-
Transporteinrichtung fUr im Fließbandverfahren
-
bearbeitbare Autokarosserien Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung
für im Bließbandverfahren bearbeitbare Autokarosserien unter Benutzung eines kontinuierlich
bewegten Hauptförderers, an dem die zu bearbeitende Karosserie in hängender horizontaler
Tage mittels eines aus Tragarmen bestehenden Gehänges befestigbar ist.
-
Ein wesentliches Problem im Arbeitsprozeß der fliesenden Automobilfertigung
betrifft die Körperhaltung der Arbeiter. Durch eine konstruktive änderung im Fließbandverlauf
soll durch die Erfindung eine gUnstige ergonomische Arbeitshaltung ermöglicht werden.
-
Bei der speziellen Arbeitsaufgabe handelt es sich um Schweißarbeiten
an der Rohkarosse.
-
In vielen Industriezweigen, im besonderen in der Schwerindustrie,
und eben auch in der Automobilfertigung trifft man heute noch auf unverhältnismäßig
hohe physische Belastungen. Ein großer Teil dieser Anforderungen beruhen nur auf
der Tatsache, daß bei der Arbeit eine unginstige Körperhaltung eingenommen wird.
In manchen Fällen läßt sich das zwangsläufig gar nicht vermeiden, Jedoch gibt es
eine ganze Anzahl von Arbeitssituationen, bei denen durch unnötige Körperbelaatung
Arbeitsenergie verloren geht.
-
Die Folgen solcher ungünstigen Körperhaltungen bei der Arbeit sind
in jedem Fall negativ zu beurteilen. Für den arbeitenden Menschen ergeben sich langfristig
gesehen, die härtesten Folgen durch den Ausfall seiner Arbeitskraft infolge von
Invalidität. Aber auch im betriebswirtschaftlichen Bereich sind negative Merkmale
ansutreffen. Minderung des Sachleistungsergebnis, Anstieg der Lohnkosten, große
Fluktuation, Unfallgefahr durch Brmüdun6 und schließlich die geringe Kapazitätsausnutzung
beim Ausfall der Arbeitsperson. Außerdem ist dann für eine Neueinstellung immer
ein gewisser Aufwand an Werbung und auch an Einarbeitungszeit für die neue Arbeitskraft
notwendig. Schließlich und endlich ergeben sich auch volkswirtschaftliche Folgen
einer solchen Arbeitssituation. Hier wären hauptsächlich die enormen Soziallasten
zu erwähnen, die Ja vom Staat für die geschädigte Person erbracht werden müssen.
-
Alle diese criinae sprechen also für die Beseitigung von ungünstigen
Körperhaltungen im Arbeitsprozeß, damit auch eine mcglichst minimale Beanspruchung
zu vollem Arbeitsergebnis führt.
-
Eine extrem ungünstige Eörperhaltung ist in den meisten Fällen gerade
in der Automobilfertigung anzutreffen.
-
Fig. 1 zeigt eine solche bekannte Arbeitssituation, die in fast jeder
Automobilproduktion vorkommt.
-
Die Arbeitsperson steht unter der Rohkarosse und führt Schweißarbeiten
an der wagenunterseite aus. Dabei ist besonders darauf zu achten, daß die Tätigkeit
nicht im Stillstand vor sich geht. Die Rohkarosse bewegt sich mit der Geschwindigkeit
des Fließbandes (3-5m/min.). Mit fast der gleichen Geschwindigkeit muß sich die
Arbeitsperson bei einigen Schweißarbeiten mitbewegen.
-
Die gesamte ergonomische Analyse dieser Tätigkeit läßt auf eine sehr
hohe Belastung der Arbeitsperson schließen.
-
Der Hauptteil dieser Belastung wird durch die ungünstige Körperhaltung
hervorgerufen. Durch die statische Haltearbeit (Schweißzeit über o,5 min) tritt
fernerhin eine enorme Beanspruchung des Blutkreislaufs auf, wodurch dann Ermijdungserscheinungen
auftreten. Dieser Effekt wird dann noch dadurch verstärkt, daß die Fließbandarbeit
immer eine gewisse Monotonieerscheinung mit sich bringt. Aus diesen Tatsachen sind
die meisten Unfallquellen abzuleiten.
-
Es besteht daher die Aufgabe, die Transporteinrichtungen für im Fließbandverfahren
bearbeitbare Karosserien so auszubilden, daß eine gtinstige Körperhaltung bei der
Arbeit ermöglicht wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Tragarme horizontalgelenkig
ausgebildet sind und längs einer Bearbeitungsstrecke
neben dem
Hauptförderer ein Wendeförderer vorgesehen ist, der mindestens einen gelenkigen
hrz zum Anschluß an die Karosserie aufweist und relativ zum Hauptförderer derart
ansteigend bzw. abfallend verläuft, daS die Karosserie längs einer ersten Förderstrecke
aus ihrer horizontalen tage um 900 um eine horizontale Drehachse in eine vertikale
tage gedreht, längs einer zweiten Förderstrecke in dieser Lage gefördert und längs
einer dritten Förderstrecke wieder in die horizontale Ausgangslage zurückgedreht
wird.
-
Die herkömmliche Art, Automobilkarossen im Fließband aufzuhängen,
besteht hauptsächlich in der Art, daß die Einhängepunkte vorn und hinten in den
Dach- oder Wandverstrebungen angebracht sind. Cber ein spezielles Gehänge, das mit
seinen Lastaufnahmepunkten in die Einhängepunkte eingreift, ist die Karosse mit
dem Fließband verbunden.
-
Um die Karosse in eine gedrehte Lage zu bringen, würden sich grundsätzlich
zwei Möglichkeiten anbieten: 1. Jedes einzelne Gehänge wird konstruktiv so ausgebildet,
daß eine Drehung um 900 möglich wird.
-
2. Die Drehung wird von außen her über einen zweiten Förderer eingeleitet.
Dabei braucht das vorhandene Gehänge nur gelenkig unterbrochen werden, damit eine
Drehbewegung möglich wird (siehe Fig. 2).
-
Von den beiden Möglichkeiten ist die zweite Variante, nämlich die
erfindungsgemäße Lösung, wesentlich kostengünstiger, da hier nur ein neues Fördersystem
benutit wird und auch alle vorhandenen Bauteile benutzt werden. Bei der ersten
X6glichkeit
m te dagegen jedes einzelne Gehänge komplett neu gestaltet werden. AuI?erdem benötigt
dann Jedes Gehänge eine 1£iitriebsvorrichtung.
-
Um die "Über-Kopf-Arbeit" in eine "Vor-YLopf-Arbeit" umzuwandeln,
wird die Karosse mittels eines zweiten Förderers, nämlich des Wendeförderers, von
der alten horizontalen Lage, in eine neue vertikale lage gezogen bzw. gedreht (siehe
Fig. 2).
-
Die ergonomische Analyse der Arbeitssituation bei Anwendung der Erfindung
ergibt ein wesentlich günstigeres Bild im Vergleich zur alten Arbeitshaltung. Die
physischen Belastungen in der neuen Arbeitshaltung sind etwa um die nIalfte gesunken.
Die neue Körperhaltung verlangt wesentlich weniger Energieaufwand als die alte Arbeitshaltung.
Auch wird die Unfall quelle (durch die rückwärtige Bewegung bei der alten Arbeitshaltung)
sehr gemindert, da ja die neue Körperhaltung ("Vor-Kopf") eine wesentlich freiere
Bewegung erlaubt.
-
Um die ganze Wagenunterseite in der gedrehten Lage bearbeiten zu können,
werden vorzugsweise Podeste vorgesehen, die stufenförmig ausgebildet sind. In Jeder
Stufe kann ein Arbeitshöhenbereich "geschweißt" werden, wobei man mit einem Arbeitsplatzwechsel
(alle volle Stunde) in den einzelnen Höhenbereichen, der Monotonie des Fließbandprozesses
entgegenwirken kann.
-
Die genaue Bestimmung der einzelnen Arbeitshöhenbereiche hängt natfirlich
ton der Lage der Schweißnähte ab. Ferner
muß auch darauf geachtet
werden, daß die Schweißstellen, also die Wagenunterseite, so nah wie möglich an
die Arbeitaperson herangeholt werden, da sich die Ausstreckung des Armes beim Schweißen
immer in einem Mehrverbrauch an körperlicher Energie äußert.
-
Insgesamt gesehen ist die komplette Arbeitssituation wesentlich verbessert
worden. Der Arbeitsplatz kann bei der neuen Stellung der Karosse wesentlich besser
beleuchtet werden. Dadurch wird die Sicherheit am Arbeitsplatz erhöht. Die Arbeitagüte
steigt, weil bei der alten "aber Kopf- Arbeit" die nervliche Beanspruchung erheblich
stärker war, als bei der neuen Stellung. Die Arbeit kann Jetzt ~präziser" ausgeführt
werden. Nicht zu vergessen wäre auch der psychologische Faktor. Eine ungünstige
Körperhaltung ruft in jedem Fall eine Ablehnung der gesamten Tätigkeit in der betreffenden
Stellung hervor. Dadurch steigt dann zwangsläufig die Fluktuationarate am betreffenden
Arbeitsplatz.
-
Für die neue Arbeitssituation wird naturlich auch eine neue Kalkulation
notwendig. Hierbei ergeben sich Senkungen der Lohnkosten um etwa 3 - 4 %. Außerdem
kann mit einer Ersparnis der Erholungazeitzuschläge für die Arbeit von etwa 10%
gerechnet werden, da die Regenerationszeit,bedingt durch die bessere Eörperhaltung,
erheblich verkijrzt wird.
-
Dies sind natürlich wichtige positive Merkmale, die eine solche Produktionsumstellung
auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht, äußerst günstig erscheinen lassen.
-
Es ist sehr vorteilhaft, wenn die Lagenänderung der Karosserie zwecks
Erreichung der gewtinschten Arbeitshöhe in der gedrehten Lage durch einen gegensätzlichen
Steigungsverlauf des Haupt- und des Wendeförderers herbeiführbar ist. Dadurch, nämlich
durch den relativ verschiedenen Steigungsverlauf der beiden Förderer, wird die Drehung
der Karosserie um die horizontale Gelenkachse der Tragarme bewirkt, und dadurch,
daß man zwecks Ausfihrung der ersten Drehung den Wendeförderer ansteigen und den
Hauptförderer in seinem Verlauf abfallen läßt, wird gleichzeitig erreicht, daß sich
die Karosserie nicht nur gedreht sondern auch noch eine geeignete Arbeitshöhe erreicht
hat.
-
Die übrigen wesentlichen Merkmale sind in den weiteren Patentansprüchen
in Verbindung mit entsprechenden Zeichnungshinweisen erwähnt, so daß an dieser Stelle
auf eine Wiederholung verzichtet wird.
-
Die Erfindung wird anhandeines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den nachfolgend benannten Zeichnungen erläutert, soweit die Zeichnungen nicht
für sich selbst sprechen.
-
Die Figuren 1 und 2 zeigen, wie schon erwähnt, in Gegenüberstellung
die bisherige und die nach der Erfindung erreichbare Arbeitsstellung von Arbeitern
gegenüber der Karosserie bei der Ausführung von Schweißarbeiten (als Beispiel) am
Karosserieboden.
-
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen, wie später noch im einzelnen erläutert
wird, den erfindungswesentlichen Yerlauf,
Aufbau und Ausbildung
sowie Zusammenwirken der beiden Förderer beim kontinuierlichen Fördern und Drehen
der Karosse längs der genannten drei Förderstrecken.
-
Aus den drei Ansichten gemäß Figur 6 geht der vorteilhafte Aufbau
des Gehänges hervor, das zwecks Ausffihrung der erfindungsgemäßen Lösung vorzugsweise
eingesetzt wird.
-
Figur 7 veranschaulicht in zwei Darstellungen den vorzugsweisen Aufbau
eines Gelenkarmes als Verbindungsmittel zwischen dem als Kreuzge]enkkettenförderer
ausgebildeten Wendeförderer und einer Karosserie.
-
Figur 8 zeigt in einer Schnittdarstellung und in einer Seitenansicht
den grundsätzlichen vorteilhaften Aufbau des als Wendeförderer benutzten Kreuzgelenkkettenförderers.
-
Figur 9 veranschaulicht Aufbau und Anschlußmöglichkeiten einer vorderen
und einer hinteren Spannstütze, die vorzugsweise zwecks zusätzlicher Sicherung der
Karosserie am Gehänge angebracht werden.
-
Figur 10 zeigt einen Sicherungshalter mit mehreren dargestellten Einzelheiten,
dessen Zweck in einer Sicherung und Stabilisierung der vertikalen Lage der Karosserie
längs der genannten zweiten Förderstrecke besteht.
-
Der erfindungsgemäß erreichbare neue Fließbandverlauf ohne Stillstand
zum Drehen der Karosse gestaltet sich im wesentlichen wie folgt, wobei insbesondere
auf die Figuren 3, 4 und 5 und auch auf die dortigen Anmerkungen verwiesen wird:
Die
Anfangshöhe des Rauptförderers ("Power and Free") wird von der bisherigen Lage im
konventionellen Profuktionsprozeß übernommen.
-
Aus dieser Höhe erfolgt nun eine Steigung bis auf eine endgültige
Ausgangshöhe für den Drehvorgang. Der folgende waagerechte Abschnitt hat genau die
Länge eines gesamten Gehänges (siehe auch Fig. 6).
-
Nach dieser waagerechten Streckenfiihrung erfolgt eine Neigung der
Hauptförderbahn.
-
Kurz vor diesem Neigungsabschnitt wird der Wendeförderer (Kreuzgelenkketten#förderer#;
siehe Fig. 8), durch einen Verbindungsarm (siehe Fig. 5 und 7) mit der Karosse verbunden.
Der Wendeförderer hat nun ganz genau die gegengesetzte Streckenführung wie der Hauptförderer,
d.h., er steigt in dem gleichem Maß an, wie sich der Hauptförderer neigt.
-
Mit anderen Worten: durch die gegenläufige Bewegung der beiden Förderer
in vertikaler Richtung wird die Karosse, die ja fest mit beiden Fördersystemen verbunden
ist, gedreht.
-
Am Ende dieser Wendestrecke hat die Karosse die gedrehte vertikale
Endstellung von 900. Nun folgt der Streckenabschnitt, in dem die gesamten Arbeitsvorgänge
"Vor-Kopfn ausgeführt werden können.
-
An diese Arbeitsstrecke schließt sich dann "spiegelbildlich" noch
einmal der eben beschriebene Streckenverlauf
an, d.h., die Karosse
wird aus ihrer um 900 gedrehten Lage wieder zurückgedreht, und hat am Ende der hinteren
Wendestrecke wieder die normal horizontale Lage wie ganz zu Anfang am Beginn der
Betrachtung (siehe Fig. 5).
-
Die Höhe der Karosse in der Brbeitsstrecke ist so gewählt, daß der
untere erste Arbeitshöhenbereich der Wagenunterseite auf einer ergonomisch günstigen
Arbeitshöhe liegt. Die weiteren Arbeitshöhenbereiche werden vorzugsweise mit Hilfe
von Podesten erreicht. Dabei ist jedoch immer darauf zu achten, daß eine günstige
Arbeitshöhe Vor-Kopf ermöglicht wird.
-
Um die beschriebenen Drehvorgänge insgesamt kontinuierlich durchführen
zu können, erhält der Wendeförderer folgenden Streckenverlauf (siehe Fig. 5): Nach
dem Zuriickdrehen der Karosse in die waagerechte Anfangsstellung am Ende der Fließbandstation
wird der Verbindungsarm gelöst und von der Karosse getrennt. Durch einen horizontalen
180°- Umkehrbogen wird der Wendeförderer wieder zum Anfang der Station zurilckgeführt,
Hier kann der Verbindungsarm dann erneut in eine Karosse eingehangen werden. Der
Wendeförderer läuft also endlos, vom Einhängen zum Aushängen am Ende der Station
wieder zum Einhängen am Stationsanfang, kontinuierlich durch.
-
Zu dem gesamten Streckenverlauf noch einige wichtige Anmerkungen:
Der Streckenabschnitte, für die Drehung speziell, müssen gleich lang sein. Bei Voraussetzung
von gleicher Geschwindigkeit der beiden Förderer müssen die einzelnen Streckenabschnitte,
also die Neigungsstrecke beim Hauptförderer und auch die Steigungsstrecke des Wendeförderers,
gleiche Länge aufweisen. Ist dies nicht der Fall, kann eine Verformung der Karosse
eintreten, da die einander zugeordneten
Punkte der beiden Fördersysteme
nicht immer an gleichen Orten sind. Die gesamte Streckenführung ist also so projektiert,
daß bei Synchronlauf der beiden Förderer teme keine unterschiedlichen Wegstrecken
der einzelnen Festpunkt zurückgelegt werden können. Lediglich der Versatz der Anfangspunkte
von Haupt- und Wendeförderer ruft ein Nachlaufen des Wendeförderers hervor. Diese
Wegdifferenz wird aber durch die spiegelbildliche Streckenführung zum Zurückdrehen
der Karosse wieder aufgehoben.
-
Außerdem ist der Verbindungsarm konstruktiv so gestaltet, daß eine
Schrägstellung durch die Bewegungsfreiheit der Gelenke ermöglicht wird. Der Verbindungsarm
(siehe Fig. 7) besteht aus vier Gliedern und hat drei Gelenke. Er kann durch die
Drehung in den Gelenken jeder Bewegung der Karosse folgen und sich so optimal auf
Jeden Lastfall einstellen.
-
Die einzelnen Längen der Glieder des Verbindungsarms sind so gewählt,
daß ein günstiger kinetischer Drehvorgang bei optimal kleinem Raum- und Platzbedarf
ablaufen kann.
-
Das zur Lastaufnahme der Karosse dienende Gehänge, das mit dem Hauptförderer
verbunden ist, läßt sich in vielen Automobilproduktionen wiederfinden. Für den Drehvorgang
sind jedoch einige Änderungen notwendig. Die gelenkige Unterbrechung der beiden
Tragarme ist unerläßlich, denn dadurch entsteht erst eine feste Drehachse (siehe
Fig. 6).
-
Zum besseren Einsatz, aber auch für die große Variationsbreite, ist
der hintere Tragarm auf Rollen verschiebbar in
einem Langloch angeordnet
worden. Damit nun die Lastaufnahmepunkte immer fest in den dafür vorgesehenen Arretierungslöchern
der Karosse sitzen, ist folgende Maßnahme vorgesehen.
-
Unter die mittleren Vierkantrohre der hinteren und vorderen Gehängearme
werden Spannstützen gesetzt. Diese Vorrichtungen werden gegen den Boden der Karosse
abgestützt.
-
Im vorderen Bereich wird hierfür eine Vorrichtung aus einem Hebelsystem
mit verstellbarem Gewindeschloß verwendet.
-
Diese Spannstütze läßt sich so einstellen, daß immer eine optimale
Spannwirkung entsteht. (siehe Fig. 9).
-
Bei der hinteren Spannstiitze ist kein Hebelsystem angebracht. Die
Stütze wird einfach zwischen Vierkantrohr und Rückwand des Karosseninnenraums eingeschoben.
An dieser Rückwand ist fast immer ein geeigneter I.astaufnahmepunkt wie z.B. Träger
oder Blechlaschen von Verstrebungen zu finden. Durch die eingebaute Feder und den
Arretierungsstift garantiert diese Spannatütze immer eine konstante Lage der Karosse.
-
Die beiden Spannstützen sind also Sicherungselemente, die das Herausrutschen
der Aufnahmestücke aus den entsprechenden Einhängepunkten der Karosse verhindern
sollen.
-
Um eine zusätzliche Sicherung gegen das Lösen der Karosse aus der
gedrehten 90° - Stellung zu bekommen, wird vorzugsweise ein Sicherungshalter gemäß
Fig. 10 vorgesehen. Der Halter besteht aus einem Gestänge, das zweimal gelenkig
unterbrochen ist. Er wird oben am Wendeuförderer angebracht und hat unten seinen
Einhängepunkt in der Karosse. Dieser Einhängepunkt hängt natürlich von den konstruktiven
Gegebenheiten der Karosse ab (evtl. Fahrzeugrahmen in den Radkästen). Das Ein- und
Aushängen des Halters geschieht
jeweils am Anfang und am Ende der
Strecke, in der die Karosse um 900 gedreht befördert wird.
-
Nach dem Aushängen des Sicherungshalters wird dieser eingeklappt und
genau wie der Verbindungsarm mittels des Wendeförderers zum Stationsanfang zurückbefördert.
-
Dort kann er wieder benutzt werden.
-
Zum Einhängepunkt des Verbindungsarms (Fig. 7) noch eine Anmerkung:
Der Einhängepunkt ist in den Zeichnungen am Wagenheberrohr und Stabilisatortopf
angeordnet worden. Er kann natürlich auch an einer anderen Stelle angeordnet werden.
-
Das richtet sich selbstverständlich nach den konstruktiven Gegebenheiten
der Karosse.