DE102021105509A1

DE102021105509A1 - assembly plant

Info

Publication number: DE102021105509A1
Application number: DE102021105509.1A
Authority: DE
Inventors: Mathias Mayer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft Montageanlage in einer Fertigungsstraße, insbesondere im Karosseriebau eines fahrzeugbauenden Werks, mit einer Transfereinrichtung (20) mit zumindest einer Spann-Einheit (1), die zwei zusammenwirkende Spannarme (5, 7) aufweist, die zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung verstellbar sind, in der ein Bauteil (13), insbesondere ein Stahlblechbauteil, für einen Bauteil-Transfer zwischen den Spannarmen (5, 7) klemmbar ist. Erfindungsgemäß ist einer der Spannarme (5, 7) als ein Magnethalter ausgebildet. In der Offen-Stellung der Spann-Einheit (1) ist das Bauteil (13) mittels Magnetkraft vom als Magnethalter ausgebildeten Spannarm (5) greifbar.The invention relates to an assembly system in a production line, in particular in the body shop of a vehicle manufacturing plant, with a transfer device (20) with at least one clamping unit (1) which has two interacting clamping arms (5, 7) which move between an open position and a Closed position can be adjusted, in which a component (13), in particular a sheet steel component, can be clamped between the clamping arms (5, 7) for a component transfer. According to the invention, one of the clamping arms (5, 7) is designed as a magnet holder. In the open position of the clamping unit (1), the component (13) can be gripped by means of magnetic force from the clamping arm (5), which is designed as a magnetic holder.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageanlage in einer Fertigungsstraße, insbesondere im Karosseriebau eines fahrzeugbauenden Werks, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Spann-Einheit für eine solche Montageanlage nach Anspruch 8.The invention relates to an assembly system in a production line, in particular in the body shop of a vehicle manufacturing plant, according to the preamble of claim 1 and a clamping unit for such an assembly system according to claim 8.

Im Karosseriebau eines fahrzeugbauenden Werks wird eine Fahrzeugkarosserie entlang einer Fertigungsstraße in unterschiedlichen Arbeitsstationen zusammengebaut. Hierzu sind der jeweiligen Arbeitsstation jeweils robotergestützte Transfereinrichtungen zugeordnet, die zum Beispiel ein Stahlblechbauteil vollautomatisch bis in eine Fügeposition an der Rohkarosserie transferieren, in der das Stahlblechbauteil zum Beispiel durch Punktschweißung mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird.In the body shop of a vehicle manufacturing plant, a vehicle body is assembled along a production line in different work stations. For this purpose, the respective workstation is assigned robot-assisted transfer devices, which automatically transfer, for example, a sheet steel component to a joining position on the body shell, in which the sheet steel component is connected to the vehicle body, for example by spot welding.

Eine gattungsgemäße Transfereinrichtung weist zumindest eine Spann-Einheit mit zwei zusammenwirkenden Spannarmen auf, die zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung verstellbar sind. In der Geschlossen-Stellung ist das Stahlblechbauteil für einen Bauteil-Transfer zwischen den beiden Spannarmen geklemmt. Zudem weist die gattungsgemäße Transfereinrichtung separat von der Spann-Einheit Vakuum-Sauger oder Magnethalter auf, mit deren Hilfe das Stahlblechbauteil anhebbar ist, damit es von der Spann-Einheit störkonturfrei untergriffen werden kann.A generic transfer device has at least one clamping unit with two interacting clamping arms that can be adjusted between an open position and a closed position. In the closed position, the sheet steel component is clamped between the two clamping arms for component transfer. In addition, the transfer device of the generic type has vacuum suction cups or magnetic holders separate from the clamping unit, with the aid of which the sheet steel component can be lifted so that the clamping unit can reach under it without interfering contours.

Mit einer solchen Transfereinrichtung wird ein gängiger Transfervorgang wie folgt durchgeführt: Zunächst werden die Vakuum-Sauger oder die Magnethalter der Transfereinrichtung in Kontakt mit einem auf einem Bauteil-Stapel befindlichen Stahlblechbauteil gebracht, um das Stahlblechbauteil zu greifen und in eine Hubposition anzuheben. In der Hubposition ist ein ausreichend großer Freigang bereitgestellt, so dass die Spann-Einheit störkonturfrei in ihre Geschlossen-Stellung verbracht wird, in der das Stahlblechbauteil zwischen den beiden Spannarmen geklemmt ist. Anschließend wird das Stahlblechbauteil über einen Transferweg bis in eine Zielposition verlagert.With such a transfer device, a common transfer process is carried out as follows: First, the vacuum suction cups or the magnet holders of the transfer device are brought into contact with a sheet steel component located on a component stack in order to grip the sheet steel component and lift it into a lifting position. In the lifting position, a sufficiently large clearance is provided, so that the clamping unit can be brought into its closed position without interfering contours, in which the sheet steel component is clamped between the two clamping arms. The sheet steel component is then moved to a target position via a transfer path.

Die aus dem Stand der Technik bekannte Transfereinrichtung weist daher neben der Spann-Einheit zumindest einen Vakuum-Sauger beziehungsweise einen Magnethalter auf. Die Transfereinrichtung ist daher insgesamt entsprechend bauteilaufwendig sowie raumgreifend ausgeführt.The transfer device known from the prior art therefore has at least one vacuum suction cup or a magnetic holder in addition to the clamping unit. The transfer device is therefore overall correspondingly complex in terms of components and space-consuming.

Aus der DE 10 2015 016 363 A1 ist eine Spannvorrichtung für eine Schweißanlage bekannt. Aus der DE 103 44 430 A1 ist eine weitere Spannvorrichtung bekannt.From the DE 10 2015 016 363 A1 a clamping device for a welding system is known. From the DE 103 44 430 A1 another clamping device is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Montageanlage sowie eine Spann-Einheit für eine solche Montageanlage bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik bauteilreduziert sowie kompakt ausgeführt ist.The object of the invention is to provide an assembly system and a clamping unit for such an assembly system which, compared to the prior art, has fewer components and is compact.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or claim 8. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung geht von einer in einer Montageanlage verwendbaren Spann-Einheit aus. Diese weist zwei zusammenwirkende Spannarme auf, die zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung verstellbar sind. In der Geschlossen-Stellung ist ein Bauteil für einen Bauteil-Transfer zwischen den beiden Spannarmen klemmbar. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist einer der Spannarme als ein Magnethalter ausgebildet. In der Offen-Stellung der Spann-Einheit kann das Bauteil mittels Magnetkraft vom als Magnethalter ausgebildeten Spannarm gegriffen werden. Zum Start eines Transfervorgangs kann daher die Spann-Einheit das Bauteil mittels Magnetkraft zunächst in eine Hubposition anheben, in der ein ausreichend großer Freigang bereitgestellt wird, damit die Spann-Einheit in ihre Geschlossen-Stellung verstellbar ist, in der das Bauteil zwischen den beiden Spannarmen geklemmt ist. Das Bauteil kann dann im weiteren Verlauf des Transfervorgangs mittels der Transfereinrichtung prozesssicher bis in eine Zielposition verlagert werden.The invention is based on a clamping unit that can be used in an assembly plant. This has two interacting clamping arms that can be adjusted between an open position and a closed position. In the closed position, a component can be clamped between the two clamping arms for a component transfer. According to the characterizing part of claim 1, one of the clamping arms is designed as a magnet holder. In the open position of the clamping unit, the component can be gripped by the clamping arm, which is designed as a magnetic holder, by means of magnetic force. To start a transfer process, the clamping unit can therefore first lift the component by means of magnetic force into a lifting position in which sufficient clearance is provided so that the clamping unit can be moved into its closed position, in which the component is held between the two clamping arms is stuck. In the further course of the transfer process, the component can then be reliably shifted to a target position by means of the transfer device.

In einer technischen Umsetzung kann der als Magnethalter wirkende Spannarm aus einem magnetisierbaren Material gebildet sein. Dem Spannarm kann ein Magnetelement zugeordnet sein, mittels dem die Magnetkraft erzeugbar ist. Beispielhaft kann der Spannarm eine Aussparung oder dergleichen aufweisen, in der das Magnetelement einsetzbar ist.In a technical implementation, the clamping arm acting as a magnet holder can be formed from a magnetizable material. A magnetic element can be assigned to the clamping arm, by means of which the magnetic force can be generated. For example, the clamping arm can have a recess or the like in which the magnetic element can be inserted.

Bevorzugt ist es, wenn das Magnetelement als ein Elektromagnet realisiert ist, der mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbar ist. Mit Hilfe der Steuereinrichtung kann während eines Transfervorgangs das Magnetelement bei Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden.It is preferred if the magnetic element is implemented as an electromagnet that can be controlled by a control device. With the help of the control device, the magnetic element can be activated or deactivated as required during a transfer process.

In einer technischen Realisierung weisen die beiden Spannarme BauteilKontaktflächen auf. Diese sind in der Geschlossen-Stellung der Spann-Einheit in Kontakt mit dem Bauteil. Der als Magnethalter wirkende Spannarm kann in diesem Fall als eine Magnetpolverlängerung wirken, bei dem die Bauteilkontaktfläche unter Zwischenlage des Spannarm-Materials über eine Wirklänge vom Magnetelement beabstandet ist.In a technical implementation, the two clamping arms have component contact surfaces. In the closed position of the clamping unit, these are in contact with the component. In this case, the clamping arm acting as a magnet holder can act as a magnetic pole extension, in which the component contact surface is spaced apart from the magnetic element by an effective length with the clamping arm material being interposed.

Die elektronische Steuereinrichtung kann in Doppelfunktion auch für eine Bauteilkontrolle eingesetzt werden. Hierzu kann die Steuereinrichtung eine Auswerteeinheit aufweisen, mittels der durch Erfassung der Magnetfeldstärke des Elektromagneten die Bauteilkontrolle durchgeführt wird. In der Bauteilkontrolle prüft die Auswerteeinheit anhand der erfassten Magnetfeldstärke, ob das Bauteil prozesssicher magnetisch gehaltert ist oder nicht.The electronic control device can also be used in a dual function for checking components. For this purpose, the control device can have an evaluation unit, by means of which the component check is carried out by detecting the magnetic field strength of the electromagnet. In the component control, the evaluation unit uses the detected magnetic field strength to check whether the component is securely held magnetically or not.

Nachfolgend ist ein mittels der Erfindung durchführbarer Transfervorgang beschrieben: Demzufolge wird zum Start des Transfervorgangs zunächst die Spann-Einheit in ihre Offen-Stellung verstellt. In diesem Zustand wird der als Magnethalter wirkende Spannarm in Kontakt mit dem Bauteil gebracht, um das in seiner Startposition befindliche Bauteil magnetisch zu greifen. Im weiteren Verlauf wird das magnetisch vom Magnethalter-Spannarm gehalterte Bauteil bis in eine Hubposition angehoben. In der Hubposition ist ein ausreichend großer Freigang bereitgestellt, damit das Bauteil vom weiteren Spannarm störkonturfrei untergriffen werden kann. Die Spann-Einheit kann daher in ihre Geschlossen-Stellung verstellt werden, in der das Bauteil zwischen den beiden Spannarmen geklemmt ist. Das zwischengeklemmte Bauteil kann prozesssicher über einen Transferweg in Richtung Zielposition verlagert werden.A transfer process that can be carried out using the invention is described below: Accordingly, at the start of the transfer process, the clamping unit is first moved into its open position. In this state, the clamp arm acting as a magnet holder is brought into contact with the component to magnetically grip the component located at its starting position. In the further course, the component, which is held magnetically by the magnet holder clamping arm, is lifted into a lifting position. In the lifting position, a sufficiently large clearance is provided so that the component can be gripped from underneath by the other clamping arm without any interference. The clamping unit can therefore be adjusted to its closed position, in which the component is clamped between the two clamping arms. The clamped component can be reliably moved towards the target position via a transfer path.

Zum Ende des Transfervorgangs kann die Spann-Einheit, bei aktiviertem Magnetelement, in ihre Offen-Stellung verstellt werden. Das am Magnethalter-Spannarm magnetisch gehalterte Bauteil kann dann störkonturfrei mit Hilfe der Transfereinrichtung bis in die Zielposition transferiert werden. Zum Abschluss des Transfervorgangs wird der Elektromagnet deaktiviert und die Transferiereinrichtung wieder in ihre Ausgangslage zurückgestellt.At the end of the transfer process, the clamping unit can be adjusted to its open position with the magnetic element activated. The component, which is held magnetically on the magnet holder clamping arm, can then be transferred to the target position with the help of the transfer device without any interference contours. At the end of the transfer process, the electromagnet is deactivated and the transfer device is returned to its starting position.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

1 und 2 eine erfindungsgemäße Spann-Einheit in Geschlossen-Stellung (1) und in Offen-Stellung (2);
3 bis 6 jeweils Ansichten, anhand derer ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spann-Einheit durchgeführter Transfervorgang veranschaulicht ist.

Show it:

1 and 2 a clamping unit according to the invention in the closed position ( 1 ) and in the open position ( 2 );
3 until 6 in each case views which illustrate a transfer process carried out with the aid of the clamping unit according to the invention.

In der 1 und ist eine Spann-Einheit 1 in Alleinstellung dargestellt. Die Spann-Einheit 1 weist einen ortsfest an einer Tragkonsole 3 angebundenen Spannarm 5 sowie einen um eine Schwenkachse S schwenkbaren Spannarm 7 auf, der mittels einer Antriebseinheit 9 zwischen einer Geschlossen-Stellung (1) und einer Offen-Stellung (2) verstellbar ist. Die beiden Spannarme 7 weisen jeweils Bauteilkontaktflächen 11 (2) auf, die in einem später beschriebenen Transfervorgang in Kontakt mit einem Stahlblechbauteil 13 sind.In the 1 and a clamping unit 1 is shown on its own. The clamping unit 1 has a clamping arm 5 which is stationarily connected to a support bracket 3 and a clamping arm 7 which can be pivoted about a pivot axis S and which can be switched between a closed position ( 1 ) and an open position ( 2 ) is adjustable. The two clamping arms 7 each have component contact surfaces 11 ( 2 ) which are in contact with a steel sheet member 13 in a later-described transfer process.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass im ortsfesten Spannarm 7 ein Elektromagnet 15 integriert ist, der über eine in der 1 angedeutete elektronische Steuereinheit 17 ansteuerbar ist. Der ortsfeste Spannarm 7 ist aus einem magnetisierbaren Material gefertigt, so dass der Spannarm 7 als eine Magnetpolverlängerung wirkt, durch die die vom Permanentmagneten 15 erzeugte Magnetkraft über eine Wirklänge w (1) bis zur Bauteilkontaktfläche 11 des ortsfesten Spannarms 5 übertragen wird. In der in der 2 gezeigten Offen-Stellung der Spann-Einheit 1 ist daher ein magnetisierbares Blechbauteil 13 mittels Magnetkraft von der Kontaktfläche 11 des ortsfesten Spannarms 5 greifbar.The core of the invention is that in the stationary clamping arm 7, an electromagnet 15 is integrated, which has a in the 1 indicated electronic control unit 17 can be controlled. The fixed clamping arm 7 is made of a magnetizable material, so that the clamping arm 7 acts as a magnetic pole extension, through which the magnetic force generated by the permanent magnet 15 over an effective length w ( 1 ) is transmitted to the component contact surface 11 of the fixed clamping arm 5. In the in the 2 In the shown open position of the clamping unit 1, a magnetizable sheet metal component 13 can therefore be gripped by the contact surface 11 of the stationary clamping arm 5 by means of magnetic force.

Nachfolgend wird anhand der 3 bis 6 ein mittels der erfindungsgemäßen Spann-Einheit 1 durchführbarer Transfervorgang gezeigt, bei dem ein oberes Stahlblechteil 13 eines Bauteil-Stapels 19 von seiner Startposition I (3) bis in eine Fügeposition III (6) transferiert wird. In der Fügeposition III (6) wird das, beispielhaft als Dachblech ausgebildete Stahlblechbauteil 13 durch Punktschweißung an eine angedeutete Dachstruktur 21 der Fahrzeugkarosserie gefügt.The following is based on the 3 until 6 a transfer process that can be carried out by means of the clamping unit 1 according to the invention is shown, in which an upper sheet steel part 13 of a component stack 19 is moved from its starting position I ( 3 ) up to a joining position III ( 6 ) is transferred. In the joining position III ( 6 ) The sheet steel component 13, designed as a roof panel, for example, is joined to an indicated roof structure 21 of the vehicle body by spot welding.

Zur Durchführung des Transfervorgang ist die Spann-Einheit 1 über ihre Tragkonsole 3 an einer Grundplatte 22 einer Transfereinrichtung 20 montiert. Die Transfereinrichtung 20 ist in den 3 bis 6 ein Roboterarm, an dessen distalem Ende die Grundplatte 22 mit der daran montierten Spann-Einheit 1 angeordnet ist.To carry out the transfer process, the clamping unit 1 is mounted on a base plate 22 of a transfer device 20 via its support bracket 3 . The transfer device 20 is in the 3 until 6 a robot arm, at the distal end of which the base plate 22 with the clamping unit 1 mounted thereon is arranged.

Gemäß der 3 wird zum Start des Transfervorgangs zunächst die Spann-Einheit 1 in ihre Offen-Stellung verstellt. Der als Magnethalter wirkende ortsfeste Spannarm 5 der Spann-Einheit 1 wird von der Transfereinrichtung 20 bis in Kontakt mit dem Stahlblechbauteil 13 gebracht, um das Stahlblechbauteil 13 mittels Magnetkraft zu greifen und über einen Vertikalhub Δh₁ (3) nach oben bis in eine Hubposition II (4) anzuheben. In der Hubposition II ist ein ausreichend großer Freigang für den schwenkbaren Spannarm 7 bereitgestellt. Dadurch kann der Spannarm 7 störkonturfrei bis in die Geschlossen-Stellung verschwenkt werden. In der Geschlossen-Stellung ist das Stahlblechbauteil 13 zwischen den beiden Spannarmen 5, 7 geklemmt, wodurch es prozesssicher über einen Transferweg bis in Richtung Fügeposition III verlagerbar ist.According to the 3 the clamping unit 1 is initially adjusted to its open position at the start of the transfer process. The fixed clamping arm 5 of the clamping unit 1 acting as a magnetic holder is brought into contact with the sheet steel component 13 by the transfer device 20 to grip the sheet steel component 13 by means of magnetic force and move it via a vertical stroke Δh ₁ ( 3 ) up to a lifting position II ( 4 ) to raise. A sufficiently large amount of clearance for the pivotable clamping arm 7 is provided in the lifting position II. As a result, the clamping arm 7 can be pivoted into the closed position without interfering contours. In the closed position, the sheet steel component 13 is clamped between the two clamping arms 5, 7, as a result of which it can be displaced reliably over a transfer path in the direction of the joining position III.

Zum Ende des Transfervorgangs (5) wird die Spann-Einheit 1, bei aktiviertem Magnetelement 15, wieder in ihre Offen-Stellung verstellt. Das am ortsfesten Spannarm 5 magnetisch gehalterte Stahlblechbauteil 13 wird im weiteren Transferverlauf mittels der Transfereinrichtung 20 über einen Vertikalhub Δh₂ (5) nach unten bis in die Zielposition III (6) transferiert, in der das Stahlblechbauteil 13 in einem Fügeschritt zum Beispiel mittels Punktschweißung an der Fahrzeug-Dachstruktur 21 befestigt wird.At the end of the transfer process ( 5 ) the clamping unit 1, with activated magnetele ment 15, adjusted back to its open position. The sheet steel component 13, which is magnetically held on the fixed clamping arm 5, is transferred in the further course of the transfer by means of the transfer device 20 via a vertical stroke Δh ₂ ( 5 ) down to target position III ( 6 ) transferred, in which the sheet steel component 13 is attached to the vehicle roof structure 21 in a joining step, for example by means of spot welding.

BezugszeichenlisteReference List

11: Spann-Einheitclamping unit
33: Tragkonsolecarrying console
55: ortsfester Spannarmstationary clamping arm
77: schwenkbarer Spannarmpivoting clamping arm
99: Antriebseinheitdrive unit
1111: Kontaktflächencontact surfaces
1313: Stahlblechbauteilsheet steel component
1515: Magnetelementmagnetic element
1717: elektronische Steuereinrichtungelectronic control device
1919: Stapelstack
2020: Transfereinrichtungtransfer facility
2121: Dachstruktur einer FahrzeugkarosserieRoof structure of a vehicle body
2222: Grundplattebase plate
II: Startpositionstarting position
IIII: Hubpositionlift position
IIIIII: Zielpositiontarget position
ww: Wirklängeeffective length
Δh1Δh1: Vertikalhub nach obenVertical lift up
Δh2Δh2: Vertikalhub nach untenVertical stroke down
SS: Schwenkachsepivot axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102015016363 A1 [0006]
DE 10344430 A1 [0006]

Claims

Assembly system in a production line, in particular in the body shop of a vehicle manufacturing plant, with a transfer device (20) with at least one clamping unit (1) which has two interacting clamping arms (5, 7) which move between an open position and a closed position are adjustable, in which a component (13), in particular a sheet steel component, can be clamped between the clamping arms (5, 7) for a component transfer, characterized in that one of the clamping arms (5, 7) is designed as a magnet holder, and that in the open position of the clamping unit (1), the component (13) can be gripped by means of magnetic force from the clamping arm (5) designed as a magnetic holder.

assembly plant claim 1 , characterized in that the clamping arm (5) acting as a magnet holder is formed from a magnetizable material, and in that the clamping arm (5) is assigned a magnetic element (15) by means of which the magnetic force can be generated.

assembly plant claim 2 , characterized in that the magnetic element (15) is an electromagnet which can be controlled by means of a control device (17), and that during a transfer process the magnetic element (15) can be activated or deactivated by means of the control device (17) as required.

Assembly system according to one of the preceding claims, characterized in that the two clamping arms (5, 7) have component contact surfaces (11) which are in contact with the component (13) in the closed position of the clamping unit (1), and that in particular the component contact surface (11) of the clamping arm (5) acting as a magnet holder is spaced apart from the magnetic element (15) by an effective length (w) with the clamping arm material being interposed, so that the clamping arm (5) acts as a magnetic pole extension.

assembly plant claim 3 or 4 , characterized in that the control device (17) has an evaluation unit, by means of which a component check is carried out by detecting the magnetic field strength of the electromagnet (15), in which it can be checked whether the component (13) is magnetically held in a process-reliable manner or not.

Assembly system according to one of the preceding claims, characterized in that at the start of a transfer process the clamping unit (1) can be moved into its open position and the clamping arm (5) acting as a magnet holder can be brought into contact with the component (13) in order to to grip the component (13) in its starting position (I) and to lift it into a lifting position (II), and that in the lifting position (II) the clamping unit (1) can be adjusted into its closed position without interfering contours, specifically under Intermediate clamping of the component (13) in order to move the component (13) over a transfer path to a target position (III).

assembly plant claim 6 , characterized in that at the end of a transfer process the clamping unit (1) can be moved into its open position when the magnetic element (15) is activated, and that the component (13) magnetically held on the magnet holder clamping arm (5) by means of the transfer device ( 20) can be transferred to the target position (III).

Clamping unit (1) for an assembly plant according to one of the preceding claims.