DE102011075840A1

DE102011075840A1 - Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102011075840A1
Application number: DE102011075840A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Häcker
Original assignee: Hacker Automation; HAECKER AUTOMATION
Current assignee: Hacker Automation; HAECKER AUTOMATION
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1), umfassend eine Anzahl von Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4), wobei jeweils an einem Bewegungsmanipulator (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zumindest ein Teilwerkzeug (5) anordenbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) derart zueinander angeordnet sind, dass mittels der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) zumindest ein Werkstück (6) aufnehmbar und/oder in einen Arbeitsraum (7) transportierbar und/oder in dem Arbeitsraum (7) bearbeitbar ist, wobei ein zur Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (7) erforderliches Werkzeug mittels Zusammenführen der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) ausformbar ist, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge (5) anhand einer entsprechenden Bewegung der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zueinander erfolgt, und wobei die Lage des Werkstücks (6) anhand eines Wechsels einer Funktion der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) untereinander, insbesondere eine Aufnahme und/oder ein Transport und/oder die Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (6), änderbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks (6) mittels einer Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Zur Miniaturisierung von mikroelektronischen Baugruppen und Geräten wird in einem begrenzten Volumen eine Vielzahl elektronischer und mikromechanischer Bauteile auf engstem Raum zusammengebracht. Beispielsweise ist eine Filmleiterplatte, auf der Bauelemente einer elektronischen Schaltung angeordnet sind, derart ausgeführt, dass diese an vorbestimmbaren Stellen faltbar ist, so dass bei einer für ein Zielvolumen notwendigen Form aufwändige Faltbewegungen in jeweils verschiedene Richtungen erforderlich sind. Bei derartigen miniaturisierten Baugruppen müssen häufig auch Bauteile mit größeren mechanischen Toleranzen verwendet werden als für die fertigen Bauteile zugelassen sind. In solchen Fällen müssen bestimmte Arbeitsgänge, um bestimmte Fertigmaße zu erreichen, auf jedes Exemplar angepasst werden.
Bisher sind zur Faltbearbeitung und Endmontage von zum Beispiel elektronischen Baugruppen und Geräten unter einem Kubikzentimeter und mit hoher Packungsdichte empfindlicher Bauteile nur zeitaufwendige und kostenintensive Handarbeitsvarianten bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung sowie ein Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks anzugeben, die es erlauben, ein Werkstück zeit- und kosteneffizient bei hoher Prozessstabilität automatisch zu bearbeiten und/oder zu montieren.
Hinsichtlich der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung umfasst eine Anzahl von Bewegungsmanipulatoren, wobei jeweils an einem Bewegungsmanipulator zumindest ein Teilwerkzeug anordenbar ist. Erfindungsgemäß sind die Bewegungsmanipulatoren derart zueinander angeordnet, dass mittels der an den Bewegungsmanipulatoren angeordneten Teilwerkzeuge zumindest ein Werkstück aufnehmbar und/oder in einen Arbeitsraum transportierbar und/oder in dem Arbeitsraum bearbeitbar ist, wobei ein zur Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks erforderliches Werkzeug mittels Zusammenführen der an den Bewegungsmanipulatoren angeordneten Teilwerkzeuge ausformbar ist, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge anhand einer entsprechenden Bewegung der Bewegungsmanipulatoren zueinander erfolgt, und wobei die Lage des Werkstücks anhand eines Wechsels einer Funktion der Bewegungsmanipulatoren untereinander, insbesondere eine Aufnahme und/oder ein Transport und/oder die Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks, änderbar ist.
Die Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung ist dabei beispielsweise als eine Faltstation zum automatischen Zusammenfalten einer kompakt ausgebildeten Filmleiterplatte, welche z.B. eine Fläche von einem Quadratzentimeter aufweist, verwendbar. Die Teilwerkzeuge sind dazu als Halte- und/oder Positionierungselemente ausgebildet, wobei das aus der Positionierung der Teilwerkzeuge zueinander resultierende Werkzeug eine Faltmatrize darstellt. Dabei wird die Filmleiterplatte mittels zumindest eines Teilwerkzeugs gehalten und mittels eines weiteren Teilwerkzeugs bearbeitet, insbesondere gefaltet, wobei die Position der Filmleiterplatte zum Optimieren des Faltprozesses mittels entsprechender Bewegungen der Bewegungsmanipulatoren möglich ist. Zusätzlich ist mittels der Bewegungsmanipulatoren mit entsprechenden Teilwerkzeugen auch eine an die Bearbeitung der Filmleiterplatte anschließende Montage der Filmleiterplatte möglich. Alternativ kann die Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung für weitere räumliche Bearbeitungs- und/oder Montageaufgaben angewendet werden. So sind z.B. räumliche Bearbeitungen einer Oberfläche von Gegenständen oder eine Montage von räumlich angeordneten Bauelementen möglich. Dies ist insbesondere im Mikromontage Bereich von Vorteil, bei denen Präzisionsanforderungen entsprechend hoch sind. Damit sind mittels der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung anspruchsvolle Bearbeitungs- und/oder Montageaufgaben universell und kostengünstig realisierbar.
An den Bewegungsmanipulatoren sind unterschiedliche Teilwerkzeuge anordenbar. Die Teilwerkzeuge sind beispielsweise in einem für die Bewegungsmanipulatoren räumlich erreichbaren Magazin angeordnet, wodurch ein automatischer Teilwerkzeugwechsel mittels der Bewegungsmanipulatoren möglich ist. Damit ist ein Tausch, Wechsel und/oder eine Kombination von Teilwerkzeugen an den Bewegungsmanipulatoren möglich, wodurch in vorteilhafter Weise kombinierte Bearbeitungen am Werkstück, wie z. B. Montage, Beschichtung, Vergießen oder Verformung, während eines Bearbeitungs- und/oder Montageprozesses durchführbar sind.
Die Bewegungsmanipulatoren sind jeweils aus einer tragenden Struktur und einem Manipulatorarm gebildet, wobei die Bewegungsmanipulatoren in mindestens zwei translatorischen Freiheitsgraden und mindestens einem rotatorischen Freiheitsgrad bewegbar sind. Damit ist besonders bevorzugt eine dynamische Bewegung des Werkzeugs und somit eine Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks mit fünf Freiheitsgraden möglich, wodurch eine hohe Flexibilität der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung erzielbar ist.
Die Bewegungsmanipulatoren sind dabei jeweils mittels einer gemeinsamen Steuereinheit steuerbar und/oder regelbar. Bei der gemeinsamen Steuereinheit handelt es sich beispielsweise um eine zentrale Datenverarbeitungseinheit mit einer entsprechenden Software zur Überwachung und/oder Steuerung und/oder Regelung der innerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung angeordneten Bewegungsmanipulatoren. Dabei erfolgt eine Bearbeitung und/oder Montage und/oder eine Position und/oder eine Halterung des Werkstücks im Arbeitsraum mittels durch die Steuereinheit realisierter Bewegungsabläufe der Manipulatorarme zueinander. Somit sind in gewinnbringender Weise die mittels der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung durchgeführten Prozesse vollständig automatisierbar.
An den Bewegungsmanipulatoren ist jeweils zumindest eine elektromechanische Erfassungseinheit angeordnet, welche mit der Steuereinheit gekoppelt ist. Die elektromechanische Erfassungseinheit ist vorzugsweise ein Positionssensor, mittels dessen eine Position des Bewegungsmanipulators und damit eine Position des an dem Bewegungsmanipulator angeordneten Teilwerkzeugs erfassbar ist. Anhand der erfassten Positionen, welche an die Steuereinheit vorzugsweise kontinuierlich übermittelt werden, sind Bewegungsabläufe sowie zeitliche Abläufe zur Realisierung gemeinsamer Bearbeitungsfunktionen der Bewegungsmanipulatoren steuerbar und/oder regelbar.
Innerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung ist eine optische Erfassungseinheit angeordnet, die mit einer entsprechenden Verarbeitungseinheit gekoppelt ist. Die optische Erfassungseinheit stellt vorzugsweise eine Kamera dar, mittels welcher der gemeinsame Arbeitsraum optisch erfassbar ist, wobei die Verarbeitungseinheit die optisch erfassten Daten entsprechend auswertet. Damit sind geometrische Daten des Werkstücks und somit gegebenenfalls Abweichungen am Werkstück während des Bearbeitungs- und/oder Montageprozesses ermittelbar.
Die Verarbeitungseinheit ist dabei mit der Steuereinheit gekoppelt, mittels welcher anhand der ermittelten Abweichungen am Werkstück Bewegungen der Bewegungsmanipulatoren während der Bearbeitung entsprechend zueinander anpassbar und damit Toleranzen am Werkstück ausgleichbar sind.
Ein Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks mittels einer Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung, welche eine Anzahl von Bewegungsmanipulatoren umfasst, an denen jeweils zumindest ein Teilwerkzeug anordenbar ist, sieht erfindungsgemäß vor, dass die Bewegungsmanipulatoren derart zueinander angeordnet werden, dass mittels der an den Bewegungsmanipulatoren angeordneten Teilwerkzeuge zumindest ein Werkstück aufnehmbar und/oder in einen Arbeitsraum transportierbar und/oder in dem Arbeitsraum bearbeitbar ist, wobei ein zur Bearbeitung des Werkstücks erforderliches Werkzeug mittels Zusammenführen der an den Bewegungsmanipulatoren angeordneten Teilwerkzeuge ausgeformt wird, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge anhand einer entsprechenden Bewegung der Bewegungsmanipulatoren zueinander erfolgt, und wobei auch die Lage Werkstücks anhand eines Wechsels einer Funktion der Bewegungsmanipulatoren untereinander, insbesondere eine Aufnahme und/oder ein Transport und/oder die Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks, geändert werden kann. Damit können in gewinnbringender Weise komplexe Bearbeitungs- und/oder Montageprozesse universell und kostengünstig durchgeführt werden.
Zur Steuerung und/oder Regelung der Bewegungsmanipulatoren werden dabei während der Bearbeitung und/oder Montage Plausibilitätskriterien und/oder Prozessparameter und/oder Korrekturparameter mit Hilfe von mittels der optischen Erfassungseinheit (8) und/oder zumindest einer der elektromechanischen Erfassungseinheit erfassten Daten ermittelt. Vorzugsweise können damit Bewegungsabläufe und Arbeitsgeschwindigkeiten gesteuert und/oder geregelt sowie Toleranzen am Werkstück während des Bearbeitungs- und/oder Montageprozesses ausgeglichen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigt:
1 schematisch eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung in Draufsicht.
Die einzige 1 zeigt schematisch eine Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 mit einer außerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 angeordneten Steuereinheit 2 sowie einer als Magazin 3 ausgebildeten Werkstückspeichervorrichtung.
Die Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 kann für verschiedene Bearbeitungs- und/oder Montageprozesse eingesetzt werden. Beispielsweise dient die Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 als eine Faltstation zum automatischen Zusammenfalten einer kompakt ausgebildeten Filmleiterplatte. Auch sind mittels der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 räumliche Bearbeitungen einer Oberfläche von Gegenständen oder eine Montage von räumlich angeordneten Bauelementen möglich.
Die Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 umfasst vier Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, welche jeweils mit der Steuereinheit 2 über eine entsprechende Datenleitung 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 mechanisch und/oder elektrisch gekoppelt sind.
Bei der Steuereinheit 2 handelt es sich beispielsweise um eine zentrale Datenverarbeitungseinheit mit einer entsprechenden Software zur Überwachung und/oder Steuerung und/oder Regelung der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4.
Die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 sind jeweils aus einer tragenden Struktur 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1, welche fest innerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 angeordnet sind, sowie einem Manipulatorarm 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 gebildet. Dabei können die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 zusammen in einer Ebene angeordnet oder jeweils in verschiedenen Ebenen, insbesondere in verschiedenen Raumhöhen, innerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 angeordnet sein, wodurch in gewinnbringender Weise Bearbeitungs- und/oder Montageprozesse in mehreren Raumdimensionen möglich sind.
Die Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 sind in nicht näher dargestellter Art und Weise jeweils mit der tragenden Struktur 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1 über mehrere Dreh- und/oder Schubgelenke verbunden, so dass die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 jeweils in drei translatorischen und zwei rotatorischen Freiheitsgraden bewegbar sind, was in der vorliegenden Darstellung mittels verschiedener doppelseitiger Pfeile dargestellt ist.
Die Dreh- und/oder Schubgelenke werden über zumindest einen Antrieb, welcher vorzugsweise in der tragenden Struktur 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1 angeordnet ist, gesteuert und/oder geregelt. Der Antrieb kann elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch erfolgen und ist mit der Steuereinheit 2 gekoppelt, welche wiederum den Antrieb über eine entsprechende Verbindung steuert und/oder regelt.
Die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 umfassen zur Regelung mittels der Steuereinheit 2 jeweils eine nicht näher dargestellte elektromechanische Erfassungseinheit, welche beispielsweise als ein Positionssensor ausgebildet ist. Der Positionssensor erfasst eine momentane Lage, insbesondere Position, der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 und übermittelt die erfassten Daten über die entsprechende Datenleitung 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 an die Steuereinheit 2, welche anhand dieser übermittelten Daten Bewegungen der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 regelt. Besonders bevorzugt werden die erfassten Daten kontinuierlich an die Steuereinheit 2 übermittelt, so dass eine kontinuierliche Regelung der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 weitere Sensoren, z.B. inkrementale Drehgeber, Interferenzmuster oder Lichtschrankenfunktionen, anhand deren erfassten Daten Bewegungen und/oder zeitliche Abläufe zur Gestaltung einer gemeinsamen Bearbeitungsfunktion der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und damit der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 steuerbar und/oder regelbar sind.
Die Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 weisen jeweils eine Werkzeugschnittstelle auf, an welcher ein beliebiges Teilwerkzeug 5 anordenbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an allen vier Manipulatorarmen 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 ein Teilwerkzeug 5 angeordnet. Vorzugsweise sind an jedem Manipulatorarm 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 jeweils unterschiedliche Teilwerkzeuge 5 anordenbar. Damit kann jeder Bewegungsmanipulator 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 mehrere Funktionen, insbesondere eine Aufnahme, einen Transport und/oder eine Bearbeitung und/oder Montage eines Werkstücks 6 übernehmen.
Die Teilwerkzeuge 5 sind beispielsweise in einem für die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 räumlich erreichbaren Werkzeugspeicher angeordnet, wodurch ein automatischer Wechsel der Teilwerkzeuge 5 mittels der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 möglich ist. Damit sind in vorteilhafter Weise kombinierte Bearbeitungen an einem Werkstück 6, wie z. B. Montage, Beschichtung, Vergießen oder Verformung, während eines Bearbeitungs- und/oder Montageprozesses durchführbar.
Mittels der an den Manipulatorarmen 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 angeordneten Teilwerkzeuge 5 ist das Werkstück 6 aufnehmbar und/oder transportierbar und/oder bearbeitbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Werkstück 6 mittels des an dem Manipulatorarm 4.1.2 angeordneten Teilwerkzeugs 5 gehalten. Der Bewegungsmanipulator 4.1 übernimmt dabei die Funktion der Aufnahme des Werkstücks 6, wobei der Bewegungsmanipulator 4.4 in diesem Beispiel die Funktion der Bearbeitung des Werkstücks 6 übernimmt.
Das Werkstück 6 befindet sich in dem Magazin 3, welches räumlich für die Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 erreichbar ist. Die Bearbeitung- und/oder Montage des Werkstücks 6 erfolgt in einem Arbeitsraum 7, welcher innerhalb der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 mittels eines gestrichelten Vierecks dargestellt ist.
Die Funktionen der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 werden dabei mittels der Steuereinheit 2 gesteuert und/oder geregelt. Weiterhin sind diese Funktionen auch während des Bearbeitungs- und/oder Montageprozesses wechselbar. Dies ermöglicht einen zur Bearbeitung und/oder Montage erforderlichen Positionswechsel des Werkstücks 6, wobei ein Positionswechsel des Werkstücks 6 auch anhand einer von der Steuereinheit 2 gesteuerten und/oder geregelten Bewegung der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 erfolgen kann.
Durch Zusammenführen der Teilwerkzeuge 5 in dem Arbeitsraum 7 wird ein zur Bearbeitung des Werkstücks 6 erforderliches Werkzeug ausgeformt, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge 5 anhand einer von der Steuereinheit 2 gesteuerten und/oder geregelten Bewegung der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 zueinander erfolgt. Dies ermöglicht ein individuell anpassbares Werkzeug, mittels dessen viele verschiedene Bearbeitungs- und/oder Montageaufgaben realisierbar sind.
Das Werkzeug kann beispielsweise als eine Faltmatrize zum automatischen Zusammenfalten einer kompakt ausgebildeten Filmleiterplatte oder als eine Gießform ausgebildet sein. Auch ist es möglich ein Werkzeug auszuformen, mittels welchem kombinierte Bearbeitungen von Werkstücken 6, wie beispielsweise Montage- und/oder Qualitätsprüfungen, oder in einer Produktionsserie spezifikationsabhängige Bearbeitungen von Werkstücken 6, wie beispielsweise stückabhängige oder Exemplar abhängige Sonderbearbeitungen, durchführbar sind.
Der Bearbeitungs- und/oder Montageprozess wird mittels einer optischen Erfassungseinheit 8, z.B. einer Kamera, überwacht, welche den gesamten Arbeitsraum 7 optisch erfasst und die erfassten Daten an eine Verarbeitungseinheit 9 übermittelt, mit welcher die optische Erfassungseinheit 8 über eine Datenleitung 8.1 mechanisch und/oder elektrisch gekoppelt ist. Vorzugsweise sind mittels der optischen Erfassungseinheit 8 geometrische Werkstückdaten und damit Bearbeitungsabläufe des Werkstücks 6 ermittelbar.
Die Verarbeitungseinheit 9 ist mit der Steuereinheit 2 gekoppelt und wertet die von der optischen Erfassungseinheit 8 übermittelten Daten entsprechend aus und stellt diese der Steuereinheit 2 zur Verfügung.
Die Steuereinheit 2 erzeugt in Abhängigkeit der ausgewerteten Daten der Verarbeitungseinheit 9 Plausibilitätskriterien und Korrekturparameter, mittels derer die Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 in Form von Steuersignalen entsprechend angesteuert und/oder geregelt werden.
Die von der Verarbeitungseinheit 9 ausgewerteten Daten werden mittels der Steuereinheit 2 vorzugsweise zusammen mit den von den elektromechanischen Erfassungseinheiten übermittelten Daten betrachtet. Anhand dieser Betrachtung sind weitere Plausibilitätskriterien sowie Prozessparameter generierbar, mittels derer Bearbeitungsabläufe des Werkstücks 6 ermittelbar und/oder Arbeitsgeschwindigkeiten steuerbar und/oder regelbar sind.
Im Folgenden wird ein Beispiel für einen Faltprozess einer Filmleiterplatte mit einer Fläche von 1,5 Quadratzentimetern und komplexen Konturelementen mittels der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 beschrieben.
Die Filmleiterplatte wird mittels des Manipulatorarms 4.2.2 des Bewegungsmanipulators 4.2 aus dem Magazin 3 entnommen und in den Arbeitsraum 7 transportiert. Der Bewegungsmanipulator 4.2 übernimmt nun die Funktion der Werkstückaufnahme für eine Faltmatrize. Die Faltmatrize als Gesamtwerkzeug wird durch die an den Manipulatorarmen 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 angeordneten Teilwerkzeuge 5 durch Positionierung zueinander im Arbeitsraum 7 gebildet.
Anschließend wird eine erste Filmleiterplattenlasche der Filmleiterplatte über dem Teilwerkzeug 5, welches am Manipulatorarm 4.4.2 des Bewegungsmanipulators 4.4 angeordnet ist, mit einem als Niederhalter ausgebildeten Teilwerkzeug 5 des Bewegungsmanipulators 4.1 mit einem Schwenk um 180 Grad über einen zentralen Teil des Elektronikaufbaus der Filmleiterplatte gebogen. Hierbei ist beispielsweise ein Biegeergebnis der ersten Filmleiterplattenlasche abhängig von der Position, insbesondere Höhe, des Teilwerkzeugs 5 des Bewegungsmanipulators 4.1, d.h. des Niederhalters, hinsichtlich einer Position, insbesondere Höhe, des Teilwerkzeugs 5 des Bewegungsmanipulators 4.4, d.h. des Weilwerkzeugs, und von einem Biegekurvenverlauf des Teilwerkzeugs 5 des Bewegungsmanipulators 4.1. Mittels Variation dieser Parameter kann das Biegeergebnis sowie eine Endstellung der ersten Filmleiterplattenlasche optimiert werden.
Anschließende Faltarbeitsgänge werden in gleicher Weise durch Umlagerung der Manipulatorarme 4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2 innerhalb des Arbeitsraums 7 durchgeführt. In diesem Beispiel ändert der Manipulatorarm 4.3.2 seine Arbeitsfunktion von ursprünglicher Leiterplattenaufnahme in Bearbeitung und positioniert sein Teilwerkzeug 5 im Arbeitsraum 7 derart, dass dieses eine zweite Filmleiterplattenlasche über den zentralen Teil des Elektronikaufbaus biegen kann. Hier übernimmt das Teilwerkzeug 5 des Bewegungsmanipulators 4.2 die Funktion des Niederhalters an der Filmleiterplatte.
Mittels der optischen Erfassungseinheit 8 und der Verarbeitungseinheit 9 werden eine Position der Teilwerkzeuge 5 und damit des Werkzeugs, geometrische Daten zur Filmleiterplatte sowie geometrische Arbeitsgangdaten der Bewegungsmanipulatoren 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 erfasst und nachfolgend in der Steuereinheit 2 ausgewertet. Mit entsprechend vorbestimmbaren Algorithmen in der modularen Software der Steuereinheit 2 werden für den Faltprozess und die Filmleiterplatte automatische Prozesskontrollen und Parameteroptimierung realisiert.
Durch die zuvor beschriebene modulare Bauweise mit der Nutzung gleichartiger Baugruppen sowohl hard- als auch softwareseitig ist mittels der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung 1 eine kostengünstige Skalierung der Bearbeitungskapazität auf alle Anforderungen möglich.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung
2: Steuereinheit
2.1: Datenleitung
2.2: Datenleitung
2.3: Datenleitung
2.4: Datenleitung
3: Magazin
4.1: Bewegungsmanipulator
4.1.1: tragende Struktur
4.1.2: Manipulatorarm
4.2: Bewegungsmanipulator
4.2.1: tragende Struktur
4.2.2: Manipulatorarm
4.3: Bewegungsmanipulator
4.3.1: tragende Struktur
4.3.2: Manipulatorarm
4.4: Bewegungsmanipulator
4.4.1: tragende Struktur
4.4.2: Manipulatorarm
5: Teilwerkzeug
6: Werkstück
7: Arbeitsraum
8: optische Erfassungseinheit
8.1: Datenleitung
9: Verarbeitungseinheit

Claims

Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1), umfassend eine Anzahl von Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4), wobei jeweils an einem Bewegungsmanipulator (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zumindest ein Teilwerkzeug (5) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) derart zueinander angeordnet sind, dass mittels der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) zumindest ein Werkstück (6) aufnehmbar und/oder in einen Arbeitsraum (7) transportierbar und/oder in dem Arbeitsraum (7) bearbeitbar ist, wobei ein zur Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (6) erforderliches Werkzeug mittels Zusammenführen der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) ausformbar ist, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge (5) anhand einer entsprechenden Bewegung der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zueinander erfolgt, und wobei die Lage des Werkstücks (6) anhand eines Wechsels einer Funktion der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) untereinander, insbesondere eine Aufnahme und/oder ein Transport und/oder die Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (6), änderbar ist.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) jeweils unterschiedliche Teilwerkzeuge (5) anordenbar sind.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) jeweils aus einer tragenden Struktur (4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1) und einem Manipulatorarm (4.1.2, 4.2.2, 4.3.2, 4.4.2) gebildet sind, wobei die Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) jeweils in mindestens zwei translatorischen Freiheitsgraden und mindestens einem rotatorischen Freiheitsgrad bewegbar sind.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) jeweils mittels einer gemeinsamen Steuereinheit (2) steuerbar und/oder regelbar sind.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) jeweils zumindest eine elektromechanische Erfassungseinheit angeordnet ist, welche mit der Steuereinheit (2) gekoppelt ist.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Erfassungseinheit (8), die mit einer Verarbeitungseinheit (9) gekoppelt ist.
Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (9) mit der Steuereinheit (2) gekoppelt ist.
Verfahren zur Bearbeitung und/oder Montage zumindest eines Werkstücks (6) mittels einer Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung (1), welche eine Anzahl von Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) umfasst, an denen jeweils zumindest ein Teilwerkzeug (5) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsmanipulatoren derart zueinander angeordnet werden, dass mittels der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) zumindest ein Werkstück (6) aufnehmbar und/oder in einen Arbeitsraum (7) transportierbar und/oder in dem Arbeitsraum (7) bearbeitbar ist, wobei ein zur Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (7) erforderliches Werkzeug mittels Zusammenführen der an den Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) angeordneten Teilwerkzeuge (5) ausgeformt werden kann, wobei das Zusammenführen der Teilwerkzeuge (5) anhand einer entsprechenden Bewegung der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zueinander erfolgt, und wobei die Lage des Werkstücks (6) anhand eines Wechsels einer Funktion der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) untereinander, insbesondere eine Aufnahme und/oder ein Transport und/oder die Bearbeitung und/oder Montage des Werkstücks (6), geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 8; dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und/oder Regelung der Bewegungsmanipulatoren (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) während der Bearbeitung und/oder Montage Plausibilitätskriterien und/oder Prozessparameter und/oder Korrekturparameter mit Hilfe von mittels der optischen Erfassungseinheit (8) und/oder zumindest einer der elektromechanischen Erfassungseinheit erfassten Daten ermittelt werden.