DE29712202U1 - Einbauanlage für Fahrzeugteile - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Einbauanlage für Fahrzeugteile

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Einbau von Fahrzeugteilen, insbesondere Fahrzeugscheiben, in Fahrzeugkarosserien mit den Merkmalen im Oberbegriff des &iacgr;&ogr; Hauptanspruchs.

Eine solche Einbauanlage für Fahrzeugscheiben ist aus der Praxis bekannt. Sie besteht aus einer Zuführstation für die Fahrzeugscheiben, einer nachgeschalteten Bearbeitungsstation, in der die Scheiben gereinigt, mit Primer sowie mit einer Kleberaupe beschichtet werden und einer nachfolgenden Montagestation, in der die vorbereiteten Scheiben und Fahrzeugkarosserien montiert werden. Für die Bearbeitungsvorgänge und für die Montage am Ende ist eine genaue und bekannte Scheibenlage wichtig. Zur Lagebestimmung wird beim Stand der Technik eine mechanische Zentriereinrichtung eingesetzt, die mit beweglichen Fingern die Scheiben an den Rändern fassen und in eine Soll-Lage bringen. Diese Technik ist problematisch, wenn in der gleichen Anlage verschiedene Typen von Fahrzeugkarosserien und Scheiben gefahren werden.

Die US-A-4,670,974 zeigt eine ähnliche robotergestützte Scheibenmontage, bei der die extern vorbereitete Scheibe zugeführt und ebenfalls über eine mechanische Zentriereinheit mit Tastfingern für die Aufnahme seitens des Roboters vorpositioniert wird. Diese mechanische Zentrierung findet an der Montagestelle statt.

Die DE-C-35 39 797 und DE-C-37 16 232 befassen sich mit der lagerichtigen Montage einer Fahrzeugscheibe im Karosserieausschnitt. Sie gehen davon aus, daß die bereits an anderer Stelle vorbereitete Scheibe lagegerecht zur Aufnahme für den Roboter vorpositioniert ist oder daß der Roboter mit seinem mitgeführten Vermessungssystem die Scheibenlage im Stapel noch einmal kontrolliert und dann exakt die Scheibe greift. Dieser Vermessungsvorgang findet erst an der Montagestelle kurz vor Einbau der Scheibe

&iacgr;&ogr; statt.

Die EP-A-O 072 277 offenbart eine ähnliche Montagevorrichtung für eine Scheibe. Auch hier greift der Roboter die Scheiben aus einer vorbestimmten und mechanisch zentrierten Aufnahmelage in einem Stapel. Die Zentrierung erfolgt über mechanische Anschläge.

Die DE-C-33 42 570 und die DE-C-35 31 243 befassen sich mit der Montage von Türen oder deren Teilen in einer Karosserieöffnung. Hierbei geht es wiederum nur um eine exakte Montage und Positionierung dieser Fahrzeugteile an der Montagestelle. Hierbei wird vor allem der Karosserieausschnitt vermessen. Das Fahrzeugteil hingegen wird aus einer vorbestimmten Lage aufgenommen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Anlage zum Einbau von Fahrzeugteilen aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

An die Stelle der mechanischen Zentrierung tritt bei der Erfindung ein berührungsloses Vermessungssystem, das vorzugsweise als optisches Vision-System mit mehreren Kameras ausgebildet ist. Das Vermessungssystem ermittelt die Ist-Lage der Fahrzeugteile, insbesondere der Scheiben, auf einem Träger und übermittelt die Positionsdaten und gegebenenfalls auch die hieraus ermittelten

Lageabweichungen an eine Einrichtung zur Lagefehlerkorrektur.

Das optische Vermessungssystem hat den Vorteil, daß es beliebige Arten und Größen sowie eine beliebige Zahl von Fahrzeugteilen auf dem Träger vermessen kann. Für die Anpassung an verschiedene Scheiben- und Fahrzeugtypen ist lediglich eine Anpassung der Software in dem computergestützten Vermessungssystem erforderlich. Dadurch &iacgr;&ogr; können beliebig viele Scheiben- und Fahrzeugtypen im freien Mix gefahren werden.

Das berührungslose Vermessungssystem hat darüber hinaus den Vorteil, daß es wesentlich weniger bauaufwendig und deutlich kostengünstiger als eine auf verschiedene Typen ausgelegte mechanische Zentriereinrichtung ist. Zudem arbeitet das Vermessungssystem präziser als ein mechanisches Zentriersystem.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Lagekorrektur der Fahrzeugteile, insbesondere der Scheiben, auf dem Träger erst am Ende des Prozesses im Bereich der Montagestation erfolgen muß. In der bevorzugten Ausführungsform werden die ermittelten Positionsdaten und gegebenenfalls auch die Lageabweichungen an die Steuerung von ein oder mehreren Robotern übermittelt, die die anfallenden Bearbeitungsvorgänge am Fahrzeugteil durchführen. Dabei übernehmen diese Roboter das Fahrzeugteil mitsamt seiner Fehllage und korrigieren ihr Bewegungsprogramm nach der Fehllage. Dadurch entfallen aufwendige Positioniereinrichtungen zur Korrektur von Lagefehlern. In der Montagestation erhalten die dort befindlichen Roboter ebenfalls die Positionsdaten bzw. Lagefehler übermittelt und können dann mit ihren Greifwerkzeugen unter Korrektur ihres Bewegungsprogramms das Fahrzeugteil derart kontrolliert greifen, daß die Zuordnung von Greiiwerkzeug und Scheibe wieder korrekt ist

und die Montage ordnungsgemäß und ohne Fehler durchgeführt werden kann.

Für die Lageermittlung der Fahrzeugteile, insbesondere Fahrzeugscheiben, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum einen können die Konturen, insbesondere die Ränder und Ecken, abgetastet werden. Zum anderen ist es aber auch möglich, die Fahrzeugteile mit Referenzmarken auszurüsten, aus deren Lage, Form oder sonstigen Eigenschaften der Typ, &iacgr;&ogr; die Größe, die Lage und sonstige relevante Merkmale ablesbar sind.

Die erfindungsgemäße Einbauanlage eignet sich für alle Arten von Fahrzeugteilen. Besondere Vorteile ergeben sich für Fahrzeugscheiben, die besonders empfindlich in der Handhabung und Bearbeitung sind. Hier kommen "die Vorzüge des berührungslosen Vermessungssystems besonders zum Tragen.

in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 : eine komplette Einbauanlage in einer schematischen Übersichtsdarstellung und

Figur 2 : einen Ausschnitt der Anlage im Bereich

der Bearbeitungsstation mit dem Vermessungssystem.

Figur 1 und 2 zeigen eine Einbauanlage (1) für Fahrzeugteile (2) an Fahrzeugkarosserien (3), die entlang einer Transferlinie (4) durch die Anlage (1) bewegt werden. Die Fahrzeugteile (2) können beliebiger Natur sein. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Fahrzeugscheiben (2). Dies können alle Arten von Scheiben (2), d. h. Frontscheiben, Heckscheiben und Seitenscheiben sein.

Die Einbauanlage (1) ist zur beidseitigen Bearbeitung der Fahrzeugkarosserien (3) links und rechts der Transferlinie (4) angeordnet, wobei auf der einen Seite die Frontscheibe und die linken Seitenscheiben und auf der anderen Seite die Heckscheibe und die rechten Seitenscheiben gehandhabt und bearbeitet werden.

Die Einbauanlage (1) besitzt dazu auf jeder Seite der Transferlinie (4) jeweils eine Zuführstation (5) mit einer nachgeordneten Bearbeitungsstation (6) und einer folgenden Montagestation (7), die in Reihe hintereinander entlang der Transferlinie (4) angeordnet sind. Die Scheiben (2) werden auf einem Träger (9) mittels eines Fördermittels

(8) durch die Stationen (5,6,7) transportiert. Der Träger

(9) ist z. B. als rahmenförmige Palette ausgebildet, auf der mehrere Scheiben nebeneinander angeordnet und gehalten werden können. Das Fördermittel (8) besteht aus einer Schienenbahn, die sich parallel zur Transferlinie (4)

erstreckt und auf der mehrere Träger (9) angeordnet sind. Das Fördermittel (8) hat entsprechend geeignete Greifwerkzeuge zum positionsgenauen Erfassen der Träger (9) . Die Träger (9) sind untereinander gleichartig. Sie können zum Wechsel von Scheibentypen ausgetauscht werden oder haben mehrfach verwendbare Haltewerkzeuge, so daß unterschiedliche Scheibentypen auf ein und demselben Träger (9) gehalten werden können.

In der Zuführstation (5) werden die von extern angelieferten Scheiben (2) auf einen bereitstehenden Träger (9) aufgelegt. Dies kann z. B. von Hand oder mittels eines automatischen Zuführwerkzeugs geschehen. Die Lage der Scheiben (2) auf dem Träger (9) ist dabei relativ ungenau.

In der nachgeordneten Bearbeitungsstation (6) werden die Scheiben (2) für die spätere Montage vorbereitet. Sie werden dabei z. B. gereinigt, anschließend mit einem Primer beschichtet und zuletzt mit einer am Scheibenrand umlaufenden Kleberaupe versehen, über die die vorbereitete Scheibe dann im Fensterausschnitt der Fahrzeugkarosserie (3) befestigt werden kann. Diese drei und eventuell weitere Bearbeitungsvorgänge werden von Robotern (13,14,15) durchgeführt, die z. B. im Kreis angeordnet sind.

Wie Figur (2) im Detail verdeutlicht, ist in der Bearbeitungsstation (6) eine Transporteinrichtung (12) angeordnet, die den Träger (9) mit den Scheiben (2) vom Fördermittel (8) übernimmt, zu den Robotern (13,14,15) zur Durchführung der Reinigung, des Primerauftrags und des Raupenauftrags etc. bringt und am Ende wieder auf das bereitstehende Fördermittel (8) zum Weitertransport in die Montagestation (7) abgibt. Die Transporteinrichtung (12) kann beliebig ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform besteht sie aus einem Karussell mit vier

Armen, an deren Enden geeignete Greifwerkzeuge angeordnet sind. Diese Greifwerkzeuge können wahlweise den ganzen Träger (9) oder die Scheiben (2) einzeln oder im Satz direkt greifen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfassen die Greifwerkzeuge die Scheiben direkt und heben alle Scheiben gemeinsam vom Träger (9) ab. Nach der Bearbeitung werden die Scheiben wieder gemeinsam auf einen bereitstehenden leeren Träger (9) abgegeben. Bei dieser Variante sind zwei Träger (9) auf dem Fördermittel (9)

&iacgr;&ogr; unterwegs, von denen einer zwischen der Zuführstation (5) und der Bearbeitungsstation (6) und der andere zwischen der Bearbeitungsstation (6) und der Montagestation (7) hin und her pendelt.

An der Schnittstelle oder Übergabestelle (18) zwischen dem Fördermittel (8) und der Transporteinrichtung (12) ist ein berührungslos arbeitendes Vermessungssystem (10) angeordnet, das vorzugsweise als Vision-System mit mehreren Kameras ausgebildet ist. Derartige Vision-Systeme sind an sich bekannt. Sie können die Kontur der Scheiben oder signifikante Punkte an den Scheiben (2) optisch erfassen und daraus verschiedene Informationen über Lage, Scheibentyp, Scheibengröße und dergleichen andere Eigenschaften ermitteln. Dabei können die Kameras zwei oder mehr Ränder, Eckbereiche oder sonstige relevante Konturbereiche abtasten. Die Scheiben (2) können alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Referenzmarken beliebiger Art und Größe aufweisen. Die Referenzmarken geben in codierter Form die relevanten Daten der betreffenden Scheibe (2) wieder. Sie können sich in Form, Größe, Zahl, Zuordnung zu anderen Konturbereichen und sonstige Informationseigenschaften unterscheiden.

Beim berührungslosen Abtasten ermittelt das Vermessungssystem (10) zumindest die Positionsdaten der Scheiben (2) an der Übergabestelle (18) bzw. auf dem Träger (9). Diese Positionsdaten können auch Informationen

über die Größe und den Typ der jeweiligen Scheibe (2) beinhalten. Außerdem kann das Vermessungssystem (10) gegebenenfalls einen Vergleich der ermittelten Ist-Lage der Scheiben (2) und ihrer Soll-Lage durchführen und die Lageabweichungen ermitteln. Das Vermessungssystem (10) ist mit einem Rechner ausgerüstet, der ein oder mehrere Mikroprozessoren mit ein oder mehreren Speichern für Programm-, Betriebs- und Werkstückdaten oder dergleichen andere Dateninformationen beinhaltet. Über diesen Rechner

&iacgr;&ogr; werden nicht nur die Kamerabilder ausgewertet und die Positionsdaten ermittelt. Es können hier auch anhand entsprechender gespeicherter Vorgaben die besagten Lageabweichungen nach Art und Größe berechnet werden.

Das Vermessungssystem (10) gibt zumindest die Positionsdaten und gegebenenfalls auch die Lageabweichungen an eine Einrichtung zur Lagefehlerkorrektur weiter. Dies kann eine geeignete Positioniereinheit sein, die die Scheiben (2) in ihrer Fehlposition erfaßt und in ihre Soll-Lage bringt. Dies kann z. B. an der Übergabestelle (18) geschehen.

In der bevorzugten Ausführungsform werden jedoch die Positionsdaten bzw. die Lageabweichungen an eine vorzugsweise gemeinsame Steuerung (17) der Roboter (13,14,15) in der Bearbeitungsstation (6) gemeldet. Diese Steuerung (17) korrigiert dann entsprechend die Programmund Bewegungsabläufe der Roboter (13,14,15), wodurch die Lagefehler kompensiert und die entsprechenden Reinigungs- und Auftragswerkzeuge an die richtigen Stellen der Scheiben (2) zugestellt und entlangbewegt werden. Auf der Transporteinrichtung (12) bleibt der ermittelte Lagefehler erhalten, so daß alle drei Roboter (13,14,15) in gleicher Weise die Lageabweichungen berücksichtigen und in ihrem Bearbeitungsprozeß kompensieren müssen.

Die Lageabweichungen bleiben auch bei der erneuten Abgabe der Scheiben (2) bzw. des Trägers (9) an das Fördermittel (8) zum Weitertransport in die Montagestation (7) erhalten. Die für den jeweiligen Scheibensatz bzw. den jeweiligen Träger (9) ermittelten Positionsdaten bzw. Lageabweichungen werden im Vermessungssystem (10) und/oder in der Steuerung (17) gespeichert und über die verschiedenen Bearbeitungspositionen mitgeführt. Die Bearbeitungsstation (6) arbeitet taktweise, wobei alle drei Roboter (13,14,15) gleichzeitig die Scheiben (2) bearbeiten. Dabei durchläuft der Scheibensatz (2) schrittweise nacheinander die vier Bearbeitungspositionen, wobei an der Übergabestelle (18) jeweils ein Scheibensatz (2) in den Bearbeitungszyklus eingeschleust und zugleich ein fertig bearbeiteter Scheibensatz am Ende des Kreises wieder ausgeschleust und auf das bereitstehende Fördermittel (8) abgegeben wird. In diesem Kreislauf werden die Positionsdaten bzw. Lageabweichungen mitgeführt.

Die Positionsdaten bzw. Lageabweichungen werden vorzugsweise auch an die Montagestation (7) übermittelt, in der ebenfalls ein oder mehrere Roboter (16) angeordnet und vorzugsweise auf die gleiche Steuerung (17) geschaltet sind. Erst in der Montagestation (7) werden vorzugsweise die Lagefehler korrigiert, indem die Roboter (16) mit ihren Greifwerkzeugen unter Berücksichtigung der Lageabweichungen derart mit einer berichtigten Zustellung greifen, daß die Scheiben in der korrekten Einbaulage erfaßt und gehalten werden können. Die Scheiben (2) sind dann den Greifwerkzeugen bzw. dem Bearbeitungsprogramm der Roboter (16) richtig zugeordnet und können exakt in an sich bekannter Weise im Scheibenausschnitt der Fahrzeugkarosserien (3) montiert werden.

Abweichungen des gezeigten Ausführungsbeispiels sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen kann die mehrstellige Bearbeitungsstation (6) statt einer Kreisform auch linear aufgebaut sein. Außerdem können in den Bearbeitungszyklus beliebige Zusatzfunktionen und Bearbeitungsstellen eingefügt werden. Dies gilt auch für die Bereiche zwischen der Zuführstation und der Bearbeitungsstation (6) sowie der Montagestation (7). Außerdem kann die Einbauanlage (1) statt der gezeigen zwei Linien beidseits der Transferlinie (4) auch eine beliebige andere Anordnung bzw. einen anderen Aufbau haben. Beliebig variabel sind ferner der Aufbau der Stationen (5,6,7) sowie die konstruktive Gestaltung und die Zuordnung des Fördermittels (8), der Träger (9) und der Transporteinrichtung (12) sowie der Roboter (13,14,15,16). Anstelle von Robotern können auch andere Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden. Das Vermessungssystem (10) kann ferner auch an einer anderen Stelle vor der Bearbeitungsstation (6) angeordnet sein und sich z. B. auch an der Zuführstation (5) oder auf dem Bereich zwischen den Stationen (5,6) befinden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Kameras (11) über den Scheiben (2) bzw. dem Träger (9) angeordnet. Sie können sich aber auch an einer beliebig geeigneten anderen Stelle befinden. Anstelle von Kameras (11) kann das berührungslos arbeitende Vermessungssystem (10) auch andere geeignete Sensoren oder sonstige berührungslos arbeitende Taster oder dergleichen beliebig andere Einrichtungen zur Ermittlung der verschiedenen scheibenrelevanten Informationen, insbesondere der Positionsdaten aufweisen. Die Steuerung (17) ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel als eine anlagenübergreifende Steuerung ausgebildet. Sie kann alternativ auch aus mehreren Einzelsteuerungen bestehen, die untereinander zum Datenaustausch verbunden sind. Hierbei sind ebenfalls beliebige Variationen in Aufbau und Verschaltung möglich.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Einbauanlage

2 Fahrzeugteil, Fahrzeugscheibe 3 Fahrzeugkarosserie

4 Transferlinie

5 Zuführstation

6 Bearbeitungsstation, Scheibenvorbereitung

7 Montagestation &iacgr;&ogr; 8 Fördermittel

9 Träger

10 Vermessungssystem

11 Kamera

12 Transporteinrichtung, Karussell 13 Roboter, Reinigung

14 Roboter, Primerauftrag

15 Roboter, Raupenauftrag

16 Roboter, Scheibenmontage

17 Steuerung

18 Übergabestelle

Claims (8)

SCHUTZANSPRÜCHE

1.) Anlage zum Einbau von Fahrzeugteilen, insbesondere Fahrzeugscheiben, in Fahrzeugkarosserien mit mindestens einer Zuführstation, einer Bearbeitungsstation und einer Montagestation für die auf einem Träger befindlichen Fahrzeugteile sowie einer Einrichtung zur Lagebestimmung der Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder an der Bearbeitungsstation (6) ein berührungsloses Vermessungssystem (10) angeordnet ist, das die IST-Lage der Fahrzeugteile (2) auf dem Träger (9) ermittelt und die Positionsdaten an eine Einrichtung zur Lagefehlerkorrektur übermittelt.

2.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessungssystem (10) als optisches Visionsystem mit mehreren Kameras (11) ausgebildet ist.

3.) Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessungssystem (10) mit der Steuerung (17) von ein oder mehreren Robotern (13,14,15) in der Bearbeitungsstation (6) verbunden ist und der Steuerung (17) die Positionsdaten und gegebenenfalls die Lageabweichungen übermittelt, wobei die Steuerung (17) das Bewegungsprogramm der Roboter (13,14,15) entsprechend korrigiert.

4.) Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessungssystem (10) mit der Steuerung (17) von ein oder mehreren Robotern (16) in der Montagestation (7) verbunden ist und der Steuerung (17) die Positionsdaten und gegebenenfalls die Lageabweichungen übermittelt, wobei die Steuerung

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(17) das Bewegungsprogramm der Roboter (16) entsprechend korrigiert.

5.) Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationen (5,6,7) durch ein Fördermittel (8) verbunden sind, das ein oder mehrere Träger (9) zur Aufnahme von jeweils mindestens einer Fahrzeugscheibe (2) aufweist.

6.) Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (6) eine Transporteinrichtung (12) aufweist, die den Träger (9) und/oder die Fahrzeugteile (2) vom Fördermittel (8) übernimmt, zu den Robotern (13,14,15) für die Bearbeitungsvorgänge, z.B. Reinigung, den Primerauftrag, den Kleberaupenauftrag oder dgl., bringt und nach der Bearbeitung wieder an das Fördermittel (8) abgibt.

7.) Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessungssystem (10) an der Ubergabestelle (18) zwischen Fördermittel (8) und Transporteinrichtung (12) angeordnet ist. ~

8.) Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (11) des Vermessungssystems (10) über dem Träger (9) angeordnet sind und die Scheibenränder und/oder Referenzmarken an den Scheiben (2) abtasten.