DE3906616C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Montageeinrichtung zum automatischen Fügen von Bauteilen, vormontierten Baugruppen oder Aggregaten von der Unterseite her mit einer Karosserie in einer Fügestation entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Durch die DE-OS 35 45 449 ist eine solche gattungsgemäße Montageeinrichtung bekannt geworden.

Das Ziel solcher Montageeinrichtungen besteht im allgemeinen darin, das Verbinden von Karosserie und Aggregaten einfach, schnell und sicher durchzuführen.

Hierzu wird beim Stand der Technik eine Fügehilfe benötigt, die nach dem Arretieren der Karosserie deren Lage erfaßt und die Aggregate danach ausrichtet. Diese Fügehilfe besteht aus einem Such- und Verstellmechanismus, der in den freien Raum zwischen der Karosserie und dem damit zu verbindenden Aggregat eingeschwenkt werden muß. Der Suchteil dieser Fügehilfe ertastet durch Eintauchen eines Zentrierzapfens in eine Zentrierbohrung der Karosserie deren Lage, und vermittelt die Bewegungskomponenten bis zur Erreichung der Zentrierstellung über getriebetechnische Mittel auf eine Einrichtung, die in gleicher Weise das schwimmend gelagerte Aggregat auf dem Montagerahmen bzw. einer Aufnahmeplatte in die Zentrierstellung verschiebt, wo dann die Aufnahmeplatte in ihrer Zentrierstellung festgeklemmt wird. Hierauf muß diese Fügehilfe wieder entfernt werden. Dann erst können die ausgerichteten Aggregate vermittels einer Hubbewegung des Montagerahmens in die Fügestellung gebracht werden. In dieser Fügestellung werden der Montagerahmen und das Gehänge untereinander verriegelt, so daß die Verschraubung der Aggregate an einer anderen Stelle vorgenommen werden kann, wohin das Gehänge mit der Karosserie und dem Montagerahmen bewegt werden muß.

Durch die DE-OS 34 32 803 ist weiterhin ein Montageständer bekannt, bei dem die Aufnahmeplatte gegenüber dem Montagerahmen aus einer vorzentrierten Grundstellung in eine, eine begrenzte schwimmende Bewegung ermöglichende Arbeitsstellung anhebbar ist.

Schrauberanordnungen, insbesondere längs eines Montagebandes angeordnete, programmierbare Schraubroboter sind durch die DE-OS 33 37 160 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei der automatischen Montage, der durch Anordnung und Steuerung der vorbekannten Fügehilfe gegeben ist, wesentlich zu verringern und damit eine Montageeinrichtung zum automatischen Fügen zu entwickeln, die einfacher gestaltet ist und schnellere Zentrier- und Fügebewegungen auszuführen gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Mit diesem Gegenstand der Erfindung wird eine besondere Fügehilfe entsprechend dem Stand der Technik gänzlich vermieden. Die Funktion der früheren Fügehilfe wird erfindungsgemäß durch die Aufnahmeplatte übernommen. Denn das einzelne Aggregat sitzt zentriert aber abhebbar auf der zugeordneten Aufnahmeplatte, wobei die hierfür erforderlichen Zentriermittel zugleich der Zentrierung des Aggregates gegenüber der Karosserie verwendet werden. Voraussetzung hierfür ist lediglich, daß die Aufnahmeplatte gegenüber dem Montagerahmen heb- und senkbar ausgebildet und in der angehobenen Stellung schwimmend parallel zur Rahmenebene beweglich ist. Beim Anheben des Montagerahmens ist noch keine genaue Fluchtung der Zentrierzapfen zu den Zentrierbohrungen der Karosserie gegeben. Diese genaue Fluchtung entsteht erst beim Eintauchen der Zentrierzapfen in die Zentrierbohrungen. Die dabei entstehenden Verschiebebewegungen sind wegen der schwimmenden Lagerung der Aufnahmeplatten ungehindert ausführbar. Nach dem Verschrauben der nunmehr fügegerecht liegenden Schraubstellen können die Aufnahmeplatten bzw. der damit verbundene Montagerahmen abgesenkt werden, wobei die Zentrierzapfen aus den Zentrierbohrungen der Karosserie mühelos herausgleiten.

In den Unteransprüchen sind zahlreiche Ausführungsvarianten und Weiterentwicklungen des Gegenstandes der Erfindung offenbart. Mit den Ansprüchen 2 bis 4 werden Details gezeigt, die das Anheben des Montagerahmens und die davon unabhängige Aushebebewegung der Aufnahmeplatten durch eine einzige Hubvorrichtung ermöglichen.

Die Ansprüche 5 und 6 befassen sich mit einer besonderen Schrauberanordnung, die den Relativbewegungen zwischen den Aufnahmeplatten und dem Montagerahmen zu folgen vermag und außerdem das Einsetzen der Schrauben in die zugeordneten Durchgangsbohrungen der Aggregate ermöglicht, bevor der Anhebe- und Zentriervorgang stattfindet.

Der Anspruch 7 befaßt sich mit einer einfachen Verriegelungsmaßnahme, welche das Verspannen des angehobenen Montagerahmens am Gehänge unabhängig von der Zentrierung der Aggregate an der Karosserie ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer im Gehänge zentrierten KFZ-Karosserie mit einem Montagerahmen in angehobener Stellung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 mit angehobener und abgesenkter Stellung des Montagerahmens,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Montagerahmen mit darauf angeordneten Aufnahmeplatten,

Fig. 4 und 5 Vertikalschnitte nach der Linie IV-IV durch eine Zentrierstelle der Aufnahmeplatte gemäß Fig. 3 in verschiedenen Stellungen und

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine Verriegelungsstelle zwischen dem Gehänge und dem Montagerahmen gemäß der Linie VI-VI in Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Montageeinrichtung geht von einem Gehänge (2) aus, das mit Hilfe eines Lauf- bzw. Fahrwerkes (8) längs einer Laufschiene (7) bewegt werden kann. In diesem Gehänge (2) ist eine KFZ-Karosserie (1) zentriert angeordnet. Zu diesem Zweck gehen vom einzelnen Joch (3) des Gehänges (2) nach innen ragende Arme (5) aus, die Zentrierungen (6) aufweisen, welche in passende Zentrierbohrungen der Karosserie (1) eingreifen. Hierbei empfiehlt es sich, zwei von vier Zentrierbohrungen als Langloch auszubilden. Die so im Gehänge (2) zentrierte Karosserie (1) wird in der Fügestation zentriert arretiert.

Die einzelnen Bauteile, Baugruppen oder ganz allgemein bezeichneten Aggregate (14) sollen durch einen Montagerahmen (9) von unten her fügegerecht an die Karosserie (1) herangebracht und dort befestigt werden. Zu diesem Zweck ist in der Fügestation ein Montagerahmen (9) vorgesehen, der längs eines Rollganges (11) herangeführt werden kann. Eine unterhalb des Montagerahmens (9) befindliche Hubeinrichtung (10) ist so ausgebildet, daß sie den Montagerahmen (9) sowie darauf befindliche Aufnahmeplatten (12) so weit anheben kann, daß die auf den Aufnahmeplatten (12) befindlichen Aggregate (14) in eine fügegerechte und zentrierte Lage zur Verschraubung mit der Karosserie (1) gelangen. Die konkrete Ausbildung und Anordnung der Aufnahmeplatte (12) ergibt sich aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5.

Fig. 3 ist die Draufsicht auf einen Montagerahmen (9) mit zwei darauf befindlichen Aufnahmeplatten (12) in einer vereinfachten Darstellung gezeigt, um die Lage der einzelnen Zentrier- und Verbindungsmittel anhand der Schnitte IV-IV und V-V für die Fig. 4 und 5 zu verdeutlichen. Danach weist jede Aufnahmeplatte (12) zwei Zentrierzapfen (17) auf, die der lagegerechten Anordnung der Aggregate (14) auf den Aufnahmeplatten (12) dienen (vgl. Fig. 4). Das Gehänge (2) mit dem Joch (3) ist mit dem Montagerahmen (9) über Verriegelungsbolzen (16) verbindbar (vgl. Fig. 6).

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 zeigt an der einzelnen Aufnahmeplatte (12) aufrechte Zentrierzapfen (17), welche eine Bohrung (22) im Aggregat (14) durchgreifenden und einen überstehenden Zentrierzapfenteil (24) aufweisen. An seinem oberen Ende besitzt dieser Zentrierzapfenteil (24) eine Verjüngung (25), die dazu bestimmt ist, in eine Zentrierbohrung (23) an der Unterseite der Karosserie (1) einzugreifen, auch wenn die Achsen dieser Zentrierbohrung (23) und des überstehenden Zentrierzapfenteiles (24) nicht zueinander fluchten. Über diese Zentrierzapfenteile (24) und die Bohrungen (22) im Aggregat (14) ist das Aggregat (14) jedoch zentriert an der Aufnahmeplatte (12) angeordnet.

In der Grundstellung der Aufnahmeplatte (12) gemäß Fig. 4 sitzt diese mit ihrer Unterfläche (42) auf einem leistenförmigen Anschlag (19) des Montagerahmens (9) auf. Der einzelne, mit der Aufnahmeplatte (12) verbundene Zapfen (13) durchgreift eine Bohrung (44) des Montagerahmens (9) und ragt mit seiner Unterfläche (45) über eine Unterfläche (46) des Montagerahmens (9) hinaus.

Gegen diese Unterfläche (45) der Zapfen (13) trifft eine schwimmende Lagerung (18), die an der Oberseite der Hubeinrichtung (10) angeordnet ist.

Wenn die Hubeinrichtung (10) aus der Stellung der Fig. 4 weiter aufwärts bewegt wird, hebt die schwimmende Lagerung (18) den Zapfen (13) der Aufnahmeplatte (12) an, wodurch die Unterfläche (42) der Aufnahmeplatte (12) vom Anschlag (19) freikommt, wie dies Fig. 5 zeigt. In dieser Stellung fällt die Reibung zwischen dem Anschlag (19) und der Unterfläche (42) weg, so daß nun die Montageplatte (12) in einem gewissen Bereich parallel zum Montagerahmen (9) schwimmend beweglich ist.

Diese schwimmende Beweglichkeit der Montageplatte (12) benötigt man deswegen, um beim weiteren Anheben der Hubeinrichtung (10), die nun über den Steg (41) auch den Montagerahmen (9) aufwärts bewegt, ein einwandfreies Eintauchen der Verjüngung (25) des überstehenden Zentrierzapfenteiles (24) in die Zentrierbohrung (23) der Karosserie (1) zu bewirken. Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, muß man davon ausgehen, daß die Achsen dieser Bohrung (23) und des Zentrierzapfenteiles (24) beim Beginn der Hubbewegung nicht zueinander fluchten. Durch das exzentrische Eintauchen der Verjüngung (25) in die Bohrung (23) wird der Zentrierzapfenteil (24) zum seitlichen Ausweichen gebracht, bis die fluchtende Lage der genannten Achsen erreicht ist.

An dieser seitlichen Ausweichbewegung während des Hubes nimmt die gesamte Aufnahmeplatte (12) und mit ihr das darauf über die Zentrierzapfen (17, 24) fixierte Aggregat (14) teil mit der Folge, daß die Schraube (26) genau deckungsgleich zur zugeordneten Schraubenbohrung (27) zu liegen kommt.

Um die geschilderte Zentrierung des Aggregates (14) während der Hubbewegung der Hubeinrichtung (10) sicherzustellen, sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 mehrere Bedingungen einzuhalten.

Es muß zunächst dafür gesorgt werden, daß die Aufnahmeplatte (12) in der Grundstellung der Fig. 4 eine grob vorzentrierte Lage gegenüber dem Montagerahmen (9) einnimmt, weil nämlich beim Anheben des Montagerahmens (9) sichergestellt werden muß, daß die Verjüngung (25) des Zentrierzapfenteiles (24) noch gegen den Lochrand der Bohrung (23) treffen kann. Diese Vorzentrierung wird einerseits dadurch herbeigeführt, daß die Verriegelungsbolzen (16) (vgl. Fig. 2) des Montagerahmens (9) in passende Bohrungen des Gehänges (2) eingreifen, in dem die Karosserie (1) zentriert gehalten ist. Andererseits ist die Verschieblichkeit der Aufnahmeplatte (12) auf dem Montagerahmen (9) durch die sich relativ übergreifenden Anschläge (19) begrenzt. Der horizontale Abstand zwischen den Anschlägen (19) ist nicht größer als der maximal zulässige Querversatz der Achsen der Bohrung (23) und des Zentrierzapfenteiles (24). Dementsprechend groß ist auch das Spiel zwischen der Bohrung (44) des Montagerahmens (9) und dem Zapfen (13) der Aufnahmeplatte (12).

Auch die relative Hubbewegung der Aufnahmeplatte (12) gegenüber dem Montagerahmen (9) ist begrenzt. Es muß nämlich dafür Sorge getragen werden, daß die angehobene Montageplatte (12) nicht beliebig weit sich schwimmend bewegen kann, solange der Zentrierzapfen (17, 24) noch nicht in die Bohrung (23) eingetaucht ist. Dies erreicht man beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 dadurch, daß der Abstand (21) zwischen dem Steg (41) der Hubeinrichtung (10) und der Unterfläche (46) des Montagerahmens (9) geringer als der Abstand (43) der Stirnflächen der Anschläge (19) in der Grundstellung gemäß Fig. 4 ist, wobei der Abstand (21) von einer Stellung ausgeht, bei der gemäß Fig. 4 die schwimmende Lagerung (18) gerade Kontakt mit der Unterfläche (45) des Zapfens (13) erhalten hat.

Wie die Fig. 5 zeigt, überdecken sich die Anschläge (19) in der angehobenen Stellung der Aufnahmeplatte (12) noch um die Überlappung (20), wodurch die seitliche Schwimmbewegung der Aufnahmeplatte (12) in der angehobenen Stellung begrenzt ist.

Aus der Darstellung der Fig. 4 ersieht man ferner, daß das überstehende Zentrierzapfenteil (24) auch die Schraube (26) überragt, damit die Zentrierung des Aggregates (14) erfolgt, bevor die Schrauben (26) in die Schraubbohrungen (27) eingreifen können.

Gemäß Fig. 4 und 5 ist weiterhin je Schraubstelle (26) eine Schrauberanordnung (28) vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß sie den Verschiebebewegungen der Aufnahmeplatte (12) folgen kann.

Die einzelne Schraube (26) ist durch eine entsprechende Bohrung des Aggregates (14) hindurchgesteckt. Ihr Schraubenkopf sitzt in einer Aufnahme (30) einer Schraubnuß (29), die ihrerseits in einer Lagerung (31) der Aufnahmeplatte (12) geführt ist. Über ein Gelenk (34) greift eine Stange einer Teleskopanordnung (35) an, die durch eine Druckfeder (36) vorgespannt ist, so daß die Stangen der Teleskopanordnung (35) mit ihren Gelenken (34) auseinandergespreizt werden. Das untere Gelenk (34) sitzt an einer Schraubernuß (32), die ihrerseits in einer Lagerung (33) geführt ist, welche sich am Montagerahmen (9) befindet. Mithin kann ein geeigneter Antrieb von unten her auf die Schraubernuß (32) einwirken ohne Rücksicht darauf, in welcher Stellung sich die Schraubnuß (29) zufolge der Verschiebbarkeit der Aufnahmeplatte (12) befindet.

Diese Schrauberanordnung (28) bietet auch die Möglichkeit, daß der Schraubvorgang an einer anderen Stelle als in der Fügestation stattfinden kann. Voraussetzung hierfür ist, daß der Montagerahmen (9) mit dem Gehänge (2) in geeigneter Weise verbunden und von diesem Gehänge (2) in die entsprechende Station weiterbewegt werden kann.

Eine geeignete Verriegelungsvorrichtung hierfür ergibt sich aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6. Man erkennt, daß an dem Arm (5) des Gehänges (2) sowohl die Zentrierung (6) für die Karosserie (1) am Gehänge (2) als auch die Verriegelung des Montagerahmens (9) gegenüber dem Gehänge (2) erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Arm (5) als Hohlkörper ausgebildet, in dessen unterer Wand sich jeweils ein Langloch (37) befindet. Am Montagerahmen (9) ist an entsprechender Stelle jeweils ein Verriegelungsbolzen (16, 38) mit einem auskragenden Kopf (39) vorgesehen, so daß beim Anheben des Montagerahmens (9) der Kopf (39) durch das Langloch (37) geführt wird. Der Verriegelungsbolzen (38) ist am Montagerahmen (9) drehverstellbar geführt. Eine Verdrehung des auskragenden Kopfes (39) um 90° führt zur Verriegelung des Verriegelungsbolzens (38) am Arm (5).

Zurückkommend auf Fig. 1 wird dargestellt, daß das Anheben des Montagerahmens (9) in die Fügestellung der Aggregate (14) gegen die Wirkung von Aggregat-Druckfedern (40) erfolgt, die bei der Ausbildung der Aggregate als Vorderradachsen und Hinterradachsen regelmäßig vorhanden sind. Diese Anhebebewegung führt zum Verspannen der Federn (40), wobei üblicherweise die Verschraubung bei einer Vorspannung der Federn durchgeführt wird, welche der Belastung des fertigen Kraftfahrzeuges mit zwei Personen Belastung entspricht.

Wenn die in Fig. 6 beschriebene Verriegelung stattgefunden hat, kann die Hubeinrichtung (10) wieder in die Ausgangslage gemäß Fig. 2 abgesenkt werden. Dann führt die Vorspannung der Federn (40) dazu, daß die auskragenden Köpfe (39) der Verriegelungsbolzen (38) satt gegenüber der Innenwandfläche des Armes (5) verspannt sind. Beim Absenken der Hubeinrichtung (10) kann folglich auch die einzelne Aufnahmeplatte (12) in ihre untere Grundstellung zurückkehren, ohne daß sich an der Zentrierung des Aggregates (14) etwas ändert. Die Schrauben (26) verbleiben in ihrer Schraubbereitschaftsstellung, in der sie durch die Druckfeder (36) gehalten sind.

Claims (7)

1. Montageeinrichtung zum automatischen Fügen von Bauteilen, vormontierten Baugruppen oder dergleichen Aggregaten (14) von der Unterseite her mit einer Karosserie (1) in einer Fügestation, bestehend aus einem die Karosserie (1) zentriert tragenden, beweglich geführten und in der Fügestation zentriert arretierbaren Gehänge (2) und aus einem in der Fügestation von unten her gegen die Karosserie (1) höhenverstellbaren Montagerahmen (9) mit auf einer schwimmenden Lagerung (18) angeordneten Aufnahmeplatte (12) für die Aggregate (14), wobei zur Ausrichtung der Aggregate (14) in die fügegerechte Lage aufrechte, mit seitlichem Versatz in zugeordnete Zentrierbohrungen (23) der Karosserie (1) eintauchende Zentrierzapfen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Aufnahmeplatte (12) gegenüber dem Montagerahmen (9) aus einer vorzentrierten Grundstellung in eine, eine begrenzte schwimmende Bewegung ermöglichende Arbeitsstellung anhebbar und mit den aufrechten Zentrierzapfen (17) versehen ist, welche fluchtende Bohrungen (22) des auf der Aufnahmeplatte (12) befindlichen Aggregats (14) überstehend durchgreifen und beim Anheben des Montagerahmens (9) während des Eintauchens in die Zentrierbohrungen (23) die Ausrichtung des Aggregats (14) durch eine Ausgleichsbewegung der Aufnahmeplatte (12) bewirken.

2. Montageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhebebewegung des Aggregates (14) zweistufig erfolgt, indem zunächst die Aufnahmeplatte (12) relativ zum Montagerahmen (9) angehoben wird und danach beide gemeinsam in die Fügestellung bewegt werden.

3. Montageeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Aufnahmeplatte (12) mit mehreren, den Montagerahmen (9) mit Spiel durchdringenden Zapfen (13) auf der Hubeinrichtung (10) für den Montagerahmen (9) unter Zwischenfügung von Lagerungen (18) zur Gewährung einer schwimmenden Beweglichkeit der Aufnahmeplatte (12) in der angehobenen Stellung aufsitzt.

4. Montageeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Aufnahmeplatte (12) in ihrer Grundstellung am Montagerahmen (9) durch seitliche Anschläge (19) mit Spiel vorzentriert ist, die in der angehobenen Stellung der Aufnahmeplatte (12) noch eine Überlappung (20) aufweisen.

5. Montageeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Aufnahmeplatte (12) und der Montagerahmen (9) an zur Verbindung von Karosserie (1) und Aggregat (14) vorgesehenen Schraubstellen (26) je eine Lagerung (31, 33) für eine federnd teleskopartig ausgebildete Schrauberanordnung (28) aufweisen.

6. Montageeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauberanordnung (28) eine an der Aufnahmeplatte (12) drehbar gelagerte, einen Schraubenkopf aufnehmende Schraubnuß (29), eine im Montagerahmen (9) gelagerte Schraubernuß (32) und eine gelenkige sowie federnd teleskopartige, drehschlüssige Verbindung (35) beider Nüsse aufweist.

7. Montageeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit einer Anordnung zum Befestigen des angehobenen Montagerahmens (9) an dem die Karosserie (1) tragenden Gehänge (2), dadurch gekennzeichnet, daß rohrförmige Arme (5) des Gehänges (2) Langlöcher (37) und der Montagerahmen (9) drehverstellbar gelagerte, die Langlöcher (37) durchgreifende Verriegelungsbolzen (16, 38) mit auskragenden Köpfen (39) aufweist.