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| Patentansprüche
1. Bearbeitungs-, insbesondere Geometrieschweißstation für Kraftfahrzeug- Rohkarosserien, mit beidseitig des Karosserie-Fördersystems angeordneten Spannrahmen, die zum Positionieren von Karosserie-Seitenteilen quer zur Förderrichtung des Fördersystems aus einer Bereitschafts- in eine bezüglich der Rohkarosserie exakt fixierte Arbeitsstellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (3) im unteren Randbereich auf quer zur Förderrichtung des Fördersystems (1) verlaufenden Führungen (5) linear verfahrbar gelagert und in der Arbeitsstellung an bodenseitigen, stationären Fixpunkten (6) positioniert sind und zumindest im oberen Randbereich miteinander über mehrere spannrahmenfeste Querstreben (7) und zugeordnete, beim Zusammenfahren der Spannrahmen ineinandergreifende und gegenseitig starr verbundene Kupplungsteile (10) zu einem in Querrichtung schubsteifen Rahmenverbund zusammengefügt sind.
2. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (3) in der Arbeitsstellung über in Höhenrichtung der Spannrahmen versetzte Querstreben (7.3, 7.4) miteinander verbunden sind.
3. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der zueinander höhenversetzten Querstreben (7.3, 7.4) gegenseitig versteift sind.
4. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben (7) jeweils zweiteilig ausgebildet sind und jedeTeilstrebe (9A, 9B) einerseits starr am Spannrahmen (3) befestigt und andrerseits am freien Ende mit einem Kupplungsteil (10) bestückt ist.
5. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Spannrahmen (3) und Querstreben (7) gebildete Rahmenverbund statisch überbestimmt ist.
6. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (3) und Querstreben (7) zum Ausgleich von Kupplungsspiel in der Arbeitsstellung unter Vorspannung zusammengefügt sind.
7. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (3) über spielarme Rollenkäfige (4) auf den Führungen (5) verfahrbar gelagert sind.
8. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile (10) jeweils mit einem Zentrierkonus (12) versehen und in der Arbeitsstellung der Spannrahmen (3) mechanisch verriegelt sind.
9. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitigen Fixpunkte (6) als Aufnahmen mit Spannrahmen-Zentrier- und Verriegelungsfunktion ausgebildet sind.
0. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Karosserietypen mehrere aneinandergereihte Spannrahmen (3, 3', 3") vorgesehen sind, die in Förderrichtung (R) gemeinsam und wechselweise von einer Vorrats- in die Bereitschaftsstellung an der Bearbeitungsstation verschiebbar sind. |
BEARBEITUNGS- , INSBESONDERE GEOMETRIESCHWEISSSTATION MIT BEWEGBAREN SPANNRAHMEN , JE MIT QUERSTREBEN
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungs- und insbesondere eine Geometrieschweißstation für Kraftfahrzeug-Rohkarosserien, mit beidseitig des Karosserie-Fördersystems angeordneten Spannrahmen, welche quer zur Förderrichtung des Fördersystems aus einer Bereitschafts- in eine die zu bearbeitenden Rohkarosserieteile exakt zueinander positionierende Arbeitsstellung bewegbar sind.
Bei bekannten Geometrieschweißstationen dieser Art an Fertigungsstraßen für Kraftfahrzeugkarosserien werden die Karosserieteile durch seitlich zugestellte Spannrahmen gegenseitig exakt positioniert und dann - zumeist mit Hilfe von Schweißrobotern - miteinander verschweißt. Dabei erfolgt die Zustellbewegung der Spannrahmen durch stationär aufgeständerte oder an einem Vierachsportal aufgehängte Transportroboter, und die lagefeste Verriegelung der Spannrahmen in der Arbeitsstellung wird durch Querstreben bewirkt, welche die Spannrahmen für die Dauer des Schweißprozesses miteinander verbinden (EP 760 770 B1, EP 968073 B1). Dabei stellt sich das Problem, dass von dem Transport- und Positioniersystem der Spannrahmen wertvoller Einbauraum belegt wird, der für weitere Bearbeitungsgeräte, also vor allem für Schweißroboter in einer aus Gründen kurzer Taktzeiten erforderlichen Anzahl dann nicht mehr zur Verfügung steht.
Ferner ist es bei derartigen Bearbeitungsstationen bekannt, die Spannrahmen auf Führungsschienen in die Arbeitsstellung zu verfahren und dort an bodenfesten Standsäulen zu verriegeln. In diesem Fall sind der Roboter- Arbeitsbereich und damit auch die Schweißpunktzugänglichkeit deutlich eingeschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bearbeitungsstation der eingangs genannten Art so auszubilden, dass einerseits der Einbauraum für die Bearbeitungswerkzeuge ohne Beeinträchtigung einer lagegenauen Fixierung der Spannrahmen in der Arbeitsstellung deutlich vergrößert und andrerseits die Zugänglichkeit zu den Rohkarosserieteilen an der Bearbeitungsstation verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Bearbeitungsstation gelöst.
Erfindungsgemäß wird aufgrund der schienengeführten Zustellbewegung in Verbindung mit der dadurch gleichzeitig eingekoppelten, gegenseitigen Querverstrebung der Spannrahmen auf äußerst platzsparende Weise eine lagegenaue Spannrahmenverriegelung unter Verzicht auf aufwändige Positioniersysteme in Form von Transportrobotern, Manipulatoren, Hebezeugen oder sonstigen Positioniereinrichtungen, wie etwa Verriegelungssäulen, erzielt und der freie Zugang zu den zu bearbeitenden Karosserieteilen derart vergrößert, dass die entsprechenden Bearbeitungswerkzeuge, also vorzugsweise programmgesteuerte Schweißroboter, problemlos in einer für kurze Taktzeiten erforderlichen Anzahl an der Bearbeitungsstation platziert werden können.
Aus Gründen einer erhöhten Schubsteifigkeit des aus Spannrahmen und Querstreben bestehenden Rahmenverbunds sind die Spannrahmen zweckmäßigerweise über in Höhenrichtung der Spannrahmen versetzte Querstreben miteinander verbunden, und aus dem gleichen Grund sind zumindest einige der Querstreben vorzugsweise gegenseitig versteift. In weiterer, ebenfalls steifig- keitsmäßig vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Rahmenverbund statisch überbestimmt.
Um die Zustellwege der mit den Querstreben versehenen Spannrahmen zwischen der Bereitschafts- und der Arbeitsstellung möglichst klein zu halten, empfiehlt es sich, die Querstreben jeweils zweiteilig auszubilden, wobei jede Teilstrebe einerseits starr mit dem Spannrahmen verbunden und andrerseits am freien Ende mit einem Kupplungsteil bestückt ist.
Zweckmäßigerweise sind die Spannrahmen und Querstreben in der Arbeitsstellung unter Vorspannung zusammengefügt, um ein mögliches Bewegungsspiel im Kupplungsbereich der Querstreben zu eliminieren, und aus Gründen einer besonders exakten und leichtgängigen Zustellbewegung sind die Spannrahmen vorzugsweise über spielarme Rollenkäfige auf den Führungen verfahrbar gelagert.
Im Hinblick auf ein besonders sicheres Einrücken und lastfestes Verkoppeln der Kupplungsteile können diese jeweils mit einem Zentrierkonus versehen und in der Arbeitsstellung der Spannrahmen mechanisch verriegelt sein, und aus dem gleichen Grund sind die bodenseitigen Fixpunkte vorzugsweise als Aufnahmen mit Spannrahmen-Zentrier- und Verriegelungsfunktion ausgebildet.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung können auf jeder Seite der Bearbeitungsstation jeweils mehrere, unterschiedlich gestaltete Spannrahmen parallel zur Förderrichtung des Karosserie-Fördersystems gemeinsam und wechselweise von einer Vorrats- in die Bereitschaftsstellung verfahrbar sein. Hierdurch lassen sich auf fördertechnisch sehr einfache Weise eine Vielzahl typenspezifischer Spannrahmen bevorraten und selektiv zum Einsatz bringen, wie dies für eine im hohem Maße variable Bearbeitungsstation mit an unterschiedliche Karosserietypen jeweils individuell angepassten Spannrahmen erforderlich ist.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
Fig. 1 ein perspektivische Darstellung einer Bearbeitungsstation nach der Erfindung;
Fig. 2a, b die Ansicht der in Fig.1 gezeigten Bearbeitungsstation in der Bereitschafts- (a) und in der Arbeitsstellung (b) der Spannrahmen;
Fig. 3 eine Teilansicht einer Querstrebe im Bereich der Kupplungsteile; und
Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung einer Fertigungsstraße im Bereich der Bearbeitungsstation in der Aufsicht.
In den Fign. ist eine Bearbeitungsstation in Form einer Geometrieschweißstation dargestellt, die im Zuge einer Fertigungsstraße angeordnet ist und dazu dient, die durch ein Fördersystem 1 (Fig. 4) zu- und abgeführten, in den Fign. strichpunktiert gezeigten Karosserieteile, nämlich insbesondere die Bodengruppe und die Karosserie-Seitenteile lagegenau zueinander zu fixieren und dann mit Hilfe von - der Deutlichkeit halber nicht dargestellten - Schweißrobotern miteinander zu verschweißen.
Zum Fixieren der Karosserieteile an der Bearbeitungsstation enthält diese ein übliches Bodenspannsystem 2 (Fig. 2) für die Karosserie-Bodengruppe und beidseitig der Bearbeitungsstation je einen Seitenteil-Spannrahmen 3, welcher quer zur Förderrichtung R des Fördersystems über Rollenkäfige 4 spiel- und reibungsarm auf Führungsschienen 5.1, 5.2 zwischen einer Bereitschaftsstellung (Fig. 2a) und einer das Karosserie-Seitenteil lagegenau an der Bodengruppe positionierenden Arbeitsstellung (Fig. 1 und 2b) verfahrbar gelagert ist.
Die Spannrahmen 3 sind jeweils fachwerkartig ausgesteift und werden in der Arbeitsstellung an stationären Fixpunkten 6, die als Aufnahmen mit Zentrierfunktion ausgebildet sind, verriegelt und gegenseitig über Querstreben 7 zu einem schubsteifen Rahmenverbund zusammengefügt.
Aus Schubsteifigkeitsgründen sind in Längs- und Höhenrichtung der Spannrahmen 3 jeweils mehrere Querstreben 7.1...7.4 angeordnet und zusätzlich Schubversteifungsteile 8.1 und 8.2 zwischen zueinander höhenversetzten Querstreben 7.3 und 7.4 eingesetzt. Eine oder mehrere Querstreben 7 können sich auch innerhalb des Karosserieumrisses durch Aussparungen oder Durchbrüche in den Karosserieteilen erstrecken, um eine möglichst gleichmäßige, gegenseitige Spannrahmenaussteifung zu erzielen. Auf diese Weise entsteht ein hochsteifer, statisch überbestimmter Rahmenverbund.
Jede Querstrebe 7 ist etwa mittig in zwei Teilstücke 9A und 9B unterteilt, die jeweils am einen Ende fest mit dem zugeordneten Spannrahmen 3.1 bzw. 3.2 verbunden und. am freien Ende mit einem Kupplungsteil 10A bzw.10B bestückt sind.
Wie aus Fig. 3 im einzelnen zu ersehen ist, enthält das Kupplungsteil 10A eine konische Aufnahmebohrung 11 , in die ein ebenfalls konischer Zentrierbolzen 12 des Kupplungsteils 1OB einführbar ist. In der eingerückten Kupplungslage (untere Hälfte der Fig. 3) werden die Kupplungsteile 10A, 10B durch einen z. B. pneumatisch betätigten Arbeitskolben 13 auf dem Wege über keilförmige Zwischenstücke 14, welche einen erweiterten Wulst 15 des Zentrierbolzens 12 hintergreifen, mechanisch verriegelt und dadurch die Strebenteilstücke 9A und 9B starr miteinander verbunden. Der aus den Spannrahmen 3 und Querstreben 7 bestehende Rahmenverbund wird somit selbsttätig beim Zusammenschieben der Spannrahmen 3 zusammengefügt, ohne dass es hierzu besonderer Transportroboter oder sonstiger Hebezeuge für die einzelnen Bestandteile des Rahmenverbunds, also die Spannrahmen 3 und/oder Querstreben 7, bedarf.
Um die Rahmenteile 3, 7 unter Vorspannung zu setzen, etwa um dadurch ein eventuelles Kupplungsspiel im verkuppelten Zustand des Rahmenverbunds auszugleichen, besteht die Möglichkeit, unter Beibehalt eines statisch bestimmten oder vorzugsweise sogar überbestimmten Rahmenverbunds eine zusätzliche Einzelstrebe 7 einzufügen, deren Gesamtlänge geringfügig von der Gesamtlänge der übrigen Querstreben 7 abweicht, so dass die etwas längeren
Querstreben 7 beim Verriegeln der Kupplungsteile 10a, 1OB unter Druck- und die geringfügig kürzere(n) Querstrebe(n) 7 unter Zugspannung gesetzt werden.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der beschriebenen Geometrieschweißstation, der sich auf die Bearbeitung unterschiedlicher Karosserietypen bezieht, wird anhand der Fig. 4 näher erläutert. Demgemäß sind auf jeder Seite der Bearbeitungsstation zusätzlich zu dem Spannrahmenpaar 3.1 , 3.2 mehrere, individuell an weitere Karosserietypen angepasste Spannrahmenpaare 3'.1, 3'.2 und 3".1 , 3".2 auf parallel zum Fördersystem 1 verfahrbaren Transportschlitten 16 angeordnet. Die Transportschlitten 16 sind mit formgleich zu den stationären Schienenstücken 5.1 ausgebildeten Tragschienen 5.2 für die Spannrahmen 3 bestückt.
Nach Beendigung des Schweißprozesses werden die Kupplungsteile 10 gelöst und die Spannrahmen 3 mit Hilfe von Aktuatoren 17 aus der Arbeitsstellung auf den Schienenstücken 5.1 in die Bereitschaftsstellung auf den zu den Schienenstücken 5.1 fluchtend ausgerichteten Tragschienen 5.2 des an der Bearbeitungsstation befindlichen Transportschlittens 16 zurückgezogen und dadurch der Rahmenverbund soweit geöffnet, dass die nachfolgenden Karosserieteile in die Bearbeitungsstation eingefahren werden können, woraufhin die Spannrahmen 3 erneut zugestellt und in der Arbeitsstellung verriegelt werden. Bei einem Wechsel des Karosserietyps hingegen werden die Spannrahmen 3 aus der Bereitschaftsstellung nicht erneut in die Arbeitsstellung zugestellt, sondern verbleiben auf dem Transportschlitten 16, und durch Verschieben des Schlittenverbands wird das für den neuen Karosserietyp benötigte Spannrahmenpaar 3 aus der bisherigen Vorrats- in die Bereitschaftsstellung an der Bearbeitungsstation befördert und kann nunmehr mittels der Aktuatoren 17 in die Arbeitsstellung verfahren und dann verriegelt werden. Somit lässt sich die Bearbeitungsstation rasch und auf fördertechnisch einfache Weise auf unterschiedliche Karosserietypen umrüsten.