DE3341169C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Anlage, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des nebengeordneten Anspruchs 13 beansprucht wird.

Ähnliche, meistens nur auf den Zusammenbau von Rohkarosserien beschränkte Anlagen waren an sich bereits bekannt.

Die in Frage kommende Technik hat mit der Zeit folgende Lösungen hervorgebracht, welche immer noch Anwendung finden:

• 1. Fertigung in einer einzigen, ortsfesten Station;
• 2. Fertigung in einer Karussell-Straße am Boden, "Gate-Line" genannt;
• 3. automatische Fertigung mit Mehrkopfschweißmaschinen;
• 4. Fertigung mit dem "Robot-Gate" genannten System gemäß der DE-PS 28 10 822 und der IT-PS 10 82 801;
• 5. Fertigung mit dem "Fate-Gate" genannten System entsprechend den IT-PS 11 52 517, 11 69 126, 11 69 127 und dem IT-GM 1 93 229.

Die erste Lösung sieht eine einzige Station mit Handhabungs- und Schweißvorrichtungen vor, der die Einzelteile im allgemeinen durch Hängebahnen zugeführt werden. Diese Lösung ist begrenzt, weil sie nur die Fertigung eines einzelnen Grunderzeugnisses oder weniger Varianten desselben ermöglicht.

Eine Flexibilität, d. h. die Möglichkeit, mehrere Grundausführungen zugleich zu bearbeiten, ist mit dieser ersten Lösung nur zu erzielen, wenn mehrere ortsfeste Stationen mit in Reihe angeordneten Handhabungs- und Schweißvorrichtungen zur Verfügung stehen, was einen erheblichen Aufwand darstellt.

Die zweite Lösung sieht statt einer einzigen Station ein richtiges, stetig laufendes Zusammenbau-Karussell, auch "Gate-Line" genannt, vor, das aus mehreren zweckmäßig voneinander entfernten Transportelementen besteht, wobei jedes Transportelement entsprechende Aufnahmen für das Fahrgestell bzw. den Flachboden trägt, an welche die Vorrichtungen zur Gestaltung der Seitenwände automatisch anfahren und wobei ein "paralleles", mit dem Karussell synchronisiertes Hängefördersystem diese Vorrichtungen zuführt. Diese zweite Lösung ist flexibel, da sie die Fertigung von Rohkarosserien unterschiedlichen Typs ermöglicht, wobei die verschiedenen erforderlichen Vorrichtungen zur Seitenwandhandhabung, ohne den Arbeitsvorgang zu behindern, am Ende der Fertigungsstraße gelagert werden können.

Diese Lösung eignet sich jedoch vorwiegend für das Handschweißen, sie ist ohne Einsatz von Robotern kaum automatisierbar, und die Zahl der notwendigen Handhabungsvorrichtungen ist sehr hoch.

Die dritte Lösung sieht Handhabungsvorrichtungen mit angebauten Schweißzangen vor. Dadurch wird der Einsatz von Robotern überflüssig. Durch dieses System erfolgt das Schweißen vollkommen automatisch. Es weist jedoch für die einzelne Produktionseinheit keine Flexbibilität auf. Wie bei der ersten Lösung ist hier eine Flexibilität nur zu erzielen, wenn mehrere in Reihe angeordnete Einheiten zur Verfügung stehen. Die Nachteile dieses Systems wurden im Vorhergehenden geschildert. Ferner verlangt der Vorrichtungswechsel im Fall einer einzigen Produktionseinheit eine längere Zeit.

Die vierte Lösung ("Robot-Gate" genannt) betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen von lose zusammengefügten Kraftfahrzeugkarosserien bestehend aus einem Schweiß- und Fixierplatz, in welchem eine Transportbahn zum Transport der Karosserie angeordnet ist, wobei auf jeder Seite der Transportbahn jeweils aus einer Bereitschafts- in eine Arbeitsstellung und zurück bewegbare Seitenträger mit an die Karosserie anpreßbaren Positioniereinrichtungen angebracht sind, die an die geometrische Form der zu schweißenden Karosserie angepaßte Positionierarme aufweist, und wobei seitlich der Transportbahn mindestens eine Schweißeinrichtung mit einem an die Karosserie anstellbaren Schweißkopf vorhanden ist.

Die bekannte Vorrichtung ermöglicht die flexible Automatisierung des Schweißens unterschiedlicher Fahrzeugkarosserien. Sie ist allerdings auf Fahrzeugkarosserien begrenzt und verwendet platzbeanspruchende Schweißroboter. Eine solche Schweißvorrichtung, die an der Arbeitsstation angebaut ist, benötigt zum Anfahren der einzelnen Schweißpunkte mehr Zeit, und man muß stets dafür Sorge tragen, daß die Bewegungsabläufe immer mit der gleichen Präzision erfolgen.

Die vierte Lösung weist weitere Nachteile auf. Einerseits setzt sie das Vorhandensein einer gewissen Fläche zum Aufstellen der Handhabungsvorrichtungen voraus, was in einem Werk nicht immer möglich ist. Andererseits ist die Einrichtung von Wartestationen erforderlich, die nicht in den Arbeitsvorgang einbezogen werden können.

Die fünfte Lösung weist Merkmale auf, welche die Vorteile der vorgenannten Lösungen vereinen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Blechkonstruktionen zu schaffen, die die Flexibilität bei der Fertigung unterschiedlicher Rohkarosserien erhöht, die Fertigungsstückzahl wesentlich steigert und eine bisher unerreichbare Qualität beim Punktschweißen erzielt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 13 gelöst.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Anlage nach vorliegender Erfindung an den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien bei der einzigen Arbeitsstation;

Fig. 2 eine Draufsicht der Anlage nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Längsansicht der Anlage nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine schematische, teilweise vergrößerte Darstellung der möglichen Handhabungs- und Schweißvorrichtungen mit den Transport- und Hebemitteln eines Hilfsspeichers;

Fig. 5 im Detail die Arbeitsstation in Seitenansicht, woraus der Aufbau der Handhabungs- und Schweißvorrichtungen und die dazugehörige Ausstattung ersichtlich ist;

Fig. 6 die Vorderansicht einer Handhabungs- und Schweißvorrichtung in Betrieb; seitlich sieht man ihre Energieversorgungsmittel und die Elektroanlage der Handhabungs- und Schweißvorrichtung;

Fig. 7 und 7a ein vergrößertes Detail der Schweißzange und deren Befestigung an einer Handhabungs- und Schweißvorrichtung;

Fig. 8 in einer schematischen Vorderansicht den Anschluß für die Energiequellen zwischen der ortsfesten Anlage, am Boden und der Handhabungs- und Schweißvorrichtung.

Wie man aus den Fig. 1 bis 8 ersehen kann, hat die erfindungsgemäße Anlage (Fig. 1) beidseitig ein Aggregat 10, welches seinerseits verschiedene Vorrichtungen umfaßt.

Diese Aggregate 10 sind mit der Motorgruppe 11, mit den Ketten und Führungen 12, mit den Zahnrädern 13, mit den Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14, die auch als Seitenrahmen (Gates) bezeichnet werden, mit den Begleit- und Zentrierelementen 15 bzw. 16 für die Arbeitslage der Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 bzw. mit den Servosteuerungen 17 versehen, um die Handhabungsvorrichtungen auf die erforderliche Geschwindigkeit einzustellen.

Alle diese Elemente sind, von den Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 abgesehen, anhand der durch denselben Antragsteller zugleich angemeldeten Patente, wie oben erwähnt, an sich bereits bekannt.

Mit 18 wird ein bekanntes Gerüst für die Schaltschränke 19 der genannten Vorrichtungen angezeigt.

Ein Laufsteg oder Boden 18 a (Fig. 4) ermöglicht den Zugang zu den gelagerten Vorrichtungen 14.

Die Aggregate 10 sind zum vertikalen Verschieben der an sich neuartigen, vorzugsweise drei beidseitigen Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 geeignet und ermöglichen deren Austausch durch ein Paternostersystem sowie deren Speicherung. Mit 20 wird die Fertigungsstraße am Boden für den Transport und Austausch der Rohkarosserien, d. h. eine Hebe- und Schubvorrichtung oder ähnliches, bezeichnet.

Mit 22 werden die Hilfsspeicher für die genannten Handhabungs- und Schweißvorrichtungen gekennzeichnet.

Ein Führungssystem zum Verschieben und Speichern der Handhabungs- und Schweißvorrichtungen ist in Fig. 1 mit 21 gekennzeichnet. Ein an sich ebenfalls bekannter Laufkran 23 ist vorgesehen, der zum waage- und senkrechten Verschieben eines Schienenabschnitts 24 dient und die Hängeelemente 25 zum Tragen der Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 durch geeignete Mittel aufnimmt. Die Hängeelemente 25 sind in Querrichtung auf dem Führungssystem 22 geführt.

Am Laufkran 23 ist ein Verstellantrieb 26 für die Senkrechtbewegung desselben Laufkrans sichtbar.

Mit 27 wird in Fig. 1 eine herkömmliche Weiche zur Umleitung der Hängeelemente 25 vom Schienenabschnitt 24 zu den Führungselementen 22 und umgekehrt gekennzeichnet.

In Fig. 2 ist in der Mitte eine Rohkarosserie sichtbar.

In Fig. 3 sind mit 28 Einspannmittel am Boden für die Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 angezeigt, nachdem diese durch die Schwenkvorrichtungen 15 in die Arbeitslage gebracht werden.

In Fig. 4 ist die vertikale und horizontale Bewegungsfähigkeit des Laufkrans 23 zur Bedienung des Hilfsspeichers 21 dargestellt.

In Fig. 5 sieht man im Detail die zweckmäßig verteilten Schweißzangen 29 mit den entsprechenden Einspannvorrichtungen 30, die an jeder Handhabungs- und Schweißvorrichtung 14 angebaut sind.

Die Zentriervorrichtung 16 für die genannten Handhabungs- und Schweißvorrichtungen 14 in Arbeitslage ist ebenfalls deutlich sichtbar. Mit 31 wird ein Transformator für die Schweißzangen 25 angezeigt.

In Fig. 6 sieht man den Schaltschrank Q, ferner den festen Teil für die Stromversorgung (Steckergruppe) 32, den festen Teil für die Pneumatik 33, den festen Teil für den Kühlmittelkreislauf 34, die alle in die Handhabungs- und Schweißvorrichtung installiert und automatisch an die entsprechenden ortsfesten Teile am Boden 35, 36, 37 nur durch Stecken oder Kuppeln, d. h. ohne besondere Einrichtungen, angeschlossen werden können.

In Fig. 7 werden im Detail die Schweißzangen 29 mit den beiden Armen 29′, welche die Elektroden 29′′ tragen, sowie der Transformator 31 gezeigt.

Schließlich werden in Fig. 8 die festen Teile 32-35, 33-36 und 34-37 zur Stromversorgung der Handhabungs- und Schweißvorrichtung 14 in Arbeitslage detailliert dargestellt.

Durch die erfindungsgemäße Anlage wird ein bedeutender Fortschritt in der Branche der Blechverarbeitung erzielt:

• 1. Garantie für ein Qualitätsprodukt;
• 2. Flexibilität bei der Fertigung, weil alternativ verschiedene Rohkarosserie-Ausführungen mit derselben Anlage erzeugt werden können;
• 3. gesteigerte Leistung, die gegenüber der modernsten Anlage um etwa 100% erhöht wird;
• 4. hindernisfreie Arbeitsfläche bzw. -raum;
• 5. die Herstellungskosten sind gegenüber den angebotenen Stückzahlen verhältnismäßig gering;
• 6. es werden keine platzbeanspruchenden, teuren Roboter, sondern feste, automatische Schweißzangen eingesetzt.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß Roboter bei ihrer Bewegung von Punkt zu Punkt eine Bahn beschreiben, die während des Arbeitszyklus eine längere Zeit verlangt. Ihr Einsatz wäre im vorliegenden Fall unangebracht, da sie nur zum Anfahren des zu verarbeitenden Erzeugnisses ausgenutzt werden könnten. Die Funktion der vorliegenden Anlage geht aus dem Vorhergehenden hervor, und jede weitere Beschreibung ist überflüssig.

Claims (19)

1. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Blechkonstruktionen, insbesondere Rohkarosserien von Fahrzeugen, mit einer im Zuge einer Fertigungsstraße (Fig. 7: 122) angeordneten Arbeitsstation (Fig. 4: 110), die während der Fertigung austauschbare, je bestimmten Typ oder Modell zugeordnete Seitenrahmen oder Gatter (Fig. 4: 36 a) mit Positionier-, Halte- und Einspannvorrichtungen (Fig. 1: 37) für die einzelnen Blechteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenrahmen (14) mit automatisch betätigbaren Schweißvorrichtungen (29) und deren Betätigungs-, Steuerungs- und Versorgungseinrichtungen (Q, 31) versehen ist und daß die Steuerung- und Versorgungseinrichtungen über Steck- und/oder Kupplungseinrichtungen (32 bis 37) an zugeordnete Speiseeinrichtungen anschließbar sind, wenn der jeweilige Seitenrahmen (14) in seine Arbeitsstellung gebracht wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenrahmen (14) mit einem Schweißstromtransformator (31) zur Versorgung der Schweißvorrichtungen (29) versehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenrahmen einen Kühlmittelkreislauf aufweist, der über die Steckeinrichtungen (33, 36) mit einer Kühlmittelzufuhr und -abfuhr verbindbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenrahmen (14) einen Druckmittelkreislauf zur Versorgung der Betätigungseinrichtungen aufweist, der über die Steckeinrichtungen (34, 37) mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (Q) jedes Schweißrahmens (14) eine autonome Ablaufsteuerung für die Schweißvorrichtung (29) und deren Betätigungs- und Versorgungseinrichtungen besitzt, derart, daß der Arbeitsablauf für jeden Seitenrahmen (14) getrennt einstell- und optimierbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise drei, Seitenrahmen (14) in einer Transporteinrichtung (11, 12, 13) für den Austausch der Seitenrahmen leicht lösbar angeordnet sind, daß der Transporteinrichtung ein Hilfsspeicher (21, 22) zur Aufnahme weiterer Seitenrahmen (14) zugeordnet ist und daß eine Fördereinrichtung (23) die Transporteinrichtung (11, 12, 13) mit dem Hilfsspeicher (21, 22) verbindet.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitsstation (10) auf beiden Seiten der Blechkonstruktion, insbesondere Rohkarosserie (S), je eine Transporteinrichtung (11, 12, 13), ein Hilfsspeicher (21, 22) und eine Fördereinrichtung (23) vorgesehen sind.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (11, 12, 13) paternosterartig mit Ketten (12) auf beiden Seiten der Seitenrahmen (14) ausgebildet ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung einen seitlich neben der Arbeitsstation (10) angeordneten Laufkran (23) aufweist, der die Seitenrahmen (14) von der Transporteinrichtung abnimmt, quer zur Fertigungsstraße fördert und in den Zwischenspeicher (21, 22) bringt.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher auf beiden Seiten des Laufkrans (23) je mehrere, parallel zueinander und zur Fertigungsstraße verlaufende Schienen (22) aufweist, an denen jeweils ein Seitenrahmen (14) über Hängeelemente (25) aufgehängt ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkran (23) ein den Schienen (22) entsprechendes, parallel zu ihm verlaufendes Schienenstück (24) zur Aufnahme der Hängeelemente (25) mit einem Seitenrahmen (14) und eine Vorrichtung (27) zur Verschiebung der Hängeelemente (25) vom Schienenstück (24) auf eine gewählte Schiene (22) des Zwischenspeichers und umgekehrt enthält.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkran (23) und die Schienen (22) im oberen Bereich der Station (10) und oberhalb des Arbeitsbereichs der Fertigungsstraße angeordnet sind.

13. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl, da an derselben Maschine beidseitig Aggregate eingesetzt werden, welche mit drei oder mehreren Handhabungsvorrichtungen versehen sind, die senkrecht und teilweise auch waagrecht verschoben werden können und gegenseitig dergestalt angeordnet sind, daß ihr Austausch in beiden Drehrichtungen und in sehr kurzer Zeit, d. h. der Transferzeit und zwei aufeinanderfolgenden Rohkarosserien, möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer einzigen Station Handhabungsvorrichtungen mit Einspannmitteln, mit automatischen Punktschweißzangen sowie mit zu ihrem Betrieb geeigneten Geräten vorgesehen sind.

14. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede darin eingesetzte Handhabungs- und Schweißvorrichtung für die Funktion der Einspannmittel und der automatischen Schweißzangen mit elektrischen Betriebsmitteln, z. B. Schweißzangentrafos, mit Steuerungen für die genannten Schweißzangen, mit Steuerungen für das Einspannen, mit Steuerungen für die Optimierung der Schweißpunktfolge sowie gegebenenfalls mit Kühlmittelkreisläufen und mit anderen Geräten je nach dem zusammenzubauenden Erzeugnis versehen ist.

15. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede darin eingesetzte Handhabungs- und Schweißvorrichtung mit den Energiequellen an der Arbeitsstation der ortsfesten Anlage am Boden verbunden werden kann, so daß die genannten Energiequellen mit beliebigen festen Mitteln an die Handhabungs- und Schweißvorrichtungen ohne Anwendung der herkömmlichen externen beweglichen Systeme herangeführt werden können.

16. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl nach den Ansprüchen 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dafür ein oder mehrere jedem seitlichen Aggregat zugeordnete Hilfsspeicher vorgesehen sind, wobei jedes seitliche Aggregat drei oder mehrere Handhabungs- und Schweißvorrichtungen umfaßt, wobei die genannten Hilfsspeicher oberhalb des Arbeitsraums liegen und zur Aufnahme bzw. zum Austausch der Handhabungs- und Schweißvorrichtungen für die genannten Geräte geeignet sind.

17. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von Rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Hilfsspeicher in einer Höhe oberhalb der aufzunehmenden bzw. auszutauschenden Handhabungs- und Schweißvorrichtungen liegen, wobei die Hilfsspeicher mit diesen Vorrichtungen durch geeignete Schub- und Hebemittel verbunden sind, ohne dadurch den Arbeitszyklus zu behindern.

18. Automatische Anlage für den Zusammenbau und das Schweißen von rohkarosserien für Fahrzeuge verschiedener Modelle mit sehr hoher Fertigungsstückzahl nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und dazu geeignet, das schnelle Auswechseln von einer oder mehreren arbeitenden Handhabungs- und Schweißvorrichtungen nicht in vertikaler, sondern in horizontaler oder in beliebiger Richtung auszuführen.

19. Rohkarosserien für Fahrzeuge oder andere Erzeugnisse, die mit einer automatischen Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt werden können.