DE102004021388A1

DE102004021388A1 - Positionier- und Bearbeitungssystem und geeignetes Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils

Info

Publication number: DE102004021388A1
Application number: DE102004021388A
Authority: DE
Inventors: Alexander Alonso Dipl.-Ing. Garcia (BA); Andreas Dipl.-Ing. Ehring (FH); Ralf Dipl.-Ing. Giessler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-12-01
Also published as: WO2005108019A2; WO2005108019A3

Abstract

Das Positionier- und Bearbeitungssystem (10) enthält eine Positioniervorrichtung (12) zur lagedefinierten Positionierung eines oder mehrerer Bauteile (14, 16) und mindestens einen Bearbeitungsroboter (18) zur automatisierten Bearbeitung des Bauteils (14, 16). Hierbei ist vorgesehen, dass die Positioniervorrichtung (12) mindestens einen Positionierroboter (20) aufweist, wobei der Bearbeitungsroboter (18) und der Positionierroboter (20) jeweils mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung versehen sind und miteinander in kooperierender Wirkverbindung stehen. DOLLAR A Ferner ist ein Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils (14, 16) mittels des Positionier- und Bearbeitungssystems (10) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionier- und Bearbeitungssystem mit einer Positioniervorrichtung zur lagedefinierten Positionierung eines oder mehrerer Bauteile und mit mindestens einem Bearbeitungsroboter zur automatisierten Bearbeitung des Bauteils, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils mittels des Positionier- und Bearbeitungssystems der eingangs genannten Art, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Die DE 100 50 481 A1 offenbart ein System aus kooperierenden Robotern und ein Verfahren zu deren Steuerung. Das System enthält Roboter, die zur Bearbeitung eines Bauteils vorgesehen sind, sowie weitere Roboter, die das entsprechende Bauteil übergeben, d. h. aufnehmen bzw. ablegen. Dabei können mehrere Roboter jeweils eine eigene Steuerung aufweisen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Positionier- und Bearbeitungssystem der eingangs genannten Art vorzuschlagen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils mittels des Positionier- und Bearbeitungssystems anzubieten.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Positionier- und Bearbeitungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, dass die Positioniervorrichtung mindestens einen Positionierroboter aufweist, wobei der Bearbeitungsroboter und der Positionierroboter jeweils mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung versehen sind und miteinander in kooperierender Wirkverbindung stehen. Eine derartige kooperierende Wirkverbindung zwischen den Robotern kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass einer der Roboter ein sogenannter "Master"-Roboter ist, dessen Bewegungen der andere, sogenannte "Slave"-Roboter, folgt. Ein Steuerungsprinzip, mit dessen Hilfe eine solche Kooperation bzw. Kopplung von mehreren Robotern erreicht werden kann, ist z. B. bekannt aus der EP 752 633 A1 , deren Inhalt hiermit in die vorliegende Anmeldung übernommen wird. Aufgrund des Einsatzes eines Positionierroboters ist es nun möglich, eine schnelle und flexibel an die jeweilige Fertigungsaufgabe anpassbare Positionierung und Bearbeitung eines oder mehrerer Bauteile durchzuführen. Dabei beinhaltet die Bauteilpositionierung mittels der Positioniervorrichtung sowohl das Transportieren des Bauteils in eine oder mehrere Bearbeitungsstellungen als auch das bearbeitungsstabile Bereitstellen desselben Bauteils mittels des Positionierroboters während einer Bauteilbearbeitung durch den Bearbeitungsroboter. Da die Roboter bzw. deren Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen miteinander kooperieren können, ist es möglich, den Bauteilpositionierprozess und den Bauteilbearbeitungsprozess besonders fertigungsgünstig aufeinander abstimmen zu können.

Die Positioniervorrichtung kann zusätzlich mindestens eine stationäre Bauteilspanneinrichtung aufweisen. Der Einsatz einer stationären Bauteilspanneinrichtung kann beispielsweise bei der Bearbeitung mehrerer Bauteile sinnvoll sein, die nach ihrer Bearbeitung eine Baueinheit bilden sollen. Dabei kann ein Bauteil in der stationären Bauteilspanneinrichtung fixiert sein, während ein anderes Bauteil mittels des Positionierroboters in eine definierte Bearbeitungsposition relativ zum stationär fixierten Bauteil bewegt werden kann. Es lassen sich somit die Vorteile einer flexiblen Roboterbauteilpositionierung mit den Vorteilen einer stationären Bauteilfixierung kombinieren. Somit ist das Positionier- und Bearbeitungssystem gegebenenfalls auch mit traditionellen Bauteilspannkonzepten kombinierbar. Vorzugsweise steht die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung in operativer Wirkverbindung mit der Bauteilspanneinrichtung. Hierdurch wird ein automatisiertes Betreiben des Positionier- und Bearbeitungssystems auch bei Einsatz einer stationären Bauteilspanneinrichtung ermöglicht.

Der Bearbeitungsroboter kann ein Fertigungsroboter und/oder ein Montageroboter und/oder ein Messroboter sein. Somit können mittels des Bearbeitungsroboters unterschiedliche Bearbeitungsfunktionen, gleichzeitig oder nacheinander, im Rahmen eines Fertigungsprozesses erfüllt werden. Dabei kann der Fertigungsroboter beispielsweise ein Schweißroboter oder ein Lackierroboter und der Montageroboter beispielsweise ein Schraubroboter sein.

Mit Vorteil sind der Bearbeitungsroboter und der Positionierroboter jeweils als Industrieroboter mit vertikalem Knickarm ausgebildet. Hierbei kann es sich um einen traditionellen sechsachsigen oder auch um einen siebenachsigen Knickarmroboter handeln. Der Einsatz von vertikalen Knickarmrobotern ist insbesondere in der Mittel- und Großserienfertigung weit verbreitet, so dass die Einsatzmöglichkeiten des Positionier- und Bearbeitungssystems im Rahmen einer automatisierten Fertigung sehr groß und vielseitig sind.

Das System ist vorzugsweise ein vollautomatisiertes Positionier- und Bearbeitungssystem für mehrere Bauteile zur Schaffung einer Bauteileinheit. Ein derartiges System ist beispielsweise besonders vorteilhaft im Fahrzeug-Karosseriebau einsetzbar.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Positionierroboter das Bauteil während eines mittels des Bearbeitungsroboters erfolgenden Bearbeitungsprozesses wenigstens zeitweise definiert bewegt. Aufgrund der Möglichkeit von miteinander kooperierenden Positionierrobotern und Bearbeitungsrobotern ist es nun möglich, während des Bearbeitungsprozesses des Bauteils eine dynamische Bauteilpositionierung, d. h. eine Bauteilpositionierung mit definierter Bewegung des Bauteils im Raum, relativ zu einem Bearbeitungsroboter, der gegebenenfalls ebenfalls zur Bauteilbearbeitung gleichzeitig lagebewegt wird, zu realisieren. Dadurch können besonders fertigungsgünstige Bearbeitungspositionen des Bauteils mittels des Positionierroboters in Kooperation mit dem Bearbeitungsroboter eingestellt werden. Selbstverständlich lassen sich auch Kombinationen von statischen und dynamischen Bauteilpositionierungen im Raum mittels des Positionierroboters realisieren. Gegebenenfalls kann eine derartige Positionierung des Bauteils in Bezug auf die Bearbeitungszugänglichkeit eines Bauteilbereichs für den Bearbeitungsroboter notwendig sein.

Gemäß einer möglichen Ausführungsvariante wird während einer Bewegung des Bauteils mittels des Positionierroboters in eine definierte Bearbeitungsposition dasselbe Bauteil mittels des Bearbeitungsroboters einem Bearbeitungsprozess unterzogen. Hierdurch ist es möglich, bereits während der Positionierung des Bauteils mittels des Positionierroboters Bearbeitungsmaßnahmen am Bauteil mittels des Bearbeitungsroboters durchzuführen. Damit kann der Transport des Bauteils mittels des Positionierroboters in eine Bearbeitungsposition bereits genutzt werden zur Durchführung von ersten Bearbeitungsschritten mittels eines Bearbeitungsroboters.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Perspektivdarstellung auf ein erfindungsgemäßes Positionier- und Bearbeitungssystem entsprechend einer möglichen Ausführungsform.

In der Figur ist schematisch ein Positionier- und Bearbeitungssystem 10 dargestellt, das eine Positioniervorrichtung 12 zum Positionieren von separaten Bauteilen 14, 16 in Form von Karosserieblechen für ein Fahrzeug und zwei Bearbeitungsroboter 18 aufweist. Die Positioniervorrichtung 12 enthält einen Positionierroboter 20 und eine stationäre Bauteilspanneinrichtung 22, wobei die Bauteilspanneinrichtung 22 das Bauteil 14 und der Positionierroboter 20 das Bauteil 16 jeweils in einer definierten Bearbeitungsposition bearbeitungsstabil halten. In dieser Bearbeitungsposition der Bauteile 14, 16 werden selbige mittels der Bearbeitungsroboter 18 bearbeitet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel geschweißt. Die Bauteile 14, 16 bilden nach der Bearbeitung eine Bauteileinheit 24 für eine Fahrzeugkarosserie (nicht in der Figur dargestellt).

Die Bearbeitungsroboter 18 und der Positionierroboter 20 sind jeweils mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung versehen und stehen miteinander in kooperierender Wirkverbindung. Die Roboter 18, 20 sind jeweils als Industrieroboter mit vertikalem Knickarm ausgebildet, wobei es sich hierbei um sechsachsige Roboter handelt. Zum Greifen bzw. Spannen der Bauteile 14, 16 sind die Bauteilspanneinrichtung 22 und der Positionierroboter 20 jeweils mit geeigneten Greif- bzw. Spannmitteln versehen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Bauteil 16 relativ zum stationär gespannten Bauteil 14 auch während der Bearbeitung mittels der Bearbeitungsroboter 18 zu bewegen, d. h. dynamisch im Raum bearbeitungsstabil zu positionieren.

Gegebenenfalls kann auch der zusätzliche Einsatz einer oder mehrerer stationärer Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sein.

Claims

Positionier- und Bearbeitungssystem (10) mit einer Positioniervorrichtung (12) zur lagedefinierten Positionierung eines oder mehrerer Bauteile (14, 16) und mit mindestens einem Bearbeitungsroboter (18) zur automatisierten Bearbeitung des Bauteils (14, 16), dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (12) mindestens einen Positionierroboter (20) aufweist, wobei der Bearbeitungsroboter (18) und der Positionierroboter (20) jeweils mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung versehen sind und miteinander in kooperierender Wirkverbindung stehen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (12) zusätzlich mindestens eine stationäre Bauteilspanneinrichtung (22) aufweist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung mit der Bauteilspanneinrichtung (22) in operativer Wirkverbindung steht.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsroboter (18) ein Fertigungsroboter und/oder ein Montageroboter und/oder ein Messroboter ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungsroboter ein Schweißroboter oder ein Lackierroboter und der Montageroboter ein Schraubroboter ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsroboter (18) und der Positionierroboter (20) jeweils als Industrieroboter mit vertikalem Knickarm ausgebildet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein vollautomatisiertes Positionier- und Bearbeitungssystem für mehrere Bauteile (14, 16) zur Schaffung einer Bauteileinheit (24) ist.
Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils (14, 16) mittels des Positionier- und Bearbeitungssystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierroboter (20) das Bauteil (16) während eines mittels des Bearbeitungsroboters (18) erfolgenden Bearbeitungsprozesses wenigstens zeitweise definiert bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Bewegung des Bauteils (16) mittels des Positionierroboters (20) in eine definierte Bearbeitungsposition dasselbe Bauteil (16) mittels des Bearbeitungsroboters (18) einem Bearbeitungsprozess unterzogen wird.