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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil in einer Bearbeitungsstation, wobei das zweite Bauteil und das erste Bauteil, das an dem zweiten Bauteil provisorisch angeordnet ist, eine Bauteileanordnung bilden, die auf einem Werkstückträger in eine Geometrie-Spannstation der Bearbeitungsstation zum Fügen des ersten und zweiten Bauteils verbracht wird. Ein Verfahren zum Zusammenbauen von Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie in einer Bearbeitungsstation mit einer Geometrie-Spannvorrichtung, dort Geometriebox genannt, ist im Stand der Technik beispielsweise aus der
EP 1 890 929 B1 bekannt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bearbeitungsstation zum Fügen eines ersten Bauteils einer Fahrzeugkarosserie mit einem zweiten Bauteil einer Fahrzeugkarosserie, wobei das zweite Bauteil und das erste Bauteil, das an dem zweiten Bauteil provisorisch angeordnet ist, eine Bauteileanordnung bilden, wobei die Bearbeitungsstation eine Geometrie-Spannstation, einen Spannrahmen mit einer Spanngruppe und ein Fixierelement zum Fixieren des Spannrahmens in einer Verbindungsposition umfasst. Der Spannrahmen ist dabei auf einer beweglich ausgebildeten Trageinheit angeordnet, die mittels einer ersten Antriebseinheit in eine erste Bewegungsrichtung bewegt werden kann. Die Geometrie-Spannstation weist eine Aufnahmeeinheit auf, die zur Aufnahme eines die Bauteileanordnung tragenden Werkstückträgers ausgebildet ist. Solche Bearbeitungsstationen sind auch als Framingstationen bekannt.
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Diese Bearbeitungsstationen dienen dazu, beispielsweise Fahrzeugkarosserieteile in einer vorgegebenen exakten Position, der Verbindungsposition, zu spannen und, insbesondere anschließend, durch einen Fügevorgang endgültig miteinander zu verbinden. Bei dem Fügevorgang kann es sich um Schweißen, Kleben, Nieten oder auch Clinchen handeln. Für den Vorgang des exakten Positionierens des einen Karosseriebauteils, beispielsweise einer Seitenwand, an ein anderes Karosseriebauteil, beispielsweise eine Bodengruppe, werden Spannrahmen eingesetrt. Ein oder mehrere dieser Spannrahmen können dabei in einem Magazinbereich vorgehalten beziehungsweise bevorratet werden und mittels einer Zuführvorrichtung in den Arbeitsbereich und zurück verfahren beziehungsweise transportiert werden. Ein Spannrahmen wird dabei im Stand der Technik insbesondere dazu verwendet, ein Karosseriebauteil, das in einem vorhergehenden Montageschritt an ein zweites Karosseriebauteil gelascht oder auch geclipst vorpositioniert wurde, in eine endgültige, konstruktiv vorgegebene Position zu bringen, wobei das zweite Bauteil in einer Geometrie-Spannstation von einem Werkstückträger gehalten wird. Der Werkstückträger, auch Skid genannt, wird dabei üblicherweise über eine Rollenbahn in die Geometrie-Spannstation verbracht. Der Spannrahmen ist regelmäßig als aufrechtstehender, weitestgehend ebener Tragrahmen ausgebildet, an dem mehrere betätigbare Spanner gehalten sind, über die die Karosserieteile an vorbestimmten Punkten gegeneinander verspannt werden, um dort gefügt zu werden. Insbesondere ist es im Stand der Technik bekannt, dass ein Spannrahmen zum Verspannen von Karosserieteilen eine über eine Schwenkeinheit verschwenkbare Spanngruppe umfasst, wobei die Spanngruppe mittels der Schwenkeinheit eine Art Einfädelbewegung ausführen kann, um die Spanngruppe zum Verspannen von Bauteilen geeignet positionieren zu können. Insbesondere ist es auch bekannt, dass ein solcher Spannrahmen mehrere Spanngruppen aufweisen kann, die mittels mehrerer Schwenkeinheiten verschwenkbar sind.
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Nachteilig im Stand der Technik ist dabei, dass die Schwenkeinheiten zum Verschwenken von Spanngruppen sehr groß und schwer ausfallen können. Da die Schwenkeinheiten zudem oftmals am oberen Ende des Spannrahmens angeordnet werden müssen, also an dem der Trageinheit abgewandten Ende und somit kopflastig, ergibt sich nicht selten eine ungünstige Schwerpunktverteilung, was sich nachteilig auf die Standzeiten der Bearbeitungsstation auswirken kann. Ein langsameres Verfahren der Spannrahmen kann zwar die Standzeiten verlängern, wirkt sich aber nachteilig auf die Taktzeit aus.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils einer Fahrzeugkarosserie mit einem zweiten Bauteil einer Fahrzeugkarosserie in einer Bearbeitungsstation, die eine Geometrie-Spannstation und einen Spannrahmen umfasst, sowie eine solche Bearbeitungsstation zu verbessern. Insbesondere ist vorgesehen, die Nachteile einer kopflastig angeordneten Schwenkeinheit einer Spanngruppe zu vermeiden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil sowie eine Bearbeitungsstation gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben sowie in den Figuren dargestellt.
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Die vorgeschlagene Lösung sieht ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils, insbesondere eines ersten Fahrzeugkarosseriebauteils, mit einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Fahrzeugkarosseriebauteil, in einer Bearbeitungsstation vor, wobei das zweite Bauteil und das erste Bauteil, das an dem zweiten Bauteil provisorisch angeordnet ist, eine Bauteileanordnung bilden, die auf einem Werkstückträger in eine Geometrie-Spannstation der Bearbeitungsstation verbracht wird. Dann werden ein Spannrahmen der Bearbeitungsstation, der eine Spanngruppe aufweist, in einer ersten Bewegung und der Werkstückträger mit der Bauteileanordnung in einer zweiten Bewegung jeweils aus einer Vorposition in eine Verbindungsposition verbracht. Eine erste Bewegungsrichtung der ersten Bewegung des Spannrahmens und eine zweite Bewegungsrichtung der zweiten Bewegung des Werkstückträgers sind nichtparallel. In der Verbindungsposition wird der Spannrahmen mit einem Fixierelement oder mehreren Fixierelementen der Geometriespannstation fixiert. In der Verbindungsposition wird dann das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil vorteilhafterweise verspannt und dann gefügt; insbesondere kann ein Verschweißen nach dem Erreichen der Verbindungsposition vorgesehen sein. Das erste Bauteil ist insbesondere gelascht oder auch geclipst als provisorische Anordnung an dem zweiten Bauteil vorpositioniert. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spannrahmen nicht nur eine Spanngruppe sondern auch mehrere Spanngruppen aufweisen kann. Nachfolgende Ausführungen zu einem Spannrahmen mit einer Spanngruppe gelten insofern entsprechend für einen Spannrahmen mit mehreren Spanngruppen und insbesondere auch mit mehreren Schwenkeinheiten.
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Ausgehend von der Vorposition des Spannrahmens startet also vorteilhafterweise die erste Bewegung des Spannrahmens. Ausgehend von der Vorposition des Werkstückträgers startet vorteilhafterweise die zweite Bewegung des Werkstückträgers. Die jeweiligen Vorpositionen sind dabei vorteilhafterweise vorab festgelegt. Das erste Bauteil kann insbesondere eine Außenhaut beziehungsweise eine Seitenwand einer Fahrzeugkarosserie sein. Das zweite Bauteil kann insbesondere eine Bodengruppe einer Fahrzeugkarosserie sein. Dadurch, dass die erste Bewegungsrichtung der ersten Bewegung und die zweite Bewegungsrichtung der zweiten Bewegung vorteilhafterweise nichtparallel sind, erfolgt das Zusammenführen der Spanngruppe des Spannrahmens und der auf dem Werkstückträger angeordneten Bauteileanordnung vorteilhafterweise unter einem von 180° abweichenden Winkel. So wird die Spanngruppe vorteilhafterweise nicht lediglich frontal auf die Bauteileanordnung zubewegt, was bei einem Winkel von 180° der Fall wäre. Stattdessen wird durch den Gesamtbewegungsablauf aus erster Bewegung und zweiter Bewegung vorteilhafterweise die Spanngruppe schräg mit der Bauteilegruppe zusammengeführt. Hierdurch ist es vorteilhafterweise ermöglicht, dass eine Schwenkeinheit zum Verschwenken der Spanngruppe entfallen kann, da die Spanngruppe durch den Gesamtbewegungsablauf aus erster Bewegung und zweiter Bewegung vorteilhafterweise „Hindernisse“, wie vorstehende Karosserieelemente, auf dem Weg in die Verbindungsposition vorteilhafterweise umfahren kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spannrahmen und der Werkstückträger simultan in die Verbindungsposition verbracht werden.
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Vorteilhafterweise kann die Bauteileanordnung unabhängig von dem gewünschten Winkel, unter dem der Spannrahmen beziehungsweise die Spanngruppe mit der Bauteileanordnung zusammengeführt werden soll, gleich ausgerichtet in dem Werkstückträger angeordnet werden. Der Werkstückträger, insbesondere ein Skid, wird vorteilhafterweise über eine Rollenbahn in die Geometrie-Spannstation verbracht, wobei der Werkstückträger dabei vorteilhafterweise bereits die Bauteileanordnung trägt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Spannrahmen in einer Horizontalbewegung als erster Bewegung von seiner Vorposition in die Verbindungsposition verbracht wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spannrahmen ausschließlich in der Horizontalbewegung bewegt werden kann. Vorteilhafterweise ist das Ausführen der Horizontalbewegung einfach realisierbar, da eine solche auch beim im Stand der Technik bekannten Verbinden von Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie in einer Bearbeitungsstation ausgeführt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Werkstückträger mit der Bauteileanordnung in einer Vertikalbewegung als zweiter Bewegung von seiner Vorposition in die Verbindungsposition verbracht, insbesondere mittels eines Hubelements, das vorteilhafterweise den Werkstückträger mit der Bauteileanordnung vertikal verfährt. Vorteilhafterweise wird also der Spannrahmen mit der Spanngruppe horizontal in die Bearbeitungsstation verfahren, während die Bauteileanordnung vorteilhafterweise zeitgleich vertikal verfahren wird, wodurch der Spannrahmen beziehungsweise die Spanngruppe des Spannrahmens vorteilhafterweise unter einem von 180° verschiedenen Winkel, und somit schräg, mit der Bauteileanordnung zusammengeführt wird. Vorteilhafterweise ist die Vertikalbewegung einfach steuerbar. Vorteilhafterweise muss die Bauteileanordnung beziehungsweise der die Bauteileanordnung tragende Werkstückträger nicht gekippt werden, um den gewünschten Winkel zum Zusammenführen zu erreichen.
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Weiter vorteilhaft wird die erste Bewegung mit einer ersten Geschwindigkeit ausgeführt wird und die zweite Bewegung mit einer zweiten Geschwindigkeit ausgeführt. Ausgangspunkt für die jeweilige Bewegung ist dabei die jeweilige Vorposition. Die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit können dabei gleich oder verschieden sein. Insbesondere werden die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit aber so bestimmt, dass der Spannrahmen beziehungsweise die Spanngruppe und die Bauteileanordnung zeitgleich die Verbindungsposition erreichen. Insbesondere kann für die erste Geschwindigkeit, mit der der Spannrahmen in die erste Bewegungsrichtung bewegt wird, und/oder für die zweite Geschwindigkeit, mit der die Bauteileanordnung von dem Werkstückhalter in die zweite Bewegungsrichtung bewegt wird, jeweils ein Geschwindigkeitsverlauf vorgegeben werden, insbesondere ein erster Geschwindigkeitsverlauf für die erste Geschwindigkeit beziehungsweise ein zweiter Geschwindigkeitsverlauf für die zweite Geschwindigkeit. Durch das Ausführen der Bewegungen des Spannrahmens in die erste Bewegungsrichtung und der Bauteileanordnung in die zweite Bewegungsrichtung lassen sich allein durch die Anpassung der ersten Geschwindigkeit und/oder der zweiten Geschwindigkeit vorteilhafterweise unterschiedliche Winkel, unter denen der Spannrahmen beziehungsweise die Spanngruppe mit der Bauteileanordnung zusammengeführt werden, erzielen. Die erste Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung bleiben dabei vorteilhafterweise unverändert, was vorteilhafterweise die Auslegung der Antriebseinheiten vereinfacht und damit kostengünstig macht.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Winkel vorgegeben wird, unter dem die Spanngruppen des Spannrahmens und die Bauteileanordnung zusammengeführt werden sollen, wobei bei einer vorgegebenen ersten Bewegungsrichtung und einer vorgegebenen zweiten Bewegungsrichtung die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit so bestimmt werden, dass die Spanngruppe und die Bauteileanordnung unter dem vorgegebenen Winkel die Verbindungsposition erreichen. Insbesondere wird der Spannrahmen dabei stets in die Horizontalrichtung und die Bauteileanordnung stets in die Vertikalrichtung bewegt. Nach dem Erreichen der Verbindungsposition werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil vorteilhafterweise durch ein Fügen miteinander verbunden.
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Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass ein Bewegungsablauf vorgegeben wird, gemäß dem die Spanngruppen des Spannrahmens und die Bauteileanordnung zusammengeführt werden sollen, wobei bei einer vorgegebenen ersten Bewegungsrichtung und einer vorgegebenen zweiten Bewegungsrichtung die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit so bestimmt werden, dass die Spanngruppe und die Bauteileanordnung gemäß dem vorgegebenen Bewegungsablauf die Verbindungsposition erreichen. Der Bewegungsablauf kann dabei insbesondere durch eine Punktfolge vorgegeben werden, insbesondere für eine Steuereinheit, mit der das Verfahren gesteuert wird. Der Bewegungsablauf kann insbesondere eine Bewegungskurve, eine Bewegungslinie oder eine gestufte Bewegung sein. Insbesondere wird der Spannrahmen dabei in die Horizontalrichtung und der Werkstückträger mit der Bauteileanordnung in die Vertikalrichtung bewegt. Nach dem Erreichen der Verbindungsposition werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil vorteilhafterweise durch ein Fügen miteinander verbunden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das von der Spanngruppe keine Relativbewegung zu dem Spannrahmen ausgeführt wird, die Spanngruppe also insbesondere nicht zusätzlich zu der Bewegung des Spannrahmens verschwenkt wird, um die Verbindungsposition zu erreichen. Eine Schwenkeinheit zum Verschwenken der Spanngruppe relativ zu dem Spannrahmen ist somit vorteilhafterweise entbehrlich.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Bauteileanordnung ein drittes Bauteil umfasst, das an dem zweiten Bauteil provisorisch angeordnet ist, insbesondere indem das dritte Bauteil an das zweite Bauteil gelascht oder geclipst ist. Vorteilhafterweise werden dann ein weiterer Spannrahmen der Bearbeitungsstation, der eine weitere Spanngruppe aufweist, in einer dritten Bewegung aus einer Vorposition des weiteren Spannrahmens und der Werkstückträger mit der Bauteileanordnung aus seiner Vorposition in der zweiten Bewegung in eine Verbindungsposition verbracht, insbesondere simultan verbracht, wobei der weitere Spannrahmen in der Verbindungsposition mit einem weiteren Fixierelement der Geometrie-Spannstation fixiert wird, und wobei in Bezug auf den weiteren Spannrahmen die gleichen Verfahrensschritte ausgeführt werden, wie in Bezug auf den zuvor genannten Spannrahmen, nachfolgend auch erster Spannrahmen genannt. Das heißt, dass der weitere Spannrahmen insbesondere auch in einer dritten Bewegung und der Werkstückträger mit der Bauteileanordnung in einer zweiten Bewegung jeweils aus einer Vorposition simultan in eine Verbindungsposition verbracht werden, in der dann das dritte Bauteil mit dem zweiten Bauteil gefügt wird, wobei eine dritte Bewegungsrichtung der dritten Bewegung und eine zweite Bewegungsrichtung der zweiten Bewegung insbesondere nichtparallel sind. Vorzugsweise wird der weitere Spannrahmen synchron zu dem ersten Spannrahmen bewegt. Insbesondere können so eine linke Seitenwand einer Fahrzeugkarosserie und eine rechte Seitenwand einer Fahrzeugkarosserie synchron mit einer Karosserie verbunden werden.
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Die des Weiteren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Bearbeitungsstation zum Fügen eines ersten Bauteils einer Fahrzeugkarosserie mit einem zweiten Bauteil einer Fahrzeugkarosserie, wobei das zweite Bauteil und das erste Bauteil, das an dem zweiten Bauteil provisorisch angeordnet ist, eine Bauteilanordnung bilden, umfasst eine Geometrie-Spannstation, einen Spannrahmen mit einer Spanngruppe und mindestens ein Fixierelement zum Fixieren des Spannrahmens in einer Verbindungsposition. Insbesondere ist auch hier vorgesehen, dass der Spannrahmen nicht nur eine Spanngruppe sondern auch mehrere Spanngruppen aufweisen kann. Der Spannrahmen ist dabei auf einer beweglich ausgebildeten Trageinheit angeordnet, wobei die Trageinheit mittels einer ersten Antriebseinheit in eine erste Bewegungsrichtung bewegt werden kann. Die Geometrie-Spannstation der Bearbeitungsstation weist eine Aufnahmeeinheit auf, die zur Aufnahme eines die Bauteileanordnung tragenden Werkstückträgers ausgebildet ist. Der Aufnahmeeinheit ist dabei eine zweite Antriebseinheit zugeordnet, mit der die Aufnahmeeinheit in eine zweite Bewegungsrichtung bewegt werden kann. Die erste Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung sind dabei vorteilhafterweise nichtparallel. Des Weiteren ist der Bearbeitungsstation eine Steuereinheit zugeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Bearbeitungsstation die Steuereinheit aufweist. Die Steuereinheit ist dabei insbesondere eine elektronische Steuereinheit, die insbesondere eine entsprechend eingerichtete Recheneinheit, insbesondere eine Mikrocontrollereinheit, ist. Die Steuereinheit ist ausgebildet, die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit derart zu steuern, dass die Spanngruppe des Spannrahmens und eine von der Aufnahmeeinheit über einen Werkstückträger aufgenommene Bauteileanordnung in eine Verbindungsposition verbracht werden, insbesondere simultan in die Verbindungsposition verbracht werden, wobei das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil in der Verbindungsposition gefügt, insbesondere verschweißt, werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht es die Bearbeitungsstation so, unterschiedliche Winkel, unter denen die Spanngruppe und die Bauteileanordnung zusammengeführt werden sollen, vorzugeben. Das erste Bauelement ist insbesondere eine Seitenwand einer Fahrzeugkarosserie beziehungsweise eine Außenhaut einer Seitenwand einer Fahrzeugkarosserie. Das zweite Bauteil ist insbesondere die Grundkarosserie beziehungsweise eine Bodengruppe einer Fahrzeugkarosserie.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Trageinheit ausgebildet, mittels der ersten Antriebseinheit in einer Horizontalrichtung als erster Bewegungsrichtung bewegt zu werden, insbesondere in einer Horizontalrichtung zu der Aufnahmeeinheit bewegt zu werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Trageinheit ein horizontal verfahrbarer Schlitten ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Bearbeitungsstation sieht vor, dass die Aufnahmeeinheit ausgebildet ist, mittels der zweiten Antriebseinheit in Vertikalrichtung als zweiter Bewegungsrichtung bewegt zu werden, insbesondere mittels einer Hubeinheit.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinheit auf einer Hubeinheit angeordnet ist. Insbesondere kann die Aufnahmeeinheit Teil der Hubeinheit sein.
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Vorteilhafterweise ist die Bearbeitungsstation zur Ausführung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahrens ausgebildet. Dabei kann die Bearbeitungsstation insbesondere auch eine Bedienschnittstelle zur Vorgabe eines Winkels, unter dem die Spanngruppe und die Bauteileanordnung zusammengeführt werden soll, und/oder eines Bewegungsablaufs durch einen Nutzer umfassen. Des Weiteren kann die Bearbeitungsstation insbesondere auch einen Roboter umfassen, mit dem die Bauteile zu der Bauteileanordnung vorpositioniert werden können. Weiter vorteilhaft kann die Geometrie-Spannstation eine Rollenbahn- oder einen Rollenbahnabschnitt umfassen, worüber vorteilhafterweise eine zu fügende Bauteileanordnung in die Geometrie-Spannstation verbracht werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Rollenbahnabschnitt dabei auf dem Hubelement angeordnet ist. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Bauteileanordnung auch von der Rollenbahn in die entsprechende Höhe gehoben werden, insbesondere mit einer entsprechend ausgebildeten Spanntechnik auf dem Hubelement. Des Weiteren kann die Bearbeitungsstation insbesondere wenigstens einen weiteren Spannrahmen umfassen, mit dem ein weiteres Bauteil der Bauteileanordnung in einer Verbindungsposition verspannt werden kann, um das weitere Bauteil und das zweite Bauteil durch Fügen, insbesondere durch Schweißen, zu verbinden.
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Vorteilhafterweise umfasst der Spannrahmen keine Schwenkeinheit zum Verschwenken der Spanngruppe relativ zu dem Spannrahmen. Vorteilhafterweise sind durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verfahrbarkeit von Spannrahmen und Werkstückträger Schwenkeinheiten beziehungsweise verschwenkbare Spanngruppen entbehrlich. Vorteilhafterweise lässt sich so ein gewichtsreduzierter Spannrahmen verwenden. Vorteilhafterweise wird zudem Bauraum gewonnen, der insbesondere für den Einsatz von Roboter-Schweißzangen genutzt werden kann. Vorteilhafterweise lassen sich so beim Fügen der Bauteile mehr Schweißpunkte setzen, was vorteilhafterweise die Verbindung der Bauteile verbessert beziehungsweise dazu genutzt werden kann, um die Taktzeit zu verkürzen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren (Fig.: Figur) dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1a in einer vereinfachten Seitenansicht eine im Stand der Technik bekannte Bearbeitungsstation in einer Vorposition;
- 1b in einer vereinfachten Seitenansicht die Bearbeitungsstation gemäß 1a in einer Verbindungsposition;
- 1c in einer vereinfachten Seitenansicht einen Spannrahmen mit verschwenkbarer Spanngruppe einer im Stand der Technik bekannten Bearbeitungsstation;
- 2a in einer vereinfachten Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Bearbeitungsstation in einer Vorposition;
- 2b in einer vereinfachten Seitenansicht die Bearbeitungsstation gemäß 2a in einer Verbindungsposition;
- 2c in einer vereinfachten Seitenansicht einen Spannrahmen mit Spanngruppe für eine Bearbeitungsstation gemäß 2a; und
- 3a bis 3e Ausführungsbeispiele für eine Vorgabe einer ersten Geschwindigkeit und einer zweiten Geschwindigkeit zum Bewegen des Spannrahmens und der Bauteileanordnung in die Verbindungsposition.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile in der Regel mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher mitunter auch jeweils nur im Zusammenhang mit einer der Figuren erläutert.
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In 1a ist eine im Stand der Technik bekannte Bearbeitungsstation 1 mit einer Geometrie-Spannstation 2 und einem in Horizontalrichtung BR1 verfahrbaren Spannrahmen 3 mit einer Spanngruppe 32 dargestellt. Eine Seitenwand 101 als erstes Bauteil wird dabei an eine Karosserie 102 als zweites Bauteil geclipst, bevor die Bauelemente 101, 102 in die Geometrie-Spannstation 2 verbracht werden. Dabei fährt die Karosserie mit einem Skid als Werkstückträger 4 über eine Rollenbahn 12 mit einer Aufständerung 11 in die Geometrie-Spannstation 2 ein. Der Spannrahmen 3 wird dann in Horizontalrichtung BR1 an die Geometrie-Spannstation 2 verfahren und dort beidseitig an einem Fixierelement 13 verspannt, wie in 1b gezeigt. Der Spannrahmen 3 spannt dann die Karosserie 102 und die Seitenwand 101 in einer Verbindungsposition und ein Schweißprozess zum Verbinden der Seitenwand 101 mit der Karosserie 102 startet. Problematisch dabei ist unter anderem, dass der Spannrahmen 3 mit der Spanngruppe 32 zum Verspannen der Bauteile 101, 102 nicht direkt in die Verbindungsposition verfahren werden kann, wie in 1c gezeigt. So kann die dort exemplarisch gezeigte Spanngruppe 32 zum Spannen eine Dachrahmenbauteileanordnung 103 nicht einfach in horizontaler Richtung (Y-Richtung) verfahren werden, da diese ansonsten mit Teilen der Karosserie kollidieren würde. Um das zu vermeiden, umfasst der Spannrahmen 3 eine Schwenkeinheit 31 mit der die Spanngruppe 32 verschwenkt werden kann. 1c zeigt zur Illustration die geöffnete Spanngruppe 321, mit der der Spannrahmen 3 bis an die Bauteileanordnung 103 herangefahren wird, und die in die Arbeitsposition eingeschwenkte Spanngruppe 322, in der die Bauteileanordnung 103 verspannt und dann verschweißt werden kann.
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Ein Verfahren und eine Bearbeitungsstation, die geeignet sind, die zuvor beschriebene Bauteileanordnung 103 zu verspannen und zu fügen, ohne eine verschwenkbar ausgebildete Spanngruppe und ohne eine Schwenkeinheit aufzuweisen, wird unter Bezugnahme auf 2a bis 2c näher erläutert.
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2a zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Bearbeitungsstation 1 zum Fügen eines ersten Bauteils 101 mit einem zweiten Bauteil 102, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das erste Bauteil 101 eine Seitenwand als Karosseriebauteil ist und das zweite Bauteil 102 eine Karosserie ist. Das zweite Bauteil 102 und das erste Bauteil 101, das an das zweite Bauteil 102 zur provisorischen Anordnung geclipst ist, bilden dabei eine Bauteileanordnung 103, die durch Fügen verbunden werden soll.
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Die Bearbeitungsstation 1 umfasst eine Geometrie-Spannstation 2, auch Geobox genannt, und einen Spannrahmen 3 mit einer nicht verschwenkbaren Spanngruppe 32. Der Spannrahmen 3 ist auf einer beweglich ausgebildeten Trageinheit 5 angeordnet. Die Trageinheit 5 und damit auch der Spannrahmen 3 sind mittels einer ersten Antriebseinheit 6, die hier insbesondere einen Elektromotor umfasst, in eine Horizontalrichtung als erste Bewegungsrichtung BR1 verfahrbar. Die Antriebseinheit 6 wird dabei von einer elektronischen Steuereinheit 9 der Bearbeitungsstation 1 gesteuert. In 2a ist die Bearbeitungsstation 1 gezeigt, bei der sich der Spannrahmen 3 beziehungsweise die Spanngruppe 32 in einer Vorposition PS1 befindet.
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Auch wenn in 2a nur ein Spannrahmen 3 links von der Geometrie-Spannstation 2 dargestellt ist, kann insbesondere zum Anbringen von Seitenwänden an eine Karosserie ein weiterer Spannrahmen rechts der Geometrie-Spannstation 2 vorgesehen sein, wobei der weitere Spannrahmen vorteilhafterweise in gleicher Weise gesteuert wird, wie der Spannrahmen 3, sodass beide Spannrahmen vorteilhafterweise die gleichen Verfahrensschritte ausführen, insbesondere synchron.
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Die Geometrie-Spannstation 2 der Bearbeitungsstation 1 umfasst eine Aufnahmeeinheit 7, die in diesem Ausführungsbeispiel als Abschnitt einer Rollenbahn ausgebildet ist. Die Aufnahmeeinheit 7 der Geometrie-Spannstation 2 ist zur Aufnahme eines Bauteileanordnung 103 tragenden Werkstückträgers 4 ausgebildet, wobei der Werkstückträger 4 in diesem Ausführungsbeispiel ein Skid ist. Die Karosserie 102 als zweites Bauteil wird dabei in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Werkstückträger 4 angeordnet und das erste Bauteil 101, die Seitenwand, an die Karosserie geclipst. Die so gebildete Bauteileanordnung 103 wird dann über ein Rollenbahnsystem in die Geometrie-Spannstation 2 verbracht, wobei der Werkstückträger 4 von der Aufnahmeeinheit 7 aufgenommen wird. Die Aufnahmeeinheit 7 ist dabei auf einer eine zweite Antriebseinheit umfassenden Hubeinheit 10 angeordnet. Mittels dieser der Aufnahmeeinheit 7 zugeordneten Hubeinheit 10 kann die Aufnahmeeinheit 7 in eine Vertikalrichtung als zweite Bewegungsrichtung BR2 bewegt werden. Die zweite Antriebseinheit beziehungsweise die Hubeinheit 10 wird dabei ebenfalls mittels der Steuereinheit 9 der Bearbeitungsstation 1 gesteuert.
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In 2a ist der Werkstückträger 4 mittels der Hubeinheit 10 dabei abgesenkt und in eine Vorposition PW1 verbracht. Es kann dabei sein, dass zum Einbringen des Werkstückträgers 4 die Aufnahmeeinheit 7 zunächst in einer abweichenden Position angeordnet ist und die Aufnahmeeinheit 7 erst mit eingebrachtem Werkstückträger 4 mittels der Hubeinheit 10 in die Vorposition PW1 verfahren wird. Dies wird in geeigneter Weise von der Steuereinheit 9 gesteuert. Die Steuereinheit 9 ist zudem ausgebildet, die erste Antriebseinheit 6 und die Hubeinheit 10 mit der zweiten Antriebseinheit derart zu steuern, dass die von dem der Spannrahmen 3 mit der Spanngruppe 32 und die von der Aufnahmeeinheit 7 über den Werkstückträger 4 aufgenommene Bauteileanordnung simultan in eine Verbindungsposition P2 verbracht werden. In der Verbindungsposition P2 wird dann die Seitenwand 101 mit der Karosserie 102 durch Fügen verbunden.
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Dazu wird der Spannrahmen 3 mit der Spanngruppe 32 ausgehend von der in 2a gezeigten Vorposition PS1 in einer Bewegung B1 in horizontaler Richtung BR1 mit einer Geschwindigkeit V1 zu der Geometrie-Spannstation 2 in die Verbindungsposition P2 verfahren. Die Bewegung B1 erfolgt dabei simultan zu dem Bewegen des Werkstückträgers 4 mit dem für den Werkstückträger 4 vorgegebenen Bewegungsablauf. Ausgehend von der Vorposition PS1 beziehungsweise der Vorposition PW1 werden der Spannrahmen 3 mit der Spanngruppe 32 in einer horizontalen Bewegung B1 und der Werkstückträger 4 mit der Bauteileanordnung 103 in einer vertikalen Bewegung B2 jeweils simultan unter einem vorgebbaren Winkel VA und/oder einem vorgebbaren Bewegungsablauf BA in die Verbindungsposition P2 verbracht.
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2b zeigt dabei den Spannrahmen 3 beziehungsweise die Spanngruppe 32 und den Werkstückträger 4 beziehungsweise die Bauteileanordnung 103 in der Verbindungsposition P2. Der Spannrahmen 3 wird in der Verbindungsposition P2 an einem Fixierelement 13 der Geometrie-Spannstation 2 fixiert. Das Fixierelement 13 umfasst dazu insbesondere mehrere in den Figuren nicht explizit gezeigte Spanner, Anschläge und/oder weitere Fixiermittel zum Fixieren des Spannrahmens 3. Mittels der Spanngruppe 32 wird dann die Bauteileanordnung 103 verspannt. In der Verbindungsposition P2 werden dann die Seitenwand 101 und die Karosserie 102 durch Fügen miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt.
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In 2c ist beispielhaft ein Bewegungsablauf BA, der sich aus der Bewegung B1 des Spannrahmens 3 und einer Bewegung B2 des Werkstückträgers 4 ergibt, und ein daraus resultierender Winkel VA, unter dem die Spanngruppe 32 und die Bauteileanordnung 103 zusammengeführt werden, dargestellt. Der Werkstückträger 4 selbst ist dabei in 2c nicht dargestellt. Vorteilhafterweise lassen sich hierdurch die Spanngruppe 32 und die Bauteileanordnung 103 zusammenführen, ohne die Spanngruppe 32 verschwenken zu müssen. Durch die Möglichkeit, den Spannrahmen 3 und die auf dem Werkstückträger angeordnete Bauteileanordnung 103 zu bewegen, kann vorteilhafterweise die teure und schwere Schwenkeinheit, wie in 1c gezeigt, entfallen.
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Um einen vorgegebenen Winkel VA, unter dem die Spanngruppe 32 und die Bauteileanordnung 103 zusammengeführt werden sollen, zu erzielen, gibt die Steuereinheit 9 der Bearbeitungsstation 1 für die horizontale Bewegung B1 von der Vorposition PS1 in die Verbindungsposition P2 eine erste Geschwindigkeit V1 vor und für die vertikale Bewegung B2 von der Vorposition PW1 in die Verbindungsposition P2 eine zweite Geschwindigkeit V2 vor, mit der die Bewegungen B1, B2 dann ausgeführt werden.
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Beispiele für unterschiedliche Vorgaben für die Geschwindigkeit V1 der Bewegung B1 des Spannrahmens 3 und die Geschwindigkeit V2 der Bewegung B2 des Werkstückträgers 4 und daraus resultierende addierte Gesamtbewegungsabläufe BA, die insbesondere zu unterschiedlichen Winkeln VA führen, sind in 3a bis 3e gezeigt. Dabei sind an sich gleich lange Verfahrwege für das Verbringen von der jeweiligen Vorposition PS1, PW1 bis zu der Verbindungsposition P2 angenommen. Die horizontale Bewegung B1 ist dabei in 3a bis 3e auch als Y-Bewegung bezeichnet und als horizontaler Vektor dargestellt, die vertikale Bewegung B2 als Z-Bewegung und als vertikaler Vektor dargestellt. Der Gesamtbewegungsablauf BA ist auch als „Resultierende Bewegung“ bezeichnet. Für die Geschwindigkeit V1 wird auch vY und für die Geschwindigkeit V2 vz verwendet.
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In 3a gilt, dass die Geschwindigkeit V1 der Bewegung B1 gleich der Geschwindigkeit V2 der Bewegung B2 ist. In 3b bis 3e ist die Geschwindigkeit V1 jeweils ungleich der Geschwindigkeit V2. In 3b ist die Geschwindigkeit V1 geringer ist als die Geschwindigkeit V2, wobei die Geschwindigkeiten V1, V2 nicht konstant sind. In 3c sind die Geschwindigkeiten V1, V2 im Wesentlichen konstant, wobei die Geschwindigkeit V1 kleiner als die Geschwindigkeit V2 ist. In 3d sind die Geschwindigkeiten V1, V2 im Wesentlichen konstant, wobei die Geschwindigkeit V1 größer als die Geschwindigkeit V2 ist. In 3e werden die Bewegungen B1, B2 zwischenzeitlich gestoppt.
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bearbeitungsstation
- 2
- Geometrie-Spannstation
- 3
- Spannrahmen
- 31
- Schwenkeinheit
- 32
- Spanngruppe
- 321
- Spanngruppe geöffnet
- 322
- Spanngruppe eingeschwenkt
- 4
- Werkstückträger
- 5
- Trageinheit
- 6
- erste Antriebseinheit
- 7
- Aufnahmeeinheit
- 9
- Steuereinheit
- 10
- Hubeinheit
- 11
- Aufständerung
- 12
- Rollenbahn
- 13
- Fixierelement
- 101
- erstes Bauteil
- 102
- zweites Bauteil
- 103
- Bauteileanordnung
- B1
- erste Bewegung
- B2
- zweite Bewegung
- BA
- resultierender Gesamtbewegungsablauf
- BR1
- erste Bewegungsrichtung
- BR2
- zweite Bewegungsrichtung
- PS1
- Vorposition des Spannrahmens (3)
- P2
- Verbindungsposition
- PW1
- Vorposition des Werkstückträgers (4)
- V1
- erste Geschwindigkeit
- V2
- zweite Geschwindigkeit
- VA
- Verbindungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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