DE2405024A1 - Fliessbandfertigung - Google Patents

Description

• Fließbanfertigung Die Erfindung betrifft eine Fließbsndfertigung, wie sie zur rationellen Fertigung großer Stückzahlen von Gütern verwendet wird, zOBO im Karosseriebau und in der Fertigfflontage von Automobilen, wobei die iiiierkstücke nicht schrittweise von Station zu Station transportiert werden, um dort im Stillstand ihre jeweilige Teil-Fertigung, -Bearbeitung oder -Ivfontage zu erfahren, sondern mehr oder weniger regelmäßig fortlaufend im Fluß gehalten werden, währenddessen die Fertigungsvorgänge innerhalb jedes Arbeitszyklusses vollzogen werden, was eine höhere Durchschnittsgeschwindigkeit des Bandes im Gefolge hat und unabhängig von jeglicher vom längstdauernden Arbeitszyklus bestimmten Taktzeit ist Zwecks vollständiger Automatisierung ist schon eine Fließbandfertigung mit variabel programmierbaren Arbeitsgeräten vorgeschlagen worden, die zum Absolvieren der Fertigungsvorgänge gemäß ihrem Programm während des Bandflusses über eine gewisse Bandteillänge mit dem Fließband mitbewegt werden, wobei ihre Kraftmittelzuleitungen mit ihrer Stationierung verbunden bleiben, an welche die Arbeitsgeräte nach Vollendung ihres Fertigungsprogramms außerhalb des Fließbandes selbsttätig maschinell zurückgebracht werden Gemäß einem bekannten Vorschlaffl dieser Art ist ein variabel programmierbarer Roboter als Ganzes auf ein Schienenfahrzeug gesetzt worden, auf dem er von seiner Stationierung, wo er mit seinen Kraftmittelzuleitungen verbunden bleibt, synchron neben dem Fließband einherläuft, so daß keinerlei Relativbewegung zwischen dem Roboter und dem ~werkstück stattfindet, an dem er währenddessen seine Fertigungsvorgänge vollzieht. Das erfordert für das Gleisbett neben dem Fließband eine zusitzliche Bodenfläche, die aus Sicherheitsgründen als unbegehbar zu gelten hat und daher die Zugänglichkeit zum Fließband beeinträchtigt.
• c einem anderen bekannten Vorschlag (DT-OS 2 254 759) soll der roboter ortsfest stationiert sein, sein Werkzeugträger jedoch an einem Arm ausladbar sein, der mit der Vorschubbewegung des Fließbandes niitschleppbar ist. Das erfordert bei den notwendigen Ausladelangen von etwa fünf metern statische Dimensionierungen in sehr aufwendigen und teuren Ausmaßen, macht einen schnellen Rücktransport unmöglich und gewährleistet nicht mehr die notwendige Genauigkeit der Fertigung.
• Aus der Erkenntnis der aufgezahlten Biängel der bekannten Verfahren hat sich die erfindung zur Vermeidung derselben die Aufgabe gestellt, die Fließbandfertigung so zu verbessern, daß bei rationellster Fertigung genaues Arbeiten sicherzustellen ist und das Fließband allseits zugänglich und zum menschlichen Bedienungseinsatz - etwa für andere Montagebandarbeiten - offen bleibt.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Pließbandfertigung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Arbeitsgeräte zum Absolvieren der Fertigungsvorgänge mitsamt ihrer Halterung auf das Fließband bzw. darin eingespannte werkstücke von neben dem Fließband stationierten, variabel programmierbaren Robotern gesetzt werden.
• Bei der Erfindung befinden sich die Arbeitsgeräte bei ihrem Fertigungseiusatz in unmittelbarster Nähe zu ihrer Arbeitsstelle. Ihr ;Wirkbereich erfordert nur eine beschrankte Ausladung, innerhalb welcher höchste Genauigkeit im arbeiten gewährleistet ist. Dem kommt insbesondere auch die Fixierung der Arbeitsgeräte am Bauteil oder dessen opannrahmen entgegen. Die Erfindung benötigt weder Montageband-Umbauten noch eine als nicht zugänglich zu geltende Gleisanlage neben dem Fließband. Sie kann also auch bei bestehenden Fließbändern eingesetzt werden. Das Montageband bleibt allseits zugvnglich.
• Die Arbeitsgeräte können auf das Band eingesetzt werden oder auch - zOBo bei kurzzeitigem arbeitsprogrammwechsel - aus ihm fortgelassen bleiben. Die Arbeitsgeräte können verhältnismaßig klein und leicht gebaut sein; sie können als væriabel programmierbare Roboter ausgebildet sein, was sie für Typen- und Größen-Änderungen der Werkstück bau teile leicht anpaßbar sein läßt0 In Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden die Arbeitsgeräte nach Absolvierung ihrer Fertigungsvorgänge von neben dem Fließband stationierten, variabel programmierbaren Robotern vom Fließband abgenommen und unmittelbar oder mittelbar über Rückförderer an den zugehörigen Aufsetzroboter zurückgereicht. Die zwischen dem ersten und letzten neben dem Fließband stationierten Roboter stationierten Roboter können sowohl zum Aufsetzen als auch zum Abnehmen der Arbeitsgeräte eingesetzt werden.
• Die Impulsgabe für die Ingangsetzung der neben dem Fließband stationierten Roboter erfolgt gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Bewegung des Pließbandes im Verhältnis zu dem betreffenden Roboter. Die Befestigung der Halterung für die Arbeitsgeräte an den Fließband oder dem darin eingespannten Werkstück erfolgt unter Schwerkraft oder Magnetkraft, wofür die Aufnahmen und die Form der Halterung entsprechend ausgesucht oder ausgebildet sind Die Erfindung bevorzugt ein Rückförderband, das um um lotrecht stehende Achslinien nach außen rückläufig drehende Umlaufscheiben geführt ist und an der jeweiligen Umschlingungsmitte die Halterung mit dem Arbeitsgerät zugereicht erhält bzw, abgenommen bekommt. Damit wird eine Verdrillang der Xraftmittelzuleitungskabel innerhalb jedes Arbeitszyklusumlaufe vermieden Es können auch mehrere Arbeitsgeräte zwischen zwei neben dem Fließband stationierten Robotern im einsatz sein.
• Damit bei Rückführung einer Mehrzahl von Arbeitsgeräten eine Verflechtung der von einer stationären ZufW1rungsstelle abzweigenden Kraftmittelzuleitungskabel vermieden wird, hängen diese Kabel an Schwenkhebeln, die von Kraftzylindern zwischen zwei Schwenklagen so hin- und herbewegbar sind, daß die Einsetzroboter durch die von den Kabeln gebildeten Schlaufen entsprechend hindurchgreifen können.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Fließbandfertigung, Fig, 2 - 4 eine Ansicht in Fließrichtung in drei Kabelrückführstellungen.
• In Fließrichtung F bewegen sich die Spannrahmen 1, die als Fahrgestelle auf auf Schienen 2 laufenden Rädern 3 ausgebildet und zu mehreren aneinandergekettet sind und in ihrer Gesamtheit das Fließband bilden. Als zu bearbeitendes Werkstück 4 ist auf jedem Spannrahmen 1 die Karosserie eines Personenkraftwagens fixiert. Die Spannrahmen 1 des Fließbandes passieren in Fließrichtung F nacheinander seitlich neben dem Fließband stationierte Roboter I, II, III ..#, die nach Art der DT-OS 2 226 407 ausgebildet sein können und nach dem ihnen eingegebenen Steuerprogramm gesteuert werden, wobei sie variabel programmierbar sind, um sie bei einheitlichem Grundaufbau für die verschiedensten Zwecke, unter anderem zoBo für verschiedene Karosserie-Größen oder -Typen, einsetzen zu können. Von dem Roboter I wird ein Arbeitsgerät 6 mitsamt seiner Halterung 5 auf die zu behandelnde Karosserie 4 gesetzt, sobald sie von dem Roboter I erreichbar ist, was durch eine von einer entsprechenden Passagestelle des Spannrahmens 1 im Verhältnis zur Stationslage des Roboters I ausgehenden Impulsgabe veranlaßt wird, wobei der Roboter I dem Spannrahmen 1 um eine lotrechte Achslinie entgegengedreht wird und auslädt. Im gezeichneten Beispiel enthält der Halter 5 ein Teil 51 und eine davon herabragende Fahne 52 mit zwei Flügeln 53. Ein Schenkel 54 des Teils 51 hakt sich hinter die an dem Karosserie-Dach provisorisch angepunktete Dachrinne 7; die beiden Flügel 53 umgreifen den Karosserie-Mittelpfosten. Damit ist die Halterung 5 in allen drei Raumkoordinaten an der Karosserie eindeutig fixinert Infolgedessen kann das Arbeitsgerät 6, mit dem z,B, die Dachrinne 7 durch eine Lichtbogenschweißung in voller Länge an das Karosserie-Dach angeschweißt werden soll, ebenfalls nach Art der DT-OS 2 226 407 als Roboter ausgebildet sein und nach einem eingegebenen Programm automatisch schweißen0 Eine nach unten offene Kralle 55 an der Fahne 52 dient dem Roboter I zum Einsetzen mittels seines entsprechenden Hakens 8 bzw, zum Wiederherausheben mittels eines gleichen Hakens 8 an dem Roboter II am Ende dieses Arbeitszyklusses.
• Der Roboter II ist um die Länge von zwei Spannrahmen 1 versetzt von dem Roboter I entfernt stationiert unter der Annahme, daß die Zeit, innerhalb der das Fließband diese Distanz zurücklegt, benötigt wird bzw, ausreicht, um die von dem Arbeitsgerät 6 durchzuführende Arbeit zu vollziehen.
• Während dieses Arbeitszyklusses setzt der Roboter I je ein weiteres gleiches Arbeitsgerät 6 an jeden Spannrahmen 1 bzw, an das darauf fixierte werkstück 4.
• Der Roboter II erhält seinen Impuls zum Abheben des Arbeitsgeräts 6 in Abhängigkeit vom Weg des Spannrahmens 1 im Verhältnis zur Stationslage des Roboters IIo Sein Haken 8 hebt das Arbeitsgerät an der Kralle 55 der Fahne 52 des Halters 5 und setzt ihn auf das Rückförderband 9, das in Pfeilrichtung R um die beiden Umlaufscheiben 10 und 11 umläuft. Befindet sich das Arbeitsgerät im Bereich der Umlaufscheibe II, nimmt der Roboter I das Arbeitsgerät von dem Rückförderband 9 ab und setzt es auf die nächstfolgende neue Karosserie.
• Während des gesamten beschriebenen Umlaufs bleiben alle drei Arbeitsgeräte mit ihren Kraftmittelzuleitungen a, b, c mit ihrer Stationierung 12 verbunden, Diese Station 12 enthält zOBO einen Transformator für den Schweißstrom, den Schutzgas- und eventuell Wasseranschluß, die durch je ein gemeinsames Kabel a, b, c zu den Arbeitsgeräten 6 weitergeleitet werden. Jedes dieser Kabel wird mittels eines Schwenkarmes al, b1, cl dirigiert, die auf einer an Decken-Konsolen 13 gelagerten Welle 14 drehbar gelagert sind und durch Kraftkolben a2, b2, c2 zwischen zwei Stellungen hin- und herschwenkbar sind.
• Damit sich die Kabel a, b, c bei dem Umlauf nicht verflechten, muß der Haken 8 des Roboters I durch die von dem Kabel a gebildete Schlaufe greifen - siehe Figo 2 - , wenn er das an dem Kabel b hängende Arbeitsgerät einsetzen will und durch die von dem Kabel b gebildete Schlaufe - siehe Fig. 3 -, wenn er das an dem Kabel c hängende Arbeitsgerät einsetzen will. Dem hat die zuvor beschriebene Dirigierung durch die Schwenkarme al, bl, ci zu entsprechen - siehe Figo 4.
• Damit die Kabel bei dem Umlauf nicht dadurch in sich verdrehen, daß der Haken 8 des Roboters II beim Ablegen zwischen der Karosserie und der Umlaufscheibe 10 eine Winkeldrehung von 90° um eine lotrechte Roboter-Achslinie im Uhrzeigersinn vollzieht, erfolgt die Übergabe auf das Rückförderband 9 in Fluchtlinie der Verbindungslinie zwischen den beiden lotrechten Drehachslinien der Umlaufscheiben 10 und 11 Das hier abgelegte Arbeitsgerät erfährt somit auf dem Rückförderband 9 eine Rückdrehung um 900 um eine lotrechte Drehachslinie entgegen dem Uhrzeigersinn0 Das Kabel bleibt somit verdrehungsfrei, Dasselbe erfolgt in umgekehrter Reihenfolge an der Umlaufscheibe 11 und am Roboter Io Infolgedessen braucht der Haken 8 an den Robotern I und II nicht in sich drehbar zu sein, wenn das nicht aus anderen Gründen wünschenswert sein sollte. Er kann also diesbezüglich um einen Freiheitsgrad weniger und damit einfacher als nach der DT-OS 2 226 407 ausgebildet sein.
• Der Roboter II übt außer dem Abheben der Arbeitsgeräte, die von dem Roboter I in das Fließband eingesetzt sind, in den dazwischen liegenden Pausen eine zweite Tätigkeit aus, indem er ein anderes Arbeitsgerät 16 in Aufnahmen 15 setzt, die an den Spannrahmen 1 vorgesehen sind. Geht man davon aus, daß die Funktion dieses Arbeitsgeräts 16 innerhalb der Zeit abgewickelt ist, in der sich das Fließband um eine Spannrahmen-Länge weiterbewegt hat, so kann der Roboter III zum Abnehmen des Arbeitsgeräts 16 um eine Spannrahmen-Länge von dem Roboter II distanziert angeordnet sein. Der Roboter III reicht das Arbeitsgerät 16 unter Zwischenablage auf einer Drehscheibe 17 an den Roboter II zurück. Diese Rückgabe kann sehr schnell erfolgen, so daß man mit einem Arbeitsgerät 16 pro Arbeitszyklus auskommen kann. Die Drehscheibe 17 dient zum Ausgleich der Kraftmittelzuleitungskabel-Verdrehung um jeweils 900 im Uhrzeigersinn beim Abnehmen des Arbeitsgeräts 16 vom Spannrahmen durch den Roboter III bzw. beim Aufsetzen auf den Spannrahmen durch den Roboter II, indem der Roboter III das Arbeitsgerät 16 auf der Drehscheibe 17 zur Zwischenablage absetzt, auf der das Arbeitsgerät dann eine Drehung um 180° entgegen dem Uhrzeigersinn erfährt, bevor es dann vom Roboter II abgenommen und auf den Spannrahmen gesetzt wird. Die Ausladung der Roboter reicht wenigstens über die halbe Spannrahmenlänge, so daß es zum Rückführen des Arbeitsgeräts 16 keiner besonderen Rückfördermittel bedarf, Dem Roboter III kann ein weiterer Roboter nachgeordnet sein und diesem wieder ein weiterer usw. je nach Fließbandlänge und Zahl der Arbeitszyklen. Dabei wiederholen sich die zuvor beschriebenen Vorgänge. Ebenso kann auf der anderen Bandseite eine Reihe von Robotern vorgesehen sein,

Claims (8)

1. Patentansprüche ießbandfertigung mit variabel programmierbaren Arbeitsgeräten, die zum Absolvieren der Fertigungsvorgänge gemäß ihrem Programm während des Bandflusses über eine gewisse Bandteillänge mit dem Fließband mitbewegt werden, wobei ihre Kraftmittelzuleitungen mit ihrer Stationierung verbunden bleiben, an welche die Arbeitsgeräte nach Vollendung ihres Fertigungsprogramms außerhalb des Fließbandes selbsttätig maschinell zurückgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeräte (6) zum Absolvieren der Sertigungsvorgänge mitsamt ihrer Halterung (5) auf das Fließband (1) bzw, darin eingespannte Werkstücke (4) von neben dem Fließband stationierten variabel programmierbaren Robotern (I, II, III o.o) gesetzt werden.
2. 20 Fließbandfertigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeräte (6) nach Absolvierung ihrer Fertigungsvorgänge von neben dem Fließband stationierten, variabel programmierbaren Robotern (II, III ooo) vom Fließband abgenommen und unmittelbar oder mittelbar über Rückförderer (9) an den zugehörigen Aufsetzroboter zurückgereicht werden.
3. 30 Fließbandfertigung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem ersten und letzten neben dem Fließband stationierten Roboter stationierten Roboter sowohl zum Aufsetzen als auch zum Abnehmen der Arbeitsgeräte (6) eingesetzt werden.
4. 4o Fließbandfertigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgabe für die Ingangsetzung der neben dem Fließband stationierten Roboter (I, II, III) in Abhängigkeit von der Bewegung des Fließbandes im Verhältnis zu dem betreffenden Roboter erfolgt.
5. 5 Fließbandfertigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Halterung (5) für die Arbeitsgeräte (6) an dem Fließband (1) oder dem darin eingespannten Werkstück (4) unter Schwerkraft oder Magnetkrafter0##1g#t, wofür die Aufnahmen (zOBO 7 oder 15) und die Form der Halterung (zOBo 51 - 55) entsprechend ausgesucht oder ausgebildet sind.
6. 6o Fließbandfertigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückförderband (9) um um lotrecht stehende Achslinien nach außen rückläufig drehende Umlaufscheiben (10 und 11) geführt ist und an der jeweiligen Umschlingungsmitte die Halterung (5) mit dem Arbeitsgerät (6) zugereicht erhält bzw. abgenommen bekommt.
7. 7o Fließbandfertigung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arbeitsgeräte (6) zwischen zwei neben dem Fließband stationierten Robotern (Is II, III ovo) im Einsatz sind.
8. 8. Fließbandfertigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmittelzuleitungskabel (a, b, c) der Arbeitsgeräte (6) an Schwenkhebeln (al, b1, cl) hängen die von Kraftzylindern (a2, b2, c2) zwischen /zwei Schwenklagen so hin- und herbewegbar sind, daß die Einsetzroboter (I) durch die von den Kraftmittelzuleitungskabeln gebildeten Schlaufen hindurchgreifen können und bei der Rückführung der Arbeitsgeräte eine Kabelverflechtung vermieden wird0