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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art.
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Die
EP 2 024 134 B1 zeigt eine gattungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks, insbesondere eines Kraftwagens, mit einer mobilen, an das Werkstück ankoppelbaren Trägereinrichtung, an welcher ein Roboter angebracht ist. Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst dabei eine Kopplungseinrichtung zur Herstellung einer Verbindung mit dem bewegten Werkstück. Zur Herstellung der besagten Verbindung weist die Kopplungseinrichtung ein Verbindungssystem mit mehreren Zentrierelementen und zusätzlich ein Greifsystem auf. Die Bearbeitungsvorrichtung ist insgesamt relativ komplex aufgebaut.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen eine vereinfachte und verbesserte Bearbeitung eines bewegten Werkstücks ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine vereinfachte und verbesserte Bearbeitung eines bewegten Werkstücks ermöglichen zu können, ist es bei einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen, dass mittels des Roboters die Trägereinrichtung an das Werkstück ankoppelbar ist und Bewegungen des Werkstücks erfassbar sowie basierend darauf Sollwerte zur Steuerung der Trägereinrichtung bereitstellbar sind. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Roboter dazu ausgelegt ist, sich an das bewegte Werkstück anzudocken und so eine im Wesentlichen starre Kopplung mittels des Roboters zwischen der Bearbeitungsvorrichtung und dem zu bearbeitenden bewegten Werkstück herstellen zu können. Alle Bewegungen des bewegten Werkstücks, welches dieses z. B. in der Endmontage auf eigenen Rädern vornimmt, werden dadurch auch durch die Bearbeitungsvorrichtung mitgemacht. Mit anderen Worten kann das beispielsweise als Kraftwagen ausgebildete bewegte Werkstück im Wesentlichen auf beliebigen Bahnen durch eine Produktionshalle fahren, stehenbleiben, schneller fahren und dergleichen, wobei über entsprechende sensorische Fähigkeiten des Roboters Sollwerte zur Steuerung der Trägereinrichtung bereitstellbar sind. Währenddessen können beispielsweise Montagevorgänge mittels der Bearbeitungsvorrichtung an dem bewegten Werkstück vorgenommen werden und/oder die Trägereinrichtung kann beispielsweise als mitfahrender Ladungsträger für bei der Montage benötigtes Material verwendet werden. Insgesamt dient der Roboter also dazu, als eine Art 6D-Sensor für verschiedenste Montageanwendungen herangezogen zu werden, um so die Steuerung der Trägereinrichtung zu ermöglichen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Roboter Leichtbauroboter mit einem Kraft- und/oder Momentensensor ausgebildet ist, mittels welchem die Bewegung des Werkstücks erfassbar sind. Durch die integrierten Sensoren eignet sich der Leichtbauroboter hervorragend für Handling- und Montageaufgaben. Ferner weist ein solcher Leichtbauroboter üblicherweise ein sehr geringes Eigengewicht von ca. 14 kg auf, sodass der Roboter extrem ortsflexibel für verschiedenste Aufgaben einsetzbar ist. Zudem ist durch die eingebaute Sensorik die Bewegung des Werkstücks besonders gut erfassbar, sodass basierend darauf besonders exakte Sollwerte zur Steuerung der Trägereinrichtung bereitstellbar sind.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Trägereinrichtung als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet ist. Dadurch kann eine autonome Steuerung bzw. Bewegung der Trägereinrichtung erfolgen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an der Trägereinrichtung wenigstens ein weiterer Roboter angebracht ist, mittels welchem vorgebbare Bearbeitungsschritte an dem Werkstück vornehmbar sind. Beispielsweise kann der erste Roboter dafür verwendet werden, eine Kopplung mit dem Werkstück herzustellen, während gleichzeitig der weitere Roboter dafür verwendet werden kann, beispielsweise Montagevorgänge oder dergleichen an dem Werkstück vorzunehmen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks, insbesondere eines Kraftwagens, wird eine mobile, mit einem Roboter versehene Trägereinrichtung an das bewegte Werkstück angekoppelt, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ausgezeichnet, dass die Trägereinrichtung mittels des Roboters an das Werkstück angekoppelt wird und anschließend Bewegungen des Werkstücks mittels des Roboters erfasst und basierend darauf Sollwerte zur Steuerung der Trägereinrichtung bereitgestellt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen, oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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In der einzigen Figur ist ein fahrerloses Transportfahrzeug gezeigt, auf welchem zwei Roboter angeordnet sind, mittels welchen Montageschritte an dem in der Figur gezeigten Kraftwagen durchgeführt werden.
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Eine Bearbeitungsvorrichtung 10 umfasst eine als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildete Trägereinrichtung 12, an welcher zwei Roboter 14, 16 angebracht sind. Die Bearbeitungsvorrichtung 10 dient dabei zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks, vorliegend in Form eines Kraftwagens 18, welcher beispielsweise in einem End-Off-Line-Bereich einer Produktionslinie verfahren wird.
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Die beiden Roboter 14, 16 sind als Leichtbauroboter ausgebildet, welche jeweils einen Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen. Mittels des Roboters 14 ist die Trägereinrichtung 12 an den Kraftwagen 18 ankoppelbar, wobei Bewegungen des Kraftwagens 18 mittels des Roboters 14 bzw. dessen Sensorik erfassbar sind. Basierend auf den erfassten Bewegungen können mittels des Roboters 14 Sollwerte zur Steuerung der Trägereinrichtung 12 bereitgestellt werden. Mit anderen Worten dient der Roboter 14 dazu, die Bearbeitungsvorrichtung 10 bzw. die Trägereinrichtung 12 mit dem Kraftwagen 18 im Wesentlichen starr zu koppeln, sodass alle Bewegungen, die der Kraftwagen 18, z. B. in einer Endmontagelinie auf eigenen Rädern, vornimmt, ebenfalls von der Trägereinrichtung ausgeführt werden. Dafür fährt die Bearbeitungsvorrichtung 10 bzw. die Trägereinrichtung 12 zunächst an den Kraftwagen 18 heran und der Roboter 14 dockt sich taktil und sensitiv an den Kraftwagen 18 an und hält sich dann an dem Kraftwagen 18 fest. Der Kraftwagen 18 kann anschließend auf beliebigen Bahnen durch eine Produktionshalle oder dergleichen fahren, stehenbleiben, beschleunigen, oder dergleichen, wobei über die sensorischen Fähigkeiten des als Leichtbauroboter ausgebildeten Roboters 14 Sollwerte zur Steuerung der als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildeten Trägereinrichtung 12 generiert werden. Folglich können im Wesentlichen sämtliche Bewegungen des Kraftwagens 18 durch die Trägereinrichtung 12 entsprechend gleichermaßen ausgeführt werden. Der Roboter 14 dient also sowohl zur Ankopplung der Trägereinrichtung 12 an den Kraftwagen 18 als auch als eine Art 6D-Sensor für Montageanwendungen und dergleichen.
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Der Kraftwagen 18 kann auf vielfältige Arten durch beispielsweise einen so genannten End-Off-Line-Bereich einer Produktionslinie bewegt werden. Beispielsweise kann der Kraftwagen 18 unter Verwendung seines eigenen Antriebs, insbesondere wenn der Kraftwagen 18 einen elektrischen Antrieb umfasst, autonom bewegt werden. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass der Kraftwagen 18 mithilfe eines weiteren hier nicht dargestellten fahrerlosen Transportfahrzeuges durch einen Produktions- bzw. Montagebereich geschleppt und somit auch autonom bewegt wird.
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Während der Kraftwagen 18 mittels des Roboters 14 an die Trägereinrichtung 12 bzw. die Bearbeitungsvorrichtung 10 angekoppelt ist, können mittels des weiteren Roboters 16 entsprechende Montageschritte an den Kraftwagen 18 vorgenommen werden. Alternativ kann auch der Roboter 16 die Koppel- und Sensoraufgaben übernehmen und der Roboter 14 führt Arbeiten am dem Kraftwagen 18 aus. Darüber hinaus können auch noch weitere, hier nicht dargestellte Roboter flexibel an der Trägereinrichtung 12 anordnenbar sein, je nachdem, welcher Arten von Arbeiten an dem Kraftwagen 12 auszuführen sind.
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Falls die Roboter 14, 16 gerade nicht an dem Kraftwagen 18 angedockt sind, sind diese flexibel auch für weitere Aufgaben innerhalb der Produktion einsetzbar. Sobald die Grundfunktionalität für die Bahnverfolgung des Kraftwagens 18, also in Form eines Trackings, einmal implementiert ist, also in Form der Sollwertgenerierung für die Trägereinrichtung 12, ist die Bearbeitungsvorrichtung 10 sehr schnell anpassbar und dadurch sehr wandlungsfähig. Der erläuterte Einsatzbereich der Bearbeitungsvorrichtung 10 lässt sich auch dahingehend erweitern, dass beispielsweise eine Bewegungserkennung von C-Gehängen erfolgt, mittels welchen Fahrzeugrohbauten oder dergleichen entlang einer Produktionslinie bewegt werden.
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Durch die Bearbeitungsvorrichtung 10 und das erläuterte Verfahren zum Bearbeiten eines bewegten Werkstücks wird eine Lösung bereitgestellt, mittels welchen auf besonders einfache und insbesondere sehr flexible Art und Weise Montagevorgänge und dergleichen an bewegten Werkstücken, insbesondere ein Kraftwagen, durchgeführt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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