Ein solches Fügeverfahren nebst Fügesystem mit Karosserieteilen und Spanneinrichtung sind aus der EP-B1 0 585 584 bekannt. Hierbei werden Karosserieteile, bestehend aus zwei Seitenwandgruppen und einer Bodengruppe gefügt und durch Schweißpunkte geheftet. Diese Technik betrifft konventionelle selbsttragende Karosserien aus Blech, bei denen die Seitenwandgruppen in Y-Richtung und damit quer an die Bodengruppe gefügt und geschweißt werden. Hierfür wird eine Spanneinrichtung mit mehreren, entsprechend dieser Kinematik angeordneten und beweglichen Spannrahmen verwendet. An den Spannrahmen sind mehrere verteilte Spanneinheiten angeordnet. Bei dieser Technik sind die aus mehreren, miteinander verbundenen Elementen bestehenden und vorgefertigten Karosserieteile in sich weitgehend stabil und werden jeweils in einem Fügeschritt zusammen gebracht. Diese bekannt Technik ist für neuere Karosseriekonstruktionen, die z. B. als Gitterrahmen oder als sogenannter Spaceframe ausgebildet sind, nicht ohne weiteres tauglich. Hier kann es zu Problemen durch summierte Toleranzketten kommen.

Ein solcher Spaceframe ist z. B. aus der DE-A-40 18 592 bekannt. Hier werden die Karosseriebauteile, welche hier aus einer Dachgruppe und einer vorgefertigten Bodengruppe bestehen, in Z-Richtung gefügt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Spann-und Fügemöglichkeit aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbstständigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße mehrstufige Fügeverfahren, die Spanneinrichtung und die Karosserieteile, insbesondere das Seitenwandgerippe sowie das daraus gebildete Fügesystem bieten eine sehr hohe Fügegenauigkeit für moderne Gitterrahmen und auch andere Arten von Fahrzeugkarosserien. Lange Toleranzketten werden vermieden. Außerdem werden die geometrischen Möglichkeiten eines Gitterrahmens optimal für die Fügetechnik ausgenutzt. Zudem sind hochexakte Positionierungen des Spannrahmens möglich.

Darüber hinaus ergibt sich als Vorteil, dass die Breitentoleranz der Bodengruppe bzw. des Unterbodens auf die Lage der Seitenwand oder des Oberbaus in y-Richtung keinen Einfluss mehr hat. Ferner ist es möglich, Gerippegruppen oder Module außerhalb der Linie zu fertigen. Hierbei ist es ferner möglich, zwei Seitenwandgruppen mit Querträgern im Dach-und Windschutzscheibenbereich sowie einer Hutablage zu einem käfigartigen Gehäuse zusammenzusetzen und dieses als Ganzes auf der Bodengruppe zu fügen. Bei der erfindungsgemäßen Fügetechnik ergibt sich zudem eine besonders gute Zugänglichkeit und optimale Lage der Fügestellen, insbesondere wenn diese in Form von Schweißnähten, Klebestellen, formschlüssigen Schnappverbindungen oder dgl. vorliegen. Dies äußert sich ferner in einer guten Schweißbarkeit.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Spanneinrichtung mit den Ausgleichseinheiten und deren zusätzlicher Beweglichkeit bietet einen Toleranzausgleich durch Positionierung und gegebenenfalls Verformung der

gespannten Bauteile. Dies ist besonders günstig, wenn entsprechend der Erfindung die Seitenwandgruppe in z-Richtung in die Bodengruppe gefügt wird. Zur Optimierung der Fügetechnik werden dazu die Karosserieteile und insbesondere die Seitenwandgerippe entsprechend umgestaltet, so dass sie einheitliche Fügeschnittstellen in Fügerichtung und vorzugsweise in z-Richtung haben und eine Aufsetz-Fügebewegung erlauben.

In Verbindung mit der vorerwähnten gehäuseförmigen Gerippegruppe ist es außerdem günstig, wenn am Spannrahmen für diese Gruppe mindestens ein Rahmenteil oder eine externe Ausgleichseinheit beweglich und angetrieben ist.

Hierdurch läßt sich ein Toleranzausgleich in z-Richtung für die Seitenwandgerippe links und rechts erreichen. Dies ist insbesondere in Verbindung mit der B-Säule günstig.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen Figur 1 eine Fahrzeugkarosserie in Form eines Gitterrahmens mit Fügeschnittstellen in z-Richtung in Seitenansicht, Figur 2 die Seitenwandgruppe der Karosserie von Figur 1 mit mehreren Spann-und Ausgleichseinheiten, Figur 3 ein Fügesystem mit der Seitenwandgruppe von Figur 2 und einer Spanneinrichtung mit Spannrahmen, Figur 4 eine Variante zu Figur 3 mit Zusatzteilen im Unterbodenbereich und Figur 5 eine Variante des Seitenwandgerippes von Figur 1 mit einer anderen Ausbildung und einer anderen Fügeschnittstelle der A-Säule.

In den Zeichnungen ist ein Fügesystem (1) dargestellt, das aus einer Spanneinrichtung (15) und einer Fahrzeugkarosserie (2) besteht. Die Fahrzeugkarosserie (2) ist z. B. als Gitterrahmen oder sog. Knoten-Träger-Rahmen ausgebildet, der auch als Spaceframe bezeichnet wird. Sie besteht aus mehreren Karosserieteilen (3,12,13), die zum Teil oder vollständig auch als vorgefertigte Baugruppen ausgebildet sein können. In den Zeichnungen sind die Karosserieteile (3,12,13) durch strichpunktierte Linien verdeutlicht.

Das eine Karosserieteil (3), welches den Oberbau oder Aufbau bildet, ist vorzugsweise als Gerippegruppe ausgebildet. In Figur 1 und 2 ist hiervon ein Seitenwandgerippe (4) schematisch dargestellt.

Das Seitenwandgerippe (4) und die Gerippegruppe (3) bestehen aus mehreren bereits miteinander verbundenen Elementen (5,6,7,8,9,10). Dies sind bei dem Seitenwandgerippe (4) in der gezeigten Ausführungsform drei vertikale oder schräge Säulen, A-Säule (8), B-Säule (9) und C-Säule (10), die untereinander durch Längsträger (6) und gegebenenfalls Knoten (11) verbunden sind. An der C-Säule (10) ist außerdem eine Hutablage (5) über einen Knoten (11) befestigt.

Die beiden Seitenwandgerippe (4) können über zwei Querträger (7) im Dachbereich und einen Querträger (7) im Bereich der Windschutzscheibe sowie über die Hutablage (5) zu einem käfigartigen Gehäuse verbunden sein. Das käfigartige Gehäuse bildet die vorerwähnte Gerippegruppe (3). Die Verbindung der einzelnen Träger kann wiederum über Knoten (11) gegeben sein. An den Knoten (11) können die Verbindungen über Schweißnähte, Klebestellen formschlüssige Schnappverbindungen oder in sonstiger geeigneter Weise geschaffen sein.

Die in Figur 1,4 und 5 dargestellte Karosserie (2) kann ferner im Endausbau weitere Karosserieteile, insbesondere eine Motorraumgruppe (12) und eine Bodengruppe (13) beinhalten. Diese beiden Karosserieteile (12,13) können vorab gefügt sein. Desgleichen sind auch die vorbeschriebenen Seitenwandgerippe (4) bzw. die käfigförmige Gerippegruppe (3) vorab außerhalb der Transferlinie (nicht dargestellt) aufgebaut und gefügt worden.

Das Fügen der Seitenwandgerippe (4) bzw. der Gerippegruppe (3) an der Bodengruppe (13) und-gegebenenfalls an der Motorgruppe (12) erfolgt über Fügeschnittstellen (14), die bei der gezeigten Ausführungsform in Z-Richtung ausgerichtet sind. Die Fügeschnittstellen (14) haben dabei quer zur z-Richtung verlaufende Kontakt-und Verbindungsflächen in der XY-Ebene. Die Fügerichtung (26) ist in Z-Richtung, so dass die Seitenwandgerippe (4) bzw. die Gerippegruppe (3) bei horizontaler Lage der Bodengruppe (13) und der Motorraumgruppe (12) in einer Fügerichtung (26) vertikal von oben auf diese Teile (12,13) aufgesetzt und gefügt werden. Die Fügeschnittstellen (14) befinden sich an den unteren Enden der A-, B-und C-Säule (8,9,10).

Beim Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist die A-Säule (8) geteilt, wobei sich der obere Säulenbereich mit seiner Fügeschnittstelle (14) auf der Motorraumgruppe (12) abstützt. Der untere Säulenbereich wird von dem vertikalen Träger der Motorraumgruppe (12) gebildet. In der Variante von Figur 5 ist die A-Säule (8) verlängert und abgewinkelt. Sie stützt sich mit ihrer Fügeschnittstelle (14) auf der Bodengruppe (13) ab. Die Motorraumgruppe (12) ist hier auf andere Weise mit der Bodengruppe (13) verbunden, wobei auch Teile der Motorraumgruppe (12) über einen Knoten (11) mit den A-Säulen (8) verbunden sein können.

Das Fügen der Karosserieteile (3,12,13) erfolgt in mindestens zwei Fügeschritten und mit getrennten Fügebewegungen. Beim Fügen der Seitenwandgerippe (4) bzw. der Gerippegruppe (3) ist dabei zur Kompensation der statischen Überbestimmungen ein Toleranzausgleich in Z-Richtung möglich.

In der bevorzugten Ausführungsform werden beim ersten Fügeschritt zunächst die mittleren B-Säulen (9) zur Positionsbestimmung verwendet und mit ihren Fügeschnittstellen (14) in Fügerichtung (26) bzw. in Erstreckungsrichtung der Z-Achse auf die Bodengruppe (13) aufgesetzt und dort fest gehalten. Hierbei kann gegebenenfalls ein gegenseitiger formschlüssiger Eingriff der Teile (9,13) oder eine andere Art von Führung und/oder Fixierung vorhanden sein.

Bei den einzelnen Seitenwandgerippen (4) erfolgt der Toleranzausgleich dann an den Fügeschnittstellen (14) der A-Säule (8) und der C-Säule (10). Hierbei können beide Säulen (8,10) vor oder beim ersten Fügeschritt zunächst außer Fügekontakt mit der Bodengruppe (13) gehalten, wobei sie vorzugsweise entgegen der Fügerichtung (26) nach oben gebogen und gespreizt werden, was durch eine biegegünstige Gestaltung und eine Ausgleichsform (22) im oberen Säulenbereich und an den Übergängen zu den Längsträgern (6) begünstigt wird.

Nach der Positionierung der B-Säulen (9) werden dann in einem zweiten oder eventell auch weiteren folgenden Fügeschritten die A-Säule (8) und die C-Säule (10) in z-Richtung nach unten bewegt und in Fügekontakt mit der Bodengruppe (13) bzw. der Motorraumgruppe (12) gebracht.

Etwaige Toleranzen, z. B. Über-oder Unterlängen, werden durch eine geringfügige Verformung der Säulen (8,10) ausgeglichen. An den Fügeschnittstellen (14) kann dann in geeigneter Weise eine Verbindung der Karosserieteile durch Schweißen, Kleben oder dergleichen erfolgen. An den Fügeschnittstellen (14) können außerdem Knoten gebildet werden bzw. vorhanden sein.

Zusätzlich kann auch bei einer vorgefügten käfigförmigen Gerippegruppe (3) ein Toleranzausgleich an den B-Säulen (9) in Z-Richtung erfolgen. Hierbei wird die Gerippegruppe

(3) zunächst mit der einen längeren B-Säule (9) im ersten Fügeschritt in Kontakt mit der Bodengruppe (13) gebracht und im folgenden Fügeschritt die andere kürzere B-Säule (9) dann über den Toleranzausgleich an der Fügeschnittstelle (14) nachgeführt.

Zum Fügen der Karosserieteile und für den Toleranzausgleich ist die Spanneinrichtung (15) vorgesehen. Sie besteht aus mindestens einem Spannrahmen (17) der die Seitenwandgerippe (4) und gegebenenfalls die Dachteile bzw. die vorgefügte Gerippegruppe (3) spannt.

Hierbei kann es sich um einen käfigartigen Kombirahmen handeln, der die Gerippegruppe (3) als Ganzes spannt. Der oder die Spannrahmen (17) haben starre Rahmenteile (23,24), die horizontal und vertikal sowie gegebenenfalls auch schräg ausgerichtet sein können. Zusätzlich können ein oder mehrere bewegliche Rahmenteile (25) vorhanden sein, die in Fügerichtung (26), insbesondere in z-Richtung, beweglich gelagert und angetrieben sind.

Der oder die Spannrahmen (17) werden im ersten Fügeschritt auf einer Unterbodenpalette (16) für die Bodenbaugruppe (13) in Fügerichtung (26) bzw. in Z-Richtung über ihre vertikalen Träger (24) aufgesetzt und angedockt.

Alternativ ist auch ein Abstecken an einer stationären Referenz möglich. Diese Verbindung führt zu einer exakten Positionierung der Spanneinrichtung (15).

Der oder die Spannrahmen (17) verfügen über mehrere Spanneinheiten (18), die die verschiedenen Säulen und Träger der Seitenwandgerippe (4) bzw. der Gerippegruppe (3) spannen. Diese Spanneinrichtungen (18) können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und mit dem oder den Spannrahmen (17) verbunden sein.

Zur Erzielung des Toleranzausgleichs sind einige der Spanneinheiten (18) als bewegliche Ausgleichseinheiten (19) angeordnet, die um mindestens eine rotatorische und/oder lineare Stellachse (20) beweglich sind und die die gespannten Karosserieteile entsprechend bewegen können. Die Stellachsen (20) bieten mindestens eine Verstellmöglichkeit in Fügerichtung (26) bzw. z-Richtung.

In der bevorzugten Ausführungsform hat jede Ausgleichseinheit (19) eine einzelne lineare Stellachse (20), die sich vorzugsweise in Fügerichtung (26) bzw. in z-Richtung erstreckt oder zumindest eine solche Richtungskomponente hat.

Der zweite und eventuelle weitere Fügeschritte werden durch die Spanneinheiten (18) bzw. Ausgleichseinheiten (19) ausgeführt. Durch die Ausgleichseinheiten (19) kann auch die Verformung der A-und C-Säulen (8,10) beim ersten Fügeschritt bewirkt werden.

Die beweglichen und angetriebenen Ausgleichseinheiten (19) können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie bestehen aus geeigneten Spannelementen für die gespannten Karosserieteile und einem Antrieb (21), der eine Bewegung dieser Spannelemente gegenüber dem Spannrahmen (17) in Richtung der Stellachse (20) ermöglicht. Der Antrieb (21) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein, z. B. als Pneumatikzylinder, elektrischer Spindelantrieb oder dergleichen.

Die beweglichen Ausgleichseinheiten (19) sind vorzugsweise an den im wesentlichen vertikalen Säulen (8,10) angeordnet und befinden sich ebenfalls bevorzugt an deren unterem freien Ende in der Nähe der Fügeschnittstellen (14). Figur 2 verdeutlicht die Anordnung der Ausgleichseinheiten (19) am Seitenwandgerippe (4). Figur 3 und 4 zeigen die Zuordnung zum Spannrahmen (17).

Der Spannrahmen (17) in Figur 3 ist als im wesentlichen starrer Rahmen für ein einzelnes Seitenwandgerippe (4) ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung befinden sich zwei solche Spannrahmen (17) in der Bearbeitungsstation (nicht dargestellt) und sind einzeln über geeignete Förder-und Stellvorrichtungen (nicht dargestellt) zumindest in Z-Richtung beweglich. Zusätzlich können Beweglichkeiten in X-und Y-Richtung vorhanden sein.

In Figur 4 ist ein käfigartiger Spannrahmen (17) dargestellt, der die vorgefügte Gerippegruppe (3) spannt.

Dieser Spannrahmen (17) hat ein oder zwei in z-Richung bewegliche Rahmenteile (25), deren Spanneinheiten (18) die mittlere B-Säule (9) und den Längsträger (6) in der Nachbarschaft spannen. Das bewegliche Rahmenteil (25) dient ebenfalls als bewegliche Ausgleichseinheit (19) und sorgt für den eingangs beschriebenen Toleranzausgleich zwischen den beiden B-Säulen (9).

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Die Spanneinrichtung (15) kann zusätzlich oder alternativ einen Toleranzausgleich mit beweglichen Ausgleichseinheiten (19) bzw. beweglichen Rahmenteilen (25) auch in beliebig anderen Richtungen, insbesondere der X-und Y-Richtung bieten. Die Fahrzeugkarosserie (2) hat dazu entsprechend anders ausgerichtete Fügeschnittstellen. Insbesondere läßt sich die Spanneinheit (15) dann auch zum Fügen der bisher üblichen Karosserieformen in Y-Richtung einsetzen. Die Ausgleichseinheiten (19) sind entsprechend anders angeordnet und orientiert.

Bei der bevorzugten und beschriebenen Karosserieform erfolgt ein Fügen der vorgefertigten Baugruppen nur in z-Richtung. Alternativ kann dies auch nur teilweise in z-Richtung geschehen, wobei die schräge Fügebewegung, Stellachse und Schnittstelle nur eine Richtungskomponente

in z-Richtung haben. Ferner läßt sich dies noch weiter für ein Fügen in anderen Richtungen, z. B. X-und Y-Richtung, entsprechend abwandeln und umgestalten.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich. Zum einen können auch andere Karosserieteile als die vorstehend beschriebenen mit dem mehrstufigen Fügeverfahren und dem Fügesystem (1) gefügt werden. Ferner ist es auch möglich, dass die Karosserieteile aus Elementen in einer anderen Ausgestaltung und anderer Zahl bestehen. Ferner kann die Verformung der am ersten Fügeschritt noch nicht beteiligten Elemente (8,10) der Karosserieteile (3,12,13) statt durch die Spanneinheit (18) bzw. die bewegliche Ausgleicheinheit (19) auch auf andere Weise, z. B. durch Anlage an einem ortsfesten Anschlag bei der Zustellung des Spannrahmens (17) geschehen. Ferner ist es möglich, diese erst später zu verübenden Elemente (8,10) statt durch Verformung auch auf andere Weise zunächst außer Fügekontakt zu bringen.

Variabel sind ferner die konstruktive Ausgestaltung der Spanneinrichtung (15) und ihrer Teile. Die beweglichen Ausgleichseinheiten (19) können anders ausgebildet und angeordnet sein. Sie können insbesondere auch extern und getrennt von den Spannrahmen (17) angeordnet sein, indem sie als separate bewegliche Greifer, z. B. als Robotergreifer oder verfahrbare bzw. schwenkbare Spanner, ausgebildet sind.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Fügesystem 2 Karosserie, Gitterrahmen 3 Karosserieteil, Gerippegruppe 4 Seitenwandgerippe 5 Element, Hutablage, Querträger 6 Element, Längsträger 7 Element, Querträger, Dach, Windschutzscheibe 8 Element, A-Säule<BR> 9 Element, B-Säule<BR> 10 Element, C-Säule 11 Knoten 12 Karosserieteil, Motorraumgruppe 13 Karosserieteil, Bodengruppe 14 Fügeschnittstelle 15 Spanneinrichtung 16 Unterbodenpalette 17 Spannrahmen, Kombirahmen Dach und Seitenwand 18 Spanneinheit 19 bewegliche Ausgleichseinheit 20 Stellachse 21 Antrieb 22 Ausgleichsform 23 Rahmenteil horizontal 24 Rahmenteil vertikal 25 Rahmenteil beweglich 26 Fügerichtung