WO2004091867A1 - Bearbeitungsverfahren und bearbeitungsvorrichtung - Google Patents

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WO2004091867A1
WO2004091867A1 PCT/EP2004/003836 EP2004003836W WO2004091867A1 WO 2004091867 A1 WO2004091867 A1 WO 2004091867A1 EP 2004003836 W EP2004003836 W EP 2004003836W WO 2004091867 A1 WO2004091867 A1 WO 2004091867A1
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processing
carrier
units
processing units
machining
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PCT/EP2004/003836
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English (en)
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Inventor
Johann Hesse
Original Assignee
Kuka Schweissanlagen Gmbh
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Publication date
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Priority to US10/552,157 priority patent/US20070164009A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/02—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station
    • B23Q39/021—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station with a plurality of toolheads per workholder, whereby the toolhead is a main spindle, a multispindle, a revolver or the like
    • B23Q39/025—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station with a plurality of toolheads per workholder, whereby the toolhead is a main spindle, a multispindle, a revolver or the like with different working directions of toolheads on same workholder
    • B23Q39/026—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station with a plurality of toolheads per workholder, whereby the toolhead is a main spindle, a multispindle, a revolver or the like with different working directions of toolheads on same workholder simultaneous working of toolheads
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00—Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/08—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
    • A61P3/10—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0061—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors mounted on a modular gripping structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/04—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D207/10—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/16—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals

Definitions

  • the invention relates to a processing method and a processing device for components, in particular body components, with the features in the preamble of the main claim.
  • Such processing devices are from practice e.g. known as a welding robot. They consist of a multi-axis transport device in the form of an articulated arm robot and a tool, e.g. a welding tool.
  • a welding robot consist of a multi-axis transport device in the form of an articulated arm robot and a tool, e.g. a welding tool.
  • processing stations for body components in particular so-called geostations or framing stations for stapling the body components, to use stationary or movable lateral clamping frames for clamping the components, which can be equipped with several clamping tools.
  • these clamping frames can only be attached to the outside of the vehicle body or the body components, so that accordingly only external clamping is possible. This must be taken into account when designing the body and conceiving the manufacturing process.
  • the accessibility of the components for external welding robots or the like limited. It is not possible to clamp body components on the inside.
  • the invention solves this problem with the features in the main method and device claim.
  • Process engineering has the advantage that it has a multifunctional application. It forms one So-called multi-robots, which can carry out a wide variety of activities at different locations and in particular joining, clamping or machining points on the body components. This also makes it possible to carry out several joining processes on the inside of the vehicle body or the components. In particular, it is possible to tension the inside of a vehicle body.
  • each processing unit with its possibly exchangeable tool is independently movable and functional and can be freely programmed.
  • many different functions can be carried out independently of one another by the multi-robot or its processing units.
  • This also has the advantage that only one clamping device is required for all vehicle bodies to be manufactured, which only needs different programming when changing types.
  • Machining units can have a very large working area thanks to their freely selectable multiaxiality.
  • An appropriately adapted shape of the carrier is also helpful for this.
  • the use of small robots, preferably in the form of small articulated arm robots with six or more axes, is particularly advantageous here, especially since standard components can be used for this embodiment of the machining devices.
  • Robot hand all kinematic requirements can also be met for a change of component type. With the claimed small robots, it is not even necessary to change the location on the carrier. In the case of simpler processing units, a change of location and reassembly can alternatively take place on the carrier. Furthermore, it is possible to equip a processing station, for example a geostation or a framing station, with one or more of these multi-robots, which offers particular advantages for the accessibility of the body components.
  • the clamping effort on the outside of the body components can be reduced by an inside clamping technology, which improves and facilitates the accessibility of the body for other processing or process devices, for example welding robots or the like.
  • the multi-axis for example a geostation or a framing station
  • the multi-robot can place the carrier with the small robots in a suitable manner in the interior of the body.
  • the small robots there is an improved "accessibility to hidden or difficult-to-reach internal parts of the component to which an externally arranged welding robot or the like can hardly reach.
  • the outer dimensions of the carrier and the small robots for delivery can be reduced in such a way that they can be fed through openings in the component or in the body and placed in the interior.
  • the wearer In the working position, the wearer can move from the
  • Transport device can be kept floating or additionally supported at the free end or at another suitable location.
  • Axes take place. This allows the wearer and his small robots to be reoriented in different positions. '
  • Figure 1 is a perspective view of a
  • FIG. 2 a side view of the multi-robot
  • FIG. 3 a top view of the multi-robot from FIG. 2,
  • Figure 4 and 5 side and rear view of a
  • Figure 6 a plan view of the multi-robot in
  • Figure 1 shows a processing station (1) for components (2), which can have any suitable training.
  • it is a geostation or framing station for body components (2), for example side walls and base group, which are brought on a pallet or another suitable carrier into the processing station (1) by means of a conveyor (not shown) and are exactly in a position suitable for processing be positioned.
  • the processing station (1) can be part of a larger production system and can be integrated in a transfer line formed by several stations.
  • one or more outer clamping frames (4) for example the two side frames shown in FIG. 1, can be present, which are on the station frame (3) or alternatively on the pallet in a suitable manner and be docked with precise positioning.
  • processing devices 5, 12) are present in the processing station (1). These can be, for example, process devices, in particular the welding robots (12) shown, which are arranged externally and on the floor next to or on a portal above the body components (2) and the clamping frame (4).
  • the welding robots (12) are preferably designed as articulated arm robots with six or more axes, optionally also linear additional axes.
  • the robots (12) carry suitable and possibly interchangeable tools, for example welding devices, which, however, can also be designed in any other suitable manner.
  • At least one special processing device (5) in the form of a so-called multi-robot is arranged in the processing station (1).
  • the multi-robot (5) consists of a movable transportation means (6), which are preferably 'is formed as a transport robot. This is preferably an articulated arm robot with six rotary axes.
  • the transport robot (6) can, for example, be suspended from the station frame (3) as a portal robot and is therefore located at a central point above the transfer line and can therefore also be aligned centrally and in the direction of the longitudinal axis of the body components (2).
  • the transport device (6) can be designed in any other suitable manner, for example as a multi-axis linear unit.
  • the number of axles can also vary. At least two axes that can move independently of one another are advantageous.
  • the transport device ( ⁇ ) carries a docked multi-arm unit. This consists of at least one carrier (7) on which one or more multi-axis machining units (8, 9), each with at least one Tool (11) are arranged.
  • the carrier (7) is detachably connected to a suitable connection of the transport device (6), preferably the robot hand (13) of the transport robot.
  • an interchangeable coupling can be arranged here, which enables the carrier (7) to be exchanged automatically for another carrier or another tool.
  • the carrier (7) can be in one or more parts and is preferably rigid and rigid. It has an arbitrarily suitable shape that is adapted to the machining task.
  • the carrier (7) can alternatively consist of several movable relative to each other, e.g. foldable or telescopic, and lockable in the selected position parts with appropriate drives.
  • the carrier (7) is designed as an essentially straight box-shaped support beam with closed walls.
  • the carrier (7) can alternatively have a shape that is angled once or several times, curved and / or branched, e.g. have a Y shape, and have grid-like or braced walls.
  • the carrier (7) preferably has the elongated or elongated slender beam or rod shape shown.
  • the carrier (7) has several prepared and preferably flat mounting surfaces for the processing units (8, 9).
  • the cross section of the carrier (7) is preferably essentially rectangular and, as a result, offers various flat mounting surfaces on the side walls for any and also changeable ones
  • the carrier (7) can be designed as a plate or frame or the like.
  • the processing units (8, 9) are fixed or detachably connected to the carrier (7). They have at least two separate axes of movement and can be any have a suitable design.
  • the processing units (8, 9) can be arranged on different sides of the carrier (7) and can be present several times.
  • the processing units (8, 9) are preferably designed as small robots. These are six-axis articulated arm robots in mini format that are used for
  • Example have a load capacity of 2 to 10 kg and a height h of approx. 65 cm.
  • Figures 4 and 5 show such small robots (10). These are six-axis articulated arm robots which have a frame (14) fixed to the support (7), a carousel (15) pivotally mounted thereon, a rocker arm (16) rotatably mounted thereon and a boom (17) pivotably mounted on the rocker end. exhibit.
  • An automatic interchangeable coupling between the robot hand (13) and the tool (11) can also be present.
  • the small robot (10) shown can have additional axes, for example a seventh linear telescopic axis for the robot hand (13), which enables an extension movement relative to the arm (17). There may also be a linear axis between the frame (14) and the carrier (7) be, which enables a linear displacement of the entire small robot (10).
  • the drives (18) of the small robot (10) are not shown for the sake of clarity.
  • the tools (11) can be of any suitable type. It is preferably
  • the processing units (8, 9) and their tools (11) can be programmed individually and separately in their kinematics and function. They are preferably controlled from the transport device (6).
  • the end position of the processing units (8, 9) on the workpiece (2) can be maintained by control or regulating circuits, despite any mechanical tolerances or compliance in the multi-robot system.
  • the robot controller of the transport robot (6) can be used.
  • the processing units (8, 9) are also supplied with energy and other operating resources by the transport device (6) via the carrier (7).
  • the multi-robot (5) can be used in various ways in the processing station (1). He can go to
  • the small robots (10) can be folded in with their tools (11) in order to take up as little space as possible.
  • the transport robot (6) then positions the carrier (7) with the small robots (10) at a predetermined starting position in the interior of the body (21).
  • Figure 6 shows such a working position corresponding to Figure 1 in a schematic plan view.
  • the transport device (6) can keep the carrier (7) freely suspended in the working position.
  • support is possible by means of a support device (22) shown schematically in FIG. 2.
  • a stand or support (23) is provided at the work position in a suitable position, which can be arranged, for example, on the pallet or the support of the component (2), on a lateral clamping frame (4) or at another location.
  • the support (7) can also be supported directly on the component (2), for example in a component opening, on a component projection or the like.
  • the support can take place in a form-fitting manner in such a way that the support (7) can no longer move in the support position. This can be done, for example, by positively receiving the free end of the support in a corresponding manner
  • Stand opening take place.
  • a sphere (24) for example in the form of a joint, a cone or the like, can be located on the free end face or at another suitable location on the support (7).
  • the receptacle (25) can have, for example, the shape of a flat spherical shell, a cone opening, a semi-cylindrical channel or the like. In the ball arrangement shown in FIG.
  • the transport device (6) can rotate the carrier (7) about its longitudinal axis and also about the two other rotational spatial axes. In the case of a cone pairing, only rotation about the longitudinal axis of the carrier (7) is possible.
  • a channel-shaped receptacle (25) there can be a deliberate restriction on the mobility, depending on the direction in which the channel is open.
  • the receptacle (25) can be accessible from the front, from above and / or from the side.
  • the support (22) can have one or more degrees of freedom with rotational and / or translational Have axes. In addition to a rotating support, a supporting sliding guide is also possible.
  • each small robot (10) After taking the working position or, if necessary, supporting position, each small robot (10) can extend into its preprogrammed position and carry out the process assigned to it.
  • the small robots (10) can carry out different processes, for example a clamping and a welding process.
  • the multi-arm unit makes it possible to carry out clamping tasks at various points in the interior (21) of the vehicle body (2).
  • Small robot (8, 10) parts of the other side wall (19) of the body (2), an adjacent small robot (8, 10 ') carrying out machining operations in this component area.
  • the small robots (10) with their tools (11) can be folded in again and removed together with the carrier (7) from the vehicle body (2).
  • the processing device (5) can be present several times at the processing station (1). In this case, it can assume other positions and, for example, be arranged laterally and standing.
  • the number and arrangement of the processing units (8, 9) on the carrier (7) can vary. The same applies to the constructive Training and also controlling the
  • Machining units (8.9) These can be remote-controlled movement units with two or more axes, which are actuated and adjusted, for example, via Bowden cables on the carrier (7). They are driven by a suitable adjusting device on the transport device (6) or on the carrier (7).
  • the processing units (8, 9) and, if applicable, their tools (11) can have freely programmable surfaces and, if appropriate, have a memory effect. They can also be covered with a flexible plastic layer.
  • Processing station geostation component, body part station frame clamping frame processing device, multi-robot transport device, transport robot carrier processing unit, left processing unit, right small robot tool, clamping tool process device, welding robot robotic hand frame carousel swing arm boom drive side wall body side wall body interior body support device, support stand, support sphere, ball holder

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung (5) für Karosseriebauteile (2), welche einen mehrachsigen Transportroboter (6) aufweist, an dem mindestens ein Träger (7) mit ein oder mehreren mehrachsigen Bearbeitungseinheiten, vorzugsweise Kleinroboter (10) angeordnet ist. Die Kleinroboter (10) tragen unterschiedliche Werkzeuge und können einzeln gesteuert werden.

Description

BESCHREIBUNG
Bearbeitungsverfahren und Bearbeitungsvorrichtunq
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren und eine Bearbeitungsvorrichtung für Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs .
Derartige Bearbeitungsvorrichtungen sind aus der Praxis z.B. als Schweißroboter bekannt. Sie bestehen aus einer mehrachsigen Transporteinrichtung in Form eines Gelenkarmroboters und einem Werkzeug, z.B. einem Schweißwerkzeug. Aus der Praxis ist es bei Bearbeitungsstationen für Karosseriebauteile, insbesondere sogenannten Geostationen oder Framingstationen zum Heften der Karosseriebauteile ferner bekannt, zum Spannen der Bauteile stationäre oder bewegliche seitliche Spannrahmen zu verwenden, die mit mehreren Spannwerkzeugen ausgerüstet sein können. Diese Spannrahmen können allerdings nur außen an der Fahrzeugkarosserie bzw. den Karosseriebauteilen angesetzt werden, so dass dementsprechend nur ein äußeres Spannen möglich ist. Hierauf muss bei der Konstruktion der Karosserie und der Konzeption des Fertigungsprozesses Rücksicht genommen werden. Zudem wird die Zugänglichkeit der Bauteile für externe Schweißroboter oder dgl . eingeschränkt. Ein innenseitiges Spannen von Karosseriebauteilen ist nicht möglich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Bearbeitungstechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Die beanspruchte Bearbeitungsvorrichtung und
Verfahrenstechnik hat den Vorteil, dass sie einen multifunktionalen Einsatzbereich hat. Sie bildet einen sogenannten Multiroboter, der verschiedenste Tätigkeiten an unterschiedlichen Orten und insbesondere Füge-, Spannoder Bearbeitungsstellen der Karosseriebauteile durchführen kann. Hierdurch ist es zudem möglich, mehrere Fügeprozesse an der Innenseite der Fahrzeugkarosserie oder der Bauteile durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, eine Fahrzeugkarosserie innenseitig zu spannen.
Der Multiroboter hat den Vorteil, dass jede Bearbeitungseinheit mit ihrem ggf. wechselbaren Werkzeug eigenständig beweglich sowie funktionsfähig ist und frei programmiert werden kann. Hierdurch können viele unterschiedliche Funktionen unabhängig voneinander vom Multiroboter bzw. seiner Bearbeitungseinheiten ausgeführt werden. Dies hat zudem den Vorteil, dass für alle zu fertigenden Fahrzeugkarosserien nur noch eine einzige Spannvorrichtung benötigt wird, die bei einem Typenwechsel lediglich eine andere Programmierung braucht.
Die am Multiroboter angeordneten mehrachsigen
Bearbeitungseinheiten können Dank ihrer beliebig wählbaren Mehrachsigkeit einen sehr großen Arbeitsbereich haben. Auch eine entsprechend angepasste Formgebung des Trägers ist hierfür hilfreich. Der Einsatz von Kleinrobotern, vorzugsweise in Form von kleinen Gelenkarmrobotern mit sechs oder mehr Achsen, ist hierbei besonders vorteilhaft, zumal für diese Ausführung der Bearbeitungsvorrichtungen auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann. Über eine hochflexible Mehrachsigkeit mit sechs oder mehr Achsen, z.B. einer siebten Teleskopachse für die
Roboterhand, können auch für einen Typenwechsel der Bauteile alle kinematischen Erfordernisse erfüllt werden. Bei den beanspruchten Kleinrobotern ist nicht einmal eine Ortsänderung am Träger erforderlich. Bei einfacheren Bearbeitungseinheiten kann eine Ortsveränderung und ümmontierung am Träger alternativ stattfinden. Ferner ist es möglich, eine Bearbeitungsstation, z.B. eine Geostation oder eine Framingstation, mit ein oder mehreren dieser Multiroboter auszurüsten, was besondere Vorteile für die Zugänglichkeit der Karosseriebauteile bietet. Durch eine innenseitige Spanntechnik kann der Spannaufwand auf der Außenseite der Karosseriebauteile verringert werden, was die Zugänglichkeit der Karosserie für andere Bearbeitungs- oder Prozessvorrichtungen, z.B. Schweißroboter oder dergleichen, verbessert und erleichtert. Zudem lassen sich über die mehrachsigen
Kleinroboter Schweißprozesse oder andere Fügeprozesse an der Karosserieinnenseite leichter und besser durchführen. Zu diesem Zweck kann der Multiroboter den Träger mit den Kleinrobotern in geeigneter Weise im Innenraum der Karosserie platzieren. Für die Kleinroboter besteht eine verbesserte "Zugänglichkeit auch zu verborgenen oder schwer erreichbaren, innen liegenden Bauteilstellen, zu denen ein extern angeordneter Schweißroboter oder dergleichen kaum gelangen kann. Der Träger und die Kleinroboter können für die Zustellung in ihren äußeren Abmessungen derart verkleinert werden, dass sie durch Öffnungen im Bauteil bzw. in der Karosserie zugeführt und im Innenraum platziert werden können.
In der Arbeitsstellung kann der Träger von der
Transporteinrichtung frei schwebend gehalten oder zusätzlich am freien Ende oder an anderer geeigneter Stelle abgestützt werden. Hierbei kann ein feste Abstützung und Führung oder eine bewegliche Abstützung mit Freiheitsgraden in ein oder mehreren Richtungen oder
Achsen stattfinden. Dies erlaubt eine ümorientierung des Trägers und seiner Kleinroboter in verschiedene Lagen.'
In den ünteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer
Bearbeitungsstation mit einem Multiroboter,
Figur 2: eine Seitenansicht des Multiroboters,
Figur 3: eine Draufsicht des Multiroboters von Figur 2,
Figur 4 und 5: Seiten- und Rückansicht eines
Kleinroboters und
Figur 6: eine Draufsicht des Multiroboters in
Arbeitsstellung in einer Karosserie.
Figur 1 zeigt eine Bearbeitungsstation (1) für Bauteile (2), die eine beliebig geeignete Ausbildung haben kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Geostation oder Framingstation für Karosseriebauteile (2), zum Beispiel Seitenwänden und Bodengruppe, die auf einer Palette oder einem anderen geeigneten Träger mittels eines nicht dargestellten Förderers in die Bearbeitungsstation (1) gebracht und hier in bearbeitungsgerechter Lage exakt positioniert werden. Die Bearbeitungsstation (1) kann Teil einer größeren Fertigungsanlage sein und hierbei in eine von mehreren Stationen gebildete Transferlinie integriert sein.
Zum Spannen der Karosseriebauteile (2) in der Bearbeitungsstation (1) können ein oder mehrere äußere Spannrahmen (4), zum Beispiel die in Figur 1 gezeigten beiden Seitenrahmen vorhanden sein, die am Stationsgestell (3) oder alternativ an der Palette in geeigneter Weise und mit genauer Postitionierung angedockt werden. In der Bearbeitungsstation (1) sind mehrere Bearbeitungsvorrichtungen (5,12) vorhanden. Dies können zum Beispiel Prozessvorrichtungen, insbesondere die dargestellten Schweißroboter (12) sein, die extern und flurgebunden seitlich neben oder auf einem Portal über den Karosseriebauteilen (2) und den Spannrahmen (4) angeordnet sind. Die Schweißroboter (12) sind vorzugsweise als Gelenkarmroboter mit sechs oder mehr Achsen, gegebenenfalls auch linearen Zusatzachsen, ausgebildet. Die Roboter (12) tragen geeignete und ggf. wechselbare Werkzeuge, zum Beispiel Schweißvorrichtungen, die aber auch in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein können.
In der Bearbeitungsstation (1) ist mindestens eine besondere Bearbeitungsvorrichtung (5) in Form eines sogenannten Multiroboters angeordnet. Der Multiroboter (5) besteht aus einer beweglichen Transporteinrichtung (6), die vorzugsweise' als Transportroboter ausgebildet ist. Dies ist vorzugsweise ein Gelenkarmroboter mit sechs rotatorischen Achsen. Der Transportroboter (6) kann hierbei zum Beispiel als Portalroboter hängend am Stationsgestell (3) angeordnet sein und befindet sich dadurch an zentraler Stelle oberhalb der Transferlinie und kann somit auch mittig und in Richtung der Längsachse der Karosseriebauteile (2) ausgerichtet sein. Alternativ kann die Transporteinrichtung (6) in beliebig anderer geeigneter Weise, zum Beispiel als mehrachsige Lineareinheit ausgebildet sein. Die Achsenzahl kann ebenfalls variieren. Vorteilhaft sind mindestens zwei unabhängig voneinander bewegliche Achsen.
Die Transporteinrichtung (β) trägt eine angedockte Vielarmeinheit . Diese besteht aus mindestens einem Träger (7), an dem ein oder mehrere mehrachsige Bearbeitungseinheiten (8,9) mit jeweils mindestens einem Werkzeug (11) angeordnet sind.
Der Träger (7) ist mit einem geeigneten Anschluss der Transporteinrichtung (6), vorzugsweise der Roboterhand (13) des Transportroboters, lösbar verbunden. Hier kann insbesondere eine Wechselkupplung angeordnet sein, die einen automatischen Tausch des Trägers (7) gegen einen anderen Träger oder ein anderes Werkzeug ermöglicht. Der Träger (7) kann ein- oder mehrteilig sein und ist vorzugsweise starr und biegesteif ausgebildet. Er hat eine beliebig geeignete und an die Bearbeitungsaufgabe angepasste Form. Der Träger (7) kann alternativ aus mehreren relativ zueinander gesteuert beweglichen, z.B. klappbaren oder teleskopierbaren, und in der gewählten Position arretierbaren Teilen mit entsprechenden Antrieben bestehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Träger (7) als im Wesentlichen gerader kastenförmiger Tragbalken mit geschlossenen Wänden ausgebildet. Der Träger (7) kann alternativ eine ein- oder mehrmals abgewinkelte, gekrümmte und/oder ggf. verzweigte Form, z.B. eine Y-Form, und gitterartige oder verstrebte Wände haben. Vorzugsweise hat der Träger (7) die gezeigte längliche oder gestreckte schlanke Balken- oder Stangenform. Der Träger (7) besitzt mehrere vorbereitete und vorzugsweise ebene Montageflächen für die Bearbeitungseinheiten (8,9). Der Querschnitt des Trägers (7) ist bevorzugt im wesentlichen rechteckig und bietet hierdurch an seinen Seitenwänden verschiedene ebene Montageflächen für die beliebige und auch änderbare
Anordnung von Bearbeitungseinheiten (8,9). In weiterer Abwandlung kann der Träger (7) als Platte oder Rahmen oder dgl. ausgebildet sein.
Die Bearbeitungseinheiten (8,9) sind fest oder lösbar mit dem Träger (7) verbunden. Sie haben mindestens zwei getrennte Bewegungsachsen und können eine beliebig geeignete konstruktive Gestaltung haben. Die Bearbeitungseinheiten (8,9) können an verschiedenen Seiten des Trägers (7) angeordnet und dabei mehrfach vorhanden sein. An dem Tragbalken (7) des Ausführungsbeispiels von Figur 2 und 3 sind sie an den gegenüber liegenden und in der gezeigten Strecklage vertikalen Seitenwänden mit einem im Axialrichtung des Trägers (7) bestehenden Versatz oder Abstand zueinander angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform gibt es in der Draufsicht von Figur 3 drei linke Bearbeitungseinheiten (8) und drei rechte
Bearbeitungseinheiten (9), die jeweils in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind und zwischen linker und rechter Trägerseite auf Lücke gesetzt sind. In der Variante von Figur 6 sind zusätzlich ein oder mehrere Bearbeitungseinheiten auf der Oberseite und/oder Unterseite des Trägers (7) angeordnet.
Die Bearbeitungseinheiten (8,9) sind vorzugsweise als Kleinroboter ausgebildet. Hierbei handelt es sich um sechsachsige Gelenkarmroboter im Miniformat, die zum
Beispiel eine Traglast von 2 bis 10 kg und eine Bauhöhe h von ca. 65 cm haben. Figur 4 und 5 zeigen solche Kleinroboter (10) . Hierbei handelt es sich um sechsachsige Gelenkarmroboter, die ein stationär am Träger (7) befestigtes Gestell (14), ein hierauf schwenkbar gelagertes Karussell (15), eine an diesem drehbar gelagerte Schwinge (16) und einen am Schwingenende schwenkbar gelagerten Ausleger (17) aufweisen. Am Auslegerende ist eine dreiachsige Roboterhand (13) angeordnet, die das Werkzeug (11) trägt. Hierbei kann ebenfalls eine automatische Wechselkupplung zwischen Roboterhand (13) und Werkzeug (11) vorhanden sein. Der gezeigte Kleinroboter (10) kann Zusatzachsen besitzen, zum Beispiel eine siebte lineare Teleskopachse für die Roboterhand (13), die eine Ausfahrbewegung gegenüber dem Ausleger (17) ermöglicht. Außerdem kann eine Linearachse zwischen dem Gestell (14) und dem Träger (7) vorhanden sein, die eine lineare Verschiebung des gesamten Kleinroboters (10) ermöglicht. Die Antriebe (18) des Kleinroboters (10) sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt .
Die Werkzeuge (11) können von beliebig geeigneter Art sein. Vorzugsweise handelt es sich um
Bearbeitungswerkzeuge, insbesondere Fügewerkzeuge, z.B. Spannwerkzeuge, Schweißwerkzeuge, Klebewerkzeuge oder dergleichen. Die Bearbeitungseinheiten (8,9) und ihre Werkzeuge (11) sind in ihrer Kinematik und Funktion einzeln und getrennt voneinander programmierbar. Ihre Steuerung erfolgt vorzugsweise von der Transporteinrichtung (6) aus. Die Endposition der Bearbeitungseinheiten (8,9) am Werkstück (2) kann durch Steuer- oder Regelkreise beibehalten werden, trotz eventueller mechanischer Toleranzen oder Nachgiebigkeiten im Multiroboter-System. Für die Steuerung kann z.B. die Robotersteuerung des Transportroboters (6) herangezogen werden. Die Bearbeitungseinheiten (8,9) werden auch von der Transporteinrichtung (6) mit Energie und anderen Betriebsmitteln über den Träger (7) versorgt.
In der Bearbeitungsstation (1) kann der Multiroboter (5) in verschiedener Weise eingesetzt werden. Er kann zum
Beispiel mit seiner angedockten Vielarmeeinheit, d.h. dem Träger (7) und den Kleinrobotern (10), durch einen Fenster- oder Türausschnitt oder eine andere Öffnung in den Innenraum (21) der Fahrzeugkarosserie (2) einfahren. Hierbei können die Kleinroboter (10) mit ihren Werkzeugen (11) eingeklappt sein, um möglichst wenig Platz zu beanspruchen. Der Transportroboter (6) positioniert dann den Träger (7) mit den Kleinrobotern (10) an einer vorbestimmten Ausgangsposition im Karosserieinnenraum (21) . Figur 6 zeigt eine solche Arbeitsstellung entsprechend Figur 1 in schematischer Draufsicht. Die Transporteinrichtung (6) kann den Träger (7) in der Arbeitsstellung frei schwebend halten. Alternativ ist eine Abstützung mittels einer in Figur 2 schematisch dargestellten Stützeinrichtung (22) möglich. Hierfür ist an der Arbeitsstelle in geeigneter Position ein Ständer oder eine Stütze (23) vorgesehen, die z.B. an der Palette oder dem Träger des Bauteils (2) , an einem seitlichen Spannrahmen (4) oder an anderer Stelle angeordnet sein kann. Alternativ ist auch eine Abstützung des Trägers (7) direkt am Bauteil (2), z.B. in einer Bauteilöffnung, an einem Bauteilvorsprung oder dergleichen möglich. Die Abstützung kann formschlüssig erfolgen und zwar derart, dass sich der Träger (7) in der Stützstellung nicht mehr bewegen kann. Dies kann z.B. durch eine formschlüssige Aufnahme des freien Trägerendes in einer entsprechenden
Ständeröffnung stattfinden. Alternativ ist es möglich, den Träger (7) mit dem Transportroboter (6) in der Auflagerstellung zu bewegen und in unterschiedliche Winkellagen zu orientieren. Hierfür kann am freien Stirnende oder an anderer geeigneter Stelle des Trägers (7) eine Sphäre (24), z.B. in Form einer Fuge, eines Kegels oder dgl . angeordnet sein, welche mit einer entsprechend geformten Aufnahme (25) am Ständer (23) zusammen wirkt. Die Aufnahme (25) kann z.B. die Form einer flachen Kugelschale, einer Kegelöffnung, einer halbzylindrischen Rinne oder dgl. haben. Bei der in Figur 2 gezeigten Kugelanordnung kann die Transporteinrichtung (6) den Träger (7) um dessen Längsachse und außerdem um die beiden weiteren rotatorischen Raumachsen drehen. Bei einer Kegelpaarung ist nur eine Drehung um die Längsachse des Trägers (7) möglich. Bei einer rinnenförmigen Aufnahme (25) kann sich eine bewusste Einschränkung, der Drehbeweglichkeit ergeben, je nachdem, in welcher Richtung die Rinne offen ist. Die Aufnahme (25) kann von vorn, von oben und/oder von der Seite her zugänglich sein. Je nach Ausgestaltung kann die Abstützung (22) ein oder mehrere Freiheitsgrade mit rotatorischen und/oder translatorischen Achsen haben. Neben einer Drehabstützung ist auch eine abstützende Schiebeführung möglich.
Nach Einnahme der Arbeitsstellung oder ggf. Stützstellung kann jeder Kleinroboter (10) in seine vorprogrammierte Stellung ausfahren und dem ihm zugewiesenen Prozess durchführen. Die Kleinroboter (10) können hierbei unterschiedliche Prozesse, zum Beispiel einen Spann- und einen Schweißprozess durchführen. Durch die Vielarmeeinheit ist es möglich, auch im Innenraum (21) der Fahrzeugkarosserie (2) Spannaufgaben an verschiedenen Stellen zu erledigen.
In Figur 6 spannen z.B. zwei seitlich am Träger (7) angeordnete Kleinroboter (9,10) Teile der einen Seitenwand (20) der Karosserie (2) . Ein zwischen ihnen und auf der Oberseite des Trägers (7) angeordneter dritter Kleinroboter (9,10') führt dabei Bearbeitungsarbeiten, z.B. Schweißarbeiten an den gespannten Seitenwandteilen aus. Auf der anderen Trägerseite spannt in Figur 6 ein
Kleinroboter (8,10) Teile der anderen Seitenwand (19) der Karosserie (2) , wobei ein benachbarter Kleinroboter (8,10') Bearbeitungsvorgänge in diesem Bauteilbereich durchführt .
Nach Beendigung des Handhabungs- und/oder Bearbeitungsprozesses können die Kleinroboter (10) mit ihren Werkzeugen (11) wieder eingeklappt und mit samt dem Träger (7) aus der Fahrzeugkarosserie (2) entfernt werden.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Bearbeitungsvorrichtung (5) kann mehrfach an der Bearbeitungsstation (1) vorhanden sein. Sie kann hierbei andere Positionen einnehmen und zum Beispiel seitlich und stehend angeordnet sein. Die Zahl und Anordnung der Bearbeitungseinheiten (8,9) am Träger (7) kann variieren. Gleiches gilt für die konstruktive Ausbildung und auch die Steuerung der
Bearbeitungseinheiten (8,9). Dies können ferngesteuerte Bewegungseinheiten mit zwei oder mehr Achsen sein, die zum Beispiel über Bowdenzüge am Träger (7) betätigt und verstellt werden. Deren Antrieb erfolgt über eine geeignete Stellvorrichtung an der Transporteinrichtung (6) oder am Träger (7). Die Bearbeitungseinheiten (8,9) und gegebenenfalls ihre Werkzeuge (11) können frei programmierbare Oberflächen haben und gegebenenfalls einen Memory-Effekt besitzen. Sie können ferner mit einer flexiblen KunststoffSchicht überzogen sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
Bearbeitungsstation, Geostation Bauteil, Karosserieteil Stationsgestell Spannrahmen Bearbeitungsvorrichtung, Multiroboter Transporteinrichtung, Transportroboter Träger Bearbeitungseinheit, links Bearbeitungseinheit, rechts Kleinroboter Werkzeug, Spannwerkzeug Prozessvorrichtung, Schweißroboter Roboterhand Gestell Karussell Schwinge Ausleger Antrieb Seitenwand Karosserie Seitenwand Karosserie Innenraum Karosserie Stützeinrichtung, Abstützung Ständer, Stütze Sphäre, Kugel Aufnahme
Bauhöhe Kleinroboter

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Bearbeitungsvorrichtung für Bauteile (2), insbesondere Karosseriebauteile, mit einer mehrachsigen Transporteinrichtung (6) und mindestens einem Werkzeug (11) , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Transporteinrichtung (6) mindestens ein Träger (7) mit ein oder mehreren mehrachsigen
Bearbeitungseinheiten (8,9) mit mehreren Werkzeugen (11) angeordnet ist.
2.) Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Transporteinrichtung (6) als mehrachsiger Transportroboter ausgebildet ist.
3.) Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungseinheiten (8,9) als mehrachsige Kleinroboter (10) ausgebildet sind.
4.) Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungseinheiten (8,9) an verschiedenen Seiten des Trägers (7) angeordnet sind.
5.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungseinheiten (8,9) einzeln steuerbar sind.
6.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungseinheiten (8,9) von der Transporteinrichtung (6) aus steuerbar sind.
7. ) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Träger (7) als im wesentlichen gerader Tragbalken ausgebildet ist.
8.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kleinroboter (10) als sechsachsige Gelenkarmroboter ausgebildet sind.
9.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Bearbeitungseinheiten (8,9) an verschiedenen Seiten des Trägers (7) versetzt zueinander angeordnet sind.
10.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungseinheiten (8,9) austauschbare Werkzeuge (11) tragen.
11.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Werkzeuge (11) der Bearbeitungseinheiten (8,9) zumindest teilweise als Fügewerkzeuge ausgebildet sind.
12.) Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass für den Träger (7) eine zusätzliche Abstützung (22) vorgesehen ist.
13.) Bearbeitungsstation zum Bearbeiten von Bauteilen
(2), insbesondere zum Fügen von Karosseriebauteilen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Bearbeitungsstation (1) ein oder mehrere Bearbeitungsvorrichtungen (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 angeordnet sind.
14.) Bearbeitungsstation nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungsvorrichtung (en) (5) an einem Stationsgestell (3) angeordnet ist/sind.
15.) Bearbeitungsstation nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bearbeitungsvorrichtung (en) (5) als Portalroboter ausgebildet ist/sind.
16.) Verfahren zum Bearbeiten von kubischen Bauteilen
(2) , insbesondere Karosseriebauteilen, mittels einer mehrachsigen Transporteinrichtung (6) und mindestens einem Werkzeug (11) , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass von der Transporteinrichtung (6) mindestens ein Träger (7) mit ein oder mehreren mehrachsigen Bearbeitungseinheiten (8,9) und mit mehreren
Werkzeugen (11) in den Innenraum des Bauteils (2) eingeführt wird, wobei die Bearbeitungseinheiten (8,9) Bearbeitungsvorgänge an der Innenseite des Bauteils (2) durchführen.
17.) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Bauteil (2) an der Innenseite von ein oder mehreren
Bearbeiturigseinheiten (8,9) gespannt und von anderen Bearbeitungseinheiten (8,9) bearbeitet wird.
18.) Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Träger (7) mit den Bearbeitungseinheiten (8,9) durch eine Öffnung in das Bauteil (2) eingeführt wird.
19.) Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Träger (7) mit den Bearbeitungseinheiten (8,9) in der Arbeitsstellung durch eine Stützeinrichtung (22) zusätzlich abgestützt wird.
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