BESCHREIBUNG
Vorrichtung zum Handhaben mindestens eines Spannrahmens, insbesondere für die Montage von Rohkarosserien von
Fahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Handhaben von mindestens einem Spannrahmen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs .
Es ist bekannt, die Bodenteile mit den lose geführten Seitenteilen einer Rohkarosserie längs einer Transferlinie bis in eine Bearbeitungsstation zu bewegen und dort mit Hilfe von Spannrahmen eventuell weitere Einzelteile der Rohkarosserie heranzuführen und in eine geometrisch genaue Montageposition zu bringen, wo eine örtliche Verschweißung der einzelnen Teile stattfindet.
Eine solche Vorrichtung muß außerdem dafür geeignet sein, Spannrahmen für verschiedene Fahrzeugtypen bereitzustellen und diese in die Arbeitsposition zu bringen. Dies wird dadurch gelöst, daß man mehrere Spannrahmen parallel zur Transferlinie beweglich führt, wobei im Bereich der Bearbeitungsstation eine zusätzliche Bewegung der Spannrahmen quer zur Transferlinie erforderlich ist, um die Arbeits- bzw. Schweißstation zu erreichen.
Bei den bekannten Vorrichtungen wird hierzu ein erheblicher Platzbedarf und ein großer konstruktiver und bewegungstechnischer Aufwand benötigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besondere Form des Handhabens von Spannrahmen zu entwickeln, die platz- und kostensparend funktioniert und außerdem mehr Bewegungsfreiheit der im Bereich der Bearbeitungsstation angeordneten Industrie-Roboter gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet eine bessere und platzsparendere Möglichkeit zur Handhabung der Spannrahmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der einzelne Spannrahmen über eine Haltevorrichtung mit Hilfe von zwei Lenkern gehalten und geführt, die nach Art einer
Viergelenkkette mit der Haltevorrichtung verbunden sind. Diese Lenker sind an Schlitten gelagert und drehbar angetrieben, welche längs der Transferlinie in einer gesteuerten Weise bewegt werden. Durch die Überlagerung der Vorschubbewegung der Schlitten und der Schwenkbewegung der Lenker kann eine Steuerung herbeigeführt werden, welche die Haltevorrichtung und die daran befestigten Spannrahmen im wesentlichen linear und quer zur Transferlinie bewegt.
Eine solche Anordnung ist auch dafür geeignet, den einzelnen Spannrahmen parallel zur Transferlinie zu bewegen und in einen Spannrahmenspeicher zu übergeben, wobei die Lenker eine entgegengesetzte Schwenkbewegung im Verhältnis zur Annäherung an die Rohkarosserie ausführen.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn der einzelne Spannrahmen in seiner Arbeitsstellung an einem ortsfesten Gerüst längs und quer zur Transferlinie beweglich geführt sowie zentriert und verspannt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die zur Bewegung des Spannrahmens benötigten Schlitten und Lenker in der Montage- bzw. Schweißstellung vom Gewicht des Spannrahmens und der daran befestigten Werkzeuge entlastet werden und der Spannrahmen reproduzierbar genau in der Arbeitsstellung gehalten wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In den Schutzansprüchen ist eine Lösungs-Alternative angegeben. Danach wird der einzelne Lenker als Knickarm nach Art eines Kniegelenkhebels ausgebildet. Im Kniegelenk befindet sich ein weiterer Schwenkantrieb für den freien Schenkel des Knickarmes. Somit besitzt der einzelne Lenker zwei Schwenkantriebe, die so gesteuert sind, daß die am freien Schenkel angelenkte Haltevorrichtung eine lineare Bewegung quer zur Transferlinie ausführt.
Bei dieser Ausführungsvariante, die selbständigen Erfindungscharakter besitzt, werden die Schwenkbewegungen von zwei Schwenkantrieben aufeinander abgestimmt, so daß es auf die Hubbewegung der Schlitten, die längs der Transferlinie bewegbar sind, nicht ankommt.
Bei einer weiteren selbständige Ausführungsform zur Lösung der gestellten Aufgabe wird für jeden Spannrahmen nur ein Lenker benötigt, der an die Mitte der Haltevorrichtung gelenkig und mit einem Schwenkantrieb angreift. Das andere Ende des Lenkers ist in einer ortsfesten Führung mit Hilfe eines Schlittens verschiebbar, wobei die Resultierende der Schlittenführung und der Schwenkbarkeit der
Haltevorrichtung gegenüber dem Lenker dazu führt, daß die Haltevorrichtung aus einer parallel zur Transferlinie befindlichen Grundstellung in eine schräg dazu sich erstreckende Parkstellung bewegt, wobei aus der Parkstellung eine Übergabe an einen seitlich angeordneten Spannrahmenspeicher erfolgen kann. Bei einer solchen Anordnung ist eine Schlittenführung parallel zur Transferlinie entbehrlich.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Figur 1: eine Draufsicht auf eine Transferlinie mit Bearbeitungsstation und parallel dazu angeordneten Führungen für Spannrahmen,
Figur 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Figur 1 längs der Linie A,
Figur 3 eine Stirnansicht auf die Bearbeitungsstation mit einer seitlich davon angeordneten Führung für Spannrahmen,
Figur 4 eine Draufsicht auf eine Anordnung zum Bewegen von Spannrahmen mit Hilfe von Knickarmen,
Figur 5 ; eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Figur 4 in Richtung des Pfeiles B und
Figur 6: eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung zur Bewegung von Spannrahmen in einer weiteren Variante.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 ist eine Bearbeitungsstation (1) mit einer Transferlinie (2) symbolisch dargestellt. In der Bearbeitungsstation (1) befindet sich ein Bauteil (3), z.B. die Rohkarosserie von einem Fahrzeug, wobei ein oder mehrere weitere Werkstücke (37) , bevorzugt Seitenteile, in eine reproduzierbare geometrisch bestimmte Position zur Rohkarosserie (3) gebracht werden können. Die Bearbeitungsstation (1) besitzt eine Handhabungsvorrichtung (36) , die ein oder
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mehrere Spannrahmen (14) seitlich an die Rohkarosserie (3) zustellen kann. Die Spannrahmen (14) sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel mit den besagten Seitenteilen (37) beladen, die z.B. in Figur 2 schematisch und mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Die Spannrahmen (14) können alternativ auch leer sein und lediglich eine Spann- und Bearbeitungsfunktion für die dann bereits vorab mit den Seitenteilen oder anderen Werkstücken bestückte Rohkarosserie (3) zu bieten.
Die Handhabungsvorrichtung (36) hat mindestens einen verfahrbaren und drehbaren Lenker (10,22,30) mit einer Haltevorrichtung (13) für den Spannrahmen (14) . Nachfolgend sind hierfür verschiedene Ausführungsformen angegeben.
Parallel zur Transferlinie (2) befindet sich neben der Bearbeitungsstation (1) auf jeder Seite eine Führung (4), an welcher ein oder mehrere Schlitten (5) parallel zur Transferlinie (2) bewegbar geführt sind. Figur 3 zeigt, daß diese Schlitten (5) z.B. an der Außenseite der kastenförmigen Führung (4) beweglich und fliegend gelagert sind.
An jedem Schlitten (5) ist gemäß Figur 1 ein Lenker (10) längs einer vertikalen Achse (11) drehbar gelagert und mit Hilfe eines Schwenkantriebes (21) verstellbar. Die in Distanz zueinander befindlichen Schlitten (5) sind vorzugsweise untereinander durch eine Kupplungsstange (6) verbunden und bewegen sich synchron. Zumindest einer der Schlitten (5) besitzt einen Vorschubantrieb (7), welcher den Schlitten und damit den anderen Schlitten und die Lenker (10) längs der Führung (4) zwangsläufig bewegt. Wie die Figur 2 zeigt, wirkt der Vorschubantrieb (7) über ein Ritzel (8) auf eine ortsfest an der Führung (4) befindliche Zahnstange (9) ein.
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An den freien Enden der Lenker (10) ist zumindest eine Haltevorrichtung (13) im Bereiche der Achsen (12) gelenkig angebracht. Die einzelne Haltevorrichtung (13) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein und hat z.B. einen Haltebalken. Die Haltevorrichtung (13) trägt einen aufrechten Spannrahmen (14) , wie dies speziell aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht. Am Spannrahmen (14) sind ein oder mehrere Spann- bzw. Zentriereinheiten für die Werkstücke bzw. Seitenteile (37) in herkömmlicher Weise befestigt, um diese an der Rohkarosserie (3) in eine geometrisch bestimmte Position zu bringen.
Die Haltevorrichtung (13) kann mit dem daran befestigten Spannrahmen (14) vorzugsweise im wesentlichen linear und quer zur Transferlinie (2) bewegt werden, um Kollisionen zu vermeiden. Dazu sind die Schwenkbewegung der Schwenkantriebe (21) und die Vorschubbewegung des Vorschubantriebes (7) so aufeinander abgestimmt, daß sich als Resultierende diese lineare Querbewegung des Spannrahmens (14) ergibt.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, befinden sich die Lenker (10) , der Haltevorrichtung (11) und die Führung (4) mit den Schlitten (5) unterhalb der Kontur der Rohkarosserie (3) . Dies hat den Zweck, daß die Beweglichkeit der seitlich von den Führungen (4) angeordneten Industrie-Roboter (18) nicht behindert wird. Die Folge davon ist, daß die Last der Haltevorrichtung (13), des Spannrahmens (14) und der Werkstücke voll auf den Lenkern (10) liegt, die um vertikale Achsen freitragende
Belastungen aufnehmen. Um dabei eine sichere Zuordnung der Einzelteile der Rohkarosserie (3) zu gewährleisten, sind die einzelnen Spannrahmen (14) mit einem ortsfesten Gerüst (15) verbunden. Hierzu sind Längs- und Querführungen (16) zwischen dem Gerüst (15) und dem Spannrahmen (14) vorgesehen, um die Endstellung des Spannrahmens am Gerüst (15) herbeizuführen. Figur 2 zeigt weiterhin, daß zwischen
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dem Spannrahmen (14) und der Haltevorrichtung (13) eine oder mehrere Spannverbindungen (17) vorgesehen ist, welche das Befestigen des Spannrahmens (14) auf der Haltevorrichtung (13) während des Transportes längs der Führung (4) gewährleistet.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt überdies, wie die Lenker (10) betätigt werden können, um den einzelnen Spannrahmen (14) aus der Bearbeitungsstation in eine Warteposition (19) oder in einen Spannrahmenspeicher (20) zu bewegen. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, die Lenker (10) in eine Lage parallel zur Transferlinie (2) einzurichten. Damit sind die Spannrahmen (14) längs der Führung (4) beweglich, ohne über die Führung (4) seitlich hinauszukragen. Ist die Schlitten-Lenkeranordnung (5,10) in die Warteposition (19) gekommen, kann diese Anlage dort verharren, wenn eine zweite gleichwertige Anlage von einer anderen Warteposition in die Bearbeitungsstation (1) eingeführt wird.
Es ist aber auch möglich, den in der Warteposition (19) befindlichen Spannrahmen (14) in einen Spannrahmenspeicher (20) einzubringen, wozu eine entgegengesetzt gerichtete Schwenkbewegung der Lenker (10) in Verbindung mit einer gesteuerten Bewegung der Schlitten (5) erforderlich ist. Eine solche Bewegung ist im oberen rechten Teil der Figur 1 angedeutet .
Im Beispiel der Figuren 4 und 5 ist eine erfinderisch selbständige Variante zur Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 dargestellt.
Danach wird die einzelne Haltevorrichtung (13) durch zwei Knickarme (22) gehalten und geführt, wobei im Bereiche des Kniegelenkes (23) ein zusätzlicher Schwenkantrieb (24) für die Schwenkbewegung des freien Schenkels (28) vorgesehen ist. Die lineare Verschiebung der Haltevorrichtung (13)
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quer zur Transferlinie (2) wird damit durch Überlagerung der Schwenkbewegungen der Schwenkantriebe (24) und (27) herbeigeführt, so daß eine lineare Querbewegung der Haltevorrichtung (13) resultiert. Der freie Schenkel (28) des Knickarmes (22) ist über die Achse (26) an der
Haltevorrichtung (13) angeschlossen. Die andere Achse (27) des Knickarmes (22) ist über den Schwenkantrieb (25) an einem Schlitten (5) drehbar gelagert und angetrieben, der parallel zur Transferlinie (2) entlang einer Führung (4) verstellbar ist, um die Haltevorrichtung (13) bzw. den daran befestigten Spannrahmen (14) aus der Bearbeitungsstation in eine Wartestation oder umgekehrt zu überführen.
Das erfinderisch selbständige Ausführungsbeispiel der
Figur 6 vermeidet die Anordnung einer Viergelenkkette zur Bewegung der Haltevorrichtung (13) . Stattdessen ist in der Mitte (29) der Haltevorrichtung (13) ein Lenker (30) mit seiner Achse und Schwenkantrieb (31) drehbar gelagert und angetrieben, so daß die Haltevorrichtung (13) um diese Achse (Mitte der Haltevorrichtung) (29) eine Schwenkbewegung ausführen kann. Das andere Ende des Lenkers (30) ist über eine Achse (34) und einen Schwenkantrieb (35) an einem Schlitten (32) geführt, der längs einer ortsfesten Führung (33) beweglich ist. Wie die Figur 6 zeigt, sind beim Ausführungsbeispiel je Bearbeitungsstation zwei solche Führungen (33) vorgesehen, die sich von der Mitte (29) der Haltevorrichtung (13) nach außen öffnen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, entweder die der einen Führung (33) oder der anderen Führung (33) zugeordneten Lenker (30) mit der ihnen zugeordneten Haltevorrichtung (13) in die Position vor der Bearbeitungsstation (1) zu bringen.
Seitlich von den Führungen (33) sind nach Bedarf Wartepositionen (19) bzw. Spannrahmenspeicher (20) vorgesehen, in welche die einzelnen Spannrahmen (14)
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abgestellt bzw. von ihnen entnommen werden können. Die Bewegung hierzu wird aus der Resultierende von zwei Schwenkantrieben (31,35) hergeleitet.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen kann die Zustellbewegung der Spannrahmen (14) auch nicht linear sein. Ferner können zwei oder mehrere Lenker (10) übereinander angeordnet sein anstatt wie in Figur 1 und 2 nebeneinander. Zudem ist es möglich, die Lenker in einem entsprechenden Gestell seitlich anzuordnen, wobei sie im wesentlichen horizontale und parallel zur Transferlinie sich erstreckende Schwenkachsen (11) haben. Sie greifen dann seitlich an den Spannrahmen (14) an. Auch bei dieser Variante können zwei Lenker nebeneinander oder gegenüberliegend angeordnet sein. Die genannten Bauvarianten können zudem mit den anderen alternativ zur Gestaltung und Kinematik der Handhabungsvorrichtung (36) entsprechend der Ausführungsbeispiele 4 bis 6 kombiniert werden.
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BEZUGSZEICHENLISTE
1 BearbeitungsStation
2 Transferlinie
3 Bauteil, Rohkarosserie
4 Führung
5 Schlitten
6 Kupplungsstange
7 Vorschuba trieb
8 Ritzel
9 Zahnstange
10 Lenker
11 Achse
12 Achse
13 Haltevorrichtung, Haltebalken
14 Spannrahmen
15 Gerüst
16 Längs- und Querführung
17 SpannVerbindung
18 Industrieroboter
19 Warteposition
20 Spannrahmenspeicher
21 Schwenkantrieb
22 Knickarm
23 Kniegelenk
24 Schwenkantrieb
25 Schwenkantrieb
26 Achse
27 Achse
28 freier Schenkel
29 Mitte des Haltebalkens
30 Lenker
31 Schwenkantrieb
32 Schlitten
33 Führung
34 Achse
35 Schwenkantrieb
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Handhabungsvorrichtung Werkstück, Seitenteil