(57)【要約】  本発明は、車両ボディ（１４）を加工するための産業ロボット（２４）を備える組立て装置（２０）に関する。この産業ロボット（２４）は、車両ボディ（１４）に接続することによって、コンベヤベルト（１２、１８）が車両ボディ（１４）を送る搬送方向（１６）に一緒に移動することができる。この産業ロボットは、どのような搬送状況においても、全ての方向でワークピースに対して正確な位置を保っている。輸送プラットフォーム（２２）は産業ロボット（２４）の輸送に用いられ、産業ロボット（２４）が車両ボディ（１４）から連結解除されている場合、この輸送プラットフォーム（２２）は搬送装置（１２、１８）とは無関係に、レール接続なしに移動可能である。好ましくは、輸送プラットフォーム（２２）に構成部品リザーバを接続することができ、それによってこの構成部品リザーバは輸送プラットフォーム（２２）によって一緒に動かされる。この産業ロボット（２４）は特に小さな積載量で設計できることから、低コストの組立て装置（２０）が実現可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース、特に車両ボディ（１４）を加工するための加工装置（２４）と、該加工装置（２４）を輸送するための輸送装置（２２）とを備え、前記加工装置は、前記ワークピースに接続することによって、搬送装置（１２、１８）が前記ワークピースを送る搬送方向（１６）に一緒に移動することができる、組立て装置であって、
前記加工装置（２４）が前記ワークピース（１４）から連結解除されている場合、前記輸送装置（２２）は、前記搬送装置（１２、１８）とは無関係に、レール接続なしに移動可能であることを特徴とする、組立て装置。
【請求項２】
ワークピース、特に車両ボディ（１４）を加工するための加工装置（２４）と、該加工装置（２４）を輸送するための輸送装置（２２）とを備え、前記加工装置は、前記ワークピースに接続することによって、搬送装置（１２、１８）が前記ワークピースを送る搬送方向（１６）に一緒に移動することができる、組立て装置であって、
前記輸送装置（２２）が少なくとも１つの構成部品リザーバを連結するための連結装置を有しており、前記構成部品リザーバは、連結状態において前記輸送装置（２２）と一緒に動くことができることを特徴とする、組立て装置。
【請求項３】
前記加工装置（２４）がサポート装置（３８）によって浮動状態で支持され、前記組立て装置（２０）が少なくとも１つの力付加装置（４４）を有しており、前記サポート装置（３８）が傾いた場合に、前記力付加装置（４４）を使って傾きと反対に作用する力を前記サポート装置（３８）に加えることができることを特徴とする、請求項１又は２に記載の組立て装置。
【請求項４】
前記加工装置（２４）が、前記車両ボディ（１４）にガラス部品（２８）を、特にパノラマガラスルーフ及び／又はフロントウィンドウを取り付けるために設計されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組立て装置。
【請求項５】
前記加工装置（２４）が、エネルギー発生機及び／又はエネルギーアキュムレータ、特に燃料電池スタック及び／又は駆動用蓄電池、を前記車両ボディ（１４）に取り付けるために設計されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組立て装置。
【請求項６】
前記組立て装置（２０）が、特に燃料電池システムの燃料用配管システムを点検できる試験システムを輸送するために設計されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組立て装置。
【請求項７】
ワークピース、特に車両ボディ（１４）を加工するための加工装置（２４）と、該加工装置（２４）を輸送するための輸送装置（２２）とを備え、前記加工装置は、前記ワークピースに接続することによって、搬送装置（１２、１８）が前記ワークピースを送る搬送方向（１６）に一緒に移動することができる、組立て装置であって、
前記加工装置（２４）が５０ｋｇ以下の積載量、特に２０ｋｇ以下の積載量で設計されていることを特徴とする、組立て装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピース、特に車両ボディを加工するための加工装置を備える組立て装置に関する。この加工装置は、ワークピースに接続することによって、搬送装置がワークピースを送る搬送方向に一緒に移動することができる。さらに、この組立て装置は、加工装置を輸送するための輸送装置を有している。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、車両ボディを搬送方向に送るコンベヤベルトを備える組立てシステムを説明している。このコンベヤベルトの他に、産業ロボットがロボットコンベヤベルト上で同様に搬送方向に移動可能である。産業ロボットが車両ボディを加工している間、産業ロボットは車両ボディに接続されている。この産業ロボットは、この場合、浮動状態で支持されている。車両ボディが動くことによって産業ロボットも一緒に動かされ、浮動状態で支持されていることにより、産業ロボットは、コンベヤベルトに応じて車両ボディの動きを追うことが可能となる。それによって、連動式組立てシステムが構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００６０２６１３２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、冒頭に述べた種類の組立て装置を改善した装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴、請求項２の特徴を備えるか、又は請求項７の特徴を有する組立て装置によって解決される。本発明の適切な発展形態を備える有利な実施形態は、従属請求項に示されている。
【０００６】
本発明に基づく組立て装置は、ワークピース、特に車両ボディを加工するための加工装置を有している。特に、この加工装置はロボットであり、このロボットは構成部品又はモジュールを車両ボディに取り付ける、及び／又は機能テストを実施する。この加工装置は、ワークピースに接続することによって、搬送装置がワークピースを送る搬送方向に一緒に移動することができる。さらに、この組立て装置は、加工装置を輸送するための輸送装置を有している。ここでは、加工装置がワークピースから連結解除されている場合、輸送装置は、搬送装置とは無関係に、レール接続なしに移動可能である。この場合、組立て装置は、特に大きな空間的柔軟性が加工装置に与えられていることにより改善される。
【０００７】
搬送装置がコンベヤベルトである場合、輸送装置は、加工装置がワークピースに連結されるまで、コンベヤベルトの横をコンベヤベルトの速度で移動することができる。連結後、コンベヤベルトの動きにより、組立て装置がコンベヤベルトと一緒に動かされる。
【０００８】
予定されている加工工程を加工装置が終えると、加工装置は、搬送装置から連結解除され、輸送装置によって別の作業場所に運ばれる。従って、例えば取付け作業などの同一の加工又は別の加工を行うために、搬送装置の別のセクションを作動させることが可能である。加工装置をワークピースから連結解除した後、輸送装置が加工装置を装着ステーションまで運ぶこともでき、この装着ステーションで材料を受け取り、その材料を取り付ける場所まで輸送することができる。
【０００９】
加工装置が浮動状態で輸送装置に支持されている場合、搬送装置と輸送装置との間における速度の違いは、輸送装置に対する加工装置の相対運動によって補正することができる。好ましいのは、加工装置が、あらゆる自由度において、浮動状態で輸送装置に支持されていることである。
【００１０】
本発明のもう１つの視点に従って、冒頭で述べた種類の、改善された組立て装置は、輸送装置が少なくとも１つの構成部品リザーバを連結するための連結装置を有しており、この構成部品リザーバは連結状態において輸送装置と一緒に動くことができる場合に提供される。次に、この構成部品リザーバは輸送装置と一緒に動くことができることから、組立て装置は、例えば構成部品の取付け後など、加工工程終了後に構成部品リザーバに戻る必要がない。
【００１１】
好ましいのは、構成部品リザーバが連結装置によって圧縮空気を送り込まれ、構成部品リザーバに取り付けられているエアクッションにこの圧縮空気が供給されることである。このことは、圧縮空気が供給される少なくとも１つのエアクッションを、組立て装置自体が備えている場合は特に有利である。
【００１２】
好ましくは、２つの構成部品リザーバが組立て装置と一緒に移動し、１つの構成部品リザーバが空になると、引き続き第２の構成部品リザーバによって取り付ける構成部品が供給される。これによって、組立て装置は、構成部品リザーバに構成部品を装着するプロセスにより中断が生じることなく、継続的に作業を続けることができ、空になった構成部品リザーバに構成部品を装着する装着プロセスによる製造の中断も生じない。
【００１３】
構成部品リザーバ及び／又は組立て装置にはセンサを設けることができ、構成部品リザーバがいつ空になったかをこのセンサによって検知することができる。次に、空のリザーバは装着ステーションに戻され、再び構成部品を装着されるため、リザーバは再び組立て装置で使用可能となる。
【００１４】
本発明の有利な実施形態では、加工装置がサポート装置によって浮動状態で支持され、組立て装置は、少なくとも１つの力付加装置を有しており、サポート装置が傾いた場合に、この力付加装置を使って傾きと反対に作用する力をサポート装置に加えることができる。このことは、加工装置を使って特に重い構成部品を取り付ける場合に、とりわけ有利である。このことが当てはまるのは、例えば、加工装置が２００ｋｇ以上の積載量で、例えば２４０ｋｇの積載量で設計されている場合である。加工装置がこの種の重い構成部品を持ち上げる際にサポート装置が強く傾き、大きな力が連結部又はボディにかかるのを、この力付加装置によって防ぐことができる。
【００１５】
力付加装置としては、特に補正シリンダを用いることができ、加工装置によって保持されている重い荷重のためにサポート装置が傾いている場合に、これらの補正シリンダがサポート装置を押す。これらの補正シリンダは、好ましくは、加工装置の動きに応じて制御される。このために、加工装置を制御する制御装置と、組立て装置を制御する制御装置とが通信するように設定することができる。加工装置は、どのような状態においても正確に平衡状態を保つことができる。このことによって、ワークピースに加工装置を連結することで望ましくない大きな力がワークピースに作用するのを防止する。従って、加工装置をワークピースに連結している連結ユニットに加わる不適切な大きな力も、加工装置の重心移動によって防止することができる。
【００１６】
本発明のもう１つの視点によれば、５０ｋｇ以下の積載量でこの加工装置を設計することが可能である。これにより、技術的にとりわけ簡単に、また特に低コストに組立て装置を設計することができる。このことは、加工装置が２０ｋｇ以下の積載量で、好ましくは１６ｋｇ以下の積載量で設計されている場合に特に当てはまる。例えば、加工装置を輸送装置に支持するために簡単なエアスプリング（ベローズシリンダ）を用いることができ、このエアスプリングにより、浮動状態での加工装置の支持を確実に行うことができる。
【００１７】
そのような加工装置の場合、ロボットは、上述の使用範囲に加えて、コーティングプロセスにおいても使用することができ、例えば、コーティングプロセスの範囲内において、空洞部保護、継目シール及び／又はフィリングの取付けなどに使用可能である。
【００１８】
ここまでの説明で述べた特徴及び特徴の組合せ、並びに以下の図の説明で述べられている、及び／又は図の中にのみ示されている特徴及び特徴の組合せは、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から出ることなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能である。
【００１９】
請求項と、以下に説明される有利な実施形態とから、及び図に基づいて、本発明のさらなる利点、特徴及び詳細が示され、図の中では、同一エレメント又は機能を同じくするエレメントには同一の引用符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】コンベヤベルト及びコンベヤベルトとは無関係に自由に移動可能な組立て装置を備えた組立てシステムの概略図である。
【図２】拡大した斜視図による図１の組立て装置である。
【図３】技術的にとりわけ簡単な代替の組立て装置である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に略図で示されている組立てシステム１０はコンベヤベルト１２を含み、本例ではこのコンベヤベルトが押しプラットフォームを有し、車両ボディ１４を搬送方向１６に動かしている。第２のコンベヤベルト１８も同様に形成されているが、これは車両ボディ１４を反対の搬送方向１６に送っている。
【００２２】
組立て装置２０は輸送プラットフォーム２２を有しており、この上に産業ロボット２４が浮動状態で支持されている。この産業ロボット２４は連結部品２６によって車両ボディ１４に機械的に接続されている。従って、例えばコンベヤベルト１８が車両ボディ１４を搬送方向１６に動かす場合、組立て装置２０も同じ搬送方向１６に一緒に動かされる。この場合、産業ロボット２４は、浮動状態で支持されていることから、輸送プラットフォーム２２に対しあらゆる自由度で動くことができる。
【００２３】
この産業ロボット２４は、車両ボディ１４にウィンドウガラス２８を取り付けるために設計されている。例えば、この産業ロボット２４を使って、スライディングルーフ（特に外部のスライディングルーフ）及び／又はフロントガラスを車両ボディ１４に位置決めする、及び／又は車両ボディ１４に固定することができる。この場合、産業ロボット２４は２００ｋｇ以上の積載量で、特に２４０ｋｇ以内の積載量で設計することができる。産業ロボット２４がこの種の積載量で設計されている場合、この組立て装置２０を使って、特にパノラマガラスルーフを車両ボディ１４に取り付けることが可能となる。
【００２４】
車両ボディ１４に構成部品を取り付けた後で産業ロボット２４が再び車両ボディ１４から連結解除されると、産業ロボット２４は輸送プラットフォーム２２によってその他の任意の望ましい作業場所に運ばれる。つまり、この輸送プラットフォーム２２は、コンベヤベルト１２、１８とは無関係に、レール接続なしに移動可能である。このことにより、組立て装置２０を使用する場合、非常に大きな柔軟性が生じる。レール接続のない、組立て装置２０の可能な移動経路３０の例が図１に示されている。
【００２５】
この組立て装置２０の場合、輸送プラットフォーム２２の移動は、例えば、輸送プラットフォーム２２の下に配置されている、摩擦駆動を備えるエアクッションによって行うことができる。代替の方法として、例えば、コンベヤベルト１２、１８の速度に同期できる電気駆動を使用することもできる。この産業ロボット２４は、接続されている状態において、例えば搬送方向に作用する２つのダブルベローズシリンダなどにより輸送プラットフォーム２２に対して支持されているため、輸送プラットフォーム２２に対する産業ロボット２４の浮動範囲内において、プラットフォーム駆動と搬送装置との同期を簡単に実現することができる。
【００２６】
組立て装置２０を望ましい作業場所まで自律的に運ぶために、例えばＧＰＳ制御、フロアに取り付けたコイルによる制御、又は外部からの遠隔操作が可能なシステムなど、様々な無人システムを使用することができる。産業ロボット２４が第１のコンベヤベルト１２において第２のコンベヤベルト１８とは別の加工工程を行う場合、第１のコンベヤベルト１２で取り付ける構成部品３２は、移動の際に材料ステーション３４で受け取ることができる。補足又は代替の方法では、構成部品リザーバ（図示されていない）が組立て装置２０に接続され、組立て装置と一緒に作業場所に運ばれるように設定することができる。
【００２７】
特に図２から分かるように、産業ロボット２４はサポートプレート３６と堅く固定接続されている。このサポートプレート３６は、ベースプレート３８に対して高さを調整することができる。このために、サポートプレート３６とベースプレート３８との間には調整シリンダ４０が設けられている。産業ロボット２４のロボットアーム４２で特に重いガラス部品２８（例えば車両ボディ１４に取り付けるパノラマガラスルーフなど）を保持する場合、サポートプレート３６が大きく傾かないように補正シリンダ４４によって調整される。このために、補正シリンダ４４は、重いガラス部品２８の重さの力を補正する力をベースプレート３８に加える。ベースプレート３８は、さらに、ペアになっているショックアブソーバ４６と接続されており、これらのショックアブソーバは産業ロボット２４の急激な動きをその減衰作用によって防止する。
【００２８】
組立て装置２０には、その自律性を確保するためのその他のモジュール、例えば圧縮空気用アキュムレータ４８及びロボット制御５０などが取り付けられている。組立て装置２０のキャリア５２には、作業員を保護するための格子を取り付けることができ、この方法で、組立て装置２０の移動囲いに用いられる。代替の方法として、輸送プラットフォーム２２が、ローラーを備えた、コンベヤベルト１２、１８側にのみ開く保護ケージによって取り囲まれており、この保護ケージは組立て装置２０が移動する際に一緒に動かされる。この方法により、作業員が産業ロボット２４の移動範囲に入るのを防止するために、組立て装置２０の全移動範囲を囲い込む必要はなくなる。
【００２９】
重荷重用に設計された組立て装置２０を使って、代替駆動で使用する特殊なモジュールを取り付けることができる。これはエネルギーアキュムレータ、例えば電気自動車及び／又はハイブリッド車の駆動用蓄電池などであることができる。いわゆるプラグインバッテリは、１５０ｋｇの重量を有する場合がある。
【００３０】
さらに、エネルギー発生機（燃料電池スタックなど）を車両ボディ１４に取り付けるための組立て装置２０を設計することもできる。そのような燃料電池スタックは、８０ｋｇの重量を有する場合がある。
【００３１】
さらに、好ましいのは、この組立て装置２０が、代替駆動を備える車両を生産する際に用いるような試験システムの輸送及びセットアップのためにも設計されていることである。例えば、燃料電池車両における水素ラインの漏れテスト及びタンク圧力試験を実施するための全ての試験システムをこの組立て装置２０を使って使用場所まで運ぶことができる。この場合、産業ロボット２４は、配管システムから水素ガスが漏れ出ていないかどうかを点検することができる。燃料電池システムの配管システム及び／又は付属するクーラントラインの洗浄が可能な試験システムも、この組立て装置２０を使って輸送可能である。
【００３２】
この組立て装置２０のその他の適用範囲は、車両ボディ１４の内部の取付け範囲において、モジュールルーフ、インシュレータマット、スペアホイール用スペース、運転席、フロントモジュール、ウィンドウ、シートなどといった構成部品の取付けを含んでいる。さらに、組立て装置２０は、空洞部保護、継目シール及び／又はパッド又はフィリングの取付けなどのコーティングプロセスでも使用することができる。
【００３３】
図３は、少ない積載量用に設計されている組立て装置２０の、特にコストの低い代替の実施形態を示している。この実施形態の場合、積載量１６ｋｇまでを取り扱うために設計されている産業ロボット２４は重量が比較的小さいため、産業ロボット２４の浮動状態での支持は簡単に設計が可能である。ここでは、産業ロボット２４が低コストかつ単純なダブルベローズシリンダ５４の上に支持されている。このことにより、組立て装置２０が連結部品２６によって車両ボディ１４に固定接続されている場合、車両ボディ１４の動きはあらゆる自由度で行うことができる。
【００３４】
図３に示されている、低コストかつ技術的に簡単な小型の組立て装置２０バリエーションでは、この装置が、ラック５８を有し得る走行レール５６にガイドされている。代替の方法として、摩擦ホイール駆動を設けることもできる。組立て装置２０の車台６０は、レール６４でガイドされている摩擦の少ないホイール６２を有している。これらのホイール６２は、例えばポリキシメチレン（ＰＯＭ）などの熱可塑性物質から製造することができる。さらに、車台６０には、ダブルベローズシリンダ５４に圧縮空気を吹込むためのアキュムレータが組み込まれている。
【００３５】
図３に示されている組立て装置２０はコンパクトな寸法であることから、ドアの仮取付け、すなわちウィンドウ付き車両ドア、ウィンドウレギュレータ、ライニング部品などのドアモジュールの取付けに有利に使用することができる。
【００３６】
図３に示されている組立て装置２０の自重は小さいため、ドアモジュールのボルト固定時に、装着する車両ドアを支持するドアハンガーに組立て装置２０を接続することができる。産業ロボット２４が故障した場合、この組立て装置２０は作業員により簡単に手で脇に押しのけることができるため、同じステーションで作業員がドアモジュールの組み立てを行うことができる。
【００３７】
図３による小型の組立て装置２０は、さらに、特に空洞部保護の際に使用することもできる。図３に示されている組立て装置２０もまた、使用時に高い安全性を確保する保護ケージを取り付けることができる。
【００３８】
説明した組立て装置２０は、バッファセグメントを回避することによってホール及びステーションの最適な利用を可能にする。さらに、同一車両での作業員及び産業ロボット２４のフレキシブルな作業を行うことができる。オートマチックプロセスは製造ラインに沿って簡単に移動可能である。ライン生産において、間欠的なベルトセクションは必要ない。
【００３９】
この組立て装置２０によって提供されるモジュールシステムにより、テクノロジーを個々の課題にフレキシブルに適合させることができる。さらに、プロセス要求に関して、及びプラットフォームでもあり得る使用場所に関して、汎用的な使用可能性が生じる。可能な事前セットアップにより、生産ラインでの短いインテグレーション時間が確保される。特に、この組立て装置２０は、モジュール式の車両構造部分に使用することができる。
【００４０】
１０    組立てシステム
１２    第１のコンベヤベルト
１４    車両ボディ
１６    搬送方向
１８    第２のコンベヤベルト
２０    組立て装置
２２    輸送プラットフォーム
２４    産業ロボット
２６    連結部品
２８    ガラス部品
３０    移動経路
３２    構成部品
３４    材料ステーション
３６    サポートプレート
３８    ベースプレート
４０    調整シリンダ
４２    ロボットアーム
４４    補正シリンダ
４６    ショックアブソーバ
４８    圧縮空気用アキュムレータ
５０    ロボット制御
５２    キャリア
５４    ダブルベローズシリンダ
５６    走行レール
５８    ラック
６０    車台
６２    ホイール
６４    レール
【図１】
2013517150.tif 000003
【図２】
2013517150.tif 000004
【図３】
2013517150.tif 000005
【国際調査報告】
2013517150.tif 000006
2013517150.tif 000007
2013517150.tif 000008
2013517150.tif 000009
2013517150.tif 000010
2013517150.tif 000011
2013517150.tif 000012
2013517150.tif 000013
2013517150.tif 000014
2013517150.tif 000015