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Dokumentenidentifikation DE202006009312U1 29.11.2007
Titel Bearbeitungsstation, insbesondere Fügestation
Anmelder KUKA Schweissanlagen GmbH, 86165 Augsburg, DE
Vertreter Ernicke & Ernicke, 86153 Augsburg
DE-Aktenzeichen 202006009312
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.11.2007
Registration date 25.10.2007
Application date from patent application 12.06.2006
IPC-Hauptklasse B23Q 7/04(2006.01)A, F, I, 20060612, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 7/14(2006.01)A, L, I, 20060612, B, H, DE   B23Q 3/00(2006.01)A, L, I, 20060612, B, H, DE   B62D 65/02(2006.01)A, L, I, 20060612, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation, insbesondere eine Fügestation, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Bearbeitungsstation ist aus der EP 0 583 282 B1 bekannt. Sie weist ein portalartiges Gestell mit ein oder beidseits einer Transferlinie angeordneten Arbeitsstellen und ein oder mehrere neben der Arbeitsstelle angeordnete Rahmenmagazine auf, die als drehbares Trommelmagazin ausgebildet sind. Für den Spannrahmentransport zwischen den Rahmenmagazinen und der Arbeitsstelle am Gestell ist eine Rahmenwechseleinrichtung vorgesehen, die aus einem längs der Transferlinie verfahrbaren Hängezug und einem quer zur Transferlinie verfahrbaren Schlitten mit einem Gestell zur Spannrahmenaufnahme besteht. Die Spannrahmen werden vom Rahmenmagazin mit dem Hängezug an das Gestell transportiert, dort übergeben und dann weiter zum Gestell transportiert, wo sie mit einer Absteckung fixiert werden. Auf dem Schlitten sind hinter dem Gestell mehrere Bearbeitungsroboter, insbesondere Fügeroboter oder Schweißroboter, angeordnet.

Aus der EP 0 760 770 B1 ist eine Bearbeitungsstation bekannt, in der mehrere Roboter Spannrahmen an die Arbeitsstelle zuführen und zu einem kubischen Spannrahmengehäuse zusammenstecken und untereinander verbinden. Das Spannrahmengehäuse umschließt an mehreren Seiten die Karosserie. Im Spannrahmengehäuse stützen sich die Spannrahmen gegenseitig ab, wobei die Transportpalette die Transportkarosserie als Bodenteil des Spannrahmengehäuses fungiert.

Die DE 199 17 908 A1 zeigt eine Anlage, in der Spannrahmen über eine Elektrohängebahn in einen Kreislauf bewegt und in der Bearbeitungsstation mittels einer separaten Zuführeinrichtung übernommen werden. Die Spannrahmen werden dabei seitlich an die Karosserie herangeführt und mit Hilfe von Positionier- und Spanneinrichtungen mit den anderen Teilen der Karosserie verspannt. In einer anderen Variante werden in der Bearbeitungsstation die auf der Transportbahn herangebrachten Spannrahmen mit Hilfe einer Verfahreinheit an das Portalgestell herangeführt und dort mit Hilfe einer Positionier- und Spanneinrichtung befestigt. Die in den Bearbeitungsstationen vorhandenen Roboter sind nur zur Bearbeitung der Karosserieteile vorgesehen und sind mit entsprechenden Fügewerkzeugen, insbesondere Schweißwerkzeugen, ausgestattet.

Bei einer anderen aus der DE 37 20 175 A1 bekannten Anlage werden die Spannrahmen mit einer separaten Transport- und Wechselvorrichtung transportiert. Hierfür ist ein verschiebbarer Schlitten mit einem portalförmigen Aufbau vorgesehen, der einen beweglichen Führungsabschnitt für die mit den Rahmenmagazinen verbundenen Führungsschienen aufweist und dort den eingewechselten Spannrahmen aufnimmt. Die Roboter sind nur zur Karosseriebearbeitung vorgesehen. Sie sind auf dem Schlitten angeordnet und werden mit diesem an die Arbeitsstelle zugestellt.

Die WO 99/54083 A1 offenbart eine Bearbeitungsstation mit einer Rahmenwechselvorrichtung, die jeweils aus einem einzelnen Lenker oder einem Parallelogrammlenkerpaar besteht, die auf ein oder mehreren Schlitten entlang einer Führung verfahrbar angeordnet sind. Der oder die Lenker sind an ihren freien Enden mit einer balkenförmigen Haltevorrichtung für einen Spannrahmen verbunden. Die Spannrahmen werden durch die Haltevorrichtung lediglich gehalten und geführt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiterentwickelte Spannrahmentechnik aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

Die beanspruchte Spannrahmentechnik und die Bearbeitungsstation haben den Vorteil einer hohen Flexibilität. Es kann eine Vielzahl unterschiedlicher Spannrahmen eingesetzt werden, die an verschiedene Werkstücktypen, insbesondere Karosserie- und Bauteiltypen, angepasst ist. Ein weiterer Vorteil liegt in den kurzen Rahmenwechselzeiten. Die verfügbare Taktzeit lässt sich dadurch unter Minimierung der Rüstzeiten besser ausnutzen. Dies führt zu einer besseren Stationsauslastung und einer höheren Wirtschaftlichkeit. Die Bearbeitungsstation hat außerdem nur einen geringen Platzbedarf und insbesondere eine geringe Stationsbreite, was sich ebenfalls in einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit auswirkt.

Die Durchführung des Rahmenwechsels mit ein oder mehreren mehrachsigen Manipulatoren, vorzugsweise Gelenkarmrobotern mit mindestens sechs Achsen, erlaubt eine Vereinfachung und Verkleinerung der Rahmenmagazine und der Speichertechnik. Die vorzugsweise schlanken und länglichen Spannrahmen können von den Manipulatoren gedreht und in einer aufrechten Position im Rahmenmagazin mittels geeigneter Rahmenhalter gespeichert werden. Dies verringert den Platzbedarf. Über eine zusätzliche Bewegungsachse des oder der Manipulatoren kann außerdem deren Bewegungsbereich für den Spannrahmenwechsel erweitert und bei Bedarf die Magazingröße gesteigert werden. Durch die Speichertechnik und die Magazingestaltung können außerdem die Transportwege und die Rahmenwechselzeiten verkürzt werden. Die schlanke Spannrahmenform bietet ferner den Vorteil, dass am Gestell mehrere Spannrahmen bei Bedarf positioniert werden können. Die Spannrahmenfunktionen können hierbei geteilt werden, z.B. in einen unteren Schwellerbereich, in dem die Spanner an Spannrahmen oder stationär angeordnet sind. Im oberen Karosseriebereich kann die Spannfunktion durch einen dortigen Spannrahmen erfüllt werden.

Die Manipulatoren oder Handlingroboter übernehmen vorzugsweise die komplette Führung und Bewegung sowie Zustellung der Spannrahmen und haben hierfür mehrere Bewegungsachsen. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Rahmenmagazine, bei denen auf Bewegungsachsen verzichtet werden kann. Die Rahmenmagazine können hierdurch stationär ausgebildet und in Ständerbauweise ausgeführt sein. Dies verringert erheblich den Platzbedarf und den Bau- sowie Kostenaufwand. Außerdem lassen sich derartige Rahmenmagazine leichter an die jeweiligen Erfordernisse und Kapazitäten anpassen.

Die Handhabung der Spannrahmen durch ein oder mehrere Manipulatoren bietet weitere Vorteile. Einerseits kann die Positioniereinrichtung zur Positionierung und Fixierung der Spannrahmen in der Arbeitsstellung im Gestell vereinfacht, präzisiert und verbessert werden, wobei die Zuführkinematik einfacher und günstiger wird. Bei der Zuführung zum Gestell kann der Spannrahmen vom Manipulator auf einer beliebigen Bahn bewegt werden, wobei er auch gekippt oder geschwenkt werden kann. Dies ermöglicht eine Rahmenzustellung bei bereits positionierter Karosserie. Durch die Rahmenkinematik kann außerdem auf zusätzliche Bewegungsachsen für die Spanner am Spannrahmen verzichtet werden. Weitere Vorteile der Manipulatorführung der Spannrahmen ist eine Verbesserung der Energieversorgung der Spannrahmen und ein verringerter Platzbedarf im Bereich der Arbeitsstelle. Der Manipulator kann während des Bearbeitungsprozesses mit dem Spannrahmen verbunden bleiben, wobei durch die kleine Störkontur trotzdem eine gute Erreichbarkeit des Werkstücks bzw. der Karosserie durch die hinter dem Manipulator angeordnete Bearbeitungseinrichtung gegeben ist.

Die Spannrahmentechnik ermöglicht ferner eine Vereinfachung des Gestells der Bearbeitungsstation und eine Verringerung seiner Störkonturen in Verbindung mit einer besseren Erreichbarkeit des Werkstücks bzw. der Karosserie. Das Gestell kann im einfachen Fall von aufrecht und frei stehenden Säulen gebildet werden. Eine Portalform ist nicht erforderlich. Hierdurch ist im oberen Karosseriebereich die Zugänglichkeit wesentlich verbessert. Die Säulen können außerdem an einem Tragelement verstellbar gelagert sein und sich an unterschiedliche Platz- und Spannrahmenerfordernisse anpassen lassen.

Die beanspruchte Bearbeitungsstation kann in ihren wesentlichen Komponenten modular aufgebaut sein, wobei auch ein Baukastensystem gebildet werden kann. Die Rahmenmagazine können ein einfachen und modularen Stahlbau haben und beliebig linear oder im Bogen um die Bewegungsachse der Rahmenwechseleinrichtung angeordnet sein. Hierdurch ist die Integration neuer Spannrahmentypen jederzeit möglich. Auch die Wartung und Instandhaltung der Spannrahmen wird vereinfacht und verbessert. Das modulare Konzept oder Baukastenprinzip steigert die Wirtschaftlichkeit und vereinfacht die Planung und Auslegung von Bearbeitungsstationen. Zudem wird die Flexibilität gesteigert, weil sich die Bearbeitungsstation einer Änderung der Werkstücktypen oder Karosserietypen mit einem vergleichsweise geringem Aufwand anpassen lässt. Die von ein oder mehreren Manipulatoren gebildete Rahmenwechseleinrichtung mit der ggf. vorhandenen zusätzlichen Bewegungsachse bietet für die Flexibilisierung mannigfaltige Möglichkeiten.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsstation mit zwei Rahmenmagazinen, mehreren Spannrahmen und einer Rahmenwechseleinrichtung,

2: eine andere perspektivische Ansicht gemäß Pfeil II von 1,

3: eine Seitenansicht der Bearbeitungsstation gemäß Pfeil III von 1,

4 und 5: Schnitte durch die Bearbeitungsstation gemäß Schnittlinie IV/IV und V/V von 3,

6: eine Draufsicht auf eine Variante der Bearbeitungsstation mit einer anderen Magazingestaltung,

7: eine weitere Stationsvariante in Draufsicht,

8 bis 10: vergrößerte Detaildarstellungen von Elementen einer Positioniereinrichtung in den Ausschnitten VIII-X von 7,

11: eine Seitenansicht einer Arbeitsstelle der Bearbeitungsstation mit dem Gestell und einem dort positionierten Spannrahmen sowie gestellseitigen Spannern,

12: eine Variante der Anordnung von 11 mit zwei Spannrahmen,

13: eine weitere Variante mit einem anderen im Gestell positionierten Spannrahmen und

14 bis 16: einen schlanken Spannrahmen in Seitenansicht, Draufsicht und geklappter Stirnansicht.

Die Erfindung betrifft eine Spannrahmentechnik und eine damit ausgerüstete Bearbeitungsstation (1).

In 1 bis 5 ist eine Bearbeitungsstation (1) in verschiedenen Ansichten dargestellt. Hierbei ist aus Übersichtsgründen jeweils nur eine Stationshälfte dargestellt.

Die Bearbeitungsstation (1) ist für beliebige Bearbeitungsprozesse an beliebigen Werkstücken (3) vorgesehen, die z.B. entlang einer durch die Station sich erstreckenden Transferlinie (2) mit geeigneten Förderern zugeführt werden. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Werkstücken (3) um Fahrzeugkarosserien, insbesondere Rohkarosserien. In der Bearbeitungsstation (1) werden Fügevorgänge an der Karosserie (3) durchgeführt, wobei mittels ein oder mehrerer Spannrahmen (8, 9) die Karosserie (3) oder ein oder mehrere Bauteile (4) der Karosserie (3), z.B. eine Seitenwand, an der Arbeitsstelle (35) gespannt und verbunden werden. Ggf. können Bauteile (4) auch mit dem oder den Spannrahmen (8, 9) zur Arbeitsstelle (35) zugeführt werden. Die Fügeprozesse zur Verbindung der Bauteile oder Karosserieteile können von beliebiger Art sein, z.B. Schweißen, Kleben, Löten oder dergl..

Die Karosserie (3) wird in der Bearbeitungsstation (1) an der Arbeitsstelle (35) in geeigneter Weise genau positioniert, so dass eine exakte Ausrichtung zwischen der Karosserie (3) und dem oder den Spannrahmen (8, 9) gegeben ist. Die in den Zeichnungen dargestellten Bestandteile der Bearbeitungsstation (1) können nur auf einer Seite oder alternativ auf beiden Seiten der Transferlinie (2) für eine ein- oder beidseitige Bearbeitung der Fahrzeugkarosserie (3) angeordnet sein.

Die Bearbeitungsstation (1) weist ein Gestell (5) auf, an dem die Spannrahmen (8, 9) an der Arbeitsstelle (35) mittels einer Positioniereinrichtung (12) exakt positioniert und fixiert werden können. Die Bearbeitungsstation (1) ist z.B. als Fügestation, insbesondere als sogenannte Geostation ausgestaltet, in der die Karossierteile genau zueinander ausgerichtet und für den Bearbeitungsprozess gespannt werden.

Das Gestell (5) kann in beliebiger Weise ausgebildet sein. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besteht es aus zwei oder mehr frei und aufrecht stehenden Stützsäulen (6), an denen die Spannrahmen (8, 9) positioniert und fixiert werden. Bei einer beidseitigen Stationsausbildung sind vier im Rechteck verteilte Stützsäulen (6) vorhanden. Die Stützsäulen (6) sind bodenseitig in geeigneter Weise zur Aufnahme der Spann- und Positionierkräfte abgestützt. Die Abstützung kann starr oder verstellbar sein. Die Stützsäulen (6) können am Stationsboden oder Hallenboden verankert sein. Alternativ können sie an einem Tragelement (7), z.B. einer Bodenplatte angeordnet und befestigt sein. Die Säulenanordnung kann nach ein oder mehreren Richtungen, z.B. in der x- und/oder y-Achse, verstellbar sein, wobei z.B. ein Verstellraster vorhanden ist. Hierüber kann insbesondere der Abstand in x-Richtung zwischen den Stützsäulen (6) zur Anpassung an unterschiedliche Spannrahmengrößen verändert werden.

Die Bearbeitungsstation (1) weist neben der oder den Arbeitsstellen (35) ein oder mehrere Magazine (26, 27) für jeweils ein oder mehrere Spannrahmen (8, 9) auf. Ferner ist eine Rahmenwechseleinrichtung (10) vorgesehen, mit der die Spannrahmen (8, 9) getauscht und von den Rahmenmagazinen (26, 27) zur Arbeitsstelle (35) und zurück transportiert werden können.

Die Rahmenwechseleinrichtung (10) weist ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (19) auf, welche die verschiedenen Spannrahmen (8, 9) handhaben und mehrachsig führen können. Die Manipulatoren (19) können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie als sechsachsige Gelenkarmroboter oder sog. Handlingroboter ausgebildet und haben eine mehrachsige Roboterhand (20) mit einer geeigneten Wechselkupplung, die mit einer Dockingeinrichtung (25) an den Spannrahmen (8, 9) in lösbaren Eingriff treten kann. Über die Wechselkupplung und die Dockingeinrichtung (25) können mittels geeigneter Leitungen und Kupplungselemente Betriebsmittel, z.B. Druckluft, Leistungsstrom, Kühlmittel oder dergl. zugeführt werden. Außerdem können Steuersignale von einer Steuerung, z.B. einer Stations- und/oder Robotersteuerung, übermittelt werden. Die Energie- und Signalversorgung der Spannrahmen (8, 9) kann auch auf andere Weise geschaffen werden, z.B. über geeignete Kupplungen und Anschlüsse am Gestell (5), die bei einer Rahmenpositionierung automatisch geschlossen und beim Rahmenwechsel wieder geöffnet werden.

Der oder die Manipulatoren (19) können eine zusätzliche Bewegungsachse (21) aufweisen. Dies kann z.B. eine gerade oder gebogene Fahrachse oder siebte Achse der Roboter (19) sein, die ggf. parallel zur Transferlinie (2) ausgerichtet ist und auf ein oder beiden Seiten der Transferlinie (2) angeordnet ist. Auf der zusätzlichen Bewegungsachse (21) können sich die Manipulatoren (19) für den Spannrahmentransport zwischen der Arbeitsstelle (35) und dem oder den Rahmenmagazinen (26, 27) hin und her bewegen. Die zusätzliche Bewegungsachse (21) kann alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Förderer oder eine andere Transporteinrichtung gebildet werden. Sie muss auch nicht linear verlaufen. Als zusätzliche Achse kann z.B. ein Schwingensystem dienen.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind im Arbeitsbereich der Station (1) die Manipulatoren (19) zwischen der Arbeitsstelle (35) bzw. dem Gestell (5) und einer Bearbeitungseinrichtung (11) angeordnet. Die zusätzliche Bewegungsachse (21) verläuft ebenfalls in einem Bereich zwischen dem Gestell (5) und der Bearbeitungseinrichtung (11).

Die Bearbeitungseinrichtung (11) kann ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (18) mit Bearbeitungswerkzeugen aufweisen. Dies können z.B. Fügeroboter, insbesondere Schweißroboter sein. Diese Roboter können ebenfalls als sechsachsige Gelenkarmroboter ausgestaltet sein und ggf. auf Sockeln oder mit Zusatzachsen angeordnet sein. Die Reichweite der Fügeroboter (18) und deren Beweglichkeit ist so groß, dass sie die Karosserie (3) an der Arbeitsstelle (35) erreichen können und sich dabei an dem ggf. an der Arbeitsstelle (35) stehenden Handlingroboter (19) vorbeibewegen können. In Ruhestellung geben die Fügeroboter (18) den Fahrweg und sonstigen Bewegungsraum für den Handlingroboter (19) beim Rahmenwechsel frei.

Der Handlingroboter (19) kann während der Bearbeitung von dem oder den Spannrahmen (8, 9) gelöst und von der Arbeitsstelle (35) entfernt werden. Alternativ kann er mit dem oder den Spannrahmen (8, 9)verbunden bleiben und an der Arbeitsstelle (35) verharren.

11 bis 16 zeigen verschiedene Varianten von Spannrahmen (8, 9) in verschiedenen Ansichten und Positionen am Gestell (5). Die Spannrahmen (8, 9) sind mit ein oder mehreren Spannern (23) ausgerüstet, mit denen die Karosserieteile gespannt werden können. Die beweglichen Spannerelemente können in beliebig geeigneter Weise angetrieben werden. Die Energieversorgung kann in der vorerwähnten Art über die Dockingeinrichtung (25), die z.B. als Energie- und Wechselkupplung ausgebildet ist oder auf andere Weise über geeignete Anschlüsse im Gestell (5) erfolgen. Die Spanner (23) können insbesondere selbst verriegelnde Antriebe, z.B. Kniehebelantriebe, haben, welche die beweglichen Spannerteile in der Spannposition festhalten. Die Selbstverriegelung ermöglicht nach der Spannrahmenpositionierung ein Trennen der Energieversorgung und erlaubt ein Lösen des Handlingroboters (19) vom Spannrahmen (8, 9). Der Handlingroboter (19) kann dann die Arbeitsstelle (35) verlassen und den Zugang für die Bearbeitungseinrichtung (11) vollständig frei machen.

Die Spannrahmen (8, 9) können eine längliche und schmale oder schlanke Form aufweisen. Sie können z.B. in den Varianten von 11, 12 und 14 bis 16 einen balkenartigen Träger (22) aufweisen, der z.B. im wesentlichen eine I-Form hat. Die Spannrahmen (8, 9) werden am Gestell (5) vorzugsweise mit einer im wesentlichen horizontalen Ausrichtung positioniert, wobei sich der Träger (22) horizontal und parallel zur Transferlinie (2) erstreckt. An den Trägerende sind quer stehende und in der Gestellposition aufrechte Trägerarme angeordnet, die am Ende Zentrierelemente (17) für die nachfolgend erläuterte Positioniereinrichtung (12) tragen.

Der Träger (22) ist z.B. als torsions- und biegesteifer sowie kastenförmiger Hohlkörper ausgebildet. Die Spanner (23) können einzeln oder gruppenweise in beliebiger Ausrichtung und Position am Träger (22) starr oder mit einer Zusatzachse beweglich angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie an der Trägervorderseite angeordnet. 14 verdeutlicht in der Seitendarstellung, dass die Spanner (23) in ihrer Verteilung und Anordnung eine geweihartige Spannerkontur bilden können. 15 zeigt in der geklappten Stirnansicht die Spannerausrichtung zur Karosserie. In 1 bis 13 sind die Spanner (23) schematisch als Umrisslinie der gesamten Spannergruppe dargestellt.

Durch die schlanke Spannrahmenform sind unterschiedliche Positioniermöglichkeiten gegeben. In der Variante von 11 ist ein einzelner schlanker Spannrahmen (8) mit seinem Träger (22) liegend und horizontal im oberen Bereich des Gestells (5) bzw. der stummelartigen Stützsäulen (6) angeordnet. Seine Spanner (23) dienen zum Spannen der oberen Karosseriebereiche. Unterhalb des Spannrahmens (8) können am Gestell (5), insbesondere an der Bodenplatte (7) weitere Spanner (24) angeordnet sein, die für den unteren Karosseriebereich oder Schwellerbereich vorgesehen sind und z.B. die Bodengruppe der Karosserie (3) mit der Seitenwand spannen. Die Spanner (24) können starr oder ein- oder mehrachsig verstellbar angeordnet sein. Sie können dabei ein oder mehrere eigene steuerbare lineare und/oder rotatorische Verstellachsen, z.B. in x-, y- und/oder z-Richtung haben, wie dies in 11 angedeutet ist. Damit kann eine Feinpositionierung in Anpassung an wechselnde Fahrzeugtypen erreicht werden.

Die gezeigte Spannkonfiguration hat Vorteile für Karosserietypen, die z.B. im Bodengruppen- oder Schwellerbereich im wesentlichen die gleiche Form aufweisen und sich im oberen Karosseriebereich von Typ zu Typ unterscheiden. Derartige Typenunterschiede bestehen z.B. bei 2- oder 4-türigen Karosserievarianten oder Schrägheck- und Stufenheckvarianten oder dergl. der gleichen Fahrzeugbaureihe. In diesen Fällen ist bei einem Wechsel des Karosserietyps nur der Spannrahmen (8) auszutauschen. Die Spanngeometrie der unteren weiteren Spanner (24) kann dabei gleich bleiben oder in der vorerwähnten Weise angepasst, insbesondere zugestellt werden.

12 zeigt eine Abwandlung von 11, bei der zwei schlanke Spannrahmen (8, 9) übereinander im Gestell (5) positioniert sind. Der untere Spannrahmen (9) ersetzt die weiteren Spanner (24) und kann gemeinsam oder unabhängig vom oberen Spannrahmen (8) bei einem Typwechsel getauscht werden. In Variation zur gezeigten Ausführungsform können mehr als zwei Spannrahmen (8, 9) übereinander angeordnet werden. In weiterer Abwandlung können mehrere Spannrahmen (8, 9) alternativ oder zusätzlich nebeneinander im Gestell (5) positioniert werden.

13 zeigt eine Variante der Spannrahmen (8, 9) in einer breiteren Ausführung, die z.B. für kleine Fahrzeuge geeignet ist. In diesem Fall sind mehrere horizontal ausgerichtete Träger oder Rahmenteile mit endseitigen Rahmenverbindungen vorgesehen. Hierdurch kann z.B. ein in der Seitenansicht rechteckiger umlaufender Rahmen gebildet werden. Die Dockingeinrichtung (25) ist auch hier an geeigneter Stelle und vorzugsweise mittig sowie an der Rahmenrückseite angeordnet. Der größere Spannrahmen (8, 9) von 13 ist z.B. in der Lage, die komplette Seitenwand (4) der Karosserie (3) zu spannen. Ein solcher Spannrahmen (8, 9) eignet sich auch besonders für eine Bauteilzuführung bei der Rahmenzustellung bzw. beim Rahmenwechsel.

Die Positioniereinrichtung (12) dient zur exakten Positionierung der Spannrahmen (8, 9) am Gestell (5). Sie bietet ein oder mehrere Zentrierungen (13, 14, 15). Außerdem ist eine Fixiereinrichtung (nicht dargestellt) vorhanden, mit der die eingenommene Rahmenposition gesichert werden kann. Dies kann z.B. ein steuerbarer Spannhebel oder dergl. sein. Wie 11 bis 13 beispielhaft verdeutlichen, sind für jeden Spannrahmen (8, 9) vier Zentrierungen (13, 14, 15) vorhanden. Die beiden oberen y-Zentrierungen (13) wirken in Richtung der Y-Achse und quer zur Transferlinie (2). Die eine untere Zentrierung ist als x, y, z-Zentrierung mit Wirkung in allen drei Raumachsen X, Y, Z ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite an der anderen Stützsäule (6) ist eine x, y-Zentrierung (14) an der Rahmenunterseite angeordnet. Über die Zentrierungen (13, 14, 15) ist eine Positionierung in allen sechs translatorischen und rotatorischen Achsen möglich.

Zur Bildung der Zentrierungen (13, 14, 15) sind jeweils zusammenwirkende Zentrierelemente (16) am Gestell und insbesondere an den Stützsäulen (6) sowie Zentrierelemente (17) an den Spannrahmen (8, 9) vorhanden. 8 und 9 zeigen als vergrößerte Ausschnitte zu 7 Detaildarstellungen des Zentrierelementes (16, 17) und der y-Zentrierungen (13).

In 1 bis 7 sind verschiedene Varianten der Rahmenmagazine (26, 27) dargestellt. Die Rahmenmagazine (26, 27) können beidseits der Arbeitsstelle (35) angeordnet und identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können alternativ auch nur auf einer Stationsseite sich befinden. Bei einer doppelseitigen Stationsausbildung können vier oder weniger Rahmenmagazine (26, 27) vorhanden sein.

Die Rahmenmagazine (26, 27) weisen jeweils mehrere Rahmenhalter (31) auf, die vorzugsweise für eine aufrechte Spannrahmenlage und Speicherung konzipiert sind. Die Rahmenhalter (31) sind in den gezeigten Ausführungsformen stationär angeordnet und bestehen jeweils aus zwei vertikalen Tragsäulen (32) mit Stützelementen (33) für die Spannrahmen (8, 9). Zum Einlagern werden die Spannrahmen (8, 9) vom Handlingroboter (19) aus ihrer horizontalen Arbeitsstellung nach der Abnahme vom Gestell (5) um ca. 90° gedreht und mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung an die Rahmenhalter (31) übergeben, in denen sie stehend oder hängend gehalten werden können. Die Stützelemente (33) an den Tragsäulen (32) können an die Zentrierelemente (17) der Spannrahmen (8, 9) oder an andere Spannrahmenteile angepasst sein und für eine exakte Spannrahmenpositionierung im Rahmenhalter (31) sorgen. Hierfür können z.B. die in 11 im oberen Spannrahmenbereich dargestellten Zentrierungen (14, 15) sorgen. An der Rahmenunterseite können Anschläge (34), z.B. y-Anschläge vorhanden sein. Durch die exakte Positionierung können die Spannrahmen (8, 9) vom Handlingroboter (19) in definierter Lage gegriffen und aufgenommen oder abgegeben werden.

1 bis 5 verdeutlichen eine Magazinausbildung, in der ein Teil der Rahmenhalter (31) in ein oder mehreren Reihen auf ein oder beiden Seiten der zusätzlichen Bewegungsachse (21) in einer achsparallelen Lage angeordnet sind. Benachbarte Rahmenhalter (31) können gemeinsame Tragsäulen (32) haben. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mehrere Rahmehalter (31) in einem Bogen anzuordnen. Eine solche Anordnung kann sich z.B. am Endbereich der zusätzlichen Bewegungsachse (21) befinden.

In den Magazinen (26, 27) kann durch die platzsparende Gestaltung eine Vielzahl von Lagerplätzen für die unterschiedlichen Spannrahmen (8, 9) gebildet werden.

Hierbei können die Magazine (26, 27) auch in Magazinbereiche (28, 29, 30) unterteilt werden, in denen untereinander gleichartige Spannrahmen (8, 9) angeordnet sind. 7 zeigt beispielhaft eine solche Anordnung. Im Rahmenbereich (28) sind Spannrahmen (8) untergebracht, die z.B. gemäß 12 für den oberen Karosseriebereich vorgesehen sind. Diese schmalen Spannrahmen (8) sind in reihenförmig angeordneten Rahmenhaltern (31) aufgenommen. Untereinander unterscheiden sich die Spannrahmen (8) hinsichtlich des Karosserietyps und der hierfür vorgesehenen Spannergeometrie. Im anderen Magazinbereich (29), der aus einer Reihenanordnung von Rahmenhaltern (31) auf der anderen Seite der zusätzlichen Bewegungsachse (21) besteht, sind die anderen schmalen Spannrahmen (9) aufgenommen, die gemäß 12 für den Schwellerbereich vorgesehen sind. Im dritten Magazinbereich (30), der z.B. eine bogenförmige Anordnung von Rahmenhaltern (31) zeigt, sind größere Spannrahmen (8) aufgenommen, die z.B. der Variante von 13 entsprechen.

Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen können die Gestaltungsmerkmale der verschiedenen Ausführungsformen beliebig untereinander vertauscht oder kombiniert werden. Ferner ist es möglich, bei kleineren Bearbeitungsstationen (1) mit nur einem Manipulator oder Handlingroboter (19) auszukommen. Ferner kann auf die zusätzliche Bewegungsachse (21) verzichtet und der Handlingroboter (19) stationär angeordnet sein. Ferner sind andere Magazinformen möglich, die auch Bewegungsachsen haben können, z.B. in der Ausbildung als Trommelmagazin. In die Magazine (26, 27) oder an anderer Stelle der Bearbeitungsstation (1) kann außerdem eine Bauteilzuführung (nicht dargestellt) integriert sein, mit der Bauteile (4) von außen zugeführt und an die Spannrahmen (8, 9) für eine gemeinsame Zustellung an der Arbeitsstelle (35) übergeben werden. Ferner kann das Gestell (5) in anderer Weise ausgebildet sein. Variationsfähig sind auch die anderen Stationskomponenten, insbesondere die Bearbeitungseinrichtung (11).

1
Bearbeitungsstation, Fügestation
2
Transferlinie
3
Werkstück, Karosserie
4
Bauteil, Seitenwand
5
Gestell
6
Stützsäule
7
Tragelement, Bodenplatte
8
Spannrahmen
9
Spannrahmen
10
Rahmenwechseleinrichtung
11
Bearbeitungseinrichtung
12
Positioniereinrichtung
13
Zentrierung, y-Zentrierung
14
Zentrierung, y, z-Zentrierung
15
Zentrierung, x, y, z-Zentrierung
16
Zentrierelement an Gestell
17
Zentrierelement an Spannrahmen
18
Manipulator, Fügeroboter
19
Manipulator, Handlingroboter
20
Manipulatorhand, Roboterhand
21
Bewegungsachse, Fahrachse
22
Träger
23
Spanner an Spannrahmen
24
Spanner an Gestell
25
Dockingeinrichtung
26
Rahmenmagazin
27
Rahmenmagazin
28
Magazinbereich
29
Magazinbereich
30
Magazinbereich
31
Rahmenhalter
32
Säule
33
Stützelement
34
Anschlag, y-Anschlag
35
Arbeitsstelle


Anspruch[de]
Bearbeitungsstation, insbesondere Fügestation, für Werkstücke (3), insbesondere Fahrzeugkarosserien, wobei die Bearbeitungsstation (1) ein Gestell (5) mit mindestens einer Arbeitsstelle (35), mehrere Spannrahmen (8, 9), mindestens ein Rahmenmagazin (26, 27), eine Rahmenwechseleinrichtung (10) und eine Bearbeitungseinrichtung (11) für die Werkstücke (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenwechseleinrichtung (10) ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (19) aufweist, wobei die Spannrahmen (8, 9) eine Dockingeinrichtung (25) zur lösbaren Verbindung mit dem Manipulator (19) besitzen und wobei eine Positioniereinrichtung (12) zur Positionierung und Fixierung der Spannrahmen (8, 9) am Gestell (5) vorgesehen ist. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (19) als Gelenkarmroboter ausgebildet ist. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (19) eine zusätzliche Bewegungsachse (21), insbesondere eine Fahrachse, für den Transport zwischen der Arbeitsstelle (35) und dem Rahmenmagazin (26, 27) aufweist. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (21) zwischen der Bearbeitungseinrichtung (11) und der Arbeitsstelle (35) angeordnet ist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (11) ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (18), insbesondere Fügeroboter, aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannrahmen (8, 9) eine längliche schmale Form aufweisen. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannrahmen (8, 9) einen balkenartigen Träger (22) mit ein oder mehreren Spannern (23) aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (22) im wesentlichen eine I-Form aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannrahmen (8, 9) am Gestell (5) mit im wesentlichen horizontaler Ausrichtung positionierbar sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannrahmen (8, 9) am Gestell (5) übereinander und/oder nebeneinander positionierbar sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (12) mehrere, in verschiedenen Achsen wirksame Zentrierungen (13, 14, 15) und eine Fixiereinrichtung aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gestell (5) und am Spannrahmen (8, 9) mehrere zusammen wirkende Zentrierelemente (16, 17) angeordnet sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (5) ein oder mehrere frei stehende Stützsäulen (6) aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützsäulen (6) verstellbar an einem Tragelement (7), insbesondere einer Bodenplatte, angeordnet sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gestell (5), insbesondere am Tragelement (7), ein oder mehrere Spanner (24) angeordnet sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Spanner (24) ein oder mehrere verstellachsen aufweisen. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (26, 27) mehrere Rahmenhalter (31) aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenhalter (31) für eine aufrechte Spannrahmenlage ausgelegt sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenhalter (31) stationär angeordnet sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenhalter (31) in ein oder mehreren Reihen längs der Bewegungsachse (21) oder in einem Bogen am Achsenende angeordnet sind. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenhalter (31) Tragsäulen (32) mit Stützelementen (33) für die Spannrahmen (8, 9) aufweist. Bearbeitungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (33) auf die Zentrierelemente (17) an den Spannrahmen (8, 9) abgestimmt sind.






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