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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Fügen von Chassisaggregaten
mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Bei dieser sogenannten „Hochzeit" werden
Chassisaggregate wie Motor-Getriebeaggregat, Vorderachse, Hinterachse
und Abgasanlage an ihre vorbestimmte Einbauposition in der Karosserie gefügt.
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Eine
derartige Anlage ist beispielsweise aus der
DE 195 23 294 A1 bekannt.
Diese Anlage weist in der Montagelinie Montageböcke auf,
auf denen die Chassisaggregate exakt ausgerichtet und in die Fügezone
der Anlage gebracht werden. Die Montageböcke werden dann
an einem die Karosserie haltenden Karosseriegehänge fixiert
und durch linear bewegbare Greifer an die vorbestimmte Einbauposition gebracht.
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Diese
Anlage hat jedoch den Nachteil, dass die exakte Justage der Chassisaggregate
auf der Aufbauplatte sehr aufwendig ist. Zudem ist die Anlage nicht
gut an wechselnde Kraftfahrzeugmodelle anpassbar, sondern erfordert
dazu umfangreiche Umbauten und Anpassungen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Anlage zum Fügen von Chassisaggregaten
mit einer Karosserie anzugeben, die beson ders einfach und flexibel
an Konstruktionsänderungen anpassbar ist.
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Darüber
hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
besonders flexibles Verfahren zum Fügen von Chassisaggregaten
mit einer Karosserie anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Anlage zum Fügen von
Chassisaggregaten mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs umfasst
einen stetig in einer Förderrichtung bewegbaren Hängeförderer
mit Karosseriegehängen für eine Fahrzeugkarosserie,
mindestens einen Montagebock mit einem Werkstückträger
zum Vorhalten der zu montierenden Chassisaggregate und mindestens
einen mehrachsigen Industrieroboter. Der mindestens eine Montagebock
und der mindestens eine Industrieroboter sind jeweils über
ein ihnen zugeordnetes Fahrwerk zeitweise mit dem Karosseriegehänge
mitbewegbar.
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Einem
Gedanken der Erfindung zufolge ist an der bekannten Anlage nachteilig,
dass die zu fügenden Chassisaggregate durch eine Vielzahl
einzelner linearer Verfahreinrichtungen in ihre Einbauposition gebracht
werden müssen. Diese Verfahreinrichtungen sind jeweils
für ein spezielles Kraftfahrzeugmodell ausgelegt und können
nur durch umfangreichere Umbauten an geänderte Gegebenheiten
der Produktion angepasst werden.
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Andererseits
ist jedoch bei der bekannten Lösung vorteilhaft, dass das
Fügen der Chassisaggregate im Fließbetrieb erfolgen kann,
da die Verfahreinrichtungen auf Aufbauplatten von Aufbauböcken angeordnet
sind, die sich zeitweise mit der Karosserie mitbewegen. Um die Vorteile
des Fließbetriebs beizubehalten und gleichzeitig eine größere
Flexibilität zu erreichen, werden gemäß einem
Gedanken der Erfindung die linearen Verfahreinrichtungen durch mehrachsige
Industrieroboter ersetzt, die jedoch mittels eines Fahrwerks verfahrbar
und insbesondere stetig mit der Karosserie mitbewegbar sind.
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Unter
einer derartigen stetigen Bewegung wird die Bewegung im Fließprozess
der Kraftfahrzeugproduktion verstanden im Gegensatz zum Stop-and-Go-Verfahren,
bei dem das Kraftfahrzeug von einer Montagestation in die nächste
verbracht wird, während die einzelnen Montageschritte jeweils im
Stillstand in den Montagestationen erfolgen.
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Unter
einem mehrachsigen Industrieroboter wird eine programmierbare Maschine
zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung verstanden, die Bewegungen
in verschiedenen Raumrichtungen ausführen und autonom arbeiten
kann. Die erfindungsgemäße Verwendung eines solchen
mehrachsigen Industrieroboters hat den Vorteil, dass mit dem Industrieroboter
eine deutlich flexiblere Positionierung der Chassisaggregate möglich
ist, weil nicht nur lineare Bewegungen in einer Ebene, sondern auch
Bewegungen in z-Richtung nach oben oder unten möglich sind
und schräge Einbaupositionen von Chassisaggregaten berücksichtigt
werden können.
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Zudem
kann ein Industrieroboter für verschiedenste Kraftfahrzeugmodelle
zum Einsatz kommen, da lediglich eine steuerungstechnische Anpassung
an neue Einbaupositionen erforderlich ist und keine Änderungen
an der Hardware.
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Mit
der erfindungsgemäßen Anlage ist insbesondere
das Fügen aller Chassisaggregate besonders einfach möglich,
die einerseits millimetergenau gefügt werden müssen,
andererseits jedoch auf dem Werkstückträger keine
genau definierte Position haben und nicht beispielsweise durch Zentrierstifte
exakt positioniert sind. Beispiele für derartige Chassisaggregate
sind Hinterfeder und Stoßdämpfer sowie Federbein.
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In
einer Ausführungsform umfasst die Anlage mindestens einen
Aufbaubock mit einem Fahrwerk und einer Aufbauplatte. Der mindestens
eine Industrieroboter ist auf der Aufbauplatte angeordnet. Bei dieser
Ausführungsform wird auf bewährte Vorrichtungen
wie die Aufbauböcke mit Aufbauplatten zurückgegriffen
und die Verfahrbarkeit des Industrieroboters dadurch ermöglicht,
dass dieser auf der Aufbauplatte eines mit einem Fahrwerk ausgestatteten Aufbaubocks
angeordnet wird.
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Dies
hat den Vorteil, dass nur verhältnismäßig
geringe Umbauten an der vorhandenen Anlage vorgenommen werden müssen.
Aufbauböcke mit Fahrwerk und Aufbauplatten können
genau wie ein auf dem Boden angeordnetes Führungssystem
für das Fahrwerk weiterhin genutzt werden. Lediglich die linearen
Verfahreinrichtungen werden durch einen oder mehrere mehrachsige
Industrieroboter ersetzt.
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In
einer Ausführungsform sind in Förderrichtung rechts
und links neben dem Hängeförderer jeweils zwei
Aufbauböcke hintereinander angeordnet, wobei der in Förderrichtung
vordere Aufbaubock jeweils einen mehrachsigen Industrieroboter aufweist und
der in Förderrichtung hintere Aufbaubock jeweils zwei mehrachsige
Industrieroboter aufweist. Mit einer solchen speziellen Anordnung
ist es möglich, weitgehend gleichzeitig die Chassisaggregate
Hinterfeder, Stoßdämpfer und Federbein zu fügen,
die bei der Verwendung herkömmlicher linearer Verfahreinrichtungen
eine aufwendige Justage auf dem Werkstückträger
erfordern würden.
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Das
gleiche Ergebnis kann erzielt werden, wenn nur ein einziger Aufbaubock
pro Seite verwendet wird, in dessen vorderem Bereich ein Industrieroboter
und in dessen hinterem Bereich zwei Industrieroboter angeordnet
sind.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens
eine Industrieroboter fest auf einer Schwimmplatte angeordnet. Dabei
wird unter einer Schwimmplatte ein Element verstanden, das in beispielsweise
zwei Richtungen – hier: in einer Ebene parallel zum Boden – in
bestimmten Grenzen frei beweglich ist und somit Positionstoleranzen
ausgleichen kann. Unter einer festen Anordnung wird verstanden,
dass der Industrieroboter seine Position relativ zur Schwimmplatte
nicht ändert.
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In
dieser Ausführungsform wird der Industrieroboter selbst
nicht verfahren, was vorteilhaft ist, da dieser ein beträchtliches
Gewicht aufweist.
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Auf
der Schwimmplatte ist vorzugsweise ferner ein Aufbaubock angeordnet,
der Positionierungselemente zur Positionierung des Aufbaubocks relativ zu
dem Werkstückträger aufweist.
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Bei
einer solchen Anordnung kann eine Positionierung des mindestens
einen Industrieroboters relativ zu dem Werkstückträger
dadurch erfolgen, dass ein Aufbaubock mittels Positionierungselementen
relativ zum Werkstückträger positioniert wird
und der Aufbaubock relativ zu der Schwimmplatte positioniert wird,
wobei der mindestens eine Industrieroboter fest auf der Schwimmplatte
angeordnet ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Fügen
von Chassisaggregaten mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs umfasst
folgende Schritte: Es wird eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs
in einem Karosseriegehänge eines stetig bewegten Hängeförderers
bereitgestellt. Ferner werden zu fügende Chassisaggregate
auf einem Werkstückträger eines Montagebocks bereitgestellt
und der in einer Förderrichtung stetig bewegten Karosserie
eines Kraftfahrzeuges zugeführt. Die Chassisaggregate werden
mittels mindestens eines mehrachsigen Industrieroboters an die Karosserie
gefügt, während die Karosserie stetig bewegt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kombiniert somit die
Verwendung von Industrierobotern mit dem Fließbetrieb einer
Anlage für die automatische Hochzeit.
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Dabei
wird vorteilhafterweise der mindestens eine mehrachsige Industrieroboter
während des Fügens mit der gleichen Geschwindigkeit
in die Förderrichtung bewegt wie die Karosserie.
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Es
kann jeweils ein Industrieroboter für jedes zu fügende
Chassisaggregat vorgesehen sein oder ein Industrieroboter kann gleichzeitig
oder nacheinander das Fügen mehrerer Chassisaggregate übernehmen.
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In
einer Ausführungsform werden als Chassisaggregate Hinterfedern
und/oder Stossdämpfer und/oder Federbeine des Kraftfahrzeugs
bereitgestellt und mittels der Industrieroboter gefügt.
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Es
ist auch denkbar, dass mehrere Chassisaggregate mit den Industrierobotern
gefügt werden, während andere durch die herkömmlichen
linearen Verfahreinrichtungen gefügt werden. Beispielsweise können
Industrieroboter speziell für diejenigen Chassisaggregate
eingesetzt werden, die bei verschiedenen Fahrzeugmodellen unterschiedliche
Einbaupositionen aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine Anlage zum Fügen gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt
schematisch ein Detail der Anlage gemäß 1;
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3 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf eine Anlage zum Fügen gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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4 zeigt
schematisch eine Seitenansicht der Anlage gemäß 3 und
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5 zeigt
schematisch eine weitere Seitenansicht der Anlage gemäß 3.
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Gleiche
Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
schematisch eine Anlage 1 zum Fügen von Chassisaggregaten
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ein Hängeförderer 3 fördert stetig
eine in einem Karosseriegehänge 4 zentriert aufliegende
Karosserie 2 eines Fahrzeugs in eine Förderrichtung,
die durch den Pfeil 5 angedeutet ist.
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In
der Anlage 1 zum Fügen der Chassisaggregate wird
die Karosserie 2 von einem höheren auf ein niedrigeres
Niveau abgesenkt. Unterhalb der Karosserie 2 befindet sich
in der Montagestrecke ein Montagebock 6 mit Werkstückträgern 7,
auf denen die Chassisaggregate 12 angeordnet sind.
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In
Förderrichtung rechts und links neben dem Montagebock 6 sind
jeweils Aufbauböcke 8 mit Aufbauplatten 9 angeordnet,
von denen in der 1 der besseren Übersichtlichkeit
halber lediglich die Aufbauplatte 9 rechts neben dem Montagebock 6 gezeigt
ist.
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Auf
den Aufbauplatten 9 sind mehrachsige Industrieroboter 10 angeordnet
zum Fügen der Chassisaggregate 12. In der gezeigten
Ausführungsform weisen die in Förderrichtung vordere
Aufbauplatte 9 einen Industrieroboter 10 und die
hintere Aufbauplatte 9 zwei Industrieroboter auf.
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Sowohl
der Montagebock 6 als auch die Aufbauböcke 8 weisen
jeweils ein Fahrwerk 11 auf, das mit Führungsbahnen 13 auf
dem Boden der Anlage 1 zusammenwirkt und auf diese Weise
eine stetige Bewegung des Montagebocks 6 und der Aufbauböcke 8 in
der Förderrichtung der Anlage 1 ermöglicht.
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In
der 1 sind lediglich eine Karosserie, ein Montagebock
und ein Aufbaubock gezeigt, jedoch wird im Fließbetrieb
eine Vielzahl von Karosserien 2 mit Hilfe des Hängeförderers 3 in
die Anlage 1 befördert und es wird dort jeder
Karosserie 2 mindestens ein Montagebock 6 und
ein Aufbaubock 8 zugeordnet. Typischerweise werden jeder
Karosserie 2 ein Montagebock 6 und eine Einheit
aus zwei Aufbauböcken 8 zugeordnet, von denen
jeder auf einer Seite der Montagelinie angeordnet ist.
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Im
Betrieb der Anlage 1 bewegen sich der Montagebock 6 und
die Aufbauböcke 8 zeitweise mit der Karosserie 2 mit,
der sie zugeordnet sind. Dabei bewegen sie sich in Förderrichtung
mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Karosserie 2.
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Dazu
können nicht gezeigte Zentrierstifte vorgesehen sein, die
den Montagebock 6, den Aufbaubock 8, die Werkstückträger 7 und
das Karosseriegehänge 4 untereinander verbinden
und zeitweise relativ zueinander fixieren.
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Die
Industrieroboter 10 erkennen die auf dem Werkstückträger 7 aufliegenden
Chassisaggregate 12 und bewegen Greifer, die die Chassisaggregate 12 greifen
und zum Fügen an die vorbestimmte Einbauposition bewegen.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform ist auf der
vorderen Aufbauplatte 9 ein einzelner Industrieroboter 10 vorgesehen,
um das vordere Federbein zu fügen. Auf der hinteren Aufbauplatte 9 sind
zwei Industrieroboter 10 vorgesehen, von denen jeweils
einer die Hinterfeder und einer den Stoßdämpfer
der Hinterachse fügt.
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2 zeigt
schematisch eine Seitenansicht der Anlage 1. In dieser
Ansicht ist erkennbar, wie der Industrieroboter 10 den
Greifer 15 bewegt, der ein auf dem Werkstückträger 7 des
Montagebocks 6 aufliegendes Chassisaggregat 12,
nämlich das Federbein 14, greift, um es zum Fügen
an die vorbestimmte Einbauposition zu bewegen.
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3 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf eine Anlage zum Fügen gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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Bei
dieser Ausführungsform sind die Industrieroboter 10 auf
einer Schwimmplatte 21 derart angeordnet, dass sie nicht
zu der Karosserie hinbewegt werden. Dies ist vorteilhaft, weil sie
ein sehr hohe Gewicht aufweisen und ein Verfahren der Industrieroboter 10 somit
sehr aufwändig ist.
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Wie
besonders in den Seitenansichten gemäß den 4 und 5 erkennbar
ist, ist ein mit einem Fahrwerk 11 versehener Wagen mit
einem Aufbaubock 22 vorgesehen, wobei auf dem Aufbaubock 22 des
Wagens eine Schwimmplatte 21 gelagert ist. Diese ist schwimmend
ausgestaltet, um Toleranzen bei der Synchronfahrt des Wagens mit
dem Karosseriegehänge 4 und dem Montagebock 6 auszugleichen.
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Auf
der Schwimmplatte 21 ist zumindest ein Industrieroboter 10 fest
angeordnet. Ferner trägt die Schwimmplatte 21 den
Aufbaubock 8, der Positionierungselemente 18 für
den Werkstückträger 7 trägt. Die
Positionierungselemente 18, 18' sind in der gezeigten
Ausführungsform als Prismen ausgebildet und sind in Richtung
der Pfeile 28 zwischen einer Ruhestellung 18' und
einer Arbeitsstellung 18 verfahrbar. Sie sind passgenau
zu Positionierungsgegenelementen 31 des Werkstückträgers 7 ausgebildet.
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Zum
Verfahren der Positionierungselemente 18, 18' ist
ein Vorschubzylinder 20 vorgesehen, der die Positionierungselemente 18, 18' in
Richtung des Pfeils 28 bewegen kann.
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In
den 3, 4 und 5 ist das
Vorgehen bei der Montage mehrerer Chassisaggregate wie der Hinterachse 25 mit
Hinterfeder 26 und Stoßdämpfer 27 gezeigt.
Dazu wird zunächst wie bereits in Bezug auf die erste Ausführungsform
beschrieben die Karosserie 2 im Karosseriegehänge 4 eines
Hängeförderers 3 in den Bereich der Montagelinie
gebracht, in dem die Hochzeit stattfindet. Außerdem wird
mittels eines Fahrwerks ein Montagebock 6 in diesen Bereich
gebracht, der einen Werkstückträger 7 mit
darauf angeordneten Chassisaggregaten 12 aufweist. Ferner
wird mittels des Fahrwerks 11 der Aufbaubock 22 mit
darauf angeordneter Schwimmplatte 21 in den Bereich gebracht,
wobei auf der Schwimmplatte 21 der Aufbaubock 8 und
der oder die Industrieroboter 10 angeordnet sind.
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Die
Elemente Karosseriegehänge 4, Montagebock 6 und
Aufbaubock 8 bzw. mehrere Aufbauböcke 8 fahren
eine Strecke von beispielsweise vier Metern in Synchronfahrt miteinander,
während die Hochzeit stattfindet. Dabei ist wie anhand
der 1 und 2 beschrieben typischerweise
rechts und links von der Montagelinie jeweils ein Wagen mit einem
Fahrwerk 11, einem Aufbaubock 22, einer Schwimmplatte 21 sowie
darauf angeordnetem Aufbaubock 8 und Industrieroboter 10 vorgesehen.
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Zum
Fügen wird der Aufbaubock 8 mittels des Vorschubzylinders 19 aus
seiner Ruheposition 8' in seine Arbeitsposition 8 in
Richtung des Pfeils 30 verfahren. Als Anschlag kann beispielsweise
das Karosseriegehänge 4 dienen. In der erreichten
Arbeitsposition wird der Aufbaubock 8 mittels des Absteckzylinders 23 an
der Schwimmplatte 21 fixiert, der beispielsweise durch
Einrasten in Richtung des Pfeils 29 die Lagen zueinander
fixiert.
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Die
Höhenabfrage 24 stellt sicher, dass sich der Aufbaubock 8 in
der richtigen Höhe befindet. Gegebenfalls kann die Höhe
durch Verfahren in Richtung des Pfeils 32 korrigiert werden.
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Außerdem
werden, wie in 3 erkennbar ist, die Positionierungselemente 18 durch
den Vorschubzylinder 20 aus ihrer Ruheposition 18' in
ihre Arbeitsposition 18 in Richtung des Pfeils 28 verfahren,
wobei sie mit den Positionierungsgegenelementen 31 in Eingriff
kommen und somit die Lage des Werkstückträgers 7 und
des Aufbaubocks 8 zueinander festlegen.
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Somit
ist die Position des Werkstückträgers 7 durch
die Positionierungselemente 18 relativ zu dem Aufbaubock 8 festgelegt,
und die Lage des Aufbaubocks 8 ist durch den Absteckzylinder 23 relativ
zur Schwimmplatte 21 fixiert. Auf der Schwimmplatte 23 sind
wiederum die Industrieroboter 10 fest angeordnet, so dass
deren Position relativ zum Werkstückträger 7 nunmehr
festgelegt ist.
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Wenn
dies erfolgt ist, übernimmt der Industrieroboter 10 mit
Hilfe des Greifers 15 das eigentliche Fügen.
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- 1
- Anlage
- 2
- Karosserie
- 3
- Hängeförderer
- 4
- Karosseriegehänge
- 5
- Pfeil
- 6
- Montagebock
- 7
- Werkstückträger
- 8
- Aufbaubock
- 9
- Aufbauplatte
- 10
- mehrachsiger
Industrieroboter
- 11
- Fahrwerk
- 12
- Chassisaggregate
- 13
- Führungsbahnen
- 14
- Federbein
- 15
- Greifer
- 16
- Bereich
der Vorderachse
- 17
- Bereich
der Hinterachse
- 18
- Positionierungselemente
des Werkstückträgers
- 19
- Vorschubzylinder
des Aufbaubocks
- 20
- Vorschubzylinder
der Positionierungselemente
- 21
- Schwimmplatte
- 22
- Aufbaubock
des Wagens
- 23
- Absteckzylinder
- 24
- Höhenabfrage
- 25
- Hinterachse
- 26
- Hinterfeder
- 27
- Stoßdämpfer
- 28
- Pfeil
- 29
- Pfeil
- 30
- Pfeil
- 31
- Positionierungsgegenelemente
- 32
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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