DE102005048277A1 - Automatische Schraubeinrichtung zur Karosseriemontage bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Eine Schraubstation (20) für einen Hängeförderer mit Karosseriegehängen (13) hat ein Fahrwerk (1) mit einer Schwimmplatte (3). Die Schwimmplatte (3) weist eine Portalkonstruktion (2), wenigstens eine Schraubeinrichtung (22) sowie eine Montageeinrichtung (10, 11) für in der Fahrzeugkarosserie (21) zu montierende Chassiskomponenten auf. Die Schraubeinrichtung (22) gliedert sich in eine z-Lineareinrichtung (6), in eine x-Lineareinrichtung (7) und eine y-Lineareinrichtung (8) sowie in eine oder mehrere Schraubspindeln (9). Die Verschraubung kann wahlweise im Durchlaufbetrieb oder im ausgekoppelten Betrieb durchgeführt werden. Außerdem ist eine online-Kontrolle von Qualitätsdaten der Verschraubung möglich, wobei eine unmittelbare Nachbearbeitung der Verschraubung denkbar ist, wenn die gemessenen Werte dies erfordern. Außerdem ist eine online-Dokumentation der Qualitätsdaten der Verschraubung vorgesehen.

Description

• Die US 4 086 522 zeigt einen Schweißroboter, der bei der sog. "Hochzeit" zur Verbindung eines Chassis mit einer Karosserie eingesetzt wird.
• Die US 4 928 386 zeigt einen Fertigungsprozess zur Montage von Chassiskomponenten in eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei der die Chassisaggregate auf einer Montageplatte angeordnet sind. Bei der Montage bewegt sich die Montageplatte mit dem Chassis mit, die Chassisaggregate werden in ihre endgültige Position angehoben und dort verschraubt.
• Die US 4 734 979 zeigt ein solches Verfahren, bei dem jeweils für den Bereich der Vorderachse und für den Bereich der Hinterachse eine separate Montageplatte vorgesehen ist, die am zum Transport der Karosserie verwendeten Hängeförderer ausgerichtet wird. Bei dieser Lösung sind die Schraubeinrichtungen nicht flexibel genug, um kurzfristig und kostengünstig erforderliche Produktänderungen des Kraftfahrzeuges als Änderungen in die Schraubeinrichtung einarbeiten zu können.
• Die US 4 589 184 zeigt Schraubeinrichtungen zur Befestigung von Türen eines Kraftfahrzeugs, die auf Lineareinheiten montiert sind. Die Schraubeinrichtungen bewegen sich auf einem angetriebenen Schlitten neben der sich in der Fertigungsstrasse bewegenden Karosserie her. Während die Türen von sich gleichfalls mitbewegenden Manipulatoren in der Montageposition gehalten werden, werden die Befestigungsschrauben der Türen von den Schraubeinrichtungen angezogen.
• In der JP 2001 120 6263 wird erläutert, wie eine Qualitätskontrolle bei der Montage von Kraftfahrzeugen bewerkstelligt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage von Chassiskomponenten zu vereinfachen und flexibler zu gestalten, so dass möglichst auch verschiedene Fahrzeugtypen hintereinander in derselben Montageeinrichtung hergestellt werden können.
• Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.
• Die erfindungsgemäße Schraubstation für einen Hängeförderer mit Karosseriegehängen für eine Fahrzeugkarosserie hat dabei ein sich zeitweise mit einem Karosseriegehänge mitbewegendes Fahrwerk mit einer Schwimmplatte. Die Schwimmplatte weist eine Portalkonstruktion auf sowie eine oder mehrere Schraubeinrichtungen. Außerdem ist eine Montageeinrichtung für in der Fahrzeugkarosserie zu montierende Chassiskomponenten vorgesehen.
• Die Schraubeinrichtung gliedert sich in eine z-Lineareinrichtung für Verschiebungen in Richtung der z-Achse, in eine x-Lineareinrichtung für Verschiebungen in Richtung der x-Achse) und in eine y-Lineareinrichtung für Verschiebungen in Richtung der y-Achse. Außerdem sind eine oder mehrere EC-Schraubspindeln so an einer der Lineareinrichtungen – vorzugsweise an der y-Lineareinrichtung -angeordnet, dass sie mit dem Schraubwerkzeug nach oben zur Fahrzeugkarosserie hin zeigt.
• Zur zeitweisen Verbindung zwischen einem Karosseriegehänge und der Portalkonstruktion ist eine Zentrier-Adaptier-Verfahreinheit vorgesehen, die an dem Karosseriegehänge angreift.
• Genau wie bei einem Verschrauben von Hand wird dabei ein hohes Maß an Flexibilität gewährleistet. Gegenüber dem Einsatz eines Manipulators wie in der US 4 589 184 brauchen keine zusätzlichen Aufstellflächen bereitgehalten werden. Dies ermöglicht eine Nachrüstung bestehender Fertigungsstraßen.
• Die erfindungsgemäße Anlage kann im Fließbetrieb oder bei Stopp and Go-arbeiten. Die Schraubspindeln der Automatischen Schraubeinrichtung sind an Untereinheiten montiert. Die Schraubkoordinaten der Schraubstellen werden einprogrammiert, Schraubpunkte können kurzfristig zugefügt oder gelöscht werden.
• Es können mehrere Schraubpunkte nacheinander mit der gleichen Schraubspindel angefahren werden. Außerdem ist eine hohe Flexibilität der Schraubeinrichtung bei Modelländerungen oder Modellwechsel gegeben. Dies ermöglicht kostengünstige Lösungen bei Modelländerungen, zusätzlichen Modellvarianten oder Modellwechsel.
• Die Lineareinheiten für die automatischen Schraubeinrichtungen können auch in eine Qualitätskontrolle integriert werden.
• Im Einsatz hat sich die Erfindung besonders bei den Verschraubungen von oben wie Motorlager oder Federbein an Radeinbau bewährt.
• Die Erfindung stellt eine vollautomatische Schraubeinrichtung und ein vollautomatisches Montageverfahren mit integrierter Qualitätskontrolle zur Befestigung von Chassisaggregaten mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges in einem Fließprozess oder Stopp and Go Prozess bereit. Dabei ist die vollautomatische Schraubeinrichtung mit mindestens einer Lineareinheit versehen und diese Lineareinheit ist mit mindestens einer Schraubspindel bestückt. Die Schraubpunktkoordinaten der Schraubstellen in der vollautomatischen Schraubeinrichtung sind frei programmierbar. Schraubkoordinaten von Schraubstellen können kurzfristig zugefügt, geändert, abgewählt oder gelöscht werden.
• Mehrere Schraubpunkte können in der vorgegebenen Taktzeit mit der gleichen Lineareinheit nacheinander angefahren und verschraubt werden.
• Entsprechend der Auswertung kann nach der automatischen Verschraubung eine Nachbearbeitung unmittelbar an den entsprechenden Fertigungsvorgang erfolgen. Diese kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Erfassen der Ist-Werte der Schraubverbindung zur Kontrolle und Dokumentation der Schraubverbindung als Qualitätssicherungsmaßnahme,
• – Weitertransport der Karosserie mit den verbundenen Chassis-Aggregaten und
• – Auswertung der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindung durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten als weitere Qualitätssicherungsmaßnahme.
• Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine vollautomatische Montagestation zur Befestigung von Chassisaggregaten mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges in einem Fließprozess oder Stopp and Go Prozess. Dort werden die folgenden Schritte ausgeführt:
• – Gleichzeitiges Zuführen der Chassisaggregate zu der im Fließprozess stetig bewegten Karosserie oder im Stopp and Go bewegten Karosserie eines Kraftfahrzeuges,
• – Ausrichten der Chassisaggregate an der stetig bewegten Karosserie oder im Stopp and Go bewegten Karosserie,
• – Verschrauben der Chassisaggregate mit der bewegten oder nicht bewegten Karosserie,
• – Erfassen der Ist-Werte der Schraubverbindung zur Kontrolle und Dokumentation der Schraubverbindung als Qualitätssicherungsmaßnahme,
• – Weitertransport der Karosserie mit den verbundenen Chassis-Aggregaten und
• – Auswertung der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindung durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten als weitere Qualitätssicherungsmaßnahme.
• Derartige Montageverfahren und Schraubeinrichtungen können in allen Serien- oder Massenproduktionsstätten, die modular aufgebaute Produkte in Fließprozessen oder Stopp an Go Prozessen fertigen, insbesondere in der Automobilfertigung eingesetzt werden.
• Hierzu werden Basisteile und an dem Basisteil anzubringende Komponenten oder Aggregate zu einer Zusammenfügestelle transportiert, wo das Basisteil und die Komponenten mittels geeigneter Verbindungen oder Verbindungselemente zusammengefügt werden.
• Beim Zuführen von Karosserie und Karosserieteilen über Fördereinrichtungen erfolgt die Verbindung der Chassisaggregate mit der Karosserie manuell über entsprechend geschulte Bediener, die die Chassisaggregate mit der Karosserie über zu betätigende Ausrichteinheiten zueinander ausrichten und dann manuell verbinden.
• Zur maschinellen Verbindung von Karosserie und Karosserieteilen oder Chassis-Aggregaten kommen Schraubeinrichtungen zum Einsatz, bei denen keine Entkopplung der Chassisteile und der Karosserie aus dem Fließprozess mehr notwendig ist, damit die Chassis-Aggregate mit der Karosserie verbunden werden können. Nach erfolgter Befestigung von Chassisaggregaten und Karosserie braucht die Karosserie nicht wieder in den Fließprozess eingekoppelt werden. Eine Qualitätssicherung braucht nicht erst gegen Ende des Fließprozesses erfolgen, die Erfindung ermöglicht es, eine gegebenenfalls notwendige Nacharbeitung direkt an die Qualitätssicherung des Verschraubungsschritts anzuschließen.
• Die Erfindung betrifft eine Anlage, die im Fließbetrieb oder bei Stopp and Go arbeitet. Die Schraubspindeln der Automatischen Schraubeinrichtung sind an Lineareinheiten montiert, wie sie beispielsweise aus der US 4 589 184 bekannt sind. Die Schraubkoordinaten der Schraubstellen werden einprogrammiert. Schraubpunkte können kurzfristig zugefügt oder gelöscht werden. Es können mehrere Schraubpunkte nacheinander mit der gleichen Schraubspindel angefahren werden. Die Verwendung von Lineareinheiten ermöglicht eine kostengünstige Lösung der Problematik.
• Mit dem Grundgedanken der Erfindung lässt sich eine maximale Flexibilität der automatischen Verschraubungen erreichen. Eine Beibehaltung der Fließfertigung mit einer gegebenen Peripherie Bockband und Karosseriegehänge ist möglich.
• Die Erfindung schafft eine Vollautomatische Schraubeinrichtung, die sich durch höchste Flexibilität beim Anfahren der Schraubspindeln an die jeweiligen Schraubpunkte am Kraftfahrzeug auszeichnet. Diese Flexibilität ist gewünscht bei Modelländerungen Modellwechsel zusätzlichen Modellvarianten, wobei die Schraubkoordinaten der Schraubstellen in der Schraubeinrichtung frei einprogrammierbar sind. Die Erfindung arbeitet im Fließbetrieb oder bei Stopp and Go Betrieb, wobei man bei der Befestigung von Chassisaggregaten und Karosserie während des Fließprozesses ohne Entkopplung und Stopp der Karosserie auskommt. Die Qualitätssicherung erfolgt in Realzeit während der Fließfertigung. Das Montageverfahren wird automatisch durchgeführt. Entsprechend der Auswertung erfolgt bei Fließprozess oder bei Stopp and Go Prozess eine Nacharbeitung unmittelbar anschließend an den entsprechenden Fertigungsvorgang.
• Die erfindungsgemäße Schraubverbindung ist anders als bei einer manuellen Verschraubung selten fehlerhaft und mit der erforderlichen Sicherheit reproduzierbar.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schritt Ausrichten der Chassisaggregate an der Karosserie die folgenden Schritte umfasst:
• – Erkennen der Position und Lage der Karosserie,
• – Erkennen der Position und Lage des Aufbauplatten-Montagebockes,
• – Erkennen der Position und Lage der Chassisaggregate,
• – Erkennen der Position und Lage der Schrauben-Chassisaggregate, mit denen die Chassisaggregate an der Karosserie befestigt werden sollen,
• – Ausrichten der Chassisaggregate zu der Karosserie,
• – Ausrichten der Schrauben-Chassisaggregate zu der Karosserie und
• – Start und Synchronfahrt einer Schraubeinrichtung mit Aufbauplatten-Montagebock entsprechend der Fahrt der Karosserie und Erkennung der vorhandenen Einschraubsituation.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schritt Anfahren der Schraubspindeln mit programmierbaren Lineareinheiten an die Schraubpunkte die folgenden Schritte umfasst:
• – Erkennen der Position und Lage der Karosserie,
• – Erkennen der Position und Lage des Aufbauplatten-Montagebockes,
• – Erkennen der Position und Lage der Chassisaggregate,
• – Erkennen der Position und Lage der Schrauben-Chassisaggregate, mit denen die Chassisaggregate an der Karosserie befestigt werden sollen,
• – Ausrichten der Chassisaggregate zu der Karosserie,
• – Ausrichten der Schrauben-Chassisaggregate zu der Karosserie und
• – Start und Synchronfahrt einer Schraubeinrichtung mit Aufbauplatten-Montagebock entsprechend der Fahrt der Karosserie und Erkennung der vorhandenen Einschraubsituation.
• Durch das Erkennen der Position und Lage der Schrauben-Chassisaggregate, mit denen die Chassisaggregate an der Karosserie befestigt werden sollen, lässt sich eine maximale Flexibilität der Schraubeinrichtung realisieren, wenn Lineareinheiten zum Einsatz kommen und somit die Schraubkoordinaten der Schraubstellen in der Schraubeinrichtung frei einprogrammierbar sind. Schraubkoordinaten können auch von Schraubstellen kurzfristig zugefügt, geändert oder gelöscht werden. Mehrere Schraubpunkte können mit der gleichen Schraubspindel nacheinander angefahren und verschraubt werden.
• Zu der Montagestation wird über einen als Hängeförderer ausgebildeten Stetigförderer oder Stop-and-go-Förderer eine Karosserie gefördert.
• Ein zweiter Stetigförderer oder Stop-and-go-Förderer der bodenseitig angeordnet ist, befördert einen Aufbauplatten-Montagebock, auf welchem Chassisaggregate angeordnet sind, die mit der Karosserie verbunden werden sollen.
• Dieser Aufbauplatten-Montagebock wird über eine Koppelvorrichtung mit der Karosserie verbunden, so dass Karosserie und Chassisaggregate gleich bewegt werden.
• Die Karosserie wird dabei mittels eines Chassisgehänges transportiert, welches wiederum von dem ersten Stetigförderer oder Stop-and-go-Förderer, der als Hängeförderer ausgebildet ist, bewegt wird.
• Der Aufbauplatten-Montagebock hat einen Montagebock, auf dem sich Montageplatten zur Aufnahme der Chassisaggregate befinden. Diese Chassisaggregate sind zum Beispiel Hinterachse, Stoßdämpfer, Hinterfeder, Gelenkwelle bei Hinterradantrieb, Vorderachse, Federbeine, Lenksysteme, Schaltungssysteme, oder Motoren.
• Die zu verschraubenden Chassisaggregate liegen zentriert aufgenommen auf den Montageplatten bzw. Aufbauplatten. Die Montageplatten sind schwimmend gelagert und lassen sich beliebig zu der Karosserie ausrichten.
• Relativbewegungen zwischen Aufbauplatten-Montagebock und Karosserie werden durch eine Schwimmplattenkonstruktion ausgeglichen.
• Aufbauplatte-Hinterachse und Aufbauplatte-Motor sind mit einer Kopplungsstange gekoppelt.
• Über ausfahrbare Zentrierzylinder werden die Montageplatten am Fahrzeugunterbau in Zentrierbohrungen zentriert.
• Hierbei wird der Fahrzeugunterbau-hinten an den ausgefahrenen Zentrierzylindern der Aufbauplatte-Hinterachse automatisch am Gehängefuß-hinten verriegelt.
• Die Schrauben für die Chassisaggregate werden in einer Aufrüststrecke vormontiert.
• Hierzu werden die Schrauben in Schraubköchern in den Schraubnüssen aufgenommen und bei der Vormontage durch die zu verschraubenden Chassisaggregate durchgesteckt.
• Die Schraubnüsse sind auf Spindel-Schraubköcher aufgesteckt. Die Schraubköcher für die senkrechten Schraubverbindungen sind auf der Vorder- und Hinterachsmontageplatte montiert.
• Auf der linken und rechten Verfahreinheit der automatischen Schraubeinrichtung sind Lineareinheiten montiert, an denen Spindeln-Schraubeinrichtung montiert sind. Die anzufahrenden Schraubpunktkoordinaten X, Y, Z sind für die jeweiligen Lineareinheiten einprogrammiert.
• Die Lineareinheiten der automatischen Schraubeinrichtung fahren die erforderlichen Schraubpunktkoordinaten an, Spin del-Schraubeinrichtungen docken gemäß der vorgegebenen Schraubpunktkoordinaten am Unterteil der Spindel-Schraubköcher an.
• Die Spindeln der Schraubköcher sind schwimmend gelagert und können Toleranzabweichungen ausgleichen.
• Die vollautomatische Schraubeinrichtung ist bodengeführt und fährt im Fließbetrieb gemäß Vorgaben vollautomatisch, synchron und parallel zu der zu verschraubenden Karosserie sowie zum Montagebock und dem Karosserie- beziehungsweise Chassisgehänge.
• Die Mitfahrgeschwindigkeit der automatischen Schraubeinrichtung wird am Karosserieförderer abgegriffen. Über eine Lichtschranke wird der Startpunkt der automatischen Schraubeinrichtung erkannt beziehungsweise bestimmt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine vollautomatische Schraubeinrichtung und ein vollautomatisches Montageverfahren mit integrierter Qualitätskontrolle zur Befestigung von Chassisaggregaten mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges in einem Fließprozess oder Stop-and-go-Prozess, wobei die vollautomatische Schraubeinrichtung mit mindestens einer Lineareinheit versehen ist und diese Lineareinheit mindestens mit einer Schraubspindelbestückt ist, wobei die Schraubpunktkoordinaten der Schraubstellen in der vollautomatischen Schraubeinrichtung frei programmierbar sind, sowie Schraubkoordinaten von Schraubstellen kurzfristig zugefügt, geändert, abgewählt oder gelöscht werden können.
• Mehrere Schraubpunkte können in der vorgegebenen Taktzeit mit der gleichen Lineareinheit nacheinander angefahren und verschraubt werden.
• Entsprechend der Auswertung erfolgt nach der automatischen Verschraubung eine Nachbearbeitung unmittelbar an dem entsprechenden Fertigungsvorgang mit den folgenden Schritten:
• – Erfassen der Ist-Werte der Schraubverbindung zur Kontrolle und Dokumentation der Schraubverbindung als Qualitätssicherungsmaßnahme und
• – Weitertransport der Karosserie mit den verbundenen Chassis-Aggregaten.
• Und Auswertung der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindung durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten als weitere Qualitätssicherungsmaßnahme.
• Das Erfassen der Ist-Werte und/oder das Auswerten kann zu jedem Zeitpunkt nach erfolgter Montage ausgeführt werden.
• Die Karosserie durchläuft nach der Verschraubung mit den Chassisaggregaten bei Abweichungen der Ist-Werte von den Sollvorgaben eine nachgeschaltete Nacharbeitsstation mit einer Qualitätskontrolle.
• Der Schritt des gleichzeitigen Zuführens der Chassisaggregate zu der im Fließprozess stetig bewegten oder nicht bewegten Karosserie eines Kraftfahrzeuges kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Zuführen des Chassisaggregatemittels mindestens eines Aufbauplatten-Montagebockes,
• – Zuführen der Karosserie mittels Chassisgehänge und
• – Durchlaufen einer gemeinsamen Koppelstelle von Chassisaggregaten und Karosserie.
• Der Schritt des Ausrichtens der Chassisaggregate an der stetig bewegten oder nicht bewegten Karosserie kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Erkennen der Position und Lage der Karosserie,
• – Erkennen der Position und Lage des Aufbauplatten-Montagebockes,
• – Erkennen der Position und Lage der Chassisaggregate,
• – Ausrichten der Chassisaggregate zu der Karosserie,
• – Start der Synchronfahrt einer vollautomatischen Schraubeinrichtung mit Aufbauplatten-Montagebock entsprechend der Fahrt der Karosserie, und
• – Erkennung der vorhandenen Einschraubsituation.
• Der Schritt des Verbindens der Chassisaggregate mit der Karosserie kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Einstellen der entsprechenden Schraubfallnummer,
• – Andocken der Schraubeinrichtung an dem Aufbauplatten-Montagebock,
• – Aufnahme, Halten und Feinjustierung der Chassisaggregate und automatisches maschinelles Verschrauben der Chassisaggregate mit der bewegten oder nicht bewegten Karosserie.
• Der Schritt des Weitertransports der Karosserie mit den verbundenen Chassisaggregaten kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Abdocken der Schraubeinrichtung,
• – Wegführen des Aufbauplatten-Montagebockes,
• – Weitertransport der Karosserie und
• – Anzeige der erfassten Ist-Werte der Verschraubung.
• Der Schritt der Auswertung der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindungen durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten kann die folgenden Schritte umfassen:
• – Soll-Ist-Vergleich der Einbausituation,
• – Speichern der Auswertung und der erfassten Werte,
• – Erstellung eines Berichtes über die Auswertung der Schraubverbindungsdaten und
• – Weiterleitung der Daten.
• Die erfindungsgemäße vollautomatische Schraubeinrichtung mit integrierter Qualitätskontrolle zur Hochzeit in einem Fließbetrieb oder bei Stop-and-go-Betrieb zur Herstellung von Kraftfahrzeugen verfügt über Mittel zur Durchführung dieser Verfahrensschritte.
• Die Mittel umfassen mindestens eine Lineareinheit und eine an dieser angebrachten Schraubspindel, wobei die Schraubpunktkoordinaten der Schraubstellen in der vollautomatischen Schraubeinrichtung frei programmierbar sind, sowie Schraubkoordinaten von Schraubstellen kurzfristig zugefügt, geändert, abgewählt oder gelöscht werden können.
• Die Mittel umfassen weiterhin mindestens einen Aufbau-Montagebock und mindestens einen Stetigförderer, um die Chassisaggregate gleichzeitig zu der im Fließprozess oder Stop-and-go-Prozess bewegten Karosserie zuzuführen.
• Die Mittel umfassen noch mindestens eine Kopplungsvorrichtung, um die Chassisaggregate an der bewegten oder nicht bewegten Karosserie auszurichten.
• Außerdem ist mindestens ein Sensor sowie eine Recheneinheit vorgesehen, um die Ist-Werte der Schraubverbindungen zu erfassen, diese zu kontrollieren und zu dokumentieren und somit die Qualität der Schraubverbindungen zu sichern.
• Es ist ein als Chassisgehänge ausgebildeter Stetigförderer oder Stop-and-go-Förderer vorgesehen, um die Karosserie zu fördern.
• Ein Regelkreis führt einen Soll-Ist-Vergleich der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindung und der vorgegebenen Soll-Werte der Schraubverbindung durch.
• Eine weiterhin vorgesehene Nacharbeitsstation ist mit der Schraubstation koppelbar.
• Bei unterschiedlichen Schlüsselweiten können je Verschraubungseinheit separate Schraubspindeln vorgesehen werden. Wenn einfache vertikale Verschraubungen ausgeführt werden, dann brauchen keine zusätzlichen Spann- bzw. Gegenhaltevorrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise für Spurstangen oder Querlenker.
• Die bisherigen Systeme können einfach nachgerüstet werden, also Fließfertigung, Bockband, Montagebock und Montageplatten inklusive der dazwischen vorgesehenen Zwischenspindeln.
• Die Erfindung sieht 4 Verschraubungseinheiten je Fahrzeugseite vor, wobei jede Verschraubungseinheit je eine EC-Schraubspindel aufweisen kann. Solche EC-Schraubspindeln werden beispielsweise von der Fa. Rexroth oder von der Fa. Bosch angeboten. Innerhalb einer Taktzeit von 60 Sekunden soll jede der Schraubspindeln 3 bis 4 Verschraubungen vornehmen. Dadurch bleibt der bestehende Prozessablauf mit Peripherie-Schnittstellen unverändert.
• Achsschenkel-Verschraubungen wie Pendelstütze und Querlenker können in andere Montagebereiche verlagert werden.
• Die Erfindung bewährt sich besonders für senkrechte und waagrechte Verschraubungen. Zum Toleranzausgleich können die Schraubspindeln pendelnd gelagert werden. Für schräge Verschraubungen können zusätzlich zu den Linearführungen winkelig auslenkbare Stellglieder vorgesehen werden, beispielsweise Mini-Manipulatoren. Dies bewährt sich besonders für die Verschraubung von Stoßdämpfern.
• Die Lineareinheiten gliedern sich in Linearführungen sowie in Linearantriebe, die üblicherweise mit im Bereich der Linearführungen vorgesehenen Schraubenspindeln bzw. Bewegungsspindeln und mit in den zu bewegenden Komponenten vorgesehenen Schraubnüssen ausgeführt werden, wobei zum Antrieb der Bewegungsspindeln ein Elektromotor, beispielsweise ein Schrittmotor, vorgesehen werden kann.
• Gemäß der Erfindung sind auch Vorrichtungen zum Toleranzausgleich vorgesehen. In y-Richtung, d.h. in Förderrichtung der Karosserie und des Chassis werden die Montageböcke für die Komponenten der Vorderachse und der Hinterachse schwimmend auf dem Unterflurförderer gelagert. Die absolute Position der Montageböcke zu der Karosserie bzw. Untereinander wird über Spannzylinder bzw. Kniehebel am Gehängearm oder am Gehängefuß des Hängeförderers des Chassis eingestellt. Die Positionierung in x-Richtung, d.h. quer zur Förderrichtung der Karosserie und des Chassis, erfolgt mittels zentrierter Schwimmplatte für jede Schraubspindel im Bereich von ca. +/- 30 mm um die Schraubposition herum. Ein Toleranzausgleich von +/- 10 mm um die Mittelachse der Schraubspindel erfolgt mit anderen Mitteln.
• Die Verschraubung der Halter für die vier Schraubpunkte der Hinterachse erfolgt mit zwei einzeln verfahrbaren Schraubspindeln bzw. mit vier Schraubpunkten nach dem Bockband.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
• 1 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Verschraubungseinrichtung von vorne,
• 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Verschraubungseinrichtung aus 1,
• 3 zeigt eine schematische Ansicht der Verschraubungseinrichtung aus 1 von oben,
• 4 zeigt ein Detail des Toleranzausgleichs bei einer Schwimmplatte der Verschraubungseinrichtung aus den 1 bis 3 und
• 5 zeigt ein Detail der Positionierung eines Portals und eines Gehängefußes der Verschraubungseinrichtung aus den 1 bis 3.
• Die 1 bis 3 zeigen hinter einem Schutzgitter 12 eine erfindungsgemäße Schraubstation 20 in einer schematischen Darstellung. Die Schraubstation 20 ist im Bereich eines Hängeförderers angeordnet, von dem in dieser Ansicht nur zwei von zahlreichen Karosseriegehängen 13 zu sehen sind. Auf den Karosseriegehängen 13 ist eine Fahrzeugkarosserie 21 abgelegt, die im Hängeförderer zur Fertigstellung bewegt wird.
• Die Schraubstation 20 gliedert sich in ein Fahrwerk 1, das hier durch einen nicht näher veranschaulichten Stetigförderer gebildet ist. In einer nicht gezeigten Variante kann auch ein Stop-and-go-Förderer eingesetzt werden.
• Auf dem Fahrwerk 1 ist eine Schwimmplatte 3 vorgesehen, die eine Portalkonstruktion 2, vier Schraubeinrichtungen 22, einen Montagebock 11 für die hier nicht gezeigten Chassiskomponenten der Hinterachse sowie einen weiteren, hier nicht gezeigten Montagebock für die hier nicht gezeigten Chassiskomponenten der Vorderachse trägt. Der Montagebock 11 greift dabei an einem hinteren Werkstückträger 10 an, auf dem die hier nicht gezeigten Chassiskomponenten der Hinterachse angeordnet sind. Der andere Montagebock greift an einem vorderen Werkstückträger 23 an, auf dem die hier nicht gezeigten Chassiskomponenten der Vorderachse angeordnet sind. Die Schwimmplatte 3 ist in x-Richtung und in y-Richtung beweglich.
• Jede der Schraubeinrichtungen 22 gliedert sich in eine z-Lineareinrichtung 6 für Verschiebungen in Richtung der z-Achse, in eine x-Lineareinrichtung 7 für Verschiebungen in Richtung der x-Achse und in eine y-Lineareinrichtung 8 für Verschiebungen in Richtung der y-Achse. Je eine EC-Schraubspindel 9 ist so an der y-Lineareinrichtung 8 angeordnet, dass sie nach oben zur Fahrzeugkarosserie 21 hin zeigt.
• Zur Adaptierung zwischen dem Karosseriegehänge 1-3 und der Portalkonstruktion 2 ist eine Adaptier-Verfahreinheit 4 vorgesehen, die an einem Gehängefuß 24 des Karosseriegehänges 13 angreift. Zur Zentrierung zwischen dem Karosseriegehänge 13 und der Portalkonstruktion 2 greift eine Zentrier-Verfahreinheit 5 am Gehängefuß 24 an. Die Adaptierung und Zentrierung erfolgt auf an sich bekannte Weise.
• Mit der erfindungsgemäßen Schraubeinrichtung 22 werden die Chassiskomponenten bei der "Hochzeit" in die Fahrzeugkarosserie 21 eingefahren. Die Chassiskomponenten werden auf dem Werkstückträger 10 bzw. Montagebock 11 in Sequenz aufgelegt. Die Montageböcke 11 werden dabei durch einen Unterflurförderer kontinuierlich in einem umlaufenden "Oval" angetrieben. Die Schraubeinrichtungen 22 stehen dabei parallel zum Verband in Wartestellung.
• Gleichzeitig wird die Fahrzeugkarosserie 21 im Bereich der Hochzeit in den Karosseriegehängen synchron zu den Montageböcken 11 gefördert. Im Bereich der Hochzeit werden die Chassiskomponenten dann in die Fahrzeugkarosserie eingefahren, indem die Montageböcke die Werkstückträger anhebt. Die Karosseriegehänge 13 werden dazu erkannt und die Schraubeinrichtungen 22 fahren synchron zum Karosseriegehänge 13.
• Nach dem synchronen Anfahren der Schraubstation 20 wird die Schwimmplatte 3 mit den Aufbauten Portalkonstruktion 2 und Lineareinheiten 6, 7, 8 nach innen zur Fahrzeugkarosserie 21 gefahren.
• Zum Toleranzausgleich gegenüber den Gehängefüßen 24 sind Führungseinheiten in x/y-Richtung vorgesehen, die am besten in 4 zu sehen sind. Die Schwimmplatte 3 erstreckt sich über die ganze Länge der Fahrzeugkarosserie 21, daher werden mehrere Führungseinheiten vorgesehen. Die Formgebung als Innenprisma des Gehängefußes 24 dient zur Vorpositionierung und als Anschlag der Schwimmplatte 3, wie in 5 zu sehen ist . Dabei werden beide Gehängefüße 23 an beiden Seiten benutzt. Die genaue Ausrichtung der Schwimmplatte 3 erfolgt dann in den Aufnahmelöchern aller vier Gehängefüße 24, und zwar mittels Zentrierzylindern, wie in 5 zu sehen ist.
• Ein weiterer Toleranzausgleich in allen drei Raumrichtungen gegenüber den nicht dargestellten Zwischenspindeln an den Werkstückträgern übernimmt die Aufhängung der Schraubspindeln.
• Die Befestigungsschrauben wurden zuvor im Aufrüstbereich in den dazu vorgesehenen Zwischenspindeln manuell eingelegt. Die Schraubeinrichtungen 22 führen dann die Schraubverbindungen automatisch aus.
• Nach der Verschraubung wird der Zusammenhang zwischen Portalkonstruktion 2 und Hängeförderer wieder aufgehoben. Die Schraubstation 20 wird für die nächste Fahrzeugkarosserie vorbereitet.

1

Fahrwerk

2

Portalkonstruktion

3

Schwimmplatte

4

Adapter-Verfahreinheit

5

Zentrier-Verfahreinheit

6

z-Lineareinrichtung

7

x-Lineareinrichtung

8

y-Lineareinrichtung

9

EC-Schraubspindel

10

hinterer Werkstückträger

11

Montagebock

12

Schutzgitter

13

Karosseriegehänge

20

Schraubstation

21

Fahrzeugkarosserie

22

Schraubeinrichtung

23

Gehängefuß

Claims (10)

1. Montageverfahren zur Befestigung von Chassisaggregaten mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: – Vorsehen einer Fahrzeugkarosserie (21), – Vorsehen einer Schraubeinrichtung (22) sowie einer Montageeinrichtung (10, 11) für in der Fahrzeugkarosserie (21) zu montierende Chassiskomponenten, wobei sich die Schraubeinrichtung (22) in eine z-Lineareinrichtung (6), in eine x-Lineareinrichtung (7) und in eine y-Lineareinrichtung (8) sowie in eine oder mehrere Schraubspindeln (9) gliedert, – zeitweises Verbinden der Schraubeinrichtung (22) mit der Fahrzeugkarosserie, – automatisches Festschrauben der Chassiskomponenten mit der Schraubeinrichtung unter Bewegung der Schraubspindel (9) zu Schraubpositionen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubeinrichtung (22) wenigstens zeitweise zusammen mit der Fahrzeugkarosserie (21) bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ist-Werte der Schraubverbindung erfasst und gespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Ist-Werte der Schraubverbindung einem Soll-Ist-Vergleich mit vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten unterworfen werden, wobei bei Abweichungen der Ist-Werte von den Sollvorgaben eine Nacharbeit mit einer Qualitätskontrolle vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt des Zuführens der Chassisaggregate zu der im Fließprozess stetig bewegten oder nicht bewegten Karosserie (21) vorgesehen ist, der die folgenden Schritte umfasst: – Zuführen der Chassisaggregate zu einem Aufbauplatten-Montagebock (11), – Zuführen der Karosserie (21) mittels Chassisgehänge und – Durchlaufen einer gemeinsamen Koppelstelle von Chassis-Aggregaten und Karosserie.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt des Ausrichtens der Chassisaggregate an der stetig bewegten oder nicht bewegten Karosserie (21) vorgesehen ist, der die folgenden Schritte umfasst: – Erkennen der Position und Lage der Karosserie (21), – Erkennen der Position und Lage des Aufbauplatten-Montagebockes (11), – Erkennen der Position und Lage der Chassisaggregate, – Ausrichten der Chassisaggregate zu der Karosserie (21), – Start der Synchronfahrt der Schraubeinrichtung (22) mit Aufbauplatten-Montagebock (11) entsprechend der Fahrt der Karosserie (21).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt zur Erkennung der vorhandenen Einschraubsituation vorgesehen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verbindens der Chassisaggregate mit der Karosserie (21) die folgenden Schritte umfasst: – Einstellen einer Schraubfallnummer, – Andocken der Schraubeinrichtung (22) an dem Aufbauplatten-Montagebock (11), – Aufnahme, Halten und Feinjustierung der Chassisaggregate in der Karosserie (21) und – automatisches Verschrauben der Chassisaggregate mit der Karosserie (21).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt des Weitertransports der Karosserie (21) mit den verbundenen Chassisaggregaten mit den folgenden Schritten vorgesehen ist: – Andocken der Schraubeinrichtung (22), – Wegführen des Aufbauplatten-Montagebockes (11), – Weitertransport der Karosserie (21) und – Anzeige der erfassten Ist-Werte der Verschraubung.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt der Auswertung der erfassten Ist-Werte der Schraubverbindungen durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den vorgegebenen Schraubverbindungs-Soll-Daten vorgesehen ist, der die folgenden Schritte umfasst: – Soll-Ist-Vergleich der Einbausituation, – Speichern der Auswertung und der erfassten Werte, – Erstellung eines Berichtes über die Auswertung der Schraubverbindungsdaten und – Weiterleitung der Daten an einen Zentralcomputer.