DE19914125A1 - Verfahren und Bearbeitungsstation zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen auf einer Fertigungslinie, auf der nacheinander oder abwechselnd unterschiedliche Fahrzeugmodelle gefertigt werden, und auf der die Fahrzeuge oder Fahrzeugteile Bearbeitungsstationen durchlaufen, in denen die jeweils zu bearbeitenden Teile durch wenigstens ein fahrzeugmodellspezifisches Werkzeug definiert gehaltert werden. Sie betrifft auch eine Bearbeitungsstation mit wenigstens einer Führung für ein Werkzeug zur definierten Halterung eines zu bearbeitenden Teiles und mit bearbeitungsspezifischen Arbeitsmitteln in einer Bearbeitungszone. Um auf der Fertigungslinie mehrere Fahrzeugmodelle bei reduziertem Raumbedarf bearbeiten und eine Umrüstung auf ein anderes Fahrzeugmodell mit minimiertem Zeitaufwand durchführen zu können, durchlaufen die Fahrzeuge bzw. Fahrzeugteile unterschiedlicher Fahrzeugmodelle jeweils die gleiche Bearbeitungsstsation, und diese wird bei einem Fahrzeugmodellwechsel ohne Stillegung der Fertigungslinie (2) umgerüstet. Die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation ist so gestaltet, daß der Führung (2) mehrere Werkzeuge (A, B, C) für unterschiedliche zu bearbeitende Teile zugeordnet sind (Fig. 2)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen unterschiedlicher Fahrzeugmodelle auf einer Fertigungslinie und eine Bearbeitungsstation für den Aufbau von Fahrzeugkarosserien in der Fertigungslinie, insbesondere eine Fügestation, in der an einem Fahrzeugkörper vorfixierte Karosserieteile mit an einem Spannrahmen angeordneten Spannelementen gehaltert werden.

Auf einer Fertigungslinie für Fahrzeuge bzw. Fahrzeugteile können in der Regel unterschiedliche Fahrzeugmodelle gefertigt werden. Bei einem Wechsel auf ein anderes Fahrzeugmodelle müssen in der Fertigungslinie angeordnete einzelne Bearbeitungsstationen gegebenenfalls mit für das ablösende Fahrzeugmodell erforderlichen Werkzeugen ausgerüstet werden.

Ein häufiger Wechsel von auf der Fertigungslinie zu montierenden Fahrzeugmodellen ist mit einem hohen Umrüstaufwand verbunden. Deshalb gibt es Fertigungslinien, in denen mehrere gleichartige Bearbeitungsstationen angeordnet sind, beispielsweise Fügestationen, die jeweils für ein Fahrzeugmodell fahrzeugtypspezifische Halterungsmittel aufweisen und die in Abhängigkeit vom jeweils zu montierenden Fahrzeugmodell benutzt werden. Dabei können die Bearbeitungsstationen, beispielsweise Fügestationen, hintereinander oder parallel zueinander angeordnet sein. Ein Nachteil ist der erhöhte Raumbedarf für die Fertigungslinie, da diese die jeweils nicht benötigte Fügestation mit umfaßt. Überdies muß auch bei diesem System mit hintereinander angeordneten gleichartigen Fügestationen die Fertigungslinie stillgelegt werden, wenn zu einem späteren Zeitpunkt ein anderes Fahrzeugmodell anstelle eines bisherigen oder ein weiteres Fahrzeugmodell gefertigt werden soll, da dann die diesem zugeordnete Fügestation umgerüstet bzw. eingerichtet werden muß.

Zur Ausrüstung einer Fügestation gehören neben den Fügewerkzeugen aufwendige Spannrahmen für Karosserieteile. Diese Spannrahmen sind mit Spannelementen zur exakten Ausrichtung und Halterung der Karosserieteile fahrzeugtypspezifisch bestückt. Bei einem Wechsel des auf einer Fertigungslinie zu montierenden Fahrzeugmodells muß eine derartige Fügestation an das neue Fahrzeugmodell angepaßt und mit anderen Spannrahmen ausgerüstet werden. Die Fertigungslinie ist während der Umrüstung stillgelegt. Damit sind Zeitverluste vorbestimmt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen und eine Bearbeitungsstation in einer Fertigungslinie, insbesondere eine Fügestation für den Aufbau von Fahrzeugkarosserien, so zu gestalten, daß mit diesen mehrere Fahrzeugmodelle bei reduziertem Raumbedarf bearbeitet werden können und daß eine Umrüstung auf ein anderes Fahrzeugmodell mit einem minimierten Zeitaufwand durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Bearbeitungsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Fahrzeuge bzw. Fahrzeugteile unterschiedlicher Fahrzeugmodelle jeweils die gleiche Bearbeitungsstation durchlaufen, und daß diese für ein vom bisherigen Fahrzeugmodell abweichendes Fahrzeug bzw. Fahrzeugteil mit dem für dieses vorgesehene Werkzeug zur Halterung ohne Stillegung der Fertigungslinie ausgerüstet wird, insbesondere während eines Arbeitstaktes. Dadurch wird eine für den gleichen Bearbeitungsschritt an Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen eines anderen Fahrzeugmodells erforderliche gleichartige Bearbeitungsstationen platzsparend eingespart, und die Umrüstung der vorgesehenen Bearbeitungsstation für ein ablösendes Fahrzeugmodell wird mit einem minimierten Zeitaufwand durchgeführt bzw. sogar ohne Zeitverlust durchgeführt. Der Austausch des für das bisherige Fahrzeugmodell verwendeten Werkzeuges gegen ein für das ablösende Fahrzeugmodell erforderliches Werkzeug kann dabei vorteilhaft automatisiert erfolgen.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation für den Aufbau von Fahrzeugkarosserien an einem Fahrzeugkörper, die wenigstens eine Führung für ein Werkzeug zur definierten Halterung eines zu bearbeitenden Teiles, insbesondere eines mit dem Fahrzeugkörper zu verbindenden Karosserieteiles, und bearbeitungsspezifische Arbeitsmittel aufweist, ist so gestaltet, daß die Führung mit unterschiedlichen Werkzeugen gekoppelt werden kann, die dieser zugeordnet sind. Dabei können diese Werkzeuge bei Nichtgebrauch vorzugsweise in einem Magazin abgelegt und bei Gebrauch einzeln aus diesem abrufbar und an der Führung anordbar sein. Nach Gebrauch, d. h. bei einem bevorstehenden Wechsel des Karosserietyps, ist das jeweilige Werkzeug von der Führung entkoppelbar und kann wieder in das Magazin verbracht werden.

Damit können in dieser Bearbeitungsstation unterschiedliche Karosserietypen bzw. Fahrzeugmodelle bearbeitet werden, so daß für diese keine unterschiedlich ausgerüsteten Bearbeitungsstationen für den gleichen Fertigungsschritt erforderlich sind. Damit reduziert sich der Platzbedarf für die Fertigungslinie und auch der Installationsbedarf für die Bearbeitung der unterschiedlichen Fahrzeugmodelle erheblich, auch wenn der Bearbeitungsstation ein Magazin zugeordnet werden muß. Überdies ist der Zeitaufwand für eine Umrüstung erheblich niedriger als bei den Lösungen des Standes der Technik. Eine Umrüstung, d. h. die Anordnung eines anderen Werkzeugs kann auch während der laufenden Fertigung ohne Zeitverzögerung bei dieser erfolgen.

Vorteilhaft ist es, zur Anordnung des Magazins den ohnehin über der Bearbeitungsstation gegebenen freien Raum zu nutzen und dasselbe über dieser anzuordnen.

Zum Verbringen der Werkzeuge aus dem Magazin zur Führung und von dieser zurück können raumsparende vertikale Aufzüge angeordnet sein, von denen einer für den Auftransport der Werkzeuge in das Magazin und ein anderer für den Abtransport der Werkzeuge aus dem Magazin vorgesehen ist. Diese Aufzüge sind zweckmäßigerweise in Querrichtung zur Fertigungslinie hintereinander angeordnet, wobei der arbeitspositionsnahe bzw. fahrzeugkörpernahe Aufzug für den Abtransport und der arbeitspositionsfernere Aufzug für den Auftransport der Werkzeuge vorgesehen ist, was sich bezüglich einer Umrüstung als zeitsparend auswirkt.

Die Aufzüge können zwei vertikale und entlang der Fertigungslinie im Abstand angeordnete Säulen aufweisen, zwischen denen das jeweilige Werkzeug auf bzw. abwärts bewegbar ist. Zum Haltern der Werkzeuge für den Auf- bzw. Abtransport kann entweder ein beidseits an den Säulen geführtes und vertikal bewegbares Halterungselement angeordnet sein oder an jeder Säule ein nur einseitig geführtes, wobei das Werkzeug bei letzterer Ausführung zwischen diesen beiden Halterungselementen anordbar ist.

Die Werkzeuge sind mit der Führung, den Halterungselementen der Aufzüge und den Aufnahmeelementen des Magazins mit Hilfe von Standardkomponenten koppelbar, vorzugsweise mit ein und derselben, um den Aufwand zu minimieren.

Die Aufzüge und die Führung sind vorteilhafterweise so einander zugeordnet, daß die Koppelposition des jeweiligen Werkzeugs mit der Führung der Entkopplungsposition des Werkzeugs vom fahrzeugkörpernahen Aufzug entspricht und die Entkopplungsposition des Werkzeugs von der Führung der Kopplungsposition des fahrzeugkörperferneren Aufzugs. Dadurch ergibt sich eine Werkzeug-Bewegungsschleife zwischen dem Magazin und der Führung im Uhrzeigersinn linksseitig von der Fertigungslinie und im Gegenuhrzeigersinn rechtseitig von dieser, wodurch ein aus dem Magazin entnommenes Werkzeug arbeitspositionsnah zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Schweißstation für das Befestigen von Karosserieseitenteilen an einem Fahrzeugkörper in einer Fertigungslinie,

Fig. 2 die Schweißstation mit einem positionierten Fahrzeugkörper eines ersten Fahrzeugmodells,

Fig. 3a und 3b den Einsatz eines Spannrahmens für dieses Fahrzeugmodell,

Fig. 4a und 4b einen Spannrahmenwechsel,

Fig. 5a und 5b den Einsatz eines zweiten Spannrahmens für ein zweites Fahrzeugmodell,

Fig. 6 den Beginn eines erneuten Spannrahmenwechsels und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Schweißstation.

Die in Fig. 1 dargestellte Schweißstation weist rechts und links einer Fertigungslinie 1 jeweils eine quer zu dieser verfahrbare Linearführung 2 zur Halterung und zum horizontalen Verschieben dreier Spannrahmen A, B, C und über der Fügezone ein Spannrahmenmagazin 3 und jeweils mehrere entlang der Fertigungslinie 1 angeordnete Schweißroboter 4, von denen jeweils nur einer dargestellt ist, auf. Zwischen der Fügezone und dem Spannrahmenmagazin 3 sind beidseits der Fertigungslinie 1 quer zu dieser zwei Aufzüge 5 und 6 unmittelbar hintereinander angeordnet, wobei der fahrzeugkörpernahe Aufzug 5 einem vertikalen Abtransport von Spannrahmen A, B, C aus dem Spannrahmenmagazin 3 und der fahrzeugkörperfernere Aufzug 6 einem vertikalen Auftransport derselben in das Spannrahmenmagazin 3 dient. Der jeweilige Aufzug 5 und 6 ist aus zwei vertikalen Säulen 7 und einer zwischen diesen ausgebildeten, in diesen geführten und in vertikaler Richtung bewegbaren Rahmenaufnahme 8 (Fig. 7) gebildet. In bekannter Weise sind die Spannrahmen A, B, C mit der Rahmenaufnahme 8, der Linearführung 2 und den Aufnahmeelementen des Spannrahmenmagazins 3 mit Standardkompnenten koppelbar (nicht dargestellt). Dabei sind die Linearführung 2 und die Aufzüge 5 und 6 so angeordnet, daß die Kopplungsposition KP1 für die Spannrahmen A, B, C mit der Linearführung 2 der Entkopplungsposition EK1 der Spannrahmen A, B, C vom fahrzeugkörpemahen Aufzug 5 und die Entkopplungsposition EK2 der Spannrahmen A, B, C von der Linearführung 2 der Kopplungsposition KP2 der Spannrahmen A, B, C vom fahrzeugkörperferneren Aufzug 6 entspricht. Der Fahrzeugkörper K1 befindet sich noch in Förderposition oberhalb der Fügeposition.

Fig. 2 zeigt die Schweißstation mit dem nun in die Fügeposition abgesenkten Fahrzeugkörper K1 und dem an der Linearführung 2 angekoppelten und Spannelemente (nicht dargestellt) aufweisenden Spannrahmen A, der zur Halterung und zum exakten Ausrichten der am Fahrzeugkörper K1 vorfixierten fahrzeugmodellspezifischen Seitenteile S1 dient.

Im folgenden werden ein Spannrahmenwechsel vom Spannrahmen A auf den Spannrahmen B beschrieben, der bei einem Wechsel des auf der Fertigungslinie zu montierenden Fahrzeugmodells erforderlich wird. Dabei wird nur die linke Seite der bearbeitungsstation betrachtet, da die Ausstattung derselben und die Arbeitsabläufe beidseits der Fertigungslinie 1 gleich sind.

Die Fig. 3a zeigt, daß der Spannrahmen A durch die Linearführung 2 in Arbeitsposition (AP) verbracht ist und das Seitenteil S1 für den folgenden und in Fig. 3b dargestellten Schweißvorgang in der vorbestimmten Position am Fahrzeugkörper K1 haltert. Die Roboter 4 befinden sich dort in Arbeitsposition und setzen mehrere Schweißpunkte.

Anschließend soll ein anderes Fahrzeugmodell mit dem Fahrzeugkörper K2 bearbeitet werden. Dazu fährt die Linearführung 2 mit dem Spannrahmen A in die Entkopplungsposition EK2 am Aufzug 6 (Fig. 4a). Dort wird der Spannrahmen A entkoppelt und an der Rahmenaufnahme 8 des Aufzugs 6 eingeklinkt. Anschließend wird der Spannrahmen A in das Spannrahmenmagazin aufwärts transportiert (Fig. 4b). Gleichzeitig wird der Spannrahmen B durch den Aufzug 5 aus dem Spannrahmenmagazin 3 in die Kopplungsposition KP1 mit der Linearführung 2 abgesenkt (Fig. 4b). Die Linearführung 2 fährt zur Kopplungsposition KP1 und koppelt den Spannrahmen B an (Fig. 5a). Anschließend klinkt die Rahmenaufnahme 8 des Aufzugs 5 aus, und der Spannrahmen B wird durch die Linearführung 2 in die Arbeitsposition AP gebracht (Fig. 5b), in der die Roboter 4 die Schweißpunkte setzen.

Während des vorbeschriebenen Wechsels der Spannrahmen A und B, dargestellt in den Fig. 4a, 4b und 5a, werden der Fahrzeugkörper K1 zur nächsten Station weitergefördert und der Fahrzeugkörper K2 eines anderen Fahrzeugmodells K2 herangefördert und in die Fügeposition gebracht.

Der Spannrahmen A wird nach dem Abtransport zum Spannrahmenmagazin 3 an einem Aufnahmeelement eingeklinkt und mit diesem so im Spannrahmenmagazin angeordnet, daß der nächste benötigte Spannrahmen A oder C an der Rahmenaufnahme 8 des Aufzugs 5 angekoppelt werden kann - gemäß den Fig. 5b und 6 ist es wieder der Spannrahmen A.

Fig. 6 zeigt eine Phase, in der der Spannrahmen B, aus der Arbeitsposition gefahren, in der Kopplungsposition KP1 geparkt ist. Beim nächsten, in Fügeposition geförderten Fahrzeugkörper K2 wird dieser durch die Linearführung 2 wieder in Arbeitsposition gefahren. Der nächste benötigte Spannrahmen A befindet sich in Wartestellung am Aufzug 5. In Fig. 7 sind der in der Wartestellung befindliche Spannrahmen A und der in der Entkopplungsposition EK1, zugleich Kopplungsposition KP1, befindliche Spannrahmen B, noch an der Rahmenaufnahme 8 angekoppelt, in einer Seitenansicht dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Fertigungslinie

2

Linearführung

3

Spannrahmenmagazin

4

Schweißroboter

5

Aufzug

6

Aufzug

7

Säule

8

Rahmenaufnahmen
A Spannrahmen
B Spannrahmen
C Spannrahmen
AP Arbeitsposition
EK1 Entkopplungsposition
EK2 Entkopplungsposition
K1 Fahrzeugkörper
K2 Fahrzeugkörper
KP1 Kopplungsposition
KP2 Kopplungsposition
S1 Seitenteil

Claims (12)

1. Verfahren zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen auf einer Fertigungslinie, auf der nacheinander oder abwechselnd unterschiedliche Fahrzeugmodelle gefertigt werden, die spezifisch ausgerüstete Bearbeitungsstationen durchlaufen, in denen die zu bearbeitenden Teile durch wenigstens ein fahrzeugmodellspezifisches Werkzeug definiert gehaltert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge bzw. Fahrzeugteile unterschiedlicher Fahrzeugmodelle jeweils die gleiche Bearbeitungsstation durchlaufen, und daß diese für ein vom bisherigen Fahrzeugmodell abweichendes Fahrzeug bzw. Fahrzeugteil ohne Stillegung der Fertigungslinie mit dem für dieses vorgesehenen Werkzeug zur Halterung ausgerüstet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung mit dem vorgesehenen Werkzeug während eines Arbeitstaktes erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung mit dem vorgesehenen Werkzeug durch Austausch des für das bisherige Fahrzeugmodell verwendeten Werkzeuges erfolgt.

4. Bearbeitungsstation für den Aufbau von Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen in einer Fertigungslinie, mit wenigstens einer Führung für ein Werkzeug zur definierten Halterung eines zu bearbeitenden Teiles und mit bearbeitungsspezifischen Arbeitsmitteln in einer Bearbeitungszone, dadurch gekennzeichnet, daß der Führung (2) mehrere Werkzeuge (A, B, C) für unterschiedliche zu bearbeitende Teile zugeordnet sind.

5. Bearbeitungsstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (A, B, C) bei Nichtgebrauch in einem Magazin (3) abgelegt und bei Gebrauch einzeln aus diesem (3) abrufbar, an der Führung (2) anordbar und nach Gebrauch wieder in das Magazin (3) verbringbar sind.

6. Bearbeitungsstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (3) über der Bearbeitungszone angeordnet ist und die Werkzeuge (A, B, C) im Magazin (3) variabel anordbar sind.

7. Bearbeitungsstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bearbeitungszone und dem Magazin (3) zwei Aufzüge (5, 6) quer zur Fertigungslinie (1) hintereinander angeordnet sind, wobei der fahrzeugkörperseitige Aufzug (5) für einen vertikalen Abtransport aus dem Magazin (3) und der fahrzeugkörperfernere Aufzug (6) für einen vertikalen Auftransport der Werkzeuge (A, B, C) in das Magazin (3) vorgesehen ist.

8. Bearbeitungsstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Aufzug (5, 6) aus zwei vertikalen und entlang der Fertigungslinie (1) im Abstand angeordneten Säulen (7) mit jeweils einem in diesen geführten und in vertikaler Richtung bewegbaren Halterungselement (8) gebildet ist, und daß die Werkzeuge (A, B, C) mit diesen Halterungselementen (8) koppelbar sind.

9. Bearbeitungsstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (A, B, C) mit der Führung (2), den Aufzügen (5, 6) und mit Aufnahmeelementen des Magazins (3) mit Hilfe von Standardkomponenten koppelbar sind.

10. Bearbeitungsstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsposition (KP1) der Werkzeuge (A, B, C) mit der Führung (2) der Entkopplungsposition (EK1) der Werkzeuge (A, B, C) vom fahrzeugkörpernahen Aufzug (5) und die Entkopplungsposition (EK2) der Werkzeuge (A, B, C) von der Führung (2) der Kopplungsposition (KP2) der Werkzeuge (A, B, C) mit dem fahrzeugkörperferneren Aufzug (6) entsprechen.

11. Fertigungslinie zur Fertigung von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen für unterschiedliche Fahrzeugmodelle mit Bearbeitungsstationen, in denen die zu bearbeitenden Teile durch ein fahrzeugspezifisches Werkzeug definiert gehaltert werden und die eine Führung für das Werkzeug aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser wenigstens eine Bearbeitungsstation zur abwechselnden oder nacheinander erfolgenden Bearbeitung von Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen verschiedener Fahrzeugmodelle umrüstbar ist, derart, daß der Führung (2) mehrere Werkzeuge (A, B, C) für unterschiedliche zu bearbeitende Teile zugeordnet sind.

12. Fertigungslinie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (A, B, C) bei Nichtgebrauch in einem Magazin (3) abgelegt und bei Gebrauch einzeln aus diesem (3) abrufbar, an der Führung (2) anordbar und nach Gebrauch wieder in das Magazin (3) verbringbar sind.