ES2320171T3 - Sistema para ensamblar estructuras de carroceria de vehiculos automoviles o subconjuntos de las mismas. - Google Patents
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Abstract
Sistema para ensamblar estructuras de carrocería de vehículos automóviles o subconjuntos de las mismas, del tipo que comprende: - una estación de ensamblaje de soldadura (1); - una línea transportadora (X), para transportar por lo menos parte de las estructuras a ensamblar en la estación de ensamblaje y para transportar las estructuras ensambladas desde la estación de ensamblaje; - por lo menos un par de bastidores (2) provistos de accesorios de localización y fijación (200) que se pueden situar en la estación de soldadura (1), a ambos lados de la línea transportadora (X) para localizar en posición y fijar la carrocería que se va a ensamblar; - unos medios de soldadura, para ensamblar la estructura situada en posición y fijarla en la estación de ensamblaje o de conformación; y - uno o más robots de manipulación (R) para trasladar cada uno de dichos bastidores de localización y fijación (2) entre una posición operativa en la estación de ensamblaje y una posición inoperativa, alejada con respecto a la estación de ensamblaje, en el que en la estación de ensamblaje (1), a ambos lados de la línea transportadora (X) están predispuestas dos estructuras rígidas (13) que son móviles en una dirección transversal con respecto a la línea transportadora (X) entre una posición abierta, en la que dichas estructuras (13) están dispuestas a una mayor distancia entre sí, y una posición cerrada, en la que dichas estructuras están dispuestas más próximas entre sí; y en el que cada una de dichas estructuras rígidas está provista de unos medios de acoplamiento (7) para recibir y soportar un respectivo bastidor de localización y fijación (2) en la estación de ensamblaje-soldadura, en el que dichos medios de acoplamiento están previstos para localizar en posición un respectivo bastidor lateral (2) con respecto a la estructura de soporte rígida (13) y para soportar el peso del respectivo bastidor lateral (2) comprendiendo dichos medios de acoplamiento por lo menos dos dispositivos de acoplamiento, previstos en cada estructura rígida (13) en posiciones espaciadas a lo largo de la dirección de la línea transportadora, definiendo cada dispositivo de acoplamiento (7) una cavidad de acoplamiento abierta hacia arriba para recibir un pasador (90) que sobresale hacia abajo desde una ménsula de soporte (11) del bastidor lateral de localización y fijación (2) y en el que cada estructura de soporte rígida (13) está provista de soportes (12), contra los cuales se apoyan dos columnas extremas (2B) del respectivo bastidor (2), cuando el bastidor (2) se aloja con cada pasador (90) en la correspondiente cavidad en la parte superior de dicha estructura (13) de modo que el bastidor (2) se mantenga vertical, estando dicho bastidor presionado contra dichos soportes (12) de la estructura rígida (13) cuando el bastidor (2) está sometido a una fuerza transversal a través de la línea transportadora (X) y dirigido hacia la parte exterior de la estación de ensamblaje-soldadura (1).
Description
Sistema para ensamblar estructuras de carrocería
de vehículos automóviles o subconjuntos de las mismas.
La presente invención se refiere a sistemas para
ensamblar estructuras de carrocería de vehículos automóviles o
subconjuntos de las mismas, del tipo que comprende:
- -
- una estación de ensamblaje-soldadura;
- -
- una línea transportadora para el transporte de por lo menos parte de las estructuras que se van a ensamblar a la estación de ensamblaje y para transportar las estructuras ensambladas fuera de la estación de ensamblaje;
- -
- un par de bastidores provistos de accesorios de localización y fijación, que se pueden situar en la estación de ensamblaje-soldadura en los dos lados de la línea para localizar en posición y fijar parte de la carrocería que se va a ensamblar;
- -
- unos medios de soldadura, para el ensamblaje de la estructura situada en posición y fijada en la estación de ensamblaje-soldadura; y
- -
- uno o más robots de manipulación, para transferir cada uno de dichos bastidores de localización y fijación entre una posición operativa en la estación de ensamblaje y una posición inoperativa, que está distante con respecto a la estación de ensamblaje.
Los sistemas que presentan las características
especificadas anteriormente se describen, por ejemplo, en los
documentos WO-A-9512515 y
WO-A-9532886. Dichos sistemas se
distinguen de otros sistemas de ensamblaje conocidos
sustancialmente porque los bastidores de localización y fijación
utilizados para permitir la soldadura por puntos de la carrocería
se desplazan por medio de robots y también por este motivo se
denominan "encuadradores robotizados".
En los sistemas de encuadramiento robotizados
del tipo especificado anteriormente, la carrocería del vehículo
automóvil es soldada por puntos en la estación de ensamblaje (o
"encuadradora") uniendo el panel del suelo de la carrocería,
que se alimenta en la estación de ensamblaje por la línea
transportadora, a los dos lados de la carrocería, que se soportan
por los bastidores de localización y fijación laterales citados
anteriormente. Por ejemplo, las partes laterales se pueden preparar
sobre los bastidores cuando estos últimos están en su posición
inoperativa, a distancia con respecto a la estación de soldadura.
Las partes laterales son cargadas sobre los bastidores por los
robots de manipulación citados anteriormente que las recogen desde
los transportadores adyacentes a la línea. Las partes de cada lado
están localizadas en posición y fijadas por medio de los accesorios
de localización y fijación, con los cuales está provisto cada
bastidor. Cuando una parte lateral está preparada sobre el
respectivo bastidor de soporte, este último se transporta a su
posición operativa en la estación de soldadura por medio de un
robot de manipulación. Para esta finalidad, el bastidor de soporte
está provisto de unos medios para acoplar la muñeca del robot de
manipulación, de modo que, en dicha etapa, el bastidor de soporte
funciona como herramienta de agarre (o "agarrador"), que el
robot de manipulación utiliza para manipular las respectivas partes
laterales de la carrocería. Cuando las partes laterales alcanzan la
posición operativa en la estación de soldadura, son ensambladas con
el chasis que está situado en ella, por medio de accesorios
adicionales de localización y fijación, que se pueden transportar
por la estructura fija de la estación de soldadura y/o por los
bastidores de localización y fijación. Unos elementos transversales
adicionales están situados asimismo en la misma colocación de
bastidores, que unen las dos partes laterales del vehículo
automóvil en la parte superior para poder proporcionar mayor
estabilidad sobre la estructura. De este modo, la estructura
posicionada y fijada está sometida a una serie de operaciones de
ensamblaje, normalmente operaciones de soldadura, por ejemplo,
soldadura eléctrica por puntos y/o soldadura láser. Normalmente,
los accesorios de soldadura son soportados por robots de
manipulación, que pueden ser, por lo menos en parte, los mismos
robots utilizados para la manipulación de los bastidores que, una
vez que los bastidores estén situados en su posición operativa, se
liberan de dichos bastidores y se equipan por sí mismos con
accesorios de soldadura para realizar las operaciones de soldadura
necesarias.
Una vez terminada la operación de soldadura, los
accesorios de fijación de los bastidores de posicionamiento se
llevan a una condición abierta, desacoplada de la estructura
soldada, de modo que esta última esté libre para ser transportada
desde la estación de soldadura por medio de la línea
transportadora.
Los sistemas de esta clase son también
flexibles; es decir, son también capaces de funcionar con diferentes
tipos o modelos de carrocería, alimentados a lo largo de una y la
misma línea. Diferentes modelos de carrocería implican una
diferencia conformación y/o posicionamiento de los accesorios de
localización y fijación predispuestos sobre los bastidores
laterales. Para esta finalidad, para cada modelo de carrocería se
proporciona un correspondiente par de bastidores, con los
accesorios de localización y fijación necesarios. Los robots de
manipulación sitúan, en la estación de ensamblaje o de colocación
de bastidores, el par de bastidores de soporte correspondiente al
tipo de carrocería que debe ensamblarse cada vez en la estación de
soldadura. Para esta finalidad, unos depósitos estacionarios están
predispuestos adyacentes a la estación de soldadura para diferentes
tipos de bastidores en correspondencia con diferentes tipos de
carrocería y, cuando sea necesario, los robots de manipulación
sitúan un bastidor de un tipo anteriormente utilizado de nuevo en un
depósito y recogen de otro depósito un nuevo tipo de bastidor de
soporte que corresponde a un nuevo tipo de carrocería, que debe
ensamblarse en la estación de ensamblaje de bastidores.
Un inconveniente del sistema que ha sido
desarrollado hasta ahora radica en el hecho de que exigen la
predisposición de una estructura para localizar y fijar la
carrocería que se va a ensamblar, que es suficientemente rígida
para garantizar la calidad necesaria para obtener una estructura
ensamblada que presente las características dimensionales
preestablecidas. Teniendo en cuenta las tolerancias de fabricación,
es posible, de hecho, que la carrocería se forme en la estación de
soldadura para presentar, por ejemplo, una anchura mayor que la
dimensión nominal, con la consecuencia de que, cuando se sitúa y
fija en la estación de soldadura, ejerce una fuerza sobre los
bastidores laterales de localización y fijación, que tiende a
alejarlos entre sí. La precisión de la geometría de la carrocería
soldada se determina, por un lado, por el hecho de que los
componentes transportados por cada bastidor están situados con
precisión en su posición con respecto al bastidor y por otro lado,
por el hecho de que cada bastidor está situado con precisión en su
posición cuando está en su posición operativa en la estación de
soldadura. Si dicha posición no está garantizada con precisión, por
ejemplo, por cuanto que la estructura de los bastidores no es
suficientemente rígida, presenta, como consecuencia, una falta de
calidad dimensional de las estructuras obtenidas. Por este motivo,
en los sistemas conocidos de la técnica anterior, los bastidores
laterales deben fabricarse con una estructura pesada y relativamente
voluminosa y/o están provistos de elementos en cruz en resalte que
se unen entre sí en la posición operativa de los dos bastidores
laterales para obtener una jaula de ensamblaje rígida (véase, por
ejemplo, el documento
WO-A-9964289), lo que implica un
aumento adicional en el peso así como algunas restricciones
adicionales para el diseñador, que debe evitar la interferencia
entre dichos elementos en cruz y las partes laterales de la
carrocería soportadas por los bastidores de soporte. En otros casos
(documento WO-A-9532886), se
considera la construcción de una jaula concreta que rodee la
carrocería en varios lados, con la consecuencia de que los
bastidores laterales de soporte deben presentar una estructura que
es incluso más voluminosa y pesada. Un mayor peso y una mayor
ocupación de espacio de los bastidores implica, además, mayores
dificultades de movimiento por medio de los robots de manipulación,
que deben dimensionarse consecuentemente para las cargas que se van
a manipular, con el consiguiente aumento en el coste final del
sistema.
El documento
US-A-5 184 766 da a conocer un
sistema para ensamblar estructuras de carrocería de vehículos
automóviles del tipo que comprende: una estación de
ensamblaje-soldadura; una línea transportadora, para
transportar por lo menos parte de las estructuras que se van a
ensamblar en la estación de ensamblaje y para transportar las
estructuras ensambladas fuera de la estación de ensamblaje; un par
de bastidores provistos de accesorios de localización y fijación,
que se pueden situar en la estación de soldadura, en los dos lados
de la línea, para localizar en posición y fijar la carrocería que
se va a ensamblar; unos medios de soldadura, para ensamblar la
estructura situada en posición y fijada en la estación de ensamblaje
o de colocación de bastidores y dos robots de manipulación para
transferir cada uno de dichos bastidores de localización y fijación
entre una posición operativa en la estación de ensamblaje y una
posición inoperativa, distante con respecto a la estación de
ensamblaje, de modo que en la estación de ensamblaje, en los dos
lados de la línea transportadora, estén predispuestas dos
estructuras rígidas, que son móviles en una dirección transversal
con respecto a la línea transportadora entre una posición abierta,
en la que dichas estructuras se establecen a una mayor distancia
entre sí y una posición cerrada en la que dichas estructuras están
más próximas entre sí y de modo que cada una de dichas estructuras
rígidas esté provista de medios de acoplamiento para recibir y
soportar un respectivo bastidor lateral de localización y fijación
en la estación de ensamblaje-soldadura, estando
previstos dichos medios de acoplamiento para localizar en posición
un bastidor lateral respectivo con respecto a la estructura de
soporte rígida, comprendiendo dichos medios de acoplamiento por lo
menos dos dispositivos de acoplamiento, previstos en cada
estructura rígida en posiciones separadas a lo largo de la dirección
de la línea transportadora, de modo que cada estructura de soporte
rígida esté provista de soportes.
El objetivo de la presente invención es resolver
los inconvenientes citados anteriormente. En particular, el
objetivo de la invención es dar a conocer un sistema de ensamblaje o
de colocación de bastidores del tipo indicado al principio de la
presente memoria descriptiva, que garantice una alta calidad
dimensional de las estructuras soldadas y que, al mismo tiempo,
está caracterizado porque utiliza bastidores de localización y
fijación de dimensiones relativamente pequeñas y de peso
relativamente bajo y en consecuencia, más fáciles de manejar.
Éstos y otros objetivos se alcanzan gracias a un
sistema que presenta las características estipuladas en la
reivindicación 1.
En el caso del sistema de acuerdo con la
invención, cuando un robot de manipulación transporta un bastidor
lateral para localización y fijación, desde su posición inoperativa
a su posición operativa, no lo deposita directamente en la posición
final para el ensamblaje de la carrocería sino más bien lo deposita
en la respectiva estructura rígida, predispuesta preliminarmente en
su posición abierta. Solamente después de que el robot de
manipulación haya dejado el bastidor lateral respectivo sobre dicha
estructura rígida, el bastidor lateral se transporta a su posición
operativa final por medio de un movimiento de las dos estructuras
rígidas hacia su condición cerrada, en la que están próximas entre
sí. En dicha condición, las partes laterales transportadas por los
dos bastidores laterales son localizadas y fijadas con respecto a un
panel de suelo presente en la estación de colocación de bastidores,
para permitir las operaciones de soldadura. Cada bastidor lateral se
soporta por la respectiva estructura rígida de modo que los
posibles esfuerzos mecánicos a los que se somete el bastidor como
resultado de su acoplamiento en la carrocería, para ser ensamblado,
se descargan sobre la estructura rígida. En consecuencia, el
bastidor de soporte lateral puede presentar también una estructura
relativamente ligera y no necesariamente con alta rigidez, puesto
que la imposibilidad de su deformación excesiva está garantizada
por su acoplamiento contra las superficies antagonistas
correspondientes de la estructura rígida sobre la que es
recibida.
Como ya se ha indicado, el sistema según la
invención es adecuado para ser utilizado, como los sistemas
conocidos de la técnica anterior, según la técnica en la que las
partes laterales de la estructura que se van a soldar se preparan
sobre los respectivos bastidores, cuando estos últimos están todavía
en su posición inoperativa. En el sistema de acuerdo con la
invención, esta operación se puede realizar cuando los bastidores de
soporte están en su posición remota desde la estación de soldadura
y, de acuerdo con una posible solución alternativa, cuando los
bastidores de soporte laterales han sido recibidos ya sobre las
respectivas estructuras rígidas y estas últimas están en su
condición abierta, en la que se disponen alejadas entre sí.
Evidentemente, no se descarta la posibilidad, para el sistema según
la invención, de su uso de acuerdo con una modalidad, también en sí
misma conocida, en la que la línea transportadora alimenta a la
estación de soldadura con estructuras de la carrocería ya
previamente ensambladas, es decir, que comprenden ya el panel del
suelo y las dos partes laterales, en cuyo caso los robots de
manipulación manejan bastidores laterales "vacíos" cuyos
accesorios para localización y fijación acoplan las partes
laterales de la carrocería cuando los bastidores alcanzan su
posición operativa final después del movimiento de cierre de las dos
estructuras rígidas.
Según otra característica de una forma de
realización preferida de la invención, cuando los dos bastidores
laterales están en su posición operativa final en la estación de
conformación, se pueden utilizar también para soportar un bastidor
frontal y/o un bastidor posterior, dispuestos en sentido
transversal con respecto a los bastidores laterales y soportando
accesorios de localización y fijación adicionales, diseñados para
acoplar la parte frontal y la parte posterior de la carrocería que
se va a ensamblar. En el caso de la presente invención, sin
embargo, dichos bastidores auxiliares no son requeridos por la
necesidad de rigidizar el sistema para localizar y fijar la
carrocería, teniendo en cuenta que esta rigidez está asegurada por
las estructuras rígidas de desplazamiento transversal citadas
anteriormente, pero simplemente por la posible ventaja de
predisponer accesorios de localización y fijación adicionales en
una posición adecuada para el acoplamiento de las partes frontal y
posterior de la carrocería.
Se debe resaltar la característica de que la
predisposición de dos estructuras transversalmente móviles en los
dos lados de la línea para transportar dos bastidores laterales a su
posición en la estación de soldadura para localizar y fijar la
carrocería que se va a soldar, es conocida en sistemas más
tradicionales, en los que los bastidores laterales no se desplazan
por medio de robots sino que son móviles sobre carriles y
controlados por unos medios motorizados a bordo de los bastidores o
a bordo de carros para ejercer tracción sobre los bastidores o de
cualquier otra manera predispuestos estacionarios y diseñados para
controlar el movimiento de los bastidores por medio de una
transmisión mecánica (véase, por ejemplo, los documentos
EP-B-0 642 878 y
EP-A-1 611 991 presentados a nombre
del presente solicitante). Sin embargo, la predisposición de
estructuras transversalmente móviles del tipo referido anteriormente
en un sistema de soldadura, en el que los bastidores de
localización y fijación se desplazan por medio de robots en contra
de un perjuicio técnico, puesto que la posibilidad de manipular los
bastidores, sin ninguna restricción en cuanto al recorrido que se
va a seguir, que se proporciona por sistemas robotizados de
colocación de bastidores con respecto a los bastidores móviles
sobre carriles, a primera vista hace innecesaria la predisposición
de las estructuras transversalmente móviles citadas anteriormente,
puesto que los robots son capaces de llevar los bastidores hasta su
posición operativa final para el ensamblaje de la carrocería. Esto
se prueba por el hecho de que todos los sistemas robotizados de
colocación de bastidor fabricados hasta ahora explotan, con
precisión, robots para llevar los bastidores a su posición
operativa final. De acuerdo con la presente invención, en cambio, se
considera la posibilidad, por primera vez, del uso de robots para
manipular los bastidores laterales para llevarlos no a su posición
operativa final, sino más bien a la posición de alojamiento sobre
las dos estructuras rígidas transversalmente móviles y a
continuación, son dichas estructuras las que llevan los bastidores a
la posición final para el ensamblaje de la carrocería, con las
ventajas que han sido examinadas anteriormente.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
siguiente descripción haciendo referencia a los dibujos adjuntos,
que se proporcionan meramente a modo de ejemplo no limitativo y en
los que:
- la Figura 1 es una vista en perspectiva de una
estación de colocación de bastidores para carrocerías de vehículos
automóviles, fabricada de acuerdo con las enseñanzas de la presente
invención;
- la Figura 2 es una vista en planta de la
estación de colocación de bastidores representada en la Figura
1;
- la Figura 3 es una vista en perspectiva,
ampliada, de un detalle de la estación de colocación de
bastidores;
- la Figura 4 es una vista en perspectiva
esquemática de otro detalle de la estación;
- las Figuras 5 y 6 son unas vistas en
perspectiva, a una escala ampliada, de dos detalles de la Figura
4;
- la Figura 7 es una vista en sección
transversal esquemática de la parte de la estación ilustrada en la
Figura 3;
- la Figura 8 es otra vista en perspectiva
esquemática de un detalle de la estación según la invención; y
- la Figura 9 es otra vista en perspectiva
esquemática de un detalle de la estación de acuerdo con la
invención.
En los dibujos, la referencia numérica 1
designa, como un conjunto una estación para la conformación de las
carrocerías de vehículos automóviles constituida por elementos
fabricados en chapa de acero prensada. La estación de
encuadramiento 1 está situada a lo largo de una línea
transportadora, indicada de forma esquemática con las flechas X en
la Figura 1, por medio de la cual los chasis de las carrocerías que
se van a soldar se alimentan en sucesión a la estación de
conformación 1 y por medio de la cual las carrocerías soldadas se
transportan fuera de la estación. El término "chasis" se
utiliza en la presente memoria para indicar la parte inferior de la
carrocería de un vehículo automóvil, constituido principalmente por
el panel del suelo y por la estructura para soportar el conjunto
del motor en la parte frontal del panel del suelo.
Los detalles con respecto a la estructura y
funcionamiento de la línea transportadora no se describen ni
ilustran en la presente memoria por cuanto que se pueden fabricar
de manera conocida y en tanto que no están comprendidos,
considerados en sí mismos, dentro del alcance de la presente
invención.
Según una técnica conocida por sí misma, cuando
un chasis alcanza y se detiene en la estación de soldadura, se
completa con la adición de las dos partes laterales de una
carrocería de vehículo automóvil y posiblemente con la adición de
elementos transversales que unen las partes superiores de los dos
lados. Una vez más, de acuerdo con una técnica conocida por sí
misma, las partes laterales de la carrocería se localizan en su
posición y se fijan en la estación de soldadura por medio de dos
bastidores laterales 2. Cada uno de dichos bastidores laterales 2
presenta una estructura metálica con una conformación que puede ser
claramente observada en la Figura 8 y está provisto de una
pluralidad de accesorios de localización y fijación 200. Dichos
accesorios no se ilustran en la Figura 8, por comodidad de
representación, pero son claramente visibles en las Figuras 1 a 4
y, a una escala ampliada, en la Figura 9. Los accesorios de
localización y fijación con los que están provistos los bastidores
laterales 2 se pueden fabricar de una manera conocida. Normalmente,
dichos accesorios disponen de un par de elementos de fijación
móviles que se desplazan con respecto entre sí entre una posición
de fijación abierta y una posición de fijación cerrada y presentan
una conformación adecuada para acoplar y localizar en su posición
las correspondientes partes de las chapas de acero con las que han
de ponerse en contacto. Se deduce de lo anterior que los accesorios
de localización y fijación dependen del tipo de carrocería que se
va a soldar. En consecuencia, si, como en el caso del ejemplo
ilustrado, la estación de soldadura debe funcionar con dos tipos
diferentes de carrocería de vehículo automóvil, es necesario
considerar la presencia de dos pares diferentes de bastidores
laterales 2, provistos de los accesorios necesarios de localización
y fijación, que son intercambiados con rapidez en la posición de
trabajo en la estación de soldadura para acoplar la carrocería que
se va a soldar, de acuerdo con el tipo de carrocería que cada vez
está en la estación.
Como puede observarse en las Figuras 1 y 2, la
estación de soldadura está predispuesta con una pluralidad de
robots de manipulación multieje R que desempeñan la función de
realizar soldadura eléctrica por puntos de la carrocería que es
cada vez montada en la estación de soldadura y la función de
desplazar cada bastidor lateral 2 entre la estación de soldadura y
una respectiva estación de almacenamiento, a una distancia de la
estación de soldadura para poder preparar, en dicha estación de
almacenamiento, el bastidor con la respectiva parte lateral de la
carrocería y/o para poder sustituir el bastidor que está en la
estación de soldadura de acuerdo con el tipo de carrocería que se
va a soldar. Para esta finalidad, cada bastidor 2 está provisto de
un elemento de agarre 3 (véase la Figura 5) con el que puede
acoplar, de una manera en sí misma conocida, una herramienta de
agarre 4, con la que está provisto cada robot R. En el ejemplo
concreto ilustrado, cada bastidor 2 presenta una estructura en
forma de bastidor (véase la Figura 8) con un elemento superior 2a y
un elemento inferior 2b unidos entre sí en los extremos por dos
elementos verticales 2b y unidos, además, entre sí en sus partes
intermedias por una columna central 2c. En la columna central 2c, en
una posición verticalmente media, está fijado el elemento de
acoplamiento 3. Cada robot de manipulación R es un robot multieje,
en sí mismo de un tipo conocido, con un brazo manipulador que
termina con una muñeca 5 que se puede acoplar de una manera en sí
misma conocida a una herramienta. Una o más estaciones de
herramienta 50 están previstas en la proximidad del área de la
estación, donde están almacenadas unas herramientas de agarre del
tipo designado por 4 en la Figura 5 o cabezales de soldadura
eléctrica por puntos. Cada estación de almacenamiento 50 está
provista de una plataforma 51 para soportar la herramienta
transportada por un brazo oscilante 52, que se puede accionar por
medio de un dispositivo accionador para soportar la herramienta en
una posición en la que sus conectores estén protegidos por debajo
de la plataforma 51. Cada robot de soldadura está programado para
equiparse por sí mismo con la herramienta adecuada en cada condición
operativa y en particular, para equiparse por sí mismo con un
bastidor lateral 2 o con un cabezal de soldadura, cuando sea
necesario para soldar una carrocería ensamblada en la estación de
ensamblaje y fijarse por medio de los accesorios de localización y
fijación transportados por los bastidores laterales que están en la
estación de soldadura.
Según se ha indicado con anterioridad, en el
caso del ejemplo completo ilustrado, la estación de soldadura está
provista de dos pares de bastidores laterales 2 en correspondencia
con dos diferentes tipos de carrocería que se va a soldar. Por este
motivo, cuatro estaciones fijas A, B, C y D están predispuestas en
la proximidad de la estación de soldadura para depositar los
bastidores laterales cuando no estén en la posición operativa.
Una estructura fija diseñada para recibir y
soportar un bastidor lateral 2 que está estacionado está
predispuesta en cada una de las estaciones A, B, C y D.
La Figura 9 ilustra concretamente la estructura
fija 6 de la estación A. Cada estructura fija 6 comprende una base
6A desde la cual emergen dos columnas 6B cuyos extremos superiores
presentan dos dispositivos de localización y soporte 7 para el
bastidor lateral 2. Según puede observarse en la Figura 6, que
ilustra el dispositivo 7 proporcionado en la parte superior de una
de las dos columnas 6B, unos soportes 8 están predispuestos en
dicha parte superior, sobre los que están montadas de modo que
puedan girar cuatro ruedas 9 dispuestas de forma cruzada (solamente
dos de las cuales son visibles en la Figura 6). Las ruedas 9 están
dispuestas en parejas una frente a otra y montadas en ejes dos a
dos paralelos entre sí, para definir entre ellos un espacio vacío
diseñado para recibir un pasador vertical 90, que sobresale hacia
abajo desde una placa horizontal 10 fijada mediante una ménsula de
soporte 11 a la estructura del bastidor 2 desde donde sobresale.
Cuando un bastidor 2 se coloca en la estación fija, se apoya con
sus placas 10 sobre las ruedas 9 en la parte superior de las
columnas 6B.
Según puede observarse en la Figura 6, el
espacio de acoplamiento está definido entre cuatro ruedas 9 montadas
de modo que tienen libertad para girar sobre la columna 6B y están
dispuestas de forma cruzada, de modo que dichas ruedas se disponen
en parejas una frente a otra y están montadas sobre unos ejes
horizontales mutuamente paralelos, siendo los ejes de un par
ortogonales con respecto a los ejes del otro par y dispuestos en uno
y el mismo plazo horizontal, de modo que el acoplamiento del
pasador 90, que se sobresale hacia abajo, soportado por el bastidor
2, dentro del espacio entre las ruedas 9, sirve de referencia
precisa de la posición del bastidor 2 con respecto a la estructura
6 en dos direcciones horizontales ortogonales entre sí. La
superficie horizontal inferior de la placa 10, soportada por dicha
ménsula 11, está diseñada para apoyarse sobre dichas ruedas, de
modo que descarguen sobre la estructura 6 el peso del bastidor 2 y
localicen con precisión la posición del bastidor 2 con respecto a
la estructura 6 en la dirección vertical. Si una de las dos columnas
6B está provista en la parte superior con el dispositivo 7
ilustrado en la Figura 6, la otra columna 6B está provista en su
parte superior con un dispositivo 7 idéntico al ilustrado en la
Figura 6, pero con la diferencia de que, en este caso, está
dispuesto solamente un par de ruedas 9 en posiciones opuestas entre
sí y concretamente, el par de ruedas que tienen unos ejes paralelos
al plano en el que están situadas las columnas 6B. De este modo, el
dispositivo 7 que está provisto de cuatro ruedas localiza en
posición el bastidor 2 con respecto a dos direcciones horizontales
mutuamente ortogonales, mientras que el otro dispositivo 7, con
solamente dos ruedas, impide cualquier rotación del bastidor 2 con
respecto a la otra columna que soporta el dispositivo 7 con cuatro
ruedas. Ambos dispositivos 7 localizan, entonces, el bastidor
verticalmente gracias a que las placas 10 se apoyan sobre las ruedas
de los dos dispositivos 7.
En dicha situación, el bastidor 2 mantiene una
configuración vertical, de tal modo que sus columnas extremas 2B se
apoyan en soportes 12 (Figura 9) que sobresalen desde las columnas
6B de la estructura estacionaria 6.
La Figura 9 ilustra un robot de manipulación
multieje en la etapa en la que está acoplado con el elemento de
agarre 3 soportado por el bastidor 2 situado en la estación fija A.
Una vez acoplado, el robot de manipulación R es capaz de elevar el
bastidor lateral 2, alejándolo de la estación fija A, para ponerlo
en la estación de soldadura, según se describirá con mayor detalle
a continuación.
Además, en el supuesto de que la estación de
soldadura siempre opere en una y la misma clase de carrocería, los
robots de manipulación, en cualquier caso, manipulan el
correspondiente par de bastidores laterales entre la posición
operativa en la estación de soldadura y la posición inoperativa en
las estaciones fijas del mismo tipo que el visible en la Figura 9.
De hecho, es precisamente en esta última situación cuando el
bastidor lateral 2 está preparado con un respectivo lado que se va
a ensamblar. Cuando el bastidor lateral 2 está en la posición
ilustrada en la Figura 9, los accesorios de localización y fijación
200 transportados se utilizan para la asociación al bastidor 2 de
un respectivo lado de la carrocería del vehículo, si está
constituido por un elemento único de chapa de acero o si está
constituido por varios elementos de chapa. La composición de los
elementos de las partes laterales del bastidor 2, que está en una
posición estacionaria, se puede realizar en cualquier forma
conocida, por medios manuales o por dispositivos automáticos. Una
vez realizada la preparación de las partes laterales del bastidor
2, que está en una posición estacionaria, un robot R puede captar el
bastidor 2 (según se ilustra en la Figura 9) y llevarlo a la
estación de soldadura, en la que el bastidor 2 es recibido y
soportado por una estructura de soporte rígida 13 sustancialmente
similar a cada una de las estructuras estacionarias 6 que han sido
descritas con anterioridad. Con referencia, en particular, a la
Figura 3, cada estructura 13 presenta una base 13A desde la cual
emergen dos columnas 13B que terminan en la parte superior con
dispositivos de acoplamiento y soporte 7 de un tipo idéntico al que
ya ha sido descrito anteriormente con referencia a las Figuras 6 y
9. Según se ha descrito con anterioridad, también en este caso los
dispositivos aseguran la localización precisa en posición del
bastidor 2 con respecto a la estructura 13, ambos en la dirección
de la línea X y en la dirección horizontal ortogonal a la línea X
así como en la dirección vertical.
La Figura 4 ilustra la etapa en la que el robot
de manipulación deposita un bastidor lateral 2 sobre la estructura
de soporte 13. La Figura 1 ilustra la etapa en la que un robot está
preparado para ajustar la posición de un nuevo bastidor 2 sobre la
estructura 13 y permanece a la espera con su bastidor por encima de
la estructura 13, mientras que el robot R situado en su proximidad
todavía debe recoger el bastidor 2 que está sobre la estructura
13.
Según puede observarse claramente en la Figura
3, están previstas dos estructuras 13 dispuestas en los dos lados
de la línea X. Las estructuras 13 están montadas de modo que se
puedan deslizar en una dirección transversal a la línea entre una
condición abierta, en la que están situadas a una mayor distancia
entre sí y una condición cerrada, en la que están dispuestas
próximas entre sí. Como puede observarse en la Figura 3, cada
estructura 13 está provista, en una posición correspondiente a su
base 13A, de dos pares de bloques deslizantes 14, montados de modo
que puedan deslizarse sobre carriles 15 fijados al suelo de la
estación. El movimiento de las dos estructuras 13, entre su
condición abierta y su condición cerrada, está controlada por medio
de un dispositivo de accionamiento de cualquier tipo conocido (no
representado).
Las dos estructuras 13 están en su condición
abierta cuando los robots de manipulación R deben situar sobre
ellas dos bastidores laterales 2 que soportan dos partes laterales
respectivas. Una vez terminada dicha operación, las dos estructuras
13 se llevan a su condición cerrada y se sitúan próximas entre sí
(Figura 7) de modo que las dos partes laterales soportadas por los
bastidores laterales 2 se unen al chasis que, mientras tanto, ha
estado soportado en la estación de soldadura por la línea
transportadora X y están en este caso situados en posición por
medio de accesorios de localización y fijación soportados por los
bastidores laterales 2 o posiblemente, por medio de accesorios de
localización y fijación soportados por la estructura fija de la
estación.
Cuando los bastidores laterales 2 están en su
posición dispuestos próximos entre sí para el ensamblaje de la
carrocería, los robots de manipulación R se utilizan, además, para
completar la estructura para localizar y fijar la carrocería con un
bastidor frontal auxiliar 16 y un bastidor posterior auxiliar 17,
comprendiendo cada uno una estructura cruzada, que se soporta en
sus extremos mediante unos accesorios para localizar y fijar los
dos bastidores laterales 2 y, a su vez, soporta unos accesorios
adicionales de localización y fijación, diseñados para acoplar y
fijar las partes frontal y posterior de la carrocería que se va a
soldar. Una vez que se hayan posicionado los dos bastidores
auxiliares 16, 17, la carrocería completa se localiza y fija en su
posición por medio de los accesorios de localización y fijación
soportados por los dos bastidores laterales 2 y por los bastidores
frontales o posteriores 16, 17, después de lo cual los robots R que,
mientras tanto, han estado provistos por sí mismos de herramientas
de soldadura, por ejemplo, cabezales de soldadura eléctrica por
puntos o de soldadura láser, realizan un número necesario de puntos
de soldadura para proporcionar una geometría estable en la
carrocería. Una vez realizada la operación de soldadura, los
accesorios de localización y fijación se abren y los bastidores
laterales 2 se desacoplan de la carrocería mediante el
desplazamiento de las dos estructuras 13 en su posición abierta de
modo que permitan la salida de la carrocería soldada desde la
estación por medio de la activación de la línea transportadora
X.
Según puede observarse en la Figura 3, también
los bastidores auxiliares 16, 17 están provistos de elementos de
acoplamiento 3 del mismo tipo de aquéllos con los que están
provistos los bastidores laterales para acoplamiento con las
herramientas de agarre de los robots.
Según puede observarse claramente en las Figuras
7 y 8, en la condición operativa, cuando las estructuras 13 están
una posición cerrada y los bastidores laterales 2 y los bastidores
frontal y posterior 16, 17 se acoplan, con sus accesorios de
localización y fijación 200, a la estructura de la carrocería, de
modo que cualquier esfuerzo mecánico al que se sometan los
bastidores laterales 2, por ejemplo, como resultado de una anchura
de la carrocería mayor que la anchura nominal, se descarga sobre la
estructura rígida 13 en áreas correspondientes a las de contacto
con los bastidores 2. Gracias el hecho de que las estructuras 13
están adecuadamente diseñadas para presentar una gran rigidez, los
bastidores laterales 2 pueden presentar una estructura
relativamente ligera y no voluminosa sin que ello perjudique la
precisión del posicionamiento de las partes que se van a soldar. De
hecho, son las estructuras 13 las que, gracias a su robustez,
garantizan que los accesorios de localización y fijación
permanezcan en la posición requerida, asegurando la calidad
dimensional de la estructura soldada. Al mismo tiempo, la
predisposición de los bastidores laterales 2, que son relativamente
ligeros y no voluminosos, facilita considerablemente su
manipulación con el robot R.
En consecuencia, como puede observarse, el
dispositivo según la presente invención presenta la ventaja de una
alta calidad de producción con el uso de medios relativamente
sencillos y de bajo coste.
Claims (6)
1. Sistema para ensamblar estructuras de
carrocería de vehículos automóviles o subconjuntos de las mismas,
del tipo que comprende:
- una estación de ensamblaje de soldadura
(1);
- una línea transportadora (X), para transportar
por lo menos parte de las estructuras a ensamblar en la estación de
ensamblaje y para transportar las estructuras ensambladas desde la
estación de ensamblaje;
- por lo menos un par de bastidores (2)
provistos de accesorios de localización y fijación (200) que se
pueden situar en la estación de soldadura (1), a ambos lados de la
línea transportadora (X) para localizar en posición y fijar la
carrocería que se va a ensamblar;
- unos medios de soldadura, para ensamblar la
estructura situada en posición y fijarla en la estación de
ensamblaje o de conformación; y
- uno o más robots de manipulación (R) para
trasladar cada uno de dichos bastidores de localización y fijación
(2) entre una posición operativa en la estación de ensamblaje y una
posición inoperativa, alejada con respecto a la estación de
ensamblaje,
en el que en la estación de ensamblaje (1), a
ambos lados de la línea transportadora (X) están predispuestas dos
estructuras rígidas (13) que son móviles en una dirección
transversal con respecto a la línea transportadora (X) entre una
posición abierta, en la que dichas estructuras (13) están dispuestas
a una mayor distancia entre sí, y una posición cerrada, en la que
dichas estructuras están dispuestas más próximas entre sí; y
en el que cada una de dichas estructuras rígidas
está provista de unos medios de acoplamiento (7) para recibir y
soportar un respectivo bastidor de localización y fijación (2) en la
estación de ensamblaje-soldadura,
en el que dichos medios de acoplamiento están
previstos para localizar en posición un respectivo bastidor lateral
(2) con respecto a la estructura de soporte rígida (13) y para
soportar el peso del respectivo bastidor lateral (2) comprendiendo
dichos medios de acoplamiento por lo menos dos dispositivos de
acoplamiento, previstos en cada estructura rígida (13) en
posiciones espaciadas a lo largo de la dirección de la línea
transportadora, definiendo cada dispositivo de acoplamiento (7) una
cavidad de acoplamiento abierta hacia arriba para recibir un
pasador (90) que sobresale hacia abajo desde una ménsula de soporte
(11) del bastidor lateral de localización y fijación (2) y
en el que cada estructura de soporte rígida (13)
está provista de soportes (12), contra los cuales se apoyan dos
columnas extremas (2B) del respectivo bastidor (2), cuando el
bastidor (2) se aloja con cada pasador (90) en la correspondiente
cavidad en la parte superior de dicha estructura (13) de modo que el
bastidor (2) se mantenga vertical, estando dicho bastidor
presionado contra dichos soportes (12) de la estructura rígida (13)
cuando el bastidor (2) está sometido a una fuerza transversal a
través de la línea transportadora (X) y dirigido hacia la parte
exterior de la estación de ensamblaje-soldadura
(1).
2. Sistema de ensamblaje según la reivindicación
1, caracterizado porque la cavidad de acoplamiento de por lo
menos uno de los dispositivos de acoplamiento se define entre cuatro
ruedas (9), montadas de modo que son libres para girar sobre dicha
estructura rígida (13) y dispuestas en sentido transversal, de modo
que dichas ruedas están dispuestas en pares situados uno frente a
otro y montados en ejes horizontales mutuamente paralelos, siendo
los ejes de un par ortogonales a los ejes del otro par y dispuestos
en uno y el mismo plano horizontal, de modo que la inserción del
pasador que sobresale hacia abajo soportado por el bastidor (2)
dentro del espacio entre las ruedas (9) localice, con precisión, la
posición del bastidor (2) con respecto a la estructura rígida (13)
en la dirección de la línea (X) y en una dirección horizontal que le
es ortogonal.
3. Sistema de ensamblaje según la reivindicación
2, caracterizado porque el pasador de acoplamiento sobresale
hacia abajo comenzando desde una superficie horizontal (10)
soportada por dicha ménsula de soporte (11) que está diseñada para
apoyarse sobre dichas ruedas, de modo que descargue sobre la
estructura rígida (13) el peso del bastidor (2) y localice, con
precisión, la posición del bastidor (2) con respecto a la estructura
rígida (13) en la dirección vertical.
4. Sistema de ensamblaje según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada una
de dichas estructuras rígidas transversalmente móviles (13)
comprende una base (13A) que es móvil sobre carriles (15) y un par
de columnas rígidas (13B) que se elevan desde la base y que
presentan unos extremos superiores, que no están unidos entre sí y
soportan los medios de acoplamiento (7) citados anteriormente.
5. Sistema de ensamblaje según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque unas
estructuras fijas (6) adyacentes a la estación de soldadura están
previstas para soportar los bastidores laterales (2) que están
predispuestos cada uno con unos medios de acoplamiento (7) para
recibir, soportar y localizar en posición por lo menos un bastidor
lateral (2), siendo dichos medios de acoplamiento idénticos a los
medios de acoplamiento previstos sobre dichas estructuras móviles
rígidas (13).
6. Sistema de ensamblaje según la reivindicación
5, caracterizado porque cada una de dichas estructuras fijas
(6) para soportar los bastidores (2), en su posición inoperativa,
comprenden una base fija (6A) y un par de columnas rígidas (6B) que
se elevan desde la base y que presentan unos extremos superiores no
unidos entre sí y que soportan los medios de acoplamiento (7)
citados anteriormente.
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