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In
der industriellen Fertigung, insbesondere im Kraftfahrzeugbau werden
Montageeinrichtungen an Montagebändern
eingesetzt, die beispielsweise Greifmittel oder Lehren zum Setzen
von Schweißpunkten,
Bohrungen oder dergleichen umfassen. Derartige Montagemittel können je
nach Größe ein Gesamtgewicht
aufweisen, das für
eine rein manuelle Handhabung zu groß ist. Das Gesamtgewicht von Lehren
zur Bearbeitung von Karosserieteilen kann 100 kg überschreiten,
so dass für
ihre Handhabung ein Hebesystem erforderlich ist.
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Am
Beispiel einer solchen Lehre wird deutlich, dass ein lagegenaues
Absenken der Lehre auf das zu bearbeitende Bauteil erforderlich
ist. In vorbekannter Bauform sind hierzu Seilzüge vorgesehen, an deren einem
Ende ein Montagegerüst
mit der Lehre aufgehängt
ist, und an deren gegenüberliegendem Ende
Ausgleichsgewichte angeordnet sind. Die einzelnen Seilzüge sind
derart miteinander gekoppelt, dass eine Auf- und Abbewegung möglich ist,
ohne dass sich die Lehre räumlich
verkantet. Die Ausgleichsgewichte erlauben es, das Montagegerüst mit der
Lehre manuell anzuheben oder zu senken. Die Kopplung der Seilzüge untereinander
führt dazu, dass
diese Hub- oder Absenkbewegung ausschließlich parallel erfolgt. Die
räumliche
Winkellage der Lehre gegenüber
den auf dem Montageband heranrollenden Karosserieteilen wird fest
eingestellt, so dass eine präzise
Ausrichtung der Lehre gegenüber den
Karosserieteilen mit Ausnahme der vom Benutzer einstellbaren Hubhöhe vorgegeben
ist. Sobald das zu bearbeitende Karosserieteil in seiner Montageposition
angekommen ist, senkt der Benutzer das Montagegerüst mittels
des Hebezeuges in die vorgesehene Position ab. Daran anschließend werden
die erforderlichen Arbeiten wie das Setzen von Schweißpunkten,
Bohrungen oder dergleichen durchgeführt.
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Die
Erfahrung der Praxis zeigt jedoch, dass die voreingestellte Winkelausrichtung
des Montagegerüstes
nicht in jedem Fall mit der Lageausrichtung des zu bearbeitenden
Bauteiles übereinstimmt.
Die Bauteile selbst und ihre Positionierung gegenüber dem
Montageband unterliegen Maßtoleranzen.
Die miteinander gekoppelten Drahtseile sind in Längsrichtung im Wesentlichen
starr. Infolge ihrer parallelen Kopplung ist eine Winkelanpassung
des Montagegerüstes
als Toleranzausgleich nicht oder nur eingeschränkt möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Hebesystem
derart weiterzubilden, dass ein Ausgleich von Lagetoleranzen bei einfacher
Handhabung möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Hebesystem mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Es
wird ein Hebesystem vorgeschlagen, bei dem mindestens ein Kraftübertragungselement
mit einem Pneumatikzylinder in Reihe geschaltet ist. Der Kolben
im Pneumatikzylinder ist gegen die Kraft von anliegendem Gasdruck
beweglich. Infolge der Kompressibilität der Gasfüllung im Pneumatikzylinder stellt
sich eine gewisse Elastizität
ein. Diese Elastizität überträgt sich
auf das zugeordnete Kraftübertragungselement
infolge der Reihenschaltung. Der Benutzer kann das Montagegerüst in die
vorgesehene Bearbeitungsposition lagegenau absenken. Ein Toleranzausgleich
kann manuell dadurch herbeigeführt werden,
dass der Benutzer von Hand Kraft auf eine der Ecken des Montagegerüstes ausübt. Infolge
der pneumatischen Elastizität
des zugeordneten Pneumatikzylinders gibt diese Ecke trotz der im Übrigen im Wesentlichen
starren Kraftübertragungselemente nach.
Das Montagegerüst
kann trotz seines hohen Gesamtgewichtes an das zu bearbeitende Bauteil unter
Ausgleich von Lagetoleranzen angeschmiegt werden, während sein
Gesamtgewicht im Übrigen von
den Kraftübertragungselementen
gehalten wird.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist der Pneumatikzylinder ein Hubzylinder
für den
Antrieb des zugeordneten Kraftübertragungselementes.
Der Hubzylinder übernimmt
hierbei eine Doppelfunktion: Bei entsprechender Ansteuerung kann
das Montagegerüst
angehoben oder abgesenkt werden, ohne dass hierzu Handkraft erforderlich
ist. Nach Positionierung des Montagegerüstes erlaubt seine Elastizität dem Benutzer,
durch manuelles Nachdrücken
einen Ausgleich von Lagetoleranzen herbeizuführen.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
sind insgesamt vier mit Abstand zueinander angeordnete Kraftübertragungselemente
vorgesehen, von denen je zwei paarweise zusammengefasst und mit
einem Pneumatikzylinder verbunden sind. Durch die vier Kraftübertragungselemente
ist das Montagegerüst bezüglich seiner
räumlichen
Winkellage präzise
ausgerichtet. Die miteinander gekoppelten Kraftübertragungselemente stellen
sicher, dass das Montagegerüst
parallel unter Beibehaltung seiner vorgesehenen räumlichen
Winkellage angehoben bzw. abgesenkt wird. Die Anordnung von insgesamt
zwei als Hubzylinder ausgebildeten Pneumatikzylindern ermöglicht dem
Benutzer, das dem jeweiligen Pneumatikzylinder zugeordnete Ende
des Montagegerüstes
unabhängig
vom gegenüberliegenden
Ende elastisch nachgiebig einzusetzen, um einen Lagetoleranzausgleich
herbeizuführen.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
ist der mindestens eine als Hubzylinder ausgebildete Pneumatikzylinder
liegend in einem flachen Rahmen des Hebezeuges angeordnet. Rahmen
und Pneumatikzylinder erfordern nur einen geringe Bauhöhe, so dass eine
Deckenmontage oberhalb des Fertigungsortes selbst bei niedrigen
Raumhöhen
möglich
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Pneumatikzylinder ein elastisch nachgiebiger, nicht angetriebener
Ausgleichszylinder. Vorteilhaft ist dabei mit jedem Kraftübertragungselement
mindestens ein Ausgleichszylinder in Reihe geschaltet. Insbesondere
greifen die Kraftübertragungselemente
an vier Eckpunkten des Montagegerüstes an, wobei an jedem Eckpunkt
je ein Ausgleichszylinder angeordnet ist. Hierdurch kann der Benutzer
einen Ausgleich von Lagetoleran zen in allen räumlichen Freiheitsgraden herbeiführen. Dies
kann insbesondere ohne Betätigung
der Hubzylinder geschehen. Die Anordnung der Ausgleichszylinder
unmittelbar an den Ecken des Montagegerüstes ermöglicht zudem eine feinfühlige manuelle
Dosierung des Lageausgleichs, ohne dass diese durch Reibkräfte und
kinematische Ungenauigkeiten der Kraftübertragungselemente in ihrer
Führung
beeinträchtigt
wird.
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Alternativ
kann es zweckmäßig sein,
anstelle des elastisch nachgiebigen, nicht angetriebenen Ausgleichszylinders
einen Pneumatikzylinder in Form eines elastisch nachgiebigen Konstantdruckzylinders
vorzusehen. Dieser wird mit seinem Innendruck auf das Systemgewicht
eingestellt, so dass das Hebesystem im Kräftegleichgewicht ist. In Folge
des konstanten, wegunabhängigen
Druckes kann das Hebesystem unter Beibehaltung des Kräftegleichgewichtes
manuell angehoben oder abgesenkt werden. Zur Einstellung und Aufrechterhaltung
des konstanten, wegunabhängigen
Druckes können
optional eine entsprechende Steuerung und auch ein Antrieb für den Konstantdruckzylinder
vorgesehen sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Kraftübertragungselement
ein Seil und insbesondere ein Stahlseil. In Verbindung mit Umlenkrollen lassen
sich damit platzsparende, hochbelastbare Hebesysteme aufbauen. Die
Seile sind darüber
hinaus quer zu ihrer Längsachse
nachgiebig, so dass allein hierdurch zumindest in horizontaler Richtung
ohne weiteres ein Ausgleich von Lagetoleranzen manuell möglich ist.
In zweckmäßiger Alternative
ist das Kraftübertragungselement
ein Scherengitter. Die Kinematik des Scherengitters stellt dauer haft
und reproduzierbar eine exakte Parallelführung des Montagegerüstes sicher.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
kann in nahezu beliebigen Hebesystemen eingesetzt werden, die Greifmittel
oder andere Montage- bzw. Fertigungsmittel aufweisen. Bevorzugt
wird das erfindungsgemäße Hebesystem
bei Anwendungsfällen eingesetzt,
in denen das Montagegerüst
eine Montagelehre umfasst. Hierbei kommen die erfindungsgemäßen Vorteile
besonders zum Tragen: Ohne dass der Benutzer das Eigengewicht des
Montagegerüstes
bzw. der Montagelehre tragen muss, kann er manuell mit geringem
Kraftaufwand und hoher Präzision die
Montagelehre in die gewünschte
Position korrigierend nachdrucken.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Hebezeuges des erfindungsgemäßen Hebesystems
mit Einzelheiten der als Hubzylinder ausgebildeten Pneumatikzylinder
und davon angetriebenen Seilen;
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2 in
perspektivischer Ansicht ein mit zusätzlichen pneumatischen Ausgleichszylindern
versehenes Montagegerüst,
welches zum Anheben bzw. lagegenauen Absenken durch das Hebezeug nach 1 vorgesehen
ist;
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3 in
Seitenansicht das Hebesystem nach den 1 und 2 im
beispielartigen Einsatz bei der Karosseriefertigung;
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4 in
Frontansicht eine Variante der Anordnung nach 3 mit
Kraftübertragungselementen
in Form von Scherengittern.
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1 zeigt
in perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Hebezeuges 1 als
Teil eines erfindungsgemäßen Hebesystems
für eine
Montageeinrichtung. Das Hebezeug 1 umfasst einen aus Stahlprofilen
geschweißten
starren Rahmen 6, der für
eine Deckenmontage in einer Montagehalle vorgesehen ist. Nach der
Erfindung sind mindestens zwei Kraftübertragungselemente 3 vorgesehen,
die beispielsweise nach 4 als Scherengitter 8 ausgebildet
sein können
und die im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Seile, insbesondere als Stahlseile ausgeführt sind. Bei der Verwendung
von Seilen nach den 1 bis 3 sind mindestens
drei Kraftübertragungselemente 3 vorzusehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind insgesamt vier Kraftübertragungselemente 3 mit
Abstand zueinander angeordnet. Die vier Kraftübertragungselemente 3 liegen an
Eckpunkten einer horizontalen Fläche.
Hierdurch wird ein in 2 dargestelltes, weiter unten
näher beschriebenes
Montagegerüst 2,
welches an den Kraftübertragungselementen 3 aufgehängt ist,
bezüglich
seiner räumlichen
Winkelausrichtung lagegenau fixiert.
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2 zeigt
in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Montagegerüstes 2, welches
mit den vier Kraft übertragungselementen 3 am
Hebezeug 1 nach 1 aufgehängt ist. Das Montagegerüst 2 ist
als geschweißter
bzw. geschraubter Stahlrohrrahmen ausgeführt und weist vier eine Ebene
aufspannende Eckpunkte 7 auf. An den Eckpunkten 7 ist
je ein Ende des zugeordneten Kraftübertragungselementes 3 befestigt.
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Unter
gleichzeitigem Bezug auf die 1 und 2 wird
das Funktionsprinzip des aus dem Hebezeug 1 nach 1 und
dem Montagegerüst 2 nach 2 gebildeten
erfindungsgemäßen Hebesystems
deutlich: Jeweils zwei der insgesamt vier mit Abstand zueinander
angeordneten Kraftübertragungselemente 3 sind
paarweise zusammengefasst. Je einem Paar dieser Kraftübertragungselemente 3 ist
ein Pneumatikzylinder 4 zugeordnet. Die beiden Pneumatikzylinder 4 sind
als Hubzylinder für
den Antrieb der zugeordneten Kraftübertragungselemente 3 ausgebildet.
Hierzu weisen sie einen Zylinder 17 auf, in dem ein nicht
dargestellter Kolben mit einer ebenfalls nicht dargestellten Kolbenstange
in vorbekannter Weise geführt
ist. Am äußeren Ende
der Kolbenstange ist ein Hubteil 18 angeordnet, welches
unter Einwirkung von pneumatischem Druck im Zylinder 17 aus-
und einfahrbar ist. Das Hubteil 18 trägt zwei Seilrollen 19.
Zwei weitere Seilrollen 19 sind am Fußpunkt des Zylinders 17 angeordnet.
Es kann auch eine abweichende, insbesondere größere Anzahl von Seilrollen 19 vorgesehen
sein. Die Seilrollen 19 sind paarweise von dem als Seil
ausgebildeten Kraftübertragungselement 3 umschlungen,
welches ausgangsseitig der Seilrolle 19 über Umlenkrollen 10 vertikal
nach unten und parallel zur Gewichtskraftrichtung zu den zugeordneten
Eckpunkten 7 des Montagegerüstes 2 geführt wird.
Die beiden als Hubzylinder ausgebildeten Pneumatikzylinder 4 sind liegend
in dem flach ausgebildeten Rahmen 6 des Hebezeuges 1 angeordnet,
woraus sich im Zusammenspiel mit den Umlenkrollen 10 eine
flache Bauform des Hebezeuges 1 ergibt.
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Bei
entsprechender Druckbeaufschlagung des Pneumatikzylinders 4 wird
das Hubteil 18 in Richtung eines Pfeiles 20 bewegt,
wobei sich der Abstand der Seilrollen 19 zueinander vergrößert. Die
als Seile ausgebildeten Kraftübertragungselemente 3 werden
hierdurch gespannt und in der Folge das Montagegerüst 2 angehoben.
Die Betätigung
eines Paares von Seilen durch den zugeordneten Pneumatikzylinder 4 in
vorgenannter Weise führt
dazu, dass beide Seile exakt parallel angehoben bzw. abgelassen
werden. Über
eine nicht dargestellte pneumatische, elektropneumatische oder mechanische
Steuerung bzw. Kopplung laufen beide Pneumatikzylinder 4 im
Betrieb exakt gleich, so dass alle vier Kraftübertragungselemente 3 die
exakt gleiche Hubbewegung durchführen.
Hierdurch wird das Montagegerüst 2 lagegenau
angehoben bzw. abgesenkt. Der hier gewählte Begriff lagegenau bedeutet,
dass ein paralleles, winkelfehlerfreies Anheben bzw. Absenken erfolgt.
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Der
Darstellung nach 2 ist noch zu entnehmen, dass
am Montagegerüst 2 insgesamt
vier Zapfen 11 vorgesehen sind, denen je ein Haken 12 am
Rahmen 6 des Hebezeuges 1 nach 1 zugeordnet
ist. Das Montagegerüst 2 ist
in 2 bezüglich
seiner Hochachse gegenüber
dem Hebezeug 1 nach 1 um 90° verdreht
gezeichnet. In entsprechender Ausrichtung kann je ein Haken 12 den
zugeordneten Zapfen 11 hintergreifen. Es stellt sich eine Ruheposition
des Montagegerüstes 2 ein,
in dem die Kraftübertragungselemente 3 und
die Pneumatikzylinder 4 kraftfrei sind.
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3 zeigt
in einer Seitenansicht das erfindungsgemäße Hebesystem mit dem Hebezeug 1 nach 1 und
einem gegenüber
der Ausführung nach 2 geometrisch
leicht abgewandelten Montagegerüst 2.
Das Hebezeug 1 ist mit Stahlträgern 13 unter einer
Gebäudedecke 16 befestigt.
Es sind Laufrollen 14 vorgesehen, mittels derer das Hebezeug 1 horizontal
an den Stahlträgern 13 verfahren
werden kann. Das Montagegerüst 2 umfasst
eine Montagelehre 9 beispielhaft für das Setzen von Schweißpunkten,
Bohrungen oder dergleichen an einer Fahrzeugkarosserie 15,
die auf einer nicht näher
dargestellten Fertigungsstraße
zum hier gezeigten Montageort verfahren ist. Die nicht näher dargestellte
Montagelehre 9 kann durch das Montagegerüst 2 selbst
gebildet sein oder als Einzelteil an einem Montagegerüst 2 beispielsweise
nach 2 montiert werden. Das Montagegerüst 2 ist über die
als Seile ausgebildeten Kraftübertragungselemente 3 und
die als Hubzylinder ausgebildeten, in Reihe dazu geschalteten Pneumatikzylinder 4 lagegenau
anhebbar und absenkbar.
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Beim
parallelen Absenken des Montagegerüstes 2 auf die Fahrzeugkarosserie 15 kann
es zu leichten Lagetoleranzen zwischen dem Montagegerüst 2 und
der Fahrzeugkarosserie 15 kommen. Diese Lagetoleranzen
können
dadurch ausgeglichen werden, dass der Benutzer wahlweise an einer
der beiden in 3 gezeigten Seiten des Montagegerüstes 2 eine
Handkraft auf das Montagegerüst 2 ausübt. Die
Pneumatikzylinder 4 sind als Leichtlaufzylinder ausgebildet.
Infolge der pneumatischen Nachgie bigkeit der zugeordneten Pneumatikzylinder 4 in
Verbindung mit ihrer Leichtlauffähigkeit
gibt die jeweilige Seite des Montagegerüstes 2 in der Vertikalrichtung nach,
wodurch die Lagetoleranzen ausgeglichen werden können. Die Nachgiebigkeit der
beiden Pneumatikzylinder 4 erlaubt jedoch nur ein geringfügiges Kippen
des Montagegerüstes 2 in
einer Ebene, nämlich
um eine Achse, die senkrecht zur Zeichnungsebene nach 3 steht.
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Zusätzliche
Freiheitsgrade einer elastischen Nachgiebigkeit und eines sich daraus
ergebenden Toleranzausgleiches werden durch weitere Pneumatikzylinder 5 erzeugt,
die in 2 dargestellt sind. Diese Pneumatikzylinder 5 sind
als elastisch nachgiebige, nicht angetriebene Ausgleichszylinder
ausgebildet und mit jedem der insgesamt vier Kraftübertragungselemente 3 in
Reihe geschaltet. Hierzu sind die als Ausgleichszylinder ausgebildeten
Pneumatikzylinder 5 an je einem der vier Eckpunkte 7 des
Montagegerüstes 2 befestigt
und zwischen den Eckpunkten 7 und den zugeordneten Enden
der Kraftübertragungselemente 3 angeordnet
bzw. dazu mechanisch in Reihe geschaltet. Ihre auf pneumatischer
Kompressibilität
beruhende Nachgiebigkeit erlaubt nach weiter oben beschriebenem
Prinzip ein beliebiges räumliches
Kippen des Montagegerüstes 2 oder auch
ein translatorisches, vertikales Absenken des Montagegerüstes 2,
wodurch nahezu beliebige Lagetoleranzen des Montagegerüstes 2 gegenüber der Fahrzeugkarosserie 15 (3)
ausgeglichen werden können.
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Alternativ
kann es zweckmäßig sein,
anstelle der elastisch nachgiebigen, nicht angetriebenen Pneumatikzylinder 5 diese in
Form von elastisch nachgiebigen Konstantdruckzylindern vorzusehen. Die
Pneumatikzylinder 5 werden mit ihrem Innendruck auf das
Systemgewicht eingestellt, so dass das Hebezeug 1 im Kräftegleichgewicht
ist. In Folge des konstanten, wegunabhängigen Druckes in den Pneumatikzylindern 5 kann
das Hebezeug unter Beibehaltung des Kräftegleichgewichtes manuell
angehoben oder abgesenkt werden. Zur Einstellung und Aufrechterhaltung
des konstanten, wegunabhängigen Druckes
können
optional eine entsprechende Steuerung und auch ein Antrieb für die Pneumatikzylinder 5 vorgesehen
sein.
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4 zeigt
noch in einer Frontansicht eine Variante der Anordnung nach 3,
bei der die Kraftübertragungselemente 3 als
Scherengitter 8 ausgebildet sind. Es sind insgesamt zwei
Scherengitter 8 vorgesehen, die durch je einen Pneumatikzylinder 4 angetrieben
sind. Im Falle dieser zwei als Scherengitter 8 ausgebildeten
Kraftübertragungselemente 3 ist
vorteilhaft mit diesen mindestens je ein als Ausgleichszylinder
ausgebildeter Pneumatikzylinder 5 nach 2 in
Reihe zu schalten. Zweckmäßig sind
zwei Pneumatikzylinder 5 (2) je einem
der beiden Scherengitter 8 zugeordnet, wobei je ein Pneumatikzylinder 5 (2)
an je einem Angriffspunkt des Scherengitters 8 an der Montagelehre 2 anzuordnen
ist. In den übrigen
Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel nach 4 mit
demjenigen nach 3 und demjenigen nach den 1 und 2 überein.