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Montageautomat für das Montieren der Räder an
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eine Fahrzeugkarosserie Die Erfindung betrifft einen Montageautomat
für das Montieren der Räder an eine an einem Hängeförderer oder auf einem Montagewagen
fortbewegte Fahrzeugkarosserie.
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Bei der Fahrzeugherstellung werden die in Fertigstellung begriffenen
Fahrzeugkarosserien im allgemeinen an Hängebahnen oder auf Montagewagen entlang
einer Montagestraße bewegt. Insbesondere bei der Verwendung von Hängebahnen befinden
sich die Fahrzeugkarosserien im allgemeinen nicht in einem einheitlich ausgerichteten
Zustand.
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Aus diesem Grunde ist es bisher immer noch erforderlich gewesen, die
aus Felge und Reifen zusammengesetzten, fertigen Räder weitgehend von Hand an den
Radnaben bzw.
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Bremstrommeln der Fahrzeugkarosserie zu befestigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der dieser Vorgang weitgehend oder sogar vollständig selbsttätig ausführbar
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Montageautomat gelöst,
der gekennzeichnet ist durch eine der Anzahl der zu montierenden Räder entsprechenden
Anzahl
voneinander unabhängiger Radmontageeinheiten mit je einer
Halterung für die lagerichtige Positionierung eines zu montierenden Rades und einem
automatischen Schraubkopf für das Befestigen des Rades, von denen jede mittels einer
Haltevorrichtung an einer vorgesehenen Stelle an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie,
vorzugsweise am Achsträger in einer solchen Ausrichtung zu einer Radposition der
Fahrzeugkarosserie anhängbar ist, daß sich die relativ zur Radmontageeinheit bewegliche
Halterung für das Rad und der relativ zur Radmontageeinheit verfahrbare Schraubkopf
zur Befestigung des Rades auf die Radnabe der Fahrzeugkarosserie zu bewegen lassen.
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Das Vorsehen getrennter Radmontageeinheiten für jedes zu montierende
Rad macht es möglich, die einzelnen Einheiten unabhängig von der Ausrichtung der
Fahrzeugkarosserie an einer vorgesehenen Stelle an der Fahrzeugkarosserie, vorzugsweise
am Achsträger anzuhängen. Gerade wegen der oft freien Beweglichkeit der Fahrzeugkarosserie
ist es nicht möglich, die einzelnen Radmontageeinheiten etwa in einer Weise stationär
auf dem Hallenboden anzubringen, daß sie nur in horizontaler Richtung auf die Fahrzeugkarosserie
zuzubewegen wären. Es ist vielmehr erforderlich, die einzelnen Montageeinheiten
zur gegenseitigen Ausrichtung von Radnabe und aufzuschraubendem Rad bzw. Schraubkopf
mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden.
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Zu diesem Zweck sind die einzelnen Radmontageeinheiten mit einer Halterung
versehen, mit der sie sich unter Verwendung geeigneter Abtast- und Positioniereinrichtungen
selbsttätig an einer bestimmten Stelle der Fahrzeugkarosserie anhängen können. Um
einen solchen Vorgang zu ermöglichen, müssen die Radmontageeinheiten mittels geeigneter
Antriebe in mehreren Raumrichtungen beweglich angeordnet sein.
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Für einen vollautomatischen Betrieb muß der Montageautomat mit Einrichtungen
versehen sein, die es ermöglichen, die Radnaben einer lenkbaren Achse, die sich
zufällig in einem eingeschlagenen Zustand an der Karosserie befinden, parallel zur
Fahrzeugkarosserie auszurichten, d.h. in Geradeausstellung zu bringen, und andererseits
die Lochkränze der Felgen der Räder und die einzelnen Schraubwerkzeuge des Schraubkopfes
mit der zufälligen Winkelstellung des Lochkranzes bzw.
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des Schraubenkranzes der Radnabe zur Deckung zu bringen.
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Zum Geradestellen der Radnaben an der lenkbaren Achse sind zumindest
die dort anzusetzenden Radmontageeinheiten mit einstellbaren Anschlägen versehen,
die mittels Stelleinheiten, z.B. elektrisch oder hydraulischer, wie Hydraulikzylinder,
zur Mitte der Fahrzeugkarosserie hin ausfahrbar sind und dort mit dem Lenkhebel
in Eingriff treten, um über diesen die Radnaben in Geradeausstellung zu bringen.
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Für das in Deckung Bringen des Lochkranzes der Radfelge und des Schraubkopfes
mit dem Schraubkranz der Radnabe sind die Halterung für das Rad und der Schraubkopf
zweckmäßigerweise mit getrennten Servodrehantrieben versehen, mittels derer sich
diese Teile zumindest um einen dem Lochabstand entsprechenden Winkel um ihre Achsen
verdrehen lassen. Ferner ist es zweckmäßig, sowohl für die Radhalterung als auch
für den Schraubkopf Arretierungseinrichtungen vorzusehen, mit denen diese Teile
in ausgerichteter Stellung festgehalten werden können. Zur Abfühlung der Schraubkranzstellung
der Felge kann ein mit der Radmontageeinheit verbundener Positionsgeber vorgesehen
sein, der bei angehängter Montageeinheit vor die betreffende Radnabe schwenkbar
ist. Dieser Positionsgeber besteht zweckmäßigerweise aus einer langsam rotierbaren
Dreheinrichtung, welche zwei im Lochabstand des Schraubkranzes voneinander angeordnete
Fühler trägt, die vorzugsweise als berühfungsfreie Näherungsinitiatoren ausgebildet
sind. Der
Servoantrieb des Schraubkopfes ist zweckmäßigerweise als
beispielsweise hydraulischer Folgeantrieb ausgebildet, der den Schraubkopf der Drehung
des Positionsgebers exakt folgen läßt. Der Positionsgeber wird koaxial zur Radnabe
ausgerichtet, so daß seine beiden Näherungsinitiatoren sich entlang dem Schraubkranz
der Radnabe bewegen. Melden beide Initiatoren ein Loch, bzw. eine Schraube, so wird
der Schraubkopf in dieser Stellung angehalten. Zwei Näherungsinitiatoren sieht man
deshalb vor, damit nicht durch Einzellöcher, die nicht zum Schraubkranz gehören,
oder durch Unebenheiten auf der Radnabe Fehlmeldungen entstehen.
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Erst wenn der Positionsgeber zwei in richtigem Abstand befindliche
Löcher bzw. Schrauben erfühlt, ist die Gewähr dafür gegeben, daß sein Signal durch
den Schraubkranz der Radnabe erzeugt worden ist.
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Zur entsprechenden Ausrichtung des Lochkranzes in der Felge des Rades
ist zweckmäßigerweise ein zweiter Positionsgeber vorgesehen, der drehantriebsmäßig
mit dem Schraubkopf verbunden ist und dessen Winkelstellung folgt.
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Dieser Positionsgeber ist so angeordnet, daß er in eine dem Lochkranz
der Radfelge gegenüberliegende konzentrische Stellung gebracht werden kann. Sind
der Schraubkopf und damit auch der zweite Positionsgeber in einer bestimmten Winkelstellung,
die dem Schraubkranz der Radnabe entspricht, ausgerichtet, wird das Rad mittels
des zugehörigen Servodrehantriebes vor dem zweiten Positionsgeber gedreht, bis dieser
zwei Radlöcher meldet und den Servoantrieb des Rades in der betreffenden Stellung
anhält.
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Da das Rad für die Montage in einer koaxialen Stellung zum Schraubkopf
gehalten werden muß, müßte der zweite Positionsgeber zum Ausrichten des Rades ebenfalls
in eine solche koaxiale Stellung eingeschwenkt werden.
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Zweckmäßiger ist es jedoch, den zweiten Positionsgeber
exzentrisch
zum Schraubkopf anzuordnen und die Halterung des Rades mit einer Schwenk- oder Transporteinrichtungen
zu versehen, so daß das Rad in exzentrischer Stellung ausgerichtet und dann im ausgerichteten
und arretierten Zustand in die konzentrische Stellung bewegt wird. Die exzentrische
Stellung der Radhalterung kann gleichzeitig diejenige sein, in der der Radhalter
mit einem neuen Rad beschickt werden kann.
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Für einen vollautomatischen Betrieb des Montageautomaten kann dieser
zusätzlich mit Versorgungseinrichtungen versehen sein, mit denen die Radhalterungen
der einzelnen Radmontageeinheiten zum Bestücken einer nachfolgenden Fahrzeugkarosserie
automatisch mit neuen Rädern beschickt werden. Auch ist es zweckmäßig, die Schraubköpfe
mit Magazinen und Zuführeinrichtungen für neue Muttern bzw. Radbolzen zu versehen.
Hierfür sind bekannte Schraubsortier- und Zuführeinrichtungen geeignet. Am Schraubkopf
können die Schrauben durch Magnethalter in der Schraubnuß des jeweiligen Schraubwerkzeuges
festgehalten sein.
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Um den Montageautomaten zu vervollständigen, kann er zusätzlich auch
noch mit einer Greifeinrichtung versehen sein, die ein Ersatzrad an die vorgesehene
Stelle in der Fahrzeugkarosserie, meist im Kofferraum, legen kann.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Montageautomaten beschrieben. Dieser Automat soll mit vier
Radmontageeinheiten versehen sein.
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Aus einer entsprechenden Versorgungs- oder Zuführeinheit wird den
Radhalterungen 1 der einzelnen Radmontageeinheiten 2 sowie dem Greifer für das Ersatzrad
die erforderliche Anzahl von Fahrzeugrädern 3 zugeführt. Dabei werden die Räder
3 in den Halterungen 1 der Radmontageeinheiten
2 bereits so ausgerichtet,
daß sie mit der anzuschraubenden Seite zur Fahrzeugkarosserie 4 hinweisen.
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Eine an einer Hängeförderbahn 5 heranbewegte Fahrzeugkarosserie 4
löst einen vorzugsweise berEhrungslos arbeitenden Begrenztaster aus, auf dessen
Signal hin sich die einzelnen Radmontageeinheiten 2 mit ihren Haltevorrichtungen
an den Achsträgern an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie 4 anhängen. Sodann fahren
die im Bereich der Lenkachse der Karosserie 4 angehängten Montageeinheiten 2 ihre
Anschläge aus, um die Radnaben 6 der Lenkachse über deren Lenkhebel in Geradeaus
stellung zu drücken.
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Die folgenden Vorgänge spielen sich nun für jede Radmontageeinheit
2 identisch ab, so daß der Vorgang nur anhand einer Montageeinheit 2 beschrieben
wird. Zuerst wird der Positionsgeber für die Stellung der Radnabe 6 in eine konzentrische
Stellung zu dieser geschwenkt und beginnt sich langsam vor der Radnabe 6 zu drehen,
bis er zwei Löcher des Lochkranzes 7 bzw. Schrauben des Schraubkranzes ertastet
hat. Durch das dabei entstehende Signal wird der der Drehung des Positionsgebers
folgende Schraubkopf 8 in der erfühlen Winkelstellung festgehalten und arretiert.
Der Positionsgeber für die Winkelstellung der Radnabe 6 wird dann wieder weggeschwenkt.
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Nun wird der Servodrehantrieb für das in der Halterung 1 befindliche
Rad 3 eingeschaltet, welches sich in einer zum Schraubkopf 8 exzentrischen Stellung
koaxial vor dem zweiten Positionsgeber befindet, der die gleiche Winkelstellung
eingenommen hat, wie der Schraubkopf 8.
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Gelangen zwei Löcher des Lochkranzes 6 der Radfelge in Deckung mit
den beiden Näherungsinitiatoren des zweiten Positionsgebers, wird der Servodrehantrieb
des Rades 3 angehalten und das Rad 3 in dieser Stellung arretiert. Sodann schwenkt
der Halter 1 das Rad 3 in seine zum Schraubkopf 8 koaxiale Montagestellung.
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Nun werden das Rad 3 und ihm folgend der fertig mit Muttern bzw. Radbolzen
bestückte Schraubkopf 8 gegen die Radnabe 6 gefahren, um das aufgesetzte Rad 3 dann
dort zu verschrauben. Geringe Ungenauigkeiten in der gegenseitigen Winkelausrichtung
können dabei noch ausgeglichen werden. Nach erfolgtem Anziehen der Schrauben auf
ein einstellbares Drehmoment fährt der Schraubkopf 3 zurück, und die Radhalterung
1 löst sich vom Rad 3.
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Daraufhin lösen sich alle Radmontageeinheiten 2 von der Unterseite
der Fahrzeugkarosserie 4 und kehren in ihre Bereitschaftsstellung zurück. In dieser
Stellung werden die Radhalterungen 2 mit neuen Rädern 3 und der Schraubkopf 8 automatisch
mit neuen Schrauben bestückt. Dann kann der Vorgang von neuem ablaufen. Der Greifer
für das Reserverad hat ebenfalls während des Montagevorganges sein Rad in die Ersatzradposition
der Fahrzeugkarosserie 4 gelegt und befindet sich nunmehr wieder in Bereitschaft.
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In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, daß die Radmontageeinheiten
umrüstbar sind, so daß sie sich beispielsweise für Schraubkränze mit vier und auch
mit fünf Schrauben verwenden lassen. Die Servodrehantriebe für die Radhalterung
bzw. den Schraubkopf brauchen je nach Anzahl der Schrauben pro Schraubkranz maximal
nur eine Viertelumdrehung bzw. eine Fünftelumdrehung ausführen zu können. Bei identischem
Schraubkranz können ohne große Umrüstarbeiten auch Räder unterschiedlichen Durchmessers
mit dem Automat montiert werden.
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Wenn vorstehend von der Radnabe gesprochen wurde, sollen selbstverständlich
darunter auch die Bremstrommeln verstanden sein, auf denen bei vielen Fahrzeugtypen
die Radbolzen befestigt sind.
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Der Antrieb der einzelnen Radmontageeinheiten kann von zentraler Stelle
hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch erfolgen.
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Dennoch sind die einzelnen Montageeinheiten in ihrer Arbeitsweise
voneinander unabhängig, so daß sie auch einzeln zur Montage eines oder mehrerer
Räder eingesetzt werden können. Die Anpassung an Räder unterschiedlichen Durchmessers
und unterschiedlicher Breite kann, sofern der Lochkranz identisch ist, durch automatischen
Ausgleich erfolgen. Wesentlich ist allein, daß das für den Montagevorgang richtige
Rad der Halterung zugeführt wird.
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L e e r s e i t e