DE102012213760A1

DE102012213760A1 - Fertigungs-, insbesondere Geometrieklebestation

Info

Publication number: DE102012213760A1
Application number: DE102012213760.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastien Duroyon; Johannes Maerkl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-08-04
Also published as: CN103569237B; DE102012213760B4; CN103569237A

Abstract

Bei einer Fertigungs-, insbesondere Geometrieklebestation für Kraftfahrzeug-Rohkarosserien, mit die zu fügenden Karosserieteile (1) aufnehmenden Spannrahmen, welche aus einer Bereitschafts- in eine die Karosserieteile bezüglich der Rohkarosserie fügegenau positionierende Arbeitsstellung bewegbar sind, werden erfindungsgemäß unter Beibehalt eines präzisen Fügeprozesses hohe Taktraten mit geringem Bauaufwand insbesondere auch bei einer Klebstoffverbindung und/oder einem Typenwechsel der Karosserieteile dadurch erreicht, dass die Spannrahmen jeweils einen hochsteifen, zwischen der Bereitschafts- und der Arbeitsstellung verstellbar angetriebenen Grundrahmen (5) und einen mit diesem lage- und formgenau verriegelbaren, mit den Aufnahmen (8) für die Karosserieteile (1) versehenen Hilfsrahmen (6) in Leichtbauweise enthalten, welcher in der Bereitschaftsstellung des Grundrahmens relativ zu diesem vom Verriegelungszustand in mindestens eine gegenüber diesem versetzte Ruheposition verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fertigungs-, und insbesondere eine Geometrieklebestation für Kraftfahrzeug-Rohkarosserien, mit die zu fügenden Karosserieteile aufnehmenden Spannrahmen, welche aus einer Bereitschafts- in eine die Karosserieteile bezüglich der Rohkarosserie fügegenau positionierende Arbeitsstellung bewegbar sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Fertigungsstationen dieser Art, wie sie etwa aus der DE 36 06 058 C2 oder der DE 199 17 908 A1 bekannt sind, benötigen für eine exakte Positionierung der Karosserieteile hochsteife und dementsprechend schwerlastige, mit bauteilspezifischen Aufnahmen bestückte Spannrahmen, welche nach Beendigung des Fügevorgangs aus der Arbeits- in eine die Karosserieteile aufnehmende Bereitschaftsstellung zurückgefahren und bei einem Typenwechsel zu einem Rahmenmagazin transportiert und dort gegen den nachfolgend benötigten Rahmentyp ausgetauscht werden. Ein solches Spannrahmenkonzept arbeitet zwar sehr präzise, erfordert aber ein aufwändiges Transport- und Führungssystem und bei einem Rahmenaustausch unerwünscht lange Spannrahmen-Wechselzeiten. Bei einer Geometrie-Klebestation für Kunststoff- und insbesondere Faserverbundkarosserien kommt erschwerend hinzu, dass die Kunststoffteile in der Regel mit einer Horizontalausrichtung ihrer Fügeflächen, der sogenannten Wannenlage, an einer aus Platzgründen von dem Spannrahmen entfernten Stelle mit Klebstoff beschichtet werden müssen, bevor sie in die bauteilspezifischen Aufnahmen des Spannrahmens eingesetzt und zusammen mit diesem in die Fügeposition verfahren werden können, mit der Folge, dass wegen der dadurch bedingten Vorlaufzeiten schnell härtende Klebstoffsysteme mit kurzen Topfzeiten, wie sie für eine hohe Taktfrequenz des Fertigungsprozesses gefordert werden, zumeist nicht zur Anwendung kommen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fertigungs- und vor allem eine Geometrie-Klebestation der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich unter Beibehalt eines präzisen Fügeprozesses hohe Taktraten mit geringem Bauaufwand insbesondere auch bei einem Typenwechsel erzielen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Fertigungsstation gelöst.
Erfindungsgemäß wird durch die beanspruchte Aufteilung des Spannrahmens in einen hochsteifen, präzisionsgeführten Grundrahmen einerseits, dessen Rahmenbewegung auf die kurze Hubstrecke zwischen Arbeits- und Bereitschaftsstellung beschränkt bleibt, und einen problemlos manipulierbaren Leichtbau-Hilfsrahmen andrerseits, welcher auf Seiten des Grundrahmens mit typenunabhängigen, schnellspannenden Verriegelungselementen versehen und auf der Bestückungsseite bezüglich der Bauteil-Aufnahmen typenabhängig gestaltet ist, ein kostengünstiges Spannrahmensystem mit einem spürbar verringerten Transport- und Führungsaufwand und zugleich deutlich reduzierten Rüstzeiten bei einem Wechsel des Rahmentyps geschaffen und dadurch ein freier Typenmix mit hohen Taktraten garantiert. In Verbindung mit dem bevorzugten Anwendungsfall einer Geometrie-Klebestation ergibt sich als erfindungsspezifischer Effekt des beanspruchten Bau- und Funktionskonzepts, dass sich die Zeitspanne zwischen dem Klebstoffauftrag in der Wannenlage des bereits zuvor lagegenau am Hilfsrahmen positionierten Karosserieteils und dem Erreichen der Fügeposition in der Arbeitsstellung des Grundrahmens problemlos so kurz halten lässt, dass sich ohne Weiteres auch schnell härtende Klebstoffsysteme, etwa hochfeste Zweikomponenten-Klebstoffe mit kurzen Topfzeiten, wie sie zur Fertigung von Faserverbundkarosserien mit hoher Produktionsrate gefordert werden, zum Einsatz bringen lassen.
Solange kein Typenwechsel erforderlich ist, verbleibt der Hilfsrahmen vorzugsweise um eine z. B. horizontale Achse schwenkbar am Grundrahmen, wo er mit dem Karosserieteil beladen und im Falle einer Klebestation zum Zwecke des Klebstoffauftrags in die Wannenlage des Karosserieteils verfahren wird, wodurch die Vorlaufzeit zwischen dem Klebstoffauftrag und dem Erreichen der Fügeposition des Karosserieteils weiter verkürzt wird. In einer alternativen Ausführungsform wird jedoch der Hilfsrahmen nicht nur bei einem Typenwechsel, sondern aus Platzgründen auch zum Zwecke der Bauteilbestückung und des vorzugsweise nachfolgenden Klebstoffauftrags zweckmäßigerweise vom Grundrahmen getrennt und zu einer oder mehreren, von diesem entfernten Ruhepositionen verbracht, wofür wegen des geringen Hilfsrahmengewichts ein handelsüblicher Leichtlastroboter vollständig ausreicht.
In Verbindung mit einer Geometrie-Klebestation schließlich besteht ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung in der klebespezifischen Steuerung des Grundrahmenantriebs von der Bereitschafts- in die Arbeitsstellung. Während die Arbeitsstellung des Grundrahmens in üblicher Weise in Übereinstimmung mit der gewünschten Klebespaltbreite anschlagbegrenzt voreingestellt wird, sind die Karosserieteile in der Endphase des Vorwärtshubs, also wenn die aufgebrachten Klebstoffraupen auf die gewünschte Klebespaltbreite verpresst werden, erhöhten örtlichen Kraftwirkungen ausgesetzt, die dann vor allem bei Kunststoff- oder Faserverbundteilen zu Verformungen und daraus resultierenden Geometriefehlern in der fertig gestellten Fahrzeugkarosserie führen können. Dieser klebebedingt negative Wirkzusammenhang wird durch eine Steuerung des Grundrahmenantriebs mit einer in der Endphase des Vorwärtshubs nach Maßgabe der Klebstoffbeschaffenheit, also insbesondere der Viskosität und der räumlichen Verteilung der Klebstoffraupen, unter Berücksichtigung des Elastizitätsverhaltens der Karosserieteile verringerten Vorschubgeschwindigkeit wirksam unterbunden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 die Frontansicht einer erfindungsgemäßen Fertigungsstation mit einem Seitenteilstapel (a), einer Kleberauftragsstelle (b), einem Hilfsrahmenmagazin (c) und einem Transportroboter (d);
2 die in 1 gezeigte Fertigungsstation in der Seitenansicht.
In den Fign. ist eine Fertigungsstation in Form einer Geometrieklebestation dargestellt, die der Einfachheit halber nur im Bereich einer Halbseite gezeigt, an sich aber längs der Symmetrielinie A-A (2) spiegelbildlich ausgebildet ist und dazu dient, die aus Faserverbundwerkstoff vorgefertigten Karosserie-Seitenteile 1 fügegenau und lastfest mit der ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff hergestellten und an der Geometriestation über Bodenspanner 2 exakt vorpositionierten Bodengruppe 3 zu verkleben.
Zu diesem Zweck werden die Seitenteile 1 an Spannrahmen 4 fixiert, welche jeweils aus einem U-förmig nach oben geöffneten, hochsteifen Grundrahmen 5 und einem Leichtbau-Hilfsrahmen 6 bestehen, welcher am Grundrahmen 5 über elektrisch oder pneumatisch betätigte Verriegelungen 7 passgenau und verformungssicher montierbar ist. Zur exakten Positionierung der Seitenteile 1 sind die Hilfsrahmen 6 auf der den Verriegelungen 7 gegenüberliegenden Seite mit selektiv ansteuerbaren Aufnahmeelementen 8 z. B. in Form von Spann- und/oder Saugelementen, Passstücken und Zentrierstiften, bestückt, welche abhängig vom jeweiligen Seitenteiltyp in unterschiedlicher Verteilung und Gestaltung am Hilfsrahmen 6 angebracht sind.
Aus der in den Fign. gezeigten Bereitschaftsstellung wird der Grundrahmen 5 auf Präzisionsführungen 9 zusammen mit dem Hilfsrahmen 6 und dem an diesem fixierten Seitenteil 1, welches zuvor an der Fügefläche 10 mit einem raupenförmigen – in den Fign. zickzackförmig dargestellten – Klebstoffauftrag versehen wurde, in eine durch einen Anschlag 11 begrenzte Arbeitsstellung verfahren, in welcher die einander korrespondierenden Fügeflächen 10, 12 der Faserverbundteile 1, 3 eine definierte Klebespaltbreite aufweisen. Dabei wird die Vorschubkraft oder -geschwindigkeit des Grundrahmenantriebs 13 in der Endphase des Vorwärtshubs, also wenn die Klebstoffraupe auf die vorgegebene Klebespaltbreite zerquetscht und die Faserverbundteile 1, 3 im Bereich ihrer Klebeflächen 10, 12 nach Maßgabe der Klebstoffviskosität und -verteilung entsprechend druckkraftbeaufschlagt werden, so geregelt, dass die Faserverbundteile 1, 3 ohne unzulässige Verformung miteinander verklebt werden.
Nach Beendigung des Klebevorgangs wird der Grundrahmen 5 zusammen mit dem nunmehr entladenen Hilfsrahmen 6 in die Bereitschaftsstellung zurückgefahren, woraufhin der Hilfsrahmen 6 über einen Adapter 14 an den Transportroboter d angekoppelt und nach dem Lösen der Verriegelungen 7 zu dem Seitenteilstapel a befördert wird, wo ein neues Seitenteil 1 vom Hilfsrahmen 6 aufgenommen und auf diesem – weiterhin mit Hilfe des Transportroboters d – zu einer Klebeauftragsstelle b verbracht wird, an welcher der Hilfsrahmen 6 unter horizontaler Ausrichtung in der sogenannten Wannenlage des Seitenteils 1 abgelegt und nach dem Auftragen eines Primers auf die Fügefläche 10 des Seitenteils 1 eine Klebstoffraupe durch eine z. B. programmgesteuerte Auftragsdüse 15 aufgebracht wird. Anschließend wird der Hilfsrahmen 6, nach wie vor angekoppelt am Transportroboter d, zusammen mit dem nunmehr klebstoffbelegten Seitenteil 1 zum Grundrahmen 5 zurückbefördert und an diesem verriegelt, woraufhin der Transportroboter d abgekuppelt wird und ein neuer Klebezyklus mit einer zwischenzeitlich nachgeführten Bodengruppe 3 beginnt.
Bei einem Modellwechsel mit einem anderen Seitenteiltyp, für den ein Hilfsrahmen 6 mit unterschiedlich positionierten und/oder gestalteten Aufnahmeelementen 8 benötigt wird, wird der bisher verwendete Hilfsrahmen 6 mittels des Transportroboters d vom Grundrahmen 5 an ein Rahmenmagazin 1c überführt, welches mehrere, bezüglich der Aufnahmeelemente 8 unterschiedlich bestückte Hilfsrahmen 6a, 6b, 6c bevorratet, und dort gegen den neu angeforderten Hilfsrahmen 6 ausgetauscht, bevor dieser dann auf die oben beschriebene Weise auf dem Wege über die Seitenteilbeladung an der Position 1a und den Klebstoffauftrag an der Stelle 1b in den Grundrahmen 5 eingesetzt und an diesem erneut in die Fügeposition verfahren wird.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann der Hilfsrahmen 6 lediglich bei einem Typenwechsel dem Grundrahmen 5 entnommen werden, im Übrigen aber z. B. um eine Drehachse schwenkbar am Grundrahmen 5 verbleiben, um die er in der Bereitschaftsstellung des Grundrahmens 5 und nach dem Lösen der Verriegelungen 7 in eine z. B. horizontale Ruheposition zum Zwecke der Seitenteilbeladung und des Klebstoffauftrags verfahren wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3606058 C2 [0002]
DE 19917908 A1 [0002]

Claims

Fertigungs-, insbesondere Geometrieklebestation für Kraftfahrzeug-Rohkarosserien, mit die zu fügenden Karosserieteile (1) aufnehmenden Spannrahmen (4), welche aus einer Bereitschafts- in eine die Karosserieteile bezüglich der Rohkarosserie fügegenau positionierende Arbeitsstellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (4) jeweils einen hochsteifen, zwischen der Bereitschafts- und der Arbeitsstellung verstellbar angetriebenen Grundrahmen (5) und einen mit diesem lage- und formgenau verriegelbaren, mit den Aufnahmen (8) für die Karosserieteile (1) versehenen Hilfsrahmen (6) in Leichtbauweise enthalten, welcher in der Bereitschaftsstellung des Grundrahmens (5) relativ zu diesem vom Verriegelungszustand in mindestens eine gegenüber diesem versetzte Ruheposition (1a, 1b, 1c) verfahrbar ist.
Fertigungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrahmen (6) in einer vom Grundrahmen (5) räumlich entfernten Ruheposition (1a) mit den zu fügenden Karosserieteilen (1) beladbar sind.
Fertigungsstation nach Anspruch 1 oder 2 in Form einer Geometrieklebestation, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrahmen (6) zur Klebstoffapplikation auf die Fügestellen (10) der zuvor aufgenommenen Karosserieteile (1) relativ zum Grundrahmen (5) in eine Ruheposition (1b) verfahrbar sind.
Fertigungsstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosserieteile (1) beim Klebstoffauftrag in einer im Wesentlichen horizontalen Wannenlage auf den Hilfsrahmen (6) angeordnet sind.
Fertigungsstation nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit oder -kraft des Grundrahmenantriebs (13) von der Bereitschafts- in die Arbeitsstellung nach Maßgabe der Klebstoffbeschaffenheit, insbesondere der Viskosität und der räumlichen Klebstoffverteilung, variabel einstellbar ist.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrahmen (6) zum Austausch des Rahmentyps in eine vom Grundrahmen (5) räumlich entfernte Ruheposition (1c) verfahrbar sind.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsrahmen (6) durch einen Mehrachs-Transportroboter (d) zwischen dem Grundrahmen (5) und der oder den Ruheposition(en) (1a, 1b, 1c) verfahrbar sind.