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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation, insbesondere eine Fügestation,
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Eine
solche Bearbeitungsstation ist aus der
EP 0 583 282 B1 bekannt.
Sie weist ein portalartiges Gestell mit ein oder beidseits einer
Transferlinie angeordneten Arbeitsstellen und ein oder mehrere neben
der Arbeitsstelle angeordnete Rahmenmagazine auf, die als drehbares
Trommelmagazin ausgebildet sind. Für den Spannrahmentransport
zwischen den Rahmenmagazinen und der Arbeitsstelle am Gestell ist
eine Rahmenwechseleinrichtung vorgesehen, die aus einem längs der
Transferlinie verfahrbaren Hängezug
und einem quer zur Transferlinie verfahrbaren Schlitten mit einem
Gestell zur Spannrahmenaufnahme besteht. Die Spannrahmen werden
vom Rahmenmagazin mit dem Hängezug
an das Gestell transportiert, dort übergeben und dann weiter zum Gestell
transportiert, wo sie mit einer Absteckung fixiert werden. Auf dem
Schlitten sind hinter dem Gestell mehrere Bearbeitungsroboter, insbesondere
Fügeroboter
oder Schweißroboter,
angeordnet.
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Aus
der
EP 0 760 770 B1 ist
eine Bearbeitungsstation bekannt, in der mehrere Roboter Spannrahmen
an die Arbeitsstelle zuführen
und zu einem kubischen Spannrahmengehäuse zusammenstecken und untereinander
verbinden. Das Spannrahmengehäuse
umschließt
an mehreren Seiten die Karosserie. Im Spannrahmengehäuse stützen sich die
Spannrahmen gegenseitig ab, wobei die Transportpalette die Transportkarosserie
als Bodenteil des Spannrahmengehäuses
fungiert.
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Die
DE 199 17 908 A1 zeigt
eine Anlage, in der Spannrahmen über
eine Elektrohängebahn
in einen Kreislauf bewegt und in der Bearbeitungsstation mittels
einer separaten Zuführeinrichtung übernommen
werden. Die Spannrahmen werden dabei seitlich an die Karosserie
herangeführt
und mit Hilfe von Positionier- und Spanneinrichtungen mit den anderen
Teilen der Karosserie verspannt. In einer anderen Variante werden
in der Bearbeitungsstation die auf der Transportbahn herangebrachten
Spannrahmen mit Hilfe einer Verfahreinheit an das Portalgestell
herangeführt
und dort mit Hilfe einer Positionier- und Spanneinrichtung befestigt.
Die in den Bearbeitungsstationen vorhandenen Roboter sind nur zur
Bearbeitung der Karosserieteile vorgesehen und sind mit entsprechenden
Fügewerkzeugen,
insbesondere Schweißwerkzeugen,
ausgestattet.
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Bei
einer anderen aus der
DE
37 20 175 A1 bekannten Anlage werden die Spannrahmen mit
einer separaten Transport- und Wechselvorrichtung transportiert.
Hierfür
ist ein verschiebbarer Schlitten mit einem portalförmigen Aufbau
vorgesehen, der einen beweglichen Führungsabschnitt für die mit
den Rahmenmagazinen verbundenen Führungsschienen aufweist und
dort den eingewechselten Spannrahmen aufnimmt. Die Roboter sind
nur zur Karosseriebearbeitung vorgesehen. Sie sind auf dem Schlitten angeordnet
und werden mit diesem an die Arbeitsstelle zugestellt.
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Die
WO 99/54083 A1 offenbart eine Bearbeitungsstation mit einer Rahmenwechselvorrichtung, die
jeweils aus einem einzelnen Lenker oder einem Parallelogrammlenkerpaar
besteht, die auf ein oder mehreren Schlitten entlang einer Führung verfahrbar angeordnet
sind. Der oder die Lenker sind an ihren freien Enden mit einer balkenförmigen Haltevorrichtung
für einen
Spannrahmen verbunden. Die Spannrahmen werden durch die Haltevorrichtung
lediglich gehalten und geführt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiterentwickelte Spannrahmentechnik
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Spannrahmentechnik und die Bearbeitungsstation haben
den Vorteil einer hohen Flexibilität. Es kann eine Vielzahl unterschiedlicher
Spannrahmen eingesetzt werden, die an verschiedene Werkstücktypen,
insbesondere Karosserie- und Bauteiltypen, angepasst ist. Ein weiterer
Vorteil liegt in den kurzen Rahmenwechselzeiten. Die verfügbare Taktzeit
lässt sich
dadurch unter Minimierung der Rüstzeiten
besser ausnutzen. Dies führt
zu einer besseren Stationsauslastung und einer höheren Wirtschaftlichkeit. Die
Bearbeitungsstation hat außerdem
nur einen geringen Platzbedarf und insbesondere eine geringe Stationsbreite,
was sich ebenfalls in einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit auswirkt.
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Die
Durchführung
des Rahmenwechsels mit ein oder mehreren mehrachsigen Manipulatoren, vorzugsweise
Gelenkarmrobotern mit mindestens sechs Achsen, erlaubt eine Vereinfachung
und Verkleinerung der Rahmenmagazine und der Speichertechnik. Die
vorzugsweise schlanken und länglichen Spannrahmen
können
von den Manipulatoren gedreht und in einer aufrechten Position im
Rahmenmagazin mittels geeigneter Rahmenhalter gespeichert werden.
Dies verringert den Platzbedarf. Über eine zusätzliche
Bewegungsachse des oder der Manipulatoren kann außerdem deren
Bewegungsbereich für den
Spannrahmenwechsel erweitert und bei Bedarf die Magazingröße gesteigert
werden. Durch die Speichertechnik und die Magazingestaltung können außerdem die
Transportwege und die Rahmenwechselzeiten verkürzt werden. Die schlanke Spannrahmenform
bietet ferner den Vorteil, dass am Gestell mehrere Spannrahmen bei
Bedarf positioniert werden können.
Die Spannrahmenfunktionen können hierbei
geteilt werden, z.B. in einen unteren Schwellerbereich, in dem die
Spanner an Spannrahmen oder stationär angeordnet sind. Im oberen
Karosseriebereich kann die Spannfunktion durch einen dortigen Spannrahmen
erfüllt
werden.
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Die
Manipulatoren oder Handlingroboter übernehmen vorzugsweise die
komplette Führung und
Bewegung sowie Zustellung der Spannrahmen und haben hierfür mehrere
Bewegungsachsen. Dies ermöglicht
eine Vereinfachung der Rahmenmagazine, bei denen auf Bewegungsachsen
verzichtet werden kann. Die Rahmenmagazine können hierdurch stationär ausgebildet
und in Ständerbauweise
ausgeführt
sein. Dies verringert erheblich den Platzbedarf und den Bau- sowie
Kostenaufwand. Außerdem
lassen sich derartige Rahmenmagazine leichter an die jeweiligen
Erfordernisse und Kapazitäten
anpassen.
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Die
Handhabung der Spannrahmen durch ein oder mehrere Manipulatoren
bietet weitere Vorteile. Einerseits kann die Positioniereinrichtung
zur Positionierung und Fixierung der Spannrahmen in der Arbeitsstellung
im Gestell vereinfacht, präzisiert
und verbessert werden, wobei die Zuführkinematik einfacher und günstiger
wird. Bei der Zuführung
zum Gestell kann der Spannrahmen vom Manipulator auf einer beliebigen
Bahn bewegt werden, wobei er auch gekippt oder geschwenkt werden
kann. Dies ermöglicht
eine Rahmenzustellung bei bereits positionierter Karosserie. Durch
die Rahmenkinematik kann außerdem
auf zusätzliche
Bewegungsachsen für
die Spanner am Spannrahmen verzichtet werden. Weitere Vorteile der
Manipulatorführung
der Spannrahmen ist eine Verbesserung der Energieversorgung der Spannrahmen
und ein verringerter Platzbedarf im Bereich der Arbeitsstelle. Der
Manipulator kann während
des Bearbeitungsprozesses mit dem Spannrahmen verbunden bleiben,
wobei durch die kleine Störkontur
trotzdem eine gute Erreichbarkeit des Werkstücks bzw. der Karosserie durch
die hinter dem Manipulator angeordnete Bearbeitungseinrichtung gegeben
ist.
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Die
Spannrahmentechnik ermöglicht
ferner eine Vereinfachung des Gestells der Bearbeitungsstation und
eine Verringerung seiner Störkonturen
in Verbindung mit einer besseren Erreichbarkeit des Werkstücks bzw.
der Karosserie. Das Gestell kann im einfachen Fall von aufrecht
und frei stehenden Säulen
gebildet werden. Eine Portalform ist nicht erforderlich. Hierdurch
ist im oberen Karosseriebereich die Zugänglichkeit wesentlich verbessert.
Die Säulen können außerdem an
einem Tragelement verstellbar gelagert sein und sich an unterschiedliche
Platz- und Spannrahmenerfordernisse anpassen lassen.
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Die
beanspruchte Bearbeitungsstation kann in ihren wesentlichen Komponenten
modular aufgebaut sein, wobei auch ein Baukastensystem gebildet werden
kann. Die Rahmenmagazine können
ein einfachen und modularen Stahlbau haben und beliebig linear oder
im Bogen um die Bewegungsachse der Rahmenwechseleinrichtung angeordnet
sein. Hierdurch ist die Integration neuer Spannrahmentypen jederzeit
möglich.
Auch die Wartung und Instandhaltung der Spannrahmen wird vereinfacht
und verbessert. Das modulare Konzept oder Baukastenprinzip steigert
die Wirtschaftlichkeit und vereinfacht die Planung und Auslegung
von Bearbeitungsstationen. Zudem wird die Flexibilität gesteigert,
weil sich die Bearbeitungsstation einer Änderung der Werkstücktypen
oder Karosserietypen mit einem vergleichsweise geringem Aufwand
anpassen lässt.
Die von ein oder mehreren Manipulatoren gebildete Rahmenwechseleinrichtung
mit der ggf. vorhandenen zusätzlichen Bewegungsachse
bietet für
die Flexibilisierung mannigfaltige Möglichkeiten.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsstation mit zwei
Rahmenmagazinen, mehreren Spannrahmen und einer Rahmenwechseleinrichtung,
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2:
eine andere perspektivische Ansicht gemäß Pfeil II von 1,
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3:
eine Seitenansicht der Bearbeitungsstation gemäß Pfeil III von 1,
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4 und 5:
Schnitte durch die Bearbeitungsstation gemäß Schnittlinie IV/IV und V/V
von 3,
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6:
eine Draufsicht auf eine Variante der Bearbeitungsstation mit einer
anderen Magazingestaltung,
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7:
eine weitere Stationsvariante in Draufsicht,
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8 bis 10:
vergrößerte Detaildarstellungen
von Elementen einer Positioniereinrichtung in den Ausschnitten VIII-X
von 7,
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11:
eine Seitenansicht einer Arbeitsstelle der Bearbeitungsstation mit
dem Gestell und einem dort positionierten Spannrahmen sowie gestellseitigen
Spannern,
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12:
eine Variante der Anordnung von 11 mit
zwei Spannrahmen,
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13:
eine weitere Variante mit einem anderen im Gestell positionierten
Spannrahmen und
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14 bis 16:
einen schlanken Spannrahmen in Seitenansicht, Draufsicht und geklappter Stirnansicht.
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Die
Erfindung betrifft eine Spannrahmentechnik und eine damit ausgerüstete Bearbeitungsstation
(1).
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In 1 bis 5 ist
eine Bearbeitungsstation (1) in verschiedenen Ansichten
dargestellt. Hierbei ist aus Übersichtsgründen jeweils
nur eine Stationshälfte
dargestellt.
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Die
Bearbeitungsstation (1) ist für beliebige Bearbeitungsprozesse
an beliebigen Werkstücken (3)
vorgesehen, die z.B. entlang einer durch die Station sich erstreckenden
Transferlinie (2) mit geeigneten Förderern zugeführt werden.
In der gezeigten Ausführungsform
handelt es sich bei den Werkstücken
(3) um Fahrzeugkarosserien, insbesondere Rohkarosserien.
In der Bearbeitungsstation (1) werden Fügevorgänge an der Karosserie (3)
durchgeführt,
wobei mittels ein oder mehrerer Spannrahmen (8, 9)
die Karosserie (3) oder ein oder mehrere Bauteile (4)
der Karosserie (3), z.B. eine Seitenwand, an der Arbeitsstelle
(35) gespannt und verbunden werden. Ggf. können Bauteile
(4) auch mit dem oder den Spannrahmen (8, 9)
zur Arbeitsstelle (35) zugeführt werden. Die Fügeprozesse
zur Verbindung der Bauteile oder Karosserieteile können von
beliebiger Art sein, z.B. Schweißen, Kleben, Löten oder
dergl..
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Die
Karosserie (3) wird in der Bearbeitungsstation (1)
an der Arbeitsstelle (35) in geeigneter Weise genau positioniert,
so dass eine exakte Ausrichtung zwischen der Karosserie (3)
und dem oder den Spannrahmen (8, 9) gegeben ist.
Die in den Zeichnungen dargestellten Bestandteile der Bearbeitungsstation
(1) können
nur auf einer Seite oder alternativ auf beiden Seiten der Transferlinie
(2) für
eine ein- oder beidseitige Bearbeitung der Fahrzeugkarosserie (3)
angeordnet sein.
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Die
Bearbeitungsstation (1) weist ein Gestell (5)
auf, an dem die Spannrahmen (8, 9) an der Arbeitsstelle
(35) mittels einer Positioniereinrichtung (12)
exakt positioniert und fixiert werden können. Die Bearbeitungsstation
(1) ist z.B. als Fügestation,
insbesondere als sogenannte Geostation ausgestaltet, in der die
Karossierteile genau zueinander ausgerichtet und für den Bearbeitungsprozess
gespannt werden.
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Das
Gestell (5) kann in beliebiger Weise ausgebildet sein.
In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besteht es aus zwei
oder mehr frei und aufrecht stehenden Stützsäulen (6), an denen
die Spannrahmen (8, 9) positioniert und fixiert
werden. Bei einer beidseitigen Stationsausbildung sind vier im Rechteck
verteilte Stützsäulen (6)
vorhanden. Die Stützsäulen (6)
sind bodenseitig in geeigneter Weise zur Aufnahme der Spann- und Positionierkräfte abgestützt. Die
Abstützung
kann starr oder verstellbar sein. Die Stützsäulen (6) können am
Stationsboden oder Hallenboden verankert sein. Alternativ können sie
an einem Tragelement (7), z.B. einer Bodenplatte angeordnet
und befestigt sein. Die Säulenanordnung kann
nach ein oder mehreren Richtungen, z.B. in der x- und/oder y-Achse,
verstellbar sein, wobei z.B. ein Verstellraster vorhanden ist. Hierüber kann
insbesondere der Abstand in x-Richtung zwischen den Stützsäulen (6)
zur Anpassung an unterschiedliche Spannrahmengrößen verändert werden.
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Die
Bearbeitungsstation (1) weist neben der oder den Arbeitsstellen
(35) ein oder mehrere Magazine (26, 27)
für jeweils
ein oder mehrere Spannrahmen (8, 9) auf. Ferner
ist eine Rahmenwechseleinrichtung (10) vorgesehen, mit
der die Spannrahmen (8, 9) getauscht und von den
Rahmenmagazinen (26, 27) zur Arbeitsstelle (35)
und zurück
transportiert werden können.
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Die
Rahmenwechseleinrichtung (10) weist ein oder mehrere mehrachsige
Manipulatoren (19) auf, welche die verschiedenen Spannrahmen
(8, 9) handhaben und mehrachsig führen können. Die
Manipulatoren (19) können
in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind
sie als sechsachsige Gelenkarmroboter oder sog. Handlingroboter
ausgebildet und haben eine mehrachsige Roboterhand (20)
mit einer geeigneten Wechselkupplung, die mit einer Dockingeinrichtung (25)
an den Spannrahmen (8, 9) in lösbaren Eingriff treten kann. Über die
Wechselkupplung und die Dockingeinrichtung (25) können mittels
geeigneter Leitungen und Kupplungselemente Betriebsmittel, z.B. Druckluft,
Leistungsstrom, Kühlmittel
oder dergl. zugeführt
werden. Außerdem
können
Steuersignale von einer Steuerung, z.B. einer Stations- und/oder Robotersteuerung, übermittelt
werden. Die Energie- und Signalversorgung der Spannrahmen (8, 9)
kann auch auf andere Weise geschaffen werden, z.B. über geeignete
Kupplungen und Anschlüsse
am Gestell (5), die bei einer Rahmenpositionierung automatisch geschlossen
und beim Rahmenwechsel wieder geöffnet
werden.
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Der
oder die Manipulatoren (19) können eine zusätzliche
Bewegungsachse (21) aufweisen. Dies kann z.B. eine gerade
oder gebogene Fahrachse oder siebte Achse der Roboter (19)
sein, die ggf. parallel zur Transferlinie (2) ausgerichtet ist
und auf ein oder beiden Seiten der Transferlinie (2) angeordnet ist.
Auf der zusätzlichen
Bewegungsachse (21) können
sich die Manipulatoren (19) für den Spannrahmentransport
zwischen der Arbeitsstelle (35) und dem oder den Rahmenmagazinen
(26, 27) hin und her bewegen. Die zusätzliche
Bewegungsachse (21) kann alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel durch
einen Förderer
oder eine andere Transporteinrichtung gebildet werden. Sie muss
auch nicht linear verlaufen. Als zusätzliche Achse kann z.B. ein Schwingensystem
dienen.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
sind im Arbeitsbereich der Station (1) die Manipulatoren (19)
zwischen der Arbeitsstelle (35) bzw. dem Gestell (5)
und einer Bearbeitungseinrichtung (11) angeordnet. Die
zusätzliche
Bewegungsachse (21) verläuft ebenfalls in einem Bereich
zwischen dem Gestell (5) und der Bearbeitungseinrichtung
(11).
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Die
Bearbeitungseinrichtung (11) kann ein oder mehrere mehrachsige
Manipulatoren (18) mit Bearbeitungswerkzeugen aufweisen.
Dies können z.B.
Fügeroboter,
insbesondere Schweißroboter sein.
Diese Roboter können
ebenfalls als sechsachsige Gelenkarmroboter ausgestaltet sein und
ggf. auf Sockeln oder mit Zusatzachsen angeordnet sein. Die Reichweite
der Fügeroboter
(18) und deren Beweglichkeit ist so groß, dass sie die Karosserie
(3) an der Arbeitsstelle (35) erreichen können und
sich dabei an dem ggf. an der Arbeitsstelle (35) stehenden
Handlingroboter (19) vorbeibewegen können. In Ruhestellung geben
die Fügeroboter
(18) den Fahrweg und sonstigen Bewegungsraum für den Handlingroboter (19)
beim Rahmenwechsel frei.
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Der
Handlingroboter (19) kann während der Bearbeitung von dem
oder den Spannrahmen (8, 9) gelöst und von
der Arbeitsstelle (35) entfernt werden. Alternativ kann
er mit dem oder den Spannrahmen (8, 9)verbunden
bleiben und an der Arbeitsstelle (35) verharren.
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11 bis 16 zeigen
verschiedene Varianten von Spannrahmen (8, 9)
in verschiedenen Ansichten und Positionen am Gestell (5).
Die Spannrahmen (8, 9) sind mit ein oder mehreren
Spannern (23) ausgerüstet,
mit denen die Karosserieteile gespannt werden können. Die beweglichen Spannerelemente können in
beliebig geeigneter Weise angetrieben werden. Die Energieversorgung
kann in der vorerwähnten
Art über
die Dockingeinrichtung (25), die z.B. als Energie- und
Wechselkupplung ausgebildet ist oder auf andere Weise über geeignete
Anschlüsse im
Gestell (5) erfolgen. Die Spanner (23) können insbesondere
selbst verriegelnde Antriebe, z.B. Kniehebelantriebe, haben, welche
die beweglichen Spannerteile in der Spannposition festhalten. Die
Selbstverriegelung ermöglicht
nach der Spannrahmenpositionierung ein Trennen der Energieversorgung
und erlaubt ein Lösen
des Handlingroboters (19) vom Spannrahmen (8, 9).
Der Handlingroboter (19) kann dann die Arbeitsstelle (35)
verlassen und den Zugang für
die Bearbeitungseinrichtung (11) vollständig frei machen.
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Die
Spannrahmen (8, 9) können eine längliche und schmale oder schlanke
Form aufweisen. Sie können
z.B. in den Varianten von 11, 12 und 14 bis 16 einen
balkenartigen Träger
(22) aufweisen, der z.B. im wesentlichen eine I-Form hat. Die
Spannrahmen (8, 9) werden am Gestell (5)
vorzugsweise mit einer im wesentlichen horizontalen Ausrichtung
positioniert, wobei sich der Träger
(22) horizontal und parallel zur Transferlinie (2)
erstreckt. An den Trägerende
sind quer stehende und in der Gestellposition aufrechte Trägerarme
angeordnet, die am Ende Zentrierelemente (17) für die nachfolgend
erläuterte
Positioniereinrichtung (12) tragen.
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Der
Träger
(22) ist z.B. als torsions- und biegesteifer sowie kastenförmiger Hohlkörper ausgebildet.
Die Spanner (23) können
einzeln oder gruppenweise in beliebiger Ausrichtung und Position
am Träger
(22) starr oder mit einer Zusatzachse beweglich angeordnet
sein. Vorzugsweise sind sie an der Trägervorderseite angeordnet. 14 verdeutlicht
in der Seitendarstellung, dass die Spanner (23) in ihrer Verteilung
und Anordnung eine geweihartige Spannerkontur bilden können. 15 zeigt
in der geklappten Stirnansicht die Spannerausrichtung zur Karosserie.
In 1 bis 13 sind die Spanner (23) schematisch
als Umrisslinie der gesamten Spannergruppe dargestellt.
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Durch
die schlanke Spannrahmenform sind unterschiedliche Positioniermöglichkeiten
gegeben. In der Variante von 11 ist
ein einzelner schlanker Spannrahmen (8) mit seinem Träger (22)
liegend und horizontal im oberen Bereich des Gestells (5)
bzw. der stummelartigen Stützsäulen (6)
angeordnet. Seine Spanner (23) dienen zum Spannen der oberen Karosseriebereiche.
Unterhalb des Spannrahmens (8) können am Gestell (5),
insbesondere an der Bodenplatte (7) weitere Spanner (24)
angeordnet sein, die für
den unteren Karosseriebereich oder Schwellerbereich vorgesehen sind
und z.B. die Bodengruppe der Karosserie (3) mit der Seitenwand
spannen. Die Spanner (24) können starr oder ein- oder mehrachsig
verstellbar angeordnet sein. Sie können dabei ein oder mehrere
eigene steuerbare lineare und/oder rotatorische Verstellachsen,
z.B. in x-, y- und/oder z-Richtung haben, wie dies in 11 angedeutet
ist. Damit kann eine Feinpositionierung in Anpassung an wechselnde
Fahrzeugtypen erreicht werden.
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Die
gezeigte Spannkonfiguration hat Vorteile für Karosserietypen, die z.B.
im Bodengruppen- oder Schwellerbereich im wesentlichen die gleiche
Form aufweisen und sich im oberen Karosseriebereich von Typ zu Typ
unterscheiden. Derartige Typenunterschiede bestehen z.B. bei 2-
oder 4-türigen
Karosserievarianten oder Schrägheck-
und Stufenheckvarianten oder dergl. der gleichen Fahrzeugbaureihe.
In diesen Fällen
ist bei einem Wechsel des Karosserietyps nur der Spannrahmen (8)
auszutauschen. Die Spanngeometrie der unteren weiteren Spanner (24) kann
dabei gleich bleiben oder in der vorerwähnten Weise angepasst, insbesondere
zugestellt werden.
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12 zeigt
eine Abwandlung von 11, bei der zwei schlanke Spannrahmen
(8, 9) übereinander
im Gestell (5) positioniert sind. Der untere Spannrahmen
(9) ersetzt die weiteren Spanner (24) und kann
gemeinsam oder unabhängig
vom oberen Spannrahmen (8) bei einem Typwechsel getauscht werden.
In Variation zur gezeigten Ausführungsform können mehr
als zwei Spannrahmen (8, 9) übereinander angeordnet werden.
In weiterer Abwandlung können
mehrere Spannrahmen (8, 9) alternativ oder zusätzlich nebeneinander
im Gestell (5) positioniert werden.
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13 zeigt
eine Variante der Spannrahmen (8, 9) in einer
breiteren Ausführung,
die z.B. für
kleine Fahrzeuge geeignet ist. In diesem Fall sind mehrere horizontal
ausgerichtete Träger
oder Rahmenteile mit endseitigen Rahmenverbindungen vorgesehen.
Hierdurch kann z.B. ein in der Seitenansicht rechteckiger umlaufender
Rahmen gebildet werden. Die Dockingeinrichtung (25) ist
auch hier an geeigneter Stelle und vorzugsweise mittig sowie an
der Rahmenrückseite angeordnet.
Der größere Spannrahmen
(8, 9) von 13 ist
z.B. in der Lage, die komplette Seitenwand (4) der Karosserie
(3) zu spannen. Ein solcher Spannrahmen (8, 9)
eignet sich auch besonders für eine
Bauteilzuführung
bei der Rahmenzustellung bzw. beim Rahmenwechsel.
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Die
Positioniereinrichtung (12) dient zur exakten Positionierung
der Spannrahmen (8, 9) am Gestell (5).
Sie bietet ein oder mehrere Zentrierungen (13, 14, 15).
Außerdem
ist eine Fixiereinrichtung (nicht dargestellt) vorhanden, mit der
die eingenommene Rahmenposition gesichert werden kann. Dies kann
z.B. ein steuerbarer Spannhebel oder dergl. sein. Wie 11 bis 13 beispielhaft
verdeutlichen, sind für
jeden Spannrahmen (8, 9) vier Zentrierungen (13, 14, 15)
vorhanden. Die beiden oberen y-Zentrierungen
(13) wirken in Richtung der Y-Achse und quer zur Transferlinie
(2). Die eine untere Zentrierung ist als x, y, z-Zentrierung
mit Wirkung in allen drei Raumachsen X, Y, Z ausgebildet. Auf der
gegenüberliegenden
Seite an der anderen Stützsäule (6)
ist eine x, y-Zentrierung (14) an der Rahmenunterseite angeordnet. Über die
Zentrierungen (13, 14, 15) ist eine Positionierung
in allen sechs translatorischen und rotatorischen Achsen möglich.
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Zur
Bildung der Zentrierungen (13, 14, 15) sind
jeweils zusammenwirkende Zentrierelemente (16) am Gestell
und insbesondere an den Stützsäulen (6)
sowie Zentrierelemente (17) an den Spannrahmen (8, 9)
vorhanden. 8 und 9 zeigen
als vergrößerte Ausschnitte
zu 7 Detaildarstellungen des Zentrierelementes (16, 17)
und der y-Zentrierungen (13).
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In 1 bis 7 sind
verschiedene Varianten der Rahmenmagazine (26, 27)
dargestellt. Die Rahmenmagazine (26, 27) können beidseits
der Arbeitsstelle (35) angeordnet und identisch oder unterschiedlich
ausgebildet sein. Sie können
alternativ auch nur auf einer Stationsseite sich befinden. Bei einer
doppelseitigen Stationsausbildung können vier oder weniger Rahmenmagazine
(26, 27) vorhanden sein.
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Die
Rahmenmagazine (26, 27) weisen jeweils mehrere
Rahmenhalter (31) auf, die vorzugsweise für eine aufrechte
Spannrahmenlage und Speicherung konzipiert sind. Die Rahmenhalter
(31) sind in den gezeigten Ausführungsformen stationär angeordnet
und bestehen jeweils aus zwei vertikalen Tragsäulen (32) mit Stützelementen
(33) für
die Spannrahmen (8, 9). Zum Einlagern werden die Spannrahmen
(8, 9) vom Handlingroboter (19) aus ihrer
horizontalen Arbeitsstellung nach der Abnahme vom Gestell (5)
um ca. 90° gedreht
und mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung an die Rahmenhalter
(31) übergeben,
in denen sie stehend oder hängend
gehalten werden können.
Die Stützelemente
(33) an den Tragsäulen
(32) können
an die Zentrierelemente (17) der Spannrahmen (8, 9)
oder an andere Spannrahmenteile angepasst sein und für eine exakte
Spannrahmenpositionierung im Rahmenhalter (31) sorgen.
Hierfür
können
z.B. die in 11 im oberen Spannrahmenbereich
dargestellten Zentrierungen (14, 15) sorgen. An
der Rahmenunterseite können
Anschläge
(34), z.B. y-Anschläge vorhanden
sein. Durch die exakte Positionierung können die Spannrahmen (8, 9)
vom Handlingroboter (19) in definierter Lage gegriffen
und aufgenommen oder abgegeben werden.
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1 bis 5 verdeutlichen
eine Magazinausbildung, in der ein Teil der Rahmenhalter (31)
in ein oder mehreren Reihen auf ein oder beiden Seiten der zusätzlichen
Bewegungsachse (21) in einer achsparallelen Lage angeordnet
sind. Benachbarte Rahmenhalter (31) können gemeinsame Tragsäulen (32)
haben. Alternativ oder zusätzlich
ist es möglich, mehrere
Rahmehalter (31) in einem Bogen anzuordnen. Eine solche
Anordnung kann sich z.B. am Endbereich der zusätzlichen Bewegungsachse (21)
befinden.
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In
den Magazinen (26, 27) kann durch die platzsparende
Gestaltung eine Vielzahl von Lagerplätzen für die unterschiedlichen Spannrahmen
(8, 9) gebildet werden.
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Hierbei
können
die Magazine (26, 27) auch in Magazinbereiche
(28, 29, 30) unterteilt werden, in denen
untereinander gleichartige Spannrahmen (8, 9)
angeordnet sind. 7 zeigt beispielhaft eine solche
Anordnung. Im Rahmenbereich (28) sind Spannrahmen (8)
untergebracht, die z.B. gemäß 12 für den oberen
Karosseriebereich vorgesehen sind. Diese schmalen Spannrahmen (8)
sind in reihenförmig angeordneten
Rahmenhaltern (31) aufgenommen. Untereinander unterscheiden
sich die Spannrahmen (8) hinsichtlich des Karosserietyps
und der hierfür vorgesehenen
Spannergeometrie. Im anderen Magazinbereich (29), der aus
einer Reihenanordnung von Rahmenhaltern (31) auf der anderen
Seite der zusätzlichen
Bewegungsachse (21) besteht, sind die anderen schmalen
Spannrahmen (9) aufgenommen, die gemäß 12 für den Schwellerbereich
vorgesehen sind. Im dritten Magazinbereich (30), der z.B. eine
bogenförmige
Anordnung von Rahmenhaltern (31) zeigt, sind größere Spannrahmen
(8) aufgenommen, die z.B. der Variante von 13 entsprechen.
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Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise
möglich.
Zum einen können
die Gestaltungsmerkmale der verschiedenen Ausführungsformen beliebig untereinander
vertauscht oder kombiniert werden. Ferner ist es möglich, bei
kleineren Bearbeitungsstationen (1) mit nur einem Manipulator
oder Handlingroboter (19) auszukommen. Ferner kann auf die
zusätzliche
Bewegungsachse (21) verzichtet und der Handlingroboter
(19) stationär
angeordnet sein. Ferner sind andere Magazinformen möglich, die auch
Bewegungsachsen haben können,
z.B. in der Ausbildung als Trommelmagazin. In die Magazine (26, 27)
oder an anderer Stelle der Bearbeitungsstation (1) kann
außerdem
eine Bauteilzuführung
(nicht dargestellt) integriert sein, mit der Bauteile (4)
von außen
zugeführt
und an die Spannrahmen (8, 9) für eine gemeinsame
Zustellung an der Arbeitsstelle (35) übergeben werden. Ferner kann
das Gestell (5) in anderer Weise ausgebildet sein. Variationsfähig sind
auch die anderen Stationskomponenten, insbesondere die Bearbeitungseinrichtung
(11).
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- 1
- Bearbeitungsstation,
Fügestation
- 2
- Transferlinie
- 3
- Werkstück, Karosserie
- 4
- Bauteil,
Seitenwand
- 5
- Gestell
- 6
- Stützsäule
- 7
- Tragelement,
Bodenplatte
- 8
- Spannrahmen
- 9
- Spannrahmen
- 10
- Rahmenwechseleinrichtung
- 11
- Bearbeitungseinrichtung
- 12
- Positioniereinrichtung
- 13
- Zentrierung,
y-Zentrierung
- 14
- Zentrierung,
y, z-Zentrierung
- 15
- Zentrierung,
x, y, z-Zentrierung
- 16
- Zentrierelement
an Gestell
- 17
- Zentrierelement
an Spannrahmen
- 18
- Manipulator,
Fügeroboter
- 19
- Manipulator,
Handlingroboter
- 20
- Manipulatorhand,
Roboterhand
- 21
- Bewegungsachse,
Fahrachse
- 22
- Träger
- 23
- Spanner
an Spannrahmen
- 24
- Spanner
an Gestell
- 25
- Dockingeinrichtung
- 26
- Rahmenmagazin
- 27
- Rahmenmagazin
- 28
- Magazinbereich
- 29
- Magazinbereich
- 30
- Magazinbereich
- 31
- Rahmenhalter
- 32
- Säule
- 33
- Stützelement
- 34
- Anschlag,
y-Anschlag
- 35
- Arbeitsstelle