DE3724329C2 - Spannvorrichtungseinheit zur Karosseriemontage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtungseinheit zur Karosseriemontage in einer Montagestraße gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der DE 28 10 822 A1 bekannt ist.

Aus dieser Druckschrift ist ein bewegbarer Spannrahmen mit mehreren individuell für einen Fahrzeugtyp ausgebildeten Spannvorrichtungen bekannt, der außerdem Positionsvorrichtungen aufweist. Zur Fixierung der zu verschweißenden oder zu montierenden Fahrzeugteilen werden diese in den am Spannrahmen vorgesehenen Spannvorrichtungen in einer bestimmten Relativlage zueinander fest eingespannt und anschließend zu den einzelnen Fertigungsstationen überführt. Zur exakten Positionierung der einzelnen Teile benötigt die Vorrichtung zusätzlich weitere, individuell auf den Fahrzeugtyp abgestimmte Spannvorrichtungen, die stationär an der jeweiligen Bearbeitungsstation angeordnet sind und dabei jeweils unabhängige Spann- und Positioniervorrichtungen bilden. Das heißt, daß bei dieser Spannvorrichtung bei einem Fahrzeugtypenwechsel sowohl die Spannvorrichtungen am Spannrahmen als auch die stationären Spannvorrichtungen an den einzelnen Bearbeitungsstationen ausgetauscht werden müssen. Spannwerkzeuge sind jedoch aufwendige und damit teuere Einrichtungen, so daß ein häufiger Wechsel die Rentabilität einer Spannvorrichtung ganz abgesehen von den dabei auftretenden langen Stillstandzeiten erheblich verschlechtert.

Aus der DE 36 07 020 A1 ist ein Spannwerkzeug bekannt, das in sich eine Klemmeinrichtung zum Verspannen des jeweiligen Karosserieteils aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Spannvorrichtungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine einfache Anpassung der Spannvorrichtung an unterschiedliche Typen von Kraftfahrzeugen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung der rahmenseitigen Spannelemente als Spannschablone, auf der die einzelnen Fahrzeugteile lediglich aufgelagert werden, können die stationären Fixiereinrichtungen als universelle Klemmeinrichtungen vorgesehen werden, die erfindungsgemäß zur Positionierung der Fahrzeugteile relativ zueinander sowie relativ zur Bearbeitungsstation mit der Spannschablone in Wirkeingriff kommen. Das bedeutet, daß die Erfindung einem neuen Funktionsprinzip folgt, wobei nämlich das Zusammenwirken der individuellen Schablone auf dem bewegbaren Spannrahmen mit den universellen als Klemmeinrichtungen ausgebildeten Spannmechanismen eine einzige Spannvorrichtung bildet, deren eine Spannbacke quasi durch die Schablone und die andere Spannbacke durch die Klemmeinrichtungen dargestellt ist. Bei einem Fahrzeugtypenwechsel ist demzufolge lediglich ein Austausch der rahmenseitigen Spannelemente erforderlich, so daß die Stillstandzeiten minimiert werden können und der finanzielle Aufwand eingeschränkt werden kann.

Die Erfin­ dung wird mit der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bewegbare Spannvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der bevorzug­ ten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der bewegbaren Spannvorrichtung von Fig. 1 mit einer Mehrzahl von entfernbaren Spann­ schablonen;

Fig. 3 eine Frontansicht der bewegbaren Spannvorrichtung von Fig. 1 und 2 mit einem teilweise im Schnitt dar­ gestellten Förderer zur Bewegung der Spannvorrichtung;

Fig. 4 eine Frontansicht einer ortsfesten Spannvorrichtung zur Darstellung ihrer Lagebeziehung zu der bewegbaren Spannvorrichtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht der ortsfesten Spannvorrichtung von Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtungen, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.

Gemäß Fig. 1 besteht die bewegbare Spannvorrichtung 1 aus einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen 2 und einer Viel­ zahl von vom Rahmen 2 vorstehenden, lösbar gehaltenen Spann­ schablonen 3, die ausschließlich für ein Karosserieteil W gefertigt und am Rahmen 2 lösbar angebracht sind, um das Karosserieteil W, das im gezeigten Beispiel ein Seiten­ teil ist, in seiner Lage zu halten. Die bewegbare Spannvor­ richtung 1 ist an den Seitenteilen des Rahmens 2 mit Rollen 6a und 6b ausgestattet, so daß der Rahmen auf Schienen 5a und 5b (Fig. 3), die auf einem Fundament 4 abgestützt sind, fahren kann. An vom mittigen Teil des Rahmens 2 entfernten Stellen sind, wie die Fig. 1 zeigt, Bezugsbohrungen 7 zur Aufnahme von noch zu beschreibenden Bezugszapfen vorhanden.

Der Rahmen 2 ist aus einem dünnwandigen Stahlblech gefertigt und hat einige Querträger, so daß er, wenn das Karosserieteil W auf ihm gelagert wird, eine leichte Durchbiegung erfährt. Die Rollen 6b des Rollensatzes sind mit einer kegelstumpfför­ migen Kehle versehen und laufen auf der Schiene 5b, welche mit einer aufwärts gerichteten kegelstumpfförmigen Laufflä­ che, die in die Kehlen der Rollen 6b eingreift, versehen ist, wie Fig. 3 zeigt, um ein Abrutschen von den Schienen zu unterbinden. Die bewegbare Spannvorrichtung 1 wird von einem verfahrbaren Wagen 8 (Fig. 3) getragen, welcher auf einer zwischen den Schienen 5a und 5b befestigten Schiene 7′ läuft. Der Wagen 8 besteht aus einem oberhalb der Schiene 7′ durch einen Rollensatz 9 getragenen jochartigen Bock 10, der längs der Schiene 7′ frei bewegbar ist. Ein am Bock 10 ruhendes Zuggestell 11 hat eine Klammer, die zum Festhalten des Rahmens 2 frei angehoben und abgesenkt werden kann, einen Motor 12, der mit einem Reduktionsgetriebe versehen ist, und einen Stromabnehmer 14, der von einer längs der Schiene 7′ angeordneten Speiseschiene 13 Elektroenergie zuführt.

Längs der Fahrbahn der bewegbaren Spannvorrichtung 1 ist, wie die Fig. 4, 5 und 6 zeigen, eine ortsfeste Spannvorrich­ tung 15 angeordnet, die die bewegbare Spannvorrichtung 1 in ihrer Lage hält. Hebeböcke 18 mit Schienen 17a und 17b, die jeweils den Schienen 5a und 5b entsprechen, sind auf einer Richtplatte 16 der ortsfesten Spannvorrichtung 15 ange­ ordnet. Die Hebeböcke 18, die sich an vier zueinander beab­ standeten Stellen auf der Richtplatte 16 befinden, sind je­ weils mit einem vertikal einstellbaren Tragelement 20 verse­ hen, welche Stützböcke 19 tragen, die die Schienen 17a und 17b unmittelbar abstützen. Lenkerarme 21 und Stangen 22 (s. Fig. 4, 5 und 6) verbinden alle vier Hebeböcke 18, so daß die vier vertikal einstellbaren Tragelemente 20 miteinan­ der betätigt werden. Mit einem der Lenkerarme 21 (s. Fig. 5) ist die Kolbenstange eines Arbeitszylinders 23 verbunden, um über die vertikal einstellbaren Tragelemente 20 und die Stützböcke 19 die Schienen 17a und 17b anzuheben. Die Hebe­ böcke 18, die mit einem Zahnstangen- und Ritzelmechanismus ausgestattet sind, wandeln die Schwenkbewegung des Lenkerar­ mes 21 in eine Vertikalbewegung des Tragelements 20 um. Die bewegbare Spannvorrichtung 1 , die durch den verfahrbaren Wagen 8 (s. Fig. 3) über die Schienen 5a und 5b gezogen wor­ den ist, kann sich auf die Schienen 17a und 17b an auf den von der Richtplatte 16 getragenen Hebeböcken 18 bewegen. Durch die Tragelemente 20, die durch die Kolbenstange des Arbeitszylinders 23 vertikal eingestellt werden, wird die bewegbare Spannvorrichtung angehoben oder abgesenkt. Auf der Richtplatte 16 sind Bezugsblöcke 24 zur Lagerung des Rah­ mens 2, welcher auf die Blöcke 24 durch die Hebeböcke 18 abgesenkt wird, vorgesehen. An den Bezugblöcken 24 sind erste Klemmeinrichtungen 25 angeordnet, um den Rahmen 2 auf den Blöcken 24 festzulegen. Eine erste Klemmeinrichtung 25 besteht aus einem drehbaren und vertikal bewegbaren Klemmarm 26 sowie einem Stellantrieb 27, um den Klemmarm 26 zum Fest­ legen des Rahmens 2 auf den Bezugsblöcken 24 zu betätigen. Bei diesem Festlegen wird der Rahmen 2, der eine flexible Konstruktion ist, aus- oder geradegerichtet und vertikal positioniert. Bezugszapfen 28, die vertikal in die bereits erwähnten Bezugsbohrungen 7 des Rahmens 2 einzuführen sind, werden durch einen Arbeitszylinder 29 (s. Fig. 3), welcher an der Richtplatte befestigt ist, in geregelter Weise betä­ tigt. Wenn der Rahmen durch die Hebeböcke 18 abgesenkt wird, werden unter Steuerung durch den Arbeitszylinder 29 die Be­ zugszapfen 28 in die Bezugsbohrungen 7 eingeführt, womit der Rahmen 2 in seiner Längsrichtung positioniert wird.

An der Richtplatte 16 sind zweite Klemmeinrichtungen 30 an­ geordnet, um das Karosserieteil W an der bewegbaren Spann­ vorrichtung 1, nachdem sie auf den Bezugsblöcken 24 positio­ niert und festgelegt ist, festzuhalten. Jede zweite Klemm­ einrichtung 30 weist Klemmfinger 31 zur Anlage an das Karos­ serieteil W und einen Gelenkmechanismus 32 zur Übertragung der Antriebskraft von einem Arbeitszylinder 33 auf die Klemm­ finger 31 auf. Der Arbeitszylinder 33 liefert die Antriebs­ kraft für Antriebseinrichtungen 34a und 34b, die in Fig. 6 gezeigt sind. Gemäß Fig. 4 klemmt der Klemmfinger 31 das Karosserieteil W gegen die Spannschablone 3a, die ein vom Rahmen 2 entfernbares Teil ist, wie vorher in Verbindung mit den Spannschablonen 3 der Fig. 2 erwähnt wurde.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Spannvorrichtungs­ einheit mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Die bewegbare Spannvorrichtung 1 wird für das eine Untergruppe darstellende Seitenteil der Karosserie eines Automobils ver­ wendet, während die feste Spannvorrichtung 15 an einer Schweißstation angeordnet ist. Im Bereich der festen Spann­ vorrichtung 15 ist eine (nicht dargestellte) Schweißmaschine oder ein Industrieroboter angeordnet. Die Laufschienen 5a und 5b für die bewegbare Spannvorrichtung 1 und die Lauf­ schiene 7′ für den verfahrbaren Wagen 8 können beispiels­ weise in einer Schleifenform verlaufen, wobei eine Mehrzahl von bewegbaren Spannvorrichtungen 1 auf den Schienen 5a und 5b angeordnet ist.

Bei der beschriebenen Anordnung wird das Karosserieteil W zuerst an den Spannschablonen 3 des Rahmens 2 (s. Fig. 1) aufgelagert, und dann wird die bewegbare Spannvorrichtung 1 durch den Wagen 8 auf die ortsfeste Spannvorrichtung 15 verfahren. Sobald die bewegbare Spannvorrichtung 1 auf der festen Spannvorrichtung 15 positioniert ist, wird der Wagen 8 gelöst. Zum Positionieren des Rahmens 2 der bewegbaren Spannvorrichtung 1 auf der festen Spannvorrichtung 15 wird er zuerst auf die Schienen 17a und 17b gebracht und dann bei Absenken der Hebeböcke 18 auf den Bezugsblöcken 24 aufge­ lagert, wobei gleichzeitig die Bezugszapfen 28 in die Bezugs­ bohrungen 7 eingeführt werden, um den Rahmen 2 in der Längs­ richtung festzulegen.

Dann werden die ersten Klemmeinrichtungen 25 betätigt und der Rahmen 2 durch die Klemmarme 26 auf den Bezugsblöcken 24 festgehalten. Da der Rahmen 2 eine flexible Konstruktion aufweist, dienen die Klemmarme 26 auch dazu, den Rahmen 2 gerade und auszurichten. Anschließend werden die zweiten Klemmeinrichtungen 30 betätigt, womit das Karosserieteil W auf den Spannschablonen 3 festgelegt wird. Das Karosse­ rieteil W ist folglich nun für ein Schweißen durch eine (nicht dargestellte) Schweißmaschine an ein anderes, zum Karosserieteil W herangeführtes Karosserieteil bereit. Nach Beendigung des Schweißvorgangs am Karosserieteil W werden die zweiten Klemmeinrichtungen 30 und die ersten Klemmeinrich­ tungen 25 betätigt, um den Rahmen 2 freizugeben. Hierauf werden die Hebeböcke 18 zu der Position ausgefahren, in wel­ cher die Oberflächen der Schienen 17a und 17b mit den Ober­ flächen der Schienen 5a und 5b der bewegbaren Spannvorrich­ tung 1 übereinstimmen und in Verbindung sind. Zu diesem Zeitpunkt wird das montierte Karosserieteil aus der Station durch eine andere Fördereinrichtung abtransportiert. Gleich­ zeitig wird die nächste bewegbare Spannvorrichtung durch den verfahrbaren Wagen. 8 der festen Spannvorrichtung 15 zu­ geführt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spannvorrichtungs­ einheit kann ein Wechsel im Typ des zu montierenden Automo­ bils allein durch Ersetzen der Spannschablonen 3 am Rahmen 2 bewerkstelligt und ermöglicht werden, wodurch die Lei­ stungsfähigkeit in der Vorbereitung der Spannvorrichtungen in hohem Maß gesteigert wird. Da der Rahmen 2 an den Bezugs­ blöcken 24 in der ortsfesten Spannvorrichtung 15 durch die ersten Klemmeinrichtungen 25 eindeutig festgelegt wird, kann das Gewicht des Rahmens vermindert und dessen Konstruk­ tion flexibel gemacht werden, wodurch der Transport der be­ wegbaren Spannvorrichtung 1 erleichtert wird. Weil des weite­ ren die bewegbare Spannvorrichtung 1 lediglich mit einer Bewegung in einer Vorwärtsrichtung geführt wird, besteht keine Notwendigkeit für eine komplizierte Vorrichtung, wie beispielsweise eine Transfer- oder Überführvorrichtung, womit die Anlagekosten und die Anzahl der Transportzyklen vermindert werden.

Wenngleich bei der in Rede stehenden Ausführungsform die Hebeböcke 18 durch einen Zahnstangen- und Ritzelmecha­ nismus vertikal bewegbar sind, so kann dieser Mechanismus durch einen Nockenmechanismus ersetzt werden. Es ist auch klar, daß anstelle der Kombination des Arbeitszylinders 23, der Lenkerarme 21 , der Stangen 22 usw. als Antriebseinrich­ tung für die Hebeböcke 18 ein Mechanismus mit einem Motor und Zahnradgetrieben verwendet werden kann.

In Verbindung der der geschilderten Ausführungsform gemäß der Erfindung wurde ein Seitenteil als Karosserieteil darge­ stellt und beschrieben, jedoch ist der Erfindungsgegenstand für andere Karosserieteile, wie ein Unterteil, ein Dach, eine Motorhaube oder ein oberes Heckteil in gleicher Weise geeignet.

Wie im einzelnen beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß die Spannvorrichtung in ein universelles oder gemeinsames Teil und ein exklusives Teil unterteilt. Da dieses exklusive Teil ein kleines Bauteil darstellt, ist es möglich, allein durch Austausch des exklusiven Teils einer Änderung im Automo­ biltyp zu entsprechen. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit in der Vorbereitung der Spannvorrichtung in hohem Maß gestei­ gert. Da zusätzlich die gesamte Spannvorrichtungseinheit in ein bewegliches und ein ortsfestes Teil unterteilt ist, wobei das ortsfeste Teil mit den Einrichtungen zur Positionie­ rung und Befestigung des bewegbaren Teils am ortsfesten Teil versehen ist, ist es möglich, das Gewicht des bewegbaren Teils zu vermindern und diesem eine flexible Konstruktion zu verleihen, womit die Transport- oder Förderleistung erhöht wird.

Eine Spannvorrichtungseinheit für eine Fahrzeugkarosserie besteht erfindungsgemäß aus einer bewegbaren Spannvorrich­ tung mit einem Rahmen, der eine universelle Ausgestaltung hat und austauschbare Spannschablonen trägt, die ausschließ­ lich für ein bestimmtes Karosserieteil ausgestaltet sind, und aus einer ortsfesten Spannvorrichtung zur Positionierung und Festlegung der bewegbaren Spannvorrichtung. Die ortsfeste Spannvorrichtung umfaßt den Rahmen tragende Hubeinrichtungen, Bezugszapfen, die im Hubbereich der Hubeinrichtungen vorgesehen und in den Rahmen einsetzbar sind, um diesen in der Längsrichtung zu positionieren, Bezugsblöcke zur Posi­ tionierung der Unterseite des Rahmens, erste Klemmeinrichtun­ gen, um den Rahmen auf den Bezugsblöcken festzulegen, und zweite Klemmeinrichtungen, um ein Karosserieteil auf den Spannschablonen festzuhalten.

Claims (9)

1. Spannvorrichtungseinheit zur Karosseriemontage in einer Montagestraße, mit einem Spannrahmen (2), der eine zur Auflagerung ir­ gendeines aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Fahrzeugkarosserieteilen (W) geeignete Ausgestaltung hat und an ausgewählten Stellen Ein­ richtungen zur lösbaren Befestigung von Spannscha­ blonen (3), die für die Halterung eines bestimmten vorgewählten Karosserieteils ausgebildet sind, auf­ weist, und

• - einer ortsfesten Spannvorrichtung (15), welche um­ faßt:
• - zur Lagerung des Spannrahmens (2) ausgebilde­ te Stützeinrichtungen (17a, 17b, 19), sowie
• - Positioniereinrichtungen (7, 24, 28), die den Spannrahmen (2) an den Stützeinrichtungen (17a, 17b, 19), wenn diese sich in einer aus­ gewählten vertikalen Höhe angrenzend an den Spannrahmen befinden, in einer vorbestimmten Lage positionieren, gekennzeichnet durch
• - erste Klemmeinrichtungen (25), die den Spann­ rahmen (2), wenn sich dieser in der vorbe­ stimmten Lage befindet, an den Stützeinrich­ tungen (17a, 17b, 19) fest­ legen, und
• - zweite Klemmeinrichtungen (30), die ein Ka­ rosserieteil (W) eines vorgewählten Typs an für diesen Karosserieteiltyp ausgebildeten Spannschablonen (3), die lösbar im Spannrah­ men (2) gehalten sind, festlegen und ein We­ chsel im Typ des zu montierenden Automobils allein durch Ersetzen der Spannschablonen (3) am Spannrahmen (2) bewerkstelligt wird.

2. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Spannrahmen (2) in einer Vorwärtsrichtung zur ortsfesten Spannvorrichtung (15) angrenzend an die Stützeinrichtungen (17a, 17b, 19) führende Transporteinrich­ tung (8), die im Anschluß an die Positionierung des Spann­ rahmens durch die Positioniereinrichtungen (7, 24, 28) von der ortsfesten Spannvorrichtung in der Vorwärtsrich­ tung weg bewegbar ist.

3. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtungen wenigstens einen Bezugsblock (24) zur Ausrichtung mit dem Spannrah­ men (2) in einer vorbestimmten Bezugsposition zum Spann­ rahmen umfassen.

4. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtungen wenigstens einen Bezugszapfen (28) umfassen, welcher so angeordnet ist, daß er an einer vorbestimmten Stelle in den Spannrahmen (2) ragt, wenn dieser mit den Bezugs­ blöcken (24) in Ausrichtung ist, und die Längsposition des Spannrahmens an den Stützeinrichtungen (19) fest­ legt.

5. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen (2) mit einer Mehrzahl von an jeder seiner Längsseiten angeordneten Rollen (6a, 6b) versehen ist, daß die Stützeinrichtungen parallele, beabstandete, die Rollen führende Schienen (17a, 17b) einschließen und daß die Einrichtungen zur Verän­ derung der Höhe mehrere Hubeinrichtungen (18), die nahe den jeweiligen Enden der Schienen angeordnet sind, und Einrichtungen (21, 22, 23) zur Betätigung der Hubeinrich­ tungen im Gleichklang, um die Schienen in einer ausge­ wählten horizontalen Lage zu halten, umfassen.

6. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens die mehreren Rollen (6b) auf der einen Längsseite des Spannrahmens (2) eine im Quer­ schnitt kegelstumpfförmige Kehle aufweisen, die den Spann­ rahmen in seiner Querrichtung auf der Schiene (5b) halten.

7. Spannvorrichtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannrahmen (2) derart ausgebildet ist, daß er während des Ausrichten s mit dem Bezugsblock (24) und dem Bezugszapfen (28) Flexibilität aufweist.

8. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Klemmeinrichtungen (25) nahe den Schienen (17a, 17b) angeordnet sind und entgegengesetz­ te Seiten des flexiblen Spannrahmens (2) erfassen sowie diese Seiten in die Anlage mit den Schienen ziehen.

9. Spannvorrichtungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Klemmeinrichtungen (30) seit­ wärts des Spannrahmens (2) und mit Abstand zu dessen gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind sowie ein­ wärts sich erstreckende Klemmfinger (31) umfassen, deren Enden ein Karosserieteil (W) erfassen und dieses, wenn der Spannrahmen (2) durch die ersten Klemmeinrichtungen (25) auf die Schienen (17a, 17b) geklemmt ist, in Anlage mit einer zugeordneten Spannschablone (3, 3a) drücken.