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EP1307381A1 - Method and clamping frame for joining a number of piece parts to form a complex assembled part - Google Patents

Method and clamping frame for joining a number of piece parts to form a complex assembled part

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Publication number
EP1307381A1
EP1307381A1EP01974164AEP01974164AEP1307381A1EP 1307381 A1EP1307381 A1EP 1307381A1EP 01974164 AEP01974164 AEP 01974164AEP 01974164 AEP01974164 AEP 01974164AEP 1307381 A1EP1307381 A1EP 1307381A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cfl
elements
clamping
clamping frame
joining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01974164A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Becker
Rainer Class
Hans-Günther ZIEGLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AGfiledCriticalDaimlerChrysler AG
Publication of EP1307381A1publicationCriticalpatent/EP1307381A1/en
Withdrawnlegal-statusCriticalCurrent

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Abstract

The invention relates to a method for carrying out the step-by-step joining of a number of piece parts to form a complex assembled part. In order to achieve a highest possible precision of the finished part, the piece parts, during the step-by-step joining process, are positioned and fixed with regard to one another in a manner that renders the reclamping of the intermediate part between the individual joining steps unnecessary. To this end, a clamping frame is used that is firstly fitted with several clamping elements, into which a first set of piece parts is placed that are joined to one another to from an intermediate part. In the second step, the clamping frame is fitted with additional clamping elements, into which the piece parts corresponding thereto are placed. In another joining step, these additional piece parts are joined to the intermediate part to form the finished part. In order to accommodate and fix the additional clamping elements on the clamping frame, docking stations are provided that ensure a reproducible positioning and alignment of the clamping elements on the clamping frame.

Description

Verfahren und Spannrahmen zum Fügen mehrerer Bauteil-Einzelteile zu einem komplexen zusammengesetzten Bauteil Process and clamping frame for joining several component parts to form a complex composite component
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen mehrerer Bauteil-Einzelteile zu einem komplexen zusammengesetzten Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Spannrahmen zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for joining a plurality of component parts to form a complex composite component according to the preamble of claim 1 and to a clamping frame for carrying out this method.
Beim Fügen mehrerer Bauteil-Einzelteile zu einem zusammengesetzten Bauteil, z.B. mit Hilfe eines Schweißverfahrens, werden die Einzelteile zunächst in Zusammenbaulage zueinander fixiert und dann miteinander verbunden. Zum Fixieren der Einzelteile wird ein Spannrahmen verwendet, welcher mehrere Spannelemente aufweist, mit Hilfe derer die Einzelteile in definierter Raumlage eingespannt werden. Die Spannelemente in Verbindung mit dem Spannrahmen erfüllen hierbei einerseits eine Positionieraufgabe, indem sie die zu verbindenden Einzelteile in Relativlage zueinander exakt ausrichten, andererseits erfüllen sie eine Fixieraufgabe, indem sie die zu verbindenden Einzelteile in festem Kontakt miteinander halten.When joining several component parts to a composite component, e.g. with the help of a welding process, the individual parts are first fixed to one another in the assembled position and then connected to one another. To fix the individual parts, a clamping frame is used, which has several clamping elements, with the help of which the individual parts are clamped in a defined spatial position. The clamping elements in connection with the clamping frame fulfill a positioning task by precisely aligning the individual parts to be connected in relation to each other, on the other hand they fulfill a fixing task by keeping the individual parts to be connected in firm contact with one another.
Wenn das auf diese Weise zu fügende Bauteil aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht, so ist es oftmals schwierig, die zur Fixierung dieser Einzelteile notwendigen Spannelemente gemeinsam so auf dem Spannrahmen anzuordnen, daß sie sich gegenseitig nicht beeinträchtigen und die räumliche Zugänglichkeit der Fügevorrichtung, z.B. des Schweißroboters, nicht allzu stark beeinträchtigen. Zur Lösung dieser Problematik schlägt die DE 35 36 015 C2 für den Anwendungsfall des Fügens einer Karosserie vor, die Spannelemente und die Schweißroboter in unterschiedli- eher Höhe in bezug auf den Spannrahmen anzuordnen, indem z.B. die Spannelemente hängend am Spannrahmen befestigt sind, während die Schweißroboter auf dem Boden der Montageebene stehen. Während diese Anordnung im Fall des Fügens einer Fahrzeugkarosserie eine gegenseitige Beeinträchtigung der Spannelemente und der Schweißrobotern verhindert, eignet sie sich nur für solche Einsatzfälle, in denen keine direkte Überlappung der Schweißroboter mit den Spannelementen auftritt; somit eignet sie sich vornehmlich zum schnellen Zusammenheften von Einzelteilen, die in einem weiteren Prozeßschritt - nun ohne Spannelemente - fest miteinander verbunden werden. Weiterhin ist das Verfahren nicht anwendbar, wenn die zu fügenden Einzelteile in Zusammenbaulage in den Fügebereichen Überlappungen und/oder Hinterschneidungen aufweisen, so daß die Zugänglichkeit der Fügevorrichtung in die Fügebereiche durch die Spannelemente oder durch andere Einzelteile behindert ist.If the component to be joined in this way consists of a large number of individual parts, it is often difficult to arrange the clamping elements necessary for fixing these individual parts together on the clamping frame in such a way that they do not interfere with one another and the spatial accessibility of the joining device, for example the Welding robot, not too bad. To solve this problem, DE 35 36 015 C2 proposes, for the application of joining a body, the clamping elements and the welding robots in different rather to arrange the height in relation to the stenter frame, for example by the fastening elements being attached to the stenter frame while the welding robots are on the floor of the assembly level. While this arrangement prevents mutual impairment of the clamping elements and the welding robots in the case of joining a vehicle body, it is only suitable for those applications in which there is no direct overlap of the welding robots with the clamping elements; It is therefore primarily suitable for quickly stitching together individual parts that are firmly connected to one another in a further process step - now without clamping elements. Furthermore, the method cannot be used if the individual parts to be joined have overlaps and / or undercuts in the assembled areas in the joining areas, so that the accessibility of the joining device into the joining areas is impeded by the tensioning elements or by other individual parts.
Das Fügen zusammengesetzter Bauteile mit Überlappungen und/oder Hinterschneidungen erfolgt herkömmlicherweise in einem mehrstufigen Verfahren unter Verwendung mehrerer Spannrahmen: Zunächst werden einige der Einzelteile mittels Spannelementen auf einem ersten Spannrahmen befestigt und verschweißt. Das hierbei entstehende Zwischenteil wird in einen zweiten Spannrahmen transferiert, welcher mit weiteren in Spannelementen gehaltenen Einzelelementen bestückt wird, und wird dort mit diesen weiteren Einzelelementen verschweißt. Je nach Komplexität des Bauteils sind mehrere Schweißstufen und somit mehrere Spannrahmen benötigt; dies ist sehr kostenintensiv, da jeder Spannrahmen eine hohe Investition darstellt. Weiterhin führt das mehrmalige Umspannen des Zwischenteils von Spannrahmen zu Spannrahmen zu Un- genauigkeiten in dem zu fertigenden Bauteil und ist daher nicht geeignet für hochgenau zu fügende zusammengesetzte Bauteile.The joining of assembled components with overlaps and / or undercuts is conventionally carried out in a multi-stage process using several clamping frames: First, some of the individual parts are fastened and welded on a first clamping frame by means of clamping elements. The resulting intermediate part is transferred to a second clamping frame, which is equipped with further individual elements held in clamping elements, and is welded there with these further individual elements. Depending on the complexity of the component, several welding stages and therefore several clamping frames are required; this is very expensive because each stenter is a high investment. Furthermore, the repeated reclamping of the intermediate part from stenter to stenter leads to inaccuracies in the component to be manufactured and is therefore not suitable for high-precision assembled components.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren vorzuschlagen, mit Hilfe dessen mehrere Einzelteile, aus denen ein komplexes zusammengesetztes Bauteil gefügt werden soll, während des Fügeprozesses relativ zueinander posi- tioniert und fixiert werden können, ohne daß ein mehrmaliges Umspannen notwendig ist.The invention is therefore based on the object of proposing an inexpensive method with the aid of which several individual parts, from which a complex composite component is to be joined, are positioned relative to one another during the joining process. can be tioned and fixed without having to reclamp several times.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.The object is achieved by the features of claims 1 and 7.
Danach erfolgt das Fügen der Einzelelemente zu einem zusammengesetzten Bauteil unter Verwendung eines einzigen Spannrahmens in mehreren Prozeßschritten, in denen stufenweise zusätzliche, mit Einzelelementen bestückte Spannelemente an definierten Positionen des Spannrahmens befestigt werden und diese zusätzlichen Einzelelemente dann mit den bereits vorhandenen Einzelelementen gefügt werden: Im ersten Schritt enthält der Spannrahmen nur einige Spannelemente mit darin fixierten Bauteil- Einzelelemente. Diese Bauteil-Einzelelemente sind so gewählt und die dazugehörigen Spannelemente so gestaltet, daß die Fügebereiche zwischen diesen Einzelelementen für die Fügevorrichtung gut zugänglich sind und diese Einzelelemente somit entlang der Fügebereiche miteinander verbunden werden können. Nach dem Fügen dieses ersten Satzes von Einzelelementen zu einem Zwischenbauteil wird der Spannrahmen nun mit zusätzlichen Bauteil- Einzelelementen bestückt, welche in weiteren Spannelementen fixiert sind. Zur Aufnahme dieser weiteren Spannelemente sind auf der Spannvorrichtung Dockingstationen vorgesehen, in die die Spannelemente in definierter Raumlage reproduzierbar eingespannt werden können. Die weiteren Spannelemente sind so gestaltet und die Position der Dockingstationen so gewählt, daß die Fügebereiche zwischen den zusätzlichen Bauteil- Einzelelementen und dem Zwischenbauteil für die Fügevorrichtung gut zugänglich sind und diese Bauteil-Einzelelemente nun mit dem Zwischenbauteil verbunden werden können. Je nach Komplexität des Bauteils sind anschließend noch weitere Prozeßschritte notwendig, im Zuge derer weitere, mit Bauteil-Einzelelementen bestückte Spannelemente in definierte Dockingstationen eingesetzt werden und diese Einzelelemente dann mit dem Zwischenbauteil gefügt werden. rr- co N rt- co Φ Hi 3 3 G. iQ ro et S i et Cfl o N S3J σ et tr α Cd M tr 3 σThe individual elements are then joined to form an assembled component using a single clamping frame in several process steps, in which additional clamping elements equipped with individual elements are gradually attached to defined positions of the clamping frame and these additional individual elements are then joined with the existing individual elements: in the first Step contains only a few clamping elements with individual component elements fixed in them. These component elements are selected and the associated clamping elements are designed so that the joining areas between these individual elements are easily accessible for the joining device and these individual elements can thus be connected to one another along the joining areas. After joining this first set of individual elements to an intermediate component, the clamping frame is now equipped with additional individual component elements, which are fixed in further clamping elements. To accommodate these additional clamping elements, docking stations are provided on the clamping device, in which the clamping elements can be reproducibly clamped in a defined spatial position. The other clamping elements are designed and the position of the docking stations selected so that the joining areas between the additional component individual elements and the intermediate component are easily accessible for the joining device and these component individual elements can now be connected to the intermediate component. Depending on the complexity of the component, further process steps are then necessary, in the course of which further clamping elements equipped with individual component elements are inserted into defined docking stations and these individual elements are then joined to the intermediate component. rr- co N rt- co Φ Hi 3 3 G. iQ ro et S i et Cfl o N S3J σ et tr α Cd M tr 3 σ
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Fig. 1 eine Darstellung einer Gesamtanlage zum Fügen eines Bauteils, bestehend aus einer Einlegestation und einer Fügestation;1 shows a representation of an overall system for joining a component, consisting of an insertion station and a joining station;
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Spannrahmen beim Fügen mehrerer Einzelelemente zu einer Fahrzeug-Hinterachse: Fig. 2a der Spannrahmen mit Dockingstationen und Spannelementen vor der Bestückung mit den Einzelelementen; Fig. 2b der Spannrahmen mit eingelegten Einzelelementen; Fig. 2c zusätzliche Spannelemente mit darauf montierten zusätzlichen Einzelelementen; Fig. 2d der Spannrahmen mit daran befestigten zusätzlichen Spannelementen und zusätzlichen Einzelelementen;2 shows a top view of a clamping frame when joining several individual elements to a vehicle rear axle: FIG. 2a shows the clamping frame with docking stations and clamping elements before the individual elements are fitted; 2b the clamping frame with inserted individual elements; 2c additional clamping elements with additional individual elements mounted thereon; Figure 2d the clamping frame with attached additional clamping elements and additional individual elements.
Fig. 3 der Spannrahmen der Figur 2 mit Dockingstationen anstatt Spannelementen.Fig. 3 the clamping frame of Figure 2 with docking stations instead of clamping elements.
Figur 1 zeigt eine Anlage 1 zum Fügen eines komplexen zusammengesetzten Bauteils 2, das in einer Fügestation 3 mit Hilfe einer Fügevorrichtung 4 aus mehreren Einzelelementen 5 zusammengefügt wird. Die Anlage 1 umfaßt weiterhin eine Einlegestation 6, in der ein Spannrahmen 7 mit den zu fügenden Einzelelementen 5 bestückt wird. Die Einzelelemente 5 werden dabei durch Spannelemente 8 auf dem Spannrahmen 7 in Zusammenbaulage relativ zueinander positioniert und fixiert. Der bestückte Spannrahmen 7 wird dann mit Hilfe einer Transporteinrichtung in Form eines Manipulators 9, insbesondere eines Industrieroboters, in die Fügestation 3 transferiert. In der Fügestation 3 werden die aufgespannten Einzelelemente 5 mit Hilfe der Fügevorrichtung 4 zu einem Zwischenbauteil 10 verbunden. Anschließend wird der Spannrahmen 7 mit Hilfe des Manipulators 9 (vorzugsweise eines Industrieroboters, alternativ einer Portal- und/oder Hebeeinheit) zur Einlegestation 6 zurücktransferiert, wo er mit weiteren Einzelelementen 11 bestückt wird, welche in zusätzlichen Spannelementen 12 eingespannt sind. Zur Aufnahme dieser zusätzlichen Spannelemente 12 sind auf dem Spannrahmen 7 Dockingstationen 13 vorgesehen, in denen diese zusätzlichen Spannelemente <Ω α tc CΛ D σ T) Xi L N Ω t-1 3 Q 03 S3J 3 3 tr L M P- d 3 CΛ -1 CΛ P P-1Figure 1 shows a system 1 for joining a complex composite component 2, which is assembled in a joining station 3 with the aid of a joining device 4 from several individual elements 5. The system 1 further comprises an insertion station 6, in which a clamping frame 7 is equipped with the individual elements 5 to be joined. The individual elements 5 are positioned and fixed relative to each other by clamping elements 8 on the clamping frame 7 in the assembled position. The fitted clamping frame 7 is then transferred to the joining station 3 with the aid of a transport device in the form of a manipulator 9, in particular an industrial robot. In the joining station 3, the clamped individual elements 5 are connected to an intermediate component 10 with the aid of the joining device 4. Then the clamping frame 7 is transferred back to the insertion station 6 with the aid of the manipulator 9 (preferably an industrial robot, alternatively a portal and / or lifting unit), where it is equipped with further individual elements 11 which are clamped in additional clamping elements 12. To accommodate these additional clamping elements 12 7 docking stations 13 are provided on the clamping frame, in which these additional clamping elements <Ω α tc CΛ D σ T) Xi LN Ω t-1 3 Q 03 S3J 3 3 tr LM P- d 3 CΛ -1 CΛ P P-1
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nem Spannelement 12' oder das Fügen dieses weiteren Einzelelements 11' räumlich behindert. In diesem Fall ist es zweckmäßig, das betreffende „störende" Spannelement 8,12 zu entfernen, bevor das weitere Einzelelement 11' auf dem Spannrahmen 7 befestigt wird; das hat den zusätzlichen Vorteil, daß eine bei der Entnahme des „störenden" Spannelements 8,12 eventuell freiwerdende Dockingstation 13 zur Befestigung dieses (oder eines weiteren) Spannelements 12' genutzt werden kann. Alternativ kann das „störende" Spannelement 8,12 mit einer Schwenkvorrichtung versehen sein, die ein Hinausschwenken dieses Spannelements 8,12 aus dem kritischen Bereich ermöglicht. Natürlich muß dabei jedoch in jeder der beiden Alternativen sicherstellt sein, daß das Zwischenbauteil 10 - trotz Entfernen des betroffenen „störenden" Spannelements 8,12 - sicher auf dem Spannrahmen 7 fixiert bleibt.Nem clamping element 12 'or the joining of this further individual element 11' spatially hampered. In this case, it is expedient to remove the "disruptive" clamping element 8, 12 in question before the further individual element 11 'is fastened on the clamping frame 7; this has the additional advantage that when the "disruptive" clamping element 8, 12 possibly free docking station 13 can be used to attach this (or another) tensioning element 12 '. Alternatively, the "disturbing" clamping element 8, 12 can be provided with a pivoting device which enables this clamping element 8, 12 to be pivoted out of the critical area. Of course, however, it must be ensured in each of the two alternatives that the intermediate component 10 - despite removing the affected "disturbing" clamping element 8, 12 - remains securely fixed on the clamping frame 7.
Weiterhin läßt sich die Variabilität und die Wiederverwendbarkeit des Spannrahmens 7 erheblich erhöhen, wenn die nicht nur die Zusatz-Spannelemente 12, sondern auch die ursprünglich vorgesehenen Spannelemente 8 über Dockingstationen 13,13' am Spannrahmen 7 befestigt sind. Figur 3 zeigt ein Beispiel eines solchen Spannrahmens 7 für die Hinterachse 14 der Figur 2a - 2d, der eine Vielzahl von Dockingstationen 13,13' aufweist. Bei Änderungen des zu verschweißenden Bauteils 2 brauchen in einem solchen Fall lediglich die entsprechenden Spannelemente 8,12 ausgewechselt zu werden, während der Spannrahmen 7 weiterhin unverändert benutzt werden kann; somit kann ein und derselbe Spannrahmen 7 insbesondere zur Herstellung von Hinterachsen 14 unterschiedlicher Varianten und Baureihen verwendet werden.Furthermore, the variability and the reusability of the tensioning frame 7 can be increased considerably if not only the additional tensioning elements 12 but also the originally intended tensioning elements 8 are fastened to the tensioning frame 7 via docking stations 13, 13 '. FIG. 3 shows an example of such a clamping frame 7 for the rear axle 14 of FIGS. 2a-2d, which has a multiplicity of docking stations 13, 13 '. In the event of changes to the component 2 to be welded, only the corresponding clamping elements 8, 12 need to be replaced in such a case, while the clamping frame 7 can continue to be used unchanged; one and the same clamping frame 7 can thus be used in particular for the production of rear axles 14 of different variants and series.
Um eine hochgenaue Positionierung der Schweißbahnen sicherzustellen, kann der Spannrahmen 7 zusätzlich mit (in den Figuren nicht gezeigten) Sensoren versehen sein, deren Signal zur hochgenauen Führung des Schweißroboters 18 genutzt wird.In order to ensure highly accurate positioning of the welding tracks, the clamping frame 7 can additionally be provided with sensors (not shown in the figures), the signal of which is used to guide the welding robot 18 with high precision.
Wurde bisher eine manuelle Bestückung des Spannrahmens 7 mit Einzelelementen 15,16,17,11 beschrieben, bei der eine Montage- mannschaft die Einzelelemente 5 in die Spannelemente 8 des Spannrahmens 7 einlegt und fixiert bzw. die mit Zusatz- Einzelelementen 11 bestückten Zusatz-Spannelemente 12 manuell in die Dockingstationen 13 einklinkt, so kann sowohl die Bestückung des Spannrahmens 7 mit Seitenteilen 15, Querbrücke 16 und Anbauteilen 17 im ersten Montageschritt als auch die Bestückungen der zusätzlichen Spannelemente 12 mit Zusatz- Einzelelementen 11 alternativ auch automatisch mit Hilfe eines Industrieroboters erfolgen. Weiterhin kann auch das Zuführen und Einklinken der mit den zusätzlichen Einzelelementen 11 versehenen Zusatz-Spannelemente 12 in die Dockingstationen 13 des Spannrahmens 7 im zweiten Montageschritt automatisch mit Hilfe eines Industrieroboters erfolgen.So far, manual assembly of the tensioning frame 7 with individual elements 15, 16, 17, 11 has been described, in which an assembly The individual elements 5 are inserted and fixed in the clamping elements 8 of the clamping frame 7 or the additional clamping elements 12 equipped with additional individual elements 11 are manually latched into the docking stations 13, so that the clamping frame 7 can be equipped with side parts 15, cross bridge 16 and attachments 17 in the first assembly step and the equipping of the additional clamping elements 12 with additional individual elements 11 alternatively also take place automatically with the help of an industrial robot. Furthermore, the feeding and latching of the additional clamping elements 12 provided with the additional individual elements 11 into the docking stations 13 of the clamping frame 7 can also take place automatically in the second assembly step with the aid of an industrial robot.
Die Auslegung der Spannrahmen 7 mit den entsprechenden Dockingstationen 13,13' und Spannelementen 8,12,12' und die detaillierte Ablaufplanung der aufeinanderfolgenden Montage- und Fügeschritte stellt - insbesondere bei mehrstufigen Fügeprozessen zum Zusammenbau komplexer Bauteile 2 - eine äußerst komplizierte Planungsaufgabe dar, die vorzugsweise mit Hilfe eines CAD- Systems gelöst wird, welches sowohl eine Simulation der einzelnen Montage- und Fügeschritte als auch eine vollständige Kollisionsbetrachtung ermöglicht.The design of the clamping frame 7 with the corresponding docking stations 13, 13 'and clamping elements 8, 12, 12' and the detailed sequence planning of the successive assembly and joining steps represents an extremely complicated planning task, in particular in the case of multi-stage joining processes for assembling complex components 2 is preferably solved with the aid of a CAD system, which enables both the simulation of the individual assembly and joining steps and a complete collision analysis.
Das erfindungsgemäße Fügeverfahren eignet sich zur Herstellung beliebiger zusammengesetzter Bauteile 2, die aufgrund des gewählten Fügeverfahrens und/oder der Raumlage der Fügebereiche mehrstufig, d.h. in mehreren Fügeschritten, aus Einzelteilen zusammengefügt werden müssen. Da das Zwischenbauteil 10 während des gesamten Verfahrens auf demselben Spannrahmen 7 verbleibt, also nicht umgespannt zu werden braucht, eignet sich das Verfahren insbesondere für diejenigen Einsatzfälle, in denen sehr hohe Anforderungen bezüglich der Genauigkeit des fertigen Bauteils 2 gestellt werden. So können durch die in Figuren 2a - 2d dargestellten Schritte zur Herstellung einer Hinterachse 14 die fügebedingten Toleranzen an der Hinterachse 14 auf 0.3 mm reduziert werden - eine erhebliche Maßhaltigkeitsverbesserung ge- genüber dem herkömmlichen Fügeverfahren, bei dem die Hinterachse 14 durch mehrfaches Umspannen auf unterschiedliche Spannrahmen hergestellt wurde, und bei dem die Toleranzen der fertig gefügten Hinterachse 14 bei etwa 1 mm lagen. Weiterhin wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch ein einziger Spannrahmen 7 zur Fixierung der Hinterachse 14 während des Fügens benötigt, was erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt. Beispiele für weitere Anwendungen des Verfahrens im Fahrzeugbau sind die Herstellungen von Rahmenkonstruktionen und Karosseriekomponenten, wie z.B. Integralträgern, Instrumententrägern, und A-, B- und C-Säulen.The joining method according to the invention is suitable for the production of any assembled components 2 which, due to the chosen joining method and / or the spatial position of the joining areas, have to be assembled from individual parts in several stages, ie in several stages. Since the intermediate component 10 remains on the same clamping frame 7 during the entire process, that is to say does not need to be reclamped, the method is particularly suitable for those applications in which very high demands are placed on the accuracy of the finished component 2. Thus, through the steps shown in FIGS. 2a-2d for the production of a rear axle 14, the tolerances on the rear axle 14 due to joining can be reduced to 0.3 mm. compared to the conventional joining process, in which the rear axle 14 was produced by multiple reclamping on different clamping frames, and in which the tolerances of the finished rear axle 14 were approximately 1 mm. Furthermore, when using the method according to the invention, only a single clamping frame 7 is required to fix the rear axle 14 during the joining, which brings considerable cost advantages. Examples of further applications of the method in vehicle construction are the manufacture of frame structures and body components, such as, for example, integral supports, instrument supports, and A, B and C pillars.
Neben der oben beschriebenen Anwendung auf Schweißanwendungen, insbesondere für das Schweißen von Aluminiumblechen, bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch für Klebeanwendungen große Vorteile: Da im Großserieneinsatz die Klebstoffraupen mittels sehr voluminöser Auftragsvorrichtungen aufgebracht werden, müssen die Fügebereiche der zu verklebenden Bauteile in Zusammenbaulage weitgehend frei von Spannvorrichtungen 12 und überlappenden Zusatz-Einzelelementen 11 sein, um eine gute Zugänglichkeit der Auftragsvorrichtung zu gewährleisten. Auch hier empfiehlt es sich, zum Fügen komplexer Bauteile 2 die Einzelteile 5,11 schrittweise miteinander zu verkleben, wobei das Zwischenbauteil 10 während aller Einzelschritte fest auf dem Spannrahmen 7 verbleibt und die Zusatz-Einzelelemente 11 in aufeinanderfolgenden Montageschritten mit Hilfe von Spannelementen 12 gegenüber dem Zwischenbauteil 10 fixiert und verklebt werden.In addition to the application described above for welding applications, in particular for welding aluminum sheets, the method according to the invention also offers great advantages for adhesive applications: Since the beads of adhesive are applied in large series using very voluminous application devices, the joining areas of the components to be bonded in the assembled position must be largely free of clamping devices 12 and overlapping additional individual elements 11, in order to ensure good accessibility of the application device. Here, too, it is advisable to gradually glue the individual parts 5, 11 together to join complex components 2, the intermediate component 10 remaining firmly on the clamping frame 7 during all the individual steps and the additional individual elements 11 in successive assembly steps with the aid of clamping elements 12 compared to the Intermediate component 10 are fixed and glued.

Claims

Patentansprüche Patent claims
Verfahren zum Fügen mehrerer Bauteil-Einzelelemente zu einem komplexen zusammengesetzten Bauteil,Method for joining several individual component elements into a complex composite component,
- wobei die Bauteil-Einzelelemente in einer vorgegebenen räumlichen Ausrichtung in Spannelemente eingelegt werden, die der Geometrie des entsprechenden Bauteil- Einzelelements angepaßt sind,- whereby the individual component elements are inserted in a predetermined spatial orientation into clamping elements which are adapted to the geometry of the corresponding individual component element,
- wobei die in den Spannelementen fixierten Bauteil- Einzelelemente mit Hilfe eines die Spannelemente aufnehmenden Spannrahmens relativ zueinander positioniert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,- whereby the individual component elements fixed in the clamping elements are positioned relative to one another with the aid of a clamping frame holding the clamping elements, so that there is no sign,
- daß der Spannrahmen (7) zunächst mit einigen Spannelementen (8) bestückt wird, in die die ihnen entsprechenden Bauteil-Einzelelemente (5) eingelegt werden,- that the clamping frame (7) is first equipped with a few clamping elements (8), into which the corresponding individual component elements (5) are inserted,
- daß diese Bauteil-Einzelelemente (5) in einem ersten Fügeschritt miteinander zu einem Zwischenbauteil (10) gefügt werden,- that these individual component elements (5) are joined together in a first joining step to form an intermediate component (10),
- daß der Spannrahmen (7) dann mit weiteren Spannelementen (12) bestückt wird, in welche die ihnen entsprechenden- That the clamping frame (7) is then equipped with further clamping elements (12), into which the corresponding ones are inserted
Bauteil-Einzelelemente (11) eingelegt sind,Individual component elements (11) are inserted,
- und daß diese Bauteil-Einzelelemente (11) schließlich in einem weiteren Fügeschritt mit dem Zwischenbauteil (10) zum fertigen Bauteil- And that these individual component elements (11) finally form the finished component in a further joining step with the intermediate component (10).
(2) gefügt werden.(2) are added.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß einige der zunächst vorgesehenen Spannelemente (8,12) vom Spannrahmen (7) entfernt werden, bevor der Spannrahmen (7) mit weiteren Spannelementen (12') bestückt wird.Method according to claim 1, characterized in that some of the initially provided clamping elements (8, 12) are removed from the clamping frame (7) before the clamping frame (7) is equipped with further clamping elements (12').
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bestückung des Spannrahmens (7) mit Spannelementen (12,12' ) automatisiert mit Hilfe eines Industrieroboters erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the clamping frame (7) is equipped with clamping elements (12, 12') automatically using an industrial robot.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bestückung der Spannelemente (8,12,12') mit Bauteil- Einzelelementen (5,11,11') automatisiert mit Hilfe eines Industrieroboters erfolgt.4. The method according to claim 1, characterized in that the clamping elements (8,12,12') are equipped with individual component elements (5,11,11') automatically using an industrial robot.
5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren zum Fügen mehrerer Bauteil-Einzelelemente (5,11) aus Aluminium mit Hilfe eines Schweißverfahrens verwendet wird.5. Use of the method according to claim 1, so that the method is used for joining several individual component elements (5,11) made of aluminum using a welding process.
6. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren zum Fügen mehrerer Bauteil-Einzelelemente (5,11) mit Hilfe eines Klebeverfahrens verwendet wird.6. Use of the method according to claim 1, so that the method is used for joining several individual component elements (5,11) using an adhesive process.
7. Spannrahmen zum Fixieren mehrerer zu einem komplexen Bauteil zu fügender Bauteil-Einzelelemente,7. Clamping frame for fixing several individual component elements to be joined to form a complex component,
- wobei der Spannrahmen Spannelemente aufweist, mit Hilfe derer Bauteil-Einzelelemente in einer vorgegebenen räumlichen Ausrichtung positionierbar und fixierbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,- whereby the clamping frame has clamping elements, with the help of which individual component elements can be positioned and fixed in a predetermined spatial orientation,
- daß der Spannrahmen (7) weiterhin Dockingstationen- That the clamping frame (7) continues to be docking stations
(13,13') zur lösbaren Anbindung weiterer Spannelemente (12,12') aufweist,(13,13') for the releasable connection of further clamping elements (12,12'),
- wobei die Dockingstationen (13,13') eine reproduzierbare räumlichen Ausrichtung der Spannelemente (12,12') auf dem Spannrahmen (7) sicherstellen.- The docking stations (13, 13') ensure a reproducible spatial alignment of the clamping elements (12, 12') on the clamping frame (7).
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