DE4320946A1 - Montagelinie mit Montageträgern, insbesondere für eine zu komplettierende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagelinie mit Montageträ­ gern für jeweils ein Werkstück, das durch den zugeordne­ ten Montageträger längs der Montagelinie bewegt und dabei mit Anbauteilen versehen wird, insbesondere für eine zu komplettierende Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Wendestation für das Werkstück.

In der Fließ- oder Taktfertigung durchlaufen Werkstücke, die nacheinander mit einer Vielzahl von Anbauteilen ver­ sehen werden, eine Vielzahl von Arbeitsstationen längs einer Nontagelinie. Der Transport erfolgt dabei zumeist mittels eines Montageträgers, der in geeigneter Weise ausgebildet ist, um das zu komplettierende Werkstück auf­ zunehmen. In dieser Weise werden beispielsweise auch Brennkraftmaschinen zusammengebaut. So befindet sich auf dem Montageträger zu Beginn der Montagelinie zunächst nur das Kurbelgehäuse, in das in weiteren Arbeitsstationen die Kolben mit Pleueln sowie die Kurbelwelle eingelegt und die Kurbelwellenlager verschraubt werden. Angebaut wird u. a. auch die Ölwanne, aufgesetzt sowie verschraubt wird ferner der Zylinderkopf sowie weitere Anbauteile wie Sauganlage, Schwungscheibe, Filter und vieles mehr.

Da die Anbauteile von verschiedenen Seiten her am zu kom­ plettierenden Werkstück befestigt werden müssen, ist es erforderlich, das Werkstück längs der Montagelinie meh­ rere Male zu wenden. In voll- oder teilautomatisierten Montagelinien sind hierzu Wendestationen vorgesehen, in denen das Werkstück durch eine geeignete Vorrichtung vom Montageträger abgehoben und in gewendeter Position wieder auf diesen Montageträger aufgesetzt wird. Diese Lösung ist jedoch äußerst aufwendig, insbesondere auch dann, wenn es möglich sein soll, verschiedene Werkstücke auf ein und derselben Nontagelinie zu bearbeiten. Dann ist es nämlich erforderlich, für jede Werkstück-Gattung einen separaten Nontageträger vorzusehen und auch die jeweilige Wende-Vorrichtung an diese Werkstück-Gattung anzupassen. Gleiches gilt auch für eine anders geartete Wendestation, bei der das zu komplettierende Werkstück drehbar am Mon­ tageträger aufgehängt ist und somit in Relation zum Mon­ tageträger in eine andere Position gebracht werden kann, ohne direkt vom Montageträger abgehoben werden zu müssen. Problembehaftet ist jedoch bei der letztgenannten Lösung die Initiierung des Wendevorganges. Da es nämlich insbe­ sondere bei einer teil- oder vollautomatischen Montageli­ nie erforderlich ist, das Werkstück in seiner jeweiligen Position exakt zu positionieren, sind beispielsweise de­ finierte Teilkreisscheiben erforderlich, wobei das Werk­ stück in seiner jeweiligen Lage durch Verriegelungsstifte oder dgl. fixiert werden muß. Mit vertretbarem Aufwand kann hierbei somit lediglich manuell gewendet werden, was jedoch wegen der dabei erforderlichen Kräfte sowie der Verletzungsgefahren oftmals auch wieder ausgeschlossen ist.

Eine demgegenüber verbesserte Montagelinie nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Werk­ stück mittels eines Adapters an einem Tragarm des Nonta­ geträgers befestigt ist, der unter Zwischenschaltung eines im Nontageträger vorgesehenen Schrittgetriebes um definierte Winkelgrade verdrehbar ist, wozu in der Wende­ station eine an eine Eingangswelle des Schrittgetriebes anflanschbare Drehvorrichtung vorgesehen ist. Bei dem Schrittgetriebe kann es sich um ein Globoid-Schrittge­ triebe oder ein Paradex-Schrittgetriebe handeln. Vorteil­ hafte Aus- und Weiterbildungen u. a. auch des Montageträ­ gers selbst sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß erfolgt das Wenden des zu komplettieren­ den Werkstückes mittels eines Schrittgetriebes. Hiermit läßt sich die gewünschte Dreh- und Wendeposition spiel­ frei einstellen. Beispielsweise im bevorzugten An­ wendungsfall einer zu komplettierenden Brennkraftmaschine fallen in den einzelnen Bearbeitungsstationen Nontagear­ beiten an jeweils 90 Winkelgrade versetzt zueinander lie­ genden Bearbeitungsflächen an. Mittels eines Schrittge­ triebes ist eine exakte schrittweise Positionierung in 90°-Schritten auch mit geringen Betätigungskräften mög­ lich. Ist dabei die Drehvorrichtung, die an die Eingangs­ welle des Schrittgetriebes ankoppelbar ist, motorisch, insbesondere elektromotorisch betätigbar, so bedarf es für diesen Elektromotor keiner aufwendigen Ansteuerungs­ logik, da sowohl die exakte Positionierung als auch das langsame Beschleunigen und Abbremsen im Verlaufe der Drehbewegung durch das Schrittgetriebe selbst initiiert wird. Dabei sind die Vorteile derartiger Schrittgetriebe für ähnliche Anwendungsfälle an sich bekannt (vgl. bei­ spielsweise DE-U-86 03 558), jedoch noch nicht für den hiermit beanspruchten Anwendungsfall in einer Montageli­ nie gezeigt. Selbstverständlich kann dabei das Schrittge­ triebe nicht nur motorisch, sondern auch manuell ange­ trieben werden. Hierzu kann beispielsweise in die Ein­ gangswelle des Schrittgetriebes eine Kurbel eingesteckt werden. Hierbei halten sich die Betätigungskräfte auch bei relativ schweren Werkstücken, wie beispielsweise der zu komplettierenden Brennkraftmaschine, in vertretbaren Grenzen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin das Werkstück mittels eines Adapters an einen Tragarm des Montageträgers befestigt, der - wie bereits beschrieben - über das Schrittgetriebe bezüglich des Montageträgers gedreht werden kann. Das Vorsehen eines Adapters ermöglicht es, einen einheitli­ chen Montageträger für verschiedene Ausbildungen von Werkstücken/Brennkraftmaschinen zu verwenden. Dieser Adapter verbleibt dabei vom ersten Montageschritt an bis zur Endmontage am Werkstück. Handelt es sich bei diesem Werkstück um die bereits mehrfach zitierte Brennkraftma­ schine, so kann dieser Adapter, der einmalig am Kurbelge­ häuse angeschraubt wird, über die einzelnen Stationen, wie Nontage, Prüfstand, Versand, bis zur Endmontage der Brennkraftmaschine beispielsweise in einem Fahrzeug als Aufnahme- und Transportmittel am Kurbelgehäuse verblei­ ben. In Summe wird durch die beschriebenen und bean­ spruchten Maßnahmen nicht nur der Arbeitsprozeß längs der Montagelinie deutlich vereinfacht, sondern darüber hinaus auch deutlich sicherer gestaltet. Da der Wendevorgang - unabhängig davon, ob motorisch oder manuell - ohne direk­ ten Kontakt mit dem zu wendenden Werkstück in Gang ge­ setzt werden kann, werden mögliche Unfallgefahren deut­ lich reduziert. Somit können bislang an Wendestationen erforderliche Schutzabsperrungen entfallen. Auch können durch die jeweils exakte Positionierung des Werkstückes die einzelnen Montagearbeiten wesentlich ergonomischer, auch im Hinblick auf die aufzuwendenden Kräfte, durchge­ führt werden.

Der letztgenannte Vorteil macht sich auch bei Verwendung automatischer Montagevorrichtungen bemerkbar, da nunmehr in jeder Montagestation die bevorzugte vertikale Bearbei­ tungsrichtung realisiert werden kann. Eine automatische Montagevorrichtung wirkt somit insbesondere in vertikaler Richtung auf das Werkstück ein, d. h. wird in einer ver­ tikalen Bewegungsrichtung zum Werkstück hingefahren und übt einen bevorzugt vertikal orientierten Bearbeitungs­ vorgang aus. Dabei kann beispielsweise der Zylinderkopf auf das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine aufgesetzt werden oder - ebenfalls lediglich beispielsweise - die Kurbelwellen-Hauptlager verschraubt werden. Mit dieser Anfahr- oder Bearbeitungsbewegung der automatischen Non­ tagevorrichtung können gleichzeitig Sicherheitsleisten oder dgl. als Griffschutz positioniert werden. Um gering­ fügige Lagetoleranzen des Werkstückes bezüglich der auto­ matischen Nontagevorrichtung ausgleichen zu können, kann diese Montagevorrichtung ferner mit einer Anschwimmein­ heit versehen sein, die über Paßstifte oder dgl. die Mon­ tagevorrichtung bei Annäherung an das Werkstück selbsttä­ tig zentriert. Wie bekannt wird dabei in den einzelnen Nontagestationen der Montageträger blockiert, um die er­ forderliche Montagearbeit durchführen zu können. Auf ein­ fache Weise kann diese Blockierung mittels geeigneter Sperrklinken erfolgen, die eine Fortbewegung des bei­ spielsweise über Friktionsrollen vorangetriebenen Nonta­ geträgers verhindern.

Patentschutz beantragt wird auch für einen Montageträger als solchen, der für die Verwendung in einer erfindungs­ gemäßen Montagelinie besonders angepaßt ist. Dieser Non­ tageträger weist somit einen Tragarm auf, an dem das Werkstück mittels eines Adapters befestigt werden kann. Ferner ist dieser Montageträger mit einem Schrittgetriebe versehen, das den Tragarm um definierte Winkelgrade ver­ drehen kann, wozu an eine Eingangswelle des Schrittge­ triebes eine Drehvorrichtung anflanschbar ist. Diese Ein­ heit aus Tragarm und Schrittgetriebe kann ferner auf einem Drehteller auf dem Nontageträger montiert sein, so daß es möglich ist, diese Einheit in ihrer Gesamtheit um eine weitere Achse, die verschieden ist von der Drehachse des Tragarmes, zu verdrehen. Dabei kann die jeweilige Po­ sition des Drehtellers beispielsweise abermals in Dreh­ winkelabständen von 90 Winkelgraden durch Klinken oder dgl. gesichert werden. Bevorzugt liegt der Drehteller in einer Horizontalebene, so daß eine spiel freie Schwer­ kraftklinke zum Einsatz kommen kann, die von einem Werker durch Fußbetätigung eines Entriegelungsmechanismus entriegelt werden kann.

Wie bereits erwähnt, wird das Werkstück mittels eines Ad­ apters auf dem Tragarm befestigt. Hierzu kann der Adapter mit dem Tragarm verschraubt werden, was jedoch einen un­ erwünschten Aufwand bedeutet. Wesentlich einfacher ist es demgegenüber, wenn der Adapter einfach auf einen Auf­ nahmedorn des Tragarmes oder dgl. aufgesetzt werden kann. Dann ist jedoch dafür Sorge zu tragen, daß - so der Trag­ arm in der Wendestation um eine horizontal liegende Achse gedreht wird - das Werkstück in allen möglichen Positio­ nen des Tragarmes sicher an diesem befestigt ist, d. h. es muß verhindert werden, daß der Adapter durch Schwer­ krafteinfluß beispielsweise vom Aufnahmedorn des Tragar­ mes abgleiten kann. Vorgesehen sein kann daher eine Ver­ riegelungsklinke, die den Adapter mit dem Tragarm verrie­ gelt und somit den Adapter und das daran befestigte Werk­ stück unabhängig von der jeweiligen Position des Tragar­ mes fest an diesem fixiert. Um bei geöffneter Verriege­ lungsklinke eine ungewollte Betätigung des Schrittgetrie­ bes zu verhindern, um also zu verhindern, daß bei nicht verriegeltem Adapter der Tragarm in eine Position bewegt wird, in der ein Abgleiten des Adapters vom Tragarm mög­ lich wäre, kann vorgesehen sein, daß diese Verriegelungs­ klinke im entriegelten Zustand das Schrittgetriebe blockiert.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Montagelinie mit einem erfindungsgemäßen Montageträger im Be­ reich einer Wendestation,

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt in einer Mon­ tagestation, sowie

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Tragarm mit Verrie­ gelungsklinke für den Adapter.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Nontageträger bezeichnet, der auf einem Transportsystem 2 längs einer Montagelinie durch verschiedene Montagestationen gefahren wird. In ho­ rizontaler Ebene ist auf dem Montageträger 1 ein Drehtel­ ler 3 angeordnet, der eine Stütze 4 trägt, an der ein Tragarm 5 um eine Drehachse 6 drehbar angeflanscht ist. Der Tragarm 5 weist einen Aufnahemdorn 7 auf, auf welchem ein Adapter 8 aufsteckbar bzw. aufgesteckt ist, der sei­ nerseits an einem längs der Montagelinie zu komplettie­ renden Werkstück 9 angeschraubt ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Werkstück 9 um eine mit den An­ bauteilen zu versehende Brennkraftmaschine.

Während der Drehteller 3 um eine Vertikalachse 10 ver­ drehbar ist, ist der Tragarm 5 um eine horizontale Drehachse 6 verdrehbar, wie dies bereits erläutert wurde, um optimal und insbesondere von oben her, d. h. in verti­ kaler Richtung, am Werkstück 9 arbeiten zu können. Das Verdrehen des Dreharmes 5 gegenüber der Stütze 4 erfolgt dabei in einer sog. Wendestation, die zwischen zwei Mon­ tagestationen der Nontagelinie liegt und in Fig. 1 darge­ stellt ist. Um eine exakte Verdrehung des Tragarmes 5 um einen präzise gewünschten Drehwinkel - beispielsweise 90° - erreichen zu können, ist in der Stütze 4 ein Schrittge­ triebe 11 angeordnet, dessen Abtriebswelle an den Tragarm 5 angekoppelt ist und dessen Eingangswelle 12 an der Stütze 4 nach außen geführt ist, um an diese Ein­ gangswelle 12 eine in ihrer Gesamtheit mit 13 bezeichnete Drehvorrichtung ankoppeln zu können. Bei dieser Drehvor­ richtung kann es sich um einen geeignet gestalteten Elek­ tromotorantrieb mit Drehmoment-Abschaltstütze handeln.

Fig. 2 zeigt eine Montagestation dieser Montagelinie mit einem erfindungsgemäßen Montageträger. Wie ersichtlich, wirkt die Montagevorrichtung 21 in vertikaler Richtung von oben her auf das Werkstück 9 ein. Diese Bearbeitungs­ richtung ist nicht nur unter ergonomischen Gesichtspunk­ ten optimal, sondern ist auch äußerst platzsparend und bildet die geringstmöglichen Hindernisse für die eigent­ liche Montagelinie. Dabei kann die Montagevorrichtung 21 gemäß Pfeilrichtung 22 (vertikale Bearbeitungsrichtung) zum Werkstück 9 hingefahren werden, sobald ein Montage­ träger 1 mit installiertem Werkstück 9 in der entspre­ chenden Montagestation angekommen ist. Um geringfügige Lagetoleranzen des mit seinem Montageträger auf der Mon­ tagelinie in dieser Montagestation blockierten Werk­ stückes 9 auszugleichen, ist die Montagevorrichtung 21 mit einer lediglich abstrakt dargestellten Anschwimmein­ heit 23 versehen. Diese Anschwimmeinheit ist wie üblich gestaltet und zentriert die Montagevorrichtung 21 bei An­ näherung an das Werkstück 9 durch geeignete Paßführungen selbsttätig. Ferner weist die Montagevorrichtung 21 eben­ falls gemäß Pfeilrichtung 22 verfahrbare Sicherleisten 24 auf, die einen Griffschutz für den in dieser Montagesta­ tion tätigen Werker darstellen.

Fig. 3 zeigt den um die Drehachse 6 verdrehbaren Tragarm 5 im Schnitt. Man erkennt den Aufnahmedorn 7 sowie den aufgesetzten Adapter 8. Dargestellt sind zwei Verriege­ lungsklinken 31, 32, die aus Gründen der Erläuterung in verschiedenen Positionen gezeigt sind, tatsächlich jedoch stets die gleiche Position einnehmen. Die Verriegelungs­ klinke 32 ist im verriegelten Zustand dargestellt, d. h. in dieser gezeigten Position fixiert diese Verriegelungs­ klinke 32 den Adapter 8 am Aufnahmedorn 7, so daß der Tragarm 5 um die Drehachse 6 auch um 180° gedreht werden kann, ohne daß der Adapter 8 sowie das daran befestigte Werkstück 9 vom Aufnahmedorn 7 bzw. vom Tragarm 5 ab­ fallen. Befinden sich jedoch die Verriegelungsklinken 31, 32 in der für die Klinke mit der Bezugsziffer 31 darge­ stellten Position, so kann der Adapter 8 ohne weiteres vom Aufnahmedorn 7 abgenommen werden, bzw. bei um 180° gedrehter Position vom Aufnahmedorn 7 abfallen. Um zu verhindern, daß dann, wenn sich die Verriegelungsklinken 31, 32 in der entriegelten Position befinden, der Tragarm 5 ausgehend von der gezeigten Position um 180° gedreht wird, ist eine bolzenartige Verdrehsicherung 33 vorgese­ hen, die an die Verriegelungsklinke 31 angekoppelt ist und in deren entriegeltem Zustand das Schrittgetriebe 11 blockiert bzw. eine Verdrehbewegung des Tragarmes 5 um seine Drehachse 6 verhindert. Hierzu durchdringt die bol­ zenartige Verdrehsicherung 33 im gezeigten Zustand nicht nur den Tragarm 5 in einer Durchgangsbohrung, sondern dringt auch in die Wand der Stütze 4 ein.

Mit einer beschriebenen Montagelinie sind somit alle we­ sentlichen Schraub- und Montageoperationen in einer ver­ tikalen Richtung durchführbar. Die Positionierung des Werkstückes erfolgt dabei spiel frei mit einer sinusförmi­ gen Bewegung über dem Schrittwinkel. Für das Wenden in den Wendestationen sind lediglich geringe Antriebsmomente erforderlich. Hingegen können hohe Montage- und Drehmo­ mentkräfte in den positionierten Ruhe- bzw. Arbeitsstel­ lungen aufgenommen werden, da sich in diesen Stellungen das Schrittgetriebe in absoluter Selbsthemmung befindet. Vorteilhafterweise ist sowohl ein manuelles als auch ein automatisches Wenden möglich. Aufgrund des Adapters kön­ nen ferner verschiedene Werkstücke auf ein und demselben Montageträger bearbeitet und insbesondere auch spiel frei gewendet werden. Selbstverständlich wird an einer derar­ tigen Montagelinie auch für daran beschäftigte Werker ein ergonomischeres Arbeiten möglich. Dabei können durchaus eine Vielzahl von Merkmalen, insbesondere konstruktiver Art, abweichend vom gezeigten Ausführungsbei­ spiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Montagelinie mit Montageträgern für jeweils ein Werkstück (9), das durch den zugeordneten Montage­ träger (1) längs der Montagelinie bewegt und dabei mit Anbauteilen versehen wird, insbesondere für eine zu komplettierende Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Wendestation für das Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (9) mit­ tels eines Adapters (8) an einem Tragarm (5) des Montageträgers (1) befestigt ist, der unter Zwi­ schenschaltung eines im Montageträger (1) vorgese­ henen Schrittgetriebes (11) um definierte Winkel­ grade verdrehbar ist, wozu in der Wendestation eine an eine Eingangswelle (12) des Schrittgetriebes (11) anflanschbare Drehvorrichtung (13) vorgesehen ist.

2. Montagelinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere in vertikaler Richtung (Pfeilrichtung 22) auf das Werk­ stück (9) einwirkende automatische Montagevorrich­ tung (21) mit einer Anschwimmeinheit (23) versehen ist, um geringfügige Lagetoleranzen des mit seinem Montageträger (1) auf der Montagelinie blockierten Werkstückes (9) auszugleichen.

3. Montagelinie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung (21) im wesentlichen in Bearbeitungsrichtung (Pfeilrichtung 22) verfahrbare Sicherheitsleisten (24) aufweist.

4. Montagelinie nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung (13) motorisch oder manuell betätigbar ist.

5. Montageträger (1) für eine Montagelinie nach einem der vorangegangenen Ansprüche.

6. Montageträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (5) mit zu­ mindest einer Verriegelungsklinke (31, 32) für den Adapter (8) versehen ist, die im entriegelten Zu­ stand ein Verdrehen des Tragarmes (5) verhindert oder das Schrittgetriebe (11) blockiert.

7. Montageträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (5) und das Schrittgetriebe (11) auf einen Drehteller (3) mon­ tiert sind.