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Die Erfindung betrifft einen Spannrahmen
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Ein derartiger Spannrahmen ist aus
der
DE 36 06 058 C2 bekannt.
Der Spannrahmen ist mit mehreren Spanneinrichtungen, Absteckungen
und dgl. ausgerüstet
und dient zum Spannen von Blechteilen von Fahrzeugrohkarosserien
in einer Bearbeitungsstation, insbesondere einer Framingstation,
in der die zunächst
lose zusammengeführten
Karosserieteile geheftet und in eine geometrisch bestimmte Form
gebracht werden. Diese Framingstation oder auch sogenannten Geo-Station
ist Bestandteil einer Fertigungsanlage. Sie ist längs einer
Transferlinie in eine Reihe aufeinander folgender Bearbeitungsstationen
mit nachfolgenden Ausschweißstationen
etc. eingereiht. Die Spannrahmen werden mittels einer Rolllagerung über ein
Schienensystem mit einem Schleppförderer hängend zugeführt. In der Bearbeitungsstation
sind außerdem
beidseits der Transferlinie Rahmenmagazine mit Gestellen angeordnet,
in denen die Spannrahmen hängend
geführt
und gelagert sind. Der Rahmenwechsel erfolgt mittels eines schwenkbaren
Endstücks
des Schienensystems.
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Aus der
DE 299 13 612 U1 ist ein
anderer Spannrahmen für
eine Prototypenstation bekannt. Der Spannrahmen ist in einem flurgebundenen
und auf Schienen verfahrbaren Rahmengestell gehalten.
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Aus der
DE 28 10 822 A1 ist eine
Geo-Station bekannt, in der die Spannrahmen mittels Rollführungen
an Schienen hängend
in die Geo-Station verfahren und ggf. noch eingeschwenkt werden.
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Die
EP 0 579 160 A1 offenbart eine andere Geo-Station
mit Spannrahmen, die über
ein kombiniertes Schienen-Schlittensystem
und Trommelmagazine gehandhabt werden.
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Die
DE 196 31 661 A1 betrifft Bearbeitungsmaschinen
oder Bearbeitungszentren für
die Holzbearbeitung. Für
den Holztransport zwischen verschiedenen Bearbeitungsplätzen ist
ein schienengebundener Luftkissenförderer mit aneinander angepassten
Schlitteneinheiten und Tragschienen vorgesehen.
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Die
DE 40 10 383 A zeigt einen konventionellen
Hub-Shuttle für
einen taktweisen Bauteiltransport durch eine Reihe verschiedener
Bearbeitungsstationen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
verbesserten Spannrahmen und eine hierfür angepasste Peripherie aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
im Hauptanspruch.
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Die Luftkissenanordnung des Spannrahmens
zur bodenseitigen Abstützung
hat den Vorteil, dass der Bauaufwand für die Führung, die Lagerung und den
Transport des Spannrahmens kleiner als beim Stand der Technik ist.
Bau- und wartungsaufwändige
Schienenführungen
mit Rollenlagern können
entfallen. Zudem lässt
sich der Spannrahmen durch die Luftkissenanordnung wesentlich flexibler als
mit der vorbekannten starren Schienenführung bewegen. Die Luftkissenanordnung
und ihr Hub können
außerdem
in vorteilhafter Weise zur genauen Rahmenpositionierungen verwendet
werden.
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Die Luftkissenanordnung kann unterschiedlich
gestaltet sein. Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Flurführung mit
einer Luftkissenanordnung an der Unterseite der Spannrahmen. Die
Gewichtskraft des Spannrahmens wird dabei von ein oder mehreren
Luftgleitkissen aufgenommen. Die Reibung spielt praktisch keine
Rolle mehr, wobei durch die Massen- und Reibungsreduktion deutlich
weniger Bewegungsenergie erforderlich ist. Die Führungsgenauigkeit ist nur dort
vorhanden, wo sie auch benötigt
wird. Zwischen der Lager-und
Einsatzstelle der Spannrahmen ist keine besondere mechanische Führung am
Boden erforderlich. Die Bewegung der Spannrahmen kann durch eine
beliebig gestaltete Zustelleinrichtung erfolgen, die wegen des Wegfalls der
Traglastübernahmen
relativ schwach ausgebildet sein kann. Die Spannrahmen können hierbei
von einem Zustellroboter oder auch von Hand bewegt werden. Durch
die flurgebundene Führung
sind alle Freiheitsgrade der Rahmenbewegung in der Ebene möglich. Hierbei
ist ferner eine Betriebsmittelversorgung der Spannrahmen extern über die
Zustellvorrichtung oder auf andere Weise möglich.
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Besondere Vorteile ergeben sich durch
eine höhere
Flexibilität,
geringere Kosten und bessere Instandhaltungsbedingungen der beanspruchten Spannrahmen
im Vergleich zum Stand der Technik. Bei einer Flurführung kann
außerdem
der Aufbau der Bearbeitungsstation und insbesondere des Stationsgestells
vereinfacht und verbilligt werden. Zum Beispiel kann die Grundplatte
einer Bearbeitungsstation entfallen, die dann nur noch aus vier
eingemessenen Ecksäulen
und einer Bodenspanntechnik mit Hubeinrichtung bestehen kann. Dies
hat zudem den Vorteil, dass die Karosserieförderer niedriger bauen können und
dass auch die Fahrzeugkarosserie auf niederigerem Niveau über dem
Boden transportiert werden kann.
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Durch den Einsatz der beanspruchten Spannrahmen
kann die Stationstechnik vereinfacht und verbilligt werden. Insbesondere
kann die Rahmenzustellung durch ohnehin vorhandene Roboter bewirkt
werden, die mittels einer Wechselkupplung nach der Rahmenpositionierung
ein Bearbeitungswerkzeug aufnehmen und andere Funktionen durchführen können. Die
Roboter werden hierdurch besser ausgelastet. Eine separate Fördertechnik
für den Spannrahmentransport
ist entbehrlich oder kann je nach Ausführungsform durch einen mehrgliedrigen Schwenkarm
oder dergleichen vereinfacht und verbilligt werden.
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Durch die Vereinfachungen am Spannrahmen
und am Stationsaufbau ergibt sich mehr Platz und Bewegungsfreiheit
für die
Karosseriebearbeitung. Diese ermöglicht
das Fügen
der Karosserieteile mit einem robotergeführten oder spannrahmengebundenen
Remote-Laser-Kopf mit langer Brennweite zum Schweißen, Löten oder
dgl.. Hierdurch kann die Zahl der benötigten Bearbeitungsgeräte, insbesondere
der mehrachsigen Industrieroboter noch weiter verringert werden.
Auf beiden Seiten der Station bzw. der Transferlinie genügt ein Roboter,
der sowohl den Spannrahmen zustellt, wie auch die Karosseriebearbeitung
durchführt.
Zur Vergrößerung seines
Arbeitsbereichs kann dieser Roboter eine zusätzliche Roboterachse, insbesondere
eine Fahrachse parallel zur Transferlinie haben.
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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 schematische Draufsicht auf eine Bearbeitungsstation mit zwei
robotergeführten Spannrahmen
mit Luftkissenanordnung,
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2:
eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsstation von 1,
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3:
eine Variante der Bearbeitungsstation von 1 und 2 mit
Rahmenmagazinen für
mehrere unterschiedliche Spannrahmen und einer abgewandelten Zustellvorrichtung,
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4:
eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsstation gemäß 3,
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5:
einen Spannrahmen mit Teilen eines Stationsgestells in Seitenansicht
und
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6:
eine Draufsicht auf eine Variante der Bearbeitungsstation in Verbindung
mit einer Remote-Laser-Technik.
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Die Erfindung betrifft einen Spannrahmen (6,7)
zum Spannen von Werkstücken
(5), insbesondere Fahrzeugkarosserien oder Karosserieteilen
für deren
Bearbeitung, z.B. Fügeoperationen,
Schweißen,
Löten oder
dergleichen. Die Erfindung betrifft ferner eine mit ein oder mehreren
derartigen Spannrahmen (6,7) ausgerüstete Bearbeitungsstation
(1). In den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen
sind verschiedene Varianten von Bearbeitungsstationen (1)
mit Spannrahmen (6,7) dargestellt.
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Der Spannrahmen (6,7)
ist mit einer Luftkissenanordnung (11) für den reibungsarmen
Transport ausgestattet. Ansonsten kann der Spannrahmen (6,7)
eine beliebige Form und Ausbildung haben. Er kann z.B. aus einem
im wesentlichen rechteckigen Rohrrahmen bestehen, an dem an den
erforderlichen Stellen Spanneinrichtungen, Absteckeinrichtungen und
dergleichen Werkzeuge oder Geräte
angebracht sind. Zudem können
am Spannrahmen (6,7) Schweißköpfe oder dergleichen andere
Komponenten zum Bearbeiten oder Handhaben der Werkstücke (5)
angebracht sein.
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In der bevorzugten und in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform
ist die Luftkissenanordnung (11) an der Unterseite oder
seitlich am Spannrahmen (6,7) angebracht und stützt diesen
auf dem Stationsboden (3) reibungsarm ab. Die Luftkissenanordnung
(11) kann ein- oder mehrteilig sein. In der bevorzugten
Ausführungsform
besteht sie aus mehreren nebeneinander angeordneten Luftkissenelementen
(12), die als Luftgleitkissen ausgebildet sind. Sie bestehen
aus einer Trägerplatte
mit Eckstützen
und einem innen liegenden Luftkissenbalg sowie einer Auftriebskammer.
In der Auftriebskammer wird ein Druckluftpolster mit einem so hohen Überdruck
erzeugt, dass der Spannrahmen (6,7) mit allen
seinen Komponenten und gegebenenfalls auch bestückten Werkstückteilen
angehoben wird und reibungsarm in der nachfolgend beschriebenen
Weise transportiert werden kann.
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Der Spannrahmen (6,7)
kann auf dem Luftkissenpolster über
den Stationsboden (3) nach allen Richtungen bewegt werden.
Der Stationsboden (3) ist hierfür in geeigneter Weise ausgebildet.
Er kann zumindest im Bewegungsbereich des oder der Spannrahmen (6,7)
eine glatte, ebene Betonfläche oder
eine mit Stahl- oder Glasplatten oder dgl. ausgelegte ebene Fläche aufweisen.
In Abwandlung hierzu ist es möglich,
in den Stationsboden (3) rinnenartige Vertiefungen entlang
der gewünschten
Bewegungsbahn des oder der Spannrahmen (6,7) einzulassen und
hierin den Spannrahmen seitlich zu führen.
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Die Luftkissenanordnung (11)
ist mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden und besitzt eine
geeignete Betriebsmittelversorgung (24). Hierfür können am
Spannrahmen (6,7) geeignete Versorgungsleitungen
verlegt werden, die an geeigneter Stelle von außen mit Druckluft und anderen
Betriebsmitteln gespeist werden. Der Spannrahmen (6,7) kann
auch eine eigene mitgeführte
Druckluftversorgung besitzen, so dass von außen nur Energie und Signale
zugeführt
werden. Ansonsten kann der Spannrahmen (6,7) auch
noch die für
die Betätigung der
Spanneinrichtungen und der sonstigen Rahmenkomponenten erforderliche
Betriebsmittelversorgung besitzen.
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Die in den Zeichnungen dargestellte
Bearbeitungsstation (1) kann allein stehend sein oder in eine
Fertigungslinie integriert sein, in der entlang einer Transferlinie
(4) mehrere Bearbeitungsstationen hintereinander angeordnet
und durch ein geeignetes Fördermittel
zum Transport der Werkstücke
(5) verbunden sind. Es kann sich hierbei um eine vollautomatische
Produktionslinie und Bearbeitungsstation (1) handeln. Alternativ
kann die Bearbeitungsstation (1) eine Prototypenstation
mit weitgehend manueller Betätigung
sein.
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Die Bearbeitungsstation (1)
ist in der gezeigten Ausführungsform
eine Framingstation oder Geostation, in der eine Fahrzeugrohkarosse
ihre geometrisch bestimmte Form erhält. In den Zeichnungen ist die
Fahrzeugkarosserie der Übersicht
halber nicht in den Details dargestellt, sondern nur durch ein gestrichelt
gezeichnetes Rechteck symbolisiert. Die Fahrzeugkarosserie (5)
kann bereits mit allen oder ihren wesentlichen Komponenten vor Eintritt
in die Framingstation (1) in einer vorgeschalteten Rüststation (nicht
dargestellt) auf einer Palette oder einem anderen Werkstückträger zusammengestellt
und lose verbunden sein. Alternativ können in der Framingstation (1)
Karosserieteile beigefügt
werden, z.B. ein Dachteil oder Seitenteile, die gegebenenfalls mit
den Spannrahmen (6,7) beigestellt werden. Zu diesem Zweck
kann für
jeden Bearbeitungstakt der Spannrahmen (6,7) neu
mit Bauteilen bestückt
und gewechselt werden. Die Bestückung
kann innerhalb der Framingstation (1) an ein oder mehreren
bevorrateten Spannrahmen (6,7) in einem Rahmenmagazin
(10) mittels ein oder mehrerer Bestückungsgeräte (27) erfolgen.
Die Bestückungsgeräte (27)
können
mehrachsige Industrieroboter, insbesondere sechsachsige Gelenkarmroboter
sein.
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In der Framingstation (1)
sind an der Arbeitsposition (8) und am Werkstück (5)
beidseits der Transferlinie (4) zwei Spannrahmen (6,7)
der beschriebenen Art angeordnet. Für den Werkstückwechsel
können
sie aus der vorgeschobenen Arbeitsposition (8) quer zur
Transferlinie (4) in eine Ruheposition (9) zurückgezogen
werden und Platz für den
Werkstück-
oder Karosseriewechsel machen. 1 zeigt
den einen unteren Spannrahmen (6) in Arbeitsposition (8)
und den anderen oberen Spannrahmen (7) in Ruheposition
(9). Gegebenenfalls können
die Spannrahmen (6,7) in der Ruheposition (9) auch
durch eine Bauteilzuführung
(nicht dargestellt) mit den vorerwähnten Karosseriebauteilen,
z.B. Seitenwandteilen, bestückt
werden. In diesem Fall findet nur der erwähnte Querhub der Spannrahmen
(6,7) zwischen der Arbeits- und Ruheposition (8,9)
statt.
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Wenn die Fertigungsanlage und die
Bearbeitungsstation (1) bezüglich der Werkstück- und
Karosserietypen flexibilisiert werden sollen, ist beidseits der
Transferlinie (4) jeweils mindestens ein Rahmenmagazin
(10) vorhanden, in dem ein oder mehrere Spannrahmen (6,7) bevorratet
werden können.
Das Rahmenmagazin (10) kann eine beliebige Form und ausgestaltung
haben und ggf. mehrere Magazinbereiche aufweisen. Innerhalb der
Bearbeitungsstation (1) befinden sich dann mehrere unterschiedliche Spannrahmen
(6,7), die auf den jeweiligen Werkstück- und
Karosserietyp bezogen und entsprechend ausgestattet sind. Bei einem
Typwechsel werden die Spannrahmen (6,7) ausgetauscht.
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Die Bearbeitungsstation (1)
besitzt ein Stationsgestell (2), welches in der gezeigten
Ausführungsform
aus vier eingemessenen Ecksäulen
besteht, die gegebenenfalls quer über die Transferlinie (4)
portalartig verbunden sind. Bei flurgebundenen Spannrahmen (6,7)
kann eine Grundplatte der Bearbeitungsstation (1) entfallen.
Im Positionierbereich des Werkstücks
(5) befindet sich eine geeignete Bodenspanntechnik mit
einer Hubeinrichtung zur Aufnahme, Positionierung und zum Spannen
der Bodengruppe der Karosserie (5) oder eines Bauteilträgers, beispielsweise
einer Palette.
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Die Spannrahmen (6,7)
werden in der Arbeitsposition (8) durch eine Positioniervorrichtung (13)
positioniert, die in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein
kann. Zur Positionierung in der x- und z-Richtung können ein
oder mehrere Zentrierungen (14), z.B. prismen- oder kegelförmige Indexe
am Stationsboden (3) oder seitlich an den Stationssäulen vorhanden
sein, die mit entsprechenden Aufnahmeöffnungen am Spannrahmen (6,7)
zusammenwirken. Die Zuordnung kann auch umgekehrt sein. Bei derartigen
Zentrierungen (14) wird der Hub der Luftkissenanordnung
(11) ausgenutzt. Beim Ausschalten der Druckluft und dem
Druckabfall in der Auftriebskammer fällt der Luftbalg zusammen,
wodurch der Spannrahmen (6,7) sich ein Stück absenkt.
Diese Absenkung wird für
den Eingriff der Zentrierungen (14) ausgenutzt. Für die Positionierung
des Spannrahmens (6,7) in y-Richtung können Anschläge (15) am Spannrahmen
(6,7) und gegebenenfalls am Stationsgestell (2)
vorhanden sein. In der Arbeitsposition (8) ist dadurch
die Spannrahmenposition exakt bestimmt und festgelegt.
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In der Bearbeitungsstation (1)
sind ein oder mehrere Bearbeitungsgeräte (25,26)
vorhanden, mit denen das Werkstück
(5) bzw. die Fahrzeugkarosserie bearbeitet wird. Die Bearbeitungsgeräte (25,26) sind
vorzugsweise als mehrachsige Industrieroboter, insbesondere sechsachsige
Gelenkarmroboter ausgebildet. Sie tragen an ihrer Roboterhand vorzugsweise
eine Wechselkupplung, mit der unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge
(28) aufgenommen und gegebenenfalls getauscht werden können. Die
Werkzeugzuordnung kann alternativ auch fest sein. In den gezeigten
Ausführungsbeispielen
sind z.B. ein oder mehrere Roboter (25) beidseits der Transferlinie
(4) am Stationsboden (3) angeordnet. Bei einer
portalartigen Ausbildung des Stationsgestells (2) können hierauf
auch ein oder mehrere Portalroboter (26) angeordnet sein.
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Der Transport und die Bewegung der
Spannrahmen (6,7) kann bei einer Prototypenstation
oder dgl., z.B. in der Einricht- und Testphase, manuell erfolgen.
Im regulären
teil- oder vollautomatischen Betrieb der Bearbeitungsstation (1)
erfolgen der Transport und die Zustellung der Spannrahmen (6,7)
mechanisiert und vorzugsweise vollautomatisch mittels einer Zustellvorrichtung
(16). Hierfür
gibt es mehrere unterschiedliche Ausführungsbeispiele.
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In der einfachen Variante von 1 dient z.B. der jeweils
mittlere Roboter (25) als Zustellvorrichtung (16)
und hat die Funktion eines Zustellroboters (17). Durch
die vorzugsweise vorhandene Wechselkupplung können die Zustellroboter (17)
zunächst den
zugeordneten Spannrahmen (6,7) zwischen der Arbeits-
und Ruheposition (8,9) quer zur Transferlinie (4)
hin und her bewegen. Nach der Positionierung des Spannrahmens (6,7)
in der Arbeitsposition (8) können Sie ihn wieder loslassen
und statt dessen ein Bearbeitungswerkzeug (28) aufnehmen.
Mit Hilfe der Zustellroboter (17) ist auch ein Rahmenwechsel
für Wartungs-
oder Umrüstzwecke
möglich.
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Jeder Spannrahmen (6,7)
hat mindestens eine geeignete Andockstelle (23). In der
gezeigten Ausführungsform
befindet sich diese mittig an der Oberseite des Spannrahmens (6,7).
Sie kann alternativ mehrfach vorhanden oder an anderer Stelle, z.B.
an ein oder beiden Rahmenseiten angeordnet sein. An der Andockstelle
(23) können
die Zustellroboter (17) bei der Ausführungsform von (1) mit ihrer
Roboterhand und einer geeigneten Andockvorrichtung (22)
direkt andocken und eine formschlüssige Verbindung zum Spannrahmen
(6,7) herstellen. Sämtliche Schiebe- und Drehbewegungen
des Zustellroboters (17) werden hierbei direkt auf den Spannrahmen
(6,7) übertragen.
Durch die flurgebundene Luftkissenanordnung (11) und deren
Reibungsarmut sind hierfür
nur geringe Zustell- und Bewegungskräfte erforderlich.
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Über
die Andockvorrichtung (22) und die Andockstelle (23)
kann außerdem
die Betriebsmittelversorgung (24) temporär oder dauerhaft
angeschlossen werden. Die erforderlichen Betriebsmittel, wie Druckluft,
Kühlmedien,
Leistungs- und Signalströme etc.
können
vom entsprechend beaufschlagten Zustellroboter (17) übertragen
werden. Gegebenenfalls kann auch eine andere stationäre Betriebsmittelversorgung
(24) vorhanden sein, die über die Positioniervorrichtung
(13), automatische Kupplungen oder auf andere Weise mit
dem Spannrahmen (6,7) verbunden wird. Bei der
in 1 gezeigten einfachen Variante
kann nach dem Abdocken der Zustellroboter (17) die Betriebsmittelversorgung
ggf. abgekoppelt werden.
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3 und 4 zeigen eine andere Variante
der Zustellvorrichtung (16). Sie besitzt ein oder mehrere Schwenkarme
(18), die an einem Ende stationär, z.B. am Stationsgestell
(2) gelagert sind und am anderen Ende eine geeignete Andockvorrichtung
(22) tragen. Die Schwenkarme (18) besitzen einen
geeigneten Zustellantrieb (17).
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Der Schwenkarm (18) kann
in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
besteht er aus zwei über
ein Armgelenk (21) miteinander verbundenen Armteilen (19,20).
Die Schwenklagerung und das Armgelenk (21) des Schwenkarms
(18) haben vorzugsweise vertikale Schwenkachsen, wobei
die Schwenkarme (18) oberhalb der Spannrahmen (6,7)
am Stationsgestell (2) angeordnet und gelagert sind.
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Der Zustellantrieb (17)
kann ein integrierter Antrieb des Schwenkarms (18) mit
ein oder mehreren steuerbaren Elektromotoren oder dergleichen sein, wobei
die Zustellvorrichtung (16) z.B. als sogenannter Scara-Roboter
ausgebildet sein kann. Die Zustellvorrichtung (16) ist
in diesem Fall ein vereinfachter dreiachsiger Roboter mit rotatorischen
Antrieben an der Stationslagerung, am Armgelenk (21) und
an der Andockvorrichtung (22), wobei ferner ein Hubausgleich
für die
Absenkbewegung vorhanden ist.
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Der Zustellantrieb (17)
kann in einer weiteren Variante wiederum von einem Zustellroboter
(17) gebildet werden, der in diesem Fall mit seiner Roboterhand
und einer geeigneten Andockvorrichtung an einer weiteren geeigneten
Andockstelle am Spannrahmen (6,7) angreift und
diesen bewegt. Hierbei kann der Spannrahmen (6,7)
vom Schwenkarm (18) entlang der gewünschten Bahn geführt werden.
Ruf diese Weise kann der beaufschlagte Spannrahmen (6,7) aus
seiner Ruhestellung (9) im Rahmenmagazin (10) in
die Arbeitsposition (8) und zurück gebracht werden. Hierbei kann
er in ggf. überlagerten
Schwenk- und Fahrbewegungen in die Arbeitsposition (8)
eingefädelt
werden.
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In einer weiteren Abwandlung kann
der Zustellroboter (17) ggf. direkt am Schwenkarm (18)
angreifen und diesen bewegen. Zudem können externe Antriebe oder
Transportmittel, z.B. fahrerlose und ferngesteuerte, z.B. induktiv
geführte
Transportsysteme als Zustellvorrichtung (16) oder in Verbindung
mit dem Schwenkarm (18) oder einer anderen Rahmenführung als
Zustellantrieb (17) eingesetzt werden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform
hat das Rahmenmagazin (10) an geeigneter Stelle, z.B. an den
vier Stationsecken, jeweils einen Abstellbereich für die Spannrahmen
(6,7) in der Ruhestellung (9). Zur Lagedefinition
können
geeignete Positioniervorrichtungen vorhanden sein. Dies können z.B.
Drehtische, Trommelmagazine, Umlaufmagazine oder andere Rahmenaufnahmen
sein, die ggf. ihrerseits mittels einer Luftkissenanordnung (11)
reibungsarm gelagert sind.
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In den Ruhestellungen (9)
im Rahmenmagazin (10) kann gemäß 3 auch die Bauteilbestückung der
Spannrahmen (6,7) erfolgen. Über vier Schwenkarme (18),
die jeweils an den vier Ecken des Stationsgestells (2)
angeordnet sind, können
die vier Magazinbereiche bedient werden, wobei der Schwenkarm (18)
zum jeweils benötigten
Spannrahmen (6,7) und dessen Andockstelle (23)
bewegt wird und andockt. Durch die Anordnung von vier Schwenkarmen
(18) kann auf beiden Seiten der Transferlinie (4)
bei einem Rahmenwechsel durch die Zustellvorrichtungen (16)
der alte Spannrahmen (6,7) aus der Arbeitsposition
(8) entfernt und in die benachbarte Magazinposition auf
der einen Seite befördert
werden, während
gleichzeitig von der anderen Seite her ein anderer Spannrahmen (6,7)
in die frei gewordene Arbeitsposition (8) gebracht wird.
Dieser längs
der Transferlinie (4) ablaufende Rahmenwechsel kann taktweise
mit jedem neuen Werkstück
(5) wiederholt werden. Eine solche Vorgehensweise empfiehlt
sich, wenn die Spannrahmen (6,7) in der Ruhestellung
(9) im Rahmenmagazin (10) mit Bauteilen bestückt werden.
Wenn eine Bauteilbestückung
nicht erforderlich ist oder im Bereich der Arbeitsposition (8)
durchgeführt
wird, kann der beschriebene Rahmenwechsel in größeren Abständen und erst bei einem Typwechsel der
Werkstücke
(5) bzw. Karosserien erfolgen.
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Bei der in 3 und 4 gezeigten
Ausführungsform
kann die Andockverbindung in der Arbeitsposition (8) aufrecht
erhalten bleiben. In diesem Fall bleibt der beaufschlagte Schwenkarm
(18) mit dem Spannrahmen (6,7) an der
Andockstelle (23) verbunden. Dies ermöglicht eine permanente Betriebsmittelversorgung
vom Stationsgestell (2) aus. Die Zustellroboter (17)
haben in diesem Fall nur eine Transport- und Zustellfunktion für den Schwenkarm
(18) bzw. den Spannrahmen (6,7) und können nach
dem loslassen ein Bearbeitungswerkzeug (28) greifen. An den
vier Magazinbereichen können
jeweils mehrere Rahmenstellplätze
bzw. unterschiedliche Spannrahmen (6,7) vorhanden
sein, die einer weiteren Flexibilisierung der Bearbeitungsstation
(1) dienen. Wenn innerhalb dieser Magazinbereiche unterschiedliche Spannrahmen
(6,7) angedockt werden sollen, wird dies über den
Zustellroboter (17) und eine entsprechende Fernsteuerung
der Andockvorrichtung (22) bewirkt.
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Die Bearbeitungswerkzeuge (28)
können von
beliebiger Art sein. In der gezeigten Ausführungsform von 1 bis 3 handelt
es sich um elektrische Widerstandspunktschweißzangen. Diese können eventuell
in unterschiedlichen Ausführungen
vorhanden sein und von den Robotern (25,26) nach
Bedarf mittels einer entsprechenden Werkzeugmagazinierung gewechselt
werden.
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6 zeigt
eine Variante, bei der die Bauteile des Werkstücks (5) bzw. der Karosserie
durch ein Laserschweißverfahren
gefügt
werden. In diesem Fall ist beidseits der Transferlinie (4)
im Bereich der Arbeitsposition (8) jeweils nur ein Roboter
(25) vorhanden, der sowohl als Bearbeitungsroboter wie auch
als Zustellroboter (17) fungieren kann. Der Roboter kann
zur Vergrößerung seines
Arbeitsbereichs eine zusätzliche
Roboterachse (29), z.B. eine längs der Transferlinie (4)
ausgerichtete Fahrachse besitzen. Diese Zusatzachse (29)
kann auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen Verwendung finden.
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Das Bearbeitungswerkzeug (28)
ist in diesem Fall als Remote-Laser-Kopf (30) ausgebildet, der
vom Roboter (25) geführt
wird und eine Brennweite von beispielsweise 400 bis 600 mm hat.
Der Remote-Laser-Kopf (30) kann zum Schweißen, Löten, Kleben
mittels Laserstrahl oder zu anderen beliebigen Zwecken eingesetzt
werden. Nach dem Abkoppeln vom zugeordneten Spannrahmen (6,7)
kann der Roboter (25) den Remote-Laser-Kopf (30)
greifen und auf seiner Transferlinienseite entlang des Werkstücks (5)
bewegen. Der Remote-Laser-Kopf (30) kann zudem eine geeignete
Einrichtung, z.B. bewegliche Scannerköpfe zur Erzeugung einer zusätzlichen
eigenständigen
Laserstrahlbewegung haben. Die Steuerung erfolgt über den
Roboter (25). Alternativ kann statt des Remote-Laser-Kopfs
(30) ein konventioneller Laserkopf mit kürzerer Brennweite
eingesetzt werden.
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Der Spannrahmen (6,7)
kann in der Arbeitsposition (8) abgedockt sein und bietet
genügend
Freiraum für
den Durchgriff des Schweißroboters
(25) mit dem Remote-Laser-Kopf (30) und zum Erreichen
der gewünschten
Bearbeitungsstellen am Werkstück
(5). Der Laserstrahl kann beispielsweise von einer zentralen
Laserquelle (31) erzeugt und auf geeignete Weise über Spiegel
oder Lichtleitkabel zu den Remote-Laser-Köpfen (30) geführt sein.
Die Bearbeitungsstation (1) ist hierbei außenseitig
entsprechend zum Laserstrahlschutz abgeschirmt.
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Bei der in 6 gezeigten Bearbeitungsstation (1)
kann ein Rahmenmagazin (10) in ähnlicher Ausbildung wie bei 3 und 4 vorhanden sein. Der jeweils einzelne
Zustellroboter (17) kann hierbei auf seiner Transferlinienseite
beide Magazinbereiche beaufschlagen. Hierbei können auch die eingangs beschriebenen
Schwenkarme (18) zum Einsatz kommen.
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Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen
sind in verschiedener Weise möglich.
Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können beliebig
untereinander kombiniert und vertauscht werden.
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Die Luftkissenanordnung (11)
kann statt als Flurlagerung als Hängelagerung ausgebildet sein. Hierfür können z.B.
mehrere mit Druckluft beaufschlagte Schienen in erhabener Position
an der Bearbeitungsstation (1) vorhanden sein, an denen
die Spannrahmen (6,7) hängend über entsprechende Lagerköpfe geführt sind.
Das Druckluftgleitkissen wird hierbei zwischen den Schienen und
den Lagerköpfen
gebildet. Über
Weichen können
unterschiedliche Abstellplätze
im Rahmenmagazin (10) bedient werden. Daneben sind beliebige
andere Lagerungsvariationen mit Luftgleitkissen möglich.
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Variabel ist ferner die Stationsausbildung und
die Gestaltung der einzelnen oder mehrfach vorhandenen Zustellvorrichtung
(16). Statt Schwenkarmen können konventionelle gerade
Förderer
verwendet werden, welche die Spannrahmen (6,7)
parallel zur Transferlinie (4) auf ihren Luftgleitkissen
hin und her schieben. Über
einen zweiten geeigneten Förderer
kann an der Arbeitsposition (8) der Querhub zum Zustellen
der Spannrahmen (6,7) erfolgen, wobei ebenfalls
das reibungsarme Luftgleitkissen ausgenutzt wird.
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- 1
- Bearbeitungsstation,
Framingstation
- 2
- Stationsgestell
- 3
- Stationsboden
- 4
- Transferlinie
- 5
- Werkstück, Palette
- 6
- Spannrahmen
- 7
- Spannrahmen
- 8
- Arbeitsposition
- 9
- Ruheposition
- 10
- Rahmenmagazin
- 11
- Luftkissenanordnung
- 12
- Luftkissenelement
- 13
- Positioniervorrichtung
Spannrahmen
- 14
- Zentrierung,
Prisma
- 15
- Anschlag
- 16
- Zustellvorrichtung
Spannrahmen
- 17
- Zustellantrieb,
Zustellroboter
- 18
- Schwenkarm
- 19
- Armteil
- 20
- Armteil
- 21
- Armgelenk
- 22
- Andockvorrichtung,
Roboterhand
- 23
- Andockstelle
- 24
- Betriebsmittelversorgung
- 25
- Bearbeitungsgerät, Roboter
- 26
- Bearbeitungsgerät, Roboter
- 27
- Bestückungsgerät, Roboter
- 28
- Bearbeitungswerkzeug
- 29
- zusätzliche
Roboterachse, Fahrachse
- 30
- Remote-Laser-Kopf
- 31
- Laserquelle