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Die Erfindung betrifft ein Serien-Herstellungsverfahren für Dächer von Cabriolet-Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Werkzeugstraße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Bei der Serienherstellung von Cabriolet-Dächern ist es erforderlich, eine hohe Maßgenauigkeit einzuhalten, um den Einsatz des Daches in den Karosserierohbau möglichst zeitsparend und mit möglichst geringem Justageaufwand durchführen zu können und um eine möglichst hohe Maßhaltigkeit und qualitative Gleichwertigkeit einer ganzen Serie sicherstellen zu können.
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Es ist bekannt, eine Serie von Cabriolet-Dächern entsprechend ihrer späteren Ausrichtung auf parallelen Fertigungsböcken zu montieren, die in ihrer Lage und Ausrichtung die Verhältnisse von Fahrzeugkarosserien, auf die die fertigen Dächer aufzusetzen ist, nachbilden. Dadurch sind viele Fertigungsschritte manuell über angelegte Schablonen und in einer ungünstigen Arbeitshaltung der jeweils montierenden Personen von unten nach oben schauend und arbeitend durchzuführen.
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Zudem ergeben sich bei späteren Maßabweichungen oder Reklamationen Probleme der Rückverfolgung, an welchem Fertigungsbock und durch welche Person(en) das Dach gefertigt wurde. Diese Rückverfolgung ist für die Qualitätssicherung und ggf. Fehlerbehebung jedoch sehr bedeutsam.
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Da in den Fertigungsböcken der Abstand zwischen einem vorderen Querträger, der den späteren Windschutzscheibenrahmen simuliert, und hinteren seitlichen Tragkonsolen, die spätere karosserieseitige Aufnahmen für seitliche Hauptlagereinheiten des Daches simulieren, auf den jeweiligen Fertigungsbock optimiert eingestellt werden, sind dabei nicht nur Toleranzen bei der Montage der Teile des Daches, sondern auch Toleranzen bei der Ausbildung des Fertigungsbockes zu berücksichtigen, was eine Seriengleichheit der Dächer zusätzlich erschwert.
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Zudem ist es erforderlich, um eventuelle Fertigungstoleranzen des Daches auszugleichen, zur Einhaltung von immer gleichen Abständen zwischen den hinteren Konsolen und dem vorderen Windschutzscheibenrahmen zumindest eine Drehachse innerhalb der das Dach bewegenden Mechanik, in der Regel die Drehachse zwischen dem Dachgestänge und einem seitlichen Dachrahmen, an dem das Gestänge angreift, variabel verschieblich zu halten. Diese Variabilität kann zum Beispiel durch Führung einer Achse in seitlichen Langlöchern erreicht werden. Damit ergibt sich jedoch eine je nach Toleranz leicht geänderte Kinematik der Dachbewegung, so dass diese unter Umständen mit nicht optimierten Drehmomenten und nicht ruckfrei abläuft.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Verbesserung einer Serienfertigung von Cabriolet-Dächern zu schaffen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Werkzeugstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 11 und 13 verwiesen.
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Durch die Erfindung ist eine Serienfertigung in einer ergonomisch günstigen Über-Kopf-Lage der die Dachfläche bildenden oder sie unterstützenden Dachstrukturteile erreicht, bei der durch die Ausrichtung aller Verbindungsteile an Dächern einer Serie von nur einem einzigen oberen, absenkbaren Werkzeugrahmen, einer sog. Spinne, eine spätere Zuordnungsproblematik des gefertigten Daches zur Fertigungsstation entfällt. Vorzugsweise sämtliche Dächer einer Serie durchlaufen die Arbeitsstation derselben Spinne. Ein sog. „Mulitooling” ist damit vollständig vermeidbar. Bei einer Abweichung in der Serie ist daher die Zuordnung eindeutig. Auch der erstmalige Zeitpunkt der Abweichung kann anhand der Seriennummern leicht nachvollzogen werden. Die Korrektur an einer einzigen Arbeitsstation ist dann hinreichend, um die künftige Maßgenauigkeit wiederherzustellen.
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Die Ausrichtung kann allein durch Absenken der Spinne ohne manuellen Eingriff erreicht werden, wodurch die Fehlerquellen minimiert sind und die Ergonomie des Herstellungsverfahrens weiter verbessert ist.
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Besonders vorteilhaft ist durch die Ausrichtbarkeit von Befestigungsflanschen zur späteren Verbindung der Hauptlagereinheiten mit der Karosserie ermöglicht, die Lage der Hauptlagereinheiten relativ zum Windschutzscheibenrahmen einzustellen, ohne dafür die Lage irgendeiner Drehachse innerhalb der das Dach bewegenden Mechanik ändern zu müssen. Diese Mechanik kann trotz eines Toleranzausgleiches in immer gleicher Weise ausgebildet sein, so dass sich ein stets gleicher optimierter Ablauf der Dachbewegung ergibt.
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Insbesondere ist von demselben oberen Werkzeugrahmen, der die Ausrichtung der Befestigungsflansche vornimmt, auch die Justage von bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung vorderen, einer Dachspitze zugeordneten Verschlüssen an den Dachstrukturteilen vornehmbar. Dann kann für beide Ausrichtungsvorgänge der obere Werkzeugrahmen in seiner – insbesondere in mehreren Raumrichtungen – zentrierten Stellung gegenüber dem unteren Werkzeugrahmen verbleiben, was die Fertigungsgenauigkeit zusätzlich verbessert.
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Vorzugsweise kann die Ausrichtung automatisiert ablaufen und im Falle der Befestigungsflansche zum Beispiel über nach unten greifende und ggf. konische Zapfen der Spinne bewirkbar sein.
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Die Übertragung des hergestellten Daches auf die Karosserie des Fahrzeugs ist besonders vereinfacht, wenn in dieser die Befestigungsflansche der Hauptlagereinheiten in ausgerichteter Stellung auf in der Karosserie angeordnete und nach oben weisende Zapfen aufsetzbar sind, die diesen Zapfen des oberen Werkzeugrahmens in der Dachfertigung entsprechen.
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Zusätzlich kann dieselbe oder eine dieser seriell nachgeordnete zweite Spinne auch die Montage oder zumindest Ausrichtung von seitlich am Dach anzumontierende Dichtungsleisten gegenüber den Seitenscheiben vornehmen, was die Herstellung weiter erleichtert und die Passgenauigkeit verbessert.
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Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann auch für verschiedene Dachlängen innerhalb einer Serie – zum Beispiel dadurch, dass die Längsrahmenteile des Daches in einer ersten Ausführung mit festen Plattenteilen belegt sind, in einer zweiten Ausführung eine textile und in einer dritten Ausführung eine Vinylbespannung aufweisen – optimiert werden: Für die festen Platten ohne Zugbeanspruchung auf die Gelenke der Dachmechanik, die Textilbespannung mit etwas Zug in Längsrichtung und die Vinylbespannung mit mehr Zug in Längsrichtung auf die Dachmechanik können die den jeweiligen Befestigungsflansch ausrichtenden Mittel des absenkbaren Werkzeugrahmens in ihrer Relativlage bezüglich des Werkzeugrahmens je nach Dachausbildung jeweils optimiert einstellbar sein. Dadurch kann selbst solch feinen Unterschiede innerhalb des Gelenkspiels, die sich insgesamt auf zum Beispiel einen bis drei Millimeter addieren, Rechnung getragen werden.
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Eine ebenfalls beanspruchte erfindungsgemäße Werkzeugstraße zur vorgestellten Serienfertigung von Cabriolet-Dächern ist zudem in ihren Breitenabmessungen durch die nur eine Fertigungsspur minimiert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung schematisch dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische, perspektivische Übersichtsdarstellung desjenigen Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Werkzeugstraße, der die mit absenkbaren oberen Werkzeugrahmen versehenen Arbeitsstationen zeigt;
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2 eine herausgezeichnete Seitenansicht etwa aus Richtung des Pfeils II in 1 auf zwei seriell hintereinander liegende und mit absenkbaren oberen Werkzeugrahmen versehene Arbeitsstationen;
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3 einen unteren Werkzeugrahmen in perspektivischer Ansicht mit im vorderen Bereich zwei hintereinander eingelegten flächigen Dachstrukturteilen in Über-Kopf-Lage;
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4 eine ähnliche Ansicht wie 3 mit zusätzlich einem hinteren, eine Scheibe und ein Rahmenteil umfassenden Dachstrukturteil und mit einem Hauptlager mit daran anmontierten Gestängeteilen in seiner Anbindung an über Kopf liegende Dachteile während der Fertigung des Daches;
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5 das in der Lage nach 4 gefertigte Dach in herausgezeichneter, vorne abgebrochener Einzeldarstellung;
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6 eine perspektivische Ansicht eines oberen Werkzeugrahmens (Spinne), der auf das Fertigungswerkzeug nach 7 von oben absenkbar ist und dabei die Hauptlagereinheit fixiert, wobei hier zur einfacheren Orientierung die Hauptlagereinheit mit an dem oberen Werkzeugrahmen fixiert eingezeichnet ist;
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7 die Spinne nach 6 in über Kopf gewendeter Ansicht;
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8 eine Detailansicht der Spinne im Bereich von nach unten greifenden Zapfen zur Ausrichtung des Befestigungsflansches einer Hauptlagereinheit in Eingriffsstellung, etwa entsprechend dem Ausschnitt VIII in 6;
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9 eine Ansicht von schräg oben auf die im unteren Werkzeugrahmen gehaltenen Dachteile, die daran anmontierten Gestängeteile, den von Ausrichtungszapfen des oberen Werkzeugrahmens ausgerichteten Befestigungsflansche und zusätzliche Fixierungsmittel zur passgenauen Montage von vorderen Dachverschlüssen an der Dachspitze;
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10 eine Ansicht etwa entsprechend dem Detail X in 9;
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11 eine Ansicht etwa entsprechend dem Pfeil XI in 10; und
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12 ein mit einem erfindungsgemäß montierten Dach versehenes Cabriolet-Fahrzeug in schematischer Seitenansicht.
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Die in 1 ausschnittsweise dargestellte Werkzeugstraße 101 für die Serienherstellung von Dächern 2 von Cabriolet-Fahrzeugen 1 (12) umfasst eine einzige Fertigungsspur, die von allen entstehenden Dächern 2 bei ihrer Montage in serieller Abfolge, also hintereinander, in Richtung der Pfeile P1, P2, P3 durchlaufen wird.
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Die in der Werkzeugstraße 101 gefertigten Dächer 2 schließen in ihrer fertigen, mit der Karosserie 9 des Fahrzeugs 1 verbundenen Stellung (12) als bewegliche Einheiten an einen Windschutzscheibenrahmen 3 an. Sie können – wie hier gezeichnet – als sog. Retractable Hardtops (RHT) mehrere an ihrer Außenfläche voneinander getrennte und mehr oder minder plattenförmig ausgebildete Baueinheiten 6, 7, 8 umfassen oder als sog. Softtops mit jeweils einem gemeinsamen flexiblen Bezug überspannt sein. Insbesondere ist es mit der Erfindung auch möglich, dass von gleichartigen Dachgestängeteilen 12 wahlweise ein gemeinsamer Bezug oder mehrere einzelne und in sich jeweils starre Plattenteile 6, 7, 8 gehalten werden und dies in der laufenden Produktion variabel verändert werden kann. Auch sind, wie unten noch näher erläutert, verschiedene Bezüge für Softtops variierend und unter jeweiliger Feinjustage der Dachlänge möglich.
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Die so hergestellten Fahrzeuge 1 umfassen weiter für die bewegliche Halterung des jeweiligen Daches 2 im hinteren Fahrzeugbereich zwei seitliche Hauptlagereinheiten 10, die an karosserieseitigen und zum Beispiel konsolenartigen Aufnahmen 11 festgelegt sind, wie in 12 in einer Übersichtsdarstellung gezeigt ist.
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Von diesen Aufnahmen 11 aus erstrecken sich zumindest im Wesentlichen in einer vertikalen Fahrzeuglängsebene verlaufende und in 12 gestrichelt angedeutete Gestängeteile 12 in Richtung zu oberhalb einer Fensterbrüstungslinie 13 gelegenen Teilen des Daches 2 unterhalb seiner Außenfläche. Jede Hauptlagereinheit 10 ist mit zumindest einem Befestigungsflansch 14 (5) zu ihrer Halterung an der Karosserie 9 versehen. Die Befestigungsflansche 14 sind hier während der Montage an den Hauptlagereinheiten 10 ausrichtbar, um gleiche Steckmaße für die spätere Dachmontage zu erhalten.
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Um derartige Dächer zu fertigen, werden erfindungsgemäß entweder die Plattenteile 6, 7, 8 oder andere – ggf. einen Bezug untergreifende – Dachstrukturteile (zum Beispiel Querspriegel, die Heckscheibe 102 und ein sie umgebender und abstützender Rahmenteil 103, die hier gemeinsam Bestandteil des hintersten Dachteils 8 sind), in Über-Kopf-Lage in einen unteren Werkzeugrahmen 15 eingelegt, justiert und in dieser Stellung über Verschlüsse fixiert (3, 4). Anschließend werden von oben ebenfalls über Kopf gewendete Gestängeteile 12 zugeführt und zumindest vorläufig befestigt. Die Positionierung dieser Gestängeteile 12 beginnt an ihren von den Hauptlagereinheiten 10 ausgreifenden (vorderen) Enden, mit denen sie an Dachteilen 6, 7, 8 angreifen. An diesen können sie für die weitere Montage zunächst lose positioniert werden. Die Hauptlagereinheiten stehen dann über Kopf gewendet und weisen nach oben (4). Ein am Fußende der jeweiligen Hauptlagereinheit verschieblicher Befestigungsflansch 14 wird dabei sichtbar und erlaubt seine justierende Beeinflussung von oben.
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Hierzu wird ein oberer Werkzeugrahmen 16, eine sog. Spinne, die im Detail in den 6 und 7 dargestellt ist und die innerhalb der Werkzeugstraße 101 an der Arbeitsstation 104 gelegen ist (1), auf den mit den Dachteilen 6, 7, 8 und den Gestängeteilen 12 mit nach oben weisender Hauptlagereinheit 10 bestückten unteren Werkzeugrahmen 15 abgesenkt und über die Randsäulen 5 in mehreren Raumrichtungen zentriert. Hierzu sind verschiedene Ausrichtungsvorrichtungen an den Randsäulen 5 vorgesehen, u. a. eine Kegel- und eine Prismenausrichtungsvorrichtung. Eine zusätzliche Justagehilfe für die Dachteile 6, 7, 8 über pneumatisch ausfahrbare Absteckzylinder 30 kann an der Spinne 16 vorgesehen sein.
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Es werden alle die Werkzeugstraße 101 durchlaufenden Dachstrukturteile 6, 7, 8 einer Serie – vorzugsweise ist dies die vollständige Serie ohne Ausnahmen – in einem seriellen Fertigungsablauf jeweils in der beschriebenen Über-Kopf-Stellung von derselben Spinne in der Arbeitsstation 104 bearbeitet. Bei dieser Bearbeitung wird eine – vorzugsweise voll automatisierte und unten noch näher beschriebene Ausrichtung aller zur Festlegung jedes Daches 2 an den Fahrzeugkarosserien 9 dienenden Verbindungsteile 14, 24 vorgenommen. Auch weitere Montage- und Ausrichtungsschritte sind in dieser Arbeitsstation 104 möglich.
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Insbesondere werden zum einen die Hauptlagereinheiten 10 mit über Kopf gewendeten Gestängeteilen 12 ausgerichtet, indem die daran verschieblich gehaltenen Befestigungsflansche 14 in ihre endgültige Position gerückt und in dieser an diese haltenden Bereichen der Hauptlagereinheiten 10 fixiert werden.
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Zum anderen wird von dem oberen Werkzeugrahmen 16 über nach unten ragende Fixierungsmittel 24 die Justage von bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung vorderen, einer Dachspitze zugeordneten Verschlüssen 25 an den Dachstrukturteilen, hier an der Dachspitze des vorderen Plattenteils 6, vorgenommen. Der Abstand der Steckmaße der Verschlüsse 25 und der Befestigungsflansche 14 ist durch die Bearbeitung mit derselben Spinne zwangsläufig bei allen Dächern der Serie stets gleich.
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Die Ausrichtung der zum Beispiel in Längsrichtung streifenartigen Befestigungsflansche 14 erfolgt derart, dass an der Spinne angeordnete und im wesentlichen abwärts greifende und maßgenau angeordnete Zapfen 17, 18 beim Absenken der Spinne 16 automatisch in Bohrungen 19, 20 der Befestigungsflansche 14 eingreifen und diese dadurch ausrichten.
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In den 6 und 7 ist die Spinne bzw. der Werkzeugrahmen 16 in ihrer Zusammenwirkung mit der Hauptlagereinheit 10 dargestellt, ohne dass die daran anschließenden Gestängeteile 12 mit eingezeichnet wären. Diese Darstellung dient nur der besseren Übersicht. In der Realität wird zunächst die in 4 gezeigte Montage der Gestängeteile 12 mit den daran hängenden Hauptlagereinheiten 10 an den Dachteilen 6, 7, 8 vorgenommen, an schließend das Absenken der Spinne 16 auf diese Einheiten vorgenommen.
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Die Ausrichtung kann mehrere Richtungen betreffen, wobei die Richtung parallel zur Fahrzeuglängsrichtung – und damit parallel zur größten Erstreckung des Daches 2 – besonders bedeutend ist.
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Für die Ausrichtung durch Eingreifen der Zapfen 17, 18 in Ausrichtungsöffnungen (Abstecklöcher) 19, 20 des noch lose verschieblichen Befestigungsflansches 14 ist zumindest eine dieser Öffnungen 20 ohne Übermaß gegenüber dem Zapfendurchmesser ausgebildet. Der Befestigungsflansch ist somit von dem Zapfeneingriff in einer Ebene quer zu dessen Erstreckung passgenau gegenüber dem über das positionierte Gestänge 12 ortsfest gehaltenen Bereich der Hauptlagereinheit 10 insbesondere in Richtung des Pfeils 23 verschiebbar (8). Die zweite Öffnung 19 ist hingegen als Langloch ausgebildet, um eine Überbestimmung zu vermeiden.
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Anschließend kann der so ausgerichtete Befestigungsflansch 14 über diesen in Langlöchern 21 durchgreifende Befestigungsmittel 22 (5) am ortsfesten Bereich der Hauptlagereinheiten 10 fixiert werden, indem diese Befestigungsmittel, zum Beispiel Schrauben, durch die Langlöcher 21 hindurch in passgenaue Bohrungen 4 (8) der Hauptlagereinheiten 10 fixierend eingreifen.
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Der absenkbare obere Werkzeugrahmen 16 der Arbeitsstation 104 ist zusätzlich an seinem bezüglich der Dachlängsrichtung vorderen Ende mit weiteren Justage- und Fixierungsmitteln 24 versehen, die ebenfalls nach unten ragen und bei Absenken der Spinne bzw. des Werkzeugrahmens 16 mit dem vordersten Dachteil 6 zusammenwirken, um dadurch das passgenaue Abstecken und Montieren von bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung vorderen, einer Dachspitze zugeordneten Verschlüssen 25, zum Beispiel Haken oder Bügeln, an diesem Dachteil 6 zu ermöglichen. Dadurch ist der Abstand zwischen den hinteren Zapfen 17, 18 und den vorderen Justage- und Fixierungsmitteln 24 stets gleich, woraus zwangsläufig auch für das fertige Dach 2 ein immer gleicher Abstand zwischen dem Maß für seine hintere Festlegung an den Aufnahmen 11 der Karosserie und seinen Verschlüssen 25 am Windschutzscheibenrahmen 3 resultiert.
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Diese zusätzlichen vorderen Justage- und Fixierungsmittel 24 können beispielsweise wieder nach unten ragende Zapfen – auch in konischer Ausbildung – wie auch eine Schrauben eindrehende oder verschweißende oder vernietende Vorrichtung umfassen.
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Weiter können von derselben Spinne bzw. demselben Werkzeugrahmen 16 oder einer weiteren Spinne 16a – hier in der nachfolgenden Arbeitsstation 105 gezeichnet – in ihrer abgesenkten Stellung auch zusätzlich seitliche Dichtungsleisten an den Querrand des Daches 2 anmontiert werden. Für die maßhaltige Montage dieser Dichtungsleisten ist die Spinne bzw. der Werkzeugrahmen 16 oder die Spinne 16a mit in verschiedenen Richtungen wirkenden Absteckdornen versehen, die eine dreidimensionale Ausrichtung der Dichtungsleisten am Dachrand ermöglichen. Beispielsweise können drei Dichtungsleisten vorgesehen sein, die jeweils an die seitlichen Ränder der hier drei Plattenteile 6, 7, 8 anzumontieren sind und daher deren Beweglichkeit gegeneinander nicht einschränken.
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Eine besondere Weiterbildung der Erfindung bezüglich der Ausrichtung des Befestigungsflansches 14 ergibt sich aus den 6 und 8: Hier ist eine Ausführung gezeigt, bei der die den Befestigungsflansch 14 ausrichtenden Zapfen 17, 18 insgesamt an einer gegenüber dem Werkzeugrahmen 16 relativbeweglichen Platte 31 gehalten sind. Damit können verschiedene Längsabstände zwischen diesen Zapfen 17, 18 einerseits und den vorderen Fixierungs- und Justagemitteln 24 für die Verschlüsse 25 der Dachspitze eingestellt werden. Dies ermöglicht die Herstellung verschiedener Dachlängen in ein- und demselben Werkzeug 15/16.
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Über hier drei Stellglieder 32, 33, 34 sind drei Relativlagen der Zapfen 17, 18 zu den vorderen Justiereinheiten 24 einstellbar. Die Platte der Zapfen 17, 18 ist hierfür auf einer Schiene 35 zur Längsrichtung des Daches 2 verschieblich gehalten. Eine erste Relativlage ist für ein Dach 2 mit festen Dachteilen 6, 7, 8 vorgesehen, wie es hier dargestellt ist. Eine zweite Relativlage kann beispielsweise für ein Dach 2 mit einem Textilbezug und eine dritte Relativlage für ein Dach 2 mit einem Vinylbezug vorgesehen sein, wobei der Vinylbezug eine stärkere Zugkraft auf das Dachgestänge 12 als der Textilbezug ausübt – und dieser wiederum stärker als die festen Dachteile. Bei dem Dach 2 mit Vinylbezug wird daher eine das Dach 2 leicht verkürzende Stelleinheit 32, 33, 34 zum Eingriff kommen und die Platte 31 leicht in Richtung des Pfeils 37 nach vorne ziehen. Die genaue Lage der eingreifenden Stellglieder 32, 33, 34 bezüglich der Dachlängsrichtung kann zum Beispiel über Schimmspakete 36 festgelegt werden.
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In jedem Fall wird das mit vorderen Verschlüssen 25 und ausgerichteten Befestigungsflanschen 14 der Hauptlagereinheiten 10 versehene Dach 2 nach Umwendung in eine Fahrzeugkarosserie 9 eingesetzt, die über analog zu den Zapfen 17, 18 des oberen Werkzeugrahmens 16 stehende Haltezapfen verfügt, die dann nach oben zeigen. Auch diese Haltezapfen, die auf der Konsole 11 angeordnet sind, können über eine ähnlich verschiebliche Platte wie den Befestigungsflansch 14 gegenüber der Karosserie 9 verlagerbar sein, um damit eine Anpassung des wie geschildert (mit einer Bezugart) stets gleichen Daches 2 an eventuelle Toleranzen der Karosserie 9 zwischen dem Windschutzscheibenrahmen 3 und den hinteren Aufnahmen 11 erreichen zu können.