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Dokumentenidentifikation DE19519133C2 09.09.1999
Titel Lastträger zum Transport von Bauteilen
Anmelder Dornier GmbH, 88039 Friedrichshafen, DE
Erfinder Bachmann, Andreas, Dipl.-Ing., 88677 Markdorf, DE;
Enz, Jürgen, Dipl.-Ing., 88090 Immenstaad, DE;
Pimiskern, Klaus, Dipl.-Ing., 88718 Daisendorf, DE
DE-Anmeldedatum 30.05.1995
DE-Aktenzeichen 19519133
Offenlegungstag 05.12.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse B65G 21/06
IPC-Nebenklasse F16B 7/00   F16S 3/08   B23Q 7/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Lastträger zum Transport von Bauteilen, z. B. bei der Montage von PKWs. Derartige Vorrichtungen dienen z. B. zum Transport von Preßteilen zwischen einzelnen Umformstationen (z. B. einer Großraum- Stufenpresse) in einer vollautomatischen Fertigungsstraße. Da sie insbesondere auch unmittelbar zur Zuführung der transportierten Bauteile in die einzelnen Umformstationen bestimmt sind, werden sie auch als Feeder bezeichnet.

Bekannte Vorrichtungen, z. B. EP 0552 711 A1, DE 31 20 218 A1 sind als geschweißte dreidimensionale Gitterstruktur aus Stahlrohren ausgebildet, wobei die Form der Gitterstruktur an das zu transportierende Bauteil, z. B. ein Karosserieblech, angepaßt wird.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, daß bei Defekten (z. B. Bruch eines Rohres innerhalb der Stahlkonstruktion), das schadhafte Rohr nur mit großem zeitlichen und technischen Aufwand ausgetauscht werden kann. Da durch den Ausfall einer Transportvorrichtung i.d.R. die gesamte Fertigungsstraße zum Stillstand kommt, sind derartige Defekte mit hohen Kosten verbunden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lastenträger ist deren mangelnde Flexibilität bei der Anpassung an das zu transportierende Werkstück.

Ändert sich die Form der Werkstücke, können die durch Schweißen verbundenen Rohre des Lastträgers nicht oder nur mit großem zeitlichen und technischen Aufwand voneinander gelöst und der geänderten Werkstückform entsprechend neu arrangiert werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Lastträger zu schaffen, der schnell und mit geringem Aufwand an unterschiedliche Werkstückformen anpaßbar ist, und bei dem beschädigte Rohre leicht und schnell ausgewechselt werden können.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstände weiterer Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Lastträger zum Transport von Bauteilen besteht aus einer dreidimensionalen Gitterstruktur von untereinander verbundenen Rohren, wobei die Rohre mittels klemmbaren, wiederlösbaren Knoten verbunden sind.

Durch den Einsatz der klemmbaren, wiederlösbaren Knoten wird eine sehr flexible Gitterstruktur erreicht, die nach Art eines Baukastensystems umgebaut werden kann. Umbauten des Lastträgers sind dadurch unmittelbar vor Ort, ohne Werkzeugaufwand möglich. Die Betreiber der Fertigungsstraße können hierzu ihre eigenen Mitarbeiter einsetzen, was insbesondere auch aus Geheimhaltungsgründen beim Einrichten neuer Fertigungsstraßen erwünscht ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung garantiert eine größtmögliche Flexibilität. Nachträgliche Änderungen wie An- und Umbauten sind jederzeit möglich. Die Feinjustierung der vormontierten Vorrichtungen am Werkstück ist kein Problem.

Dabei ermöglichen die Knoten die Bewegung der beteiligten Rohre mit mindestens zwei Freiheitsgraden. Dadurch können insbesondere auch komplexe dreidimensionale Strukturen im Raum erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Klemmverbindung an einem Knoten der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Explosionsdarstellung)

Fig. 2 einen Y-Knoten in Explosionsdarstellung

Fig. 3 einen Gelenkknoten

Fig. 4 einen Y-Knoten

Fig. 5 einen X-Knoten

Fig. 6 ein Beispiel für die Verbindung zweier Rohre mittels zweier Knoten

Fig. 7 einen T-Knoten

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung

Fig. 9 eine Schnittdarstellung der Rohre der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausbildung einer Klemmverbindung, mit der das Rohr 21 an einen Knoten angeschlossen wird. Fig. 2 zeigt einen Y-Knoten (siehe auch Fig. 4), mit dem drei Rohre 21, 22, 23 an einen Knoten angeschlossen werden. Die in Fig. 1 gezeigte Klemmverbindung ist identisch zu der in Fig. 3 für jede der drei Rohre 21, 22, 23 verwendeten Klemmverbindungen. In der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 sind folgende Einzelteile dargestellt: Bezugszeichenliste 01Gelenkdose

02Dosendeckel

03Distanzhülle

04Mutterunterlage

05Klemmflansch

06Klemmkonus

07Flanschdeckel

08Mutternkäfig

11Schraube DIN 931 M5 × 60

12Scheibe DIN 125 &sl0; 5,

13Mutter DIN M5

14Schraube DIN 912 M6 × 50

15Scheibe DIN 443 &sl0; 6,4

16Mutter DIN 558 M6

17Kerbnagel &sl0; 2,5 × 4

21Rohr 1 (CFK-Hybridbauweise)

22Rohr 2 (CFK-Hybridbauweise)

23Rohr 3 (CFK-Hybridbauweise)

Die Verbindung zwischen den Rohren 21, 22, 23 und den Flanschen 05 der Knoten wird durch eine Klemmung hergestellt. Diese Klemmung wird erreicht, indem sich der geschlitzte (Schlitz B1) Klemmkonusring 06 im Konussitz des Flansches 05 (Flanschbohrung B3) durch das Festschrauben (Schrauben 14) des Flanschdeckels 07 zusammenzieht (Außenmantel des Klemmkonus B2). Das zu verbindende Rohr 21 ist dabei innerhalb des Klemmkonus 06 angeordnet.

Die Verbindung zwischen Flansch 05 und Gelenkdose 01 wird über eine Verschraubung 14 hergestellt. Die Muttern 16 dieser Verschraubung werden durch die Mutternauflage 04 und den Mutternkäfig 08 in ihrer Position gehalten, auch wenn die Verbindungsschrauben 14 ganz herausgeschraubt werden.

Die Muttern sind durch eine Fläche A5 am Dosendeckel 02 und eine Fläche B4 der Mutternunterlage 04 verdrehgesichert. Der Mutternkäfig 08 wird über Kerbnägel 17 mit der Mutternunterlage 04 verbunden. Durch einen Absatz A3 im Dosendeckel 02 wird verhindert, daß die Mutternunterlage 04 zur Mitte der Gelenkdose 01 rutscht. Ein Öffnen der Gelenkdose für Montagezwecke ist daher nicht nötig.

Die Dosendeckel tragen erheblich zur Steifigkeit der gesamten Klemmverbindung bei, sie werden daher in die Gelenkdosen 01 eingepreßt (Absatz A4). Um ein Herausspringen der Dosendeckel unter Last zu verhindern, werden sie über eine Distanzhülse 03 verschraubt (Schraube 11, Unterlegscheiben 12, Mutter 13). Diese Distanzhülse 03 wird durch einen entsprechenden Ansatz A2 im Dosendeckel 02 geführt. Durch eine geringfügige Verkürzung der Distanzhülse wird ein leichte Einfallen der Dosendeckel erreicht, wodurch die Steifigkeit der Dosendeckel erhöht wird.

Fig. 3 zeigt einen Gelenkknoten 60, mit dem eine steife Verbindung von zwei Rohren 21, 22 in einer Ebene unter stufenlos einstellbaren Winkel ermöglicht wird. Die Klemmverbindung von Rohr 21 bzw. 22 und Gelenkdose 01 mittels Klemmflansch 05, Flanschdeckel 07 und Schrauben 14 entspricht dabei der in den Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungen.

Dieser Knoten 60 weist drei Freiheitsgrade für die Bewegung der Rohre 21, 22 auf. Der erste Freiheitsgrad, nämlich Drehung der Rohre 21, 22 um die Dosenachse (welche parallel zur Schraube 11 in Fig. 1 verläuft) wird durch Verschieben und Umsetzten der Anschlüsse an den Dosenlanglöchern A1 erreicht. Dazu müssen die Schrauben 14 gelöst werden. Der Winkel zwischen den beiden Rohren 21, 22 ist in einem weiten Bereich einstellbar, z. B. zwischen 80° und 280°.

Die beiden weiteren Freiheitsgrade entstehen durch die Drehbarkeit der beiden Rohre 21, 22 im Anschluß um ihre eigenen Rohrachsen. Hierzu wird die Klemmung (ebenfalls durch Lösen der Schrauben 14) gelöst. Diese Schrauben dienen also nicht nur zur Klemmung der Rohre in dem Klemmflansch 05, sondern auch zur Verbindung des Klemmflansches 05 an mit der Gelenkdose 01.

Durch diese drei Drehfreiheitsgrade des Knotens entspricht diese Anordnung einem klemmbaren Kugelgelenk. Mit der gezeigten Anordnung von Dose und Rohren ist eine Verbindung zweier Rohre unter nahezu beliebigen Raumwinkeln möglich.

Fig. 4 zeigt zwei Y-Knoten 62, mit dem die steife Verbindung von drei Rohren 21, 22, 23 in einer Ebene unter stufenlos einstellbaren Winkeln ermöglicht wird. Fig. 4b zeigt dabei eine Ansicht mit verdeckten Kanten der in Fig. 4a dreidimensional dargestellten Vorrichtung. Der Aufbau dieses Y-Knoten entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Knoten.

Wie bei dem Gelenkknoten 60 nach der Fig. 3 wird eine Änderung des Winkels zwischen den Rohren 21, 22, 23 erreicht durch Verschieben und Umsetzten der Anschlüsse an den Dosenlanglöchern A1 der Gelenkdose 01. Der kleinste Winkel zwischen zwei Rohren beträgt in dieser Ausführung ca. 80°. Durch Lösen der Klemmung (Schrauben 14) kann auch hier eine Verdrehung der einzelnen Rohre 21, 22, 23 und deren eigene Achse erreicht werden, um eine Verbindung im Raum herzustellen.

Fig. 5 zeigt einen X-Knoten 64. Mit diesem Knoten können drei Rohre 21, 22, 23 miteinander verbunden werden. Die Klemmung der Rohre wird wie bei den in den vorhergehenden Figur (insbesondere auch Fig. 1) dargestellten Knoten erreicht. In der dargestellten Ausführung verläuft eines 22 der beteiligten Rohre durch die Gelenkdose 01 hindurch und wird nun an beiden diametral gegenüberliegenden Klemmflanschen 05 verklemmt. Der Winkel zwischen den beiden anderen Rohren 21, 23 zum durchgehenden Rohr 22 kann analog zum Knoten nach Fig. 3 durch Lösen der Schrauben 14 und Versetzen des Klemmflansches entlang der Dosenlanglöchern A1 verändert werden. Die einstellbaren Winkel zwischen durchlaufenden Rohr 22 und dem zweiten 21 oder dritten Rohr 23 liegen in dieser Ausführungsform im Bereich von 80° bis 100°. Durch Lösen der Klemmung (mittels der Schrauben 14) können die Rohre 21, 22, 23 zusätzlich um ihre Rohrachse gedreht werden. Darüberhinaus ist auch ein Verschieben des Knotens entlang des durchgehenden Rohrs 22 möglich. Mit diesem Knoten können zwei beliebig im Raum laufende Rohre durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden werden.

In einer modifizierten Ausführung des X-Knotens werden vier Rohre verbunden. In diesem Fall werden in den beiden - bisher von dem durchgehenden Rohr belegten - Klemmverbindungen die Enden zweier Rohre angeordnet. Dann sind alle vier beteiligten Rohre in ihrer Ausrichtung veränderbar.

In einer weiteren Abwandlung des X-Knotens wird zwar ein durchlaufendes Rohr entsprechend Fig. 5 verwendet, jedoch kann einer der beiden in ihrer Ausrichtung veränderlichen Klemmverbindungen weggelassen werden. Man erhält dann eine steife Verbindung von einem den Knoten durchlaufenden Rohr mit einem weiteren Rohr, wobei der Winkel zwischen den beiden Rohren in einer Ebene veränderlich ist. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für das Verbinden zweier unter einem bestimmten Raumwinkel verlaufender Rohre 40, 41, die durch ein Rohr 45 und mittels zweier solcher Knoten 65 verbunden sind. Durch die Bewegungsfreiheitsgrade der Rohre, nämlich Drehung um die Dosenachse, Drehung um die Rohrachse und Verschieben in Richtung der Rohrachse (letzteres nur für Rohre 40, 41) läßt sich eine Verbindung der beiden Rohre 40, 41 unter annähernd jedem beliebigen Raumwinkel erreichen.

Fig. 7 zeigt einen T-Knoten 68, mit dem eine steife Verbindung von zwei Rohren 21, 22 unter 90° erreicht wird. Eines 21 der beiden zu verbindenden Rohre verläuft durch den Knoten, wobei das andere Rohr 22 über den Klemmflansch 05, den Flanschdeckel 07 sowie den (hier nicht sichtbaren) Klemmkonusring analog zu Fig. 1 mit dem Knoten verbunden ist. Der Knoten 68 ist bei Lösung der Schrauben 14 auf dem durchlaufenden Rohr 21 verschiebbar und drehbar.

Fig. 8 zeigt einen Lastträger 100 in drei Ansichten (Fig. 8a, 8b, 8c). Seine dreidimensionale Gitterstruktur umfaßt einzelne Rohre 70, 72, überwiegend mit rundem, aber auch mit rechteckigem Querschnitt (Kastenträger 70), die durch unterschiedliche Typen von Knoten verbunden sind. Abgebildet sind z. B. ein Gelenkknoten 60 nach Fig. 3, ein modifizierter X-Knoten 65 nach Fig. 6, ein T- Knoten 68 nach Fig. 7.

In dieser Figur ist außerdem ein weiterer 69, bisher noch nicht erwähnter Knoten-Typ dargestellt: Eines der Rohre (Kastenträger 70) weist einen rechteckigem Querschnitt mit flachen Seitenwänden auf. Senkrecht zu diesen Seitenwänden wird das Rohr 70 durchbrochen von einem Rohr 72 mit rundem Querschnitt, dessen Durchmesser hier geringer ist als die Breite der Seitenwand. An beiden Seitenwänden des rechteckigen Rohrs 70, jeweils an den Stellen, an denen das runde Rohr 72 die Seitenwände durchbricht, sind Klemmverbindungen 90 angebracht, die wie in der Klemmverbindung nach Fig. 1 Klemmflansch, Flanschdeckel und Klemmkonusring umfassen. Durch diese Anordnung wird eine steife Verbindung zwischen dem Querrohr 72 und dem Kastenträger 70 erreicht. Durch Lösen der Schrauben an der Klemmverbindung 90 kann das Rohr 72 um seine Rohrachse gedreht sowie im Knoten (parallel zur Rohrachse) verschoben werden.

Dieser Knoten 69 kann insbesondere dann verwendet werden, wenn einer der beiden zu verbindenden Rohre ebene Mantelflächen aufweist.

Wie die einzelnen Abbildungen der Fig. 8 zeigen, ermöglicht die Bauweise eine komplexe Struktur des Lastträgers in drei Dimensionen. Die Anordnung ist also insbesondere nicht auf eine räumliche Ebene beschränkt. Diese dreidimensionale Struktur wird in diesem Ausführungsbeispiel mit ausschließlich geradlinigen Rohren erreicht. Allerdings können auch gekrümmt Rohre verwendet werden.

Nicht dargestellt sind die Einrichtungen, an denen das zu transportierende Bauteil am Lastträger befestigt wird. Hierzu werden z. B. Saugnäpfe verwendet, die an einzelnen Rohren der Gitterstruktur angeordnet werden.

Fig. 9 zeigt besonders vorteilhafte Ausführungen der beim Lastträger verwendeten Rohre 70, 72 in Querschnittsdarstellung. Die gezeigten Rohre sind mit einer CFK-Verstärkung versehen. Das geschieht derart, daß in die Bohrung eines Metallrohrs 75, z. B. aus Al, eine ebenfalls rohrförmig ausgebildete CFK- Formteil 76 eingebracht wird, das mit dem außenliegenden Al-Rohr 75 formschlüssig und kraftschlüssig verbunden wird. Die CFK-Verstärkung 76 bildet somit den Innenmantel des Gesamtrohrs. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger CFK/Metall-Hybridrohre ist z. B. in der DE 44 08 444 C1 offenbart. Diese Hybridbauweise besitzt insbesondere folgende Vorteile:

Da der Lastträger immer zusammen mit dem Werkstück bewegt wird, wird die Transportqualität (z. B. Taktzeit und Schwingungsverhalten) bei relativ leichten und großvolumigen Werkstücken (wie z. B. Karosserieblechen) und großen Beschleunigungen sehr stark vom Gewicht und der Steifigkeit der Gitterstruktur bestimmt. Durch die Ausführung der Rohre als CFK/Metall-Hybrid-Bauteil wird eine leichte und trotzdem steife Gitterstruktur erhalten, und somit eine hohe Transportqualität ermöglicht.

Mit derartigen leichten und steifen Transportvorrichtungen läßt sich nicht nur die Transportqualität und damit die Produktivität steigern; die verwendeten Transportvorrichtungen sowie die zugehörigen Handhabungsgeräte innerhalb der Fertigungsstraße können auch kleiner dimensioniert werden und verringern dadurch die erforderlichen Investitionskosten. Dies gilt insbesondere für mehrachsige Handhabungsgeräte, da eine Vergrößerung der Nutzlast zu einer potenzierten Vergrößerung und damit Verteuerung der Aggregate der letzten Achsen vor dem Fundament führt.

Reine Metallrohre sind in der Regel zwar kostengünstiger als CFK/Metall-Hybridrohre. Dieser Kostenvorteil wird jedoch durch den erhöhten Aufwand beim Umbau des Lastträgers (Schweißen) kompensiert.


Anspruch[de]
  1. 1. Lastträger (100) zum Transport von Bauteilen, umfassend eine dreidimensionale Gitterstruktur aus an Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 29) untereinander verbundenen Rohren (21, 22, 23, 70, 72), wobei das zu transportierende Bauteil an dem Lastträger (100) befestigt ist und der Lastträger (100) mittels einer Fördervorrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (21, 22, 23, 70, 72) aus Metall bestehen und zusätzlich einen Innenmantel (76) aus Faserverbundmaterial aufweisen und daß die Rohre (21, 22, 23, 70, 72) mittels klemmbaren, wiederlösbaren Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) verbunden sind.
  2. 2. Lastträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) eine Bewegung der beteiligten Rohre (21, 22, 23, 70, 72) mit mindestens zwei Freiheitsgraden ermöglichen.
  3. 3. Lastträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) durch Lösen von Schraubverbindungen (14) wiederlösbar sind.
  4. 4. Lastträger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmverbindung an den Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) folgendermaßen aufgebaut ist: das Rohrende ist in einem geschlitzten Klemmkonusring (06) angeordnet, wobei der Klemmkonusring (06) in der konusförmigen Bohrung (B3) eines Klemmflansches (05) sitzt.
  5. 5. Lastträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flanschdeckel (07) vorhanden ist, der mittels Schrauben (14) an dem Klemmflansch (05) befestigt wird, wobei durch Festschrauben des Flanschdeckels (07) der Klemmkonusring (06) zusammengezogen wird.
  6. 6. Lastträger nach einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) derart gebildet ist, daß an dem Außenumfang eines zu verbindenden Rohrs (70) mindestens eine Klemmverbindung nach den Ansprüchen 4 und 5 angeordnet ist.
  7. 7. Lastträger (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) eine Gelenkdose (01) umfaßt, an deren Außenumfang mindestens eine Klemmverbindung nach den Ansprüchen 4 und 5 angeordnet ist.






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