DE10331846A1

DE10331846A1 - Verfahren zur Montage eines Cockpits an einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10331846A1
Application number: DE10331846A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kraut; Michael Straub
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2005-03-24

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Positioniervorrichtung (6) und einen Manipulator (1) zur Montage eines Cockpits (2) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) in einem Fließprozess, umfassend die Schritte: Zuführen des Cockpits (2) zu der Kraftfahrzeugkarosserie (4), Positionieren des Cockpits (2) in die Einfahr- oder Vorposition an der Kraftfahrzeugkarosserie (4), geführtes Bewegen des Cockpits in die exakte Einbauposition und Montieren des Cockpits (2) an der Kraftfahrzeugkarosserie (4), wobei das Zuführen eines selbsttragend ausgebildeten Cockpits (2) trägerlos durchgeführt wird, indem durch den Manipulator (1), an dem mindestens eine Positioniervorrichtung (6) angeordnet ist, das selbsttragende Cockpit (2) zum Zuführen, Positionieren und Montieren aufgenommen, bewegt und gehalten wird, sowie Mittel zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage eines Cockpits an einer Kraftfahrzeugkarosserie in einem Fließprozess mittels mindestens eines Manipulators, umfassend die Schritte: Zuführen des Cockpits zu der Kraftfahrzeugkarosserie, genaues Positionieren des Cockpits in die Einfahr- oder Vorposition an der Kraftfahrzeugkarosserie, Bewegen des Cockpits mit Energie und Führungen in die exakte Einbauposition und Montieren des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen in der Kraftfahrzeugbranche bei hochautomatisierten Kraftfahrzeugherstellern zum Einsatz. Bei derartigen Fließprozessen zur Kraftfahrzeugherstellung kommt es unter anderem darauf an, geringe Taktzeiten zu realisieren und wenig Hilfsvorrichtungen einzusetzen, die zu dem eigentlichen Produkt, dem Kraftfahrzeug, keinen oder keinen Wesentlichen Beitrag beisteuern.

Allgemein bekannt ist ein Verfahren, bei dem ein Cockpit für ein Kraftfahrzeug auf einem Montagerahmen vormontiert wird, der Montagerahmen mit Cockpit über Förderanlagen weitertransportiert wird, der Montagerahmen mit dem Cock pit gegriffen und mittels einer Übergabevorrichtung an eine Einbaustation weitergeleitet wird, der Montagerahmen mit Cockpit über einen Manipulator zu einer Kraftfahrzeugkarosserie geführt wird, der Montagerahme an der Kraftfahrzeugkarosserie positioniert wird, das Cockpit mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden wird und schließlich der Montagerahme von dem Kraftfahrzeug weggefördert wird.

Das Verfahren wird mittels einer Montageanlage in einem Fließprozess realisiert, wobei die Montageanlage Mittel zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens aufweist. Insbesondere weist die Montageanlage mehrere Montagerahmen, eine Vormontagestation zur Montage eines Cockpits mit einem Montagerahmen, eine Fördereinrichtung zum Transport des Montagerahmens mit dem Cockpit, zwei Übergabeeinrichtungen zur Entnahme beziehungsweise Bestückung der Fördereinrichtung, zwei Transportbänder zur Bereitstellung und Rückführung des Montagerahmens mit dem Cockpit an dem Kraftfahrzeug, zwei Manipulatoren, davon einen Manipulator zur Handhabung des Montagerahmens mit Cockpit und einen Manipulator zur Handhabung des Montagerahmens nach der Montage des Cockpits, sowie entsprechende Reserve Vorrichtungen auf.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung tritt der Nachteil auf, dass zur Montage eines Cockpits viele Stationen durchlaufen werden, dadurch viele Vorrichtungen benötigt werden, die Taktzeiten hoch sind und ein hoher Lagerbestand an backup- oder Reservevorrichtungen benötigt wird, um bei Störungen den Fließprozess schnellst möglich fortzusetzen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei der eine geringe Anzahl an Sta tionen durchlaufen wird, also insgesamt wenig Stationen zur Herstellung benötigt werden, geringe Taktzeiten realisiert sind und ein geringer Lagerbestand an Reservevorrichtungen benötigt wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einer Positioniervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 und eines Manipulators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den hierauf abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Zuführen eines selbsttragend ausgebildeten Cockpits trägerlos durchgeführt wird, indem durch den Manipulator das selbsttragende Cockpit zum Zuführen, Positionieren und Montieren aufgenommen, bewegt und gehalten wird.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass eine Vormontage des Cockpits auf einer Trägereinheit entfällt, wodurch sowohl die Trägereinheiten als auch Vormontagestationen entfallen. Zudem entfällt nach der Montage des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie der Abtransport der Trägereinheit, so dass neben einer Bauteileinsparung beziehungsweise einer Vorrichtungseinsparung auch eine geringere Anzahl an Stationen durchlaufen wird und so kürzere Taktzeiten in der Fließfertigung zur Kraftfahrzeugherstellung realisierbar sind.

Unter einer Trägereinheit im Sinne der Erfindung versteht man eine Einheit, welche das Cockpit stabilisierend unterstützt, so dass das Cockpit in dem Fließprozess aufgrund der eigenen Instabilität nicht beschädigt oder deformiert wird. Weiterhin dient eine Trägereinheit im Sinne dieser Erfindung als Positionierhilfe um eine re produzierbare Positionierung des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie zu realisieren. Nicht zuletzt dient die Trägereinheit auch als eine Einheit, mit deren Hilfe ein Manipulator überhaupt das Cockpit handhaben kann. Ein Beispiel für eine Trägereinheit ist ein Montagerahmen. Ein derartiger Montagerahmen wird zur Unterstützung des Cockpits mit diesem Verbunden und bis zur Verbindung des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie gemeinsam mit dem Cockpit gehandhabt. Dadurch dass das Cockpit selbsttragend ausgebildet ist, kann diese Trägereinheit entfallen, das Cockpit wird trägerlos gehandhabt.

Unter einem selbsttragenden Cockpit versteht man ein Cockpit, das durch konstruktive Gestaltung und/oder Verstärkungen oder andere baulichen Ausbildungen so ausgebildet ist, dass das Cockpit ausreichend stabil ausgebildet ist, um ohne unterstützende Trägereinheiten gehandhabt zu werden, das heißt, beim Greifen oder Halten des Cockpits an einem Randbereich erfährt das Cockpit keine Beschädigung oder Deformationen aufgrund seines Eigengewichts.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Schritt Zuführen des Cockpits zu der Kraftfahrzeugkarosserie die Schritte umfasst: automatisches Bereitstellen des Cockpits mittels mindestens eines Fördergehänges, Greifen des Cockpits mittels des mit einem Greifarm bestückten Manipulators und Bewegen des Cockpits von dem Fördergehänge zu der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei das Cockpit seitlich einer verfahrbaren Montagelinie, auf der sich die Kraftfahrzeugkarosserie befindet, bereitgestellt wird.

Durch das Bereitstellen des Cockpits mit einem Fördergehänge ist eine automatische Zufuhr der Cockpits von dem Lagerort der Cockpits zu der Einbaustation, das heißt der Station, an welcher die Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet werden, realisiert. Hierdurch erzielt man eine Entkopplung von Lagerort und Einbauort der Cockpits. Hierdurch lässt sich der gesamte Fließprozess flexibler auch über größere Entfernungen gestalten und Raumengpässe umgehen. Durch die automatische Bereitstellung mittels Fördergehänge ist dabei eine zuverlässige und kontinuierliche Bereitstellung eines oder mehrere Cockpits möglich. Ein Fördergehänge stellt dabei eine beliebige Fördereinrichtung da, in welche ein Cockpit eingehängt oder mit welcher ein Cockpit leicht lösbar verbunden werden kann und welches an einer Fördereinrichtung angeordnet ist, beispielsweise an einer Rollbahn oder einer Laufschiene. Ein Fördergehänge stellt somit das Verbindungsglied zwischen zu transportierendem Bauteil, hier dem Cockpit und der Fördereinrichtung da.

Um das Cockpit für die Montage an dem entsprechenden Ort bereitzustellen, muss dieses von der Fördereinrichtung, genauer von dem Fördergehänge weg bewegt und zu dem Montageort hin bewegt werden. Dies geschieht mittels eines Manipulators, welcher das Cockpit greift oder auch spannt oder einspannt und des Cockpits dann weiter bewegt. Zum Spannen oder Greifen benötigt der Manipulator eine entsprechende Vorrichtung, welche als Greifarm ausgebildet ist. Der Greifarm weist entsprechende Einspann- oder Greifeinrichtungen auf, mit welcher das Cockpit gehalten werden kann. Diese Spanneinrichtungen sind an das jeweilige Cockpit angepasst und reichen von einfachen Spannzylindern bis hin zu hoch komplexen, gegebenenfalls der menschlichen Hand nachempfundenen Spann- oder Greifeinrichtungen. Diese Spann-/Greifeinrichtungen lassen sich je nach Einsatzgebiet an dem Greifarm austauschen. Der Greifarm samt Einspanneinrichtung ist somit für das Greifen/Spannen des Cockpits vorhanden. Der Manipulator dagegen ist für das Bewegen des Cockpits und/oder des Greif arms ausgebildet. Dabei ist der Manipulator so verfahrbar ausgebildet, dass er als Bindeglied zwischen der Fördereinrichtung oder auch der Förderlinie und der Montagelinie, das ist die Fördereinrichtung oder Förderstrecke, auf der die Kraftfahrzeugkarosserie bewegt wird und auf der das Cockpit mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden wird, fungiert. Dabei ist darauf zu achten, dass durch entsprechende Ausbildung und/oder Steuerung, der Manipulator nicht mit der Montagelinie und/oder der Fertigungslinie beziehungsweise mit den auf den Linien beförderten Bauteilen kollidiert. Der Manipulator kann bis zu sechs Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, wobei bei komplexen Einbau- oder Montagesituationen der Manipulator vorzugsweise sechs Freiheitsgrade aufweist, welche jeweils eine Translation in jede der drei Raumachsen und jeweils eine Rotation um jeder der drei Raumachsen sind. Der Manipulator bewegt das Cockpit von dem Fördergehänge zunächst neben die Kraftfahrzeugkarosserie, in die das Cockpit eingebaut werden soll. Dies kann im Eilgang, losgelöst von der Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie erfolgen. Um das Cockpit in die Kraftfahrzeugkarosserie einzubauen ist jedoch der Eilgang nicht möglich.

Zum Einbau des Cockpits in die Kraftfahrzeugkarosserie ist es vorteilhaft, dass der Schritt Positionieren des Cockpits in die Einbauposition an der Kraftfahrzeugkarosserie umfasst: Bewegen des Cockpits seitlich zur Kraftfahrzeugkarosserie, so dass das Cockpit im Wesentlichen in einer Einfahr- oder Vorposition angeordnet ist, welche sich etwa seitlich versetzt zu der Position der Auslassungen für die Kraftfahrzeug-Fahrertüren befindet, Schwenken des Cockpits aus einer im Wesentlichen waagerechten Ausgangsposition in eine geschwenkte Lage, so dass das Cockpit durch die Auslassungen für die Kraftfahrzeug-Fahrertüren in den Kraftfahrzeuginnenraum bewegbar ist, ohne die Kraftfahrzeugkarosserie zu tangieren, Bewegen des Cockpits in den Kraftfahrzeuginnenraum und Zurückschwenken des Cockpits in eine im Wesentlichen waagerechte Ausgangsposition.

Wie schon vorstehend beschrieben ist es nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich, dass Cockpit in die Einbauposition im Eilgang zu verfahren. Aus diesem Grund wird das Cockpit zunächst seitlich neben die Kraftfahrzeugkarosserie bewegt, so dass es etwa in Höhe der Auslassungen für die Fahrertür beziehungsweise die Beifahrertür angeordnet ist, da das Cockpit durch diese Auslassung in den Kraftfahrzeuginnenraum bewegt werden soll. Je nach Cockpit können auch andere Auslassung, das heißt Öffnungen in der Kraftfahrzeugkarosserie, für das Bewegen des Cockpits in den Kraftfahrzeuginnenraum gewählt werden, beispielsweise die Auslassung für die Windschutzscheibe oder bei mehrteiligen Cockpits die Auslassungen für die Seitenfenster. Diese Position wird auch Einfahr- oder Vorposition genannt. Durch die genaue Vorpositionierung des kompletten Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie und danach dem Bewegen des Cockpits mittels Energie und Führungen in die Einbauposition werden Beschädigungen an den Cockpit- und Kraftfahrzeugkarosserieteilen vermieden.

Die Kraftfahrzeugkarosserie wird auf der Montagelinie kontinuierlich rückwärts transportiert. Somit muss der Manipulator zur störungsfreien Montage des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie der Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie im Wesentlichen folgen. Da die Auslassungen im Verhältnis zu dem Cockpit relativ eng sind, kann es vorkommen, dass das Cockpit nicht in jeder Lage oder räumlichen Anordnung durch die Auslassungen in den Kraftfahrzeuginnenraum bewegt werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Manipulator möglichst viele Bewegungsfreiheitsgrade aufweist. So ist zum Beispiel durch Schwenken des Cockpits ein Bewegung des Cockpits in den Kraftfahrzeuginnenraum durch bestimmte Auslassungen möglich. Das Schwenken kann einzeln um jede der drei Raumachsen auch als Kombination um mehrere Raumachsen erfolgen. Das Schwenken kann bei entsprechender Steuerung auch schon während der Bewegung des Cockpits von der Fördereinrichtung zu der Montagelinie erfolgen. Nach der Anordnung des Cockpits in eine Position, in der das Einfahren des Cockpits in das Roh-Kraftfahrzeug beziehungsweise in den Kraftfahrzeuginnenraum durch eine Auslassung möglich ist, erfolgt ist, wird das Cockpit in den Kraftfahrzeuginnenraum bewegt und in eine entsprechende Einbauposition bewegt. Hierzu muss das Cockpit entsprechend in dem Kraftfahrzeuginnenraum positioniert werden. Roh-Kraftfahrzeug bedeutet, dass es sich hierbei um ein noch nicht fertiggestelltes Kraftfahrzeug handelt, genauer um ein Kraftfahrzeug im „Roh-Zustand", das heißt in dem Zustand bevor das Cockpit eingebaut wird.

Vorteilhaft ist es, dass der Schritt Positionieren des Cockpits in die Einbauposition an der Kraftfahrzeugkarosserie weiter umfasst: in Betrieb setzen einer Positioniervorrichtungen zur Ausrichtung und zum exakten Einfahren des Cockpits, Bewegen der Positioniervorrichtungen zumindest teilweise in wenigstens eine korrespondierende Aufnahmeöffnung an der Kraftfahrzeugkarosserie und Halten des Cockpits in der Einbauposition. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass eine optimale Positionierung des Cockpits erfolgt, wodurch eine störungsfreie und reproduzierbare Montage des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht wird. Das in Betrieb setzen der Positioniervorrichtung erfolgt aus dem Grunde, da die Positioniervorrichtung während des Verfahrens des Manipulators aus sicherheitstechnischen Gründen in eine Parkposition verfahren wird, so dass die Positioniervorrichtung nicht beschädigt wird. Die Positioniervorrichtung kann an dem Greifarm und/oder an dem Manipulator angeordnet sein. Da durch dass die Positioniervorrichtung verfahren wird, wird somit auch der Manipulator und/oder der Greifarm mit verfahren. Dies ermöglicht eine genaue, reproduzierbare Positionierung. Die Positioniervorrichtung wird dabei zumindest teilweise in eine entsprechend Öffnung verfahren. Die Öffnung befindet sich vorzugsweise an der Kraftfahrzeugkarosserie, so dass ausgehend von der Öffnung als Bezugspunkt eine optimale Ausrichtung des Cockpits erfolgen kann. Hat die Positioniervorrichtung die Einbauposition des Cockpits sichergestellt, wird das Cockpit in dieser Einbauposition gehalten, so dass die Montage des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie erfolgen kann. Nachdem Cockpit und Kraftfahrzeugkarosserie miteinander verbunden sind oder in der Einbauposition arretiert sind, wird die Positioniervorrichtung zurück in eine Ausgangslage verfahren und der Manipulator beziehungsweise der Greifarm fahren aus dem Kraftfahrzeuginnenraum heraus.

Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, dass der Schritt Montieren des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie umfasst: Verbinden und/oder Arretieren des Cockpits mit der Kraftfahrzeugkarosserie mittels Verbindungsmitteln, Lösen des Cockpits von dem Manipulator und Bewegen des Manipulators aus dem Kraftfahrzeuginnenraum. Durch die Arretierung des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie, beispielsweise durch Verschrauben des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie, nach dem Herausfahren des Manipulators mit Greifarm, ist es möglich, die Taktzeit für den Einbau des Cockpits beim Fließprozess zu reduzieren.

Die Verbindungsmittel können dabei als zusätzliche Mittel wie beispielsweise Schraubenverbindungen oder auch durch spezielle Ausbildungen an dem Cockpit und der Kraftfahrzeugkarosserie ausgeführt sein.

Einen weiteren Vorteil erhält man dadurch, dass die Kraftfahrzeugkarosserie auf der Montagelinie rückwärts bewegt wird. Auf diese Weise lässt sich das Cockpit mit nur einer Schwenkbewegung in eine Position bringen, in der ein Hineinführen des Cockpits in den Kraftfahrzeuginnenraum in kurzer Zeit und ohne Kollisionen realisierbar ist. Der Transport des Kraftfahrzeugs erfolgt hierbei mit dem Heck voran, wobei die Bewegung des Kraftfahrzeugs mit Förderbändern oder anderen, vergleichbaren Fördereinrichtungen erfolgen kann.

Einen weiteren Vorteil erhält man dadurch, dass die Kraftfahrzeugkarosserie in der Montagelinie fortlaufend bewegt wird. Auf diese Weise erhält man einen flüssigen und schnellen Durchlauf durch die Stationen ohne zeitaufwendige Anfahr- und Bremsvorgänge, wodurch keine uneffektiven Standzeiten auftreten und somit insgesamt eine Taktzeitverkürzung realisiert ist.

Zudem ist es vorteilhaft, dass der Manipulator zur Montage des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie mit der Kraftfahrzeugkarosserie mitbewegt wird. So bietet das Mitbewegen des Manipulators den Vorteil, dass die Kraftfahrzeugkarosserie zum Einbau des Cockpits nicht angehalten werden muss und somit kürzere Taktzeiten realisierbar sind.

Zudem erhält man einen weiteren Vorteil dadurch, dass der Manipulator so mit der Kraftfahrzeugkarosserie mitbewegt wird, dass zwischen Kraftfahrzeugkarosserie und dem von dem Manipulator mittels Greifarm gehaltenen Cockpit im Wesentlichen keine Relativbewegung vorhanden ist, so dass das Cockpit mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbar ist. Durch die Kopplung der Bewegung des Manipulators und der Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie kommt es zwischen der Kraftfahrzeugkarosserie und dem Manipulator und somit dem Cockpit nicht zu wesentlichen Relativbewegungen, so dass ein sicherer und reproduzierbarer Einbau des Cockpits an der Kraftfahrzeugkarosserie realisierbar ist.

Die Erfindung schließt weiterhin die technische Lehre ein, dass die Verfahreinheit der Positioniervorrichtung Mittel zur exakten Positionierung des Manipulators und/oder des an dem Manipulator angeordneten Greifarms an einer Kraftfahrzeugkarosserie aufweist. Hierdurch ist eine optimale Positionierung des Cockpits relativ zu der Kraftfahrzeugkarosserie realisierbar. Über die Positioniervorrichtung lässt sich der Greifarm und damit auch der Manipulator so bewegen, dass sich das Cockpit in der optimalen Einfahr- oder Vorposition befindet und mittels Energie und Führungen in die exakte Einbauposition verschiebbar ist.

Die Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, dass die Mittel Absteckmittel mit mindestens einem verfahrbaren Absteckbolzen umfassen, wobei der Absteckbolzen so ausgebildet ist, dass der Absteckbolzen in eine korrespondierende Aufnahmeöffnung an der Kraftfahrzeugkarosserie verfahrbar ist, um eine Positionierung des Manipulators relativ zu der Kraftfahrzeugkarosserie zu ermöglichen. Auf diese Weise lässt sich eine klein bauende Lösung zur Positionierung realisieren. Die Aufnahmeöffnung ist eine beliebige an der Kraftfahrzeugkarosserie vorhandene Öffnung. Der Absteckbolzen weist eine Außengeometrie auf, welche mit der Innengeometrie der Aufnahmeöffnung korrespondiert.

Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass die Absteckmittel mittels mindestens einer Linearführung verfahrbar gelagert sind. Dadurch dass die Absteckmittel mittels einer Linearführung verfahrbar sind, lässt sich eine einfach zu steuernde, gut reproduzierbare und tech nisch ohne großen Aufwand zu realisierende Lösung bereitstellen.

Zusätzlich ist es von Vorteil, dass die Mittel zur mindestens teilautomatischen Positionierung des Manipulators an einer Kraftfahrzeugkarosserie mindestens einen verstellbaren Anschlag umfassen. Auf diese Weise lässt sich die Positioniervorrichtung flexibel an verschiedene Anforderungen beispielsweise durch unterschiedliche Kraftfahrzeugkaroserie-Formen schnell und ohne großen Aufwand anpassen.

Dadurch dass die Mittel zur mindestens teilautomatischen Positionierung des Manipulators an einer Kraftfahrzeugkarosserie mindestens eine Positionierbolzeneinrichtung umfassen, erzielt man den Vorteil, dass eine zusätzliche Möglichkeit der genauen und reproduzierbaren Positionierung des Cockpits relativ zu der Kraftfahrzeugkarosserie gegeben ist.

Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die Steuereinheit manuell durch einen Menschen steuerbar ist. Auf diese Weise lassen sich Positionieraufgaben bewältigen, welche durch eine Automatik nur mit hohem Aufwand realisierbar sind. Denkbar ist jedoch auch, dass die Steuerung eine sogenannte lernende Steuerung ist, welche die Bewegungen, die durch einen Menschen durchgeführt werden, aufzeichnet, und für analoge Aufgaben abrufen kann und somit eine automatische Steuerung ermöglicht. Prinzipiell ist jedoch jede Steuerung einsetzbar, die geeignet ist, die für die Verbindung von Cockpit und Kraftfahrzeugkarosserie benötigten Abläufe zu steuern.

Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme erhält man dadurch, dass die Steuereinheit mindestens einen Sensor zur Erfassung der Position des Manipulators relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie aufweist. Durch die Erfassung der Manipulatorposition kann eine Auswertung des Verfahrweges des Manipulators erfolgen und gegebenenfalls eine Optimierung vorgenommen werden. Die aufgezeichneten Signale lassen sich jedoch beliebig weiterverwenden. Insbesondere lassen sich die erfassten Werte mittels eines entsprechenden Programms oder eines Regelkreises oder mehrerer Regekreise auswerten.

Aus diesem Grunde ist es besonders vorteilhaft, dass die Steuereinheit eine Regeleinrichtung zur Verarbeitung der von dem Sensor erfassten Signale aufweist, um eine automatische Steuerung der Verfahreinheit zu realisieren.

Zudem schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass der Manipulator mindestens eine Positioniervorrichtung gemäß den Ansprüchen 10 bis 17 umfasst.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass der Manipulator entsprechend der Positioniervorrichtung exakt verfahrbar ist, wodurch ein. schneller und reproduzierbarer Fließprozess zum Einbau eines Cockpits in eine Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht ist.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Manipulator mindestens einen bewegbaren Rahmen und mindestens einen bewegbaren Greifarm umfasst, wobei an dem Rahmen und/oder an dem Greifarm mindestens eine Positioniervorrichtung gemäß den Ansprüchen 10 bis 17 angeordnet ist. So lässt sich die Positionierung des Cockpits auf flexible Weise realisieren.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 einen Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit und einem Fördergehänge sowie einem Kraftfahrzeug,
2 einen anderen Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht ebenfalls mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit und einem Fördergehänge sowie einem Kraftfahrzeug,
3 noch einen anderen Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit und einem Kraftfahrzeug,
4 einen weiteren Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem geschwenkten Cockpit und einem Kraftfahrzeug,
5 noch einen weiteren Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit innerhalb eines Kraftfahrzeugs,
6 einen anderen Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit und einem Kraftfahrzeug während der Positionierung (Einfahr- oder Vorposition, Positioniervorrichtung abgesteckt an der Kraftfahrzeugkarosserie),
7 einen weiteren Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator, einem Cockpit in Einbauposition und einem Kraftfahrzeug,
8 eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung in perspektivischer Ansicht,
9 eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Einbaustation und
10 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einbaustation.
In 1 ist einen Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem Cockpit 2, einem Fördergehänge 3 sowie einem Roh-Kraftfahrzeug beziehungsweise genauer einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 dargestellt. Die Kraftfahrzeugkarosserie 4 befindet sich auf einem Förderband (nicht dargestellt) einer Montagelinie, wobei die Kraftfahrzeugkarosserie rückwärts, das heißt mit dem Heck in Förderrichtung auf dem Förderband transportiert wird. Neben der Montagelinie mit der Kraftfahrzeugkarosserie befindet sich eine Fördereinrichtung (nicht dargestellt), welche Fördergehänge 3 transportiert. In dem Fördergehänge ist ein selbsttragendes Cockpit 2 angeordnet. Dabei ist die Fördereinrichtung so zu der Montagelinie ausgebildet, dass die Fördergehänge seitlich neben der Kraftfahrzeugkarosserie 4 bereitge stellt sind. Weiterhin ist in 1 ein Manipulator 1 dargestellt, dessen Manipulationsbereich oder auch Manipulatorbereich zumindest eine Teil der Montagelinie und der Fördereinrichtung umfasst. Der Manipulator 3 ist dabei verfahrbar ausgebildet. Wird nun mittels der Fördereinrichtung ein in einem Fördergehänge 3 angeordnetes Cockpit 2 in den Manipulatorbereich des Manipulators 1 bewegt, bewegt sich der Manipulator 1 zu dem Cockpit 2 und greift das Cockpit 2. Hierzu weist der Manipulator 1 Greifmittel auf, die vorliegend als Greifarm 5 ausgebildet sind. Einen folgenden Arbeitsschritt zeigt 2.
In 2 ist ein anderer Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht ebenfalls mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem Cockpit 2 und einem Fördergehänge 3 sowie einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 dargestellt. Der in 2 dargestellte Schritt ist in zeitlicher Abfolge dem Arbeitsschritt, der in 1 dargestellt ist, nachgeschaltet. In 2 wird das mit dem Greifarm 5 gegriffene Cockpit 2 aus dem Bereich der Fördereinrichtung beziehungsweise des Fördergehänges 3 bewegt. Dabei wird das Cockpit 2 zum Kraftfahrzeug bewegt.
In 3, welche noch einen anderen Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem Cockpit 2 und einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 zeigt, ist das Cockpit 2 in einer Einfahrposition dargestellt. Diese Einfahrposition befindet sich seitlich neben der Kraftfahrzeugkarosserie 4, etwa in Position der Auslassung für die Beifahrertür. Da die Kraftfahrzeugkarosserie 4 kontinuierlich durch die Montagelinie bewegt wird, ist der Manipulator 1 so mit der Montagelinie gekoppelt, dass der Manipulator 1 mit Cockpit 2 sich mit der Kraftfahrzeugkarosserie 4 mitbewegt, so dass zwischen Kraftfahrzeugkarosserie 4 und Manipulator 1 beziehungsweise Cockpit 2 im Wesentlichen keine Relativbe wegung existiert.
In 4 ist ein weiterer Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem geschwenkten Cockpit 2 und einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 dargestellt. Der Greifarm 5 ist in dieser Darstellung geschwenkt, damit dieser mit dem Cockpit 2 durch die Auslassung für die Beifahrertür in den Kraftfahrzeugkarosserieinnenraum bewegt werden kann. Der Schwenkwinkel, um den der Greifarm 5 mit Cockpit 2 geschwenkt ist, kann von Kraftfahrzeugkarosseriemodell zu Kraftfahrzeugkarosseriemodell variieren, beträgt in dem vorliegenden Fall jedoch etwa 20°, gemessen von der horizontalen Ebene.
In 5, welche noch einen weiteren Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1 und einem Cockpit 2 innerhalb einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 zeigt, ist der in seine Ausgangslage zurückgeschwenkte Greifarm 5 mit Cockpit 2 in dem Kraftfahrzeugkarosserieinnenraum dargestellt.
6 zeigt einen anderen Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem Cockpit 2 und einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 während der Positionierung. Um den Greifarm 5 beziehungsweise das Cockpit 2 in seine Einbauposition zu positionieren, wird, wie in 6 dargestellt, eine Positioniervorrichtung 6 verwendet. Die Positioniervorrichtung 6 umfasst Absteckmittel (hier nicht dargestellt) zur Positionierung des Greifarms 5 beziehungsweise des Manipulators 1. Um den Manipulator 1 beziehungsweise den Greifarm 5 zu positionieren, werden diese Absteckmittel so bewegt, dass sie in korrespondierende Öffnungen an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 bewegt werden und mit dieser eine formschlüssige Verbindung bewirken, so dass eine sichere und genaue Einfahr- oder Vorposition realisiert ist. Als korrespondierende Öffnungen für die Absteckmittel werden an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 vorhandene Verschraubungslöcher verwendet. Die Absteckmittel umfassen Absteckbolzen, die entsprechend den Verschraubungslöchern ausgebildet sind.
In 7 ist ein weiterer Arbeitsschritt in perspektivischer Ansicht mit einem erfindungsgemäßen Manipulator 1, einem Cockpit 2 in Einbauposition und einer Kraftfahrzeugkarosserie 4, dargestellt. Die Absteckbolzen der Positioniervorrichtung befinden sich in den Verschraubungslöchern und gewährleisten so eine sichere Positionierung des Cockpits 2 in der Einbauposition. In dieser Position erfolgt das Verbinden und/oder Arretieren des Cockpits 2 mit der Kraftfahrzeugkarosserie 4. Die weitere Abfolge in dem Montageprozess sieht vor, dass das Cockpit 2 nach dem Verbinden und/oder Arretieren mit der Kraftfahrzeugkarosserie 4 von dem Manipulator 1 und dem Greifarm 5 gelöst wird, dass die Absteckbolzen wieder eingefahren werden und so die Absteckung des Manipulators 1 beziehungsweise des Greifarms 5 mit der Kraftfahrzeugkarosserie 4 gelöst wird, der Zylinder für die Absteckfunktion eingefahren wird und der Greifarm 5 aus der Kraftfahrzeugkarosserie herausgefahren wird.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 6 in perspektivischer Ansicht. Deutlich erkennbar sind die Absteckmittel 7 mit dem Absteckbolzen 8. Die Absteckmittel 7 sind auf einer Linearführung 9 bewegbar angeordnet, um die Absteckmittel 7 und somit auch den Absteckbolzen 8 in eine korrespondierende Aufnahmeöffnung an der Kraftfahrzeugkarosserie zu verfahren. Des Weiteren sind in 8 der Positionierbolzen 10 und die verstellbaren Anschläge 11 zu erkennen. Der Positionierbolzen 10 bietet eine zusätzliche Positionierfunktion, indem er als nicht verfahrbare Einheit ebenfalls mit einer korrespondierenden Ausnehmung, Öffnung oder einem sonstige ausgebildeten Bereich zum Zusammenwirken mit dem Positionierbolzen 10 zusammenwirkt. Zur variablen Anpassung der Positioniervorrichtung 6 an verschiedenen Kraftfahrzeugkarosserien oder andere Baugruppen sind an der Positioniervorrichtung 6 verstellbare Anschläge 11 angeordnet. Diese begrenzen beispielsweise den Verfahrweg der Absteckmittel 7.
9 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Fließfertigungsstation. Auf einer Montagelinie befindet sich eine Kraftfahrzeugkarosserie 4, die rückwärts gefördert wird. Ein Manipulator 1, der in zwei verschiedenen Positionen dargestellt ist, ist so an der Montagelinie angeordnet, dass er sowohl in den Bereich einer Fördervorrichtung, welche mittels eines Fördergehänges 3 das Cockpit 2 zuführt, als auch in den Bereich der Montagelinie eingreifen kann, beziehungsweise die Fördervorrichtung und die Montagelinie verbinden kann. Der Manipulator 1 greift das durch die Fördervorrichtung zugeführte Cockpit 2 in einer ersten Position mittels eines Greifarms 5 und verfährt das Cockpit 2 dann in eine zweite Position, in der das Cockpit 2 in den Karosserieinnenraum geführt werden kann. Um das Cockpit 2 in den Karosserieinnenraum zu verfahren, ist die Bewegung des Manipulators 1 mit der Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie 4 beziehungsweise der Montagelinie gekoppelt. Zur genauen Positionierung des Cockpits 2 an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 ist eine Positioniervorrichtung 6 vorhanden, welche den Manipulator 1 und/oder den Greifarm 5 entsprechend in die Einbauposition des Cockpits 2 bewegt. Nach erfolgter Montage verfährt der Manipulator 1 in die erste Position, um ein neues Cockpit 2 zu greifen.
10 zeigt eine Draufsicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Fließfertigungsstation. Dargestellt ist die Montagelinie mit der Kraftfahrzeugkarosserie 4 und ein Manipulator 1. Der Manipulator 1 weist einen Greifarm 5 und eine Positioniervorrichtung 6 auf. Der Manipulator 1 ist in einer ersten Position, in der der Manipulator 1 ein zugeführtes Cockpit 2 greift, und in einer zweiten Position, in der das Cockpit 2 an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 montiert wird, dargestellt.

1: Manipulator
2: Cockpit
3: Fördergehänge
4: Kraftfahrzeugkarosserie
5: Greifarm
6: Positioniervorrichtung
7: Absteckmittel
8: Absteckbolzen
9: Linearführung
10: Positionierbolzen
11: Anschläge

Claims

Verfahren zur Montage eines Cockpits (2) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) in einem Fließprozess mittels mindestens eines Manipulators (1) umfassend die Schritte: Zuführen des Cockpits (2) zu der Kraftfahrzeugkarosserie (4), Positionieren des Cockpits (2) in die Einfahr- oder Vorposition an der Kraftfahrzeugkarosserie (4), geführtes Bewegen des Cockpits in die exakte Einbauposition und Montieren des Cockpits (2) an der Kraftfahrzeugkarosserie (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen eines selbsttragend ausgebildeten Cockpits (2) trägerlos durchgeführt wird, indem durch den Manipulator (1) das selbsttragende Cockpit (2) zum Zuführen, Positionieren und Montieren aufgenommen, bewegt und gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Zuführen des Cockpits (2) zu der Kraftfahrzeugkarosserie (4) umfasst: automatisches Bereitstellen des Cockpits (2) mittels mindestens eines Fördergehänges (3), Greifen des Cockpits (2) mittels des mit einem Greifarm (5) bestückten Manipulators (1) und Bewegen des Cockpits (2) von dem Fördergehänge (3) zu der Kraftfahrzeugkarosserie (4), wobei das Cockpit (2) seitlich einer verfahrbaren Montagelinie, auf der sich die Kraftfahrzeugkarosserie (4) befindet, bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Positionieren des Cockpits (2) in die Einbauposition an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) umfasst: Bewegen des Cockpits (2) seitlich zur Kraftfahrzeugkarosserie (4), so dass das Cockpit (2) im Wesentlichen in einer Einfahr- oder Vorposition angeordnet ist, welche sich etwa seitlich versetzt zu der Position der Auslassungen für die Kraftfahrzeug-Fahrertüren befindet, Schwenken des Cockpits (2) aus einer im Wesentlichen waagerechten Ausgangsposition in eine geschwenkte Lage, so dass das Cockpit (2) durch die Auslassungen für die Kraftfahrzeug-Fahrertüren in den Kraftfahrzeugkarosserieinnenraum bewegbar ist, ohne die Kraftfahrzeugkarosserie (4) zu tangieren, Bewegen des Cockpits (2) in den Kraftfahrzeugkarosserieinnenraum und Zurückschwenken des Cockpits (2) in eine im Wesentlichen waagerechte Ausgangsposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Positionieren des Cockpits (2) in die Einbauposition an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) weiter umfasst: in Betrieb setzen einer Positioniervorrichtungen (6) zur Ausrichtung und zum exakten Einfahren des Cockpits (2), Bewegen der Positioniervorrichtungen (6) zumindest teilweise in wenigstens eine korrespondierende Aufnahmeöffnung an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) und Halten des Cockpits (2) in der Einbauposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Montieren des Cockpits (2) an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) umfasst: Verbinden und/oder Arretierung des Cockpits (2) und der Kraftfahrzeugkarosserie (4) mittels Verbindungsmitteln, Lösen des Cockpits (2) von dem Manipulator (1) und Bewegen des Manipulators (1) aus dem Kraftfahrzeugkarosserieinnenraum.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugkarosserie (4) auf der Montagelinie rückwärts bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugkarosserie (4) in der Montagelinie fortlaufend bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) zur Montage des Cockpits (2) in die Kraftfahrzeugkarosserie (4) mit der Kraftfahrzeugkarosserie (4) mitbewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) so mit der Kraftfahrzeugkarosserie (4) mitbewegt wird, dass zwischen Kraftfahrzeugkarosserie (4) and dem von dem Manipulator (1) mittels Greifarm (5) gehaltenen Cockpit (2) im Wesentlichen keine Relativbewegung vorhanden ist, so dass das Cockpit (2) mit der Kraftfahrzeugkarosserie (4) verbindbar ist.
Positioniervorrichtung (6) zur Positionierung eines von einem Manipulator (1) mittels eines an dem Manipulator (1) angeordneten Greifarms (5) gehaltenen, selbsttragenden Cockpits (2) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) in einem Fließprozess umfassend mindestens eine Verfahreinheit und eine die Verfahreinheit steuernde Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinheit Mittel zur exakten Positionierung des Manipulators (1) und/oder des an dem Manipulator (1) angeordneten Greifarms (5) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) aufweist.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Absteckmittel (7) mit mindestens einem verfahrbaren Absteckbolzen (8) umfassen, wobei der Absteckbolzen (8) so ausgebildet ist, dass der Absteckbolzen (8) in eine korrespondierende Aufnahmeöffnung an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) verfahrbar ist, um eine Positionierung des Manipulators (1) relativ zu der Kraftfahrzeugkarosserie (4) zu ermöglichen.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteckmittel (7) mittels mindestens einer Linearführung (9) verfahrbar gelagert sind.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur mindestens teilautomatischen Positionierung des Manipulators (1) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) mindestens einen verstellbaren Anschlag (11) umfassen.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur mindestens teilautomatischen Positionierung des Manipulators (1) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) mindestens eine Positionierbolzeneinrichtung (10) umfassen.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit manuell durch einen Menschen steuerbar ist.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mindestens einen Sensor zur Erfassung der Position des Manipulators (1) relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie (4) aufweist.
Positioniervorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Regeleinrichtung zur Verarbeitung der von dem Sensor erfassten Signale aufweist, um eine automatische Steuerung der Verfahreinheit zu realisieren.
Manipulator (1) zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines an eine Baugruppe zu installierenden Bauteils, insbesondere zur Positionierung und/oder Ausrichtung eines Cockpits (2) an einer Kraftfahrzeugkarosserie (4) in einer Fließfertigungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) mindestens eine Positioniervorrichtung (6) gemäß den Ansprüchen 10 bis 17 umfasst.
Manipulator (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) mindestens einen bewegbaren Rahmen und mindestens einen bewegbaren Greifarm (5) umfasst, wobei an dem Rahmen und/oder an dem Greifarm (5) mindestens eine Positioniervorrichtung (6) gemäß den Ansprüchen 10 bis 17 angeordnet ist.