DE4107877C2 - Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstückes an einer Fahrzeugzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstückes an einer Fahrzeugzelle mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Vorrichtung kann an einer Fertigungs­ straße vorgesehen sein, um beispielsweise einen Kraft­ stofftank an der Fahrzeugzelle zu befestigen.

Beim Befestigen eines Werkstückes, beispielsweise eines Kraftstofftanks, an der Unterseite einer Fahrzeugzelle, die entlang der Fertigungsstraße transportiert wird, wird übli­ cherweise das zu befestigende Werkstück auf ein Hubgerät gelegt, das unter dem Hallenboden angeordnet ist; mit diesem Hubgerät wird das Werkstück angehoben und an der Unterseite der Fahrzeugzelle befestigt, die in vorgegebener Höhe aufge­ hängt ist und transportiert wird. Da das zu befestigende Werkstück relativ schwer ist (so wiegt ein Kraftstofftank bei­ spielsweise 12 bis 16 kg), führt dies zu erheblichen Ar­ beitsbelastungen; eine weitere Erschwerung ergibt sich da­ durch, daß die Befestigung an der Unterseite der Fahrzeug­ zelle erfolgen muß. Da das Hubgerät unter dem Hallenboden angeordnet ist, ergibt sich eine Einschränkung des Arbeits­ raums und damit eine Beeinträchtigung der Arbeitseffizienz.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird in der JP-U-62-92 125 eine Haltevorrichtung vorgeschlagen, bei der Führungsschie­ nen neben der Fertigungsstraße angeordnet sind und ein La­ stenträger geführt durch die Schienen und synchron mit der Bewegung der Fahrzeugzelle entlang der Fertigungsstraße be­ wegt wird; am Lastenträger hängt ein Verbindungsteil mit Mehrfachgelenk, das sich horizontal drehen kann. Am vorderen Ende des beweglichen Verbindungsteils mit Mehrfachgelenk be­ findet sich ein Werkstückhalter, auf dem das an der Fahr­ zeugzelle zu befestigende Werkstück angeordnet ist. Das Werkstück wird relativ zu der entlang der Fertigungsstraße transportierten Fahrzeugzelle bewegt und dabei im Zusammenspiel mit einer Kolben-Zylinder-Einheit vertikal in die Nähe der Befestigungsposition der Fahrzeugzelle für das Werkstück gebracht. Ähnliche, jedoch vollautomatische Vorrichtungen sind aus der US 4,658,501 und US 4,734,979 bekannt.

Da sich jedoch bei der Vorrichtung nach JP-U-62-92125 der Fehler der Befe­ stigungsposition aufgrund von Positionsabweichungen bei­ spielsweise der transportierten Fahrzeugzelle erhöht, muß die Bedienungsperson das Werkstück bei jedem Einbauvorgang erneut positionieren und dann befestigen. Da das Werkstück relativ schwer ist, führt dies zu einer erheblichen Bela­ stung der Bedienungsperson.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum einfachen Positionieren und ausschließenden Befestigen eines Werkstücks zu schaffen, mit der das Werkstück an der Unterseite einer Fahrzeugzelle be­ festigt werden kann, ohne es anzuheben, so daß sich eine er­ hebliche Erleichterung selbst bei relativ schweren Werk­ stücken ergibt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstücks und

Fig. 2 eine Aufsicht der Vorrichtung unterhalb einer Linie I-I in Fig. 1 mit wesentlichen Elementen der Ausfüh­ rungsform.

Die nachstehende Beschreibung bezieht sich beispielhaft auf den Einbau eines Kraftstofftanks als Werkstück.

Die Figuren zeigen eine Fahrzeugzelle 1, die mittels einer Hängevorrichtung 2 an einer darüber angeordneten, nicht dar­ gestellten Schiene aufgehängt ist und entlang einer Ferti­ gungsstraße transportiert wird.

Entlang dieser Fertigungsstraße sind benachbart ein Paar Schienen 3a angeordnet. Ein Transportwagen 3 ist bewegbar an den Schienen 3a über Führungsrollen 3b aufgehängt.

Unterhalb des Tranportwagens 3 ist eine Säule 4 befestigt, die eine horizontale Drehbewegung ausführen kann; zwischen einer Klammer 4a an der Säule 4 und einer Klammer 3c an dem Transportwagen 3 ist ein Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat 12 befestigt, das als Drehantrieb dient, so daß die Säule 4 durch Verlängern und Verkürzen des Kolbenzylinderaggregats 12 angetrieben und in Horizontalrichtung gedreht werden kann.

Der Transportwagen 3 ist ferner mit einer Synchronbewegungs­ einheit 13 in Form eines Luftdruck-Kolbenzylinderaggregats 13a und mit einem Vorschubstück 13b versehen, das durch Ver­ längern und Verkürzen des Kolbenzylinderaggregats 13a vorge­ schoben und zurückgezogen werden kann. Der Transportwagen 3 wird unter Führung mit Hilfe der Schienen 3a synchron mit der Bewegung der transportierten Fahrzeugzelle 1 bewegt, so daß das Vorschubstück 13b, das durch Betätigen des Kolben­ zylinderaggregats 13a der Synchronbewegungseinheit 13 vorge­ schoben wird, in Anlage mit dem Widerlager 2a an der Hänge­ vorrichtung 2 gebracht wird, die entlang der Fertigungs­ straße transportiert wird.

Der Arbeitstisch 6 wird an dem unteren Teil der Säule 4 in Vertikalrichtung bewegbar befestigt und zwar mit Hilfe einer Parallelverbindungsmechanik 5a, 5b, deren Hauptbestandteile ein oberer Arm 5a und ein unterer Arm 5b sind.

Auf der Oberseite des Arbeitstisches 6 ist mittels einer La­ geregeleinheit 7 eine Haltevorrichtung 8 angeordnet, die so in einer Horizontalebene beweglich ist. Die Lageregeleinheit 7 weist Unterstützungseinrichtungen 7b zum beweglichen Abstützen der Halte­ vorrichtung 8 von unten auf, die von dem Arbeitstisch 6 ab­ stehen und an ihren oberen Enden drehbare Kugeln 7a auf­ weisen; an der Haltevorrichtung 8 ist eine Führung 7c befe­ stigt, um die Haltevorrichtung 8 parallel zur Transportrich­ tung der Fahrzeugzelle 1 zu führen; ferner ist eine Rolle 7e am Zwischenteil 7d befestigt, die innerhalb der Führung 7c ab­ wälzt; auf dem Arbeitstisch 6 ist eine Führung 7f befestigt, um die Haltevorrichtung 8 in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Fahrzeugzelle 1 zu führen, wobei eben­ falls Rollen 7g an dem Zwischenteil 7d befestigt sind, die innerhalb der Führung 7f wälzen.

Auf der Oberseite der Haltevorrichtung 8 ist ein Werkstück­ träger 9 mit Zapfen 9a angeordnet, um das Werkstück W rela­ tiv zur Haltevorrichtung 8 zu positionieren, wobei die freien Enden der Zapfen in Meßbohrungen Wa an den Flanschen des Werkstücks W (z. B. Kraftstofftank) eingreifen, und mit Unterstützungselementen 9b zum Abstützen des Werkstücks W von unten. An der Oberseite der Haltevorrichtung 8 sind Positionierungszap­ fen 10 mit Zapfenabschnitten 10a befestigt, die in Meßboh­ rungen 1a an vorgegebenen Stellen der Fahrzeugzelle 1 ein­ greifen und die zur Positionierung zwischen der Fahrzeug­ zelle 1 und der Haltevorrichtung 8 frei vorschiebbar und zu­ rückziehbar sind; zum Umschalten des Luftdrucks eines Luft­ druck-Kolbenzylinderaggregats 11 ist ein nicht dargestellter Grenzschalter vorgesehen, das zwischen der Säule 4 und der Parallelverbindungsmechanik 5a, 5b überbrückend angeordnet ist, wobei die Schaltstellung des Grenzschalters davon abhängt, ob das Werkstück W vorhanden ist.

Das Kolbenzylinderaggregat 11 dient als Ausgleichsantrieb. Wenn das Werkstück W auf die Haltevorrichtung 8 gelegt wor­ den ist, wird aufgrund eines Signals von dem nicht darge­ stellten Grenzschalter, der sich auf der Haltevorrichtung 8 befindet und das Auflegen des Werkstücks erkannt hat, das Kolbenzylinderaggregat 11 in Anpassung an das Gewicht des Werkstücks W verlängert oder verkürzt, so daß der Arbeits­ tisch 6 in einem Gleichgewichtszustand gehalten wird.

Eine Rückholeinheit 14 bewegt den Transportwagen 3 in seine Ausgangsposition, wobei ein Ritzel 14b mit einer Zahnstange 14c kämmt, die auf der Schiene 3a befestigt ist, und mit Hilfe eines Motors 14a angetrieben und gedreht wird, der auf dem Transportwagen 3 befestigt ist. Ein Schalter 15 ist auf dem Tisch 6 befestigt, um die Vorrichtung zu betäti­ gen.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebe­ nen Vorrichtung beschrieben: Gemäß Fig. 2 wird in der Werkstückauflegeposition A des Arbeitstisches 6 (vgl. die doppelpunktierte gestrichelte Linie 6′) das Werkstück W auf den Werkstückträger 9 auf der Haltevor­ richtung 8 aufgelegt. Durch das Auflegen des Werkstücks W wird der nicht dargestellte Grenzschalter betätigt, worauf dem Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat 11 Luft zugeführt wird. Danach wird in Anpassung an das Gewicht des Werkstücks W das Kolbenzylinderaggregat 11 verlängert oder verkürzt, bis der Arbeitstisch 6 sich im Gleichgewichtszustand befindet.

Wenn die Fahrzeugzelle 1 entlang der Fertigungsstraße eine vorgegebene Position nahe der Befestigungsvorrichtung er­ reicht hat, wird der Eintritt der Fahrzeugzelle z. B. mit Hilfe eines nicht dargestellten Grenzschalters festgestellt, das Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat 13a der Synchron­ bewegungseinheit 13 entsprechend einem Signal des Grenzschal­ ters verlängert und das Vorschubstück 13b in Anlage mit dem Anschlagstück 2a der Hängevorrichtung 2 gebracht, die ent­ lang der Fertigungsstraße transportiert wird.

Danach wird die Zugkraft der Hängevorrichtung 2 auf den Transportwagen 3 über die Synchronbewegungseinheit 13 übertragen, und der Transportwagen beginnt sich synchron mit der Fahrzeug­ zelle 1, die entlang der Fertigungsstraße transportiert wird, zu bewegen, wobei gleichzeitig eine Führung durch die Schienen 3a mit Hilfe der Führungsrollen 3b erfolgt.

Gleichzeitig mit dem Beginn der synchronen Bewegung des Transportwagens 3 mit der Fahrzeugzelle 1, die an der Hänge­ vorrichtung 2 aufgehängt ist, wird das Kolbenzylinderaggre­ gat 12, das als Drehantrieb dient, verkürzt, um die Säule 4 horizontal zu drehen, so daß der Tisch 6 sich in die Nähe der Werkstückbefestigungsposition B der Unterseite der Fahr­ zeugzelle 1 bewegt.

Danach ergreift die Bedienungsperson die Handgriffe 8a der Haltevorrichtung 8 und bewegt diese auf dem Arbeitstisch 6 horizon­ tal und nach oben, bis die Zapfenabschnitte 10a der Positio­ nierungszapfen 10, die sich bereits in ihrer ausgefahrenen Position befinden, in die Meßbohrungen 1a der Fahrzeugzelle 1 eingreifen. Damit ist die Positionierung zwischen dem Werkstück 1 und der Fahrzeugzelle 1 abgeschlossen. Dabei kann die Haltevorrichtung 8 mit Hilfe der Lageregeleinheit 7 innerhalb einer Horizontalebene leicht in einem vorgegebenen Umfang bewegt werden. Da der Arbeitstisch 6 fer­ ner mit Hilfe des Kolbenzylinderaggregats 11 im Gleichge­ wichtszustand gehalten wird, können die Zapfenabschnitte 10a sehr leicht in die Meßbohrungen 1a eingreifen, um die Posi­ tionierung zwischen dem Werkstück W und der Fahrzeugzelle 1 zu bewirken.

In diesem Zustand befestigt die Bedienungsperson das Werk­ stück W an der Unterseite der Fahrzeugzelle 1 mittels bei­ spielsweise Bolzen.

Nach dem Abschluß der Befestigung des Werkstücks W werden aufgrund des Steuersignals des Schalters 15 die Zap­ fenabschnitte 10a der Positionierungszapfen 10 eingezogen, und dabei wird das Kolbenzylinderaggregat 11 ausgefahren, um den Arbeitstisch 6 und damit die Haltevorrichtung 8 abzusenken. Nach dem Absenken des Arbeitstisches 6 in eine vorgegebene Position wird das Kolbenzylinderaggregat 12 als Drehantrieb ausgefah­ ren, um die Säule 4 anzutreiben und zu drehen, so daß der Arbeitstisch 6 aus der Fertigungsstraße herausgedreht wird. Ferner wird das Kolbenzylinderaggregat 13a der Synchronbewegungs­ einheit 13 verkürzt, um das Schubstück 13b und das Anlage­ stück 2a der Hängevorrichtung 2 außer Eingriff zu bringen, so daß der synchrone Transport der Fahrzeugzelle 1 und des Transportwagens 3 beendet wird.

Danach wird der Motor 14a der Rückholeinheit 14 in Drehbewe­ gung versetzt, um den Transportwagen 3 mit Hilfe der Zahn­ stange 14c und des Ritzels 14d zurückzuholen, so daß der Transportwagen 3 in seine Ausgangsposition gebracht wird; danach befindet sich die Vorrichtung in Warteposition bis zum Transport der nächsten Fahrzeugzelle 1. Durch Wiederho­ len dieses Betriebsablaufs werden die Werkstücke nacheinan­ der an den Fahrzeugzellen befestigt, die aufeinanderfolgend entlang der Fertigungsstraße transportiert werden.

Obwohl vorstehend die Befestigung eines Kraftstofftanks als Werkstück an der Unterseite der Fahrzeugzelle beispielhaft beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar bei anderen Komponenten, die an der Unterseite der Fahrzeugzelle befestigt werden sollen.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Werkstück auf eine Haltevorrichtung ge­ legt, und ein zugehöriger Arbeitstisch wird mit Hilfe eines Druck­ luft-Kolbenzylinderaggregats im Gleichgewichtszustand gehal­ ten, das zwischen einer Säule und einer Parallelverbindungs­ mechanik eingespannt ist; der Tisch wird in die Nähe der Werkstückbefestigungsposition der Unterseite der Fahrzeug­ zelle mit Hilfe eines Drehantriebs bewegt, während ein Transportwagen mit Hilfe eines Synchronantriebs synchron mit der Fahrzeugzelle bewegt wird; die auf dem Tisch angeordnete Haltevorrichtung wird horizontal und vertikal mit Hilfe einer Lageregeleinheit bewegt, wobei der Gleichge­ wichtszustand durch das Druckluft-Kolbenzylinderaggregat eingehalten wird, um Positionierungszapfen in Meßbohrungen an der Unterseite der Fahrzeugzelle einzuführen, so daß das Werkstück relativ zur Werkstückbefestigungsposition der Fahrzeugzelle positioniert wird. Dadurch kann die Bedie­ nungsperson das Werkstück befestigen, ohne dieses direkt an­ zuheben, so daß dessen Arbeitsbelastung stark verringert werden kann. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Ar­ beitseffizienz.

Anstelle der beschriebenen Luftdruck-Kolbenzylinderaggregate können auch mit anderen Hydraulikmedien betriebene Kolbenzy­ linderaggregate oder auch beliebige andere geeignete An­ triebe eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstücks (W) an einer Fahrzeugzelle (1), die mit Hilfe einer Hängevorrichtung (2) entlang einer Fertigungsstraße transportiert wird, mit einem Transportwagen (3), einer Säule (4), die an dem Transportwagen (3) horizontal drehbar befestigt ist, einem Arbeitstisch (6), der vertikal beweglich mit Hilfe eines Armes (5) an der Säule (4) befestigt ist und einer Haltevorrichtung (8), die an dem Arbeitstisch (6) angeordnet ist und die einen Werkstückträger (9) zur formschlüssigen Aufnahme des Werkstücks (W) trägt, mit

• a) einer Synchronbewegungseinheit (13), die an dem Transportwagen (3) angeordnet ist und mit der Hängevorrichtung (2) in Eingriff gebracht werden kann, um den Transportwagen (3) synchron mit der Fahrzeugzelle (1) seitlich entlang der Fertigungsstraße zu bewegen,
• b) einem ersten Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat (12), das mit der Säule (4) verbunden ist, um die Säule (4) zu drehen und den Arbeitstisch (6) unter der Fahrzeugzelle (1) zu positionieren,
• c) einem zweiten Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat (11), das zwischen der Säule (4) und dem Arm (5) überbrückend angeordnet ist und gewichtsabhängig das Werkstück (W) und den Arbeitstisch (6) in einem Gleichgewichtszustand halten kann,
• d) eine Lageregeleinheit (7), die Unterstützungseinrichtungen (7) umfaßt, die von dem Arbeitstisch (6) abstehen und an deren oberen Abschnitten drehbare Kugeln (7a) vorgesehen sind, um die Haltevorrichtung (8) von unten beweglich abzustützen, wobei eine erste, auf der Haltevorrichtung (8) angeordnete Führung (7c) zum Führen der Haltevorrichtung (8) parallel zur Transportrichtung der Fahrzeugzelle (1), sowie eine zweite Führung (7f), die auf dem Arbeitstisch (6) angeordnet ist, um die Haltevorrichtung (8) in eine Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Fahrzeugzelle (1) zu führen, vorgesehen ist; und
• e) einen Schalter (15) an dem Arbeitstisch (6), der von einem Operator bedient werden kann, um das zweite Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat (11) zu betätigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Synchronbewegungseinheit (13) ein Luftdruck-Kolbenzylinderaggregat (13a), das an dem Transportwagen (3) angeordnet ist, und ein Vorschubstück (13b) aufweist, das durch Verlängern und Verkürzen des Kolbenzylinderaggregats (13a) der Synchronbewegungseinheit (13) vorschiebbar oder zurückziehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (9) von der Haltevorrichtung (8) abstehende Unterstützungselemente (9b) aufweist, um das Werkstück (W) von unten abzustützen, sowie mit Zapfen (9a) versehen ist, die von der Haltevorrichtung (8) abstehen und die in Flanschen des Werkstücks (W) ausgebildete Meßbohrungen (Wa) eingreifen, um das Werkstück (W) relativ zur Haltevorrichtung (8) zu positionieren.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Positionierungszapfen (10), die von der Haltevorrichtung (8) abstehen und jeweils in Meßbohrungen (1) in der Fahrzeugzelle (1) eingreifen, um die Haltevorrichtung (8) relativ zur Fahrzeugzelle (1) zu positionieren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Arm (5) zwischen der Säule (4) und dem Arbeitstisch (6) eine Parallelverbindungsmechanik (5a, 5b) ist.