DE3331469C2 - Anlage zum automatischen Positionieren und Schweißen von Fahrzeugkarosserien sowie Fahrzeugrohkarosserie, hergestellt auf einer solchen Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum automatischen Positionieren und Schweißen von Fahrzeugkarosserien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Fahrzeugkarosserie, die auf einer solchen Anlage hergestellt wird.

Anstelle von Fahrzeugrohkarosserien oder Untergrup­ pen solcher Karosserien können auch andere Teile aus Blech hergestellt werden, beispielsweise Schubkarren, Möbel und ähnliches.

In der Vergangenheit sind bereits mehrere Anlagen zur automatischen oder halbautomatischen Herstellung von Rohkarosserien bekannt beworden. Zum einen hat man in einer einzigen, festen Station Schweißmaschinen verwendet, denen die Einzelteile der herzustellenden Karosserie mittels einer Fördereinrichtung zugeführt werden. Abgesehen von der be­ grenzten Arbeitsleistung kann auf diese Weise aber nur ein Karosserietyp mit nur beschränkten Abänderungsmöglichkeiten hergestellt werden. Zur Erzielung einer besseren Anpassungs­ fähigkeit in Richtung auf die gleichzeitige Herstellung mehr als eines Karosserietyps ist es dann erforderlich, für jeden Typ eine solche feste Station vorzusehen. Das führt zu hohem Aufwand und Platzbedarf.

Zum anderen ist eine Anlage bekannt, die auch als "Gate-Line-System" bezeichnet wird. Hier laufen auf einer kontinuierlich sich bewegenden Fertigungsstraße zum einen eine Anzahl von Transportwagen mit den zu positionierenden und zu verschweißenden Karosserieteilen im Abstand um. Syn­ chron dazu werden die jeweils richtigen, an den jeweiligen Karosserietyp angepaßten Seitenrahmen mit Positionier- und Klemmvorrichtungen über ein oberhalb der Transportwagen angeordnetes Förderband zugeführt. Dann besteht die Möglich­ keit, unterschiedliche Karosserietypen gemischt herzustel­ len, weil die Seitenrahmen am Anfang der Fertigungsstraße gespeichert und dann jeweils richtig zugeführt werden kön­ nen. Das Verschweißen ist hierbei jedoch schwierig und ins­ besondere schwierig zu automatisieren, weil sich die Trans­ portwagen mit den zugeführten Seitenrahmen kontinuierlich bewegen. Außerdem muß die Anzahl der verfügbaren Seiten­ rahmen sehr groß sein.

Bei einer dritten bekannten Anlage werden Schweiß­ zangen an dem einzelnen Seitenrahmen zur Positionierung der Karosserieteile verwendet. Es ist daher wie bei der erstgenannten Anlage für eine anpassungsfähige Fertigung erforderlich, für jeden Typ unterschiedliche Schweißein­ richtungen vorzusehen. Das bedingt wiederum hohen Aufwand.

Bekannt ist auch eine Anlage (DE-OS 24 59 067), bei der zum Positionieren und Verschweißen von Karosserieteilen sogenannte "Schenkel" benutzt werden, die schwenkbar auf einer Grundplatte befestigt sind, aber nicht schnell ausgetauscht werden können.

Schließlich ist eine sogenannte "Robotgate"-Anlage bekannt (DE-OS 28 10 822), von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht. Dort sind die Seitenrahmen einer festen Station zum automatischen Positionieren und Schweißen in horizontaler Richtung bewegbar. Das bedingt jedoch zusätzlichen Platzbedarf, weil im Bereich der aus der Arbeitsposition horizontal verschobenen Seiten­ rahmen keine anderen Stationen der Fertigungsstraße ange­ ordnet werden können.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum automatischen Positionieren und Schweißen zu schaffen, die nur wenig Platz an einer Fertigungsstraße beansprucht, und außerdem soll die Zeit für den Austausch der Seitenrahmen möglichst kurz sein, damit die Taktzeit der Fertigungsstraße unbeeinflußt bleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Da die Seitenrahmen oberhalb der Arbeitsposition gespeichert werden, tritt kein zusätzlicher Platzbedarf entlang der Fertigungsstraße auf. Bei Verwendung von bei­ spielsweise je drei Seitenrahmen auf beiden Seiten der Fer­ tigungsstraße tritt auch in der Höhe kein zusätzlicher Platz­ bedarf auf, weil die üblicherweise verwendeten Schweißrobo­ ter und andere Teile der Fertigungsstraße ähnlich hoch sind. Da die Bewegung der im allgemeinen rechtwinkligen Seiten­ rahmen in Richtung ihrer kürzeren Seitenkanten erfolgt, ist der Transportweg beim Austausch der Seitenrahmen ver­ hältnismäßig kurz, so daß sich auch kurze Austauschzeiten erzielen lassen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Systems nach der Erfindung für die Montage und das Schweißen einer Kraftfahrzeug­ karosserie in einer einzigen Arbeits­ station;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Systems nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Aufsicht mit der An­ ordnung der verschiedenen Schweißein­ richtungen oder Roboter;

Fig. 4, 4a, 4b, 4c verschiedene Betriebsphasen des Systems nach Fig. 1;

Fig. 5 und 5a Einzelheiten der Arbeitsstation nach Fig. 1 im Querschnitt und in der Seitenansicht;

Fig. 6, 6a, 6b Einzelheiten der Antriebs- und Zentriereinrichtung;

Fig. 7 und 7a Einzelheiten der Klemmvorrichtungen für den unteren Teil der Karos­ serie.

Entsprechend der Darstellung in den Zeichnungen weist die erfindungsgemäße Anlage als wesentliche neue Be­ standteile auf beiden Seiten der Fertigungsstraße eine Vor­ richtung 10 auf, die mehrere Bestandteile hat.

Die Vorrichtungen 10 sind so ausgebildet, daß sie in vertikaler Richtung mehrere Rahmen 12 tragen, und zwar vorzugsweise drei, die in den Zeichnungen mit A, B und C bezeichnet sind. Die Rahmen 12 sind in bekannter Weise mit Klemm- und Fixiervorrichtungen 28 (Fig. 5) ausge­ stattet, die die einzelnen Karosserieteile in der richtigen Lage für das Schweißen mit Hilfe von Schweißrobotern 39, 40 festlegen. Wie noch genauer beschrieben werden soll, können die Rahmen mit Hilfe einer Paternoster-artigen Bewegung gegeneinander ausgetauscht und gespeichert werden.

Die Vorrichtungen 10 sind jeweils an einem Maschinenrahmen 11 (Fig. 2) befestigt, der mit mehreren Säulen auf dem Boden ruht. Wie die verschiedenen Figuren zeigen, weist jede Vorrichtung 10 zwei Ketten 13 für den Transport der Rahmen 12 (A, B, C) auf. Die Ketten 13 laufen je über vier Kettenräder 15. Die beiden äußeren, unteren Kettenräder 15 sind gemeinsam über eine nur schematisch dar­ gestellte Motor-Getriebe-Einheit 16 (Fig. 1, 2) antreibbar. Am oberen Ende laufen die Rahmen 12 mit Rollen 20 in Füh­ rungsschienen 14, die dem Verlauf der Ketten 13 folgen. Kleinere Rollen 21 am unteren Ende der Rahmen 12 (in Fig. 6 auch mit 27 bezeichnet) laufen in einer gabelförmigen Füh­ rung 17 (Fig. 6a), die am unteren Ende offen ist und so weit nach oben reichen, daß die Rahmen 12 mit ihren unteren Rollen 21 bei Erreichen einer bestimmten Höhe frei werden können. In Fig. 6b, die eine teilweise geschnittene Ansicht von oben zeigt, ist der Querschnitt der Führungen 14 und 17 für die Rollen 20 und 21 zu erkennen.

Wenn ein Rahmen 12 , beispielsweise der Rahmen A, in die in Fig. 1 ausgezogen dargestellte Arbeitsposition gebracht werden soll, so wird er mittels der Kette zunächst so weit heruntergefahren, daß seine unteren Rollen 21 aus der gabelförmigen Führung 17 austreten und in die Einlauf­ gabel 22 eines Führungsblocks 18 eintritt (Fig. 6a). Der Füh­ rungsblock 18 sitzt mit einem Gewinde auf einer Spindel 19 die mittels einer Motor-Getriebeeinheit 19a antreibbar ist. Auf diese Weise kann der Rahmen aus der in Fig. 6a gestri­ chelt dargestellten Position unter Schwenken um seinen obe­ ren Lagerungspunkt in die ausgezogen dargestellte Arbeits­ position gebracht werden. In dieser wird er zusätzlich mit­ tels einer verschenkbaren Klemmvorrichtung 23 (Fig. 1) unter Anlage an einem Anschlag festgelegt.

Am oberen Ende werden die Rahmen 12 mittels einer Vorrichtung 24 (Fig. 6) festgelegt, die genauer in Fig. 6b dargestellt ist. Eine verschiebbar im Maschinenrahmen 11 gelagerte Muffe 25 wird mittels eines Betätigungszylin­ ders 26 über die verlängerte Achse der Rollen 20 geschoben. Ein Schlitz 29 (Fig. 6a) ermöglicht Einstellbewegungen des Rahmens 12 mit Bezug auf die Führung 14.

In der entsprechend der obigen Erläuterung genau definierten Arbeitsposition greifen in an sich bekannter Weise Fixier- und Klemmarme 28 (vgl. auch Fig. 5) an der bzw. in die Karosserie ein und fixieren die Karosserieteile in genau definierten Positionen für das anschließende Verschweißen. Die Rahmen 12A bis 12C sind mit unterschiedlichen bzw. unterschiedlich eingestellten Fixier- und Klemmarmen 28 für unterschiedliche Karosserietypen ausgestattet, beispielsweise zwei- und viertürige Karosserien.

Die unterschiedlichen Karosserien können gemischt zugeführt werden, so daß jeweils immer der richtige Rahmen 12 in die Arbeitsposition gebracht werden muß. In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie zunächst die Rahmen 12A in der Arbeitsposition sind. Wenn statt dessen die Rahmen 12B in die Arbeitsposition gebracht werden müssen, so werden zunächst die Rahmen 12A an ihrer Unterseite mittels der Spindeln 19 nach außen geschickt, wie in Fig. 4a schematisch gezeigt. Anschließend laufen die Ketten 13 in der durch Pfeile symbolisierten Richtung um. Es bewegen sich dann die Rahmen 12a bis 12c über die in der Fig. 4b dargestellte Lage bis in die Lage gemäß Fig. 4c. In dieser Lage werden die Ketten 13 angehalten. Anschließend schwenken die Rahmen 12B, deren untere Rollen 21 in die Einlaufgabeln 22 eingetreten sind, mittels der Spindel 19 in ihre Arbeitsposition.

Wenn anschließend statt der Rahmen 12B die Rahmen 12C benötigt werden, erfolgt der Wechsel auf die vorstehend beschriebene Weise. Wenn dagegen anschließend die Rahmen 12B wieder gegen die Rahmen 12A ausgetauscht werden sollen, werden die Ketten 13 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben. Ein Wechsel der jeweils benötigten Rahmen 12 kann demgemäß schnell auf den kürzesten Weg erfolgen.

In den Fig. 1, 3 und insbesondere in den Fig. 5, 5a und 7, ist eine Anhebe- und Transportrichtung mit einer Transportbahn 30 und einer Hubvorrichtung 31 für die Rohkarosserien gezeigt. Die Bewegung der Hubvorrichtung 31 wird durch Anschläge 33 gesteuert. Mit der Anhebe- und Transportvorrichtung 30 bis 33 arbeitet eine Vorrichtung 34 zum Positionieren und Klemmen des unteren Teils der Karosserie zusammen. Die Vorrichtung 34, die in Fig. 1 und insbesondere in Fig. 7, 7a dargestellt ist, weist jeweils links und rechts von der Transportbahn Klemm- und Positionierkörper 35, Gleitschienen 36 für diese Körper und eine Transportspindel 37 für den Antrieb der Klemm- und Positionierkörper auf. Die Spindel 37 wird mittels einer Antriebseinheit 38 in Drehung versetzt.

Wie oben bereits erwähnt erfolgt das Schweißen der positioinierten Karosserieteile in bekannter Weise mit Hilfe von Schweißrobotern. Es sind seitlich neben der Karosserie jeweils zwei Seitenroboter 39 (Fig. 1, 3) sowie jeweils vor und hinter der Karosserie Frontschhweißroboter 40 (Fig. 1, 2, 3) vorgesehen. Montagebrücken 41 ermöglichen Drehbewegungen der Frontroboter 40. Die eigentlichen Schweißzangen an den Robotern 39, 40 sind mit 42 bezeichnet.

Die Gesamtsteuerung der Anlage wird von einer elektronischen Steueranlage übernommen, die in Schaltschränken 43 untergebracht ist.

Claims (15)

1. Anlage zum automatischen Positionieren und Schweißen von Fahrzeugrohkarosserien oder -karosserieuntergruppen mit austauschbaren Seitenrahmen zur genauen Positionierung und Festlegung unterschiedlicher, an die geometrische Form eines Karosserietyps anpaßbarer Karosserieteile mit an die Karosserie anpreßbaren Positioniereinrichtungen, die gemeinsam an je einem eigenen Seitenrahmen angeordnet sind, wobei die Seitenrahmen in Führungen ortsveränderlich gelagert und gegen einen Satz anderer Seitenrahmen austauschbar sind, mit Schweißrobotern zum Verschweißen der festgelegten Karosserieteile und mit einer elektrischen Ablaufsteuerung für die Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Anlage in einem portalartigen Gerüst (11) zwei an den Längskanten der Seitenrahmen (12) angeordnete, endlose Ketten (13) über je vier an den Ecken eines in einer vertikalen, quer zur Ebene der Seitenrahmen verlaufenden Rechtecks liegende Kettenräder (15) umlaufen, daß beide unteren Kettenräder (15) in Höhe der Oberkante der sich in der Arbeitsposition befindenden Seitenrahmen (12) angeordnet sind und daß die Seitenrahmen (12) so geführt sind, daß sie paternosterartig aus einer Arbeitsposition in eine darüberliegende Warteposition förderbar sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils am oberen und am unteren Rand der Seitenrahmen (12) Rollen (20, 21) angeordnet sind, die in Führungsschienen (14, 17) laufen, daß die Führungsschienen (14) für die oberen Rollen (20) jeweils ein geschlossenes, dem Verlauf der zugeordneten Kette (13) folgendes Rechteck bilden und
daß die Führungsschienen (17) für die unteren Rollen (21) etwa in Höhe der beiden unteren Kettenräder (15) beginnen, nach unten gabelartig zusammenlaufen und dort offen sind, so daß die unteren Rollen (21) nach unten austreten können.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß unter dem gabelartigen, offenen Ende der Führungsschiene (17) Einlaufgabeln (22) für die unteren Rollen angeordnet sind und
daß die Einlaufgabeln (22) in Richtung auf die Rohkarosserien bewegbar sind, derart, daß die Unterkante der Seitenrahmen in die Arbeitsposition verschwenkbar sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante der Seitenrahmen (12) mittels eines Anschlags und einer Klemmvorrichtung (23) genau positioniert in der Arbeitsposition festlegbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Rollen (20) der Seitenrahmen (12) im Bereich der unteren, in Richtung zur Rohkarosserie liegenden Kettenräder (15) in der Arbeitsposition festlegbar sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung horizontal verschiebbare, über verlängerte Lagerachsen der oberen Rollen (20) greifende Muffen (25) vorgesehen sind.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem portalartigen Gerüst (11) drei Seitenrahmen (12) angeordnet sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Seitenrahmen (12) mit den Achsen der dort angeordneten Rollen (20) zusammenwirkende Schlitze (29) zur Einstellung der Seitenrahmen (12) in der Arbeitsposition vorgesehen sind.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrahmen (12) in ihrer Arbeitsposition im wesentlichen vertikal angeordnet sind.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten (13) in beiden Drehrichtungen antreibbar sind.

11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit für das Austauschen der Seitenrahmen (12) etwa gleich der Taktzeit für das Einbringen einer neuen Fahrzeugrohkarosserie ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für beiderseits je drei Seitenrahmen dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Anlage nur wenig größer als die Höhe von zwei Seitenrahmen (12) ist.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anhebe- und Transportvorrichtung mit einer Transportbahn (30) und einer Hubvorrichtung (31) für die Rohkarosserie.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport- und Hubvorrichtung (30, 31) Positionier- und Klemmvorrichtungen (34-38) aufweisen.

15. Fahrzeugrohkarosserie, hergestellt auf einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14.