DE102009018619B4 - robot support - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils, bei dem a) ein Aufnahmeroboter (3) mit einer an einem Roboterarm befestigten Aufnahme (20; 28) das in der Aufnahme (20; 28) aufgenommene Bauteil in einer Bearbeitungsposition (15) hält, b) während das Bauteil in der Aufnahme (20; 28) mittels eines Bearbeitungswerkzeugs (10) bearbeitet wird, das bei der Bearbeitung auf die Aufnahme (20; 28) eine Bearbeitungskraft ausübt, die außerhalb der Aufnahme (20; 28) abgestützt werden muss, um das Bauteil in der Bearbeitungsposition (15) zu halten, c) und die Aufnahme (20; 28) oder der Roboterarm in der Bearbeitungsposition (15) an einer Stützeinrichtung (30) gegen die Bearbeitungskraft abgestützt wird oder werden, so dass der Roboterarm von der durch die Bearbeitungskraft erzeugten Belastung zumindest im Wesentlichen entlastet wird, wobei d) die Aufnahme (20, 28) an ihrer dem Bauteil abgewandten Rückseite oder unmittelbar der Roboterarm des Aufnahmeroboters (3) in einem Bereich des Roboterarms vor der am Roboterarm befestigten Rückseite der Aufnahme (20; 28) durch die Stützeinrichtung (30) abstützt wird, wobei der Aufnahmeroboter (3) die Aufnahme (20; 28) nicht abdockt und an der Stützeinrichtung (30) andockt.Method for machining a component, in which a) a receiving robot (3) with a holder (20; 28) attached to a robot arm holds the component received in the holder (20; 28) in a processing position (15), b) during the Component in the receptacle (20; 28) is processed by means of a processing tool (10) which, during processing, exerts a machining force on the receptacle (20; 28) which has to be supported outside the receptacle (20; 28) in order to produce the component to hold in the machining position (15), c) and the receptacle (20; 28) or the robot arm in the machining position (15) is or are supported on a support device (30) against the machining force, so that the robot arm is supported by the Machining force generated load is at least substantially relieved, d) the receptacle (20, 28) on its back facing away from the component or directly the robot arm of the receiving robot (3) in front of a region of the robot arm the back of the receptacle (20; 28) is supported by the support device (30), the receiving robot (3) not undocking the receptacle (20; 28) and docking on the support device (30).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen insbesondere in der Serienfertigung von Fahrzeugen, vorzugsweise Automobilen.The invention relates to a method and a device for processing components, in particular in mass production of vehicles, preferably automobiles.
In der Serienfertigung von Fahrzeugen werden Roboter zum Bearbeiten von Fahrzeugbauteilen eingesetzt, beispielsweise zum Fügen, Umformen oder auch Spanen. Die Roboter sind in Bearbeitungsstationen längs einer Fertigungslinie oder in einer allein stehenden Bearbeitungsstation angeordnet. So ist es beim Rollfalzen, einem für die Erfindung bevorzugten Bearbeitungsprozess, üblich, Bauteile in ortsfesten Falzbetten zu Verbundbauteilen zu fügen, beispielsweise zu Fahrzeug-Anbauteilen wie Türen, Motorhauben und Heckklappen. Ein besonders effizienter Prozess wird in der
Wird zusätzlich zur Forderung nach möglichst kurzen Taktzeiten, also hohem Bauteildurchsatz, Flexibilität hinsichtlich des Typs der zu bearbeitenden Bauteile gefordert, können mehrere Bearbeitungsstationen vorgesehen werden, eine Bearbeitungsstation pro Bauteiltyp. Allerdings erhöht sich der hierfür zu betreibende Aufwand proportional zur Anzahl der unterschiedlichen Bauteiltypen. Um den Aufwand zu reduzieren, beispielsweise durch Verwendung der gleichen Bearbeitungsroboter für unterschiedliche Bauteiltypen, sind Bearbeitungsstationen mit Wechseleinrichtungen für unterschiedliche Bauteilaufnahmen bekannt. So schlägt die
Bauteile werden auch bearbeitet, während sie in einer Bauteilaufnahme aufgenommen von einem Roboter gehalten werden, so beispielsweise nach der
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Die Aufnahme des Bauteils in einer von einem Roboter gehaltenen Aufnahme bereitet Probleme, wenn der Bearbeitungsprozess auf die Bauteilaufnahme Bearbeitungskräfte ausübt, die über die Bauteilaufnahme auf den Roboter übertragen werden. Die Roboterarme von Industrierobotern haben eine gewisse Nachgiebigkeit, so dass sie der Belastung entsprechend nachgeben. Die Belastung ist zum einen ungünstig für den Roboter, zum anderen ist die Bearbeitungsposition, in der der Roboter das Bauteil dem Bearbeitungswerkzeug darbietet, mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet. Ferner ist die Bauteilaufnahme in sich nachgiebig, wodurch die Unschärfe hinsichtlich der Bearbeitungsposition vergrößert wird.The inclusion of the component in a recording held by a robot poses problems when the machining process exerts machining forces on the component mounting, which are transmitted to the robot via the component mounting. The robot arms of industrial robots have a certain flexibility, so they give in according to the load. The load is on the one hand unfavorable for the robot, on the other hand, the machining position in which the robot presents the component to the machining tool, with a certain inaccuracy afflicted. Further, the component pickup is inherently compliant, thereby increasing the blur in the machining position.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, in der Bearbeitung von Bauteilen, insbesondere in Serienfertigungen von Fahrzeugen mit hohem Durchsatz, einen Wechsel des Typs der Bauteile in kurzer Zeit auf einfache Weise und somit flexibel zu ermöglichen, aber dennoch die Bearbeitungsgenauigkeit auch solcher Bearbeitungsprozesse zu gewährleisten, in denen beachtliche Bearbeitungskräfte auf das jeweilige Bauteil und die Bauteilaufnahme als äußere, nicht im Werkzeug selbst aufgenommene Kräfte ausgeübt werden.It is an object of the invention, in the machining of components, in particular in mass production of vehicles with high throughput, a change of the type of components in a short time in a simple manner and thus flexible to allow, but still to ensure the machining accuracy of such machining processes, in which considerable machining forces are exerted on the respective component and the component receiving as external, not absorbed in the tool itself forces.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einen Gegenstand nach Anspruch 12 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1 and an article according to
Die Erfindung vereint die Vorteile der Fertigung in stationären Bauteilaufnahmen mit den Vorteilen der Fertigung in Bauteilaufnahmen, die während der Fertigung von Robotern gehalten werden, indem die Bauteilaufnahme von einem Aufnahmeroboter gehandhabt, während der Bearbeitung aber von einer Stützeinrichtung abgestützt wird.The invention combines the advantages of manufacturing in stationary component mounts with the advantages of manufacturing in component mounts that are held during the manufacture of robots by the component pickup handled by a pick-up robot, while the processing is supported by a support device.
In einem Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils wird das in einer Bauteilaufnahme aufgenommene Bauteil von einem Aufnahmeroboter in einer Bearbeitungsposition gehalten, in der das Bauteil mittels eines Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet wird. Der Roboter kann die Aufnahme im abgestützten Zustand im Raum unbewegt halten oder auch bewegen, soweit die Stützeinrichtung im abgestützten Zustand Bewegungen zulässt. Der Begriff des Haltens beinhaltet im Sinne der Erfindung auch ein gesteuertes oder geregeltes Bewegen der Aufnahme. Die Bauteilaufnahme, die im Folgenden auch einfach nur als Aufnahme bezeichnet wird, ist an einem Roboterarm des Aufnahmeroboters befestigt und verbleibt für die Bearbeitung einer Serie gleicher Bauteile am Roboterarm. Die Erfindung unterstellt einen Bearbeitungsprozess, bei dem das Bearbeitungswerkzeug auf die Aufnahme eine äußere Bearbeitungskraft ausübt, die außerhalb der Aufnahme und des Werkzeugs abgestützt werden muss, um das Bauteil in der Bearbeitungsposition zu halten. Im Stand der Technik wird solch eine Bearbeitungskraft, die nicht nur innerhalb eines im Werkzeug über das Bauteil und die Aufnahme geschlossenen Kraftflusses wirkt, sondern Wirkung nach außen entfaltet, vom Roboter abgestützt mit den eingangs genannten Nachteilen.In a method for processing a component, the component received in a component receptacle is held by a pickup robot in a processing position in which the component is processed by means of a processing tool. The robot can hold the recording immobile in the supported state in space or even move, as far as the support device in the supported state allows movements. The term of holding in the context of the invention also includes a controlled or controlled movement of the recording. The component holder, which is also referred to below simply as a receptacle, is attached to a robot arm of the recording robot and remains for the processing of a series of identical components on the robot arm. The invention assumes a machining process in which the machining tool exerts on the receptacle an external machining force which has to be supported outside the receptacle and the tool in order to hold the component in the machining position. In the prior art, such an operating force, which not only acts within a force flow which is closed in the tool via the component and the receptacle, but also produces an outward effect, is supported by the robot with the disadvantages mentioned in the introduction.
Nach der Erfindung wird die Aufnahme oder der Roboterarm in der Bearbeitungsposition an der Stützeinrichtung in Wirkrichtung der Bearbeitungskraft abgestützt, so dass der Roboterarm von der durch die Bearbeitungskraft erzeugten Belastung zumindest im Wesentlichen entlastet wird. Er erfährt genauer gesagt durch diese Bearbeitungskraft zumindest im Wesentlichen erst gar keine Belastung. Zweckmäßigerweise ist die Stützeinrichtung auf den Bearbeitungsprozess so abgestimmt, dass sie die möglicherweise in wechselnder Richtung wirkende Bearbeitungskraft in Bezug auf deren hauptsächliche Wirkrichtung aufnimmt und der Aufnahmeroboter somit zumindest im Wesentlichen von der Bearbeitungskraft frei und in diesem Sinne entlastet ist. Die Stützeinrichtung kann ihre Stützfunktion dadurch erfüllen, dass sie die Aufnahme oder den Roboterarm stützt. Das Wort ”oder” wird hier wie auch stets sonst von der Erfindung im üblichen logischen Sinne als ”inklusiv oder” verwendet, umfasst also die Bedeutung von ”entweder ... oder” und auch die Bedeutung von ”und”, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser beiden Bedeutungen ergeben kann. Bezogen auf die Stützfunktion bedeutet dies, dass die Stützeinrichtung direkt entweder nur den Roboterarm oder direkt nur die Aufnahme oder gleichzeitig sowohl die Aufnahme als auch den Roboterarm direkt stützt. Bevorzugten Ausführungen entspricht es jedoch, wenn sie direkt nur die Aufnahme und über die Aufnahme und somit indirekt den Roboterarm stützt.According to the invention, the receptacle or the robot arm is supported in the machining position on the support device in the effective direction of the machining force, so that the robot arm is at least substantially relieved of the load generated by the machining force. More precisely, he learns by this processing power, at least substantially no burden. Conveniently, the support means is adapted to the machining process so that it receives the possibly acting in the changing direction processing force with respect to the main direction of action and the picking robot is thus at least substantially free of the processing power and relieved in this sense. The support means can fulfill its supporting function by supporting the receptacle or the robot arm. The word "or" is used here as always by the invention in the usual logical sense as "inclusive or", thus includes the meaning of "either ... or" and also the meaning of "and", as far as from the each concrete context can not exclusively give only one of these two meanings. With regard to the support function, this means that the support device directly either directly supports only the robot arm or directly only the receptacle or simultaneously both the receptacle and the robot arm. Preferred embodiments, however, it corresponds, if it directly supports only the recording and the recording and thus indirectly the robot arm.
Dass der Aufnahmeroboter die Aufnahme nicht abdockt und an der Stützeinrichtung andockt, die Aufnahme vielmehr am Roboterarm verbleibt, steigert die Flexibilität in Bezug auf Bauteiltypenwechsel. Für einen Wechsel von einem Bauteil eines ersten Typs auf ein Bauteil eines anderen, zweiten Typs muss der Aufnahmeroboter die an das Bauteil des ersten Typs angepasste Aufnahme nicht erst aufnehmen, sondern kann sie verzugslos zu einer Ablage bewegen, in der Ablage ablegen, vorzugsweise automatisch abdocken, und anstelle der abgelegten Aufnahme eine andere, an das Bauteil des zweiten Typs angepasste Aufnahme aufnehmen, vorzugsweise automatisch andocken. Er kann die neue Aufnahme gleich im Anschluss zur Stützeinrichtung bewegen und relativ zu dieser positionieren, so dass die neue Aufnahme von der Stützeinrichtung in der erläuterten Weise gestützt wird. Vorzugsweise sind die Stützeinrichtung und die Aufnahmen soweit aneinander angepasst, dass die unterschiedlichen Aufnahmen jeweils von der gleichen Stützeinrichtung abgestützt werden können. Bevorzugt sind die Aufnahmen in Bezug auf ihre Schnittstelle(n) mit der Stützeinrichtung untereinander gleich, während sie sich in Anpassung an die unterschiedlichen Bauteiltypen voneinander unterscheiden.The fact that the pick-up robot does not undock the receptacle and docks on the support device, the recording rather remains on the robot arm, increases the flexibility in terms of component type change. For a change from a component of a first type to a component of another, second type, the pickup robot does not have to first pick up the receptacle adapted to the component of the first type, but can move it without delay to a tray, place it in the tray, preferably automatically undock it , And record instead of the stored recording another, adapted to the component of the second type recording, preferably automatically dock. He can take the new picture right after the support move and position relative to this, so that the new receptacle is supported by the support means in the manner explained. Preferably, the support means and the receptacles are adapted to each other so far that the different receptacles can each be supported by the same support means. The receptacles are preferably identical to one another with respect to their interface (s) with one another, while they differ from one another in adaptation to the different component types.
Die Aufnahme wird an ihrer vom aufgenommenen Bauteil abgewandten Rückseite von der Stützeinrichtung abgestützt, da die Bearbeitungskräfte in vielen Anwendungen hauptsächlich von der dem Bauteil zugewandten Aufnahmeseite zur abgewandten Rückseite der Aufnahme wirken. Bevorzugt ist die Aufnahme an ihrer von dem aufgenommen Bauteil abgewandten Rückseite mit dem Roboterarm verbunden. Der Roboterarm kann die Aufnahme in vorzugsweise allen sechs Freiheitsgraden der Bewegbarkeit im Raum bewegen. Die Aufnahme ist vorteilhafterweise an einem Ende des Roboterarms befestigt.The receptacle is supported on its side facing away from the recorded component rear side of the support means, since the processing forces act in many applications mainly from the component facing the receiving side to the opposite rear side of the recording. The receptacle is preferably connected to the robot arm on its rear side remote from the accommodated component. The robotic arm can move the receptacle in preferably all six degrees of freedom of mobility in space. The receptacle is advantageously attached to one end of the robot arm.
In einfachen Ausführungen wird die Aufnahme von der Stützeinrichtung in der Bearbeitungsposition, genauer gesagt mit in der Arbeitsposition befindlichem Bauteil, zumindest im Wesentlichen unbeweglich abgestützt. In derartigen Ausführungen bildet die Stützeinrichtung eine einfache, nicht bewegliche, in sich nicht veränderliche Anlage, an der die Aufnahme im abgestützten Zustand anliegt, beispielsweise eine Auflage, auf der die Aufnahme aufliegt und bereits aufgrund der Schwerkraft, also ihres Gewichts, soweit fixiert ist, dass der Roboter nur noch geringe Haltekräfte aufbringen muss, um Bewegungen der Aufnahme relativ zur Stützeinrichtung sicher zu verhindern. Falls die Bearbeitungsposition für die Bearbeitung verändert werden soll, kann der Aufnahmeroboter die Aufnahme mit dem Bauteil kurzzeitig von der Stützeinrichtung abheben und anschließend mit anderer Ausrichtung relativ zur Stützeinrichtung erneut in der Bearbeitungsposition für die weitere Bearbeitung positionieren. In besonders einfachen Ausführungen wird das Bauteil während der Bearbeitung nicht bewegt und auch nicht durch Abheben, gegebenenfalls mit kurzzeitiger Unterbrechung der Bearbeitung umpositioniert. Die Stützeinrichtung kann mit einer Fixiereinrichtung ausgestattet sein, um die Aufnahme oder den Roboterarm zusätzlich zur Abstützung zu fixieren und von jeglicher Belastung entlasten.In simple embodiments, the receptacle is supported by the support device in the machining position, more precisely with the component in the working position, at least essentially immovably. In such embodiments, the support means forms a simple, non-movable, inherently non-variable system on which the receptacle rests in the supported state, for example, a support on which the receptacle rests and already due to gravity, so its weight, is fixed so far, that the robot only has to apply low holding forces in order to reliably prevent movements of the receptacle relative to the support device. If the machining position for the machining is to be changed, the receiving robot can temporarily lift the receptacle with the component from the support device and then reposition it with another orientation relative to the support device in the processing position for further processing. In particularly simple embodiments, the component is not moved during processing and not repositioned by lifting, possibly with a brief interruption of processing. The support device may be equipped with a fixing device to fix the receptacle or the robot arm in addition to the support and relieve of any burden.
In bevorzugten Weiterentwicklungen stützt die Stützeinrichtung die Aufnahme in der Bearbeitungsposition beweglich ab, lagert sie also beweglich. Der Aufnahmeroboter kann die Aufnahme vorzugsweise auch bei der Bearbeitung, d. h. unter der Einwirkung der äußeren Bearbeitungskraft, bewegen, entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich oder zeitweise kontinuierlich oder zeitweise diskontinuierlich, während die Stützeinrichtung die Aufnahme während des Bewegens ständig in Bezug auf die hauptsächliche Belastung durch Bearbeitungskräfte stützt. Auch in der Weiterentwicklung kann die Aufnahme insbesondere dadurch abgestützt werden, dass sie in der Bearbeitungsposition an der Stützeinrichtung anliegt, zum Zwecke des Bewegens nur vom Aufnahmeroboter gehalten wird und ansonsten frei anliegt. Insbesondere kann die Aufgabenverteilung zwischen Stützeinrichtung und Aufnahmeroboter so sein, dass der Aufnahmeroboter die Aufnahme in Bezug auf jeden Freiheitsgrad der Bewegbarkeit hält, den die Stützeinrichtung der Aufnahme im abgestützten Zustand lasst. Falls das Bauteil während der Bearbeitung oder zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten nicht bewegt wird oder für die gesamte Bearbeitung in der Stützeinrichtung unbewegt fixiert sein soll, hält der Aufnahmeroboter im Rahmen der genannten Aufgabenverteilung die Aufnahme relativ zur Stützeinrichtung und falls diese wie bevorzugt stationär angeordnet ist auch fix, also unbewegt, im Raum der Bearbeitungsstation. Stützt die Stützeinrichtung die Aufnahme beweglich ab, so dass diese im abgestützten Zustand wenigstens einen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit aufweist, so hält der Aufnahmeroboter die Aufnahme in Bezug auf diesen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit unbewegt oder bewegt sie in diesem Freiheitsgrad in der Bearbeitungsposition, beispielsweise zwischen zwei Bearbeitungsschritten oder unter der Einwirkung der äußeren Bearbeitungskraft, während die Stützeinrichtung die Aufnahme abstützt. In bevorzugten Ausführungen, in denen die Aufnahme an der Stützeinrichtung anliegt, lasst die Stützeinrichtung der Aufnahme vorzugsweise genau zwei Freiheitsgrade der Translation und einen einzigen Freiheitsgrad der Rotation, in Bezug auf die der Aufnahmeroboter die Aufnahme fix hält oder in denen er sie relativ zur Stützeinrichtung bewegt und bei der Bewegung hält. Er kann die Aufnahme auch in Bezug auf einen oder mehrere der zugelassenen Freiheitsgrade bewegen und in dem oder den dann noch verbleibenden Freiheitsgrad(en) fix halten.In preferred developments, the support device movably supports the receptacle in the machining position, thus supporting it in a movable manner. The recording robot can also record the recording preferably during the processing, d. H. under the action of the external machining force, either continuously or discontinuously or intermittently continuously or intermittently discontinuously, while the support means constantly supports the pickup during movement with respect to the main load of machining forces. Also in the further development, the receptacle can be supported in particular by the fact that it rests in the processing position on the support means, is held for the purpose of moving only by the pickup robot and otherwise rests freely. In particular, the distribution of tasks between the support device and the pickup robot may be such that the pickup robot holds the pickup with respect to any degree of freedom of movability that the support means of the pickup leaves in the supported state. If the component is not moved during the processing or between individual processing steps or should be fixed immovably for the entire processing in the support means, the receiving robot holds within the scope of said task distribution the recording relative to the support means and if this is arranged as preferred stationary and fixed, so unmoved, in the room of the processing station. If the support device movably supports the receptacle so that it has at least one degree of freedom of movability in the supported state, the receiving robot holds the receptacle stationary with respect to this degree of freedom of movability or moves it in this degree of freedom in the processing position, for example between two processing steps or under the influence of the external processing force, while the support device supports the recording. In preferred embodiments, in which the receptacle rests on the support means, the support means of the receptacle preferably leaves exactly two degrees of freedom of translation and a single degree of freedom of rotation with respect to which the receiving robot fixes the receptacle or in which it moves relative to the support means and stops at the movement. He may also move the recording in relation to one or more of the permitted degrees of freedom and fix it in the remaining degree of freedom (s).
Die Erfindung hat neben dem Verfahren auch eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils zum Gegenstand, die einen Aufnahmeroboter mit einem Roboterarm, eine an dem Roboterarm befestigte Aufnahme für das Bauteil, einen Bearbeitungsroboter mit einem Roboterarm und ein an dem Roboterarm des Bearbeitungsroboters befestigtes Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Bauteils umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Stützeinrichtung zum Abstützen der am Roboterarm des Aufnahmeroboters befestigten Aufnahme oder unmittelbar des Roboterarms des Aufnahmeroboters, wobei die Abstützung gegen eine vom Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung auf die Aufnahme ausgeübte äußere Bearbeitungskraft wirkt. Bei der Bearbeitungskraft handelt es sich wie bereits erwähnt um eine vom Bearbeitungswerkzeug ausgeübte Kraft, die ohne das Abstützen über die Aufnahme auf den Roboterarm des Aufnahmeroboters wirken würde. Bei Abstützung nur unmittelbar des Roboterarms wird dieser zweckmäßigerweise so nah als möglich bei der Aufnahme abgestützt, so dass solch eine Abstützung zumindest bezüglich der Belastung und Nachgiebigkeit des Roboterarms, der bevorzugt direkten Abstützung der Aufnahme nahe kommt.In addition to the method, the invention also relates to a device for machining a component, comprising a picking robot with a robot arm, a housing for the component fastened to the robot arm, a machining robot with a robot arm and a machining tool fastened to the robot arm of the machining robot for machining the robot Component comprises. The apparatus further comprises support means for supporting the receptacle attached to the robotic arm of the pickup robot or directly the robotic arm of the pickup robot, the support being against one from the processing tool acting on the recording external processing power acts during processing. The machining force, as already mentioned, is a force exerted by the machining tool that would act on the robot arm of the recording robot without supporting it via the receptacle. With support only directly of the robot arm, this is expediently supported as close as possible during the recording, so that such a support comes close at least with respect to the load and resilience of the robot arm, preferably direct support of the recording.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist flexibel im Hinblick auf die Möglichkeit den zu bearbeitenden Bauteiltyp zu wechseln. In bevorzugten Ausführungen ist für diesen Zweck die Aufnahme mittels einer Kupplung am Roboterarm befestigt, die ein rasches, automatisches Abdocken der Aufnahme vom Roboterarm gestattet. Die Vorrichtung umfasst ferner wenigstens zwei unterschiedliche Aufnahmen, nämlich die abzudockende Aufnahme für die Bauteile jeweils des ersten Typs und eine weitere Aufnahme für Bauteile jeweils des zweiten Typs. Der Roboterarm weist eine Kupplungshälfte der Kupplung auf, und die wenigstens zwei Aufnahmen weisen jeweils eine mit dieser Kupplungshälfte zusammenwirkende weitere Kupplungshälfte auf, wobei die Kupplungshälften der Aufnahmen vorteilhafterweise gleich sind, aber sich auch durchaus unterscheiden können, solange sie nur jeweils mit der Kupplungshälfte des Roboterarms zusammenwirken können, so dass der Aufnahmeroboter wahlweise entweder die eine oder die andere Aufnahme automatisch andocken kann. Für den Wechsel wird lediglich ein von Hause aus flexibel verwendbarer und nicht zuletzt auch im Hinblick auf die Kosten günstigerer Aufnahmeroboter benötigt, der vorteilhafterweise den üblichen Industrierobotern entsprechen kann. Derartige Roboter weisen eine ortsfest angeordnete Roboterbasis und davon abragend einen Roboterarm auf. Der Bearbeitungsroboter ist vorzugsweise ebenfalls solch ein üblicher Industrieroboter mit stationärer Roboterbasis und davon abragendem, im Raum beweglichen Roboterarm. Für den Typwechsel müssen lediglich Aufnahmen in ausreichender Anzahl und an jeweils einen der Bauteiltypen angepasst im Zugangsbereich des Aufnahmeroboters vorgehalten werden.The device according to the invention is flexible with regard to the possibility of changing the type of component to be processed. In preferred embodiments, for this purpose, the receptacle is fastened by means of a coupling to the robot arm, which allows a rapid, automatic undocking of the receptacle from the robot arm. The device furthermore comprises at least two different receptacles, namely the receptacle to be jacked off for the components of the first type in each case and a further receptacle for components of the second type in each case. The robot arm has a coupling half of the coupling, and the at least two receptacles each have a cooperating with this coupling half further coupling half, wherein the coupling halves of the receptacles are advantageously the same, but can also be quite different, as long as they only with the coupling half of the robot arm can interact, so that the recording robot can either dock one or the other recording automatically. For the change, only one home-use flexible and not least in terms of the cost of cheaper pickup robot is needed, which can advantageously correspond to the usual industrial robots. Such robots have a stationarily arranged robot base and a robot arm projecting therefrom. The processing robot is preferably also such a conventional robot-based stationary robot and projecting robot movable in space. For the type change only recordings in sufficient numbers and adapted to each one of the component types in the access area of the recording robot must be maintained.
In bevorzugten Ausführungen weist die Stützeinrichtung an einer Anlageseite eine Anlagefläche oder mehrere Anlageflächen zum Anlegen der Aufnahme und in oder neben der Anlagefläche oder den Anlageflächen einen Durchgriff oder eine Ausnehmung für den Roboterarm des Aufnahmeroboters auf. Weist sie den Durchgriff auf, so sind die Anlagefläche(n) und der Durchgriff so geformt und relativ zueinander angeordnet, dass der Roboterarm von einer der Anlageseite abgewandten Rückseite der Stützeinrichtung durch den Durchgriff greifen kann. Der Durchgriff ist vorzugsweise zu einer Seite hin offen, damit der Aufnahmeroboter seinen Roboterarm von dieser offenen Seite her in den Durchgriff bewegen kann, um die Aufnahme an die Anlagefläche(n) der Stützeinrichtung anzulegen. Weist die Stützeinrichtung in einer Anlagefläche lediglich eine Ausnehmung auf, so dass der Roboterarm die Stützeinrichtung nicht von der Rückseite her durchgreifen kann, so ist die Ausnehmung so geformt, dass der Roboterarm bei in der Arbeitsposition befindlichen Bauteil zumindest dann in der Ausnehmung aufnehmbar ist, wenn er im wesentlichen parallel zur Rückseite der Aufnahme weist.In preferred embodiments, the support device on a contact side on a contact surface or more contact surfaces for applying the recording and in or next to the contact surface or the contact surfaces on a passage or a recess for the robot arm of the recording robot. If it has the passage, the contact surface (s) and the passage are shaped and arranged relative to one another such that the robot arm can grip from the rear side of the support device, which faces away from the contact side, through the passage. The passage is preferably open to one side, so that the picking robot can move its robot arm from this open side into the passage to apply the recording to the contact surface (s) of the support means. If the support device has only one recess in a contact surface, so that the robot arm can not reach through the support device from the rear side, then the recess is shaped so that the robot arm can be received in the recess at least when the component is in the working position, if it has substantially parallel to the back of the recording.
Die Stützeinrichtung kann zwar grundsätzlich an einem weiteren Roboter oder gegebenenfalls mehreren weiteren Robotern angeordnet werden, vorteilhafterweise ist sie jedoch ortsfest an einem für den Aufnahmeroboter und den Bearbeitungsroboter zugänglichen Ort angeordnet.Although the support device can in principle be arranged on a further robot or, if appropriate, a plurality of further robots, it is advantageously arranged in a stationary manner at a location accessible to the picking robot and the processing robot.
Die Stützeinrichtung ist wie vorstehend zum Verfahren geschildert in Weiterentwicklungen dazu eingerichtet, die Aufnahme in der Bearbeitungsposition beweglich zu stützen, ihr also im abgestützten Zustand wenigstens einen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit zu lassen. Besonders bevorzugt bildet sie eine Anlagefläche, an der die Aufnahme im abgestützten Zustand anliegt, so dass sie in Richtung einer zu der Anlagefläche orthogonalen Achse abgestützt ist, die zweckmäßigerweise parallel zu der Hauptwirkungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs weist. Liegt die Aufnahme an einer Anlagefläche an, werden ihr ein translatorischer und zwei Freiheitsgrade der rotatorischen Bewegbarkeit genommen. Die verbleibenden drei anderen Freiheitsgrade der Bewegbarkeit werden durch die Stützeinrichtung vorzugsweise nicht blockiert. Für die Fixierung der Aufnahme in Bezug auf diese Freiheitsgrade oder die kontrollierte Bewegung in einem oder mehreren dieser verbleibenden Freiheitsgrade sorgt vorzugsweise der Aufnahmeroboter.The support device is as described above for the method in further developments adapted to support the recording in the machining position movable, so to leave her in the supported state at least one degree of freedom of mobility. Particularly preferably, it forms a contact surface, against which the receptacle rests in the supported state, so that it is supported in the direction of an axis orthogonal to the contact surface, which expediently points parallel to the main direction of action of the machining tool. If the recording on a contact surface, it will be taken a translatory and two degrees of freedom of rotational mobility. The remaining three other degrees of freedom of mobility are preferably not blocked by the support means. For fixing the recording with respect to these degrees of freedom or the controlled movement in one or more of these remaining degrees of freedom preferably provides the picking robot.
Um die Aufnahme in der Bearbeitungsposition bewegbar abzustützen, kann die Stützeinrichtung ein Gelenk aufweisen, vorzugsweise ein Drehgelenk oder ein Schubgelenk oder ein kombiniertes Dreh- und Schubgelenk, in dem eine Anlagestruktur oder sonstige Struktur der Stützeinrichtung relativ zu einer Basisstruktur der Stützeinrichtung beweglich gelagert ist. Die Aufnahme wird in derartigen Ausführungen der Stützeinrichtung an deren Anlage- oder anders wirkenden Stützstruktur abgestützt, so dass sie mit dieser im Gelenk oder den gegebenenfalls mehreren Gelenken relativ zur Basisstruktur beweglich ist. In einer alternativen Ausführung weist die Stützeinrichtung eine offene Lagerfläche auf, an die die Aufnahme anlegbar ist, beispielsweise von der Schwerkraft unterstützt horizontal oder zur Horizontalen geneigt auflegbar ist. Die offene Lagerfläche kann beispielsweise als pneumatische Lagerung wirken, indem in der Lagerfläche Düsen zum Ausstoß eines Druckgases und Bildung eines Gaspolsters, vorzugsweise Luftpolsters vorgesehen sind. Die offene Lagerfläche kann vorteilhafterweise mit Lagerelementen wie beispielsweise Rollen oder bevorzugter Kugeln gebildet sein, die relativ zu einer Anlagestruktur der Stützeinrichtung drehbar sind und an deren Mantel- oder Kugelflächen die Aufnahme mittels des Aufnahmeroboters angelegt werden kann.In order to movably support the receptacle in the machining position, the support means may comprise a joint, preferably a pivot joint or a sliding joint or a combined pivot joint, in which a bearing structure or other structure of the support device is movably mounted relative to a base structure of the support means. The receptacle is supported in such embodiments of the support device on their investment or otherwise acting support structure, so that it is movable relative to this in the joint or possibly more joints relative to the base structure. In an alternative embodiment, the support device has an open bearing surface, to which the receptacle can be applied, for example, supported by gravity horizontal or tilted inclined to the horizontal can be placed. The open storage area can For example, act as a pneumatic bearing by nozzles in the storage area for ejecting a compressed gas and formation of a gas cushion, preferably air cushion are provided. The open bearing surface can be advantageously formed with bearing elements such as rollers or more preferably balls, which are rotatable relative to a bearing structure of the support means and on the mantle or spherical surfaces recording by means of the recording robot can be created.
Die Stützeinrichtung kann aber auch wie bereits zum Verfahren erläutert, einfach eine Anlagefläche für eine unbewegte Abstützung der Aufnahme aufweisen.However, the support device can also, as already explained for the method, simply have a contact surface for a stationary support of the recording.
Die Stützeinrichtung kann eine Säule oder ein Pfosten sein, die oder der die Aufnahme nur an einer Stelle, quasi punktförmig abstützt. In einer ersten Erweiterung können mehrere Säulen oder Pfosten verteilt gemeinsam die Stützeinrichtung bilden, um die Aufnahme in der Bearbeitungsposition an mehreren Stellen lokal begrenzt und in diesem Sinne punktförmig zu stützen. Setzt sich die Stützeinrichtung aus mehreren Stützteilen zusammen, die voneinander beabstandet angeordnet sind, gelten die vorstehenden Ausführungen zur beweglichen Abstützung auch für jeden der Stützteile einzeln. Dies bedeutet, dass jeder einzelne Stützteil ein Gelenk oder eine offene Lagerfläche aufweisen kann.The support means may be a pillar or a post which supports the receptacle at one point or more, in a point-like manner. In a first extension a plurality of columns or posts distributed together form the support means to locally limited the recording in the processing position at several locations and in this sense punctiform support. If the support device consists of a plurality of support parts which are arranged at a distance from each other, the above embodiments for movable support also apply individually to each of the support parts. This means that each individual support part can have a hinge or an open bearing surface.
In der Aufnahme kann nur ein einziges Bauteil aufgenommen sein und bearbeitet werden. Es wird im Takt der Fertigung in die Aufnahme eingelegt, bearbeitet und anschließend entnommen, so dass im nächsten Takt der gleichen Serie mit dem nächsten typgleichen Bauteil in gleicher Weise verfahren werden kann. Ebenso kann mit einer Gruppe von Bauteilen verfahren werden, wobei in der gleichen Serie im Takt der Fertigung nacheinander typgleiche Bauteilgruppen bearbeitet werden. Soweit nur von einem Bauteil die Rede ist, werden beide Fälle eingeschlossen. Falls die Aufnahme eine Bauteilgruppe aufnimmt, ist das bezeichnete Bauteil eines der Gruppe, die wenigstens noch ein weiteres Bauteil umfasst.In the recording, only a single component can be recorded and edited. It is inserted into the recording in the cycle of production, processed and then removed, so that in the next cycle of the same series with the next identical component can be moved in the same way. Likewise, it is possible to proceed with a group of components, wherein in the same series in the cycle of production one after the other type-identical component groups are processed. As far as only one component is mentioned, both cases are included. If the receptacle accommodates a group of components, the designated component is one of the group which comprises at least one further component.
Die Erfindung ist wie bereits erwähnt insbesondere bei solchen Bearbeitungsprozessen mit Vorteil einsetzbar, in denen nennenswert äußere Bearbeitungskräfte auf die Bauteilaufnahme wirken, d. h. Bearbeitungskräfte, die über die Bauteilaufnahme in den Roboterarm eingeleitet werden, wenn eine erfindungsgemäße Abstützung nicht vorgenommen wird. Beispiele für derartige Bearbeitungsprozesse sind Spanbearbeitungen wie insbesondere Fräsen und Bohren, Umformprozesse wie etwa Prägen, Kanten, Biegen oder Bördeln, insbesondere Rollbördeln oder Rollfalzen, oder Stanzen, ebenso Schraub- und bestimmte Nietprozesse. Besonders bevorzugt findet die Erfindung beim Fügen von Bauteilen Verwendung, wie insbesondere dem genannten Rollfalzen, bei dem eine Falzrolle einen Bauteilflansch abfährt und diesen umlegt, so dass eine Falztasche gebildet wird, in die ein anderes Bauteil mit seinem Rand hineinragt, wodurch die Bauteile einer Fügegruppe relativ zueinander fixiert werden. Aufgrund der Erfindung können derartige Fügeprozesse mit einfachen Fügewerkzeugen durchgeführt werden. Um den Kraftfluss im Fügewerkzeug zu schließen, werden in vielen Anwendungen Rollenpaare aus Falzrolle und Gegenrolle eingesetzt. Mit der erfindungsgemäß eingesetzten Stützeinrichtung kann die Gegenrolle entfallen. Dies ist zum einen im Hinblick auf die Kosten für das Fügewerkzeug, zum anderen aber insbesondere im Hinblick auf den oftmals für die Gegenrolle nicht vorhandenen Platz von Vorteil und auch für die Bewegbarkeit relativ zum Bauteil. Falls die Aufnahme oder die mehreren Aufnahmen der Vorrichtung ein Falzbett oder jeweils ein Falzbett ist oder sind, kann solch eine Aufnahme eine Anlagefläche insbesondere für eine Sichtfläche oder mehrere Sichtflächen eines der zu fügenden Bauteile bilden. Das Überrollen von Bauteilsichtflächen mit einer Gegenrolle ist stets problematisch, da durch das Überrollen die Sichtfläche in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Erfindung ermöglicht daher auch eine besonders schonende Bearbeitung bei derartigen Fügeprozessen wie insbesondere dem Rollfalzen oder auch verallgemeinert dem Rollbördeln. Beim Fügen von zwei oder mehr Bauteilen wird das Rollbördeln zum Rollfalzen. Rollbördeln kann aber auch zur Anwendung gelangen, um einen Rand eines Bauteils ohne Fügeprozess nur einfach teilweise oder vollständig umzulegen. Das Rollbördeln kann mit einer Rolle, einer drehbaren Kugel oder auch nur mit einem am Werkzeug nicht beweglichen Gleitbördelelement ausgeführt werden.As already mentioned, the invention can be advantageously used, in particular, in such machining processes in which appreciably external machining forces act on the component mounting, ie. H. Machining forces that are introduced via the component holder in the robot arm when a support according to the invention is not performed. Examples of such machining processes are chip processing such as in particular milling and drilling, forming processes such as embossing, edges, bending or crimping, in particular roll crimping or roll hemming, or punching, as well as screwing and certain riveting processes. Particularly preferably, the invention finds use in the joining of components, such as in particular the Rollfalzen mentioned, in which a folding roller moves off a component flange and this umgelegt so that a folding pocket is formed, in which another component protrudes with its edge, whereby the components of a joining group be fixed relative to each other. Due to the invention, such joining processes can be carried out with simple joining tools. In order to close the power flow in the joining tool, roller pairs of folding roller and counter roller are used in many applications. With the support device used according to the invention, the counter roller can be omitted. This is on the one hand in terms of the cost of the joining tool, on the other hand but especially in view of the often not available for the counter-role space and also for the mobility relative to the component. If the receptacle or the plurality of receptacles of the device is or are a folding bed or in each case a folding bed, such a receptacle can form a contact surface, in particular for one or more visible surfaces, of one of the components to be joined. The rolling over of component visible surfaces with a counter-roller is always problematic, as the visible surface is affected by the rolling over. Therefore, the invention also allows a particularly gentle processing in such joining processes as in particular the roll hemming or generalized the roll flanging. When joining two or more components, the roll flanging becomes roll-folding. However, roll flanging can also be used to only partially or completely reposition an edge of a component without a joining process. The Rollbördeln can be performed with a roller, a rotatable ball or even with a tool not movable Gleitbördelelement.
Die Vorrichtung kann um einen oder mehrere weitere Aufnahmeroboter der genannten Art oder einen oder mehrere weitere Bearbeitungsroboter der genannten Art erweitert werden. Die mehreren Bearbeitungsroboter können insbesondere dafür eingerichtet sein, auf das gleiche Bauteil oder auf mehrere in der gleichen Bauteilaufnahme aufgenommene Bauteile am Ort der erfindungsgemäßen Stützeinrichtung einzuwirken. Die mehreren Aufnahmeroboter können insbesondere im Wechsel mit der gleichen Stützeinrichtung zusammenwirken. Die Vorrichtung kann zusätzlich oder statt mehrerer Aufnahmeroboter oder mehrerer Bearbeitungsroboter einen oder mehrere im Bearbeitungsfluss der Bearbeitungsposition nachgeordnete(n) Bearbeitungs- oder Aufnahmeroboter aufweisen, um das bearbeitete Bauteil oder den bearbeiteten Bauteilverbund aus der Aufnahme zu nehmen und gegebenenfalls weiter zu bearbeiten. Die Vorrichtung kann einen oder mehrere Handhabungsroboter aufweisen, die dem Aufnahmeroboter, der die Aufnahme in der Bearbeitungsposition hält, vorgeordnet sind oder ihm zuarbeiten. Solch ein zusätzlicher oder mehrere zusätzliche Handhabungsroboter kann oder können dafür eingerichtet sein, dass Bauteil oder mehrere Bauteile eines durch die Bearbeitung herzustellenden Bauteilverbunds in der Bauteilaufnahme anzuordnen. Wird in der Aufnahme jeweils eine Bauteilgruppe aufgenommen, um die Bauteile der Gruppe in der Bearbeitungsposition zu einem Bauteilverbund zu fügen, können die Bauteile der Gruppe jeweils einzeln nacheinander in der Aufnahme angeordnet werden oder, bevorzugter, bereits als geschachtelte Bauteilgruppe, in der die Bauteile in der Anordnung, die sie in dem zu schaffenden Verbund relativ zueinander einnehmen, bereits angeordnet, vorzugsweise geschachtelt sind. Die Aufnahme und der Aufnahmeroboter, an dem die Aufnahme befestigt ist, können auch dafür eingerichtet sein, dass jeweils nächste Bauteil oder die jeweils nächsten Bauteile eines zu schaffenden Verbunds automatisch aufzunehmen. Das Darbieten der Bauteilaufnahme im abgestützten Zustand und Anordnen des Bauteils oder der mehreren Bauteile in der dargebotenen Aufnahme mittels eines oder mehrere anderer Roboter wird allerdings bevorzugt.The device can be extended by one or more further pickup robots of the type mentioned or one or more further processing robots of the type mentioned. The plurality of processing robots may in particular be adapted to act on the same component or on a plurality of components received in the same component receptacle at the location of the support device according to the invention. The multiple pickup robots can interact in particular in alternation with the same support device. In addition to or instead of a plurality of pickup robots or a plurality of processing robots, the device may have one or more processing or pickup robots downstream of the processing flow of the processing position in order to remove the processed component or the processed component assembly from the receptacle and to process it further, if necessary. The device may include one or more handling robots that are upstream of or in front of the pickup robot holding the pickup in the processing position. Such an additional or several additional Handling robot can or can be set up to arrange the component or several components of a component assembly to be produced by the machining in the component receptacle. If in each case a group of components is received in the receptacle in order to join the components of the group in the processing position to a component assembly, the components of the group can each be arranged one after the other in the receptacle or, more preferably, already as a nested component group in which the components in FIG the arrangement they occupy relative to each other in the composite to be created, already arranged, preferably nested. The receptacle and the pickup robot, to which the receptacle is attached, can also be set up to automatically pick up the next component or the respectively next components of a composite to be created. However, presenting the component fixture in the supported state and placing the component or multiple components in the presented fixture by means of one or more other robots is preferred.
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.Advantageous features are also described in the subclaims and their combinations.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Figuren offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to figures. The features which become apparent on the figures form each individually and in each combination of features the subject-matter of the claims and also the embodiments explained above. Show it:
Der Fügeprozess wird bei einer Bearbeitungsposition
Entweder beim Positionieren des zweiten Bauteils oder im Anschluss daran in einem gesonderten Schritt nimmt der Handhabungsroboter
Im Zugangsbereich des Aufnahmeroboters
Die Bearbeitung ist wie gesagt im Beispielfall ein Rollfalzprozess oder beinhaltet zumindest einen Rollfalzprozess. Im Bearbeitungsbereich sind Bearbeitungsroboter
Die am Aufnahmeroboter
Um die Aufnahme
Die Vorrichtung umfasst auch noch einen Entnahmeroboter
Die Vorrichtung kann einen Typwechsel der Bauteile rasch und flexibel vollziehen. So können in den Ablagen
Die Bauteilaufnahmen
Die Aufnahme
An der dem Roboterarm zugewandten Rückseite der Trägerstruktur
Die Anlagefläche der Anlagestruktur
Die Aufnahme
Die Anlagefläche der Stützeinrichtung
Für die Neigung der Anlagefläche
Die Aufnahmen
Mittels eines nicht dargestellten Handhabungsroboters wird im Takt der Fertigung jeweils ein erstes Bauteil in die im Bearbeitungsbereich bei
Der Niederhalteroboter
In den erläuterten Beispielen verbleibt die Aufnahme
In
In noch einer Variante sind die im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auf der Seite der Stützeinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Handhabungsroboterhandling robots
- 22
- Handhabungsroboterhandling robots
- 33
- Aufnahmeroboterpicking robot
- 44
- Bearbeitungsroboterprocessing robot
- 55
- Bearbeitungsroboterprocessing robot
- 66
- Entnahmeroboterremoval robot
- 77
- NiederhalteroboterHold-robot
- 88th
- Gelenk RoboterarmArticulated robotic arm
- 99
- Kupplungclutch
- 1010
- Bearbeitungswerkzeugprocessing tool
- 11i–k11i-k
- Ablage erste BauteileStorage of first components
- 1212
- Klebebereichadhesive area
- 1313
- Schachtelbereichbox area
- 14l–n14l-n
- Ablage zweite BauteileTray second components
- 1515
- Bearbeitungspositionprocessing position
- 1616
- Ablage BauteilverbundShelf component composite
- 1717
- Bearbeitungsbereichediting area
- 1818
- Greiferablagegripper storage
- 1919
- 20a–d20a-d
- AufnahmenRecordings
- 2121
- Trägerstruktursupport structure
- 2222
- Falzbettfolding bed
- 2323
- Laufplatterunning plate
- 2424
- Laufflächetread
- 2525
- Fixiereinrichtung, SaugerFixing device, sucker
- 2626
- Saugleitungsuction
- 2727
- Fixiereinrichtung, KlemmgliederFixing device, clamping members
- 2828
- Aufnahmeadmission
- 2929
- NiederhalterStripper plate
- 3030
- Stützeinrichtungsupport means
- 3131
- Anlagestrukturinvestment structure
- 3232
- Anlagefläche, LagerelementeContact surface, bearing elements
- 3333
- Durchgriffpenetration
- 3434
- Stützesupport
- 3535
- Ausnehmungrecess
- 3636
- Basisstrukturbase structure
- 3737
- Anlagestrukturinvestment structure
- 3838
- Lagerelementebearing elements
- ZZ
- Wirkachse, WirkrichtungEffective axis, effective direction
Claims (23)
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