DE10222449A1

DE10222449A1 - Verfahren sowie Automat zur Montage eines Dachmoduls

Info

Publication number: DE10222449A1
Application number: DE2002122449
Authority: DE
Inventors: Robert Braun; Dirk Hofmann; Frank Kiesewetter; Rudi Muttenhammer
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: DE10222449B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Dachmoduls (10) auf einen Dachrahmen (2, 3, 4, 5) einer Fahrzeugkarosserie (1), umfassend die Schritte: DOLLAR A - Aufbringen von Klebstoff auf Anbindungsflächen des Dachmoduls (10) und/oder des Dachrahmens (2, 3, 4, 5), DOLLAR A - Aufsetzen des Dachmoduls (10) auf dem Dachrahmen (2, 3, 4, 5), DOLLAR A - Andrücken des Dachmoduls (10) zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen Dachmodul (10) und Dachrahmen (2, 3, 4, 5). DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Andrücken des Dachmoduls (10) ein mit einer elastischen Hülle am Dachmodul aufliegender Hohlkörper (12) verwendet wird, der ein Fluid (50) enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Dachmoduls auf einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Automaten zur Ausführung eines solchen Verfahrens.

Es ist seit längerem bekannt, Dachmodule für Kraftfahrzeuge vorzufertigen und bei der Fahrzeugmontage im Dachrahmenbereich einer Fahrzeugkarosserie zu montieren. Insbesondere bei weitgehender Integration von Fahrzeugdachkomponenten an einem derartigen Dachmodul vereinfacht dies erheblich die Fahrzeugfertigung. Derartige Dachmodule sind beispielsweise angegeben in DE 198 52 383 A1, DE 199 58 605 A1 und DE 100 15 504 A1.

Das in DE 199 58 605 A1 beschriebene Dachmodul bildet als eine vorgefertigte Baueinheit zumindest einen Teil des Daches eines Fahrzeugs oder das gesamte Fahrzeugdach, indem es mittels eines seitlichen Dachmodulrandes und einer Verklebung auf einer Anlagefläche an einem rechten oder einem linken Seitenholm der Fahrzeugkarosserie sowie gegebenenfalls an einem vorderen und einem hinteren Querträger der Fahrzeugkarosserie befestigt wird. Die vorliegende Erfindung geht in ihrem Oberbegriff von diesem vorteilhaften Montageverfahren aus.

Bei der Serienfertigung von Fahrzeugen werden die Verfahrensschritte "Aufsetzen des Dachmoduls" und "Andrücken des Dachmoduls" üblicherweise von einem Automaten (Roboter) ausgeführt, der das Dachmodul mittels einer Halteeinrichtung wie z. B. einem oder mehreren Saugnäpfen hält und in programmgesteuerter Weise positioniert auf den Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie aufsetzt und zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen Dachmodul und Dachrahmen andrückt. Diese Klebeverbindung wird zwischen Anbindungsflächen einerseits des Dachmoduls und andererseits des Dachrahmens hergestellt, wobei zu diesem Zweck vor dem Aufsetzen und Andrücken des Dachmoduls üblicherweise die Anbindungsflächen des Dachrahmens (z. B. Tragränder von Karosserieholmen) mit Klebstoff in Form von Kleberaupen versehen werden.

Nachteilig ist bei dem bekannten Montageverfahren eine in der Praxis mehr oder weniger ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft, so daß die Klebeverbindung dementsprechend nicht an allen Stellen mit der gewünschten Qualität hergestellt wird. Außerdem birgt diese ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft die Gefahr einer Beschädigung des Dachmoduls. Bei einem üblicherweise bereits lackierten Dachmodul mit "Class-A Oberfläche" entstehen oftmals Druckstellen oder Glanzstellen auf der Dachmoduloberseite. Diese Probleme werden durch den Umstand noch verschärft, daß diese Dachmodule üblicherweise eine stark gewölbte Oberseite besitzen und diese Wölbung zudem mit mehr oder weniger großen Toleranzen behaftet ist.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Montage eines Dachmoduls auf einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie die oben erwähnten Probleme zu vermeiden und insbesondere ein das Dachmodul schonendes Andrücken bei gleichzeitig hoher Qualität der herzustellenden Klebeverbindung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. einen Automaten nach Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Montageverfahren wird zum Andrücken des Dachmoduls ein mit einer elastischen Hülle am Dachmodul aufliegender Hohlkörper verwendet, der ein Fluid enthält. Die Elastizität der Hülle ermöglicht ein flächiges Anschmiegen dieser Hülle an der Dachmoduloberfläche, wobei der Druck im Fluid gleichmäßig von der Innenseite der Hülle her auf die Hülle einwirkt. Damit kommt es zu einer Vergleichmäßigung der Andrückkräfte, so daß insbesondere durch Punktlasten oder Linienlasten entstehende Druckstellen an der Dachmoduloberseite vermieden werden können und dennoch eine qualitativ hochwertige Klebeverbindung zwischen Dachmodul und Dachrahmen hergestellt werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Hohlkörper lediglich aus der elastischen Hülle. In einer alternativen Ausführungsform besitzt der Hohlkörper auch feste Hüllabschnitte.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die elastische Hülle des Hohlkörper wenigstens in denjenigen Bereichen des Dachmoduls aufliegt, welche mit Klebstoff versehene Anbindungsflächen überdecken. Durch diese Maßnahme entsteht eine besonders gleichmäßige Druckbeaufschlagung dieser Anbindungsflächen und somit eine besonders gleichmäßige Verklebungsqualität.

Der verwendete Hohlkörper als ganzes oder ein Teil dieses Hohlkörpers kann die Form eines flachen Kissens besitzen, so daß der Hohlkörper bzw. ein Teil desselben eine kompakte Form besitzt und die Andrückkraft über einen relativ großen Flächenbereich gleichmäßig verteilt.

Wenngleich sich ein solches flaches Kissen auf einem Großteil der Dachmoduloberseite aufliegen kann, so ist es in der Praxis meist ausreichend, die Andrückkraft nur in einem kleineren Bereich wirken zu lassen, insbesondere in den oben erwähnten Dachmodulbereichen, welche die mit Klebstoff versehenen Anbindungsflächen überdecken. Dieses gezieltere Bereitstellen der Andrückkräfte läßt sich in einfacher Weise realisieren, wenn der Hohlkörper als ganzes oder ein Teil desselben die Form einer Schlauchanordnung besitzt. Damit können entlang von Schlauchabschnitten verlaufende Dachmodulbereiche gleichmäßig angedrückt werden. In Anpassung an den mit der Andrückkraft zu beaufschlagenden Dachmodulbereich kann die Schlauchanordnung Schlauchverzweigungen und/oder ringförmig geschlossene Schlauchabschnitte aufweisen.

Bevorzugt ist ein zum Dachmodul hin offener Trägerrahmen vorgesehen, welcher den Hohlkörper trägt oder einen festen Hüllabschnitt des Hohlkörpers bildet.

Dieser Trägerrahmen läßt sich vorteilhaft am freien Ende eines Handhabungsarms eines Automaten befestigen, der für das Montageverfahren eingesetzt wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Halteeinrichtung zum Halten des Dachmoduls beim Aufsetzen des Dachmoduls an demselben Handhabungsarm zu befestigen, so daß mit demselben Automaten das Dachmodul sowohl aufgesetzt als auch angedrückt werden kann. Eine Vereinfachung der mechanischen Ankopplung des Trägerrahmens und der Halteeinrichtung am Handhabungsarm wird erreicht, wenn der Trägerrahmen mit dieser Halteeinrichtung zu einer Handhabungseinheit verbunden ist. Diese Handhabungseinheit kann dann z. B. über für Industrieroboter gebräuchliche Ankopplungsmittel an den Handhabungsarm angekoppelt sein. Hierbei kann die Halteeinrichtung z. B. einen oder mehrere ausgesparte Bereiche des Trägerrahmens durchgreifen.

Als Fluid kann beispielsweise ein gasförmiges Fluid wie z. B. Luft oder eine Flüssigkeit wie z. B. Wasser oder Hydrauliköl verwendet werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird beim Andrücken des Dachmoduls eine Erhöhung des Drucks des Fluids im Hohlkörper bewirkt. Diese Druckerhöhung läßt sich auf unterschiedliche Weisen bewerkstelligen.

Beispielsweise können zu diesem Zweck (verschiebbare oder elastische) Hohlkörperabschnitte, welche nicht am Dachmodul aufliegen, zum Hohlkörperinneren hin verlagert werden, so daß die Druckerhöhung durch eine Verkleinerung des Volumens des vom Hohlkörper eingeschlossenen Fluids bewirkt wird. Beispielsweise kann beim Andrücken des Dachmoduls ein den Hohlkörper tragender (oder einen Hohlkörperabschnitt bildender) Trägerrahmen zum Dachmodul hin bewegt werden. Diese Art und Weise der Druckerhöhung besitzt den Vorteil, daß z. B. ein hermetisch verschlossener insgesamt elastischer Hohlkörper mit permanenter Fluidfüllung verwendet werden kann. Realisieren läßt sich dies beispielsweise dadurch, daß nach dem Aufsetzen des Dachmoduls der Trägerrahmen mit an dessen Unterseite vorstehenden elastischen Hohlkörperabschnitten relativ zu der verwendeten Halteeinrichtung zum Dachmodul hin bewegt wird. Nachteilig ist jedoch ein unter Umständen erhöhter Aufwand zur Koordination von Bewegungen des Hohlkörpers bzw. des Trägerrahmens einerseits und einer das Dachmodul aufsetzenden Halteeinrichtung andererseits.

Unabhängig davon besteht eine vorteilhafte Weise zur Erhöhung des Fluiddrucks darin, während des Andrückens des Dachmoduls die Fluidmenge im Hohlkörper zu erhöhen durch Einpumpen von Fluid. Diese Art der Druckerhöhung gestattet vorteilhaft die Verwendung eines Trägerrahmens, der starr mit einer Halteeinrichtung verbunden ist. Mit einer solchen besonders einfach aufgebauten Handhabungseinheit läßt sich das Dachmodul in herkömmlicher Weise mittels der Halteeinrichtung halten und auf den Dachrahmen aufsetzen und dann sogleich durch Einpumpen von Fluid auf den Dachrahmen drücken. Bevorzugt wird während dieses Andrückvorgangs die Halteeinrichtung (in an sich bekannter Weise) deaktiviert, d. h. das Dachmodul von der Halteeinrichtung losgelassen, so daß eine Beeinträchtigung des gleichmäßigen Andrückens ausgeschlossen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluid eine Flüssigkeit. Der relativ große Kompressionsmodul einer Flüssigkeit bietet in der Praxis insbesondere Vorteile, wenn die oben beschriebene Erhöhung des Fluiddrucks beim Andrücken des Dachmoduls vorgesehen ist. Der absolute Druck des Fluids vor, während und am Ende des Andrückvorgangs kann für den konkreten Anwendungsfall geeignet gewählt werden (durch entsprechende Ansteuerung derjenigen Mittel, welche diesen Druck definieren bzw. eine Druckerhöhung bewirken).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist als Fluiddruck vor dem Andrücken ein etwa atmosphärischer Druck (±20%) vorgesehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steigt der Fluiddruck während des Andrückens etwa linear auf einen Maximalwert am Ende des Andrückens.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines oberen Teils einer Fahrzeugkarosserie, auf deren Dachrahmen in der dargestellten Situation ein vorgefertigtes Dachmodul angedrückt wird,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 1, und
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Fahrzeugkarosserie 1 (Rohbau), deren Dachrahmen von oberen Längsträgern und Querträgern (Holmen) gebildet ist. Bei 2 ist ein vorderer Querträger (Windlauf), bei 3 ein linker Längsträger (Seitenholm), bei 4 ein rechter Längsträger und bei 5 ein hinterer Querträger, die zusammen den Dachrahmen der dargestellten Fahrzeugkarosserie bilden.
In Fig. 1 ist dieser Dachrahmen von einem vorgefertigten Fahrzeugdachmodul 10 verdeckt, welches im in Fig. 1 dargestellten Zustand (Dachmodulmontage) auf den Dachrahmen gedrückt wird, um eine Klebeverbindung zwischen dem Dachmodul 10 und dem Dachrahmen herzustellen. Hierfür wurden Anbindungsflächen des Dachmoduls 10 und/oder des Dachrahmens zuvor mit Kleberaupen versehen und das Dachmodul 10 auf den Dachrahmen gesetzt.
Das Andrücken des Dachmoduls 10 erfolgt in vertikaler Richtung (Pfeil F) mittels eines elastischen Hohlkörpers 12, von welchem in Fig. 1 Schlauchabschnitte 14 und 16 zu erkennen sind. Der elastische Hohlkörper 12 ist aus einem elastischen Material (z. B. Kautschuk, Gummi, polymerer Kunststoff etc.) mit einer gewissen Dehnbarkeit (z. B. wenigstens 10%) hergestellt und besitzt insgesamt die Form eines ringförmig geschlossen (etwa rechteckig) verlaufenden Schlauches und folgt somit dem seitlichen Rand des Dachmoduls 10. Der schlauchförmige Hohlkörper 12 enthält eine Hydraulikflüssigkeit, deren Menge mittels an sich bekannter Hydraulikeinrichtungen (Pumpen, Leitungen, Ventile etc.) verändert werden kann. Diese Einrichtungen können durch Mittel des verwendeten Automaten bereitgestellt sein.
Getragen wird der Hohlkörper 12 von einem nach unten hin offenen und ebenfalls am Dachmodulrand entlang verlaufenden Trägerrahmen 30, der zusammen mit einer Halteeinrichtung am freien Ende eines Handhabungsarms eines Montageautomaten (nicht dargestellt) befestigt ist, wobei der Trägerrahmen 30 starr mit der Halteeinrichtung verbunden ist. Diese Befestigung erfolgt z. B. über ein Kopplungsmittel des Automaten.
Die Halteeinrichtung besteht beispielsweise aus einem oder mehreren starr miteinander verbundenen Saugnäpfen, mit denen das Dachmodul 10 festgehalten und auf den Dachrahmen (2, 3, 4, 5) aufgelegt wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Form des Trägerrahmens 30 kann eine solche Halteeinrichtung vorteilhaft die zentrale Öffnung (Aussparung) des Trägerrahmens 30 durchsetzen und das Dachmodul 10 im Zentrum von dessen Oberseite halten.
Nachdem das Dachmodul 10 auf den Dachrahmen gesetzt wurde stoppt die Bewegung des Handhabungsarms. Bevorzugt schmiegt sich bereits in dieser Situation der elastische, drucklos gehaltene und somit relativ "schlaffe" Hohlkörper 12 an das Dachmodul 10 an (Die elastische Hülle des Hohlkörpers vermag auch einer kompliziert gewölbten Moduloberseite zu folgen). Dann erfolgt ein programmgesteuertes Andrücken durch Einpumpen von zusätzlicher Hydraulikflüssigkeit in den elastischen Hohlkörper 12, wobei die Halteeinrichtung während dieses Einpumpens von Hydraulikflüssigkeit in den Hohlkörper 12 gesteuert deaktiviert wird, so daß die Andrückkraft ausschließlich durch die am Dachmodul aufliegenden Abschnitte des Hohlkörpers 12 aufgebracht wird und eine gleichmäßige Verteilung der Andruckkräfte sichergestellt ist. Alternativ oder zusätzlich könnte hierbei auch der Trägerrahmen 30 relativ zu der Halteeinrichtung nach unten bewegt werden, um so die Andrückkraft allmählich zu erhöhen.
Die Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 sind Schnittansichten längs der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien. In diesen Figuren sind neben einigen bereits beschriebenen Komponenten auch Kleberaupen 40, 42, 44 und 46 sowie die Hydraulikflüssigkeit 50 ersichtlich, mit welcher der Hohlkörper 12 gefüllt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform des Hohlkörpers 12 liegt dieser Hohlkörper vorteilhaft wenigstens in denjenigen Bereichen der Oberseite des Dachmoduls 10 auf, welche mit Klebstoffraupen versehene Anbindungsflächen überdecken. Diese Anbindungsflächen werden am Dachrahmen durch im wesentlichen horizontal verlaufende Tragränder des Dachrahmens und am Dachmodul 10 durch unterseitige Anfügungsflächen bereitgestellt. Die zwischen diesen einander gegenüberliegenden Anbindungsflächen befindlichen Kleberaupen besitzen in Andrückrichtung vor dem Andrücken eine Ausdehnung von einigen mm und werden beim Andrücken um etwa 50% gestaucht.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte der Trägerrahmen 30 selbst einen festen Abschnitt des Hohlkörpers bilden, der durch eine fluiddicht am Trägerrahmen 30 sich anschließende und das Dachmodul belastende elastische Hülle fortgesetzt wird.
Schließlich ist anzumerken, daß die Erfindung anstatt zur Dachmodulmontage prinzipiell auch zur Montage anderer Module an Anbindungsbereiche eines Fahrzeugkarosserie-Rohbaus geeignet ist, wobei insbesondere Module mit gewölbten Oberseiten von besonderem Interesse sind. Insofern spielt die konkrete Art und Gestaltung des anzuklebenden Moduls eine untergeordnete Rolle. Bezugszeichenliste 1 Fahrzeugkarosserie
2 Vorderer Querträger
3 Linker Längsträger
4 Rechter Längsträger
5 Hinterer Querträger
10 Dachmodul
12 Hohlkörper
30 Trägerrahmen
40 Kleberaupe
42 Kleberaupe
44 Kleberaupe
46 Kleberaupe
50 Hydraulikflüssigkeit

Claims

1. Verfahren zur Montage eines Dachmoduls (10) auf einen Dachrahmen (2, 3, 4, 5) einer Fahrzeugkarosserie (1), umfassend die Schritte:

- Aufbringen von Klebstoff auf Anbindungsflächen des Dachmoduls (10) und/oder des Dachrahmens (2, 3, 4, 5),

- Aufsetzen des Dachmoduls (10) auf den Dachrahmen (2, 3, 4, 5),

- Andrücken des Dachmoduls (10) zur Herstellung einer Klebeverbindung (40, 42, 44, 46) zwischen Dachmodul (10) und Dachrahmen (2, 3, 4, 5),

dadurch gekennzeichnet, daß zum Andrücken des Dachmoduls (10) ein mit einer elastischen Hülle am Dachmodul aufliegender Hohlkörper (12) verwendet wird, der ein Fluid (50) enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elastische Hülle des Hohlkörpers (12) wenigstens in denjenigen Bereichen des Dachmoduls (10) aufliegt, welche mit Klebstoff versehene Anbindungsflächen überdecken.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hohlkörper (12) wenigstens teilweise die Form eines flachen Kissens besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Hohlkörper (12) wenigstens teilweise die Form einer Schlauchanordnung besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schlauchanordnung wenigstens einen ringförmig geschlossenen Schlauchabschnitt aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein zum Dachmodul (10) hin offener Trägerrahmen (30) vorgesehen ist, welcher den Hohlkörper (12) trägt oder einen festen Hüllabschnitt des Hohlkörpers (12) bildet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Trägerrahmen (30) verbunden ist mit einer Halteeinrichtung zum Halten des Dachmoduls (10) beim Aufsetzen des Dachmoduls (10).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Fluid (50) eine Flüssigkeit ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei beim Andrücken des Dachmoduls (10) eine Erhöhung des Drucks des Fluids (50) im Hohlkörper (12) bewirkt wird.

10. Automat, umfassend Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.