DE3724329A1

DE3724329A1 - Spannvorrichtung zur karosseriemontage

Info

Publication number: DE3724329A1
Application number: DE19873724329
Authority: DE
Inventors: Kazuo Naruse; Mikio Kitano; Hideaki Tobita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1989-02-02
Anticipated expiration: 2007-07-23
Also published as: JPS62184975A; DE3724329C2; JPH0422747B2; US4751995A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung in einer Montagestraße und insbesondere auf eine Spannvorrich tung, die in einer Montagestraße zur Herstellung von Kraft fahrzeugkarosserien Anwendung findet.

Eine herkömmliche Spannvorrichtung einer Kraftfahrzeugkaros serie ist ausschließlich für einen bestimmten Typ eines Automobils gefertigt und befindet sich an einer festen Po sition in einer Fertigungsstraße für Kraftfahrzeuge. Ein Karosserieteil wird zuerst beispielsweise durch eine Trans portvorrichtung der Spannvorrichtung zugeführt, die dieses Karosserieteil aufnimmt. Die Spannvorrichtung führt dann das Karosserieteil durch einen Fertigungsprozeß in der Mon tagestraße, z.B. einen Schweißvorgang. Es ist insofern not wendig, wenn die Fertigung eines Automobils vom einen Typ zu einem anderen umgestellt wird oder wenn ein anderer Typ eines Automobils in den speziellen Karosseriemontagevorgang eingeführt wird, daß die Spannvorrichtung in erheblichem Ausmaß verändert wird, was einen großen Arbeitsaufwand er forderlich macht. Wenn die gesamte Fertigungsstraße in we sentlichem Ausmaß verändert wird, so besteht ferner die Mög lichkeit einer verminderten Produktion, was auf der Verzö gerung in der Abwandlung der Spannvorrichtungen beruht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Probleme und Nachteile von Spannvorrichtungen nach dem Stand der Technik zu beseitigen und eine Spannvorrichtung für die Montage einer Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, die auf einfache Weise verändert werden kann, um an unterschiedliche Typen von Automobilen angepaßt zu werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannvorrich tungseinheit gelöst, welche einen Rahmen mit einer Ausge staltung, um irgendeinen aus einer Vielzahl von unterschied lichen Karosserietypen zu tragen, umfaßt. Der Rahmen weist Einrichtungen auf, um in ausgewählten Positionen an dem Rah men eine Mehrzahl von Spannschablonen, die zur Halterung einer Karosserie einer bestimmten, vorgewählten Art ausge bildet sind, lösbar zu lagern. Ferner ist eine ortsfeste Spannvorrichtung vorgesehen, welche Lager- oder Stützein richtungen, die den Spannrahmen abstützen, Einrichtungen zur Veränderung der vertikalen Höhenlage der Stützeinrichtun gen, Positioniereinrichtungen, um den Rahmen in einer vor bestimmten Position an den Stützeinrichtungen zu der Zeit festzulegen, wenn die Stützeinrichtungen auf einer ausge wählten vertikalen Höhe benachbart zum Spannrahmen angeord net sind, erste Klemmeinrichtungen, um den Rahmen an den Stützeinrichtungen zu der Zeit zu befestigen, wenn sich der Rahmen in der vorbestimmten Position befindet, und zweite Klemmeinrichtungen, die eine Karosserie eines vorgewählten Typs an Spannschablonen, festlegen, die für den jeweiligen Karosserietyp konstruktiv ausgebildet und zur Zeit dessen Bearbeitung dann lösbar im Rahmen gehalten sind, umfaßt.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfin dung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Bechreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bewegbare Spannvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der bevorzug ten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der bewegbaren Spannvorrichtung von Fig. 1 mit einer Mehrzahl von entfernbaren Spann schablonen;

Fig. 3 eine Frontansicht der bewegbaren Spannvorrichtung von Fig. 1 und 2 mit einem teilweise im Schnitt dar gestellten Förderer zur Bewegung der Spannvorrichtung;

Fig. 4 eine Frontansicht einer ortsfesten Spannvorrichtung zur Darstellung ihrer Lagebeziehung zu der bewegbaren Spannvorrichtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht der ortsfesten Spannvorrichtung von Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtungen, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.

Gemäß Fig. 1 besteht die bewegbare Spannvorrichtung 1 aus einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen 2 und einer Viel zahl von vom Rahmen 2 vorstehenden, lösbar gehaltenen Spann schablonen 3, die ausschließlich für ein Karosserieteil W gefertigt und am Rahmen 2 lösbar angebracht sind, um das Karosserieteil W, das im gezeigten Beispiel ein Seiten teil ist, in seiner Lage zu halten. Die bewegbare Spannvor richtung 1 ist an den Seitenteilen des Rahmens 2 mit Rollen 6 a und 6 b ausgestattet, so daß der Rahmen auf Schienen 5 a und 5 b (Fig. 3), die auf einem Fundament 4 abgestützt sind, fahren kann. An vom mittigen Teil des Rahmens 2 entfernten Stellen sind, wie die Fig. 1 zeigt, Bezugsbohrungen 7 zur Aufnahme von noch zu beschreibenden Bezugszapfen vorhanden.

Der Rahmen 2 ist aus einem dünnwandigen Stahlblech gefertigt und hat einige Querträger, so daß er, wenn das Karosserieteil W auf ihm gelagert wird, eine leichte Durchbiegung erfährt. Die Rollen 6 b des Rollensatzes sind mit einer kegelstumpfför migen Kehle versehen und laufen auf der Schiene 5 b, welche mit einer aufwärts gerichteten kegelstumpfförmigen Laufflä che, die in die Kehlen der Rollen 6 b eingreift, versehen ist, wie Fig. 3 zeigt, um ein Abrutschen von den Schienen zu unterbinden. Die bewegbare Spannvorrichtung 1 wird von einem verfahrbaren Wagen 8 (Fig. 3) getragen, welcher auf einer zwischen den Schienen 5 a und 5 b befestigten Schiene 7′ läuft. Der Wagen 8 besteht aus einem oberhalb der Schiene 7′ durch einen Rollensatz 9 getragenen jochartigen Bock 10, der längs der Schiene 7′ frei bewegbar ist. Ein am Bock 10 ruhendes Zuggestell 11 hat eine Klammer, die zum Festhalten des Rahmens 2 frei angehoben und abgesenkt werden kann, einen Motor 12, der mit einem Reduktionsgetriebe versehen ist, und einen Stromabnehmer 14, der von einer längs der Schiene 7′ angeordneten Speiseschiene 13 Elektroenergie zuführt.

Längs der Fahrbahn der bewegbaren Spannvorrichtung 1 ist, wie die Fig. 4, 5 und 6 zeigen, eine ortsfeste Spannvorrich tung 15 angeordnet, die die bewegbare Spannvorrichtung 1 in ihrer Lage hält. Hebeböcke 18 mit Schienen 17 a und 17 b, die jeweils den Schienen 5 a und 5 b entsprechen, sind auf einer Richtplatte 16 der ortsfesten Spannvorrichtung 15 ange ordnet. Die Hebeböcke 18, die sich an vier zueinander beab standeten Stellen auf der Richtplatte 16 befinden, sind je weils mit einem vertikal einstellbaren Tragelement 20 verse hen, welche Stützböcke 19 tragen, die die Schienen 17 a und 17 b unmittelbar abstützen. Lenkerarme 21 und Stangen 22 (s. Fig. 4, 5 und 6) verbinden alle vier Hebeböcke 18, so daß die vier vertikal einstellbaren Tragelemente 20 miteinan der betätigt werden. Mit einem der Lenkerarme 21 (s. Fig. 5) ist die Kolbenstange eines Arbeitszylinders 23 verbunden, um über die vertikal einstellbaren Tragelemente 20 und die Stützböcke 19 die Schienen 17 a und 17 b anzuheben. Die Hebe böcke 18, die mit einem Zahnstangen- und Ritzelmechanismus ausgestattet sind, wandeln die Schwenkbewegung des Lenkerar mes 21 in eine Vertikalbewegung des Tragelements 20 um. Die bewegbare Spannvorrichtung 1, die durch den verfahrbaren Wagen 8 (s. Fig. 3) über die Schienen 5 a und 5 b gezogen wor den ist, kann sich auf die Schienen 17 a und 17 b an auf den von der Richtplatte 16 getragenen Hebeböcken 18 bewegen. Durch die Tragelemente 20, die durch die Kolbenstange des Arbeitszylinders 23 vertikal eingestellt werden, wird die bewegbare Spannvorrichtung angehoben oder abgesenkt. Auf der Richtplate 16 sind Bezugsblöcke 24 zur Lagerung des Rah mens 2, welcher auf die Blöcke 24 durch die Hebeböcke 18 abgesenkt wird, vorgesehen. An den Bezugblöcken 24 sind erste Klemmeinrichtungen 25 angeordnet, um den Rahmen 2 auf den Blöcken 24 festzulegen. Eine erste Klemmeinrichtung 25 besteht aus einem drehbaren und vertikal bewegbaren Klemmarm 26 sowie einem Stellantrieb 27, um den Klemmarm 26 zum Fest legen des Rahmens 2 auf den Bezugsblöcken 24 zu betätigen. Bei diesem Festlegen wird der Rahmen 2, der eine flexible Konstruktion ist, aus- oder geradegerichtet und vertikal positioniert. Bezugszapfen 28, die vertikal in die bereits erwähnten Bezugsbohrungen 7 des Rahmens 2 einzuführen sind, werden durch einen Arbeitszylinder 29 (s. Fig. 3), welcher an der Richtplatte befestigt ist, in geregelter Weise betä tigt. Wenn der Rahmen durch die Hebeböcke 18 abgesenkt wird, werden unter Steuerung durch den Arbeitszylinder 29 die Be zugszapfen 28 in die Bezugsbohrungen 7 eingeführt, womit der Rahmen 2 in seiner Längsrichtung positioniert wird.

An der Richtplatte 16 sind zweite Klemmeinrichtungen 30 an geordnet, um das Karosserieteil W an der bewegbaren Spann vorrichtung 1, nachdem sie auf den Bezugsblöcken 24 positio niert und festgelegt ist, festzuhalten. Jede zweite Klemm einrichtung 30 weist Klemmfinger 31 zur Anlage an das Karos serieteil W und einen Gelenkmechanismus 32 zur Übertragung der Antriebskraft von einem Arbeitszylinder 33 auf die Klemm finger 31 auf. Der Arbeitszylinder 33 liefert die Antriebs kraft für Antriebseinrichtungen 34 a und 34 b, die in Fig. 6 gezeigt sind. Gemäß Fig. 4 klemmt der Klemmfinger 31 das Karosserieteil W gegen die Spannschablone 3 a, die ein vom Rahmen 2 entfernbares Teil ist, wie vorher in Verbindung mit den Spannschablonen 3 der Fig. 2 erwähnt wurde.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Spannvorrichtungs einheit mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Die bewegbare Spannvorrichtung 1 wird für das eine Untergruppe darstellende Seitenteil der Karosserie eines Automobils ver wendet, während die feste Spannvorrichtung 15 an einer Schweißstation angeordnet ist. Im Bereich der festen Spann vorrichtung 15 ist eine (nicht dargestellte) Schweißmaschine oder ein Industrieroboter angeordnet. Die Laufschienen 5 a und 5 b für die bewegbare Spannvorrichtung 1 und die Lauf schiene 7′ für den verfahrbaren Wagen 8 können beispiels weise in einer Schleifenform verlaufen, wobei eine Mehrzahl von bewegbaren Spannvorrichtungen 1 auf den Schienen 5 a und 5 b angeordnet ist.

Bei der beschriebenen Anordnung wird das Karosserieteil W zuerst an den Spannschablonen 3 des Rahmens 2 (s. Fig. 1) aufgelagert, und dann wird die bewegbare Spannvorrichtung 1 durch den Wagen 8 auf die ortsfeste Spannvorrichtung 15 verfahren. Sobald die bewegbare Spannvorrichtung 1 auf der festen Spannvorrichtung 15 positioniert ist, wird der Wagen 8 gelöst. Zum Positionieren des Rahmens 2 der bewegbaren Spannvorrichtung 1 auf der festen Spannvorrichtung 15 wird er zuerst auf die Schienen 17 a und 17 b gebracht und dann bei Absenken der Hebeböcke 18 auf den Bezugsblöcken 24 aufge lagert, wobei gleichzeitig die Bezugszapfen 28 in die Bezugs bohrungen 7 eingeführt werden, um den Rahmen 2 in der Längs richtung festzulegen.

Dann werden die ersten Klemmeinrichtungen 25 betätigt und der Rahmen 2 durch die Klemmarme 26 auf den Bezugsblöcken 24 festgehalten. Da der Rahmen eine flexible Konstruktion aufweist, dienen die Klemmarme 26 auch dazu, den Rahmen gerade- und auszurichten. Anschließend werden die zweiten Klemmeinrichtungen 30 betätigt, womit das Karosserieteil W auf den Spannschablonen 3 festgelegt wird. Das Karosse rieteil W ist folglich nun für ein Schweißen durch eine (nicht dargestellte) Schweißmaschine an ein anderes, zum Karosserieteil W herangeführtes Karosserieteil bereit. Nach Beendigung des Schweißvorgangs am Karosserieteil W werden die zweiten Klemmeinrichtungen 30 und die ersten Klemmeinrich tungen 25 betätigt, um den Rahmen 2 freizugeben. Hierauf werden die Hebeböcke 18 zu der Position ausgefahren, in wel cher die Oberflächen der Schienen 17 a und 17 b mit den Ober flächen der Schienen 5 a und 5 b der bewegbaren Spannvorrich tung 1 übereinstimmen und in Verbindung sind. Zu diesem Zeitpunkt wird das montierte Karosserieteil aus der Station durch eine andere Fördereinrichtung abtransportiert. Gleich zeitig wird die nächste bewegbare Spannvorrichtung durch den verfahrbaren Wagen 8 der festen Spannvorrichtung 15 zu geführt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spannvorrichtungs einheit kann ein Wechsel im Typ des zu montierenden Automo bils allein durch Ersetzen der Spannschablonen 3 am Rahmen 2 bewerkstelligt und ermöglicht werden, wodurch die Lei stungsfähigkeit in der Vorbereitung der Spannvorrichtungen in hohem Maß gesteigert wird. Da der Rahmen 2 an den Bezugs blöcken 24 in der ortsfesten Spannvorrichtung 15 durch die ersten Klemmeinrichtungen 25 eindeutig festgelegt wird, kann das Gewicht des Rahmens vermindert und dessen Konstruk tion flexibel gemacht werden, wodurch der Transport der be wegbaren Spannvorrichtung 1 erleichtert wird. Weil des weite ren die bewegbare Spannvorrichtung 1 lediglich mit einer Bewegung in einer Vorwärtsrichtung geführt wird, besteht keine Notwendigkeit für eine komplizierte Vorrichtung, wie beispielsweise eine Transfer- oder Überführvorrichtung, womit die Anlagekosten und die Anzahl der Transportzyklen vermindert werden.

Wenngleich bei der in Rede stehenden Ausführungsform die Hebeböcke 18 durch einen Zahnstangen- und Ritzelmecha nismus vertikal bewegbar sind, so kann dieser Mechanismus durch einen Nockenmechanismus ersetzt werden. Es ist auch klar, daß anstelle der Kombination des Arbeitszylinders 23, der Lenkerarme 21, der Stangen 22 usw. als Antriebseinrich tung für die Hebeböcke 18 ein Mechanismus mit einem Motor und Zahnradgetrieben verwendet werden kann.

In Verbindung der der geschilderten Ausführungsform gemäß der Erfindung wurde ein Seitenteil als Karosserieteil darge stellt und beschrieben, jedoch ist der Erfindungsgegenstand für andere Karosserieteile, wie ein Unterteil, ein Dach, eine Motorhaube oder ein oberes Heckteil in gleicher Weise geeignet.

Wie im einzelnen beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß die Spannvorrichtung in ein universelles oder gemeinsames Teil und ein exklusives Teil unterteilt. Da dieses exklusive Teil ein kleines Bauteil darstellt, ist es möglich, allein durch Austausch des exklusiven Teils einer Änderung im Automo biltyp zu entsprechen. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit in der Vorbereitung der Spannvorrichtung in hohem Maß gestei gert. Da zusätzlich die gesamte Spannvorrichtungseinheit in ein bewegliches und ein ortsfestes Teil unterteilt ist, wobei das ortsfeste Teil mit den Einrichtungen zur Positionie rung und Befestigung des bewegbaren Teils am ortsfesten Teil versehen ist, ist es möglich, das Gewicht des bewegbaren Teils zu vermindern und diesem eine flexible Konstruktion zu verleihen, womit die Transport- oder Förderleistung erhöht wird.

Eine Spannvorrichtungseinheit für eine Fahrzeugkarosserie besteht erfindungsgemäß aus einer bewegbaren Spannvorrich tung mit einem Rahmen, der eine universelle Ausgestaltung hat und austauschbare Spannschablonen trägt, die ausschließ lich für ein bestimmtes Karosserieteil ausgestaltet sind, und aus einer ortsfesten Spannvorrichtung zur Positionierung und Festlegung der bewegbaren Spannvorrichtung. Die ortsfeste Spannvorrichtung umfaßt den Rahmen tragende Hubeinrichtun gen, Bezugszapfen, die im Hubbereich der Hubeinrichtungen vorgesehen und in den Rahmen einsetzbar sind, um diesen in der Längsrichtung zu positionieren, Bezugsblöcke zur Posi tionierung der Unterseite des Rahmens, erste Klemmeinrichtun gen, um den Rahmen auf den Bezugsblöcken festzulegen, und zweite Klemmeinrichtungen, um ein Karosserieteil auf den Spannschablonen festzuhalten.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ihre bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben, jedoch ist sie darauf nicht beschränkt. Bei Kenntnis der offenbarten Erfin dung wird der Fachmann Möglichkeiten zu Abwandlungen, Auslas sungen und Änderungen sehen, die jedoch als im Rahmen der Erfindung liegend zu betrachten sind.

Claims

1. Spannvorrichtungseinheit zur Karosseriemontage in einer Montagestraße, gekennzeichnet - durch einen Spannrahmen (2), der eine zur Auflagerung irgendeines aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Fahrzeugkarosserieteilen (W) geeignete Ausge staltung hat und an ausgewählten Stellen Einrichtungen zur lösbaren Befestigung von Spannschablonen (3), die für die Halterung eines bestimmten vorgewählten Karos serieteils ausgebildet sind, aufweist, und

- durch eine ortsfeste Spannvorrichtung (15), welche umfaßt:

- zur Lagerung des Spannrahmens (2) ausgebildete Stütz einrichtungen (17 a, 17 b, 19),

- die vertikale Höhe der Stützeinrichtungen (17 a, 17 b, 19) verändernde Einrichtungen (18),

- Positioniereinrichtungen (7, 24, 28), die den Spann rahmen (2) an den Stützeinrichtungen (17 a, 17 b, 19), wenn diese sich in einer ausgewählten vertikalen Höhe angrenzend an den Spannrahmen befinden, in einer vorbestimmten Lage positionieren,

- erste Klemmeinrichtungen (25), die den Spannrahmen (2), wenn sich dieser in der vorbestimmten Lage be findet, an den Stützeinrichtungen (17 a, 17 b, 19) fest legen, und

- zweite Klemmeinrichtungen (30), die ein Karosserie teil (W) eines vorgewählten Typs an für diesen Karos serieteiltyp ausgebildeten Spannschablonen (3), die lösbar im Spannrahmen (2) gehalten sind, festlegen.

2. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Spannrahmen (2) in einer Vorwärtsrichtung zur ortsfesten Spannvorrichtung (15) angrenzend an die Stützeinrichtungen (17 a, 17 b, 19) führende Transporteinrich tung (8), die im Anschluß an die Positionierung des Spann rahmens durch die Positioniereinrichtungen (7, 24, 28) von der ortsfesten Spannvorrichtung in der Vorwärtsrich tung weg bewegbar ist.

3. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtungen wenigstens einen Bezugsblock (24) zur Ausrichtung mit dem Spannrah men (2) in einer vorbestimmten Bezugsposition zum Spann rahmen umfassen.

4. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtungen wenigstens einen Bezugszapfen (28) umfassen, welcher so angeordnet ist, daß er an einer vorbestimmten Stelle in den Spannrahmen (2) ragt, wenn dieser mit den Bezugs blöcken (24) in Ausrichtung ist, und die Längsposition des Spannrahmens an den Stützeinrichtungen (19) fest legt.

5. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen (2) mit einer Mehrzahl von an jeder seiner Längsseiten angeordneten Rollen (6 a, 6 b) versehen ist, daß die Stützeinrichtungen parallele, beabstandete, die Rollen führende Schienen (17 a, 17 b) einschließen und daß die Einrichtungen zur Verän derung der Höhe mehrere Hubeinrichtungen (18), die nahe den jeweiligen Enden der Schienen angeordnet sind, und Einrichtungen (21, 22, 23) zur Betätigung der Hubeinrich tungen im Gleichklang, um die Schienen in einer ausge wählten horizontalen Lage zu halten, umfassen.

6. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens die mehreren Rollen (6 b) auf der einen Längsseite des Spannrahmens (2) eine im Quer schnitt kegelstumpfförmige Kehle aufweisen, die den Spann rahmen in seiner Querrichtung auf der Schiene (5 b) halten.

7. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen (2) derart ausgebildet ist, daß er während des Ausrichtens mit dem Bezugsblock (24) und dem Bezugszapfen (28) Flexibilität aufweist.

8. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten Klemmeinrichtungen (25) nahe den Schienen (17 a, 17 b) angeordnet sind und entgegengesetz te Seiten des flexiblen Spannrahmens (2) erfassen sowie diese Seiten in die Anlage mit den Schienen ziehen.

9. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweiten Klemmeinrichtungen (30) seit wärts des Spannrahmens (2) und mit Abstand zu dessen gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind sowie ein wärts sich erstreckende Klemmfinger (31) umfassen, deren Enden ein Karosserieteil (W) erfassen und dieses, wenn der Spannrahmen (2) durch die ersten Klemmeinrichtungen (25) auf die Schienen (17 a, 17 b) geklemmt ist, in Anlage mit einer zugeordneten Spannschablone (3, 3 a) drücken.