ITTO20130774A1 - Linea di assemblaggio di elementi di carrozzeria di autoveicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“LINEA DI ASSEMBLAGGIO DI ELEMENTI DI CARROZZERIA DI AUTOVEICOLI”

La presente invenzione si riferisce ad una linea di assemblaggio di elementi di carrozzeria di autoveicoli.

Come è noto, gli elementi di carrozzeria di autoveicoli, quali ad esempio fiancate, porte, telai o pavimenti, sono assemblati in linee automatizzate ad elevata produttività, comprendenti una pluralità di stazioni operative lungo le quali gli elementi di carrozzeria in lavorazione devono essere movimentati in successione.

Tali stazioni possono comprendere, a titolo meramente esemplificativo, stazioni di carico di componenti, stazioni di lavoro (assemblaggio, imbastitura, saldatura, ecc.) ed una stazione di scarico.

Sono note varie soluzioni per effettuare la movimentazione degli elementi di carrozzeria in lavorazione da ciascuna stazione alla successiva.

Tale soluzioni sono riconducibili essenzialmente a due tipologie.

Secondo una prima tipologia, gli elementi di carrozzeria in lavorazione sono portati da un traliccio di supporto o skid, il quale viene movimentato da una stazione alla successiva tramite sistemi continui di avanzamento a passo, ad esempio del tipo “alza e sposta”. Il ritorno degli skid da fondo a inizio linea è normalmente effettuato tramite sistemi di trasporto aerei disposti al di sopra della linea.

Le linee del tipo suddetto sono molto complesse e costose. Un altro inconveniente è costituito dall’ingombro, normalmente molto elevato. Inoltre, tali linee devono necessariamente svilupparsi lungo un percorso rettilineo, il che può costituire una limitazione qualora la linea debba essere installata negli spazi disponibili tra impianti di produzione preesistenti.

Una seconda tipologia di linee di produzione prevede la movimentazione diretta degli elementi di carrozzeria mediante robot di movimentazione. In questo caso si evitano a costi e ingombri del sistema di movimentazione degli skid, ma occorre dotare ciascun robot di movimentazione di un attrezzo di presa specifico per ciascun componente da movimentare. Inoltre, per ciascun attrezzo di presa occorre prevedere un ricambio a magazzino per evitare che un eventuale guasto possa bloccare l’intera linea. Infine, poiché la movimentazione avviene dall’alto, dopo il deposito dello skid è necessario attendere che il robot di movimentazione si porti fuori dal raggio di azione dei robot di lavoro prima che questi possano intervenire, il che penalizza il tempo-ciclo.

Scopo della presente invenzione è realizzare una linea di assemblaggio di elementi di carrozzeria di un autoveicolo, la quale sia priva degli inconvenienti connessi con le linee di assemblaggio note e sopra specificati.

Il suddetto scopo è raggiunto da una linea secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista in pianta dall’alto di una linea di assemblaggio secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista prospettica di un tratto della linea di figura 1, in scala ingrandita;

la figura 3 è una sezione trasversale della linea di figura 1;

la figura 4 è una vista in pianta dall’alto, parziale ed in scala ingrandita di un polso di un robot della linea di figura 1, in posizione di impegno con un traliccio di supporto tramite un attrezzo di presa;

la figura 5 è una vista prospettica dell’attrezzo di presa di figura 4;

le figure 6, 7 e 8 sono viste in elevazione dell’attrezzo di presa di figura 5, in diverse posizioni operative rispetto ad un traliccio di supporto.

Con riferimento alla figura 1, è indicata nel suo complesso con 1 una linea per l’assemblaggio di elementi di carrozzeria 2 di autoveicoli, ad esempio fiancate. La linea potrebbe realizzare elementi di carrozzeria di qualsiasi tipo, quali porte, telai, pavimenti.

Per chiarezza, si precisa che il termine “elemento di carrozzeria 2” viene qui utilizzato, per semplicità, per indicare, oltre all’elemento di carrozzeria finito, anche i relativi semilavorati in qualsiasi stato di lavorazione. La linea 1 comprende, in modo di per se noto, una pluralità di stazioni operative attraverso le quali l’elemento di carrozzeria 2 viene fatto avanzare in successione su un rispettivo traliccio di supporto 3 o skid (fig. 2).

In particolare, la linea 1 comprende (a titolo puramente esemplificativo):

• Una stazione 4 di carico di uno stampato principale 2a dell’elemento di carrozzeria 2, ad esempio un rivestimento esterno, su un rispettivo skid 3; l’operazione di carico è convenientemente eseguita mediante un robot 5.

Una stazione 6 di carico di particolari e/o sottogruppi ausiliari sullo stampato principale (in sagoma) o sullo skid 3 (fuori sagoma); questa seconda operazione di carico è convenientemente realizzata manualmente.

Una pluralità di stazioni di lavoro 7, per l’assemblaggio dei particolari ausiliari sullo stampato principale, l’imbastitura e la saldatura; le operazioni di assemblaggio e saldatura sono realizzate da robot di lavoro R di tipo convenzionale.

Una o più stazioni intermedie di carico 8 intermedie, per il caricamento manuale o automatico di uno o più stampati ulteriori: ad esempio, nel caso in cui la linea sia adibita alla produzione di fiancate, è necessaria una stazione intermedia di caricamento delle ossature porta.

Una o più stazioni-polmone (buffer) 9 per l’accumulo temporaneo di elementi di carrozzeria 2, allo scopo di evitare interruzioni di produzione in caso di guasto in una delle stazioni.

Una stazione di scarico 10 degli elementi di carrozzeria 2 finiti, dalla quale essi possono essere trasferiti ad un impianto di trasporto aereo di tipo convenzionale, non illustrato.

La linea 1 è convenientemente predisposta per l’assemblaggio di elementi di carrozzeria 2 di diversi modelli di autoveicoli, ad esempio fino a quattro, in sequenza casuale. Per ciascun modello viene utilizzato uno skid 3 specifico.

Gli skid 3 vengono prelevati da una stazione 12 di prelievo degli skid posta in prossimità della stazione di carico 4 ad inizio linea, e depositati in una stazione 13 di deposito degli skid disposta in prossimità della stazione di scarico 10 a fondo linea.

La stazione 13 è collegata alla stazione 12 da una pluralità di binari di accumulo 14 paralleli tra loro, uno per modello e quindi nell’esempio in esame quattro.

Le stazioni di prelievo 12 e di deposito 13 sono convenientemente in fossa, ed i binari 14 sono anch’essi sotto pavimento (fig. 3).

Nella stazione 12 di prelievo degli skid un cassetto distributore 15, di tipo convenzionale, è atto a prelevare lo skid 3 corrispondente al modello da realizzare dal rispettivo binario di accumulo 14 e a disporlo in una zona di prelievo; analogamente, nella stazione 13 di deposito degli skid un cassetto distributore 16, di tipo convenzionale, è atto a prelevare lo skid 3 corrispondente al modello appena completato da una zona di deposito e ad inserirlo nel rispettivo binario di accumulo 14.

Il trasporto degli skid 3 da ciascuna stazione alla successiva è realizzato mediante robot di movimentazione 20 del tipo “pick and place”.

In particolare, un primo robot di movimentazione 20 è disposto tra la stazione 12 di prelievo degli skid 3 e la stazione 4 di carico dello stampato principale 2a, un secondo robot di movimentazione 20 è disposto tra questa stazione e la successiva stazione di lavoro 7, e così via. Un ultimo robot di movimentazione 20 è disposto tra la stazione di scarico 10 e la stazione 13 di deposito degli skid.

Gli skid 3 vengono “abbandonati” dal robot di movimentazione 20 sulla stazione di destinazione. Allo scopo ciascuna stazione, ad esempio una stazione di lavoro 7 (fig. 3), è provvista di un’attrezzatura di supporto configurata per ricevere gli skid 3 di tutti i modelli. Tale attrezzatura può essere per esempio costituita da una tavola rotante 36 ad asse orizzontale, avente un numero di facce 37 pari al numero dei modelli previsti per la linea. Ciascuna faccia 37 è dotata di attrezzi di supporto 38 dedicati allo skid 3 di uno specifico modello, ed in particolare atti a definire un supporto isostatico per lo skid stesso.

Ciascun robot di movimentazione 20, dotato di un sufficiente numero di gradi di libertà (assi), è provvisto di un polso 21 (figure 2 e 4) sul quale è montato un attrezzo di presa 22 (figura 5). Si osserva che l’attrezzo 22 è comune a tutti i modelli e non specifico, in quanto gli skid 3 dei vari modelli, pur diversi tra loro, sono tutti provvisti di una porzione di interfaccia 23 (figure 4-8) configurata in modo da cooperare con l’attrezzo 22. In questo modo, è sufficiente tenere a magazzino ricambi per un solo modello di attrezzo di presa.

L’attrezzo di presa 22 è illustrato in figura 5 e nelle figure 6-8 sono illustrate fasi successive dell’interazione tra l’attrezzo di presa 22 e la porzione di interfaccia 23 di uno skid 3.

In particolare, l’attrezzo di presa 22 comprende una struttura fissa 24 formata da un corpo principale 25 allungato cavo e due bracci fissi 26 di estremità estendentisi da opposte estremità del corpo principale verso il basso, divergenti tra loro.

Ciascun braccio fisso 26 porta alle propria estremità libera una coppia di rulli 28 disposti da parti trasversalmente opposte rispetto alla struttura fissa 24, e girevoli intorno ad un asse A comune e trasversale rispetto al corpo principale 25.

L’attrezzo di presa 22 comprende inoltre due bracci mobili 30 incernierati alle estremità del corpo principale 25 intorno a rispettivi assi B paralleli agli assi A. I bracci mobili 30 portano alle loro estremità libere rispettive coppie di rulli 31, disposti da parti trasversalmente opposte e girevoli intorno ad assi C comuni. I bracci mobili 30 sono comandati da un cilindro pneumatico 32 alloggiato nella struttura fissa 24 tramite un meccanismo di comando 33 a ginocchiera e sono mobili tra una posizione di apertura (figure 6 e 7) in cui i rulli 31 sono allontanati dai rispettivi rulli 28, definendo così una condizione di riposo dell’attrezzo di presa 22, ed una posizione di chiusura in cui i rulli 31 sono avvicinati ai rispettivi rulli 28, definendo così una condizione di bloccaggio sulla porzione di interfaccia 23 dello skid 3, come verrà descritto in maggiore dettaglio nel seguito.

Il meccanismo di comando 33 comprende un bilanciere 34 incernierato alla struttura fissa 24 intorno ad un asse D parallelo, complanare e mediano rispetto agli assi A, le cui estremità sono incernierate a rispettive biellette 35 intorno a rispettivi assi E, a loro volta incernierate ai rispettivi bracci mobili 30 intorno a rispettivi assi F (figura 6).

Il bilanciere 34 è comandato in rotazione dal cilindro pneumatico 32 ed è mobile tra una posizione di riposo obliqua (figure 6, 7) in cui “tira” i bracci mobili 30 tramite le biellette 35 nella posizione di apertura, ed una posizione di bloccaggio (figura 8) orizzontale in cui “spinge” i bracci mobili 30 tramite le biellette 35 nella posizione di chiusura. In quest’ultima posizione, gli assi E ed F sono complanari con gli assi A e l’asse C.

La porzione di interfaccia 23 di ciascuno skid 3 comprende una coppia di barre 40 parallele tra loro (fig. 4) estendentisi a sbalzo dallo skid stesso e spaziate di una distanza sostanzialmente pari alla distanza tra le estremità libere dei bracci fissi 26 dell’attrezzo di presa 22 e, per ciascuna barra 40, una coppia di staffe 41 rigidamente fissate alla barra stessa e provviste, ciascuna, di un’appendice 42 a T atta a cooperare con una rispettiva coppia di rulli 28, 31 dell’attrezzo di presa 22.

Più in particolare (v. dettaglio ingrandito in figura 6), ciascuna appendice 42 a T comprende un gambo 43 e una testa 44 espansa. I gambi 43 sono inclinati a 45° verso l’interno della porzione di interfaccia 33 e definiscono una superficie superiore 45 di appoggio per i rispettivi rulli 28 ed una superficie inferiore 46 di appoggio per i rispettivi rulli 31. La testa 44 di ciascuna appendice 42 è delimitata verso la superficie superiore 45 da una superficie verticale 47, e verso la superficie inferiore 46 da una superficie orizzontale 48.

L’attrezzo di presa 22 è provvisto di una flangia 49 per il collegamento al polso 21 (fig. 5), la quale può essere fissata al corpo principale 25 dell’attrezzo 22 in almeno due posizioni diverse, ad esempio su una parete frontale 50 e su una parete superiore 51.

Con riferimento nuovamente alla figura 1, il funzionamento della linea 1 è il seguente.

All’inizio del ciclo di produzione di un elemento di carrozzeria 2 di un dato modello di veicolo, il corrispondente skid 3 viene prelevato dalla stazione di prelievo 12 e disposto sulla tavola rotante 36 della stazione 4 da un primo robot di movimentazione 20. Qualora il modello prodotto nel ciclo precedente fosse diverso, prima di ricevere lo skid 3 la tavola rotante 36 deve essere ruotata nella configurazione corretta per il modello corrente.

Per effettuare il prelievo dello skid 3, il robot di movimentazione 20 porta l’attrezzo di presa 22 sulla verticale di una porzione di interfaccia 23 dello skid 3 (figura 6). L’attrezzo di presa 22 viene quindi abbassato in modo che i rulli 28 cooperino con rispettive appendici 42, appoggiandosi sulle superfici superiori 45 e realizzando un centraggio laterale grazie al contatto con le superfici verticali 47 (figura 7). A questo punto, azionando il cilindro pneumatico 32 il meccanismo di comando 33 porta i bracci mobili 30 nella posizione di chiusura, in cui i rulli 31 si dispongono, ciascuno, a contatto con la superficie inferiore 45 e con la superficie orizzontale 48 della rispettiva appendice 42 e realizzano un collegamento rigido tra l’attrezzo di presa 22 e lo skid 3.

Una sequenza di azionamenti inversa consente il disimpegno dell’attrezzo di presa 22 dalla porzione di interfaccia 23 dello skid 3.

In modo del tutto analogo, un secondo robot di movimentazione 20 preleva lo skid 3 dalla stazione 4 e lo deposita nella stazione 6 ove un operatore carica manualmente particolari e/o sottogruppi ausiliari. Anche in questo caso, come in tutte le stazioni successive, questa operazione deve essere preceduta dall’eventuale riposizionamento della tavola rotante 36 in caso di cambio di modello.

Un terzo robot di movimentazione 20 preleva lo skid 3 dalla stazione 6 e lo deposita nella successiva stazione di lavoro 7, ove uno o più robot di lavoro R eseguono operazioni di assemblaggio e/o saldatura.

Poiché la porzione di interfaccia 23 dello skid 3 si trova in una zona periferica dello skid esterna rispetto all’elemento di carrozzeria 2 in fabbricazione, il robot di movimentazione 20 al momento del deposito dello skid 3 si trova in una posizione “fuori ingombro”, cioè non interferente con il raggio di azione dei robot di lavoro R. Questi ultimi pertanto possono intervenie immediatamente, senza attendere che il robot di movimentazione 20 si porti fuori ingombro come avverrebbe qualora il robot di movimentazione 20 movimentasse l’elemento di carrozzeria 2 dall’alto secondo soluzioni della tecnica nota.

Il ciclo di assemblaggio viene completato trasferendo lo skid 3 da una stazione alla successiva, in modo analogo a quanto finora descritto, tramite i vari robot di movimentazione 20.

Dalla stazione di scarico 10 finale, lo skid 3 viene trasferito nella stazione di deposito 13 e da questa, tramite il cassetto distributore 15, nel rispettivo binario di accumulo 14.

Da un esame delle caratteristiche della linea 1 realizzata secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.

In primo luogo, l’impiego di robot di movimentazione 20 per la movimentazione degli skid 3 consente di evitare l’impiego di complessi sistemi di movimentazione continua, e di ridurre pertanto in modo sostanziale ingombri e costi della linea.

Poiché i robot di movimentazione 20 manipolano gli skid 3 e non direttamente gli elementi di carrozzeria 2, non sono necessari attrezzi di presa specifici per le varie stazioni ed i vari modelli. Un unico tipo di attrezzo di presa 22 può essere utilizzato da tutti i robot di movimentazione 20 in tutte le stazioni della linea, con evidenti risparmio per il costo dei ricambi a magazzino e grande economia di scala.

Inoltre, in questo modo è possibile fare operare i robot di movimentazione 20 fuori dal raggio di azione dei robot di lavoro R, e quindi ottimizzare il tempo-ciclo.

Altro vantaggio è costituito dalla possibilità che la linea di assemblaggio si sviluppi lungo un percorso non rettilineo; questo può essere utile nei casi in cui debba essere realizzata una nuova linea negli spazi lasciati liberi da impianti preesistenti.

La linea può gestire un certo numero di modelli in sequenza casuale con costi di attrezzaggio relativamente contenuti.

Il sistema di movimentazione descritto può anche essere applicato a linee preesistenti.

Risulta infine chiaro che alla linea descritta possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall’ambito di tutela delle rivendicazioni.

In particolare, la forma di attuazione delle attrezzature di supporto degli skid nelle stazioni, degli skid stessi e dell’attrezzo di presa possono variare rispetto all’esempio descritto. Le stazioni di prelievo e deposito degli skid, ed i binari di accumulo possono essere realizzati fuori terra.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Linea di assemblaggio di elementi di carrozzeria di autoveicoli, comprendente una pluralità di stazioni operative (4, 7, 8, 10) disposte in cascata tra loro ed un sistema di movimentazione per trasferire gli elementi di carrozzeria (2) in lavorazione lungo le linea tra le stazioni operative comprendente almeno una pluralità di tralicci di supporto (3) configurati per il supporto ed il fissaggio degli elementi di carrozzeria (2) in lavorazione, caratterizzata dal fatto che il sistema di movimentazione comprende una pluralità di robot di movimentazione (20) atti a prelevare i tralicci di supporto 839 da rispettive stazioni operative (4, 7, 8) ed a trasferirli a rispettive stazioni successive (7, 8, 10).
2. 2. Linea secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuno dei detti robot di movimentazione (20) è dotato di un attrezzo di presa (22), e che i tralicci di supporto (3) comprendono una porzione di interfaccia (23) configurata per cooperare con l’attrezzo di presa (22).
3. 3. Linea secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto di essere configurata per la produzione di una pluralità di modelli di autoveicolo in sequenza casuale, il sistema di movimentazione comprendendo, per ciascun modello, una pluralità di tralicci di supporto (3) specifici per il modello ed uguali tra loro.
4. 4. Linea secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che gli attrezzi di presa (22) dei robot di movimentazione (20) sono compatibili con i tralicci di supporto (3) di tutti i modelli.
5. 5. Linea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che gli attrezzi di presa (22) di tutti i robot di movimentazione (20) sono uguali tra loro.
6. 6. Linea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzata dal fatto che le porzioni di interfaccia (23) di tutti i tralicci di supporto (3) sono uguali tra loro.
7. 7. Linea secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzata dal fatto che ciascuna stazione operativa comprende un’attrezzatura di supporto (36) riconfigurabile provvista di mezzi di mezzi di supporto (38) specifici per ciascun tipo di traliccio di supporto (3) e selettivamente attivabili.
8. 8. Linea secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la detta attrezzatura di supporto riconfigurabile comprende una tavola (36) rotante provvista di una pluralità di facce (37) selettivamente posizionabili per supportare rispettivi tipi di traliccio di supporto (3), i detti mezzi di supporto (38) specifici per ciascun tipo di traliccio di supporto (3) essendo portati da rispettive facce (37).
9. 9. Linea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di stazioni operative disposte in successione lungo un percorso non rettilineo.
10. 10. Linea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 9, caratterizzata dal fatto di comprendere una stazione di prelievo (12) dei tralicci di supporto (3) ad inizio linea, una stazione di deposito (13) dei tralicci di supporto (3) a fine linea ed una pluralità di binari di accumulo colleganti la una stazione di deposito (13) stazione di prelievo (12), ciascun binario di accumulo(14) essendo configurato per alloggiare tralicci di supporto (3) di uno specifico modello.
11. 11. Linea secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che le dette stazioni di prelievo (12) e di deposito (13) ed i detti binari di accumulo (14) sono disposti sotto pavimento.
12. 12. Linea secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno alcune delle stazioni operative (7) comprendono robot di lavoro (R) atti ad eseguire lavorazioni sui detti elementi di carrozzeria (2), i detti robot di movimentazione (20) essendo disposti, in una posizione di prelievo o deposito di un traliccio di supporto (3) in una stazione operativa, al di fuori del raggio di azione dei detti robot di lavoro (R).
13. 13. Linea secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che le porzioni di interfaccia (23) dei tralicci di supporto (3) sono disposte in una zona periferica dei tralicci stessi per permettere ai robot di lavoro (20) di prelevare o depositare i detti tralicci di supporto (3) mantenendosi all’esterno del raggio di azione dei detti robot di lavoro (R).
14. 14. Linea secondo una delle rivendicazioni da 2 a 13, caratterizzata dal fatto che il detto attrezzo di presa comprende una struttura fissa (25) provvista di primi mezzi di contatto (28) atti a cooperare con la porzione di interfaccia (23) di un rispettivo traliccio di supporto (3) in una posizione di appoggio e centraggio relativo, almeno un organo mobile (30) provvisto di secondi mezzi di contatto (31) atti ad cooperare con la porzione di interfaccia (23) di un rispettivo traliccio di supporto (3) in una posizione di bloccaggio della stessa rispetto alla detta struttura fissa (24), e mezzi di comando (32, 33) per muovere l’organo mobile tra una posizione di risposo e la detta posizione di bloccaggio.
15. 15. Linea secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che i detti primi mezzi di contatto (28) sono definiti da primi rulli (28) portati dalla struttura fissa, e che i detti secondi mezzi di contatto sono definiti da secondi rulli (31) portati da una coppia di bracci (30) mobili ed atti a serrare con i primi rulli (28) rispettive appendici (42) della porzione di interfaccia (23) nella detta posizione di bloccaggio, detti mezzi di comando comprendendo un attuatore (32) ed un meccanismo di comando (33) a ginocchiera per trasferire il moto dall’attuatore (32) ai bracci mobili (30).