HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Zusammenbau eines Fahrzeugaufbaus gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1, die zur Verwendung bei einem Fließband
geeignet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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In der Vergangenheit ist der Zusammenbau eines
Fahrzeugaufbaus in einer Weise durchgeführt worden, eine Mehrzahl von
Werkstücken, das heißt Tafeln mittels Lehrenabschnitte, die
an einer Mehrzahl von Stellen an einem vorbestimmten
Abschnitt eines Fließbandes angebracht sind, anzuordnen;
vorübergehend die angeordneten Tafeln durch Punktschweißen
miteinander zu verbinden, um den Hauptteil eines
Fahrzeugaufbaus zusammenzubauen, der stark die Zusammenbaugenauigkeit
des Fahrzeugaufbaus betrifft; und weiteres Punktschweißen
sowie ein Verbindungen von anderen Tafeln auszuführen.
Zusätzlich mußte der folgende Vorgang wiederholt werden, um
eine vorbestiinrnte Zusammenbaugenauigkeit des Fahrzeugaufbaus
zu erhalten: Messen der Aufbaugenauigkeit des
zusammengebauten Fahrzeugaufbaus; Durchführen einer Lageberichtigung von
Hand durch Verschieben, Schneiden und/oder Ausziehen von
jedem der Lehrenabschnitte; und erneutes Beginnen mit dem
Zusammenbau des Fahrzeugaufbaus. Jedoch benötigt die
Lageeinstellung der Lehrenabschnitte von Hand viel Zeit. Somit
hat der gegenwärtige Anmelder in JP-A-59-144595 eine
Positionsgebervorrichtung vorgeschlagen, die die
Lehrenabschnitte mit einem Antriebsmechanismus hat, durch den ihre
Lageeinstellung automatisch ausgeführt werden kann.
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Die vorgenannte positionsgebereinrichtung enthält eine
Mehrzahl von Antriebsmechanismen, die jeden der
Lehrenabschnitte nach und nach verschiebt, so daß es schwierig ist,
einen ausreichenden Raum für Schweißvorrichtungen
sicherzustellen, wie einen Schweißroboter und eine
Mehrfachpunktschweißvorrichtung zum Verbinden der Tafeln miteinander, die
den Hauptteil des Fahrzeugaufbaus bilden, wodurch eine nicht
ausreichende Anzahl von Schweißpunkten bewirkt wird. Wenn im
Gegensatz die Anzahl der Schweißpunkte erhöht wird, muß die
Anzahl der Lehrenabschnitte verringert werden.
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Aus EP-A-0 226 706 ist eine Vorrichtung zum Zusammenbau
eines Fahrzeugaufbaus bekannt, wobei die genannte
Vorrichtung Einrichtungen hat, um eine Mehrzahl von Werkstücken
anzuordnen, aus denen der Fahrzeugaufbau gebildet werden
soll, und Einrichtungen, um ein Klebemittel auf wenigstens
eine von vorbestimmten Oberflächen der Mehrzahl von
Werkstücken aufzubringen, die verbunden werden sollen.
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Gemäß EP-A-0 226 706 verlangt die Vorrichtung in der Form
eines Roboters eine Unterdruckeinrichtung einschließlich
einer Unterdruckplatte, mit der entsprechendes
Abdeckungsmaterial gehalten und auf dem entsprechenden Abschnitt einer
Türtafel angeordnet wird, um diese zu überdecken.
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Jedoch überdeckt die Unterdruckplatte nahezu die gesamte
Oberfläche der Türtafel oder der Tür, um ein
Überdeckungsflächenelement auf der Türtafel anzuordnen, was eine genaue
Positionierung und ein genaues Anpressen des
Überdeckungsflächenelementes verlangt, um durch kleben das
Überdeckungsflächenelement an der Tür zu befestigen. Demgemäß besteht
der Nachteil der Gefahr, daß kein gleichförmiger Druck auf
den Umfang des Überdeckungsflächenelements in den
entsprechenden Klebemittelbereichen angewendet wird, was zu einer
ungleichen Klebebefestigung des Überdeckungsflächenelements
an der Türtafel führt.
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Ferner besitzt die Vorrichtung dieses Standes der Technik
den Nachteil, daß der Befestigungsvorgang des
Überdeckungsflächenelements an der Tür eine relativ lange Dauer
verlangt, da keine zusätzlichen Heizeinrichtungen vorgesehen
sind.
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Es ist deshalb eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung zum Zusammenbau eines Fahrzeugaufbaus zu
schaffen, die ein wirksames und geeignetes Verbinden der
Mehrzahl von Werkstücken erlaubt, wobei eine sichere und
schnelle Betriebsart eingeschlossen ist.
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Diese Zielsetzung wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 erreicht.
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Der Unteranspruch enthält eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt
eines Fließbandes für einen Fahrzeugaufbau
darstellt, der bei Ausführungsformen einer
Vorrichtung zum Zusammenbauen eines Fahrzeugaufbaus gemäß
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Abschnittes
der Vorrichtung und stellt eine erste
Ausführungsform dar;
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Fig. 3 ist ein vergrößerter, vertikaler Schnitt, der das
Merkmal der ersten Ausführungsform darstellt, die
in Fig. 2 gezeigt ist;
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Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 3, die eine
zweite Ausführungsform darstellt und
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN
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Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, in der ein
Zusammenbauabschnitt für einen Hauptteil eines Fahrzeugaufbaus
bei einem Fließbandes für einen Fahrzeugaufbau gezeigt ist,
wobei die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden. In Fig. 1 ist eine Positionsgebervorrichtung
1 an dem Zusammenbauabschnitt für den Hauptteil des
Fahrzeugaufbaus angeordnet. In bezug auf dieses Fließband werden
Werkstücke, das heißt Tafeln, wie eine Bodenhaupttafel,
rechte und die linke Seitentafel, eine Rücktafel, Fachtafeln
und ein oberer Stirnwandzusammenbau zu dem
Zusammenbauabschnitt des Hauptkörpers des Fahrzeugaufbaus gebracht. An
diesem Zusammenbauabschnitt werden die Tafeln mittels der
Positionsgebervorrichtung 1 in einer Weise angeordnet, daß
eine vorbestimmte Zusammenbaugenauigkeit erfüllt wird, und
die angeordneten Tafeln werden vorübergehend miteinander
verbunden, um den Hauptteil 2 eines Fahrzeugaufbaus
zusammenzubauen, der stark die Zusammenbaugenauigkeit des
Fahrzeugaufbaus betrifft. Dann wird der Hauptteil 2 des
Fahrzeugaufbaus durch einen Pendelförderer 3 zu anderen
Abschnitten (nicht gezeigt) transportiert, an denen ein
weiteres Punktschweißen an dem Hauptteil 2 des Fahrzeugaufbaus
durchgeführt wird und Tafeln, wie die vordere und
rückwärtige Dachschiene und Dachtafeln zusammengebaut werden, um den
Fahrzeugaufbau zu bilden. An einem nachfolgenden Abschnitt
(nicht gezeigt) wird die Zusammenbaugenauigkeit des
gebildeten Fahrzeugaufbaus gemessen. Um jede der Tafeln des
Hauptteils 2 der Fahrzeugkörpers an dem Zusammenbauabschnitt des
Hauptkörpers des Fahrzeugaufbaus anzuordnen, ist die
Positionsgebervorrichtung 1 mit einem Rahmen 4, an dem eine
Mehrzahl von Robotern 5 angebracht ist, und wenigstens einer
Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 an einem Roboter 5
als dessen Handabschnitt vorgesehen ist. Der Roboter 5 ist
auch mit einer von einem Luftdruckzylinder angetriebenen
Werkstückeinklemmvorrichtung 7 als sein Handabschnitt
versehen,
wenn es der Umstand verlangt.
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Bezug nehmend auf Fig. 2 und 3 ist eine erste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Mit der
Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 wird eine Mehrzahl von
länglichen Platten, die aneinander anschließen, einzeln in
der gleichen Richtung durch einen Servomotor bewegt oder
verschoben und sind angeordnet, daß sie eine vorbestimmte
Form mit ihren Endabschnitten bilden. Dann werden die
länglichen Platten durch eine Befestigungsvorrichtung dicht
befestigt, um eine Positionsgebervorrichtung zu bilden, das
heißt einen Lehrenabschnitt 6a, der ein Werkstück anordnen
und halten kann (vergleiche JP-A-59-144595). Auf der
Grundlage einer solchen Funktion bildet die
Positionsgebervorrichtung 1 eine Form des Lehrenabschnittes 6a der
Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 gemäß einer Form von jeder
der Tafeln, die angeordnet werden sollen (beispielsweise 2a
und 2b) und ordnet den Lehrenabschnitt 6a der
Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 in einer vorbestimmten
Position mittels des Roboters 5 an, wodurch jede der Tafeln
angeordnet und durch die Werkstückeinklemmvorrichtung 7
befestigt wird.
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Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, enthält eine Steuereinheit B
der Positionsgebervorrichtung 1 einen Betriebsteil 9, der
besteht aus einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU, einem
Speicher 10, der zum Speichern und Berechnen eines einen
Arbeitsvorgang anzeigenden Signals verwendet wird, einer
Schnittstelle 11 zur Eingabe des einen Arbeitsvorgang
anzeigenden Signals einschließlich von Positionsdaten des
Lehrenabschnittes 6a der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung 6 und eines Ausgangs für ein Bestätigungssignal für
den Arbeitsvorgang, einer Servosteuereinrichtung 12 zum
Steuern eines Servomotors, der an jedem der Gelenke des
Roboters 5 eingebaut ist, und einen zum Bewegen der
länglichen Platten der Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6,
und einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zum Steuern der
Befestigungseinrichtung der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung und der Werkstückeinklemmvorrichtung 7. Die
Steuereinheit 8 steuert die Arbeitsvorgänge des Roboters 5,
der Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 und der
Werkstückeinklemmvorrichtung 7 auf der Grundlage des einen
Arbeitsvorgang anzeigenden Signals, das von einer
Hauptsteuereinheit 13 der Fließbandsteuerung über die Schnittstelle
11 eingegeben worden ist, und bei Beendigung der
Arbeitsvorgänge ein Bestätigungssignal für den Arbeitsvorgang
ausgibt.
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An dem Zusammenbauabschnitt für den Hauptteil des
Fahrzeugaufbaus ist auch eine Laserheizvorrichtung 17 vorgesehen,
die einen Laserstrahl verwendet, der von einem
Laserstrahlsender 14 ausgesendet wird, der einen YAG
(Yttrium-Aluminium-Granat) Laser aufweist, der außerhalb des Rahmens 4 der
Positionsgebervorrichtung 1 angeordnet ist, wie es in Fig. 1
gezeigt ist. Das Laserbündel wird, wie es in Fig. 3 gezeigt
ist, zu einer Kondensorlinse 16, die auf der Seite der
Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6 von jedem Roboter 5
angeordnet ist, durch ein optisches Faserkabel 15 geführt,
um dadurch das Laserbündel in geeigneter Weise zu kontrieren
und ihn auf einen der Flansche der Tafeln 2a und 2b
aufzustrahlen, die nahe bei einem Abschnitt verbunden werden
sollen, der von der Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung 6
und der Werkstückeinklemmvorrichtung 7 angeordnet und
gehalten wird. Der Laserstrahlsender 14 ist mit der
Hauptsteuereinheit 13 verbunden und wird von ihr gesteuert, wie es in
Fig. 2 gezeigt ist.
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Bei der Ausführungsform mit diesem Fließband wird der
Fahrzeugaufbau zusammengebaut, wie es unten beschrieben ist:
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Zuerst werden Konstruktionsdaten des Fahrzeugaufbaus, der
zusammengebaut werden soll und der von einem
rechnergestützten
Konstruktionssystem (CAD) entworfen worden ist, das
heißt Daten des rechnergestützten Konstruktionssystems und
Lagedaten zum Positionieren der Tafeln durch jeden der
Lehrenabschnitte 6a in die Hauptsteuereinheit 13 eingegeben.
Gemäß einem vorbestimmten Programm berechnet die
Hauptsteuereinheit 13 eine Position von jedem der Lehrenabschnitte 6a
bei dem Zusammenbauabschnitt des Hauptteils des
Fahrzeugaufbaus aus den rechnergestützten Konstruktionsdaten und
bestimmt eine anfängliche Bewegungsgröße von einer
ursprünglichen Position für jede der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtungen 6, die verwendet wird, die Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung 6 anzuordnen, damit jeder der
Lehrenabschnitte 6a an der berechneten Position angeordnet wird.
Gleichzeitig ordnet die Steuereinheit 13 die länglichen
Platten von jedem der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtungen 6 gemäß einer Form der Tafel an und bestimmt die
anfängliche Verschiebungsgröße aus der ursprünglichen
Position für die länglichen Platten, um den Lehrenabschnitt 6a
zu bilden. Die Hauptsteuereinheit 13 gibt zwei anfängliche
Verschiebungsgrößen an die Steuereinheit 8 der
Positionsgebervorrichtung 1 mit dem den Arbeitsvorgang anzeigenden
Signal aus. Auf das Signal hin startet die Steuereinheit 8
jeden Roboter 5, um jede der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtungen 6 in Reaktion auf die anfängliche
Bewegungsgröße anzuordnen und drückt die Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtungen 6, um die Lehrenabschnitte 6a zu bilden.
Andererseits wird eine Klebemittelmenge, die eine
vorbestimmte Verbindungsfestigkeit erlaubt, auf die Flansche der
Tafeln des Hauptteils 2 des Fahrzeugaufbaus durch Roboter
aufgebracht, die beispielsweise mit einer Auftragpistole für
Klebemittel ausgerüstet sind. Das Klebemittel kann ein
thermoplastisches oder wärmehärtendes Kunstharz sein. Bei der
Ausführungsform wird ein wärmehärtendes Urethan Kunstharz
vor dem Härten als ein Klebemittel verwendet. Als nächstes
wird jede der Tafeln nach dem Aufbringen des Klebemittels zu
der Positionsgebervorrichtung 1 gebracht und wird jeweils
von jedem der Lehrenabschnitte 6a angeordnet, die an einer
vorbestimmten Position angeordnet sind. In diesem Zustand
zwingt die Steuereinheit 8 die Werkstückeinklemmvorrichtung
7, die Tafeln zu halten. Nach Beendigung der Positionierung
der Tafeln gibt die Steuereinheit 8 das Bestätigungssignal
für den Arbeitsvorgang an die Hauptsteuereinheit 13 aus.
Beim Empfangen des Bestätigungssignals für den
Arbeitsvorgang startet die Hauptsteuereinheit 13 den Laserstrahlsender
14, um ein gepulstes YAG-Laserbündel auszustrahlen. Wie es
oben angegeben worden ist, wird das Laserbündel zu der
Kondensorlinse 16, die auf der Seite der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung 6 vorgesehen ist, durch die optische
Faser 15 geführt und wird auf einen der Flansche der Tafeln,
die verbunden werden sollen, nahe bei einem Bereich
aufgestrahlt, der von der Werkstückstütz- und Einspannvorrichtung
6 und der Werkstückeinklemmvorrichtung 7 angeordnet gehalten
ist, um dadurch das Klebemittel 18, das an wenigstens einem
der Flansche angeordnet ist, durch die von den Flanschen
übertragene Wärme zuhärten, so daß sie miteinander verbunden
werden.
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Auf diese Weise werden die Lehrenabschnitte 6a automatisch
gemäß den rechnergestützten Konstruktionsdaten angeordnet,
wodurch die Tafeln durch das vorhergehend aufgebrachte
Klebemittel angeordnet und gehalten werden. In diesem Zustand
wird das Klebemittel 18 durch das Laserbündel erwärmt und
ausgehärtet, um die Tafeln zu verbinden, so daß der
Zusammenbau des Hauptteils 2 des Fahrzeugaufbaus ermöglicht wird.
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Danach werden die Werkstückstütz- und Einspannvorrichtungen
6 in ihre ursprüngliche Position zurückgeführt, um den
Hauptteil 2 des Fahrzeugaufbaus freizugeben. Der
freigegebene Hauptteil 2 wird durch den Pendelförderer 3 von dem
Zusammenbauabschnitt für den Hauptteil des Fahrzeugaufbaus
zu anderen Abschnitten transportiert, bei denen ein weiteres
Punktschweißen an dem Hauptteil 2 des Fahrzeugaufbaus
durchgeführt
wird und Tafeln, wie die vorderen und hinteren
Dachschienen und Dachtafeln zusammengebaut werden, um den
Fahrzeugaufbau zu bilden. Bei einem nachfolgenden Abschnitt wird
die Zusammenbaugenauigkeit des gebildeten Fahrzeugaufbaus
gemessen. Zusätzlich werden die anfänglichen Bewegungsgrößen
für die Werkstückstütz- und Einspannvorrichtungen 6 und die
länglichen Platten, die aus bei den rechnergestützten
Konstruktionsdaten bestimmt wurden, als Ergebnis der Messung
der Zusammenbaugenauigkeit korrigiert. Bei dem Zusammenbau
des nächsten Fahrzeugaufbaus wird der folgende Vorgang
wiederholt: Anordnen und Bilden der Lehrenabschnitte 6a gemäß
den korrigierten Bewegungsgrößen, um den Hauptteil 2 des
Fahrzeugaufbaus zusammenzubauen; und weiteres Korrigieren
der Bewegungsgrößen für die Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtungen 6 und die länglichen Platten aufgrund des
Ergebnisses der Messung der Zusammenbaugenauigkeit des
Fahrzeugaufbaus, der den Hauptteil 2 des Fahrzeugaufbaus
einschließt.
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Deshalb werden bei der ersten Ausführungsform die
Lehrenabschnitte 6a automatisch anfangs gemäß den rechnergestützten
Konstruktionsdaten angeordnet, um nachfolgend den Hauptteil
2 des Fahrzeugaufbaus zusammenzubauen. Indem der Zusammenbau
des Fahrzeugaufbaus wiederholt wird, werden die Positionen
der Lehrenabschnitte 6a automatisch eingestellt, was eine
Zunahme bei der Zusammenbaugenauigkeit des Fahrzeugkörpers
auf einen vorbestimmten Wert ergibt. Zusätzlich werden die
Tafeln miteinander durch Wärmen und Aushärten des
Klebemittels 18 durch die Laserheizeinrichtung 17 verbunden, bei der
das optische Faserkabel 16 zwischen der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung 6 und dem Roboter 5 angeordnet ist und
den Laserstrahlsender 18, der außerhalb des Rahmens 4 der
Positionsgebervorrichtung 1 angeordnet ist, mit der
Kondensorlinse 16 verbindet, die in der Werkstückstütz- und
Einspannvorrichtung 6 angeordnet ist, wodurch eine Minimierung
des Arbeitsraumes einer Verbindungsvorrichtung und die
Ausführung
einer vorbestimmten Verbindungsfestigkeit ermöglicht
werden.
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Bezug nehmend auf Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der eine Werkstückstütz
- und Einspannvorrichtung 19 von einem Roboter 6 gehalten und
bewegt wird, und bei der ein Lehrenabschnitt 19a nicht
verformbar ist. Ferner sieht eine Laserheizvorrichtung 17 ein
Durchgangsloch 19c an einem Lehrenposten 19b, die den
Lehrenabschnitt 19a hat, und an einer Position vor, die einem
Einklemmarm 7a einer Werkstückeinklemmvorrichtung 7
gegenüberliegt und ordnet eine Kondensorlinse 16 und einen
Endabschnitt eines optischen Faserkabels 15 in dem
Durchgangsloch 19c an. Eine Öffnung des Durchgangsloches 19c ist mit
einer Wärmeableitplatte 20 ausgekleidet, die eine hohe
Wärmeleitfähigkeit hat, wie beispielsweise eine Kupferplatte.
Bei dieser Heizvorrichtung 17 wird das Laserbündel zu einem
angeordneten und gehaltenen Bereich von Flanschen der Tafeln
(2a und 2b in Fig. 4) geführt, um diesen Bereich durch die
Wärmeleitungsplatte 20 stark aufzuwärmen, was eine weitere
Zunahme bei der Zusammenbaugenauigkeit des Fahrzeugaufbaus
ergibt.
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Bei der oben genannten Positionsgebervorrichtung 1 ist die
Heizvorrichtung der Laserheizvorrichtung 17 an den
jeweiligen Robotern 5 zum Erwärmen des Klebemittels 18 angebracht.
Während die vorliegende Erfindung in bezug auf die in den
beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, soll verstanden werden, daß sie nicht
durch irgendwelche Einzelheiten der Beschreibung beschränkt
ist. In beispielhafterweise können eine ein Heizfluid
erzeugende Vorrichtung mit Leitungen oder eine Heizleitung als
ein Mittel verwendet werden, das Klebemittel zu erwärmen.
Ferner kann beim Aufbringen des Klebemittels auf wenigstens
einen der Flansche das Klebemittel aus Löchern oder Kerben
dazwischen eingespritzt werden, die an wenigstens einem der
zwei Flansche geformt sind, die einander in einem Zustand
gegenüberliegen, in dem die Tafeln von der
Positionsgebervorrichtung 1 angeordnet und gehalten werden. Ferner kann
die vorliegende Erfindung nicht nur auf den Zusammenbau des
Hauptteils 2 eines Fahrzeugaufbaus sondern auch auf den des
Fahrzeugaufbaus durch die Positionsgebervorrichtung 1
angewendet werden.