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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit der ein Karosserieteil aufgenommen wird, zu einer Fahrzeugkarosserie transportiert wird und das eine lagegenaue Ausrichtung des Karosserieteils für die Montage an der Fahrzeugkarosserie gewährleistet. Die Vorrichtung ist zudem für den Einsatz an Montagestraßen einer Fabrik anwendbar. Zu Karosserieteilen werden in diesem Fall auch Fensterscheiben gezählt.
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Im Automobilbau werden an den Montagestraßen einer Fabrik die Karosserieteile mit Hilfe von Handhabungsgeräten manuell unterstützt montiert. Alternativ werden auch für diese Tätigkeit Industrieroboter verwendet. Zum Beispiel werden für die Montage von Fahrzeugtüren diese von Industrierobotern oder Werkern mit Hilfe von Handhabungsgeräten, an deren Enden Türgreifer montiert sind, vom Zuführungsplatz aufgenommen und zu den Fahrzeugkarosserien transportiert. Für die Montage werden die Türen auf Scharnierbolzen der Fahrzeugkarosse aufgesteckt oder die Scharniere werden an die Karosserie angeschraubt.
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Die Problematik bei der Montage von Fahrzeugtüren an Fahrzeugkarosserien liegt vor allem in der Ausrichtung der Fahrzeugtür in die lagegenaue Montageposition, so dass die Anschraubflächen der Scharniere plan und spaltfrei an der Fahrzeugkarosserie verschraubt werden können. Erschwerend kommt noch hinzu, dass der Industrieroboter und das Handhabungsgerät für unterschiedliche Karosserieteile verwendet werden und auf einer Montagestraße unterschiedliche Fahrzeugtypen montiert werden, was eine flexible Verwendung der Industrieroboter und der Handhabungsgeräte voraussetzt.
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Bei der Verwendung von Industrierobotern in den Montagestraßen von Fabriken ist die tatsächliche Ausrichtung der Karosserieteile aufgrund von Produktionstoleranzen der Karosserieteile und Lageungenauigkeiten bei der Abholung des Karosserieteils von dem Industrieroboter nicht erkennbar. Um dennoch eine plane und spaltfreie Montage der Fahrzeugtür zu gewährleisten, sind beispielsweise Verfahren und Vorrichtungen aus den Druckschriften
EP 1283154 B1 und
EP 1144240 B1 bekannt. Allerdings lassen sich mit diesen Verfahren nur geringe Toleranzen ausgleichen.
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Aus der Druckschrift
DE 3342570 A1 ist ein Verfahren zum Positionieren und Montieren von Türen an Kraftfahrzeugkarosserien bekannt. Die zu montierende Tür wird an die Karosserie heran bewegt, wobei die Lage der Tür zur Karosserie über mindestens einen Tastfinger ertastet wird. Die Tür wird um drei Freiheitsgrade raumgelenkig gegen die Karosserie heran bewegt und bis zum körperlichen Kontakt zur Karosserie weiterbewegt. Außerdem wird die räumliche Lage der Tür in zwei verschiedenen, insbesondere senkrecht aufeinander stehenden Ebenen zur Karosserie bestimmt und erst daraufhin ein Signal an den Industrieroboter, z. B. einen Schweißroboter, gegeben.
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Bei nicht vollautomatischen Verfahren können Werker manuell auch größere Toleranzen in der Ausrichtung und der Positionierung ausgleichen, die aufgrund der Produktion oder Aufnahme entstanden sind, so dass umständliche Montageverfahren wie bei den Industrierobotern nicht notwendig sind.
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Ein den Werker unterstützender Türheber ist aus der Druckschrift
DE 29801942 U1 bekannt. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass der Türheber für den Einsatz auf Montagestraßen nicht geeignet ist, da die Anpassung des Türhebers für die zu montierenden Türen mittels Stellschrauben manuell vorgenommen werden muss.
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Allgemein ist bekannt, dass an Montagestraßen für die manuelle Montage von Karosserieteilen ein Handhabungsgerät verwendet wird, das pneumatische kraftunterstützende Antriebe beinhaltet, welche die Hubarme oder Hubachsen des Handhabungsgerätes unterstützen, so dass der Werker bei seiner Tätigkeit körperlich entlastet wird. Zur Aufnahme der Karosserieteile sind die Handhabungsgeräte mit Karosserieteilgreifern bestückt. Der Werker entnimmt mit dem Karosserieteilgreifer ein Karosserieteil am Zuführungsplatz unter dem Anlieferungswinkel. Für die Montage an der Fahrzeugkarosserie muss das Karosserieteil in den Montagewinkel ausgerichtet werden. Dies geschieht mittels Kippgelenk und Drehgelenk, über welche der Karosserieteilgreifer mit dem Handhabungsgerät verbunden ist. Da diese Kippgelenke und Drehgelenke frei beweglich sind und nicht im neutralen Schwerpunkt des Karosserieteils platziert werden können, dreht und kippt der Karosserieteilgreifer aus den Winkellagen weg. Daher werden pneumatische, kraftunterstützende Antriebe verwendet, die den Drehmomenten und den Kippmomenten derart entgegenwirken, dass diese annähernd ausgeglichen werden, so dass durch Krafteinwirkung des Werkers das Karosserieteil aber dennoch bewegt werden kann.
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Die erforderliche Ausrichtung zur Aufnahme des Karosserieteils und insbesondere zur Montage des Karosserieteils an die Fahrzeugkarosserie muss visuell und manuell erzeugt werden, was einen zusätzlichen Kraftaufwand und Zeitaufwand erfordert. Desweiteren hängt die Tätigkeit noch von dem Geschick des Werkers ab, so dass bei Unachtsamkeit des Werkers Beschädigungen am Karosserieteil und der Fahrzeugkarosserie entstehen können.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der ein Karosserieteile aufgenommen wird, zu einer Fahrzeugkarosserie transportiert wird und das eine lagegenaue Ausrichtung des Karosserieteils für die Montage an der Fahrzeugkarosserie gewährleistet. Zudem soll die Vorrichtung für die Massenproduktion in einer Fabrik anwendbar sein, was eine einfache Handhabung, Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit innerhalb kürzester Zeit voraussetzt. Desweiteren wird gefordert, dass die Vorrichtung in einer Montagestraße angewandt werden kann, in der sowohl unterschiedliche Fahrzeugtypen als auch unterschiedliche Fahrzeugteile von ein und derselben Maschine zur Montage bereitgestellt werden.
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Diese Problematik wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung aus einem Handhabungsgerät und dem Karosserieteilgreifer besteht, der Karosserieteilgreifer über eine Aufhängung mit dem Handhabungsgerät verbunden ist und die Aufhängung ein Kippgelenk und ein Drehgelenk beinhaltet, so dass der Karosserieteilgreifer seine Ausrichtung, welche sich auf die Rotationen um die beiden horizontalen Achsen bezieht, dem aufzunehmenden Karosserieteil oder der Montageposition anpasst. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ferner eine Positioniereinheit mit mindestens einem Endanschlag, die jeweils dem Kippgelenk und dem Drehgelenk zugeordnet ist, damit der Karosserieteilgreifer um die beiden horizontalen Achsen rotieren kann. Zusätzlich ist jeder Positioniereinheit eine Winkeleinstelleinheit zugeordnet, welche die Bewegung der Positioniereinheit bezüglich der vordefinierten Ausrichtung des Karosserieteilgreifers mittels entsprechenden Endanschlags passend zum Endanschlag der Positioniereinheit begrenzt, wobei die Winkeleinstelleinheit eine stufenweise in Umfangsrichtung steuerbare Trommel mit mehreren Endanschlägen umfasst, die entsprechend des zu montierenden Karosserieteils den passenden Endanschlag bereitstellt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Montagezeit von Karosserieteilen verkürzt wird, was eine höhere Effizienz der Montagestraße zur Folge hat. Je nach Fahrzeugtyp ist davon auszugehen, dass die Montage einer Fahrzeugtür nicht länger als 30 s, vorzugweise sogar 20 s, dauert. Zudem werden die Werker sowohl körperlich als auch bezogen auf die Konzentration entlastet, was weniger Beschädigungen aufgrund von Unachtsamkeit an den Karosserieteilen und der Fahrzeugkarosserie zur Folge hat.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Positioniereinheit als ein doppelwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet. Es besteht auch die Möglichkeit anstelle eines doppelwirkenden Pneumatikzylinders zwei entgegengesetzt ausgerichtete einfachwirkende Pneumatikzylinder zu verwenden, so dass ebenfalls eine Rückstellung in die Ausgangsposition möglich ist. Desweiteren ist denkbar, dass auch nur ein einfachwirkender Zylinder verwendet wird, bei dem die Auslenkung entgegengesetzt zum natürlichen Kippmoment und Drehmoment wirkt, welche aufgrund der Gravitation des Karosserieteilgreifers entstehen. So stellt sich der Pneumatikzylinder wieder in die Ausgangsposition, wenn der Zylinder derart geöffnet wird, dass der Druck entweichen kann. Die Verwendung von Pneumatikzylindern als Positioniereinheit bietet den Vorteil, dass der Werker den Karosserieteilgreifer bei der Aufnahme und der Montage des Karosserieteils aus eigener Körperkraft in die entsprechende Position bringen kann, wenn der angelegte Druck im Zylinder nur knapp den Druck überschreitet, der für die Auslenkung des Karosserieteils notwendig ist.
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Diese manuelle Ausrichtung würde bei der Verwendung von Hydraulikzylindern nicht funktionieren, da Flüssigkeiten nicht komprimierbar sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Winkeleinstelleinheit die Trommel mittels eines Zahnrads an eine verfahrbare Zahnstange mit Endanschlägen gekoppelt ist. Den Endanschlägen der Zahnstange ist je ein einfachwirkender Pneumatikzylinder zugeordnet, der die verfahrbare Zahnstange in eine bestimmte Position bringt. Dabei ist mindestens ein einfachwirkender Pneumatikzylinder in entgegengesetzter Richtung zur anderen einfachwirkenden Pneumatikzylinder ausgerichtet, so dass die verfahrbare Zahnstange in beide Richtungen bewegt werden kann. Die Winkeleinstellvorrichtung für acht unterschiedliche Endanschläge, was neun unterschiedliche vordefinierte Ausrichtungen ermöglicht, ist mit all ihren Komponenten auf einer Abmessung von nicht mehr als 250 mm × 150 mm × 125 mm untergebracht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass die Trommel eine gerade Anzahl an Endanschlägen hat, so dass diese auf beiden Seiten der Trommel von den Endanschlägen der Positioniereinheit verwendet werden. So sind ebenfalls unterschiedliche Rückstellpositionen der Positioniereinheit möglich, was die Aufnahme von unterschiedlichen Karosserieteilen erleichtert.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung weist einen Wahlschalter am Karosserieteilgreifer auf, mit dem die Endanschläge auf der Trommel ausgewählt werden. Ein weiterer Sensor, der vorzugweise als Schalter ausgebildet ist, ist an dem Handhabungsgerät montiert, so dass beim Transport des Karosserieteils vom Zuführungsplatz zur Montageposition die Positioniereinheiten angesteuert werden können. Die Ansteuerung der einzelnen Winkeleinstellvorrichtungen und Positioniereinheiten kann auch unabhängig voneinander geschehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung werden zur Steuerung nur pneumatische und mechanische Elemente im Bereich des Karosserieteilgreifers, der Aufhängung, der Positioniereinheit und der Winkeleinstelleinheit verwendet. Dadurch, dass das Hanghabungsgerät im Bereich des Karosserieteilgreifers pneumatisch antreibbar und steuerbarer ist und keine Elektronik aufweist, ist die Vorrichtung im Bereich von Montagestraßen in der Automobilindustrie anwendbar.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Endanschläge konterbare Schraubbolzen sind, so dass eine Feineinstellung der zu erzeugenden Ausrichtung vorgenommen werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein Handhabungsgerät mit einem Türgreifer in der Seitenansicht zeigt,
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2 Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die den Türgreifer mit seiner Aufhängung aus Sicht des Werkers zeigt,
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3 Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die den Türgreifer mit seiner Aufhängung aus der Seitenansicht zeigt,
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4 Darstellung der Winkeleinstelleinheit und der Positioniereinheit, welche die Kippbewegung steuern,
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5 Draufsicht auf die Winkeleinstelleinheit,
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6 Seitenansicht der Winkeleinstelleinheit und Schnitt durch die Winkeleinstelleinheit, und
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7 Frontansicht der Winkeleinstelleinheit und Schnitt durch die Winkeleinstelleinheit.
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Die 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung für die Montage von Fahrzeugtüren an Fahrzeugkarosserien. Die Vorrichtung umfasst ein Handhabungsgerät 3, an dessen Ende ein Türgreifer 1 über eine Aufhängung 2 montiert ist.
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Mit dem Handhabungsgerät 3 kann der Türgreifer 1 von einem Werker in einem Bereich um den Besfestigungspunkt des Handhabungsgeräts 3 entlang aller drei Achsen des kartesischen Koordinatensystems bewegt werden. Dabei wird der Werker in den Bewegungen, die er auf den Türgreifer ausübt, durch kraftunterstützende Pneumatikzylinder entlastet. Aufgrund eines Gelenks am Ende des Handhabungsgeräts 3, das unmittelbar vor der Aufhängung 2 angeordnet ist, kann der Türgreifer 1 auch um die Achse senkrecht zur Horizontalen gedreht werden. Ein Schalter 13, der an einem der Gelenke des Handhabungsgeräts 3 angebracht ist, detektiert die Positionierung des Türgreifers 1, so dass auf dem Weg vom Zuführungsplatz zur Montageposition beim Übertreten einer gedachte Linie die Ausrichtung des Türgreifers 1 aus der Aufnahmeausrichtung in die Montageausrichtung des zu montierenden Türtyps über geht. Beim Übertreten der gedachten Linie in entgegengesetzter Richtung wird der Türgreifer 1 wieder in die Aufnahmeausrichtung zurück versetzt. Dabei ist die Ausrichtung als Rotation um die beiden horizontalen Achsen eines kartesischen Koordinatensystems zu verstehen.
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In 2 ist das Ende des Handhabungsgeräts 3 zu sehen, an dem der Türgreifer 1 mittels dessen Aufhängung 2 montiert ist. In der Zeichnung ist besonders gut der Mechanismus für die Drehbewegung des Türgreifers 1 um das Drehgelenk 5 zu erkennen, welches nur Bewegungen um eine der horizontalen Achsen zulässt. Der Mechanismus besteht aus einer viereckigen Metallverstrebung, in deren drei von vier Ecken Gelenke eingesetzt sind. Diese Gelenke lassen eine Auslenkung der Metallverstrebungen zu, die in der von den beiden miteinander fest verbundenen Streben aufgespannten Ebene möglich ist, wobei zwei der gegenüberliegenden Streben immer parallel sind. In einer der parallelen Streben ist ein doppelwirkender Pneumatikzylinder 6 eingebaut, der die Länge der Strebe ändert, in die er eingebaut ist. Auf der anderen Strebe ist die Winkeleinstelleinheit 8 montiert, die einen Endanschlag 7' für den zu verbauenden Türtypen bereitstellt, der sein Pendant auf dem Pneumatikzylinder 6 hat, so dass der Verfahrweg des Pneumatikzylinders 6 begrenzt wird. Diese Begrenzung des Verfahrwegs wirkt auch begrenzend auf die Drehbewegung um das Drehgelenk 5 und ist somit auch begrenzend für die Montageausrichtung des Türgreifers 1 bezüglich der Drehbewegung. Mit dem Wahlschalter 14 im Bereich der Griffe, die für den Werker an dem Türgreifer 1 montiert sind, kann der zu montierende Türtyp ausgewählt werden. Der pneumatische Wahlschalter 14 steuert die Winkeleinstelleinheit 8, die dann den entsprechenden Endanschlag 7' für den zu verbauenenden Türtypen bereitstellt. Hingegen wird die Bewegung des Pneumatikzylinders 6 von dem pneumatischen Schalter 13 gesteuert.
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3 zeigt den Türgreifer 1 mit seiner Aufhängung 2 mit Sicht auf den Kippmechanismus, der die Kippbewegung um das Kippgelenk 4 reguliert. In dem Zusammenhang zeigt 4 eine Detailansicht der Winkeleinstelleinheit 8 und des Pneumatikzylinders 6. Analog zum Drehmechanismus funktioniert auch der Kippmechanismus und so wird auch dieser über den pneumatischen Schalter 13 und den pneumatischen Wahlschalter 14 gesteuert.
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In 5 bis 7 ist die Winkeleinstelleinheit 8 gezeigt, die sechs unterschiedliche Endanschläge bereitstellt und Abmaße von 185 mm × 110 mm × 90 mm hat. In radialer Richtung sind Endanschläge 7' auf der Trommel 9 montiert. Um den mit dem Wahlschalter 14 gewünschten Endanschlag 7' bereitzustellen, wird die Trommel 9 in die passende Position gedreht. Dies geschieht indem einer der sechs Pneumatikzylinder 12 gegen den ihm zugeordneten Endanschlag 7'', der an der verfahrbaren Zahnstange 11 montiert ist, drückt, die wiederum das an die Trommel 9 gekoppelte Zahnrad 10 bewegt. Dabei sind die einfachwirkenden Pneumatikzylinder 12 parallel zur Zahnstange 11 angeordnet und einer der Pneumatikzylinder 12 ist in entgegengesetzter Richtung der anderen fünf Pneumatikzylinder 12 ausgerichtet, um die Rückstellung der verfahrbaren Zahnstange 11 zu gewährleisten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserieteilgreifer (Türgreifer)
- 2
- Aufhängung
- 3
- Handhabungsgerät
- 4
- Kippgelenk
- 5
- Drehgelenk
- 6
- Positioniereinheit (Pneumatikzylinder)
- 7
- Endanschlag an der Positioniereinheit
- 7'
- Endanschlag an der Trommel
- 7''
- Endanschlag an der verfahrbaren Zahnstange
- 8
- Winkeleinstelleinheit
- 9
- Trommel
- 10
- Zahnrad
- 11
- verfahrbare Zahnstange
- 12
- Pneumatikzylinder
- 13
- Bewegungssensor (Schalter)
- 14
- Wahlschalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1283154 B1 [0004]
- EP 1144240 B1 [0004]
- DE 3342570 A1 [0005]
- DE 29801942 U1 [0007]
