CZ9903164A3 - Způsob a zařízení k posuvu, upnutí a opracování dílů karosérií vozů v jednom opracovacím centru a to zvláště geometrickým svařováním - Google Patents

Description

Způsob a zařízení k přísuvu, ustavení a opracování dílů karosérií vozů na jednom pracovišti

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přísuvu, ustavení a opracování dílů karosérií vozů na jednom pracovišti a zařízení k jeho provádění.

Dosavadní stav techniky

Z patentových spisů DE 28 10 822 C2 a DE 32 30 455 C2 jsou známa zařízení ke svařování skládaných karosérií pro motorová vozidla s jedním svařovacím i upínacím pracovištěm, ve kterém je uspořádána transportní dráha k posuvu karoserie, přičemž na každé straně dráhy je uspořádán nosič přivařované bočnice karoserie pohyblivý z pohotovostní do pracovní polohy a zpět opatřený zároveň polohovacím zařízením, které je natlačitelné ke karosérii. Toto zařízení má polohovací ramena upravená na geometrický tvar svařované karoserie a na bocích transportní dráhy je alespoň jedno svařovací zařízení se svařovací hlavou ustavitelnou ke karoserii.

Polohovací zařízení na každé straně jsou uspořádána na nosičích bočnic, které jsou kyvně zavěšeny na kolejnicích uspořádaných ve směru posuvu karosérie a jsou zároveň otočné na vertikální ose. Nosiče bočnic zároveň působí jako upínací rámy pro bočnice, které byly již dříve svařeny v jiné operaci. Pro možnost výměny nosičů bočnic za sestavu jiných nosičů bočnic, jejichž polohovací ramena jsou upravená na jiný geometrický tvar svařované karoserie, jsou tyto nosiče pojezdné ve směru posuvu karoserie na kolejnicích. Pro samotné svaření karoserie, zvláště přivaření bočnic a následné geometrické svařování, případně jiné navařování je potřeba samostatné stanoviště s velkými požadavky na prostor. Kromě toho je přestavení zařízení z jednoho typu karoserie na jiný relativně nákladné.

Ze spisu WO 95/32886 je znám způsob a zařízení k posuvu, upnutí opracování dílců karoserii motorových vozidel na jednom pracovišti, přičemž dílce jsou upnuty pomocí jednoho či vícero upínacích rámů a upínací rámy pro bočnice a střešní díl jsou ovládány a přisouvány jedno- nebo víceosými manipulátory. Pomocí manipulátorů upínací rámy obklopí alespoň ze čtyř stran svařované dílce, přičemž se navzájem o sebe opírají, polohují a zajišťují, přičemž upínací rámy jsou opatřeny vhodnými polohovacími zařízeními a tvoří samonosný *444 44 44 4 4 4 ·

4 4 4 4 4 4 4 4 4

444 * 4 4 4 4 444 444

4^2, 4 444 4 ·

4444 44 444 44 44 44 kryt, který je s výhodou kruhový nebo kubický a obepíná karoserii. K tomu je ve výrobní hale potřeba mnoho místa a s geometrickým svařováním lze začít teprve tehdy když je celý kryt uzavřen.

Cílem vynálezu je představit způsob a zařízení výše popsaného druhu, které by odstranily současné nedostatky.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob přísuvu, ustavení a opracování dílů karosérií vozů na jednom pracovišti podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že manipulační rámy jsou po uložení bočnic pomocí portálového robotu, který je uspořádán pojízdně v osách X/Y na horních trámech portálového rámu, přivedeny do stanoviště pro geometrické svařování, přičemž jsou ustaveny po obou stranách karoserie, natlačeny na ni a dále vedeny ke geometrickému svařování, které je prováděno pomocí svařovacích robotů uspořádaných po stranách montážní linky. Způsob podle vynálezu představuje pružný systém kombinace nástrojů a geometrického svařování při montáži automobilů, který je vybudován modulárně. Použitím výškového portálového rámu po kterém pojíždí portálový robot v souřadnicích X/Y, lze v rozsahu tohoto portálového rámu uspořádat mnoho stohovacích zařízení pro uložení manipulačních rámů tak, že jsou pro portálový robot přímo přístupné. Počet modelů karosérii, který lze v takovém systému zpracovat je omezen pouze počtem stohovacích zařízení pro uložení bočnic, dá se však pružně rozšiřovat.

Manuálně nebo pomocí robotů vkládané části do manipulačních rámů pak mohou být přesouvány a ustavovány přes výškově a kolem vertikální osy nastavitelný portálový robot po obou stranách spodku karoserie a potom i upnuty pomocí upínacích zařízení. Potom se ke karoserii vykývnou po obou stranách montážní linky uspořádané svařovací roboty a provedou samotné svařování. Díky tomu, že portálový rám, po kterém pojíždí portálový robot v souřadnicích X/Y je ve výšce a manipulační rámy na něm visí, mohou po straně od nich umístěné svařovací roboty nerušeně vykonávat svou práci a celý prostor je dobře přístupný pro údržbu i obsluhu.

Ve výhodném provedení jsou bočnice před samotným svařováním ustaveny pomocí polohovacích a upínacích prvků.

• 9

99

9 9 9

9 *

999 • · 9999 99

99 99 99

9 9 9 9 9 ♦ • · · · · 9 · • 9 · · 999 999

9 9 9.9 ··· ·« 99 99

Zařízení pro přísuv, ustavení a opracování dílů karosérií vozů na jednom pracovišti s využitím výše uvedeného způsobu spočívá v tom, že nad stanovištěm pro geometrické svařování je uspořádán portálový rám, na kterém je po každé straně montážní linky uspořádán alespoň jeden portálový robot s na něm zavěšeným manipulačním rámem pojízdný ve směru souřadnic X/Y mezi stanovištěm pro uchopení bočnic a polohou pro ustavení bočnic na karoserii, přičemž portálový rám sestává ze stacionárních, paralelně nebo pravoúhle k montážní lince uspořádaných příčných nosičů pojízdných po kolejnicích, přičemž na příčných nosičích je pojízdně uspořádán alespoň jeden portálový robot, přičemž na portálovém robotu je uspořádán na vertikální ose posuvně a kolem této osy otočně manipulační rám.

Ve výhodném provedení je u každé kolejnice, která je uspořádána příčně k montážní lince na každé straně montážní linky uspořádán příčný nosič, na kterém je pojízdně v rozsahu portálového rámu uspořádán alespoň jeden portálový robot.

V jiném výhodném provedení jsou u kolejnic, které jsou uspořádány paralelně k montážní lince na každém příčném nosiči uspořádány dva portálové roboty pro současný přísun manipulačních rámů s bočnicemi k oběma stranám karoserie.Tak mohou potom současně najíždět z obou stran karosérie portálové roboty na příčných nosičích.

V jiném výhodném provedení je na každé straně montážní linky uspořádána alespoň jedna oblast přístupná pro portálový robot, kde jsou umístěny stohovací zařízení pro řadu manipulačních rámů pro různé modely karoserie. Při změně modelu svařované karoserie potom mohou oba portálové roboty zajíždět ke stohovacímu zařízení s manipulačními rámy a tam odebírat další rámy pro uložení jiných dílců karoserie.

Pro snížení taktových časů se velmi osvědčilo tzv. megarámové pracoviště. Zde jsou uspořádány stacionární kolejnice paralelně vlevo i vpravo vedle montážní linky. Na kolejnicích jsou uspořádány dva nebo více na sobě nezávislé pojezdné příčné nosiče osazené vždy dvěma portálovými roboty. Pomocí obou portálových robotů na příčných nosičích jsou obě bočnice spojeny s karosériovým skeletem současně. Rovněž zavěšení nových bočnic na manipulační rámy může probíhat současně se svařováním. Tak lze dosáhnou extrémně krátkých taktů.

V jiném výhodném provedení jsou manipulační rámy zavěšeny pomocí vyrovnávacích prvků na portálovém robotu a propojení portálového robotu resp.

přísuvné jednotky s manipulačním rámem resp. střešním upínacím rámem je zajištěno rozpojitelnou spojkou pro pracovní média a přípojkou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále osvětlen pomocí výkresů, na kterých obr.1 představuje celkový pohled na pracoviště pro geometrické svařování shora, obr.2 představuje čelní pohled na pracoviště z obr.1 ve směru šipky Y, obr.3 znázorňuje řez pracovištěm podle obr.1 a to podle čáry A-A, obr.4 představuje pohled shora na detail zavěšení manipulačního rámu na portálovém robotu, obr.5 představuje detailní pohled na pracoviště pro ukládání bočnic karosérií ze zásobníku do manipulačních rámů s obsluhujícími roboty, odvozený z pohled ve směru šipky X z obr.1, kde je toto naznačeno pouze schematicky, a obr.6 je perspektivním pohledem na jiné provedení pracoviště podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Z obrázků 1,2,3 a 6 je vidět, že karoserie je přiváděna po montážní lince 1 do rámového svařovacího pracoviště a tam je ustavena a upnuta. Bočnice 8 karoserie se nejdříve uloží do jednoho z manipulačních rámů 9 zavěšených na portálovém robotu 3 a to buď manuálně nebo automaticky podávacím robotem 7. Portálový robot 3 pojíždí po příčném nosiči 4, který zase pojíždí po podélných kolejnicích 5 portálového rámu 2 celého pracoviště. Bočnice 8 je upnuta v manipulačním rámu 9 a s ním je pomocí portálového robotu 3 přivedena do stanoviště geometrického svařování karosérie. Bočnice 8 se ve stanovišti ustaví a upnou pomocí manipulačních rámů 9 a spolu s ocelovým portálovým rámem 2 kompletně obklopí karoserii. Geometrie skeletu karoserie je při použití tohoto systému stále stejná.

Přední a zadní obloukové vzpěry 15 karoserie jsou ustaveny na bočnice 8 pomocí přísuvných jednotek 20,21 a fixovány na upínacím rámu 9. Ke svařovacímu stanovišti lze navíc umístit další horní střešní upínací rám 16 pro manipulaci se střešním plechem 19 karoserie. Svařování podlahové části skeletu karoserie s bočnicemi 8, stejně jako přivaření střešních obloukových vzpěr 15 na bočnice 8 se provádí pomocí šesti svařovacích robotů J8 uložených na podlaze. Portálový robot 3 je ve své spodní části opatřen teleskopem 6 k nadzvedávání a spouštění manipulačního rámu 9 do stohovacího zařízení 11 respektive ke skeletu karoserie.

K uchopení bočnic 8 jsou uspořádány na manipulačním rámu 9 v různých výškách obrysu bočnice 8 upínací ramena JO. Po ustavení bočnice 8 ke spodnímu skeletu karoserie se manipulační rám 9 zafixuje přes spodní a horní polohovací prvky 12,13 a může začít geometrické svařování. Uvnitř stohovacího zařízení JJ jsou umožněny např. tři polohy po manipulační rám 9. Z obr.3 je zvláště dobře patrná část montážní linky J se zvedákem a středící a upínací jednotkou pro spodek karoserie. Manipulační rám 9 pro bočnice 8 přitom visí na spodní části teleskopu 6 portálového robotu 3 a je s ním spojen přes spojku 22 pro média a přípojku 23. To je vidět nejlépe na detailu ve spodní části obr.4. Polohovací prvky 12,13 jsou upevněny na stacionárních svislých opěrách. Je dobře vidět způsob napojení portálového robotu 3 s manipulačním rámem 9 přes spojku 22 pro pracovní media, přípojku 23 a pružné vyrovnávací prvky 24. V horní části obr.4 je vidět toto spojení při pohledu ve směru šipky V ze spodní části obr.4 s detailem spojky 22.

Obr.5 představuje detailní pohled na pracoviště pro ukládání bočnic 8 karosérií ze zásobníku do manipulačních rámů 9 s obsluhujícími roboty, odvozený z pohled ve směru šipky X zobr.1, kde je toto naznačeno pouze schematicky. Podávači robot 7 je uspořádán stacionárně na podlaze a ukládá bočnice 8 do manipulačního rámu 9 z mimo portálového rámu 2 umístěného zásobníku bočnic 8. V alternativním provedení mohou být části karosérie samozřejmě podávány do manipulačního rámu 9 manuálně obsluhou. Po ustavení bočnice 8 v manipulačním rámu 9 může být manipulační rám 9 pomocí teleskopu 6 nadzvednut, pokud je třeba na portálovém robotu 3 otočen kolem vertikální osy a potom přes portálový robot 3 posunován libovolně uvnitř portálového rámu 2, např. kolem svařovacích robotů 18 nebo nad nimi až najede na spodní část karosérie mezitím umístěnou do montážní linky J. Tam je manipulační rám 9, jak je vidět z obr.3, pevně ustaven a přitlačen pomocí upínacích prvků J2.J3 uložených na stacionárních svislých podpěrách, které jsou uspořádány před a za karosérií. Po usazení bočnice 8 k odpovídajícím částem skeletu karosérie může být pevně na zemi uložený svařovací robot J8 přisunut k provedení geometrického svařování a to mezi oběma svislými podpěrami, na kterých jsou upevněny upínací prvky J2,J3. Obě operace, tj. ustavení manipulačního rámu 9 ke skeletu karosérie a pohyb svařovacího robota J8 mohou probíhat současně nebo v krátkém časovém odstupu za sebou, aniž by bylo třeba mezitím posunout spodní část karoserie po montážní lince J. Při výměně manipulačního rámu 9, např. při zavedení jiného modelu automobilu, může portálový robot 3 zajet do stohovacího

04 4 44 ·· 4·

44 4 0 0 0 4 4 4 · 4

044 444 0444 £ 444 0 0 0 0 0 004 ···

0^U 0 0 0 0 4 4

0000 04 000 00 04 40 zařízení 1Ί pro manipulační rámy 9 umístěného rovněž uvnitř portálového rámu 2. Na obr.2 je kromě toho znázorněno, že střešní upínací rám 16 obloukové vzpěry _15 může být ovládán robotem umístěným vedle montážní linky 1.

Na obr.6 je znázorněno tzv. megarámové svařovací pracoviště. Zde jsou uspořádány stacionární kolejnice 5 paralelně vedle montážní linky 1.. Na kolejnicích 5 jsou uspořádány dva na sobě nezávislé pojezdné příčné nosiče 4 osazené vždy dvěma portálovými roboty 3. Pomocí obou portálových robotů 3 na příčných nosičích 4 jsou obě bočnice 8 spojeny s karosériovým skeletem současně. Ve všech čtyřech rohových oblastech portálového rámu 2 je uspořádáno stohovací zařízení 11 pro manipulační rámy 9, takže lze vždy odebírat ze stohovacího zařízení U manipulační rámy 9 současně v době kdy dochází ke svařování jednotlivých dílů karosérie a to pomocí portálového robotu 3 umístěného na příčném nosiči 4. Zavěšení nových bočnic 8 na manipulační rámy 9 může probíhat rovněž současně se svařováním na vhodném, zde neznázorněném místě.

Průmyslová využitelnost

Způsob a zařízení výše popsaného typu lze využít především v automobilovém průmyslu při svařování karosérií. Hlavní výhody lze shrnout následovně:

- modulární konstrukce

- neomezený výběr modelů, resp. velká pružnost výroby

- žádná vícenásobná geometrie

- dobrá přístupnost k robotům

- jednoduchá montáž

- jednoduchá údržba

- optimální koncepce pro změnu modelů

- jednoduché stohovací zařízení manipulačních rámů

- jednoduchý přísun dílců, zvláště bočnic a obloukových vzpěr

- libovolné množství svařovacích robotů

- dostatečný prostor pro přísun nad jednotlivými stanovišti

.......?A6<f-

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přísuvu, ustavení a opracování, zvláště geometrického svařování, dílů karosérií vozů na jednom pracovišti, kdy je spodní část karosérie, případně společně s alespoň jednou čelní částí posouvána po montážní lince do stanoviště geometrického svařování a tam přesně ustavena, přičemž díly karoserie jsou uloženy do manipulačních rámů, ustaveny ve svařovacím stanovišti, přitlačeny ke skeletu karoserie a skelet karoserie bodově svařen společně s bočnicemi a střešním plechem pomocí kolem svařovacího stanoviště uspořádaných svařovacích robotů a potom je v dalším svařovacím stanovišti karoserie plně svařena, vyznačující se tím, že manipulační rámy jsou po uložení bočnic pomocí portálového robotu, který je uspořádán pojízdně v osách X/Y na horních trámech portálového rámu, přivedeny do stanoviště pro geometrické svařování, přičemž jsou ustaveny po obou stranách karoserie, natlačeny na ni a dále vedeny ke geometrickému svařování, které je prováděno pomocí svařovacích robotů uspořádaných po stranách montážní linky.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že bočnice jsou před samotným svařováním ustaveny pomocí polohovacích a upínacích prvků.
3. 3. Zařízení k ustavení, upnutí a opracování, zvláště geometrického svařování, dílů karosérií vozů na jednom pracovišti, které sestává z montážní linky k posuvu a přesnému ustavení spodní části karoserie ve stanovišti pro geometrické svařování, z upínacích rámů pro bočnice k jejich přísunu ke karoserii, případně přísuvných jednotek k usazení předního a zadního střešní obloukové vzpěry, upínacích zařízení k sepnutí a upnutí dílců ke svařování, zvláště dílců karosérie, přičemž podél montážní linky jsou výkyvné, či pojízdně uspořádány svařovací roboty, vyznačující se tím, že nad stanovištěm pro geometrické svařování je uspořádán portálový rám (2), na kterém je po každé straně montážní linky (1) uspořádán alespoň jeden portálový robot (3) s na něm zavěšeným upínacím rámem (9) pojízdný ve směru souřadnic X/Y mezi stanovištěm pro uchopení bočnic (8) a polohou pro ustavení bočnic (8) na karoserii, přičemž portálový rám (2) sestává ze stacionárních, paralelně nebo pravoúhle k montážní lince uspořádaných příčných nosičů (4) pojízdných po kolejnicích (5), přičemž na

   příčných nosičích (4) je pojízdně uspořádán alespoň jeden portálový robot (3), přičemž na portálovém robotu (3) je uspořádán na vertikální ose posuvně a kolem této osy otočně manipulační rám (9).
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že u každé kolejnice (5), která je uspořádána příčně k montážní lince (1) je na každé straně montážní linky (1) uspořádán příčný nosič (4), na kterém je pojízdně v rozsahu portálového rámu (2) uspořádán alespoň jeden portálový robot (3).
5. 5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že u kolejnic (5), které jsou uspořádány paralelně k montážní lince (1) jsou na každém příčném nosiči (4) uspořádány dva portálové roboty (3) pro současný přísun manipulačních rámů (9) s bočnicemi (8) k oběma stranám karoserie.
6. 6. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že na každé straně montážní linky (1) je uspořádána alespoň jedna oblast přístupná pro portálový robot (3), kde jsou umístěny stohovací zařízení (11) pro řadu manipulačních rámů (9) pro různé modely karoserie.
7. 7. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že ke každé přísuvné jednotce (20,21) pro přední a zadní střešní obloukové vzpěry (15) jsou přiřazeny odkládací prostory pro uložení střešního upínacího rámu (16) obloukových vzpěr (15) pro různé modely karoserie.
8. 8. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že manipulační rámy (9) jsou zavěšeny pomocí vyrovnávacích prvků (24) na portálovém robotu (3).
9. 9. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků 3 až 8, vyznačující se tím, že je opatřeno rozpojitelnou spojkou (22) pro pracovní média a přípojkou (23) pro propojení portálového robotu (3) resp. přísuvné jednotky (20,21) s manipulačním rámem (9) resp. střešním upínacím rámem (16).