseitige Spannrahmenteil (21) , kann beidseitig an ein oder mehreren Rahmenstützen (33) und am einen Spannrahmenteil (20) gestützt sein. Im Verbund bilden die Spannrahmenteile (20,21) einen steifen, formstabilen und positionsgenauen Spannrahmen (19).

An der Verbindungsstelle (26) der Spannrahmenteile (20,21) ist eine steuerbare Verbindungseinrichtung (27) vorgesehen. Der gegenseitige Eingriff der Spannrahmenteile (20,21) ist z.B. stufenförmig und erfolgt mit einem führenden Formschluss, wobei z.B. das heckseitige

Spannrahmenteil (21) auf das frontseitige Spannrahmenteil (20) aufgesetzt werden kann. Alternativ ist auch ein stumpfes Zusammenstoßen der Spannrahmenteile (20,21) möglich. Die Verbindungseinrichtung (27) weist hierfür eine gestufte Positionier- und Stützeinheit (28) und eine steuerbare Verriegelungseinheit (29) auf. Die Positionier- und Stützeinheit (28) besitzt in der Höhe und in axialer Richtung versetzte Stützflächen mit Positionierelementen, z.B. kegelförmigen Indexen. Die steuerbare Verriegelungseinheit (29) weist z.B. steuerbare und angetriebene Sperrriegel auf. Mit der

Verbindungseinrichtung (27) kann die Rahmenverbindung gesichert und gespannt werden.

Der Spannrahmen (19) besitzt eine skelettartige Form in der Art eines Stundenglases und ist bevorzugt im mittleren Bereich schmal und beidseits tailliert ausgebildet. An den Endbereichen hat der Spannrahmen (19) eine vergrößerte Breite. Durch diese bevorzugt symmetrische Formgebung entstehen seitlich große und freie Zugangsöffnungen für die Bearbeitungsgeräte (16) .

Der Spannrahmen (19) besitzt im mittleren Bereich ein einzelnes balkenförmiges und in Fahrzeuglängsachse (9) sich erstreckendes Rahmenelement (22) . Bei einer geteilten Rahmenausbildung sind an diesem Rahmenelement (22) die Verbindungsstelle (26) und die Verbindungseinrichtung (27) angeordnet. Sie befinden sich etwa im mittleren Bereich, so dass jedes Spannrahmenteil (20,21) ein Balkenteil des Rahmenelements (22) besitzt. Der Spannrahmen (19) weist an den Enden beidseits schräg ausgestellte und abwärts gerichtete Rahmenelemente (23) auf, die am einen Ende an

das horizontale, balkenförmige Rahmenelement (22) anschließen und am anderen Ende durch ein weiteres Rahmenelement (24) quer verbunden sind. Auch diese Rahmenelemente (23,24) können balkenartig ausgebildet sein und z.B. aus Rechteckrohren bestehen. Alternativ können die längs gerichteten Rahmenelemente (22) direkt mit den quer gerichteten Rahmenelementen (24) verbunden sein, wobei die schrägen Rahmenelemente (23) entfallen können.

An den Endbereichen des Spannrahmens (19) ergeben sich hierdurch dreieckige Rahmenstrukturen. Am frontseitigen Spannrahmenteil (20) können zwei Querbalken (24) hintereinander und mit gegenseitigem Höhenversatz angeordnet sein. Alternativ können an den Enden des Querbalkens (24) seitlich und nach unten vorstehende

Stützkörper angebracht sein. Diese Stufenbildung ist für die fliegende Abstützung in Verbindung mit einer entsprechend angepassten stufigen Rahmenstütze (33) vorteilhaft. Die Spanner (32) sind seitlich an den Rahmenelementen (22,23,24) angeordnet und ggf. über Ausleger distanziert.

Bei einer vollflexibilisierten Fügestation (2,3) gemäß Figur 3 bis 7 können bei einem Modell- und/oder Typwechsel wahlweise das frontseitige und/oder das heckseitige

Spannrahmenteil (20,21) gewechselt werden. Nachdem sich bei einem Fahrzeugmodell die Karosserietypen meistens im Heckbereich unterscheiden, genügt in vielen Fällen ein heckseitiger Rahmenteilwechsel.

Die eingangs erwähnten Spanngeräte (30) der Spanneinrichtung (17) können seitlich neben der Fahrzeugkarosserie (4) bzw. deren Teilen (5,6,7) positioniert und ebenfalls relativ ortsfest abgestützt sein. Die Spanngeräte (30) können stationär oder instationär ausgebildet sein. Sie können einen starren oder einen um ein oder mehrere Achsen beweglichen

Spannerträger (31) mit ein oder mehreren Spannern (32) aufweisen. Der Spannerträger (31) kann z.B. als mehrachsiger Roboter mit mehreren Linearachsen und/oder Drehachsen ausgebildet sein. Bei einer solchen beweglichen Ausbildung können die Spannerträger (31) Wechselkupplungen zum bedarfsweisen Austausch von Spannern (32) in Verbindung mit einem in der Nachbarschaft zugeordneten Spannermagazin aufweisen. Alternativ können die Spanner (32) als Mehrfachspanner ausgebildet sein, die unterschiedliche Spannelemente aufweisen und für mehrere Karosserievarianten geeignet sind. Eine solche Spannerausbildung ist auch am Spannrahmen (19) möglich.

In der Ausführungsform von Figur 1 sind die Fügestationen (2,3) und die Spanneinrichtung (17) vollflexibel, wobei der Spannrahmen (19) geteilt ist und einen wahlweisen Wechsel der Spannrahmenteile (20,21) ermöglicht. In der Variante von Figur 2 ist die untere Fügestation (3) unflexibel. Hier kann allerdings der Spannrahmen (19) bei Bedarf als Ganzes ausgetauscht werden. Eine solche Ausbildung ist günstig, wenn es nur wenige Karosserievarianten gibt, z.B. nur ein Fahrzeugmodell mit wenigen Modelltypen, und/oder wenn insbesondere eine Karosserievariante in besonders großer Stückzahl gebaut wird. Die zweite Fügestation (3) kann bei dieser Variante je nach Art und Vielfalt der Modelle und/oder Typen teil- oder vollflexibel sein. In Figur 2 ist eine Teilflexibilität dargestellt, bei der mittels einer Handhabungseinrichtung (36) nur das heckseitige Spannrahmenteil (21) bei Bedarf gewechselt wird.

In der Ausführungsform von Figur 1 und der dortigen Fügestation (2) läuft das Betriebsverfahren wie folgt ab:

Eine aus mehreren Karosseriebauteilen (5,6,7) lose vorgefügte Fahrzeugkarosserie (4) wird auf einem Träger (10) mit der Fördereinrichtung (11) in die

TransportStellung (14) in der Fügestation (2) bewegt und dort angehalten, wobei die Fahrzeugkarosserie (4) eine relativ ungenaue Position einnehmen kann. Anschließend wird die Hubeinrichtung (43) mit dem Hubgerät (44) betätigt, welches mit den Bauteilaufnahmen (45) die

Fahrzeugkarosserie (4) an Bezugspunkten greift und dabei in eine vorbestimmte Position bringt. über den weiteren Hubweg wird die Fahrzeugkarosserie (4) in die Fügestellung (13) befördert und dort von der Hubeinrichtung (43) gehalten, wobei die Spanner (32) am Spannrahmen (19) und ggf. den zusätzlichen Spanngeräten (30) die Karosserieteile (5,6,7) spannen. Mit der

Bearbeitungseinrichtung (15) werden die Karosseriebauteile (5,6,7) gefügt, insbesondere geheftet. Anschließend senkt die Hubeinrichtung (43) die Fahrzeugkarosserie (4) wieder in die Transportstellung (14) ab und setzt sie auf den bereitstehenden Träger (10) und die Fördereinrichtung (11) , mit der sie anschließend unter dem Spannrahmen (19) hindurch in die nächste Fügestation (3) befördert wird. Zugleich kann eingangsseitig die nächste vorgefügte

Fahrzeugkarosserie (4) in die Fügestation (2) eingefahren werden.

Wenn Karosserien der gleichen Variante gewechselt werden, bleibt der Spannrahmen (19) ungeändert und verharrt in seiner Stützposition auf den Rahmenstützen (33) . Wenn Spanngeräte (30) vorhanden sind, können diese für den Karosseriewechsel eine seitliche Ausweichbewegung durchführen. Mit der neuen Fahrzeugkarosserie (4) findet dann der gleiche vorbeschriebene Verfahrensgang statt.

Wenn ein Karosseriewechsel mit einem Modell- und/oder Typwechsel einhergeht, wird vor oder während des Einfahrens der neuen Karosserievariante der Spannrahmen (19) an die neue Karosserievariante angepasst, wobei z.B. das heckseitige Spannrahmenteil (21) von der Handhabungseinrichtung (36) gewechselt wird. Diese

Wechselvorgänge können sich zumindest bereichsweise zeitlich mit der Einfahrbewegung und der zentrierenden Aufnahme durch die Hubeinrichtung (43) überschneiden. Sobald der neue variantenbezogene Spannrahmen (19) fertig aufgebaut ist, kann die Hubeinrichtung (43) die

Fahrzeugkarosserie (4) in die Fügestellung (13) bewegen, wo der vorbeschriebene Fügevorgang stattfindet.

Anschließend wird die Fahrzeugkarosserie (4) wieder gewechselt, wobei der Spannrahmen (19) in der gegebenen Konfiguration verbleibt oder erneut an eine andere Karosserievariante angepasst wird. An Rüst- und Zustellzeiten fallen im wesentlichen die Arbeitszeiten der Hubeinrichtung (43) und ggf. darüber hinausgehende Anteile der Rahmenwechselzeit an. Innerhalb des vorgegebenen Arbeitstaktes steht die restliche Zeit für die Fügeprozesse zur Verfügung.

Bei der Variante von Figur 2 werden die Fahrzeugkarosserien (4) der hauptsächlich verwendeten Karosserievariante durch die unflexible Fügestation (2) transportiert. Die Karosseriezustellung mit der Hubeinrichtung (43) ist die gleiche wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. Der Spannrahmen (19) ist in dieser Variante einteilig und wird nicht oder nur bei generellen Karosserieumbauten, z.B. bei einem Facelift, geändert oder ausgetauscht. Wenn bei der Variante von Figur 2 eine andere Karosserievariante auf der Transferlinie (12) zugeführt wird, wird sie über eine Weiche in der Fördereinrichtung (11) zur anderen

Fügestation (3) geleitet, in der ein variantenkonformer Spannrahmen (19) vorhanden ist. Auch hier sind die Zustell- und Fügeprozesse die gleichen wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen. In der Fügestation (3) kann ggf. ein Rahmenwechsel, z.B. des heckseitigen Spannrahmenteils (21) , stattfinden, falls mehrere unterschiedliche Karosserietypen gefügt werden sollen.

Dieser Rahmenwechsel findet ebenfalls in der vorbeschriebenen Weise statt.

In Abwandlung der beschriebenen Verfahrensweisen kann die Handhabungseinrichtung (36) als Hubeinrichtung (43) fungieren und den Spannrahmen (19) als Ganzes heben und senken. Die Fahrzeugkarosserie (4) kann dabei in der vorbeschriebenen Weise mit der Fördereinrichtung (11) in die Transportstellung (14) gebracht werden. Hier kann eine Vorpositionierung in der vorbeschriebenen Weise mit Bauteilaufnahmen (45) und Bezugspunkten an der Fahrzeugkarosserie (4) erfolgen. Alternativ kann die Fahrzeugkarosserie (4) auf dem Träger (10) eine genauere Position einnehmen. In der Transportstellung (14) ist der Spannrahmen (19) angehoben, so dass die Fahrzeugkarosserie (4) konturenfrei und ohne Behinderung einfahren kann. Anschließend wird der Spannrahmen (19) von der Handhabungseinrichtung (36) in die Fügestellung (13) und auf die bereit stehende Fahrzeugkarosserie (4) abgesenkt und auf den entsprechend niedrigeren Rahmenstützen (33) positioniert und fixiert. Auch hier können Zustell- und Positioniervorgänge einander zeitlich überschneiden. Anschließend finden die Fügevorgänge in der vorbeschriebenen Weise statt. Zum Karosseriewechsel wird der Spannrahmen (19) wieder angehoben. Die eventuell vorhandenen Spanngeräte (30) können auch in diesen Fällen beim Rahmenwechsel Ausweich- und Zustellbewegungen ausführen.

in Abwandlung der Variante mit der vorgefügten Karosserie (4) können die Karosseriebauteile (5,6,7) auch einzeln oder gruppenweise durch andere Einrichtungen in die Fügestation (2,3) zugeführt werden, z.B. durch separate seitliche Handlingroboter oder die Bearbeitungseinrichtung (15) .

Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Einzelmerkmale der Ausführungsbeispiele beliebig untereinander getauscht und kombiniert werden. Die quergeteilte Ausführung des Spannrahmens (19) hat eigenständige erfinderische Bedeutung und lässt sich auch bei anderen konventionellen Fügestationen (2,3) ohne Hubeinrichtung (43) einsetzen. Insbesondere bei dieser Spannrahmengestaltung kann der bewegliche Spannrahmen für die BauteilZuführung eingesetzt werden. In weiterer Variante kann der Spannrahmen (19) in mehr als zwei Teile quergeteilt werden, wobei z.B. zusätzliche Spannrahmenteile im Mittel- und/oder Endbereich entstehen können. Hierfür können ggf. am Gestell (40) zusätzliche seitliche Manipulatoren neben der Fügestelle (13) angeordnet sein. Ferner kann die konstruktive und geometrische Ausgestaltung der Spanneinrichtung (17) und insbesondere des Spannrahmens (19) sowie deren Komponenten variieren. Auf seitliche Spanngeräte (30) kann verzichtet werden. Auch die

Fördereinrichtung (11) kann in anderer Weise ausgestaltet sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Fertigungsanlage, Rohbauanlage

2 Fügestation 3 Fügestation

4 Fahrzeugkarosserie

5 Karosseriebauteil, Seitenwand

6 Karosseriebauteil, Bodengruppe

7 Karosseriebauteil, Dachteil 8 Dachbereich

9 Fahrzeuglängsachse

10 Träger, Palette

11 Fördereinrichtung

12 Transferlinie 13 Fügestellung

14 Transportstellung

15 Bearbeitungseinrichtung

16 Bearbeitungsgerät, Fügeroboter

17 Spanneinrichtung 18 Zugangsöffnung

19 Spannrahmen oben

20 Spannrahmenteil frontseitig

21 Spannrahmenteil heckseitig

22 Rahmenelement horizontal 23 Rahmenelement schräg

24 Rahmenelement quer

25 Dockinganschluss

26 Verbindungsstelle

27 Verbindungseinrichtung 28 Positionier- und Stützeinheit

29 Verriegelungseinheit

30 Spanngerät unten

31 Spannerträger

32 Spanner 33 Rahmenstütze

34 Positioniereinrichtung

35 Positionierelement

36 Handhabungseinrichtung

37 Manipulator, Roboter

38 Manipulator, Roboter

39 Hand, Roboterhand 40 Gestell, Portal

41 Magazin für Spannrahmenteile

42 Rahmenhalter

43 Hubeinrichtung 44 Hubgerät 45 Bauteilaufnahme