DE102007005534A1

DE102007005534A1 - Verfahren zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen

Info

Publication number: DE102007005534A1
Application number: DE200710005534
Authority: DE
Inventors: Thomas Klemt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-02-03
Filing date: 2007-02-03
Publication date: 2008-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Verfahren zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen (3) zur Aufnahme von unterschiedlich ausgebildeten Werkstücken (4), insbesondere für eine nachfolgende Bearbeitung. Die Spann- und/oder Auflageelemente (3) werden mittels einer einzigen Stelleinrichtung (1) in eine durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung (8) vorgegebene Position bewegt. Anschließend werden die Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente (3) mittels einer optischen Messeinrichtung (5) erfasst und in einer Auswerteeinrichtung (6) mit hinterlegten Soll-Daten verglichen. Ein aus diesem Vergleich resultierender und berechneter Korrekturwert wird an die Steuer- oder Regeleinrichtung (8) übermittelt, welche die Stelleinrichtung (1) derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente (3) entsprechend dem übermittelten Korrekturwert verstellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen zur Aufnahme von unterschiedlich ausgebildeten Werkstücken, insbesondere für eine nachfolgende Bearbeitung.
Konventionelle Vorrichtungen im Automobilbau bestehen aus feststehenden Konsolen mit an den Konsolen unbeweglich fixierten Spann- und/oder Auflageelementen. Um eine maßliche Korrektur der Spann- und Auflageelemente zu ermöglichen, wird durch manuellen Austausch von Shimsen oder Abstimmplatten die Position der Spann- und/oder Auflageelemente in x-, y- und z-Richtung verändert. Die von den Spann- und/oder Auflageelementen aufgespannten Werkstücke werden nach der Bearbeitung in einem Messraum vermessen. Weichen die Ist-Daten der Werkstücke von den Soll-Daten ab, wird die Position der Spann- und/oder Auflageelemente manuell, durch Korrektur des Shimsmaßes, in Abhängigkeit der gemessenen Abweichung verändert. Dieses Konstruktionsprinzip ist mechanisch sehr aufwändig und bedarf sowohl im Vorrichtungsbau als auch für die Stellmaßnahmen an den Spann- und/oder Auflageelementen erheblichen zeitlichen Aufwand.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Verfahren zur Steuerung der Position der Spann- und/oder Auflageelemente zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen zur Aufnahme von unterschiedlich ausgebildeten Werkstücken, insbesondere für eine nachfolgende Bearbeitung, vorgesehen, bei welchem die Spann- und/oder Auflageelemente mittels einer Stelleinrichtung in eine durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgegebene Position bewegt werden, wobei anschließend oder zeitgleich die Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente mittels einer optischen Messeinrichtung erfasst und in einer Auswerteeinrichtung mit hinterlegten Soll-Daten verglichen werden und ein aus diesem Vergleich resultierender und berechneter Korrekturwert an die Steuer- oder Regeleinrichtung übermittelt wird, welche die Stelleinrichtung derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente entsprechend dem übermittelten Korrekturwert verstellt werden. Hierdurch ist es möglich, die Einstellung der Spann- und/oder Auflageelemente beispielsweise nach einem Typ- bzw. Variantenwechsel des zu bearbeitenden Werkzeuges automatisiert zu überprüfen und entsprechend anzupassen. Im Vergleich zu den zeit- und arbeitsaufwändigen manuellen Verfahren nach dem Stand der Technik ergibt sich eine erhebliche Zeiteinsparung bei der Lokalisierung bzw. Korrektur von Fehlstellungen und bei der Einstellung der Spann- und/oder Auflageelemente. Betriebswirtschaftliche Vorteile ergeben sich auch dadurch, dass die Spann- und oder Auflageelemente von einer einzigen externen Stelleinrichtung verstellt und angetrieben werden. Neben der Steuerung der Position der Spann- und/oder Auflageelemente kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens selbstverständlich auch die Steuerung bzw. das Verstellen der Orientierung der Spann- und/oder Auflageelemente erfolgen.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn bei einer Übereinstimmung der Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente mit den Soll-Daten die Bearbeitung des Werkstückes erfolgt. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Bearbeitung der Werkstücke ausschließlich dann erfolgt, wenn die Spann- und/oder Auflageelemente in der vorbestimmten Position und/oder Orientierung angeordnet sind.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass im Anschluss an die Bearbeitung des Werkstückes die Ist Daten der Spann- und/oder Auflageelementen bzw. die Ist-Daten des bearbeiteten Werkstückes mittels der optischen Messeinrichtung erfasst und mit den in der Auswerteinrichtung hinterlegten Soll-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente bzw. mit den hinterlegten Soll-Daten des bearbeiteten Werkstückes verglichen werden. Neben der Überprüfung und Einstellung der Spann- und/oder Auflageelemente können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens also auch zusätzlich die bearbeiteten Werkstücke qualitativ überprüft werden. Vorteilhafterweise können die Werkstücke in der Vorrichtung im entspannten Zustand überprüft werden, sodass eine Entnahme der Werkstücke für die Erfassung der Ist-Daten nicht erforderlich ist. Durch den Vergleich der Ist-Daten des bearbeiteten Werkstückes mit den Soll-Daten des Werkstückes kann eine Rückrechnung der optimalen Position der Spann- und/oder Auflageelemente erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nach welcher ein aus dem Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten resultierender Korrekturwert von der Auswerteeinrichtung an die Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt wird, welche die Stelleinrichtung derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente nach der Entnahme des bearbeiteten Werkstückes entsprechend dem übermittelten Korrekturwert verstellt werden. Hierdurch können eventuell erforderliche Korrekturmaßnahmen an den Spann- und/oder Auflageelementen sofort bzw. unmittelbar nach der Bearbeitung vorgenommen werden, so dass Bearbeitungen an nachfolgenden Werkstücken bereits mit den korrigierten Einstellungen der Spann- und/oder Auflageelementen erfolgen können. Hierdurch kann der Anteil an Ausschuss- und Nacharbeitsteilen erheblich reduziert werden. Besonders beim Serienanlauf kann so auch auf die schwankende Qualität der Werkstücke reagiert werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass als Stelleinrichtung ein mit einem Greifer ausgerüsteter Roboter eingesetzt wird, wobei durch den Greifer die Spann- und Auflageelemente gehalten und die Position der Spann- und Auflageelemente verändert wird. Durch die Verwendung eines handelsüblichen Industrie-Roboters ist die Stelleinrichtung universell einsetzbar und verfügt über einen großen Stellbereich. Der Greifer dient hierbei als Verbindungselement zwischen dem Roboter und dem jeweiligen Spann- und/oder Auflageelement.
Vorteilhafterweise werden der Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten und die Berechnung des Korrekturwertes mit einem mit der optischen Messeinrichtung verbundenen PC durchgeführt. Der PC übergibt die entsprechenden Korrekturdaten dann direkt an die Steuer- oder Regeleinrichtung des Industrie-Roboters weiter, so dass eventuell erforderliche Optimierungsmaßnahmen bezüglich der Position der Spann- und/oder Auflageelemente sofort nach der Prüfung eingeleitet werden können.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in der einzigen Figur den Verfahrensablauf zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und Auflageelementen in einer Prinzipskizze.
Die Figur zeigt eine als Roboter ausgebildete Stelleinrichtung 1 mit einem Greifer 2 zur Aufnahme von mehreren in x-, y- und z-Richtung verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen 3. Mittels der Spann- und/oder Auflageelemente 3 wird ein Werkstück 4 für eine nachfolgende Bearbeitung bzw. einen nachfolgenden Fügevorgang aufgespannt. Zur Überprüfung der Position der Spann- und/oder Auflageelemente 3 bzw. zur Überprüfung des bearbeiteten Werkstückes 4 ist eine optische Messeinrichtung 5 vorgesehen, welche mit einer als PC ausgebildeten Auswerteeinrichtung 6 verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung 6 wiederum ist über eine Datenleitung 7 mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 8 und die Steuer- oder Regeleinrichtung 8 mit der Stelleinrichtung 1 bzw. weiteren Stelleinrichtungen 9 verbunden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zunächst das jeweilig einzustellende Spann und/oder Auflageelement 3 von dem Greifer 2 bzw. der den Greifer 2 tragenden Stelleinrichtung 1 angefahren und gelöst wird. Anschließend erfolgt das Verstellen des Spann- und/oder Auflageelementes 3 in die neue Soll-Position und das Arretieren des Spann- und/oder Auflageelementes 3. Danach wird der Greifer von den verstellten Spann- und/oder Auflageelement gelöst und in seine Ausgangsposition zurückgefahren, oder das nächste zu verstellende Spann- und/oder Auflageelement 3 wird angefahren und verstellt. Die eingestellte Ist-Position des Werkstückes bzw. der Spann- und/oder Auflageelemente 3 wird mittels der Messeinrichtung 5 erfasst und die erfassten Ist-Daten werden in der Auswerteeinrichtung 6 mit den hinterlegten Soll-Daten verglichen. Anschließend erfolgt die Durchführung von Korrekturmaßnahmen an den von der Soll-Position abweichenden Spann- und/oder Auflageelementen 3. Hierbei wird ein aus dem Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten resultierender Korrekturwert errechnet und an die Steuer- und Regeleinrichtung 8 übermittelt, welche die Stelleinrichtung 1 derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente 3 in ihre jeweilige Soll-Position verstellt werden.
Nachdem sich die Spann- und Auflageelemente 3 in ihrer vorbestimmten Soll-Position befinden, erfolgt die Bearbeitung des aufgespannten Werkstückes 4, beispielsweise das Fügen einer Baugruppe. Mittels der Messeinrichtung 5 werden die Ist-Daten des bearbeiteten Werkstückes 4 bzw. der gefügten Baugruppe erfasst und in der Auswerteinrichtung 6 mit den hinterlegten Soll-Daten verglichen. Aus diesem Vergleich wird ein Korrekturwert errechnet, welcher an die Steuer- und Regeleinrichtung 8 übergeben wird. Nach der Entnahme des Werkstückes erfolgt dann die Durchführung von Korrekturmaßnahmen, insbesondere das Verstellen der Spann- und/oder Auflageelemente 3, entsprechend dem errechneten Korrekturwert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Zeiten für die Stellmaßnahmen an den Spann- und/oder Auflageelementen 3 erheblich verkürzt werden. Die entsprechenden Korrekturalgorithmen sind universell anwendbar. Außerdem wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Aufwand bzgl. Steuerung und Antrieb der einzelnen flexiblen Spann- und/oder Auflageelemente 3 reduziert. Weiterhin werden durch das Verfahren Prozess-Untersuchungen mit Post-Prozess-Untersuchungen hinsichtlich der zeitlich-örtlichen Durchführung und der gemeinsamen Datenauswertung und Ergebnisbewertung kombiniert.

1: Stelleinrichtung
2: Greifer
3: Spann- und/oder Auflageelement
4: Werkstück
5: Messeinrichtung
6: Auswerteeinrichtung
7: Datenleitung
8: Steuer- oder Regeleinrichtung
9: Stelleinrichtung

Claims

Verfahren zur Steuerung der Position von verstellbaren Spann- und/oder Auflageelementen (3) zur Aufnahme von unterschiedlich ausgebildeten Werkstücken (4), insbesondere für eine nachfolgende Bearbeitung, bei welchem die Spann- und/oder Auflageelemente (3) mittels einer Stelleinrichtung (1) in eine durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung (8) vorgegebene Position bewegt werden, wobei die Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente (3) mittels einer optischen Messeinrichtung (5) erfasst und in einer Auswerteeinrichtung (6) mit hinterlegten Soll-Daten verglichen werden, und ein aus diesem Vergleich resultierender und berechneter Korrekturwert an die Steuer- oder Regeleinrichtung (8) übermittelt wird, welche die Stelleinrichtung (1) derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente (3) entsprechend dem übermittelten Korrekturwert verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übereinstimmung der Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente (3) mit den Soll-Daten die Bearbeitung des Werkstückes (4) erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Bearbeitung des Werkstückes (4) die Ist-Daten der Spann- und/oder Auflageelemente (3) mittels der optischen Messeinrichtung (5) erfasst und mit den in der Auswerteinrichtung (6) hinterlegten Soll-Daten verglichen werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Bearbeitung des Werkstückes (4) die Ist-Daten des bearbeiteten Werkstückes (4) mittels der optischen Messeinrichtung (5) erfasst und mit den in der Auswerteinrichtung (6) hinterlegten Soll-Daten des bearbeiteten Werkstückes (4) verglichen werden.
Verfahren nach Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten resultierender Korrekturwert von der Auswerteeinrichtung (6) an die Steuer- und Regeleinrichtung (8) übermittelt wird, welche die Stelleinrichtung (1) derart ansteuert, dass die Spann- und/oder Auflageelemente (3) nach der Entnahme des bearbeiteten Werkstückes (4) entsprechend dem übermittelten Korrekturwert verstellt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stelleinrichtung (1) ein mit einem Greifer (2) ausgerüsteter Roboter eingesetzt wird, wobei durch den Greifer (2) die Spann- und Auflageelemente (3) gehalten und die Position der Spann- und Auflageelemente (3) verändert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Ist-Daten mit den Soll-Daten und die Berechnung des Korrekturwertes mit einem mit der optischen Messeinrichtung (5) verbundenen PC durchgeführt wird.