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Die
Erfindung betrifft eine Fügestation für Karosseriebauteile
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Fügestationen für Karosseriebauteile
mit einer Spanneinrichtung zum Spannen der Karosseriebauteile und
einer Fördereinrichtung zum Transport der Karosseriebauteile
in und durch die Fügestation bekannt. Die Spanneinrichtung weist
zwei seitliche und im wesentlichen ebene Spannrahmen auf, die quer
zur Transportrichtung der Karosseriebauteile zugestellt und an einem
Stationsgestell angedockt werden. Für jeden Bauteilwechsel müssen
die seitlichen Spannrahmen seitlich entfernt und am nächsten
Karosseriebauteil wieder zugestellt werden. Wenn ein Modell- oder
Typwechsel der Karosseriebauteile ansteht, müssen außerdem
die Spannrahmen gegen andere modell- oder typbezogene Spannrahmen
getauscht werden. Das bei jedem Bauteilwechsel erforderliche Andocken
und Andocken der Spannrahmen kostet Taktzeit.
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Aus
der
EP 1 015 299 B1 ist
es bekannt, eine Spanneinrichtung mehrteilig aus einem ebenen, einteiligen
Dachspannrahmen und mehreren abgewinkelten Front- und Heckspannrahmen
auszubilden und die Spanneinrichtung auf einer Platte abzustützen,
auf der die Karosseriebauteile aufgebaut werden. Dies kann innerhalb
der Fügestation oder in einer vorgeschalteten Rüststation
geschehen. In beiden Fällen wird in der Fügestation
für jede Karosserie die Spanneinrichtung komplett aufgebaut
und wieder abgebaut. Die Karosserie kann nur bei komplett demontierter
Spanneinrichtung gewechselt werden. Dies kostet besonders viel Taktzeit.
Außerdem müssen bei einem Modell- oder Typwechsel
der Karosserie bzw. der Karosseriebauteile mehrere Spannrahmen gewechselt
werden.
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Die
DE 10 2005 036 463
A1 zeigt eine übliche Framingstation mit Seitenspannrahmen,
die auf Fahrschlitten beidseits der Transferlinie angeordnet sind.
Die Schlitten haben jeweils zwei Aufnahmepositionen für
zwei unterschiedliche Seitenspannrahmen. Um die Kapazität
und Flexibilität der Framingstation zu erhöhen,
sind vor und hinter der Arbeitsstelle zusätzliche stationäre
Aufnahmen mit Schnellverschlüssen für weitere
Seitenspannrahmen vorgesehen. Mittels einer Hubeinrichtung werden
in einem Rüstvorgang außerhalb der Arbeitsstelle
beim Spannrahmenwechsel die Seitenspannrahmen zwischen den stationären
Aufnahmen und der Schlittenaufnahme hin- und hergehoben. An der
Arbeitsstelle werden die Spannrahmen nur quer zu den Fahrschlitten
bewegt.
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Die
US 5,940,961 A offenbart
eine Fügestation mit einer Spanneinrichtung, die in der
Fügestellung die Karosseriebauteile umgibt. Mittels einer
Hubeinrichtung werden die Karosseriebauteile von einem Skid abgehoben
und in eine Spann- und Fügestellung innerhalb der von zwei
Spannarmen gebildeten Spanneinrichtung gebracht sowie nach dem Schweißen
wieder auf dem Skid abgesetzt. Die Spannarme sind schwenkbar an
vertikalen und hindernd mitten in der Transferlinie stehenden Säulen angeordnet.
Um den Weg für den Transport der Karosserie frei zu machen,
müssen erst die Säulen über Querförderer
in eine Ruhe- und Freigabestellung seitlich verfahren werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fügetechnik
und insbesondere Spanntechnik aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Spann- und Fügetechnik hat den Vorteil, dass
für das Einbringen und Ausbringen der einzelnen Karosseriebauteile
oder einer vorkommissionierten und lose gefügten Karosserie
die Spanneinrichtung nicht demontiert werden muss. Es ist lediglich
eine relative Hubbewegung zwischen der Spanneinrichtung und der
Karosserie bzw. den Karosseriebauteilen erforderlich, die wenig
Zeit und nur einen geringen apparativen Aufwand benötigt.
Hierbei kann wahlweise die Karosserie gegenüber der relativ
ortsfesten Spanneinrichtung oder umgekehrt die Spanneinrichtung
gegenüber der relativ ortsfesten Karosserie bewegt werden.
In der Fügestellung ist die Karosserie mehrseitig von der
Spanneinrichtung umgriffen, wobei die Karosseriebauteile sicher
positioniert und gespannt werden können. In der Transportstellung
ist die Karosserie von der Spanneinrichtung gelöst und
kann konturenfrei und ohne Kollisionsgefahr transportiert werden.
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Die
beanspruchte Füge- und Spanntechnik spart erheblich Zeit
beim Karosseriewechsel. Hierdurch steht innerhalb des vorgegebenen
Taktes mehr Prozesszeit zur Verfügung. Innerhalb der Fügestation
können dadurch mehr Prozesse und ggf. auch aufwändigere
Prozesse durchgeführt werden. Die Fügestation
und die darin angeordnete Bearbeitungs- oder Fügeeinrichtung
werden besser ausgelastet. Dies steigert die Wirtschaftlichkeit
und ermöglicht auch eine Verringerung der erforderlichen
Gesamtzahl von Fügestationen. Der Investitionsaufwand für
das Fügen einer Karosserie und für den Fahrzeugbau
insgesamt kann reduziert werden. Es ergeben sich auch insgesamt
verkürzte Fertigungszeiten.
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Die
Spanneinrichtung kann unterschiedlich und wahlweise einteilig oder
mehrteilig ausgebildet sein. Hierbei ist es günstig, einen
einteiligen oder mehrteiligen Spannrahmen vorzusehen, der die Karosseriebauteile
bügelförmig umgibt. Der Bügelumgriff
erfolgt vorzugsweise in Karosserielängsrichtung, wodurch
sich seitlich große, offene und behinderungsarme Zugangsbereiche
für die Fügeprozesse ergeben.
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Die
beanspruchte Füge- und Spanntechnik lässt sich
außerdem besonders günstig flexibilisieren und
auf unterschiedliche Karosserievarianten anpassen, die z. B. durch
unterschiedliche Fahrzeugmodelle und innerhalb eines Modells durch
unterschiedliche Modelltypen, z. B. Limousine mit Stufen- oder Schrägheck,
Kombi, Coupé oder dergl. entstehen können. Hierfür
ist es vorteilhaft, den Spannrahmen quer zur Fahrzeuglängsachse
zu teilen und zumindest ein frontseitiges und ein heckseitiges Spannrahmenteil
zu bilden. Bei einem Fahrzeugmodell unterscheiden sich die verschiedenen
Karosserietypen, häufig nur im Heckbereich. Für
die Anpassung beim Typwechsel genügt es in vielen Fällen
nur ein Spannrahmenteil, insbesondere das heckseitige Spannrahmenteil
auszutauschen, wobei das frontseitige Spannrahmenteil belassen werden
kann. Dies verkürzt die Wechselzeit und vereinfacht den
Spannrahmenwechsel.
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Die
Spannrahmeneinrichtung und insbesondere der besagte bügelartige
oder haubenartige Spannrahmen kann mit einer geeigneten und insbesondere
roboterunterstützten Handhabungseinrichtung gehandhabt
werden. Mit der Handhabungseinrichtung kann der Wechsel der Spannrahmenteile durchgeführt
werden, wobei eine Magazinanordnung im Bereich der Roboter für
schnelle Wechselzeiten vorteilhaft ist. Auch die Anordnung der Handhabungseinrichtung
und der Magazine in erhöhter Position auf einem Gestell
ist hierfür vorteilhaft. Zum Ein- und Ausfahren können
die Karosseriebauteile bzw. Karosserien unter der Handhabungseinrichtung
und den Magazinen hindurch bewegt werden. Mit der Handhabungseinrichtung
kann auch der Spannrahmen als Ganzes gehoben und gesenkt werden
und dadurch die Funktion der eingangs genannten Hubeinrichtung erfüllt
werden.
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Bei
der beanspruchten Füge- und Spanntechnik wird die Spanneinrichtung
vorzugsweise ortsfest in der Fügestation abgestützt
und positioniert, wobei die einzelnen Karosseriebauteile oder die
vorgefügte Karosserie an geeigneten Bezugspunkten aufgenommen
und die Solllage gegenüber der Spanneinrichtung gebracht
werden. Die Karosseriebauteile können dadurch auf der Fördereinrichtung
relativ ungenaue Positionen einnehmen. Die geometrische Genauigkeit
wird erst in der Fügestation durch dortige Vorrichtungen
hergestellt.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1 und 2:
schematische Draufsichten auf zwei unterschiedliche Fertigungsanlagen
mit mehreren Fügestationen,
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3:
eine perspektivische Ansicht einer Fügestation,
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4:
eine Seitenansicht der Fügestation von 3,
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5:
eine vergrößerte und stärker detaillierte
Seitenansicht gegenüber 4,
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6:
eine Stirnansicht der Fügestation von 3 bis 5 und
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7:
eine perspektivische Ansicht eines Spannrahmens.
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Die
Erfindung betrifft eine Fügestation (2, 3) für
Karosseriebauteile (5, 6, 7) und hieraus
gebildete Fahrzeugkarosserien (4). Die Erfindung betrifft
ferner eine Fertigungsanlage (1), die mit ein oder mehreren solcher
Fügestationen (2, 3) ausgerüstet
ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Spanneinrichtung
(17) und deren Ausbildung, insbesondere auch auf die mehrteilige
Ausbildung eines Spannrahmens (19). Von der Erfindung umfasst
sind ferner auch das Füge- und Spannverfahren.
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1 zeigt
in einer schematischen Draufsicht eine Fertigungsanlage 1,
die als Rohbauanlage für Fahrzeugkarosserien (4)
ausgebildet ist und die zwei oder mehr hintereinander angeordnete
Fügestationen (2, 3) beinhaltet. Die
Fahrzeugkarosserien (4) bestehen aus mehreren Karosseriebauteilen
(5, 6, 7), die in die Fügestationen
(2, 3) einzeln und in beliebig geeigneter Weise
angebracht werden können. Alternativ ist es möglich,
die Karosseriebauteile (5, 6, 7) in einer
vorgeschalteten Rüststation auf einem Träger (10)
vorzukommissionieren und durch Klammern, Laschen oder dergl. in
einer angenäherten Endlage lose vorzufügen. In
den Fügestationen (2, 3) können
die lose gefügten Karosseriebauteile (5, 6, 7) sich
noch begrenzt bewegen und ihre geometrische bestimmte Endstellung
einnehmen.
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Die
Fertigungsanlage (1) weist ferner eine Fördereinrichtung
(11) auf, mit der die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
bzw. die Fahrzeugkarosserien (4) entlang einer Transfernlinie
(12) durch die verschiedenen Fügestationen (2, 3)
und weitere Anlagenstationen transportiert werden. Die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
befinden sich dabei z. B. auf einem palettenartig oder in anderer
geeigneter Weise ausgebildeten Träger (10) und
sind mit ihrer Fahrzeuglängsachse (9) parallel
zur Transferlinie (12) ausgerichtet. Die Fördereinrichtung
(11) kann z. B. als der in 6 gezeigte
Einholmförderer ausgebildet sein, der eine besonders schmale
Bauweise hat und seitlich Platz für den freien Zugang zu
der Unterseite der Karosseriebauteile (5, 6, 7)
und zu dortigen Bezugsstellen, z. B. definierten Karosserieöffnungen,
Anschlägen, oder dergl. ermöglicht.
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In
den zwei oder mehr nacheinander angeordneten Fügestationen
(2, 3) können verschiedene Fügeprozesse
an der Fahrzeugkarosserie (4) und deren Teilen (5, 6, 7)
durchgeführt werden. Diese Fügeprozesse können
auch Bauteilbearbeitungen einschließen. Hierfür
sind in den Fügestationen (2, 3) geeignete
Bearbeitungseinrichtungen (15) angeordnet, die jeweils
ein oder mehrere Bearbeitungsgeräte (16), z. B.
Fügeroboter, insbesondere Schweißroboter oder
dergl. beinhalten. Innerhalb der Fügestationen (2, 3)
können die Fahrzeugkarosserie (4) oder deren Teile
(5, 6, 7) eine Fügestellung
(13) einnehmen. Die Bearbeitungsgeräte (16)
sind ein- oder beidseits der Fügestellung (13)
angeordnet.
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Die
Fügeprozesse können unterschiedlicher Natur sein.
In der ersten Fügestation (2), die z. B. als Geostation
oder Framing-Station ausgebildet ist, werden z. B. die einzeln eingebrachten
oder lose vorgefügten Karosseriebauteile (5, 6, 7)
mit einer Spanneinrichtung (17) in einer vorgegebenen genauen Position
und gegenseitigen Lage und Ausrichtung gespannt und mit Schweißpunkten
oder Schweißnähten geheftet und in ihrer geometrisch
bestimmten Endlage fixiert. Alternativ oder zusätzlich
zum Schweißen kann ein Kleben, Löten oder ein
oder mehrere beliebige andere Fügeverfahren durchgeführt
werden. Die geheftete Fahrzeugkarosserie (4) wird in ein
oder mehreren anschließenden Fügestationen (3)
ausgeschweißt oder erhält mit anderen Fügeprozessen
ihre gewünschte Steifigkeit und Endverbindung.
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Die
nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fügestation
(2) und der Spanneinrichtung (17) können
nur für eine Station, insbesondere die Geostation oder
Framing-Station gelten, wobei die Folgestationen (3) anders
ausgebildet sind. Alternativ können die Fügestationen
(2, 3) gleichartig ausgebildet sein.
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In
der Fertigungsanlage (1) von 1 sind die
Fügestationen (2, 3) entlang der Transferlinie
(12) hintereinander bzw. in einer Reihe angeordnet. In
der Variante von 2 und der dortigen Fertigungsanlage
(1) sind die Fügestationen (2, 3)
parallel angeordnet. In der Fertigungsanlage (1) können
verschiedene Karosserievarianten in einem beliebigen Mix gefertigt
werden. Dies schließt unterschiedliche Fahrzeugmodelle
und ggf. innerhalb eines Fahrzeugmodells unterschiedliche Karosserietypen,
z. B. Limousine mit Stufen- oder Schrägheck, Coupé,
Van etc. ein. Solche Karosserietypen können sich z. B.
im Heckbereich durch unterschiedliche Karosserieformen unterscheiden.
In der Variante von 1 können die Fügestationen
(2, 3) flexibilisiert und auf die jeweilige Karosserievariante
umgerüstet werden.
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Bei
der Variante von 2 können die Fügestationen
(2, 3) wahlweise unflexibel, teilflexibel oder vollflexibel
sein. Die Fügestation (2) ist z. B. unflexibel.
In der Fügestation (3), die 2 ebenfalls
als Geometrie- oder Framing-Station ausgebildet ist, ist eine Teilflexibilisierung
möglich, indem eine Typanpassung im Heckbereich der Fahrzeugkarosserie
(4) stattfinden kann. Die Flexibilisierung und Ausbildung sowie
die Anordnung der Fügestationen (2, 3)
richtet sich nach den Erfordernissen des Serienbaus und nach Art
und Umfang sowie Häufigkeit des Modell- und/oder Typenwechsels.
In der Parallelschaltung von 2 können
alternativ auch ein oder mehrere vollflexible Fügestationen
(2,3) vorhanden sein, wie sie in der Variante
von 1 gezeigt sind.
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Die
Fügestationen (2, 3) weisen jeweils eine Spanneinrichtung
(17) zum Spannen der einzeln oder in lose gefügter
Form zugeführten Fahrzeugkarosserie (4) bzw. der
Karosseriebauteile (5, 6, 7) auf. In 3 bis 5 und 7 ist
von der Fahrzeugkarosserie (4) der Übersicht halber
nur eine Seitenwand (5) dargestellt. 6 zeigt
eine mehrteilige Fahrzeugkarosserie (4) mit Bodengruppe
(6), Seitenwänden (5) und Dachteil (7).
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Die
Spanneinrichtung umgreift in der Fügestellung (13)
die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die Karosseriebauteile
(5, 6, 7) an mehreren Seiten, wobei der
Umgriff zumindest bereichsweise erfolgt. Wie z. B. 3 verdeutlicht,
kann die Spanneinrichtung (17) den erhabenen Dachbereich
(8) und die abgesenkten Front- und Heckbereiche sowie die
dazwischenliegenden schrägen Übergangsbereiche
umgreifen. Hierbei kann eine Konturenanpassung erfolgen. Der Umgriff
der Spanneinrichtung erfolgt vorzugsweise an mehreren relevanten
Stellen, wobei dazwischen Leerbereiche vorhanden sind. Alternativ kann
der Umgriff vollflächig erfolgen.
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Die
Spanneinrichtung (17) weist mindestens einen Spannrahmen
(19) auf, der einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein
kann und der die Fahrzeugkarosserie (4) und deren Teile
(5, 6, 7) an der Oberseite bügelförmig
oder haubenförmig umgibt. Der Umgriff erfolgt vorzugsweise
zumindest in Fahrzeuglängsrichtung (9). Der Spannrahmen
(19) kann die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. die
Karosseriebauteile (5, 6, 7) auch seitlich
umgreifen. Am Spannrahmen (19) sind ein oder mehrere Spanner
(32) angeordnet, die in der gezeigten Ausführungsform
von oben her die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
ergreifen und in der gewünschten Fügeposition
exakt spannen. Die Spanner (32) können auch am
erwähnten Karosserieumgriff beteiligt sein.
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Die
Spanneinrichtung (17) kann ein oder mehrere weitere Spannelemente,
insbesondere untere Spanngeräte (30) aufweisen,
die ebenfalls mit ein oder mehreren Spannern (32) ausgerüstet
sind. Die in 5 dargestellten unteren Spanngeräte
(30) spannen z. B. die als Seitenwände ausgebildeten
Karosseriebauteile (5) und/oder die Bodengruppe (6)
im unteren Bereich oder sog. Schwellerbereich. Die Spanner (32)
am Spannrahmen (19) spannen die Seitenwände (5)
an der Oberseite und auch ein oder mehrere ggf. eingebrachte Dachteile
(7), z. B. Dachspriegel oder dergl.
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Der
Spannrahmen (19) kann einteilig oder mehrteilig sein und
in der letztgenannten Variante aus zwei oder mehr Spannrahmenteilen
(20, 21) bestehen. Durch einen Wechsel der Spannrahmenteile (20, 21)
kann die Spanneinrichtung (17) flexibilisiert und an unterschiedliche
Karosserievarianten anpasst werden. 5 zeigt
beispielsweise zwei verschiedene Karosserietypen mit Stufenheck
und Schrägheck.
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Wie 3 bis 7 verdeutlichen,
weist die Spanneinrichtung (17) eine Zugangsöffnung
(18) auf, die in der gezeigten Ausführungsform
an der Unterseite liegt. Durch diese Zugangsöffnung (18)
können die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
in die Spanneinrichtung (17) und in eine dortige Fügestellung
(13) und auch wieder heraus in eine untere Transportstellung (14)
gebracht werden. 5 verdeutlicht beide Stellungen
(13, 14). In der konturenfreien Transportstellung
(14) hat die Fahrzeugkarosserie (4) einen ausreichenden
störungsfreien Abstand gegenüber der Spanneinrichtung
(17) und kann von der Fördereinrichtung (11)
entlang der Transferlinie (12) transportiert werden, ohne
mit irgendeinem Teil der Karosseriekontur an der Spanneinrichtung
(17) anzustoßen. 6 zeigt
die abgesenkte Transportstellung (14) und die Konturenfreiheit
der Fahrzeugkarosserie (4) gegenüber der Spanneinrichtung
(17).
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Die
relative Hubbewegung findet quer zur Transportrichtung statt und
ist in der ausgeführten Ausführungsform im wesentlichen
vertikal gerichtet. Hierbei können wahlweise die Karosseriebauteile
(5, 6, 7) gegenüber der relativ
ortsfesten Spanneinrichtung (17) oder umgekehrt die Spanneinrichtung
(17) gegenüber den relativ ortsfesten Karosseriebauteilen (5, 6, 7)
bewegt werden. In einer dritten Bewegungsvariante können
alle Bauteile gemeinsam bewegt werden. Ferner ist es möglich,
den Bauteilträger (10) und/oder das Fördergerät
zusammen mit den aufgeladenen Karosseriebauteilen (5, 6, 7)
zu heben und zu senken.
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Für
die relative Hubbewegung ist eine Hubeinrichtung (43) vorgesehen.
Diese kann entsprechend der gewünschten Kinematik unterschiedlich ausgebildet
sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Spanneinrichtung
(17) relativ ortsfest in der Fügestation (2, 3)
gehalten und abgestützt, wobei die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
mit einem bodenseitigen Hubgerät (44) und mit
mehreren dortigen Bauteilaufnahmen (45) in der Transportstellung
(14) ergriffen, mittels Indexen oder dergl. bei der Aufnahmebewegung
positioniert und dann zur Spanneinrichtung (17) hin und
in die Fügestellung (13) angehoben werden. Für
die Spanneinrichtung (17) und insbesondere den Spannrahmen
(19) ist eine Handhabungseinrichtung (36) vorhanden,
die in einer alternativen Ausführungsform als Hubeinrichtung
(43) fungieren und insbesondere den Spannrahmen (19)
gegenüber den Karosseriebauteilen (5, 6, 7)
heben und senken kann.
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Der
Spannrahmen (19) ist in der gezeigten Ausführungsform
etwa im mittleren Bereich und über dem Dachbereich (8)
der Fahrzeugkarosserie (4) quer zur Fahrzeuglängsachse
(9) geteilt. In der gezeigten Ausführungsform
entstehen hierdurch ein frontseitiges Spannrahmenteil (20)
und ein heckseitiges Spannrahmenteil (21), die nachstehend
näher erläutert werden.
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Die
Handhabungseinrichtung (36) ist an die Art und Ausbildung
des Spannrahmens (19) angepasst. Sie erlaubt ein Handhaben
der einzelnen Spannrahmenteile (20, 21) und auch
ggf. des Spannrahmens (19) insgesamt. Die Handhabungseinrichtung
(36) weist ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (37, 38)
auf. Diese sind bevorzugt als mehrachsige Gelenkarmroboter ausgebildet,
die z. B. sechs orthogonale rotatorische Achsen aufweisen. Die Gelenkarmroboter
können ein oder mehrere Zusatzachsen, insbesondere Fahrachsen,
haben. Die Manipulatore (37, 38) sind erhöht
auf einem Gestell (40) der Fügestation (2, 3)
angeordnet. Das Gestell (40) kann portalartig ausgebildet
sein, wodurch die Fahrzeugkarosserie (4) bzw. deren Teile
(5, 6, 7) unter der Handhabungseinrichtung
(36) hindurchtransportiert werden können.
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Wie 3 bis 5 verdeutlichen,
sind mindestens zwei Manipulatoren (37, 38) vor
und hinter der Fügestellung (13) angeordnet. Sie
handhaben das jeweils zugewandte frontseitige oder heckseitige Spannrahmenteil
(20, 21) mittels eines dortigen Dockinganschlusses
(25). Die Manipulatoren (37, 38) haben
eine mehrachsige Manipulator- oder Roboterhand (39), die
bevorzugt mit einer Wechselkupplung ausgerüstet ist und über
ein Kupplungsgegenstück am Dockinganschluss (25)
angreifen kann. Über den Dockinganschluss (25)
und die Wechselkupplung können Medien, z. B. Druckluft,
Kühlmittel, Leistungs- und Steuerströme oder dergleichen,
von einer externen Medienversorgung und der Robotersteuerung sowie
einer eventuell angeschlossenen Anlagensteuerung an die Spannrahmenteile
(20, 21) und deren Spanner (32) und sonstige
Komponenten übertragen werden.
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Die
Zahl der Manipulatoren (37, 38) kann erhöht
werden. Insbesondere können im Heckbereich der Fahrzeugkarosserie
(4) zwei oder mehr Manipulatoren (38) vorhanden
sein.
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Im
Arbeitsbereich von mindestens einem der Manipulatoren (37, 38)
ist ein Magazin (41) für mehrere Spanneinrichtungen
(17) oder für deren Komponenten angeordnet. In
der gezeigten Ausführungsform sind neben den Manipulatoren
(37, 38) jeweils ein Magazin (41) für
einen kompletten Spannrahmen (19) oder für die
jeweils zugeordneten Spannrahmenteile (20, 21)
angeordnet. Die Magazine (41) können stationär
sein und aus mehreren aufgereihten gestellartigen Rahmenhaltern
(42) bestehen, welche die Spannrahmenteile (20, 21)
aufnehmen. Zum Einstellen können die Spannrahmenteile (20, 21)
beispielsweise gedreht und platzsparend in eine aufrechte Position
gebracht werden. Alternativ können die Magazine (41)
beweglich sein und Trommeln, Karusselle oder dergleichen aufweisen.
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Wenn
an einer Seite, z. B. im Heckbereich, mehrere Manipulatoren (38)
vorhanden sind, ermöglicht dies eine Beschleunigung des
Rahmenwechsels. Während der eine Manipulator (38)
das zuvor benutzte heckseitige Spannrahmenteil (21) entnimmt,
kann der andere bereits in einer Gegenbewegung das neue Spannrahmenteil
(21) zuführen.
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Wie 4 und 5 verdeutlichen,
sind der Spannrahmen (19) und die Spannrahmenteile (20, 21)
an stationären Rahmenstützen (33) mit
Positioniereinrichtungen (34) in einer definierten Position gehalten
und abgestützt. Die Positioniereinrichtungen (34)
weisen z. B. kegelförmige und mit Stützflächen
versehene Positionierelemente (35) auf und können
auch eine Verriegelungseinrichtung beinhalten. Zumindest ein Spannrahmenteil,
z. B. das frontseitige Spannrahmenteil (20), kann am Kopf
von Rahmenstützen (33) einseitig und fliegend
abgestützt sein. Hierfür kann z. B. eine gestufte
Positioniereinrichtung (34) vorhanden sein, mit der das Spannrahmenteil
(20) frei ragend in einer vorbestimmten Position gehalten
werden kann.
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Das
andere Spannrahmenteil, insbesondere das heckseitige Spannrahmenteil
(21), kann beidseitig an ein oder mehreren Rahmenstützen
(33) und am einen Spannrahmenteil (20) gestützt
sein. Im Verbund bilden die Spannrahmenteile (20, 21)
einen steifen, formstabilen und positionsgenauen Spannrahmen (19).
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An
der Verbindungsstelle (26) der Spannrahmenteile (20, 21)
ist eine steuerbare Verbindungseinrichtung (27) vorgesehen.
Der gegenseitige Eingriff der Spannrahmenteile (20,21)
ist z. B. stufenförmig und erfolgt mit einem führenden
Formschluss, wobei z. B. das heckseitige Spannrahmenteil (21)
auf das frontseitige Spannrahmenteil (20) aufgesetzt werden
kann. Alternativ ist auch ein stumpfes Zusammenstoßen der
Spannrahmenteile (20, 21) möglich. Die
Verbindungseinrichtung (27) weist hierfür eine
gestufte Positionier- und Stützeinheit (28) und eine
steuerbare Verriegelungseinheit (29) auf. Die Positionier-
und Stützeinheit (28) besitzt in der Höhe und
in axialer Richtung versetzte Stützflächen mit
Positionierelementen, z. B. kegelförmigen Indexen. Die steuerbare
Verriegelungseinheit (29) weist z. B. steuerbare und angetriebene
Sperrriegel auf. Mit der Verbindungseinrichtung (27) kann
die Rahmenverbindung gesichert und gespannt werden.
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Der
Spannrahmen (19) besitzt eine skelettartige Form in der
Art eines Stundenglases und ist bevorzugt im mittleren Bereich schmal
und beidseits tailliert ausgebildet. An den Endbereichen hat der Spannrahmen
(19) eine vergrößerte Breite. Durch diese
bevorzugt symmetrische Formgebung entstehen seitlich große
und freie Zugangsöffnungen für die Bearbeitungsgeräte
(16).
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Der
Spannrahmen (19) besitzt im mittleren Bereich ein einzelnes
balkenförmiges und in Fahrzeuglängsachse (9)
sich erstreckendes Rahmenelement (22). Bei einer geteilten
Rahmenausbildung sind an diesem Rahmenelement (22) die
Verbindungsstelle (26) und die Verbindungseinrichtung (27) angeordnet.
Sie befinden sich etwa im mittleren Bereich, so dass jedes Spannrahmenteil
(20, 21) ein Balkenteil des Rahmenelements (22)
besitzt. Der Spannrahmen (19) weist an den Enden beidseits schräg
ausgestellte und abwärts gerichtete Rahmenelemente (23)
auf, die am einen Ende an das horizontale, balkenförmige
Rahmenelement (22) anschließen und am anderen
Ende durch ein weiteres Rahmenelement (24) quer verbunden
sind. Auch diese Rahmenelemente (23, 24) können
balkenartig ausgebildet sein und z. B. aus Rechteckrohren bestehen.
Alternativ können die längs gerichteten Rahmenelemente
(22) direkt mit den quer gerichteten Rahmenelementen (24)
verbunden sein, wobei die schrägen Rahmenelemente (23)
entfallen können.
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An
den Endbereichen des Spannrahmens (19) ergeben sich hierdurch
dreieckige Rahmenstrukturen. Am frontseitigen Spannrahmenteil (20)
können zwei Querbalken (24) hintereinander und
mit gegenseitigem Höhenversatz angeordnet sein. Alternativ
können an den Enden des Querbalkens (24) seitlich
und nach unten vorstehende Stützkörper angebracht
sein. Diese Stufenbildung ist für die fliegende Abstützung
in Verbindung mit einer entsprechend angepassten stufigen Rahmenstütze
(33) vorteilhaft. Die Spanner (32) sind seitlich
an den Rahmenelementen (22, 23, 24) angeordnet
und ggf. über Ausleger distanziert.
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Bei
einer vollflexibilisierten Fügestation (2, 3) gemäß 3 bis 7 können
bei einem Modell- und/oder Typwechsel wahlweise das frontseitige und/oder
das heckseitige Spannrahmenteil (20, 21) gewechselt
werden. Nachdem sich bei einem Fahrzeugmodell die Karosserietypen
meistens im Heckbereich unterscheiden, genügt in vielen
Fällen ein heckseitiger Rahmenteilwechsel.
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Die
eingangs erwähnten Spanngeräte (30) der
Spanneinrichtung (17) können seitlich neben der Fahrzeugkarosserie
(4) bzw. deren Teilen (5, 6, 7)
positioniert und ebenfalls relativ ortsfest abgestützt sein.
Die Spanngeräte (30) können stationär
oder instationär ausgebildet sein. Sie können
einen starren oder einen um ein oder mehrere Achsen beweglichen Spannerträger
(31) mit ein oder mehreren Spannern (32) aufweisen.
Der Spannerträger (31) kann z. B. als mehrachsiger
Roboter mit mehreren Linearachsen und/oder Drehachsen ausgebildet
sein. Bei einer solchen beweglichen Ausbildung können die
Spannerträger (31) Wechselkupplungen zum bedarfsweisen Austausch
von Spannern (32) in Verbindung mit einem in der Nachbarschaft
zugeordneten Spannermagazin aufweisen. Alternativ können
die Spanner (32) als Mehrfachspanner ausgebildet sein,
die unterschiedliche Spannelemente aufweisen und für mehrere
Karosserievarianten geeignet sind. Eine solche Spannerausbildung
ist auch am Spannrahmen (19) möglich.
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In
der Ausführungsform von 1 sind die Fügestationen
(2, 3) und die Spanneinrichtung (17) vollflexibel,
wobei der Spannrahmen (19) geteilt ist und einen wahlweisen
Wechsel der Spannrahmenteile (20, 21) ermöglicht.
In der Variante von 2 ist die untere Fügestation
(3) unflexibel. Hier kann allerdings der Spannrahmen (19)
bei Bedarf als Ganzes ausgetauscht werden. Eine solche Ausbildung
ist günstig, wenn es nur wenige Karosserievarianten gibt,
z. B. nur ein Fahrzeugmodell mit wenigen Modelltypen, und/oder wenn
insbesondere eine Karosserievariante in besonders großer
Stückzahl gebaut wird. Die zweite Fügestation
(3) kann bei dieser Variante je nach Art und Vielfalt der
Modelle und/oder Typen teil- oder vollflexibel sein. In 2 ist
eine Teilflexibilität dargestellt, bei der mittels einer
Handhabungseinrichtung (36) nur das heckseitige Spannrahmenteil
(21) bei Bedarf gewechselt wird.
-
In
der Ausführungsform von 1 und der dortigen
Fügestation (2) läuft das Betriebsverfahren wie
folgt ab:
Eine aus mehreren Karosseriebauteilen (5, 6, 7)
lose vorgefügte Fahrzeugkarosserie (4) wird auf
einem Träger (10) mit der Fördereinrichtung
(11) in die Transportstellung (14) in der Fügestation
(2) bewegt und dort angehalten, wobei die Fahrzeugkarosserie (4)
eine relativ ungenaue Position einnehmen kann. Anschließend
wird die Hubeinrichtung (43) mit dem Hubgerät
(44) betätigt, welches mit den Bauteilaufnahmen
(45) die Fahrzeugkarosserie (4) an Bezugspunkten
greift und dabei in eine vorbestimmte Position bringt. Über
den weiteren Hubweg wird die Fahrzeugkarosserie (4) in
die Fügestellung (13) befördert und dort
von der Hubeinrichtung (43) gehalten, wobei die Spanner
(32) am Spannrahmen (19) und ggf. den zusätzlichen
Spanngeräten (30) die Karosserieteile (5, 6, 7)
spannen. Mit der Bearbeitungseinrichtung (15) werden die
Karosseriebauteile (5, 6, 7) gefügt, insbesondere
geheftet. Anschließend senkt die Hubeinrichtung (43)
die Fahrzeugkarosserie (4) wieder in die Transportstellung
(14) ab und setzt sie auf den bereitstehenden Träger
(10) und die Fördereinrichtung (11),
mit der sie anschließend unter dem Spannrahmen (19)
hindurch in die nächste Fügestation (3) befördert
wird. Zugleich kann eingangsseitig die nächste vorgefügte
Fahrzeugkarosserie (4) in die Fügestation (2)
eingefahren werden.
-
Wenn
Karosserien der gleichen Variante gewechselt werden, bleibt der
Spannrahmen (19) ungeändert und verharrt in seiner
Stützposition auf den Rahmenstützen (33).
Wenn Spanngeräte (30) vorhanden sind, können
diese für den Rahmenwechsel eine seitliche Ausweichbewegung
durchführen. Mit der neuen Fahrzeugkarosserie (4)
findet dann der gleiche vorbeschriebene Verfahrensgang statt.
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Wenn
ein Karosseriewechsel mit einem Modell- und/oder Typwechsel einhergeht,
wird vor oder während des Einfahrens der neuen Karosserievariante
der Spannrahmen (19) an die neue Karosserievariante angepasst,
wobei z. B. das heckseitige Spannrahmenteil (21) von der
Handhabungseinrichtung (36) gewechselt wird. Diese Wechselvorgänge können
sich zumindest bereichsweise zeitlich mit der Einfahrbewegung und
der zentrierenden Aufnahme durch die Hubeinrichtung (43) überschneiden.
Sobald der neue variantenbezogene Spannrahmen (19) fertig
aufgebaut ist, kann die Hubeinrichtung (43) die Fahrzeugkarosserie
(4) in die Fügestellung (13) bewegen,
wo der vorbeschriebene Fügevorgang stattfindet.
-
Anschließend
wird die Fahrzeugkarosserie (4) wieder gewechselt, wobei
der Spannrahmen (19) in der gegebenen Konfiguration verbleibt
oder erneut an eine andere Karosserievariante angepasst wird. An
Rüst- und Zustellzeiten fallen im wesentlichen die Arbeitszeiten
der Hubeinrichtung (43) und ggf. darüber hinausgehende
Anteile der Rahmenwechselzeit an. Innerhalb des vorgegebenen Arbeitstaktes
steht die restliche Zeit für die Fügeprozesse
zur Verfügung.
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Bei
der Variante von 2 werden die Fahrzeugkarosserien
(4) der hauptsächlich verwendeten Karosserievariante
durch die unflexible Fügestation (2) transportiert.
Die Karosseriezustellung mit der Hubeinrichtung (43) ist
die gleiche wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.
Der Spannrahmen (19) ist in dieser Variante einteilig und
wird nicht oder nur bei generellen Karosserieumbauten, z. B. bei
einem Facelift, geändert oder ausgetauscht. Wenn bei der Variante
von 2 eine andere Karosserievariante auf der Transferlinie
(12) zugeführt wird, wird sie über eine
Weiche in der Fördereinrichtung (11) zur anderen
Fügestation (3) geleitet, in der ein variantenkonformer
Spannrahmen (19) vorhanden ist. Auch hier sind die Zustell-
und Fügeprozesse die gleichen wie in den vorbeschriebenen
Ausführungsbeispielen. In der Fügestation (3)
kann ggf. ein Rahmenwechsel, z. B. des heckseitigen Spannrahmenteils
(21), stattfinden, falls mehrere unterschiedliche Karosserietypen gefügt
werden sollen. Dieser Rahmenwechsel findet ebenfalls in der vorbeschriebenen
Weise statt.
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In
Abwandlung der beschriebenen Verfahrensweisen kann die Handhabungseinrichtung
(36) als Hubeinrichtung (43) fungieren und den
Spannrahmen (19) als Ganzes heben und senken. Die Fahrzeugkarosserie
(4) kann dabei in der vorbeschriebenen Weise mit der Fördereinrichtung
(11) in die Transportstellung (14) gebracht werden.
Hier kann eine Vorpositionierung in der vorbeschriebenen Weise mit
Bauteilaufnahmen (45) und Bezugspunkten an der Fahrzeugkarosserie
(4) erfolgen. Alternativ kann die Fahrzeugkarosserie (4)
auf dem Träger (10) eine genauere Position einnehmen.
In der Transportstellung (14) ist der Spannrahmen (19)
angehoben, so dass die Fahrzeugkarosserie (4) konturenfrei
und ohne Behinderung einfahren kann. Anschließend wird
der Spannrahmen (19) von der Handhabungseinrichtung (36)
in die Fügestellung (13) und auf die bereit stehende
Fahrzeugkarosserie (4) abgesenkt und auf den entsprechend
niedrigeren Rahmenstützen (33) positioniert und
fixiert. Auch hier können Zustell- und Positioniervorgänge
einander zeitlich überschneiden. Anschließend
finden die Fügevorgänge in der vorbeschriebenen
Weise statt. Zum Karosseriewechsel wird der Spannrahmen (19)
wieder angehoben. Die eventuell vorhandenen Spanngeräte
(30) können auch in diesen Fällen beim
Rahmenwechsel Ausweich- und Zustellbewegungen ausführen.
-
In
Abwandlung der Variante mit der vorgefügten Karosserie
(4) können die Karosseriebauteile (5, 6, 7)
auch einzeln oder gruppenweise durch andere Einrichtungen in die
Fügestation (2, 3) zugeführt werden,
z. B. durch separate seitliche Handlingroboter oder die Bearbeitungseinrichtung (15).
-
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können
die Einzelmerkmale der Ausführungsbeispiele beliebig untereinander
getauscht und kombiniert werden. Die quergeteilte Ausführung
des Spannrahmens (19) hat eigenständige erfinderische
Bedeutung und lässt sich auch bei anderen konventionellen
Fügestationen (2, 3) ohne Hubeinrichtung
(43) einsetzen. Insbesondere bei dieser Spannrahmengestaltung
kann der bewegliche Spannrahmen für die Bauteilzuführung
eingesetzt werden. In weiterer Variante kann der Spannrahmen (19)
in mehr als zwei Teile quergeteilt werden, wobei z. B. zusätzliche
Spannrahmenteile im Mittel- und/oder Endbereich entstehen können.
Hierfür können ggf. am Gestell (40) zusätzliche
seitliche Manipulatoren neben der Fügestelle (13)
angeordnet sein. Ferner kann die konstruktive und geometrische Ausgestaltung
der Spanneinrichtung (17) und insbesondere des Spannrahmens
(19) sowie deren Komponenten variieren. Auf seitliche Spanngeräte
(30) kann verzichtet werden. Auch die Fördereinrichtung (11)
kann in anderer Weise ausgestaltet sein.
-
- 1
- Fertigungsanlage,
Rohbauanlage
- 2
- Fügestation
- 3
- Fügestation
- 4
- Fahrzeugkarosserie
- 5
- Karosseriebauteil,
Seitenwand
- 6
- Karosseriebauteil,
Bodengruppe
- 7
- Karosseriebauteil,
Dachteil
- 8
- Dachbereich
- 9
- Fahrzeuglängsachse
- 10
- Träger,
Palette
- 11
- Fördereinrichtung
- 12
- Transferlinie
- 13
- Fügestellung
- 14
- Transportstellung
- 15
- Bearbeitungseinrichtung
- 16
- Bearbeitungsgerät,
Fügeroboter
- 17
- Spanneinrichtung
- 18
- Zugangsöffnung
- 19
- Spannrahmen
oben
- 20
- Spannrahmenteil
frontseitig
- 21
- Spannrahmenteil
heckseitig
- 22
- Rahmenelement
horizontal
- 23
- Rahmenelement
schräg
- 24
- Rahmenelement
quer
- 25
- Dockinganschluss
- 26
- Verbindungsstelle
- 27
- Verbindungseinrichtung
- 28
- Positionier-
und Stützeinheit
- 29
- Verriegelungseinheit
- 30
- Spanngerät
unten
- 31
- Spannerträger
- 32
- Spanner
- 33
- Rahmenstütze
- 34
- Positioniereinrichtung
- 35
- Positionierelement
- 36
- Handhabungseinrichtung
- 37
- Manipulator,
Roboter
- 38
- Manipulator,
Roboter
- 39
- Hand,
Roboterhand
- 40
- Gestell,
Portal
- 41
- Magazin
für Spannrahmenteile
- 42
- Rahmenhalter
- 43
- Hubeinrichtung
- 44
- Hubgerät
- 45
- Bauteilaufnahme
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1015299
B1 [0003]
- - DE 102005036463 A1 [0004]
- - US 5940961 A [0005]
- - DE 202006009312 U1 [0006]
- - DE 19926898 A1 [0006]
- - DE 19806963 A1 [0006]
- - DE 102005015580 A1 [0006]