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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Montagevorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 14. Die
Erfindung betrifft auch eine Fahrzeug-Hinterachseneinheit gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 15.
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Verfahren
der eingangs genannten Art zum Montieren einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit
sind bekannt. Dabei wird überwiegend
mittels manueller Montageschritte die Fahrzeug-Hinterachseneinheit montiert, wobei
gegebenenfalls einzelne automatisierte Montageteilschritte in das
ansonsten manuelle Montageverfahren integriert sein können.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zum wenigstens überwiegend
automatisierten Montieren einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit vorzuschlagen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Montagevorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens und eine entsprechend montierte Fahrzeug-Hinterachseneinheit
anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfüllt
mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Montage automatisiert
unter Einsatz einer Mehrzahl an miteinander kooperierenden Industrierobotern
erfolgt, wobei folgende Montageschritte insbesondere nacheinander
durchgeführt
werden:
- – Verbinden
einer Mehrzahl an Streben und eines Federlenkers jeweils an einen
Radträger
mittels Industrieroboter unter Ausbildung einer ersten Radspinne;
- – Montieren
der ersten Radspinne mittels Industrieroboter an einen Hinterachsträger;
- – entsprechendes
Herstellen einer zweiten Radspinne und Montieren derselben mittels
Industrieroboter an den Hinterachsträger unter Ausbildung der Fahrzeug-Hinterachseneinheit.
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Im
Gegensatz zur manuellen Montage einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit wird nun automatisiert (teil-
oder vollautomatisiert) mittels einer Mehrzahl an miteinander kooperierenden
Industrierobotern zunächst
eine erste Radspinne vormontiert, um selbige mittels geeigneter
Industrieroboter an einen ebenfalls vormontierten Hinterachsträger befestigen
zu können.
Auch die zweite Radspinne wird dementsprechend mittels kooperierender
Industrieroboter vormontiert und mit dem Hinterachsträger verbunden. Die
zunächst
erfolgende automatisierte Vormontage der Radspinnen mittels kooperierender
Industrieroboter ist vorteilhaft, da aufgrund der flexiblen Bewegungsmöglichkeiten
der Industrieroboter eine montagegünstige Zugänglichkeit zur Herstellung
einer definierten, insbesondere lagedefinierten Verbindung zwischen
den Streben und dem Radträger
bzw. zwischen dem Federlenker und dem Radträger reproduzierbar genau gewährleistet
werden kann. Eine auf diese Weise automatisiert vormontierte Radspinne kann
ebenfalls automatisiert mittels kooperierender Industrieroboter
mit dem zugehörigen
Hinterachsträger
verbunden werden, so dass weitestgehend bzw. vollständig auf
manuelle Verfahrensschritte zum Montieren der Fahrzeug-Hinterachseneinheit
verzichtet werden kann. Im Gegensatz zur traditionellen manuellen
Montage einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit
werden die vollständigen
Radspinnen nun jeweils vorab automatisiert montiert, bevor eine
Verbindung derselben mit dem zugehörigen Hinterachsträger erfolgt.
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Mit
Vorteil werden die Streben und/oder der Federlenker in einer jeweils
definierten Montagestellung mit dem Radträger verbunden. Bei der definierten
Montagestellung handelt es sich um eine bevorzugte Montage-Winkellage
der jeweiligen Strebe bzw. des Federlenkers relativ zum Radträger, wobei die
Montage-Winkellage einer sogenannten „K0-Lage" der Fahrzeug-Hinterachseneinheit entspricht. Eine
derartige Montage-Winkellage
entspricht einer definierten Null-Lage der Streben bzw. des Federlenkers
bezogen auf einen Ein- und Ausfederweg der Fahrzeug-Hinterachseneinheit.
Zur Gewährleistung einer
derart lagedefinierten Vormontage einer Radspinne mittels kooperierender
Industrieroboter ist eine hinreichende Zugänglichkeit für die beteiligten Industrieroboter
sicherzustellen. Hierzu ist die in Bezug auf den Hinterachsträger separate
Vormontage einer jeweiligen Radspinne mittels kooperierender Industrieroboter
besonders vorteilhaft.
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Die
Streben und/oder der Federlenker werden mittels einer jeweiligen
Schraubenverbindung mit dem Radträger verbunden. Eine derartige Schraubenverbindung
lässt sich
mit Hilfe kooperierender Roboter reproduzierbar genau unter Berücksichtigung
der Soll-Positionen der Streben und des Federlenkers relativ zum
Radträger
herstellen.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsvariante
hält ein
erster Industrieroboter den Radträger in einer jeweils lagedefinierten
Montagestellung und positioniert ein zweiter Industrieroboter eine
Strebe oder den Federlenker in eine zugehörigen Montagestellung relativ
zum Radträger,
in welcher anschließend
mittels zwei weiterer Industrieroboter automatisiert eine die Strebe
oder den Federlenker relativ zum Radträger in der definierten Montagstellung
haltende Schraubenverbindung hergestellt wird. Dabei kann die Schraubenverbindung
mittels einer Schrauben-Mutter-Verbindung erzielt werden, wobei
die jeweilige Schraube mittels eines geeigneten Industrieroboters
durch die zueinander fluchtenden Durchgangsbohrungen der zu verbindenden
Bauteile (Strebe/Radträger
bzw. Federlenker/Radträger)
gesteckt wird und ein weiterer Roboter eine zugehörige Mutter
auf das frei abstehende Schraubenende aufdreht und in Kooperation
mit dem die Schraube haltenden Industrieroboter die Verschraubung
definiert und reproduzierbar genau anzieht. Somit wird mittels der
Industrieroboter sowohl eine Bauteil-Positionieraufgabe als auch eine Bauteil-Befestigungsaufgabe
im Rahmen der Montage einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit erfüllt.
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Vorzugsweise
fädelt
zur Montage der Radspinne an den Hinterachsträger der den Radträger haltende
Industrieroboter selbigen automatisiert auf ein Profil einer Seitenwelle
des Hinterachsträgers auf.
Dabei kann im Rahmen einer Vormontage des Hinterachsträgers die
jeweilige Seitenwelle mittels kooperierender Industrieroboter automatisiert
mit dem zugehörigen
Hinterachsträgerrahmen
verbunden werden. Auch bei dieser Verbindung kann es sich um eine
Schraubenverbindung handeln, die mittels geeigneter Industrieroboter
automatisiert herstellbar ist.
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Die
automatisierte Auffädelbewegung
des den Radträger
haltenden Industrieroboters ist vorzugsweise eine rotatorische Bewegung
insbesondere in einer einzigen Drehrichtung unter gleichzeitiger Aufbringung
einer überlagerten
Axialkraft in Richtung Seitenwelle. Bei dem Profil der Seitenwelle
kann es sich beispielsweise um ein SAE-Profil handeln. Nach Abschluss
des Auffädelvorgangs
wird zur Sicherung der Radspinne am Hinterachsträger eine Bundmutter ebenfalls
vorzugsweise mittels eines Industrieroboters automatisiert an das
freie Ende der Seitenwelle geschraubt. Da die Radspinne mittels
kooperierender Industrieroboter automatisiert vormontiert worden
ist, ist eine weitere automatisierte Montage der Fahrzeug-Hinterachseneinheit
problemlos möglich, ggf.
unter Einsatz derselben Industrieroboter. Dabei wird insbesondere
reproduzierbar genau gewährleistet,
dass die Streben und der Federlenker relativ zum Radträger auch
während
der automatisierten Montage der Radspinne an den Hinterachsträger die
jeweilige lagedefinierte Winkellage beibehalten.
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Mit
Vorteil werden unter Einsatz eines entsprechenden Industrieroboters
die Streben und der Federlenker jeweils in eine zugehörige Verbindungsstellung
gebracht und die freien Enden der Streben und des Federlenkers mittels
einer jeweiligen Schraubenverbindung mit dem Hinterachsträger verbunden.
Durch die Bewegung der Streben und der Federlenker aus ihrer definierten
Winkellage (K0-Lage) in eine vorgegebene Verbindungsstellung relativ zum
Hinterachsträger
mittels geeigneter Industrieroboter wird reproduzierbar eine korrekte
und automatisierte Montage der Fahrzeug-Hinterachseneinheit gewährleistet.
Dabei kann auch die Herstellung der Schraubenverbindungen zwischen
den Streben und dem Hinterachsträger
bzw. zwischen dem Federlenker und dem Hinterachsträger durch
den Einsatz geeigneter Industrieroboter automatisiert erfolgen.
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Zur
Herstellung einer jeweiligen Schraubenverbindung kann eine zugehörige Schraube
mittels eines Industrieroboters in zueinander fluchtende Schraubenbohrungen
von zu verbindenden Funktionselementen gestreckt, anschließend mittels
eines weiteren Industrieroboters eine Mutter auf das freie Ende
der Schraube eingefädelt
und schließlich
die sich ergebende Verschraubung mittels der zwei Industrieroboter
definiert angezogen werden. Somit kann sowohl die Positionierung
als auch die Verbindung von Funktionselementen der Fahrzeug-Hinterachseneinheit
in verschiedenen Montageschritten automatisiert mittels geeigneter
und wenigstens teilweise miteinander kooperierender Industrieroboter durchgeführt werden.
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Mit
Vorteil wird zum Verbinden einer Strebe oder des Federlenkers am
Radträger
letzterer mittels des zugehörigen
Industrieroboters montagegünstig positioniert.
Da die automatisierte Montage einer Radspinne mittels Industrieroboter
eine hinreichend gute Zugänglichkeit
voraussetzt, ist eine dynamische Positionierung des Radträgers mittels
des zugehörigen
Industrieroboters zur Gewährleistung
einer korrekten Radspinnenmontage vorteilhaft. Dabei stellt die
automatisierte Radspinnenvormontage und Radspinnenbefestigung mittels
einer Mehrzahl an kooperierenden Industrierobotern jeweils eine
relativ komplexe Montageaufgabe dar, da gleichzeitig mittels der Industrieroboter
Positionieranforderungen als auch Verbindungsaufgaben erfüllt werden
müssen.
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Der
Hinterachsträger
kann von einem Industrieroboter oder von einer stationären Trägereinrichtung
in einer lagedefinierten Montagestellung gehalten werden. Dabei
kann der Hinterachsträger
ebenfalls mittels geeigneter Industrieroboter automatisiert vormontiert
werden, indem ein Hinterachsmittelstück und entsprechende Seitenwellen
mit einem Hinterachsträgerrahmen
jeweils mittels einer Schraubenverbindung verbunden werden unter
Ausbildung des Hinterachsträgers.
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Die
Bauteilentnahme aus einem Bauteilspeicher und die Bauteilbereitstellung
für einen
Montageschritt erfolgt vorzugsweise automatisiert mittels zugehöriger, geeigneter
Industrieroboter. Hierdurch ist es möglich, auch in Bezug auf die
Bauteilübergabe eine
vollautomatisierte Montage einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit zu
realisieren.
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Ferner
wird die Aufgabe gelöst
durch eine Montagevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Die Montagevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine
Mehrzahl an miteinander in kooperierender Wirkverbindung stehenden
Industrierobotern aufweist. Mittels einer derartigen Montagevorrichtung
lassen sich die in Bezug auf das Verfahren vorerwähnten Vorteile
erzielen.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch eine Fahrzeug-Hinterachseneinheit
mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Eine derartige Fahrzeug-Hinterachseneinheit
ist durch Qualitätsanforderungen
gekennzeichnet, die reproduzierbar genau erfüllt werden können.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
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Die
Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf eine schematische Zeichnung erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Perspektivdarstellung eines Hinterachsträgerrahmens
für eine
Fahrzeug-Hinterachseneinheit;
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2 eine
schematische Perspektivdarstellung eines Hinterachsmittelstücks zur
Realisierung eines Hinterachsträgers;
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3 eine
schematische Perspektivdarstellung eines vormontierten Hinterachsträgers mit
dem Hinterachsträgerrahmen
der 1 und dem Hinterachsmittelstück der 2;
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4 eine
schematische Perspektivdarstellung einer vormontierten Radspinne
zur Herstellung einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit;
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5 eine
weitere schematische Perspektivdarstellung der Radspinne der 4;
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6 eine
schematische Perspektivdarstellung einer Montagevorrichtung bei
der Vormontage der Radspinne der 4;
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7 eine
schematische Perspektivdarstellung auf eine montierte Fahrzeug-Hinterachseneinheit
und
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8 eine
weitere schematische Perspektivdarstellung auf die Fahrzeug-Hinterachseneinheit der 7.
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Zur
Montage einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit 10 (siehe 7, 8)
ist ein Hinterachsträgerrahmen 23 gemäß 1 vorgesehen,
an welchem ein Hinterachsmittelstück 38 entsprechend 2 befestigt
wird. 3 zeigt einen entsprechend vormontierten Hinterachsträger 24,
der den Hinterachsträgerrahmen 23 der 1 enthält, an welchem das
Hinterachsmittelstück 38 der 2 mittels
einer geeigneten Schraubenverbindung 40 befestigt ist. Der
Hinterachsträger 24 der 3 weist
ferner zwei am Hinterachsmittelstück 38 befestigte Seitenwellen 30 auf.
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An
der jeweiligen Seitenwelle 30 ist eine vormontierte Radspinne 22 entsprechend 4 zu
befestigen. Die jeweilige Vormontage des Hinterachsträgers 24 gemäß 3 und
der Radspinnen 22 gemäß den 4, 5 erfolgt
vollautomatisiert mittels geeigneter und miteinander kooperierender
Industrieroboter.
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Zur
Herstellung der Radspinne 22 entsprechend den 4, 5 werden
mehrere Montageschritte nacheinander durchgeführt. Zunächst werden eine Mehrzahl an
Streben 18 und ein Federlenker 20 nacheinander
an einem Radträger 16 mittels geeigneter
Industrieroboter unter Ausbildung der ersten Radspinne 22 (siehe 4, 5)
verbunden. Dabei werden die Streben 18 und der Federlenker 20 in
einer jeweils lagedefinierten Montagestellung an dem Radträger 16 befestigt,
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
mittels einer jeweiligen Schraubenverbindung 28. Die Montage
der Radspinne 22 erfolgt gemäß 6 ebenfalls
mittels kooperierender Industrieroboter 12, 14.
Dabei hält – wie in 6 dargestellt – der Industrieroboter 12 den
Radträger 16 in
einer lagedefinierten Montagestellung, während der Industrieroboter 14 jeweils
eine Strebe 18 oder den Federlenker 20 in einer
zugehörigen
Montagestellung relativ zum Radträger 16 positioniert,
so dass anschließend
mittels zwei weiterer Industrieroboter (nicht in 6 dargestellt)
automatisiert eine zugehörige
Schraubenverbindung 28 (siehe auch 4) derart
hergestellt werden kann, dass die jeweilige Strebe 18 bzw.
der Federlenker 20 relativ zum Radträger 16 in ihrer speziellen
Montagestellung verbleiben. Bei der jeweils erhaltenen Montagestellung
der Streben 18 relativ zum Radträger 16 (siehe 4, 5)
handelt es sich um eine sogenannte „K0-Lage", d.h. um eine Null-Lage bezogen auf
den Ein- bzw. Ausfederweg der Fahrzeug-Hinterachseneinheit 10.
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Nach
Herstellung der Radspinne 22 mittels der Industrieroboter
erfolgt die ebenfalls vollautomatisierte Montage derselben Radspinne 22 an
den Hinterachsträger 24 der 3,
in dem der den Radträger 16 haltende
Industrieroboter 12 (siehe 6 ) selbigen
automatisiert auf ein Profil einer Seitenwelle 30 des Hinterachsträgers 24 (siehe 3)
auffädelt. Die
automatisierte Auffädelbewegung
des den Radträger 16 haltenden
Industrieroboters 12 ist eine rotatorische Bewegung unter
gleichzeitiger Aufbringung einer überlagerten Axialkraft in Richtung
Seitenwelle 30. Das Profil der Seitenwelle 30 kann
beispielsweise ein SAE-Profil sein. Nach Abschluss des Auffädelvorgangs
wird zur Sicherung der Radspinne 22 am Hinterachsträger 24 eine
Bundmutter 32 (siehe auch 7) mittels
eines geeigneten Industrieroboters (nicht in den Figuren dargestellt)
an das freie Ende der Seitenwelle 30 aufgeschraubt.
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Auf
entsprechende Weise wird auch eine zweite Radspinne 26 (siehe 8)
für die
zweite Seitenwelle 30 automatisiert mittels kooperierender
Industrieroboter vormontiert und mit der entsprechenden weiteren
Seitenwelle 30 des Hinterachsträgers 24 verbunden.
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Zur
Herstellung einer Fahrzeug-Hinterachseneinheit 10 gemäß den 7, 8 wird
unter Einsatz eines geeigneten Industrieroboters (nicht in den Figuren
dargestellt) jeweils eine Strebe 18 bzw. der Federlenker 20 in
eine definierte Verbindungsstellung gebracht, die sich von der vorhergehenden Montagestellung
(sogenannte „K0-Lage") unterscheidet.
In der Verbindungsstellung werden die freien Enden der Streben 18 und
des Federlenkers 20 durch Herstellung einer jeweiligen
Schraubenverbindung 34 (siehe 7, 8)
mit dem Hinterachsträger 24 verbunden.
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Währende der
Montage der Radspinnen 22, 26 an der zugehörigen Seitenwelle 30 des
Hinterachsträgers 24 kann
selbiger von einem Industrieroboter oder -wie im dargestellten Ausführungsbeispiel
der 7, 8- von einer stationären Trägereinrichtung 42 in
einer lagedefinierten Montagestellung gehalten werden. Die Entnahme
der jeweiligen Bauteile (z.B. Streben 18, Federlenker 20,
Bundmutter 32, Schrauben, Muttern) aus einem geeigneten
Bauteilspeicher (Magazin, Fördereinrichtung
oder ähnliches)
und die Bereitstellung der Bauteile kann vollautomatisiert mittels
geeigneter Industrieroboter erfolgen. Hierzu ist eine Montagevorrichtung 36 (siehe 6)
vorgesehen, die eine Mehrzahl an miteinander in kooperierender Wirkverbindung
bringbaren Industrierobotern aufweist. In 6 sind lediglich
zwei zur Durchführung
eines speziellen Montageschritts (Positionierung einer Strebe 18 relativ
zum Radträger 16 in
eine definierte Montagestellung) vorgesehene Industrieroboter 12, 14 dargestellt.
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Somit
kann die Fahrzeug-Hinterachseneinheit 10 gemäß den 7, 8 ggf.
vollautomatisiert ohne manuelle Montageschritte hergestellt werden.
Zur automatisierten Herstellung einer jeweiligen Schraubenverbindung 28, 34, 40 wird
eine zugehörige
Schraube mittels eines Industrieroboters in zueinander fluchtende
Bohrungen von miteinander zu verbindenden Funktionselementen gesteckt,
anschließend
mittels eines weiteren Industrieroboters eine Mutter auf das frei
vorstehende Ende der Schraube angefädelt und schließlich die
sich ergebende Verschraubung mittels der zwei kooperierenden Industrieroboter
definiert angezogen.
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Es
ist nun die Möglichkeit
geschaffen worden, auf den traditionellen Einsatz von Materialtransportbändern und/oder
von Werkstückträgern zu
verzichten bzw. deren Einsatz deutlich einzuschränken, da aufgrund des neuen
Montagekonzepts ein vielseitiger Einsatz von kooperierenden Industrierobotern erfolgt
zur Lösung
der komplexen Montageaufgabe.