JP4584900B2 - 加工ステーションと車体を製造する方法 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１の上位概念による製造ライン上の異なるタイプの車体用の加工ステーションと請求項９の上位概念による製造ライン上の異なるタイプの車体を製造する方法に関する。

車体を組み立てる現在の製造ラインでは、個々の車体部材の幾何学的整合は互いに且つ加工溶接ロボットに対して、同時に容易に変形可能な車体部材の安定な保持体を形成する剛性で重い張り枠によって実現される。

車体は製造ラインの取付けステーション或いは幾何学的溶接装置に予め固定されて移行されるならば、張り枠が車体に移行されて個々の車体部材の正確な固定と保持に用いられる。

ドイツ特許第２８１０８２２号明細書（特許文献１）から、それぞれ固有のステーションにおいて個々の車体部材のルーズな取付けと引き続く正確な位置決めと幾何学的溶接が行われる自動車用の車体構成部材を一体溶接する装置が知られている。或るステーションから次のステーションへの輸送が輸送軌道によって行われる。車体の他の車体部材とルーズに接合された側面部材は、準備状態から作業状態へ且つ逆に、輸送軌道に対して垂直に移動可能で、位置決め装置が取り付けられている張り枠により適切な位置に取り付け固定される。この際に、この位置決め装置は車体部材の幾何学的形状に適合されている。この張り枠は輸送方向に延びるレールに旋回自在に懸架されている。他の車体タイプへの転換の際には、張り枠が交換されなければならないか、或いは位置決め装置が適合される。張り枠を位置決め装置が他の車体タイプの幾何学的形状をめざしている他のセットの張り枠に交換するために、この車体タイプがレールに移行され、準備状態にもたらせて交換される。この際に、車体タイプから次の車体タイプへの交換は非常に費用がかかり、曲がらなく、高い所要面積と関連される。

ドイツ特許出願公開第１９９１４１２５号明細書（特許文献２）には、製造ライン上の異なる車両モデルの車両を製造する方法と、製造ライン内部の車両モデルの交換では、時間消費が最小化され、同時に製造ラインの空間の必要が減少される。この際に、異なる車両モデルがそれぞれに製造ラインの同じ加工ステーションを運行する。取付けステーションには、車体の予め固定された車体部材が張り枠に配置された固定要素により保持されている。この張り枠は車体部材を正確に整合保持する張り枠を車両タイプ特殊に備えている。張り枠はガイド上に配置されて、ガイド上には張り枠が作業状態から静止状態へとその逆に移動され得る。車両モデルの交換の際には、取付けステーションは新たな車両モデルに適合されなければならない。そのために、張り枠は作業周期中に交換され得る。張り枠は静止状態にもたらされ、ガイドから離脱されて、リフトにより異なる張り枠が収納されるマガジンへ移動される。同時に別のリフトにより新たな張り枠がマガジンから取り出されてガイドに連結される。けれども、張り枠の交換は重い重量と大きい必要空間によっていつもなお非常に費用がかかり、曲がらなく、周期損失と関連される。

他の製造ラインでは、個々の車体部材が、例えば国際特許出願公開第９５／１９８６８号明細書（特許文献３）に記載されるように、張り枠を備える取付けステーションに付属されている。ここでは、同様に力強い操作を必要とする張り枠の重い重量と大きい必要空間が欠点である。

最近の装置では、搬送システムが床グループと側面部材を車体骨組装置にもたらす。そこで、操作ロボットは側面部材グリップとして形成された張り枠により車体の側面部材をつかみ、これを直接に幾何学的ステーションに位置決めする。その時、張り枠は互いに閉鎖されて車体部材を溶接する。この装置は、確かに高い柔軟性を有し、無論、ロボットにより保持された張り枠によって限定された力のみを車体部材を取り付けように伝達され得る。
ドイツ特許第２８１０８２２号明細書 ドイツ特許出願公開第１９９１４１２５号明細書 国際特許出願公開第９５／１９８６８号明細書

それ故に、この発明の課題は、車体タイプの簡単に場所と時間を節約する転換や僅かな構成公差による車体部材の接合を可能とする柔軟な取付けステーションを自由に使用できることである。

この発明の解決は請求項１による加工ステーションと請求項９による方法によって成功される。好ましい構成はそれぞれ従属請求項において実施される。

製造ライン上の異なるタイプの車体を製造するこの発明による加工ステーションは、交換可能な張り枠を備える少なくとも一つの固定ステーションと、非使用の際に交換可能な張り枠がしまわれ、使用の際に交換可能な張り枠が取り出される少なくとも一つの張り枠マガジンと、交換可能な張り枠が張り枠マガジンから固定ステーションへとその逆に移動できる輸送手段としての少なくとも一つのロボットとを包含する。張り枠には、所定タイプの車体部材を位置決めし、保持し、固定する装置が固定されている。この場合には、交換可能な張り枠、特に車体側面部材用の張り枠は複数の分離できるセグメント張り枠に分割されるので、セグメント張り枠は個々に且つ柔軟に少なくとも一つのロボットによって交換できる。

製造ライン上の異なるタイプの車体を製造するこの発明による方法では、交換のために張り枠は固定ステーションの個々のセグメント張り枠に分離できる少なくとも一つの張り枠に交換され、この場合には、それぞれにセグメント張り枠がロボットにより固定ステーションから張り枠マガジンへ輸送され、そこにしまわれ、他のタイプのセグメント張り枠を張り枠マガジンから取り出され、これを固定ステーションへ輸送される。

この場合には、一方では、張り枠のセグメント張り枠への分割によってロボット支持荷重の規模の重量が減少されるので、費用のかかる剛性輸送ユニットが省略でき、他方では、同時に張り枠の閉鎖が固定ステーションの駆動ユニットにより行われるので、必要な固定力が車体に伝達され得る。

この発明による加工ステーションとこの発明による方法は、製造ライン上の異なるタイプの車体を製造する、特に異なるタイプの車両を製造するために適しており、この場合には、異なるタイプがそれぞれに同じ加工ステーションを運行し、ロボットにより張り枠の少なくとも交換による他のタイプへの製造の転換が行われる。特に、加工ステーションの固定ステーションには、個々の前もってルーズに接合された車体部材がセグメント張り枠により保持され、心合せされて固定され、引き続いて溶接される。

この発明の好ましい実施態様では、車体の所定タイプの各セグメント張り枠には張り枠マガジンが付属されており、そのマガジンには異なるタイプの車体部材用の複数の交換可能なセグメント張り枠が配置されているか、或いは配置できる。それによって交換すべき数のセグメント張り枠に対応する数のロボットによりセグメント張り枠が同時に且つ迅速に交換され得るので、他のタイプへの製造ライン上の転換の際には、周期損失が転換によって最小化される。

特に、車体の所定タイプの各セグメント張り枠には工具マガジンが付属されており、そのマガジンには異なるタイプの車体部材用の複数の交換可能な取付け工具、特に溶接工具が配置されているか、或いは配置できる。このとき、取付け工具は特にそれぞれに対応するセグメント張り枠に付属されたロボットにより同様に同時に交換され得る。

この発明の好ましい実施態様では、固定ステーションはそれぞれ一つのセグメント張り枠用の収納手段を有するので、各セグメント張り枠が分離して固定ステーションに配置でき、この際にセグメント張り枠が特に同様にロボットにより固定ステーションに配置され、この固定ステーションから取り出される。この際に、各セグメント張り枠のために、特に対応する連結箇所は保持固定装置を固定ステーションに設けている。

それぞれ一つのセグメント張り枠を収容する手段は特にセグメント張り枠の収容手段を水平に移動させる駆動ユニットと連結されているので、それぞれ一つの固定ステーションに配置されたセグメント張り枠が固定ステーションにおいて駆動ユニットにより交換位置から閉鎖位置へとその逆に移動され得る。

この発明の別の好ましい実施態様では、セグメント張り枠の駆動ユニットは特にセグメント張り枠の駆動ユニットの同期制御と好ましくはすべてのセグメント張り枠の駆動ユニットの同期制御を実現する制御ユニットと接続されているので、セグメント張り枠の移動が交換位置から閉鎖位置へとその逆に同期的に行われ得る。

次に、この発明は、特許請求項の要約と無関係に実施例に基づいて図面に基いて一般性の制限なしに正確に説明される。

図１は概要図では異なるタイプの車体用の製造ラインの幾何学的溶接ステーション１として例示実施態様におけるこの発明による加工ステーションを示す。幾何学的溶接ステーション１は鉄骨構造から成る固定ステーション２０と、車体９の側面部材用の対応するハンガー２６を備えてそれぞれにセグメント張り枠前部３とセグメント張り枠後部４に分割された二つの張り枠と、セグメント張り枠３、４に付属された四個のロボット５と、三つの異なる車体タイプ用のセグメント張り枠を備えてセグメント張り枠３、４に付属されたそれぞれ四個の回転可能な張り枠マガジン６と、それぞれの取付け工具８を備える工具マガジン７とを包含する。

図２には、固定ステーション２０の側面図が概略的に図示されている。固定ステーション２０を通してロール軌道２４が製造ラインの個々の加工ステーションの間に車体９を輸送するように延びている。車体タイプＡから車体タイプＢへの製造の転換の際には、タイプＢの挟持された車体９は輸送スキッド２３を備えるロール軌道２４により幾何学的溶接ステーション１に搬送される。搬送過程中に四個のロボット５がそれぞれ自動交換システム２２において前もって製造されたタイプＡのセグメント張り枠前部３と後部４をつかみ、この張り枠を固定ステーション２０の張り枠収容部２５から持ち上げて、この張り枠をそれぞれ付属された張り枠マガジン６にしまわれ、この際に張り枠マガジン６がタイプＡのセグメント張り枠用の収容位置にある。この張り枠マガジン６はタイプＢのセグメント張り枠３、４をロボット５へ回転する。ロボット５はタイプＢのセグメント張り枠３、４を張り枠マガジン６からセグメント張り枠３、４に固定された自動交換システム２２によって取り出し、この交換システムによってロボット５がつかみ、これを保持して固定ステーション２０へ輸送され得る。このロボット５はセグメント張り枠３、４を固定ステーション２０の張り枠収容部２５に位置決めして、引き続いて取り放す。

セグメント張り枠３、４の交換中にはタイプＢの車体９は下構造ハンガー２７により下構造張り枠２８の持ち上げによってロール軌道２４の搬送状態３０から作業状態３１へ持ち上げられる。搬送状態３０と作業状態３１は図３において具体的に図示されている。車体下構造は下構造ハンガー２７により幾何学的に固定されている。

引き続いてタイプＢのセグメント張り枠３、４は駆動ユニット２１の同期方法によって図３で左に図示された交換位置から図３で右に図示された閉鎖位置へもたらされる。

この際に、駆動ユニット２１は特に、図４に詳細に図示されるように、二つの対向配置するセグメント張り枠前部３或いは後部４用のそれぞれ連結された駆動部として形成され得る。この際に、各セグメント張り枠３、４は複数の駆動ユニット２１により移動され、この際に駆動ユニット２１のモータ３２がそれ自体公知の制御技術によって同期的に制御される。この駆動ユニット２１は左ねじをもつ球ねじスピンドル３６と右ねじをもつ球ねじスピンドル３７とを包含し、それら球ねじスピンドルはクラッチ３５を介して互いに連結されている。連結された球ねじスピンドル３６，３７は歯車ベルト３３を介してモータ３２とそれぞれ一つのセンタースリーブ３９と連結されている。センタースリーブ３９は結合部材３４により互いに連結されたハウジング部材４０内に移動可能に支承されて、そのハウジング部材４０がねじ止めフランジ３８によって固定ステーション２０に固定されている。センタースリーブ３９の端部には張り枠収容部２５が固定されており、その収容部はモータ３２の運転の際に同時にそれぞれの交換或いは閉鎖の位置に移動される。

セグメント張り枠３、４は閉鎖位置にもたらされるならば、車体９の側面部材が引き続いて心合わせピンとハンガー２６により幾何学的に固定されている。

セグメント張り枠３、４が移行されて、車体が幾何学的に固定される間に、ロボット５は対応して必要された取付け工具８を工具マガジン７から引き出し、固定ステーション２０へ輸送する。全車体が幾何学的に固定されているならば、ロボット５が幾何学的溶接作業を取付け工具８により車体９に実施する。

溶接作業の実施後に、ハンガー２６が開放するならば、タイプＢのセグメント張り枠３、４は駆動ユニット２１の同期方法によって閉鎖位置から交換位置へもたらされ、車体９が下張り枠２８の下降によってロール軌道２４の輸送スキッド２３上に降ろされる。引き続いて幾何学的溶接した車体９は固定ステーション２０から幾何学的溶接ステーション１に搬送され得て、同じ或いは他のタイプの新たに挟持された車体９が搬送され得る。

加工ステーションの概要図を示す。 固定ステーションの概略側面図を示す。 固定ステーションの後面図を示す。 張り枠駆動部を示す。

符号の説明

１．．．．．幾何学的溶接ステーション
２．．．．．鉄骨構造
３．．．．．セグメント張り枠前部
４．．．．．セグメント張り枠後部
５．．．．．ロボット
６．．．．．張り枠マガジン
７．．．．．工具マガジン
８．．．．．取付け工具
９．．．．．車体
２０．．．．固定ステーション
２１．．．．駆動ユニット
２２．．．．交換システム
２３．．．．輸送スキッド
２４．．．．ロール軌道
２５．．．．張り枠収容部
２６．．．．ハンガー
２７．．．．下構造ハンガー
２８．．．．下構造張り枠
２９．．．．張り枠心合わせ部
３０．．．．搬送状態
３１．．．．作業状態
３２．．．．モータ
３３．．．．歯車ベルト
３４．．．．結合部材
３５．．．．クラッチ
３６．．．．左ねじをもつ球ねじスピンドル
３７．．．．右ねじをもつ球ねじスピンドル
３８．．．．ねじ止めフランジ
３９．．．．センタースリーブ
４０．．．．ハウジング部材

Claims (14)

1. 所定のタイプの車体部材用の位置決めし保持して固定する装置を有する交換可能な張り枠を備える固定ステーション（２０）と、非使用時には交換可能な張り枠がその中にしまわれ、使用時には交換可能な張り枠が取り出される少なくとも１つの張り枠マガジン（６）と、交換可能な張り枠が張り枠マガジン（６）から固定ステーション（２０）まで、その逆に移動できる交換可能な張り枠用輸送手段とを包含する製造ライン上の異なるタイプの車体（９）を製造する加工ステーションにおいて、少なくとも１つの交換可能な張り枠が複数の独立したセグメント張り枠（３，４）を包含し、独立したセグメント張り枠（３，４）用輸送手段として少なくとも１つのロボット（５）が設けられていて、固定ステーション（２０）はそれぞれ一個のセグメント張り枠（３，４）用の収容手段（２５）を有し、それぞれ一個のセグメント張り枠（３，４）を収容する手段（２５）は一個のセグメント張り枠（３，４）を収容する手段（２５）を水平に移動させる駆動ユニット（２１）と連結されていることを特徴とする加工ステーション。
2. 所定のタイプのそれぞれ一個の車体部材用の交換可能な張り枠は二つの交換可能なセグメント張り枠（３，４）を包含することを特徴とする請求項１に記載の加工ステーション。
3. 車体の所定タイプ用のそれぞれセグメント張り枠（３，４）には１つの張り枠マガジン（６）が付属されており、その張り枠マガジンには異なるタイプの車体用の複数の交換可能なセグメント張り枠（３，４）が配置されるか、或いは配置できることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の加工ステーション。
4. 車体の所定タイプ用のそれぞれセグメント張り枠（３，４）には１つの工具マガジン（７）が付属されており、その工具マガジンには異なるタイプの車体用の複数の交換可能な溶接工具（８）が配置されるか、或いは配置できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加工ステーション。
5. 溶接工具（８）用の輸送手段としてロボット（５）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の加工ステーション。
6. 駆動ユニット（２１）は制御ユニットと接続されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の加工ステーション。
7. 固定ステーションにおいて所定のタイプの車体部材用の位置決めし保持して固定する装置を有する交換可能な張り枠が他のタイプの車体に関する製造の転換するために交換されて、この際に非使用時には交換可能な張り枠が少なくとも１つの張り枠マガジン中に取り納められ、使用時には交換可能な張り枠が少なくとも１つの張り枠マガジンから取り出される製作ライン上の異なるタイプの車体を製造する方法において、固定ステーションの個別セグメント張り枠に少なくとも１つの分離可能な張り枠が交換され、この際にそれぞれ一個のセグメント張り枠がロボットにより固定ステーションから張り枠マガジンへ輸送され、そこに納められ、他のタイプのセグメント張り枠を張り枠マガジンから取り出され、固定ステーションへ輸送され、固定ステーションにおけるそれぞれ一個のセグメント張り枠が駆動ユニットにより交換位置から閉塞位置へ或いは閉塞位置から交換位置へ移動されることを特徴とする方法。
8. 車体側面部材の張り枠は、二つのセグメント張り枠に分割されていて、そのセグメント張り枠が交換されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. それぞれ一個のこのセグメント張り枠がこのセグメント張り枠に付属されたそれぞれ一個のロボットにより、同時に別のセグメント張り枠と交換されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 少なくとも１つのロボットによって車体の所定タイプ用の取付け工具は少なくとも１つの工具マガジンに納められ、他のタイプの車体部材用の取付け工具と交換されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. それぞれ一個のこのセグメント張り枠に付属された取付け工具がこのセグメント張り枠に付属されたロボットにより交換されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. ロボットはセグメント張り枠を固定ステーションのセグメント張り枠を収容する手段に位置決めして、そこから取り出することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. セグメント張り枠の複数の駆動ユニットが同期的に制御されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 固定ステーションにおいて個々の前もってルーズに一体に取り付けた車体部材はセグメント張り枠と一緒に保持され、心合せされ、固定され、最終的に溶接されることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の方法。

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