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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum
Punktschweißen von aus gepreßten Blechteilen, insbesondere
Kraftfahrzeugkarosserien, gebildeten Strukturen der Art, die
umfassen:
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eine Straße zum Zuführen der zu schweißenden Strukturen
in einer Reihenfolge zu der Schweißstation,
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wenigstens zwei Paare Ausrichttore, die an der
Schweißstation so vorgesehen sind, daß sie schnell in einem
Arbeitsbereich austauschbar sind, wobei die genannten Tore
Vorrichtungen zum Einklemmen der Elemente, die die zu schweißende
Struktur bilden, in der richtigen Zusammenbauposition in Bezug
zueinander tragen, die Tore von jedem Paar mit
Klemmvorrichtungen versehen sind, die an eine entsprechende Art Struktur
angepaßt sind, die geschweißt werden soll,
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die genannten Paare von Toren auf beiden Seiten der
genannten Straße an der genannten Schweißstation in
Längsrichtung verschiebbar angebracht sind, so daß sie schnell zwischen
einem Wartebereich und dem genannten Arbeitsbereich
verschiebbar sind, die Tore von jedem Paar auch quer zu der genannten
Straße, wenn sie bei dem Arbeitsbereich sind, zwischen
voneinander beabstandeten Ruhepositionen und relativ engen
Arbeitspositionen verschiebbar sind, in denen die Klemmvorrichtungen
an der Struktur eingreifen, die in dem Arbeitsbereich ist.
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Der Anmelder hat während langer Zeit Schweißvorrichtungen
erzeugt, die die oben angegebenen Merkmale haben (siehe z.B. US-
A-4 256 947 und DE-A-2 810 822). Solche Schweißsysteme, die
unter der Marke "ROBOGATE" vertrieben werden, haben eine Wende
bei der Punktschweißtechnik von Kraftfahrzeugkarosserien
bestimmt. Das Robogate-System ist weitverbreitet von vielen
Autoherstellern auf der Welt aufgrund einer Anzahl wichtiger
Vorteile in bezug auf die vorhergehend verwendeten Systeme
angewendet worden. Erstens hat dieses System ein hohes Maß an
Flexibilität, d.h., es kann an sogar sehr voneinander
verschiedenen Karosserien arbeiten, so daß eine selbe Straße zur
Erzeugung verschiedener Modelle verwendet werden kann.
Zweitens kann das System mit relativ einfachen und schnellen
Vorgängen und daher mit sehr geringen Investitionen an die
Erzeugung eines neuen Karosseriemodells angepaßt werden. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß eine gleichförmige Qualität bei
allen Modellen desselben Typs sichergestellt wird, bei dem das
System arbeitet.
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Der Stand der Technik gemäß dem Robogate-System zieht in
Betracht, daß jede zu schweißende Karosserie an der
Schweißstation in einem lose vormontierten Zustand eintrifft.
Tatsächlich sind stromaufwärts der Robogate-Schweißstation eine oder
mehrere "Spielzeug-Umbiege"-Stationen vorgesehen, in denen die
verschiedenen Teile, die die Karosserie bilden, lose
zusammengebaut werden, indem Verbindungszungen gebogen werden. Eine
solche vorläufige Verbindung ist natürlich eine lose
Verbindung dahingehend, daß sie geringe Bewegungen von jedem Teil in
bezug auf die benachbarten Teile erlaubt. Gerade aus diesem
Grund sind die Ausrichttore, die an der Schweißstation
vorgesehen sind, mit Klemmvorrichtungen versehen, die an den
verschiedenen Teilen der Karosserie eingreifen, um sie in der
richtigen Zusammenbauposition festzusetzen, bevor das
Punktschweißen durch die an der Station vorgesehene Roboter
ausgeführt wird. Sobald eine Anzahl Punktschweißungen, die
ausreichend sind, der Karosserie eine relativ stabile Geometrie zu
geben, an der Karosserie selbst ausgeführt worden sind, geht
letztere in Richtung zu weiteren Stationen zum
Vervollständigen des Schweißens weiter, die die Verwendung von
Klemmvorrichtungen nicht mehr verlangen. Eine wie in dem Oberbegriff
des Anspruches 1 angegebene Vorrichtung ist aus GB-A-2 172 555
bekannt.
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Es ist eine Hauptzielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine
Schweißvorrichtung der Art, wie sie am Anfang angegeben ist,
zu schaffen, die die Verwendung von Umbiegestationen
stromaufwärts
der Schweißstation zum vorläufigen Verbinden der
verschiedenen Teile der Karosserie nicht verlangt.
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Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist, eine
Vorrichtung der oben angegebenen Art zu schaffen, die eine
einfachere Konstruktion hat, weniger sperrig und in bezug auf
die oben erwähnten, bekannten Vorrichtungen flexibler ist.
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Im Hinblick darauf, die genannten Zielsetzungen zu erreichen,
schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum
Punktschweißen von Strukturen, die aus gepreßten Blechteilen,
insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien, gebildet sind, umfassend:
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eine Schweißstation, die mit programmierbaren,
automatischen Schweißvorrichtungen versehen ist,
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eine Straße zum Zuführen der zu schweißenden Strukturen
in einer Reihenfolge zu der Schweißstation,
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wenigstens zwei Paare Ausrichttore, die an der
Schweißstation so vorgesehen sind, daß sie schnell in einem
Arbeitsbereich austauschbar sind, wobei die genannten Tore
Vorrichtungen zum Einklemmen der Elemente, die die zu schweißende
Struktur bilden, in der richtigen Zusammenbauposition in Bezug
zueinander tragen, die Tore von jedem Paar mit
Klemmvorrichtungen versehen sind, die an eine entsprechende Art Struktur
angepaßt sind, die geschweißt werden soll,
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die genannten Paare von Toren auf beiden Seiten der
genannten Straße an der Schweißstation in Längsrichtung
verschiebbar angebracht sind, so daß sie schnell zwischen einem
Wartebereich und dem genannten Arbeitsbereich verschiebbar
sind, die genannten Tore von jedem Paar auch quer zu der
genannten Straße, wenn sie bei dem Arbeitsbereich sind, zwischen
voneinander beabstandeten Ruhepositionen und relativ engen
Arbeitspositionen verschiebbar sind, in denen die
Klemmvorrichtungen an der Struktur eingreifen können, die in dem
Arbeitsbereich ist,
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die genannten Ausrichttore auf angetriebenen Wägen
angebracht sind, die entlang zwei Schienen auf beiden Seiten der
genannten Straße geführt sind,
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dadurch gekennzeichnet, daß
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die genannte Straße eine Tragvorrichtung zum Tragen der
verschiedenen Teile, die jede zu schweißende Struktur bilden,
in eine Position nahe der endgültigen Zusammenbauposition
umfaßt, wobei aber die genannten Teile voneinander getrennt
sind,
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die genannten Führungsschienen getrennte Abschnitte
haben, die quer zu der Längsrichtung zu der genannten Straße bei
dem Arbeitsbereich bewegbar sind, um die zwei Ausrichttore die
bei dem Arbeitsbereich sind, zwischen ihren voneinander
beabstandeten Ruheposition und ihren relativ nahen
Arbeitspositionen zu bewegen,
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die genannte Tragvorrichtung bewegliche Teile zum Tragen
von jeweils zwei Seitenabschnitten der zu schweißenden
Struktur umfaßt, wobei die genannten Teile zwischen einer ersten
Position, die zum Bewegen entlang der genannten Straße fähig
ist, in der die genannten Seitenabschnitte nahe beieinander
sind, und einer zweiten Position verschiebbar sind, in der die
genannten Seitenabschnitte voneinander beabstandet sind und
nahe zwei Ausrichttoren sind, die in ihren Ruhepositionen in
dem Arbeitsbereich sind, damit die genannten Seitenabschnitte
von den genannten Klemmvorrichtungen der genannten
Ausrichttore aufgenommen werden können und dann die verschiedenen Teile,
die die zu schweißende Struktur bilden, in der
Schweißausgestaltung nach einer Verschiebung der genannten Ausrichttore in
ihren Arbeitspositionen festgesetzt werden.
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Aufgrund der oben angegebenen Merkmale liefert die Vorrichtung
gemäß der Erfindung eine Anzahl Vorteile. Die Anordnung der
Ausrichttore auf angetriebenen Wägen, die entlang zweier
Schienen auf beiden Seiten der Straße geführt werden,
vermeidet die Verwendung sperriger und komplizierter, fester
Haltestrukturen, die in den herkömmlichen Robogate-Anlagen
vorgesehen sind, um die Ausrichttore zu halten und zu führen.
Deshalb ist der Bereich der Schweißstation viel freier, so daß
die Anordnung und der Betrieb der Schweißroboter leichter
gemacht wird. Des weiteren kann, da jedes Ausrichttor unabhängig
von den anderen Toren bewegbar ist, der Schrittabstand
zwischen jedem Tor und dem folgenden Tor entlang der Straße frei
verändert werden, was eine große Flexibilität bei der
Konstruktion und Montage der Anlage erlaubt.
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Des weiteren schließt die Vorrichtung gemäß der Erfindung
vollständig die Umbiegestationen zum losen Zusammenbau der
Karosserien stromaufwärts der genannten Schweißstation aus. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist die genannte
Förderstraße bspw. ein Deckenförderer und die genannte Haltevorrichtung
sind Hakenvorrichtungen, die mit dem genannten Deckenförderer
verbunden sind, die die verschiedenen Teile, die die
Karosserie des Kraftfahrzeugs bilden, an den Zuführstationen
stromaufwärts der Schweißstation aufnehmen, bis eine Gruppe von
Teilen gebildet ist, die an der genannten Hakenvorrichtung in
einer Position nahe der endgültigen Zusammenbauposition
aufgehängt oder sonstwie gehalten sind, ohne jedoch miteinander
verbunden zu sein. Wenn die genannte Gruppe von Teilen, die
einer Karosserie entsprechend, die geschweißt werden soll, an
dem Arbeitsbereich eintrifft, gehen die genannten bewegbaren
Teile der Tragvorrichtung zu der genannten zweiten Position,
um die genannten Seitenabschnitte der Karosserie den
Ausrichttoren zu liefern, die in ihren Ruhepositionen in dem
Arbeitsbereich sind. Die Ausrichttore können dann zu ihren, relativ
engen Arbeitspositionen gehen, so daß die Klemmvorrichtungen,
die daran angebracht sind, die Seitenabschnitte und die
übrigen Teile, die die Karosserie bilden, in der richtigen
Zusammenbauposition festsetzen können, damit Punktschweißungen
durch die Roboter mit einer Zahl ausgeführt werden können, die
ausreicht, eine relativ stabile Geometrie für die Karosserie
sicherzustellen. Sobald dieser Schweißvorgang durchgeführt
worden ist, bringt die Förderstraße die geschweißte Karosserie
aus der Station heraus und trägt eine nachfolgende Gruppe von
Teilen, die geschweißt werden sollen, in die Station.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal sind die
Tragvorrichtungen auch mit Querelementen versehen, die durch die in der
Schweißstation vorgesehenen Roboter angeordnet werden, wobei
die Enden der genannten Querelemente mit den zwei
Ausrichttoren verbunden sind, die in ihren Arbeitspositionen in dem
Arbeitsbereich sind, so daß Steifigkeit und ein richtiges
Anordnen der Tore sichergestellt werden, während der Schweißvorgang
ausgeführt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen offensichtlich, die nur als ein nicht
beschränkendes Beispiel gegeben sind, in denen:
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Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Schweißanlage
gemäß der Erfindung ist,
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Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht einer
Schweißvorrichtung gemäß der Erfindung ist,
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Fig. 3 eine Seitenansicht im vergrößerten Maßstab der
Vorrichtung der Fig. 2 ist,
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Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 3 ist,
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Fig. 5 eine Ansicht im vergrößerten Maßstab einer
Einzelheit der Fig. 3 ist,
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Fig. 6 eine Querschnittansicht der Schweißstation in einem
ersten Arbeitszustand ist,
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Fig. 7 eine Querschnittansicht der Schweißstation in einem
zweiten Arbeitszustand ist,
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Fig. 8. eine Ansicht im vergrößerten Maßstab einer
Einzelheit der Fig. 6, 7 ist,
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Fig. 9 eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie
IX-IX der Fig. 8 genommen ist,
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Fig. 10 eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie
X-X der Fig. 9 genommen ist,
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Fig. 11 eine Ansicht im vergrößerten Maßstab und im
Querschnitt entlang der Linie XI-XI der Fig. 7 genommen
ist,
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Fig. 12 eine Ansicht teilweise im Querschnitt und in einem
vergrößerten Maßstab einer Einzelheit der Fig. 6, 7
ist,
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Fig. 13 ist eine Abänderung der Fig. 5 zeigt, und
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Fig. 14 eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie
XIV-XIV der Fig. 13 genommen ist.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein eine
Schweißstation gemäß der vorliegenden Erfindung, um
Kraftfahrzeugkarosserien, die aus gepreßten Metallteilen bestehen,
durch Punktschweißen zu formen. Der Ausdruck "Formen" bezieht
sich auf den Vorgang eine ausreichende Anzahl von
Punktschweißungen auszuführen, um eine stabile Geometrie bei der
Karosserie sicherzustellen. Offensichtlich wäre es möglich, mehr als
eine Station der Art Station 1 anzuordnen, um das Formen
durchzuführen. Wenn ein solcher Vorgang abgeschlossen ist,
werden die Karosserien veranlaßt, sich auf an und für sich
bekannte Weise in Richtung zu weiteren Stationen zum Abschließen
des Schweißens vorwärts zu bewegen, die eine viel
vereinfachtere Struktur aufweisen, da sie keine Klemmvorrichtungen
verlangen, um die zu schweißenden Teile in der richtigen
Schweißposition zu halten.
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In dem Fall des dargestellten Beispiels arbeitet die
Schweißstation 1 an zwei unterschiedlichen Karosseriemodellen. Das
Bezugszeichen 2 gibt schematisch eine Förderstraße an, um
Gruppen von Teilen, die die zu schweißenden, verschiedenen
Karosserien formen, der Reihe nach zu der Schweißstation 1 zu
fördern. In dem Fall des dargestellten Beispiels (siehe Fig.
2) umfaßt die Förderstraße 2 einen Deckenförderer, der eine
Deckenschiene 3 einschließt, an der eine Laufkatze 4 geführt
ist, die mit einer Motoruntersetzungseinheit 5 versehen ist,
die deren Bewegung antreibt. Die Deckenlaufkatze 4 trägt eine
Haltestruktur oder einen "Haken" 6, an dem die Hauptteile, die
die Karosserie formen, aufgehängt oder sonstwie gehalten sind,
so daß solche Elemente voneinander getrennt sind, aber
jedenfalls in einer Position nahe der des endgültigen Zusammenbaus
gehalten sind. Wie man in Fig. 6 sehen kann, umfassen die
genannten Teile im wesentlichen ein Bodenblech 7 und zwei
Seitenabschnitte 8. Wie man in den Fig. 2, 5 sehen kann, umfaßt
der Haken 6 eine vordere Stange 9 und eine rückwärtige Stange
10, die sich nach unten erstrecken, wobei sie von einer oberen
Längsstange 11a ausgehen, die mit der Deckenlaufkatze 4
verbunden ist. Die Stangen 9, 10 setzten sich weiter nach unten
mit zwei Halteabschnitten 11, 12 fort, die Bezugskegel 13
(Fig. 6) haben, die in entsprechende Löcher eingreifen, die in
dem Bodenblech 7 gebildet sind, um das Bodenblech zu halten
und gleichzeitig das Bodenblech richtig zu positionieren,
sobald der Haken 6 in dem Schweißbereich ist, wie es im
folgenden dargestellt wird.
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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 werden die verschiedenen
Teile, die die von jedem Haken 6 getragene Gruppe bilden, von
dem Haken 6 an den Stationen A, B, C stromaufwärts der
Schweißstation 1 aufgenommen. An solchen Stationen sind bei
der bevorzugten Ausführungsform Manipulationsroboter 13
vorgesehen, die die verschiedenen Teile von Behältern 14 aufnehmen
und sie an Haken 6 anordnen. Natürlich kann das Beladen mit
den Teilen mit anderen, von Robotern verschiedenen,
automatischen Vorrichtungen oder von Hand ausgeführt werden. Sobald
mit der ganzen Gruppe beladen worden ist, wird jeder Haken 6
dann durch die Förderstraßen 2a, 2b, 2c, die sich zu einer
Straße 2 vereinigen, in die Schweißstation gebracht, um eine
Reihe von Gruppen entsprechend irgendeiner möglichen
Reihenfolge von Karosserien der zwei betreffenden Modelle zu bilden.
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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1, 2 sind an der
Schweißstation 1 auf beiden Seiten der Straße 2 Schweißroboter 16
angeordnet, die die an jeder Karosserie notwendigen
Punktschweißungen auf der Grundlage eines Programms ausführen können, das
dem bestimmten Modell entspricht.
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Um die verschiedenen Elemente von jeder Gruppe in der
richtigen Position für den endgültigen Zusammenbau festzusetzen,
damit das Schweißen in der Station ausgeführt werden kann, sind
zwei Paare von Ausrichttoren 17, 18 vorgesehen. Jedes Paar
Tore 17, 18 ist mit einer Anzahl Klemmvorrichtungen entsprechend
einem Karosseriemodell versehen, das geschweißt werden soll.
Die Klemmvorrichtungen sind in den beigefügten Zeichnungen
nicht dargestellt, da sie von einer an und für sich bekannten
Art sind, und das Fortlassen von den Zeichnungen läßt letztere
leichter verstehen. Jedenfalls umfassen solche Vorrichtungen
gemäß der herkömmlichen Technik (siehe US-A-4 256 947)
Klemmen, von denen jede zwei Backen umfaßt, von denen wenigstens
eine zwischen einer offen und einer geschlossenen Stellung
bewegbar ist und die eine den Teilen entsprechende Form haben,
die zusammen festgesetzt werden sollen. Jedes der Tore 17, 18
ist auf Wägen 20 mit Rädern 21 angebracht, die entlang
Längsschienen 22 geführt werden, die auf beiden Seiten der Straße 2
und der Schweißstation 1 angeordnet sind. Deshalb ist bei der
Vorrichtung gemäß der Erfindung die raumbeanspruchende und
komplizierte, feste Tragstruktur vollständig fortgelassen, die
in den bekannten Robogate-Stationen vorgesehen ist, um die
Ausrichttore zu halten und zu führen. Somit ist, wie es in
Fig. 2 klar sichtbar ist, das Volumen der Station stark
verringert und die Station ist vollkommen frei von Strukturen,
die die Arbeit der Schweißroboter oder deren Positionieren
behindern können. Aufgrund des genannten Merkmals ist auch die
Größe von jedem Ausrichttor stark in bezug auf die
herkömmliche
Größe von Ausrichttoren verringert, die in den Robotgate-
Systmen bekannter Art vorgesehen sind.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 sind die
Ausrichttore 17, 18, da sie an auf Schienen 22 geführten Wägen 20
angebracht sind, schnell in dem Arbeitsbereich L der
Schweißstation austauschbar. Insbesondere ist jedes Paar Tore 17, 18
zwischen der Arbeitsposition L und einer Warteposition
bewegbar, die für die Tore 17 die Position ist, die durch W1 in
Fig. 1 angegeben ist, und für die Tore 18 die Position ist,
die durch W2 auch in Fig. 1 angegeben ist.
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Wie man in den Fig. 2-5 sehen kann, haben die Führungsschienen
22, die auf beiden Seiten der Schweißstation vorgesehen sind,
in dem Arbeitsbereich L getrennte Abschnitte 23, die entlang
einer Richtung quer zu der Längsrichtung der Straße 2 in bezug
auf feste Führungen 24 verschiebbar angebracht sind. Deshalb
sind, wenn ein Paar Ausrichttore 17 oder 18 in dem
Arbeitsbereich L ist, solche Tore zwischen voneinander beabstandeten
Ruhestellungen (siehe Fig. 6) und relativ nahen
Arbeitspositionen bewegbar, in denen die Klemmvorrichtungen, die von
solchen Toren getragen sind, an den verschiedenen Teilen
eingreifen können, die den Körper formen, um diese in der richtigen
Zusammenbauposition in Bezug zueinander festzusetzen.
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In Fig. 5 sind die Motoren 25 zum Antreiben der Wägen 20
gezeigt. Solche Motoren sind bspw. Elektromotoren, die in
irgendeiner auf dem Gebiet für angetriebene Wägen bekannten Art
versorgt werden können. In bezug auf die Querbewegung der
Führungsabschnitte 23 kann diese durch irgendeine
Übertragungsvorrichtung bekannter Art erhalten werden, bspw. eine Kurbel
und eine Verbindungsstangeneinrichtung (nicht dargestellt).
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6, 7 trägt jeder Haken 6, wie
es bereits angegeben worden ist, die Gruppe der Hauptteile,
die die Karosserie des Kraftfahrzeugs formen sollen,
insbesondere das Bodenblech 7 und die Seitenabschnitte 8. Wie es
ebenfalls bereits angegeben worden ist, wird das Bodenblech 7 von
Bezugskegel 13 getragen. Wie es in Fig. 6 sichtbar ist, sind
solche Zapfen schwimmend auf Drehzapfen 26 befestigt, die von
dem Haken 6 getragen werden. Die Kegel 13 haben untere Schäfte
27, die nach unten von dem Haken 6 hervorstehen und in einer
genau bestimmten Position durch Festsetzklemmen 28 gehalten
werden, die in dem Arbeitsbereich L der Schweißstation
vorgesehen sind, um das genaue Positionieren des Bodenblechs 7
sicherzustellen.
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Ebenfalls unter Bezugnahme auf die Fig. 6, 7 sind die zwei
Seitenabschnitte 8 an Schwenkarmen 29 aufgehängt, die Teil der
Struktur des Hakens 6 bilden und um entsprechende Gelenkachsen
30 durch irgendeine Antriebsvorrichtung, bspw. eine
Motoruntersetzungsvorrichtung und eine Kurbel und eine
Verbindungsstangeneinheit (nicht dargestellt), gedreht werden können.
Deshalb können die Arme 29 zwischen ersten, geschlossenen
Positionen (Fig. 7) und zweiten, geöffneten Positionen (Fig. 6)
verschoben werden.
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Wenn der Haken 6 im Arbeitsbereich L eintrifft, sind die Arme
29 in den ersten Positionen, die in Fig. 7 dargestellt sind.
Gleichzeitig sind die Ausrichttore, die in dem Arbeitsbereich
L (entsprechend dem zu schweißenden Karosseriemodell)
vorgesehen sind, noch in ihren voneinander beabstandeten
Ruhepositionen, die in Fig. 6 dargestellt sind.
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In einem solchen Zustand sind die verschiedenen Teile, die die
Karosserie formen, noch nicht miteinander in einer Position
nahe der des endgültigen Zusammenbaus (wie in Fig. 7
dargestellt) verbunden, sondern sie sind vielmehr voneinander
getrennt. Ausgehend von einem solchen Zustand öffnen sich die
Arme 29, bis sie an der in Fig. 6 dargestellten Position
ankommen, um die Karosserieabschnitte 8 dem Paar Ausrichttore
(Tore 18 in dem in Fig. 6 dargestellten Fall) zu liefern, die
in dem Arbeitsbereich L sind. Sobald der in Fig. 6
dargestellte Zustand erreicht ist, können die Klemmvorrichtungen, die
von den Ausrichttoren 18 getragen sind, an den
Karosserieseitenabschnitten
8 eingreifen und sie halten. Somit hören die
Schwenkarme 29 auf, die Funktion zu erfüllen, die
Seitenabschnitte 8 zu halten, wohingegen die zwei Ausrichttore 18
näher zueinander in ihre Arbeitspositionen (Fig. 7) gebracht
werden können, indem die Schienenabschnitte 23 quer bewegt
werden.
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Die Lage der Tore 18 im Arbeitszustand, der in Fig. 7
dargestellt ist, ist genau durch den Eingriff von Bezugsrollen oder
Kugeln 31, die von den Toren getragen sind, in entsprechende
Sitze, die durch Rollen 32 festgelegt sind, auf eine Weise
festgelegt, die mehr im einzelnen im folgenden dargestellt
wird.
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Wenn die Ausrichttore an der in Fig. 7 dargestellten Position
ankommen, setzen die daran befestigten Klemmvorrichtungen die
Karosserieseitenabschnitte 8 an dem Bodenblech 7 in der
richtigen, gegenseitigen Zusammenbauposition fest. Gleichzeitig
werden einer oder mehrere Roboter 16 als Manipulationsroboter
verwendet, um an den zwei Karosserieseitenabschnitten 8 obere
Verbindungsquerteile 33 anzuordnen, die bspw. auf einem an dem
Haken 6 befestigten Gestell zum Aufnehmen durch die genannten
Roboter vorgesehen sind. Hierfür können die Roboter 16 von
irgendeiner Art sein, die Handhaben und Schweißen können, wobei
solche Roboter mit einem Greifkopf und einem Schweißkopf
versehen sind, so daß sie als Schweißroboter und als
Manipulationsroboter arbeiten können.
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Auch sind, um eine richtige Positionierung der Ausrichttore 18
während des Schweißvorgangs sicherzustellen, die Tore
miteinander an ihren oberen Teilen durch Querelemente 34 verbunden,
deren Enden mit Stiften 35 versehen sind, die nach unten
hervorstehen und in entsprechende Sitze eingreifen, die in den
Ausrichttoren vorgesehen sind, wie es nachfolgend im einzelnen
dargestellt wird.
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Fig. 8 zeigt eines der Querelemente 34. Dieses Querelement
weist eine kastenförmige Blechstruktur auf, die einen
mittleren Abschnitt 34a mit einer Öffnung 34b einschließt, durch die
zwei Klemmen 34c (Fig. 9, 10) in den inneren Hohlraum des
Querelements 34 eintreten und eine Platte 36 erfassen können, die
an der Struktur des Querelements 34 angeschweißt ist. Die zwei
Klemmen 34c werden von zwei Trägern 37 getragen, die mit dem
Handgelenk von einem der Roboter 16 zu verbinden sind.
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Fig. 11 zeigt die Einzelheit von einem der Endstift 35, die an
dem Querelement 34 vorgesehen sind. Wie es dargestellt ist,
weist der Stift 35 an zwei axial voneinander beabstandeten
Positionen zwei Ringe mit sphärischen Oberflächen 38, 39 auf,
die in zwei Sitzen einer entsprechenden Form aufgenommen
werden, die in zwei Elementen 40, 41 vorgesehen sind, die Teil
der Struktur des Ausrichttors bilden. Der Stift 35 tritt in
den inneren Hohlraum 42 des Tors durch eine Öffnung 43, die an
dessen obere Oberfläche vorgesehen ist, ein, bis er mit den
genannten sphärischen Ringen 38, 39 an den entsprechenden
Sitzen in Berührung kommt. In diesem Zustand wird der Stift 35 in
seiner Lage durch eine Sperrvorrichtung 43 festgesetzt, die
eine Einspannbacke 44 umfaßt, die um eine Achse 45, die durch
eine Öffnung 46 des Tors 18 eingeführt wird, verschwenkt wird,
bis sie an einer Ringschulter 47 eingreift, die an dem unteren
Ende des Stifts 35 gebildet ist. Somit werden die zwei Ringe
38, 39 axial gegen ihre Sitze gedrückt, und das Querelement 34
wird somit an jedem Ende an dem entsprechenden Tor 18
festgesetzt.
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Auf Fig. 12 Bezug nehmend ist jede Schiene 22 auf einer Ebene
48 angeschweißt, die durch Schrauben 49 ausgerichtet werden
kann. Die Räder 21 des Wagens 20 sind an einem Rahmen 50
drehbar befestigt, der einen Querstift 51 aufweist, der die
Struktur des Ausrichttors unter Einfügen eines Ringes aus einem
Elastomermaterial 52 zwischen dem genannten Stift 51 und einer
gelochten Stütze 53 trägt, die von der Struktur des Tors 18
(siehe auch Fig. 5) hervorsteht. Deshalb kann das Ausrichttor
geringe Verschiebungen entlang der vertikalen Richtung in
bezug auf den Rahmen 50 des Wagens 20 vornehmen.
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Fig. 12 zeigt auch untere und seitliche Führungsräder 54, 55,
die an der unteren und seitlichen Oberfläche der Schiene 22
eingreifen.
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Fig. 12 zeigt auch im größeren Maßstab die Einzelheit der
Kugel 31, die in dem zwischen den Rollen 32 begrenzten Sitz
aufgenommen werden soll, wenn der Rahmen 18 in seiner
Arbeitsposition ankommt. Die Rollen 32 werden von einem
Befestitgungsteil 56 gehalten, das um eine Achse 57 herum an einer festen
Struktur 58 angelenkt ist, so daß, wenn der Rahmen 18 in
Richtung seiner Arbeitsposition verschoben wird, die Struktur 56
in der durch eine unterbrochene Linie angegebenen
Warteposition ist, bis das Rad 31 mit den Rädem 32 in Berührung kommt,
wodurch bewirkt wird, daß sich die Stütze 56 dreht, bis sie an
der durch eine nicht ausgezogene Linie dargestellten Position
ankommt, in der der Rahmen 18 etwas angehoben (diese
Möglichkeit wird durch Gummihülsen 52 möglich gemacht) und richtig
positioniert wird, um die Schweißvorgänge auszuführen.
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Wie es in Fig. 4 sichtbar ist, sind für jedes Ausrichttor zwei
Vorrichtungen der oben beschriebenen Art vorgesehen. In einem
Fall sind zwei Rollen 32 vorgesehen, die in einer Ebene quer
zu der Längsrichtung der Linie angeordnet sind, wohingegen für
den anderen Wagen des Tors vier Rollen 32 vorgesehen sind, die
gemäß einer kreuzförmigen Anordnung angeordnet sind, wobei in
einem solchen Fall die Rolle 31 durch eine Kugel ersetzt wird.
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Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist, wie
folgt.
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Die Schweißstation 1 erhält der Reihe nach Haken 6, die
Gruppen von Teilen (Bodenblech und Karosserieseitenabschnitte)
tragen, die die Karosserie formen sollen, die geschweißt
werden soll. Solche Gruppen werden an den Stationen A, B, C (Fig.
1) gebildet, die sich stromaufwärts der Schweißstation
befinden. In dem Fall des dargestellten Beispiels ist die
Schweißstation 1 ausgebildet, für zwei unterschiedliche
Karosseriemodelle zu arbeiten. Jedoch liegt es klar auf der Hand, daß die
Station für mehr als zwei unterschiedliche Modelle arbeiten
kann, vorausgesetzt, daß eine entsprechende Anzahl von Paaren
von Ausrichttoren vorgesehen ist. Am Ende der Schweißarbeit
einer Karosserie in der Schweißstation in dem Arbeitsbereich L
wird die Straße 2 betätigt, die geschweißte Karosserie in
Richtung zu dem Ausgang zu bringen und gleichzeitig eine neue
Gruppe, die geschweißt werden soll, in den Arbeitsbereich L zu
lassen. Wenn die neue Gruppe einer Karosserie eines Modells,
das von dem Modell der Karosserie, die gerade geschweißt
worden ist, während der Bewegung de Straße 2 entspricht, werden
auch die angetriebenen Wägen der Ausrichttore 17, 18 betätigt,
das Paar Tore zu ersetzten, das in dem Arbeitsbereich L ist.
Dies kann natürlich gemacht werden, sobald die zwei
Ausrichttore, die vorhergehend in dem Arbeitsbereich angeordnet worden
sind, quer in ihre voneinander beabstandeten Ruhepositionen
bewegt worden sind. Wenn die zwei neuen Tore in dem
Arbeitsbereich ankommen, bleiben sie in ihren voneinander beabstandeten
Ruhepositionen. Die Schwenkarme 29 des Hakens 6, der gerade in
dem Arbeitsbereich L angekommen ist, werden dann geöffnet, um
die Karosserieseitenabschnitte 8 der Gruppe den zwei
Ausrichttoren zuzuführen. Die Klemmvorrichtungen der Tore werden
betätigt, die zwei Karosserieseitenabschnitte 8 zu erfassen und zu
halten, woraufhin die zwei Tore quer zu ihren geschlossenen
Arbeitspositionen bewegt werden, in denen die verschiedenen
Klemmvorrichtungen die Karosserieseitenabschnitte 8 in bezug
auf das Bodenblech 7 anordnen können. Gleichzeitig wird dieses
Bodenblech in einer genauen Position angeordnet, indem die
unteren Enden 27 der Bezugskegel 13 durch die Einspannbacken 28
festgesetzt werden. Des weiteren wird die genaue Position der
Ausrichttore durch den Eingriff von Rollen oder Kugeln 31 an
Rollen 32 sichergestellt, die von der festen Struktur 58
getragen sind, wie es oben beschrieben worden ist. Dann nehmen
Roboter 16, die als Manipulationsroboter verwendet werden, die
oberen Querelemente 33 auf und ordnen sie mit ihren Enden in
Berührung mit den zwei Karosserieseitenabschnitten 8 an. Die
Manipulationsroboter nehmen auch Querelemente 34 auf, die die
Zapfen 35 haben, und bewirken, daß sie an zwei Ausrichttoren
eingreifen, um eine steife, käfigförmige Bezugsstruktur zum
Festsetzen der verschiedenen Teile zu bilden, die geschweißt
werden sollen.
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Dann können die Schweißroboter arbeiten, eine Anzahl
Schweißpunkte an der Karosserie auszuführen, die ausreicht, um eine
stabile Geometrie bei der Karosserie selbst sicherzustellen.
Sobald das Schweißen ausgeführt worden ist, werden die
Querelemente 34 entfernt und die Festsetzvorrichtungen der
Ausrichttore werden freigegeben und die Tore selbst werden zurück
in ihre voneinander beabstandeten Ruhepositionen gebracht,
wobei die geschweißte Karosserie an dem Haken 6 aufgehängt
zurückbleibt. Die Arbeitszyklen können dann wiederholt werden,
indem eine neue Gruppe eingeführt wird, die geschweißt werden
soll.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist es offensichtlich, daß
die Vorrichtung gemäß der Erfindung alle die Vorteile
beibehält, die bei dem Robogate-System typisch sind, d.h., eine
hohe Arbeitsflexibilität, die erlaubt, daß die Schweißstation an
Karosserien arbeitet, die sogar sehr unterschiedlich
voneinander sind; die Möglichkeit, einen neuen Karosseriemodul in die
Produktion mit sehr verringerten Einstellzeiten und
Investitionen und einer absoluten Gleichförmigkeit der Produktion bei
den Karosserien des gleichen Typs einzuführen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist auch durch weitere,
bedeutenden Vorteile gekennzeichnet. Erstens der
Umbiegevorgang ist vollständig ausgeschlossen, der herkömmlicherweise
stromaufwärts der Robogate-Station vorgesehen wird, um die
Karosserie vorzumontieren, die geschweißt werden soll. Die
Produktionsanlage wird deshalb stark vereinfacht und weist
geringere Kosten auf. Des weiteren sind auch die
raumbeanspruchenden,
festen Strukturen vollständig ausgeschlossen, die in den
herkömmlichen Robogate-Schweißstationen vorgesehen sind, um
die Ausrichttore zu halten und zu führen. Wie es beschrieben
worden ist, ist jedes Tor unabhängig von den anderen Toren
bewegbar, was einen großen Raum läßt, der zum Anordnen der
Schweißroboter verfügbar ist und eine große Flexibilität bei
der Konstruktion und Installation dadurch gibt, daß der
Schrittabstand zwischen aufeinanderfolgenden Toren an der
Straße weder festgesetzt noch konstant ist.
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Wie es auch dargestellt worden ist, stellt die Vorrichtung mit
absoluter Genauigkeit das richtige Positionieren der
verschiedenen zu schweißenden Teile und der Ausrichttore sicher, was
eine sehr große Qualität der Produktion erlaubt.
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Des weiteren ist die Struktur der Ausrichttore aufs äußerste
vereinfacht und in der Größe in bezug auf die der Ausrichttore
der herkömmlichen Robogate-Stationen verringert.
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Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Abänderung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung. In diesen Figuren sind Teile, die mit jenen
vorhergehend beschrieben identisch oder gleich sind, mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Fig. 13 ist eine Ansicht ähnlich der der Fig. 5, in der zur
Einfachheit der Darstellung der Deckenförderer (Schiene 3 und
Laufkatze 4) sowie der Haken 6 fortgelassen worden sind. Auch
ist die Tragstruktur des Bodenblechs 7 in Fig. 14 in einer
vereinfachten Form gezeigt.
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Diese Variante unterscheidet sich von der im Vorstehenden
beschriebenen Ausführungsformen grundsätzlich, weil sie die
Notwendigkeit der Verwendung der oberen Querelemente 34
ausschließt, was eine einfachere Konstruktion und den Vorteil
liefert, das Volumen in der Querrichtung in dem oberen Teil
der Schweißstation 1 zu verringern.
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Diese Vereinfachung wird dadurch erhalten, daß die
Ausrichttore 18 (oder 17) an ihren oberen Abschnitten nicht miteinander
verbunden sind, sondern steif an ihren Abschnitten, die sich
oberhalb der Wägen 20 befinden, mit den zugeordneten festen
Strukturen 58 verbunden sind. Hierfür trägt jede Struktur 58
entsprechende angetriebene Festsetzbetätigungsvorrichtungen 60
herkömmlicher Art, bspw. Fluidbetätigungsvorrichtungen oder
Äquivalente, von denen jede einen bewegbaren Arm 61 mit einem
eingreifenden Endelement 62 hat, das durch eine Öffnung 63
eingreifen kann, die oberhalb des entsprechenden Wagens 20 des
Ausrichttors 18 gebildet ist. Die eingreifenden Endelemente 62
sind bspw. um 90 Grad zwischen der abgesenkten Ruheposition,
die in dem rechten Teil der Fig. 14 gezeigt ist, und der
angehobenen Arbeitsposition drehbar, die in dem linken Abschnitt
derselben Figur und in Fig. 13 gezeigt ist.
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Des weiteren haben im Bereich der Betätigungsvorrichtungen 60
die festen Strukturen 58, die sich nahe dem vorderen Abschnitt
von jedem Tor 18 befinden, ein Paar gegenüberstehender Rollen
64 mit geneigten Achsen, die mit einer passenden Oberfläche 65
der Struktur des vorderen Wagens 20 zusammenarbeiten können,
wohingegen nahe dem rückwärtigen Abschnitt von jedem Tor 18
die Strukturen 58 eine Rolle 67 mit einer vertikalen Achse
haben, die mit einer passenden Oberfläche 66 der Struktur des
rückwärtigen Wagens 20 zusammenarbeiten können.
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Beim Betrieb werden, wenn die zwei Ausrichttore 18 quer aus
den voneinander beabstandeten Ruhepositionen (in dem rechten
Abschnitt der Fig. 14 gezeigt) in die relativ nahen
Arbeitspositionen (in dem linken Abschnitt der gleichen Figur und in
Fig. 13 gezeigt) bewegt werden, die angetriebenen
Betätigungsvorrichtungen 60 betätigt, an den äußeren Seiten der
entsprechenden Öffnungen 63 die Ausrichttore 18 in bezug auf die
festen Strukturen 58 festzusetzen und fest zu arretieren.
Während des Näherungsvorgangs arbeiten die Rollen 64 und 67 mit
den entsprechenden Oberflächen 65 und 66 zusammen, so daß sie
die elastische Verformung unter der Last der Elemente 52 aus
Elastomermaterial durch leichtes Anheben der Tore 18 auf eine
Weise aufnehmen, die ähnlich der ist, die unter Bezugnahme auf
die vorhergehende Ausführungsform beschrieben worden ist.
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Somit wird das genaue und feste Positionieren der Ausrichttore
18 ohne die Verwendung der oberen Querelemente sichergestellt.
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Natürlich bleibt der Grundgedanke der Erfindung der gleiche,
wobei die Konstruktionseinzelheiten und die Ausführungsformen
weit in bezug auf das abgeändert werden können, was nur auf
beispielhafte Weise beschrieben und dargestellt worden ist,
ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.