DE102004012592B4 - Method for positionally accurate positioning of components and suitable positioning device - Google Patents

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DE102004012592B4 DE200410012592 DE102004012592A DE102004012592B4 DE 102004012592 B4 DE102004012592 B4 DE 102004012592B4 DE 200410012592 DE200410012592 DE 200410012592 DE 102004012592 A DE102004012592 A DE 102004012592A DE 102004012592 B4 DE102004012592 B4 DE 102004012592B4
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Abstract

Verfahren zum lagegenauen Positionieren von mehreren Bauteilen (16, 18) zueinander mittels zugehöriger Roboter (12, 14), wobei jeweils ein Roboter (12, 14) mindestens ein separates Bauteil (16, 18) mittels einer Bauteilgreifeinheit (44, 46) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Bauteil (16, 18) tragenden Roboter (12, 14) an ihren Bauteilgreifeinheiten (44, 46) miteinander mechanisch gekoppelt werden zur Herstellung einer Bauteilgruppe (20) mit zueinander lagegenau positionierten Bauteilen (16, 18), wobei das mechanische Koppeln nach Einnahme einer lagedefinierten Kopplungsstellung der jeweiligen Roboter (12, 14) automatisiert mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (22) erfolgt und wobei die zu koppelnden Roboter (12, 14) ansteuerbare und zueinander wirkkompatible Kopplungseinheiten (28, 30) aufweisen.method for positionally accurate positioning of several components (16, 18) to each other by means of associated Robot (12, 14), wherein in each case a robot (12, 14) at least a separate component (16, 18) by means of a component gripping unit (44, 46), characterized in that the respective one component (16, 18) carrying robot (12, 14) on their component gripping units (44, 46) with each other mechanically be coupled to produce a component group (20) with each other Locally positioned components (16, 18), wherein the mechanical Pairing after assuming a defined coupling position of the respective robot (12, 14) automated by means of a control and / or control unit (22) takes place and wherein the to be coupled Robot (12, 14) controllable and mutually effective coupling units (28, 30).
Figure 00000001

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lagegenauen Positionieren von mehreren Bauteilen zueinander mittels zugehöriger Roboter, wobei jeweils ein Roboter mindestens ein separates Bauteil mittels einer Bauteilgreifeinheit trägt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for positionally accurate positioning of several components to each other by means of associated robot, wherein each one Robot at least one separate component by means of a component gripping unit wearing, according to the generic term of claim 1.
  • Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Positioniervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Positioniervorrichtung eine Mehrzahl an voneinander unabhängig mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ansteuerbaren Robotern aufweist, die jeweils mit einer Bauteilgreifeinheit versehen sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.Further The invention relates to a positioning device for carrying out the Method, wherein the positioning device a plurality of each other independently be controlled by means of a control and / or regulating device Robots, each provided with a component gripping unit are, according to the preamble of claim 10.
  • Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 0 752 633 A1 eine Maschinensteuerung zum zusammenwirkenden Steuern einer Vielzahl von Steuerobjekten, so wie Industrieroboter, die eine Vielzahl an Aufgaben erfüllen können. Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind ferner aus der US 4 894 901 und aus der DE 42 90 927 C2 bekannt.Methods and devices of the type mentioned are known. For example, the EP 0 752 633 A1 a machine controller for cooperatively controlling a plurality of control objects, such as industrial robots capable of performing a variety of tasks. A method and a device of the type mentioned are also from the U.S. 4,894,901 and from the DE 42 90 927 C2 known.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, das eine zuverlässige Positionierung von mehreren Bauteilen mittels Robotern erlaubt.It The object of the invention is to propose a generic method, the one reliable Positioning of several components allowed by robots.
  • Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Positioniervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen.Further It is the object of the invention to provide a suitable positioning device to carry out to propose the procedure.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Bauteil tragenden Roboter an ihren Bauteilgreifeinheiten miteinander mechanisch gekoppelt werden zur Herstellung einer Bauteilgruppe mit zueinander lagegenau positionierten Bauteilen, wobei das mechanische Koppeln nach Einnahme einer lagedefinierten Kopplungsstellung der jeweiligen Roboter automatisiert mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit erfolgt und wobei die zu koppelnden Roboter ansteuerbare und zueinander wirkkompatiblen Kopplungseinheiten aufweisen. Durch dieses Verfahren wird ein zuverlässig reproduzierbares und somit fertigungsgünstiges Positionieren von mehreren separaten Bauteilen mittels entsprechend zugeordneter Roboter (Industrieroboter) ermöglicht. Dabei kann aufgrund der mechanischen Kopplung der die Bauteile tragenden Roboter eine reproduzierbar lagegenau angeordnete Bauteilgruppe mit entsprechender Bauteilgruppengeometrie erhalten werden. Die mechanische Kopplung der Roboter gewährleistet somit eine hinreichend genaue und auch lagestabile Positionierung der Bauteile zueinander unter Einsatz von flexiblen Handhabungsgeräten, welche voneinander unabhängig ansteuerbar sein können. Es werden somit die Vorteile von zueinander zeitweise unabhängigen Handhabungsgeräten und von bei geeigneten Verfahrensschritten mechanisch miteinander gekoppelten Bauteil-Trägereinheiten kombiniert, indem die jeweils ein Bauteil tragenden Roboter zu einem geeigneten Zeitpunkt miteinander mechanisch gekoppelt und wieder entkoppelt werden können. Die miteinander mechanisch gekoppelten Roboter bilden dabei eine Baugruppen-Positioniereinheit. Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere für eine Groß- oder Mittelserienfertigung unter Erzielung der o.g. Vorteile. Beispielsweise können derartige Kopplungseinheiten der Roboter miteinander in eine formschlüssige und/oder in eine kraftschlüssige Wirkverbindung gebracht werden. Die Festlegung einer konkreten Ausgestaltung der Kopplungseinheit kann von den jeweils zulässigen Positioniergenauigkeiten der Bauteile zueinander bei Herstellung der Bauteilgruppe abhängen. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades der Roboter im industriellen Einsatz ist die Ausstattung der Roboter mit zusätzlichen Kopplungseinheiten und die automatisierte Handhabung derselben Kopplungseinheiten verhältnismäßig einfach realisierbar. Die Kopplungseinheiten können ggf. als modulare Einheiten ausgebildet und zerstörungsfrei trennbar mit der Roboterstruktur verbindbar sein.to solution the object is a method with the features of claim 1 intended. The inventive method is characterized in that the respective one component bearing Robots are mechanically coupled to each other at their component gripping units are aligned with each other to produce a group of components positioned components, wherein the mechanical coupling after ingestion a position-defined coupling position of the respective robot automated takes place by means of a control and / or regulating unit and wherein the robots to be coupled are controllable and compatible with each other Have coupling units. By this method becomes a reliably reproducible and thus production-friendly Positioning of several separate components by means of appropriate assigned robot (industrial robot) allows. It can be due to the mechanical coupling of the components carrying a robot reproducibly precisely arranged component group with appropriate Component group geometry can be obtained. The mechanical coupling of Robot guaranteed thus a sufficiently accurate and also positionally stable positioning the components to each other using flexible handling equipment, which independent from each other can be controlled. There are thus the advantages of mutually independent temporary handling equipment and of mechanically coupled together at suitable process steps Component carrying units combined, by the respective component carrying robot to a appropriate time mechanically coupled together and decoupled can be. The mechanically coupled robots form one Assembly positioning. Such a method is suitable especially for a large or medium batch production achieving the o.g. Advantages. For example, such Coupling units of the robot with each other in a positive and / or in a non-positive Active compound are brought. The definition of a concrete design The coupling unit can of the respective permissible positioning accuracies the components depend on each other in the production of the component group. by virtue of the high degree of automation of robots in industrial use is the equipment of the robots with additional coupling units and the automated handling of the same coupling units relatively easy realizable. If necessary, the coupling units can be modular units trained and non-destructively separable be connectable to the robot structure.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsvariante werden die miteinander mechanisch gekoppelten Roboter gemeinsam bewegt zur Positionierung der Bauteilgruppe in eine lagedefinierte Betriebsstellung, wobei die Bauteilgruppengeometrie während der Bewegung praktisch unverändert bleibt. Dabei kann die Betriebsstellung eine Montagestellung und/oder eine Bearbeitungsstellung und/oder eine Verbindungsstellung der Bauteilgruppe sein. Ferner ist es möglich, dass schon während der Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter die Bauteilgruppe bearbeitet wird, beispielsweise in Form einer Bauteilgruppenvermessung und/oder einer mechanischen Bearbeitung. Aufgrund der mechanischen Kopplung der ein jeweiliges Bauteil tragenden Roboter kann somit auch eine Bewegungs- bzw. Transportphase der Bauteilgruppe zur Bearbeitung derselben genutzt werden. Hierzu kann die Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter derart gewählt werden, dass z.B. eine besonders bearbeitungsgünstige Anordnung der geometriestabilen Bauteilgruppe erhalten wird. Aufgrund der praktisch unverändert bleibenden Bauteilgruppengeometrie während der Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter können somit neue bzw. zusätzliche Aufgaben von weiteren Robotern an der Bauteilgruppe, bestehend aus mehreren separaten getrennten Einzelbauteilen, auch während einer Positionierungsphase der Bauteilgruppe erfüllt werden, wobei derartige Aufgaben bei mechanisch entkoppelten Robotern nicht hinreichend genau bzw. entsprechend reproduzierbar erfüllt werden könnten.According to a preferred embodiment variant, the mechanically coupled robots are moved together to position the component group in a position-defined operating position, wherein the component group geometry remains virtually unchanged during the movement. The operating position may be a mounting position and / or a machining position and / or a connection position of the component group. Furthermore, it is possible for the component group to be processed even during the movement of the robots which are mechanically coupled to one another, for example in the form of a component group measurement and / or a mechanical processing. Due to the mechanical coupling of the robot carrying a respective component, it is thus also possible to use a movement or transport phase of the component group for processing the same. For this purpose, the movement of the mechanically coupled robots with one another can be selected such that, for example, a particularly favorable machining arrangement of the geometry-stable component group is obtained. Due to the virtually unchanged component group geometry during the movement of the robots mechanically coupled to one another NEN new or additional tasks of other robots on the component group, consisting of several separate separate individual components, even during a positioning phase of the component group are met, with such tasks could not be met with mechanically decoupled robots with sufficient accuracy or reproducible.
  • Die gemeinsame Bewegung der mechanisch miteinander gekoppelten Roboter erfolgt vorzugsweise automatisiert mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit. Gegebenenfalls kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit während der gemeinsamen Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter weitere Handhabungseinheiten steuern, die zur Bearbeitung der Bauteilgruppe während ihres Transports in eine lagedefinierte Betriebsstellung dienen.The Joint movement of the mechanically coupled robots is preferably carried out automatically by means of a control and / or regulating unit. Optionally, the control and / or regulating unit during the common movement of the mechanically coupled robots control further handling units that are used to process the component group while their transport into a situation-defined operating position.
  • Mit Vorteil ist einer der gekoppelten Roboter ein bewegungsführender Roboter und sind die anderen mit diesem gekoppelten Roboter bewegungsgeführte Roboter. Der bewegungsführende Roboter wird auch als „Master"-Roboter bezeichnet, während die bewegungsgeführten Roboter unter der Bezeichnung „Slave"-Roboter geführt werden. Ein Steuerungsprinzip, mit dessen Hilfe die Bewegung eines „Master"-Roboters und eines „Slave"-Roboters durchführbar ist, ist beispielsweise an sich bekannt aus der EP 0 752 633 A1 .Advantageously, one of the coupled robots is a motion-carrying robot and the other robots are motion-guided robots with this coupled robot. The motion-guided robot is also referred to as a "master" robot, while the motion-guided robots are referred to as "slave" robots. A control principle by means of which the movement of a "master" robot and a "slave" robot can be carried out is known, for example, from US Pat EP 0 752 633 A1 ,
  • Der bewegungsgeführte Roboter kann relativ zum bewegungsführenden Roboter in mindestens einer Richtung schwimmend gelagert sein. Mittels der schwimmenden Lagerung des bewegungsgeführten Roboters wird vermieden, dass aufgrund von grundsätzlich nicht vollständig zu vermeidenden Bewegungsungenauigkeiten der jeweiligen Roboter, wobei die Ungenauigkeiten unterschiedlich groß sein können, sich die mechanisch miteinander gekoppelten Roboter hinsichtlich ihrer Bewegungsfreiheit gegenseitig behindern. Die schwimmende Lagerung des bewegungsgeführten Roboters gewährleistet, dass der bewegungsführende Roboter ungehindert seine jeweilige Sollposition anfahren kann, ohne dass der bewegungsgeführte Roboter, auch bei unterschiedlichen Bewegungstoleranzen der Roboter zueinander, bei Vorliegen der mechanischen Kopplung das Anfahren dieser Sollposition behindert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der bewegungsgeführte Roboter mittels der schwimmenden Lagerung stets den Toleranzunterschied ausgleicht, da die mechanische Kopplung starr ist und einen Toleranzunterschied ab einer bestimmten Größe nicht zulässt. Die mechanische Kopplung in Kombination mit der schwimmenden Lagerung gewährleistet somit die Beibehaltung einer hinreichend genauen Bauteilgruppengeometrie auch während einer Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter beispielsweise zur Positionierung der Bauteilgruppe in eine lagedefinierte Betriebsstellung.Of the movement controlled Robot can relative to the moving robot in at least be floating in one direction. By means of the floating Storage of the motion-guided robot It is avoided due to fundamentally not completely to avoiding movement inaccuracies of the respective robot, wherein the Inaccuracies can vary in size, affecting each other mechanically coupled robots each other in terms of their freedom of movement hinder. The floating bearing of the motion-guided robot guaranteed that the moving Robot can approach its respective target position unhindered, without the movement-led Robot, even with different movement tolerances of the robot to each other, in the presence of the mechanical coupling the startup obstructed this target position. This is due to the fact that the movement-led Robot using the floating storage always the tolerance difference compensates because the mechanical coupling is rigid and a tolerance difference not above a certain size allows. The mechanical coupling in combination with the floating storage guaranteed thus maintaining a sufficiently accurate component group geometry as well while a movement of the mechanically coupled robots, for example for positioning the component group in a position-defined operating position.
  • Die schwimmende Lagerung des bewegungsgeführten Roboters kann insbesondere automatisiert mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit aktivierbar und deaktivierbar sein. Hierdurch ist es möglich, dass die Roboter als voneinander unabhängig ansteuerbare Handhabungseinheiten jeweils ein vorbestimmtes Bauteil greifen und mit diesem eine lagedefinierte Kopplungsstellung anfahren können, wobei die schwimmende Lagerung der bewegungsgeführten Roboter zu diesem Zeitpunkt noch deaktiviert sein kann. Nach Einnahme der lagedefinierten Kopplungsstellung wird die schwimmende Lagerung des bewegungsgeführten Roboters, insbesondere automatisiert, aktiviert, so dass nun das mechanische Koppeln der jeweiligen Roboter, vorzugsweise ebenfalls automatisiert, eingeleitet werden kann. Aufgrund der schwimmenden Lagerung werden die bewegungsgeführten Roboter mittels der mechanischen Kopplung bei ggf. vorliegenden Toleranzen in der Kopplungsstellung in eine hinreichend genaue Sollposition gebracht, so dass die sich hierdurch ergebende Bauteilgruppe eine erwünschte Bauteilgruppengeometrie bildet. Die schwimmende Lagerung kann beispielsweise in Form eines hydraulischen Kolben-Zylinder-Systems ausgebildet sein, wobei ein derartiges System an sich ebenfalls bereits bekannt ist.The In particular, floating support of the motion-guided robot can be used automated by means of a control and / or regulating unit be activated and deactivated. This makes it possible that the robots as independently controllable handling units each grab a predetermined component and with this a situation-defined Can approach the coupling position, the floating storage of the motion-guided robot at this time still can be disabled. After taking the position-defined coupling position is the floating mounting of the motion-guided robot, in particular automated, activated, so that now the mechanical coupling of the respective robot, preferably also automated, initiated can be. Due to the floating storage, the motion-guided robots by means of the mechanical coupling with any tolerances that may be present in the coupling position in a sufficiently accurate target position brought so that the resulting component group a desired component group geometry forms. The floating storage, for example, in the form of a hydraulic piston-cylinder system be formed, with such a system itself also already known.
  • Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Die Positioniervorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter zueinander wirkkompatible mechanische Kopplungseinheiten aufweisen, die mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung automatisiert ansteuerbar sind. Mittels einer derartigen Positioniervorrichtung lassen sich die in Bezug auf das Verfahren vorerwähnten Vorteile erzielen. Hierdurch kann die mechanische Kopplung zum ggf. verfahrensbedingt jeweils günstigen Zeitpunkt ausgelöst bzw. aufgehoben werden, so dass die Positioniervorrichtung mit der Mehrzahl an voneinander unabhängig ansteuerbaren Robotern auch unterschiedlichste Aufgaben erfüllen kann, unter Gewährleistung der in Bezug auf das Verfahren vorerwähnten Vorteile.Further the task is solved by a positioning device having the features of the claim 10. The positioning device according to the invention is characterized in that the robots mechanically compatible to each other coupling units have, by means of the control and / or regulating device are automatically controlled. By means of such a positioning device can be the advantages mentioned in relation to the method achieve. As a result, the mechanical coupling to possibly procedural condition each cheap Time triggered or be lifted, so that the positioning device with the Plurality of independent controllable robots can also fulfill a wide range of tasks, under warranty the advantages mentioned in relation to the method.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens einer der Roboter eine schwimmende Lagerung auf, die in wenigstens einer Richtung relativ zu einem anderen Roboter wirksam ist. Dabei hängt die Anzahl und Ausrichtung der jeweiligen Richtungen der schwimmenden Lagerung von der durchzuführenden gemeinsamen Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter ab. Bei zwei miteinander mechanisch gekoppelten Roboter kann der bewegungsgeführte Roboter, beispielsweise in einer Ebene, d. h. in zwei z.B. senkrecht zueinander stehenden Richtungen schwimmend gelagert sein, um insbesondere ein störungsfreies Bewegen der Bauteilgruppe aus einer lagedefinierten Kopplungsstellung in eine lagedefinierte Betriebsstellung zu ermöglichen, wobei die Bauteilgruppengeometrie während dieser Bewegung praktisch unverändert bleibt, aufgrund der bestehenden mechanischen Kopplung zwischen den zwei Robotern.According to a preferred embodiment, at least one of the robots has a floating bearing which is effective in at least one direction relative to another robot. In this case, the number and orientation of the respective directions of the floating bearing depends on the joint movement to be performed by the mechanically coupled robots. In the case of two robots mechanically coupled to one another, the movement-guided robot can, for example, be lowered in one plane, ie in two, for example be supported floating to each other in order to allow trouble-free movement of the component group from a position-defined coupling position in a position-defined operating position, wherein the component group geometry during this movement remains virtually unchanged, due to the existing mechanical coupling between the two robots.
  • Mit Vorteil weist die schwimmende Lagerung ein automatisiert mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung betätigbares Aktivierungssystem auf. Ein derartiges Aktivierungssystem kann beispielsweise in Form eines ansteuerbaren Ventilsystems ausgebildet sein, mittels welchem die schwimmende Lagerung, beispielsweise in Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit, aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.With Advantage has the floating storage an automated means the control and / or regulating device operable Activation system on. Such an activation system can, for example be designed in the form of a controllable valve system by means of which the floating storage, for example in the form of a hydraulic Piston-cylinder unit, can be activated or deactivated.
  • Einer der Roboter ist vorzugsweise ein bewegungsführender Roboter, während die anderen, mechanisch mit selbigem gekoppelten Roboter bewegungsgeführte Roboter sein können. Eine derartige Positioniervorrichtung ist regelungstechnisch verhältnismäßig einfach ansteuerbar und durch eine vielseitige und zuverlässige Einsetzbarkeit, insbesondere in einer automatisierten Serienproduktion, gekennzeichnet.one the robot is preferably a moving robot, while the other robot mechanically guided with the same coupled robot could be. Such a positioning device is relatively simple in terms of control engineering controllable and by a versatile and reliable usability, especially in automated series production.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.Further Advantages of the invention will become apparent from the description. The invention is with reference to a preferred embodiment with reference explained in more detail on a schematic drawing.
  • Dabei zeigen:there demonstrate:
  • 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung mit zwei jeweils ein Bauteil tragenden Industrierobotern; 1 a schematic perspective view of a positioning device according to the invention with two each bearing a component industrial robots;
  • 2 eine schematische Perspektivdarstellung der Positioniervorrichtung der 1 in einer lagedefinierten Kopplungsstellung; 2 a schematic perspective view of the positioning of the 1 in a defined coupling position;
  • 3 eine schematische Seitenansicht der Positioniervorrichtung der 1 mit voneinander getrennten Kopplungseinheiten; 3 a schematic side view of the positioning of the 1 with separate coupling units;
  • 4 eine schematische Seitenansicht der Positioniervorrichtung der 3 mit verbundenen Kopplungseinheiten und 4 a schematic side view of the positioning of the 3 with connected coupling units and
  • 5 eine schematische Detaildarstellung einer schwimmenden Lagerung eines Roboters der 1. 5 a schematic detail of a floating mounting a robot of 1 ,
  • Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Perspektivdarstellung einer Positioniervorrichtung 10, die zwei mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22 voneinander unabhängig ansteuerbare Roboter 12, 14 aufweist. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22 ist hierzu mittels Datenübertragungsleitungen (Pfeile 24, 26) mit den zwei Robotern 12, 14 verbunden. Bei den Robotern 12, 14 handelt es sich um Industrieroboter, die jeweils eine getrennt ansteuerbare Antriebseinheit 56, 58 zur Bewegung und Positionierung eines zugehörigen Roboterarms 60, 62 enthalten. Die Roboterarme 60, 62 sind mit einer zugehörigen Bauteilgreifeinheit 44, 46 versehen, mittels welchen die Roboter 12, 14 voneinander unabhängig ein zugehöriges Bauteil 16, 18 greifen können. Bei den Bauteilen 16, 18 handelt es sich beispielsweise um miteinander zu verbindende Karosserieblechteile für ein Fahrzeug. Die Roboter 12, 14 sind an ihren Bauteilgreifeinheiten 44, 46 jeweils mit einer zugehörigen Kopplungseinheit 28, 30 versehen, mittels welchen eine mechanische Kopplung der zwei Roboter 12, 14 insbesondere in einer lagedefinierten Kopplungsstellung der Roboter 12, 14 möglich ist.The 1 and 2 each show a schematic perspective view of a positioning device 10 the two by means of a control and / or regulating unit 22 independently controllable robots twelve . 14 having. The control and / or regulating unit 22 is this purpose by means of data transmission lines (arrows 24 . 26 ) with the two robots twelve . 14 connected. At the robots twelve . 14 are industrial robots, each with a separately controllable drive unit 56 . 58 for moving and positioning an associated robot arm 60 . 62 contain. The robot arms 60 . 62 are with an associated component gripping unit 44 . 46 provided by means of which the robots twelve . 14 independent of each other an associated component 16 . 18 can grab. For the components 16 . 18 These are, for example, to be joined together body panels for a vehicle. The robots twelve . 14 are at their component gripping units 44 . 46 each with an associated coupling unit 28 . 30 provided by means of which a mechanical coupling of the two robots twelve . 14 in particular in a position-defined coupling position of the robot twelve . 14 is possible.
  • In 1 befinden sich die Roboter 12, 14 der Positioniervorrichtung 10 mit ihren jeweiligen, in der zugehörigen Bauteilgreifeinheit 44, 46 eingespannten Bauteilen 16, 18 in einer beliebigen, voneinander beabstandeten und nicht miteinander mechanisch gekoppelten Betriebsstellung. Diese in 1 dargestellte Betriebsstellung kann beispielsweise eine Ausgangsstellung zur Einleitung einer kooperierenden Roboterbewegung mit den Bauteilen 16, 18 darstellen. Dabei werden alle Bewegungs- und Einstellungsphasen der Roboter 12, 14 vorzugsweise automatisiert mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22 durchgeführt. Die Roboter 12, 14 werden somit derart gesteuert, dass die gespannten Bauteile 16, 18 insbesondere mittels der Roboterarme 60, 62 aufeinander zubewegt werden, bis sie eine Bauteilgruppe 20 gemäß 2 mit einer definierten Bauteilgruppengeometrie bilden. In dieser Position der Bauteile 16, 18 befinden sich die Roboter 12, 14 und insbesondere die Roboterarme 60, 62 bzw. deren Kopfbereiche in einer lagedefinierten Kopplungsstellung, in welcher die zueinander wirkkompatiblen Kopplungseinheiten 28, 30 der Bauteilgreifeinheiten 44, 46 miteinander automatisiert verbunden werden können. Es erfolgt somit nach Einnahme der in 2 dargestellten Kopplungsposition der Roboter 12, 14 eine mechanische Kopplung derselben Roboter miteinander, so dass eine permanente Bauteilgruppengeometrie aufrechterhalten werden kann, auch wenn anschließend die Bauteilgruppe 20 mittels der nun mechanisch gekoppelten Roboter 12, 14 in eine neue Position gebracht wird bzw. eine erwünschte Bewegung der Bauteilgruppe 20 mittels der Roboter 12, 14 durchgeführt wird.In 1 are the robots twelve . 14 the positioning device 10 with their respective, in the associated component gripping unit 44 . 46 clamped components 16 . 18 in any, spaced apart and not mechanically coupled operating position. This in 1 shown operating position, for example, a starting position for initiating a cooperating robot movement with the components 16 . 18 represent. All phases of movement and adjustment of the robot become active twelve . 14 preferably automated by means of the control and / or regulating unit 22 carried out. The robots twelve . 14 are thus controlled so that the strained components 16 . 18 in particular by means of the robot arms 60 . 62 be moved towards each other until they are a component group 20 according to 2 form with a defined component group geometry. In this position of the components 16 . 18 are the robots twelve . 14 and in particular the robot arms 60 . 62 or their head areas in a position-defined coupling position, in which the coupling units which are compatible with each other 28 . 30 the component gripping units 44 . 46 can be connected to each other automatically. It thus takes place after taking the in 2 illustrated coupling position of the robot twelve . 14 a mechanical coupling of the same robot with each other, so that a permanent component group geometry can be maintained, even if subsequently the component group 20 by means of the mechanically coupled robots twelve . 14 is brought into a new position or a desired movement of the component group 20 by means of the robot twelve . 14 is carried out.
  • Beispielsweise kann die Bauteilgruppe 20 mittels der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter 12, 14 in eine andere Betriebsstellung bewegt werden, wobei die Betriebsstellung eine Montagestellung oder eine Bearbeitungsstellung oder eine Verbindungsstellung sein kann. Ferner kann während der Bewegung der Bauteilgruppe 20 eine Bearbeitung derselben, beispielsweise eine Schweißbearbeitung in einer besonders günstigen Schweißposition der Bauteilgruppe 20, hinreichend genau durchgeführt werden, da aufgrund der mechanischen Kopplung der Roboter 12, 14 die Bauteilgruppengeometrie auch während der Bewegung der Roboter 12, 14 praktisch unverändert bleibt.For example, the component group 20 by means of the mechanically coupled robots twelve . 14 be moved to another operating position, wherein the operating position may be a mounting position or a machining position or a connection position. Furthermore, during the movement of the component group 20 a processing of the same, for example, a welding machining in a particularly favorable welding position of the component group 20 , are carried out sufficiently accurately because of the mechanical coupling of the robot twelve . 14 the component group geometry also during the movement of the robot twelve . 14 practically unchanged.
  • Die Kopplungseinheiten 28, 30 der Roboter 12, 14 können miteinander in eine formschlüssige und/oder in eine kraftschlüssige Wirkverbindung gebracht werden. Wie in den 3 und 4 schematisch dargestellt ist, können die Kopplungseinheiten 28, 30 der Roboter 12, 14 jeweils mit Verriegelungselementen 32 versehen sein, die zueinander kompatibel ausgebildet sind und eine hinreichend stabile und lagegenaue mechanische Kopplung der Bauteilgreifeinheiten 44, 46 (siehe auch 1, 2) und damit der Roboter 12, 14 gewährleisten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthalten die Verriegelungselemente 32 des Roboters 12 zwei gemäß den Drehpfeilen 64, 66 verschwenkbare Hebel 68, 70, die in Kopplungsstellung gemäß 4 derart in eine Verriegelungsposition gedreht werden können, dass mit den zugehörigen Verriegelungselementen 32 des Roboters 14 eine korrekte formschlüssige und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung erhalten wird, unter Ausbildung der mechanischen Kopplung der Roboter 12, 14. Dabei tragen die Roboter 12, 14 der 3, 4 jeweils ein Bauteil 16, 18 (siehe auch 1, 2), die allerdings nicht in den 3, 4 dargestellt sind. Die Roboterpositionierung und die mechanische Kopplung gemäß den 1 bis 4 erfolgt mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22, vorzugsweise vollautomatisiert. Die Positioniervorrichtung 10 ist diesbezüglich mit geeigneten Erfassungssystemen, wie z.B. an sich bekannte Sensoren, ausgestattet.The coupling units 28 . 30 the robot twelve . 14 can be brought together in a positive and / or in a non-positive operative connection. As in the 3 and 4 is shown schematically, the coupling units 28 . 30 the robot twelve . 14 each with locking elements 32 be provided, which are compatible with each other and a sufficiently stable and positionally accurate mechanical coupling of the component gripping units 44 . 46 (see also 1 . 2 ) and thus the robot twelve . 14 guarantee. In the present embodiment, the locking elements 32 of the robot twelve two according to the rotary arrows 64 . 66 swiveling levers 68 . 70 in the coupling position according to 4 can be rotated in a locking position such that with the associated locking elements 32 of the robot 14 a correct positive and / or non-positive operative connection is obtained, forming the mechanical coupling of the robot twelve . 14 , The robots carry this twelve . 14 of the 3 . 4 one component each 16 . 18 (see also 1 . 2 ), which are not in the 3 . 4 are shown. Robot positioning and mechanical coupling according to 1 to 4 takes place by means of the control and / or regulating unit 22 , preferably fully automated. The positioning device 10 is in this regard equipped with suitable detection systems, such as sensors known per se.
  • Zur Gewährleistung einer störungsfreien gemeinsamen Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter 12, 14 wird gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel der Roboter 12 als bewegungsführender Roboter und der Roboter 14 als bewegungsgeführter Roboter mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22 angesteuert. Ein derartiges Steuerungskonzept zur Bewegung zweier Roboter ist an sich bekannt und beispielsweise in der EP 0 752 633 A1 offenbart.To ensure a trouble-free joint movement of the mechanically coupled robots twelve . 14 is according to the present embodiment, the robot twelve as a moving robot and the robot 14 as a motion-guided robot by means of the control and / or regulating unit 22 driven. Such a control concept for the movement of two robots is known per se and for example in the EP 0 752 633 A1 disclosed.
  • Der bewegungsgeführte Roboter 14 („Slave"-Roboter) ist zur Gewährleistung einer störungsfreien Bewegung beider Roboter 12, 14 mit einer schwimmenden Lagerung 42 versehen, so dass der bewegungsgeführte Roboter 14 eine hinreichend genaue Bewegungsanpassung an den bewegungsführenden Roboter 12 („Master"-Roboter) gewährleistet bei einer gemeinsamen Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter 12, 14. Dies ist deshalb von Bedeutung, da die voneinander unabhängig angesteuerten Roboter 12, 14 unterschiedlich große Bewegungstoleranzen aufweisen können, was bei einer gemeinsamen Bewegung und bei vorliegender mechanischer Kopplung zu einer wechselseitigen Störung der Roboter 12, 14 hinsichtlich ihrer freien Bewegung führen kann.The motion-guided robot 14 ("Slave" robot) is to ensure trouble-free movement of both robots twelve . 14 with a floating storage 42 provided so that the motion-guided robot 14 a sufficiently accurate movement adaptation to the moving robot twelve ("Master" robot) ensures a joint movement of the mechanically coupled robots twelve . 14 , This is important because the independently controlled robots twelve . 14 different movement tolerances may have, which in a common movement and in the presence of mechanical coupling to a mutual interference of the robot twelve . 14 in terms of their free movement.
  • 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform der schwimmenden Lagerung 42 am bewegungsgeführten Roboter 14. Die schwimmende Lagerung 42 ist an einer geeigneten Stelle am Roboterarm 62 des bewegungsgeführten Roboters 14 ausgebildet, beispielsweise an einer Rahmeneinheit 34 des Roboterarms 62. Die schwimmende Lagerung 42 ist hierzu mit zwei Lagerungselementen 48, 50 versehen, wobei das Lagerungselement 50 mittels einer hydraulischen Zylindereinheit 74 mit der Rahmeneinheit 34 des Roboterarms 62 in Verbindung steht. Das Lagerungselement 48 ist dagegen mittels einer hydraulischen Zylindereinheit 72 mit einer Rahmeneinheit 35 der das Bauteil 18 tragenden Kopfeinheit des Roboterarms 62 verbunden. Mittels der schwimmenden Lagerung 42 kann somit der das Bauteil 18 tragende Kopfbereich des Roboterarms 62 des Roboters 14 gemäß den Doppelpfeilen 52 und/oder den Doppelpfeilen 54 relativ zur Rahmeneinheit 34 und somit zum nicht schwimmend gelagerten Roboterarmrest bewegt werden. Die hydraulischen Zylindereinheiten 72, 74 sind vorzugsweise mittels eines nicht in 5 dargestellten Ventilsystems, das mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 22 ansteuerbar ist, aktivierbar und deaktivierbar. Dabei erfolgt die Aktivierung der schwimmenden Lagerung 42 vorzugsweise unmittelbar vor Herstellung der mechanischen Kopplung der Roboter 12, 14. 5 shows a possible embodiment of the floating storage 42 on the motion-guided robot 14 , The floating storage 42 is at a suitable location on the robotic arm 62 of the motion-guided robot 14 formed, for example on a frame unit 34 of the robot arm 62 , The floating storage 42 is this with two storage elements 48 . 50 provided, wherein the storage element 50 by means of a hydraulic cylinder unit 74 with the frame unit 34 of the robot arm 62 communicates. The storage element 48 is in contrast by means of a hydraulic cylinder unit 72 with a frame unit 35 the component 18 carrying head unit of the robot arm 62 connected. By means of floating storage 42 can thus the component 18 supporting head region of the robot arm 62 of the robot 14 according to the double arrows 52 and / or the double arrows 54 relative to the frame unit 34 and thus be moved to non-floating robot arm rest. The hydraulic cylinder units 72 . 74 are preferably by means of a not in 5 shown valve system, by means of the control and / or regulating unit 22 can be controlled, activated and deactivated. The activation of the floating storage takes place 42 preferably immediately prior to making the mechanical coupling of the robots twelve . 14 ,

Claims (13)

  1. Verfahren zum lagegenauen Positionieren von mehreren Bauteilen (16, 18) zueinander mittels zugehöriger Roboter (12, 14), wobei jeweils ein Roboter (12, 14) mindestens ein separates Bauteil (16, 18) mittels einer Bauteilgreifeinheit (44, 46) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Bauteil (16, 18) tragenden Roboter (12, 14) an ihren Bauteilgreifeinheiten (44, 46) miteinander mechanisch gekoppelt werden zur Herstellung einer Bauteilgruppe (20) mit zueinander lagegenau positionierten Bauteilen (16, 18), wobei das mechanische Koppeln nach Einnahme einer lagedefinierten Kopplungsstellung der jeweiligen Roboter (12, 14) automatisiert mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (22) erfolgt und wobei die zu koppelnden Roboter (12, 14) ansteuerbare und zueinander wirkkompatible Kopplungseinheiten (28, 30) aufweisen.Method for positionally positioning several components ( 16 . 18 ) to each other by means of associated robots ( twelve . 14 ), each one robot ( twelve . 14 ) at least one separate component ( 16 . 18 ) by means of a component gripping unit ( 44 . 46 ) bears, characterized in that the respective one component ( 16 . 18 ) carrying robots ( twelve . 14 ) on their component gripping units ( 44 . 46 ) are mechanically coupled to each other for producing a component group ( 20 ) with precisely positioned components ( 16 . 18 ), wherein the mechanical coupling after taking a position-defined coupling position of the respective robot ( twelve . 14 ) automated by means of a control and / or regulating unit ( 22 ) and wherein the robots to be coupled ( twelve . 14 ) controllable and mutually compatible coupling units ( 28 . 30 ) exhibit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheiten (28, 30) der Roboter (12, 14) miteinander in eine formschlüssige und/oder in eine kraftschlüssige Wirkverbindung gebracht werden.Method according to claim 1, characterized in that the coupling units ( 28 . 30 ) the robot ( twelve . 14 ) are brought together in a positive and / or in a non-positive operative connection.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander mechanisch gekoppelten Roboter (12, 14) gemeinsam bewegt werden zur Positionierung der Bauteilgruppe (20) in eine lagedefinierte Betriebsstellung, wobei die Bauteilgruppengeometrie während der Bewegung praktisch unverändert bleibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanically coupled robots ( twelve . 14 ) are moved together for positioning the component group ( 20 ) in a position-defined operating position, wherein the component group geometry remains virtually unchanged during the movement.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsstellung eine Montagestellung und/oder eine Bearbeitungsstellung und/oder eine Verbindungsstellung der Bauteilgruppe (20) ist.A method according to claim 3, characterized in that the operating position, a mounting position and / or a machining position and / or a connection position of the component group ( 20 ).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bewegung der miteinander mechanisch gekoppelten Roboter (12, 14) die Bauteilgruppe (20) bearbeitet wird.A method according to claim 4, characterized in that during the movement of the robot mechanically coupled together ( twelve . 14 ) the component group ( 20 ) is processed.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Bewegung der mechanisch miteinander gekoppelten Roboter (12, 14) automatisiert mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (22) erfolgt.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the joint movement of the mechanically coupled robots ( twelve . 14 ) automated by means of the control and / or regulating unit ( 22 ) he follows.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der gekoppelten Roboter (12, 14) ein bewegungsführender Roboter (12) ist und die anderen mit diesem gekoppelten Roboter (14) bewegungsgeführte Roboter (14) sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the coupled robots ( twelve . 14 ) a moving robot ( twelve ) and the others with this coupled robot ( 14 ) moving robots ( 14 ) are.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegungsgeführte Roboter (14) relativ zum bewegungsführenden Roboter (12) in mindestens einer Richtung (52, 54) schwimmend gelagert ist.Method according to claim 7, characterized in that the movement-guided robot ( 14 ) relative to the moving robot ( twelve ) in at least one direction ( 52 . 54 ) is floating.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Lagerung (42) des bewegungsgeführten Roboters (14) insbesondere automatisiert mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (22) aktivierbar und deaktivierbar ist.Method according to claim 8, characterized in that the floating bearing ( 42 ) of the motion-guided robot ( 14 ) in particular automated by means of the control and / or regulating unit ( 22 ) can be activated and deactivated.
  10. Positioniervorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positioniervorrichtung (10) eine Mehrzahl an voneinander unabhängig mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (22) ansteuerbaren Robotern (12, 14) aufweist, die jeweils mit einer Bauteilgreifeinheit (44, 46) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter (12, 14) zueinander wirkkompatible mechanische Kopplungseinheiten (28, 30) aufweisen, die mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (22) automatisiert ansteuerbar sind.Positioning device ( 10 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the positioning device ( 10 ) a plurality of independently by means of a control and / or regulating device ( 22 ) controllable robots ( twelve . 14 ), each with a component gripping unit ( 44 . 46 ), characterized in that the robots ( twelve . 14 ) mechanically compatible coupling units ( 28 . 30 ), which by means of the control and / or regulating device ( 22 ) are automatically controlled.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Roboter (14) eine schwimmende Lagerung (42) aufweist, die in wenigstens einer Richtung (52, 54) relativ zu einem anderen Roboter (12) wirksam ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that at least one of the robots ( 14 ) a floating storage ( 42 ), which in at least one direction ( 52 . 54 ) relative to another robot ( twelve ) is effective.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Lagerung (42) ein automatisiert mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (22) betätigbares Aktivierungssystem aufweist.Device according to claim 11, characterized in that the floating bearing ( 42 ) an automated means of the control and / or regulating device ( 22 ) has actuatable activation system.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Roboter (12, 14) ein bewegungsführender Roboter (12) und die anderen, mechanisch mit selbigem gekoppelten Roboter (14) bewegungsgeführte Roboter (14) sind.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that one of the robots ( twelve . 14 ) a moving robot ( twelve ) and the other robots mechanically coupled thereto ( 14 ) moving robots ( 14 ) are.
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