DE102012219874A1 - Apparatus and method for handling workpieces - Google Patents

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Axel Grüneklee
Markus Zörnack
Arndt Marx
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ThyssenKrupp System Engineering GmbH
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung einen Manipulator und ein mittels des Manipulators mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement aufweist, wobei in das Kontaktelement mindestens ein Temperierelement integriert ist, wobei das Temperierelement von einem Temperierfluid durchströmbar ist.An apparatus for handling workpieces, in particular in a vehicle body production line, is proposed, the apparatus having a manipulator and a contact element which can be brought into contact with at least one workpiece by means of the manipulator, at least one temperature control element being integrated in the contact element, the temperature control element being from a temperature control fluid can flow through.

Description

Stand der Technik State of the art

Es sind Vorrichtungen und Verfahren allgemein bekannt mit denen Bleche im Rahmen von Karosseriefertigungsstraßen über Zuliefereinheiten zu Bearbeitungsstationen transportiert werden. Wird eine Warmumformung vorgenommen, erwärmt eine erste Bearbeitungsstation die Bleche auf eine für den Umformungsvorgang optimale Temperatur. Anschließend werden die Bleche von den Zuliefereinheiten zu einer Umformungsstation transportiert und dort umgeformt. Während des Transports zu der Umformungsstation kühlen die Bleche aus und werden daher bei einer anderen als der optimalen Temperatur umgeformt, oder die Bleche werden in der ersten Bearbeitungsstation auf eine höhere als die optimale Temperatur gebracht und kühlen während des Transports zu der Umformungsstation auf die optimale Temperatur ab. Die exakte Temperatur der Bleche ist dabei schwierig zu kontrollieren. Devices and methods are generally known with which sheets are transported in the context of body production lines via supply units to processing stations. When hot forming is performed, a first processing station heats the sheets to an optimum temperature for the forming operation. Subsequently, the sheets are transported from the supply units to a forming station and formed there. During transport to the forming station, the sheets cool and are therefore formed at a temperature other than the optimum temperature or the sheets are brought to a higher than optimum temperature in the first processing station and cool to the optimum temperature during transport to the forming station from. The exact temperature of the sheets is difficult to control.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von Werkstücken bereitzustellen, die eine schnellere und kostengünstigere Produktion ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, dass die Werkstücke mit der für die weitere Bearbeitung optimalen Temperatur zu der entsprechenden Bearbeitungsstation gelangen. Ferner soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die flexibel eingesetzt werden kann, insbesondere auch für Umformungen bei Temperaturen unter null Grad Celsius (so genanntes sub-zero Umformen). The object of the present invention is to provide a device and a method for handling workpieces, which enables a faster and more cost-effective production. It is another object of the present invention to enable the workpieces to reach the appropriate processing station at the optimum temperature for further processing. Furthermore, a device is to be provided which can be used flexibly, in particular also for transformations at temperatures below zero degrees Celsius (so-called sub-zero forming).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, wobei die Vorrichtung einen Manipulator und ein mittels des Manipulators mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement aufweist, wobei in das Kontaktelement mindestens ein Temperierelement integriert ist, wobei das Temperierelement von einem Temperierfluid durchströmbar ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, eine Temperierung des Werkstücks während des Transports zu einer Bearbeitungsstation zu erreichen, wodurch die Taktzeiten der Produktionseinheit gesteigert werden kann und die Kosten für eine separate Bearbeitungsstation zur Temperierung der Werkstücke gespart werden können. This object is achieved by a device for handling workpieces, in particular in a Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, wherein the device comprises a manipulator and a means of the manipulator with at least one workpiece in contact contact element, wherein in the contact element at least one tempering is integrated, wherein the Tempering element is flowed through by a tempering fluid. This makes it possible according to the invention in an advantageous manner to achieve a temperature control of the workpiece during transport to a processing station, whereby the cycle times of the production unit can be increased and the cost of a separate processing station for temperature control of the workpieces can be saved.

Die Werkstücke können dabei in Material und Form diversen dem Fachmann bekannten Kombinationen entsprechen, bevorzugt sind die Werkstücke Metallbleche in wenigstens teilweiser flächiger Erstreckung, insbesondere sind die Metallbleche aus Stahl und/oder Aluminium und/oder Magnesium gefertigt. Besonders bevorzugt sind die Werkstücke nicht elektrisch leitend, insbesondere aus Plastikmaterialien, vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffen wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) oder glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK). The workpieces may correspond in material and form various combinations known to those skilled in the art, the workpieces are preferably metal sheets in at least partial planar extension, in particular the metal sheets are made of steel and / or aluminum and / or magnesium. Particularly preferably, the workpieces are not electrically conductive, in particular made of plastic materials, preferably fiber-reinforced plastics such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP) or glass fiber reinforced plastics (GRP).

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Der Manipulator ist bevorzugt ein Roboter, besonders bevorzugt handelt es sich um einen Greifer. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Manipulator ein Stempel, insbesondere ist der Stempel derart konfiguriert, dass er auf das Werkstück gepresst wird, mit diesem zu der Bearbeitungsstation mitgeführt wird und dort von dem Werkstück gelöst wird. The manipulator is preferably a robot, more preferably it is a gripper. According to a further advantageous embodiment, the manipulator according to the invention is a stamp, in particular the stamp is configured such that it is pressed onto the workpiece, is carried with it to the processing station and is released there from the workpiece.

Das in Kontakt mit dem Werkstück bringbare Kontaktelement ist bevorzugt eine plattenförmige Vorrichtung. Besonders bevorzugt hat das Kontaktelement eine oder mehrere flächige Erstreckungen, entlang derer es Kontakt zu entsprechenden flächigen Erstreckungen des Werkstücks aufnimmt. Das Kontaktelement ist vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigt, besonders bevorzugt ist das Kontaktelement aus Stahl gefertigt. Alternativ ist denkbar, dass das Kontaktelement aus Aluminium oder Kupfer gefertigt ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine möglichst schnelle und homogene Temperierung des Werkstücks durch Wärmeleitung zu erreichen. Dies ermöglicht eine schnellere und bessere Temperierung als ein auf Wärmestrahlung und/oder Konvektion beruhendes Verfahren. Bevorzugt weist das Kontaktelement eine höhere Dicke auf als das Werkstück, wodurch die Temperierung des Werkstücks einfacher und schneller möglich ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement aus Stahl, Aluminium oder Kupfer gefertigt und ganz oder teilweise mit mindestens einem anderen Wärmeleiter wie Stahl, Aluminium oder Kupfer beschichtet, insbesondere ist ein Kontaktelement aus Stahl und/oder Aluminium denkbar, dass auf der dem Werkstück zugewandten Seite ganz oder teilweise mit Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber beschichtet ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein einfaches und kostengünstiges Kontaktelement bereitzustellen, wobei das Kontaktelement dennoch gut zur Wärmeübertragung auf das Werkstück geeignet ist. The contact element which can be brought into contact with the workpiece is preferably a plate-shaped device. Particularly preferably, the contact element has one or more planar extensions along which it makes contact with corresponding planar extensions of the workpiece. The contact element is preferably made of a good heat-conducting material, more preferably, the contact element is made of steel. Alternatively, it is conceivable that the contact element is made of aluminum or copper. This makes it possible in an advantageous manner to achieve the fastest possible and homogeneous temperature control of the workpiece by heat conduction. This allows a faster and better temperature than a process based on heat radiation and / or convection. Preferably, the contact element has a greater thickness than the workpiece, whereby the temperature of the workpiece is easier and faster possible. According to a particularly preferred embodiment, the contact element is made of steel, aluminum or copper and completely or partially coated with at least one other heat conductor such as steel, aluminum or copper, in particular a contact element made of steel and / or aluminum is conceivable that on the workpiece facing Page is wholly or partially coated with copper and / or aluminum and / or silver. This makes it possible in an advantageous manner to provide a simple and inexpensive contact element, wherein the contact element is still well suited for heat transfer to the workpiece.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Temperiereinheit Leitungen zum Durchleiten des Temperierfluids auf. Bevorzugt weisen diese Leitungen mindestens eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung auf. Besonders bevorzugt sind die Leitungen rohrförmig oder zumindest an der dem Werkstück zugewandten Seite entsprechend der Form des Kontaktelements geformt. Denkbar wäre auch eine komplexe, die Oberfläche der Leitungen maximierende, Form der Leitungen um den Wärmeaustausch zu optimieren, oder eine Form der Leitungen, die Strömungsverluste, verursacht durch Stellen turbulenter Strömung, vermeiden und damit die für das Temperieren benötigte Energie minimieren. Dies ermöglicht wiederum eine kostengünstigere Produktion. According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the tempering unit has lines for passing the tempering fluid. Preferably, these lines at least one inflow opening and an outflow opening. Particularly preferably, the lines are tubular or at least formed on the workpiece-facing side according to the shape of the contact element. It would also be conceivable to optimize a complex, the surface of the lines maximizing the shape of the lines to the heat exchange, or a form of the lines, the flow losses caused by placing turbulent flow, and thus minimize the energy required for tempering. This in turn allows a more cost-effective production.

Bevorzugt sind die Leitungen aus einem besonders wärmeleitenden Material gefertigt, insbesondere aus Stahl oder Kupfer oder Aluminium. Besonders bevorzugt sind die Leitungen aus dem gleichen Material gefertigt wie das Kontaktelement. Hierdurch können Wärmeverluste oder Beschädigungen durch auf Grund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verursachten Spannungsrissen und/oder Materialermüdungserscheinungen vermieden werden. Noch mehr bevorzugt sind die Leitungen in das Kontaktelement hineingefräst. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch den Verzicht auf separate Leitungen, die in das Kontaktelement integriert werden müssen, eine einfachere und kostengünstigere Vorrichtung bereitzustellen. Preferably, the lines are made of a particularly thermally conductive material, in particular steel or copper or aluminum. Particularly preferably, the lines are made of the same material as the contact element. As a result, heat losses or damage caused by due to different thermal expansion coefficients stress cracks and / or fatigue phenomena can be avoided. Even more preferably, the leads are milled into the contact element. As a result, it is advantageously possible to provide a simpler and more cost-effective device by dispensing with separate lines which have to be integrated into the contact element.

Die mindestens eine Ein- und/oder Ausströmöffnung ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung so vorgesehen, dass mindestens eine Zuleitung für das Temperierfluid dicht an das Temperierelement angeschlossen ist. Besonders bevorzugt ist der Anschluss derart konfiguriert, dass auch bei einer Bewegung des Manipulators eine dichte Verbindung erhalten bleibt. Es ist dadurch in vorteilhafter Weise möglich, die Betriebssicherheit der Vorrichtung auch bei längeren Transportwegen der Werkstücke zu gewährleisten. The at least one inlet and / or outflow opening is provided according to a further advantageous embodiment of the device according to the invention so that at least one supply line for the tempering fluid is connected tightly to the temperature control element. Particularly preferably, the connection is configured such that even with a movement of the manipulator a tight connection is maintained. It is thus possible in an advantageous manner to ensure the reliability of the device even with longer transport paths of the workpieces.

Ferner ist vorgesehen, dass gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das Temperierfluid ein Kühlmittel oder ein Heizmittel ist. Bevorzugt ist das Temperierfluid flüssig und/oder gasförmig, insbesondere das Kühlmittel Tetrafluorethan (auch als R134a bezeichnet) oder flüssiger Stickstoff. It is further provided that according to an advantageous embodiment, the tempering fluid is a coolant or a heating medium. Preferably, the tempering fluid is liquid and / or gaseous, in particular the coolant tetrafluoroethane (also referred to as R134a) or liquid nitrogen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Temperierelement einen Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des Temperierfluids auf oder ist ein Temperatursensor dem Temperierelement wenigstens zugeordnet. Der Temperatursensor ist bevorzugt in das Temperierelement integriert, besonders bevorzugt ist der Temperatursensor in den Zuleitungen angebracht. Ganz besonders bevorzugt ist der Temperatursensor an oder nahe der Kontaktfläche zwischen dem Temperierelement und dem Werkstück oder zwischen dem Kontaktelement und dem Werkstück angebracht. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine besonders realistische Werkstücktemperatur zu messen. Noch mehr bevorzugt ist der Temperatursensor austauschbar vorgesehen, zum Beispiel zu Wartungszwecken. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das Temperierelement mehr als einen Temperatursensor aufweist. Denkbar ist auch, dass dem Temperierelement mehr als ein Temperatursensor zugeordnet ist, beispielsweise mit einer externen Halterung an dem Temperierelement befestigt. Bevorzugt ist ein Temperatursensor in unmittelbarer Nähe der wenigstens einen Einströmöffnung angeordnet und mindestens ein weiterer Temperatursensor ist in unmittelbarer Nähe der wenigstens einen Ausströmöffnung angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass nicht nur die Temperaturüberwachung des Temperierfluids erfolgt, sondern indirekt über den Vergleich von Anfangs- und Endtemperatur unter Kenntnis von Materialkonstanten auch die Temperaturüberwachung und -steuerung des Werkstücks möglich ist. According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the temperature-control element has a temperature sensor for monitoring the temperature of the tempering fluid or a temperature sensor is at least allocated to the temperature-control element. The temperature sensor is preferably integrated in the tempering element, particularly preferably the temperature sensor is mounted in the supply lines. Most preferably, the temperature sensor is attached to or near the contact surface between the tempering and the workpiece or between the contact element and the workpiece. This makes it possible in an advantageous manner to measure a particularly realistic workpiece temperature. Even more preferably, the temperature sensor is interchangeable, for example for maintenance purposes. Furthermore, it is advantageous according to the invention if the tempering element has more than one temperature sensor. It is also conceivable that more than one temperature sensor is associated with the tempering, for example, attached to the tempering with an external holder. Preferably, a temperature sensor is arranged in the immediate vicinity of the at least one inflow opening, and at least one further temperature sensor is arranged in the immediate vicinity of the at least one outflow opening. As a result, the advantage is achieved that not only the temperature monitoring of the tempering takes place, but also the temperature monitoring and control of the workpiece is indirectly possible via the comparison of the initial and final temperature with knowledge of material constants.

Weiterhin weist das Kontaktelement gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens ein Haltemittel zum Halten von mindestens einem Werkstück auf. Dadurch wird der technische Vorteil erzielt, dass ein Transport des Werkstücks auch dann möglich ist, wenn das Werkstück unter dem Kontaktelement angeordnet ist. Furthermore, the contact element according to an advantageous embodiment of the device according to the invention at least one holding means for holding at least one workpiece. As a result, the technical advantage is achieved that a transport of the workpiece is also possible if the workpiece is arranged below the contact element.

Bevorzugt werden mehrere Werkstücke von dem mindestens einen Haltemittel gehalten. Dies ermöglicht höhere Taktzeiten und damit eine schnellere und zugleich günstigere Produktion. Preferably, a plurality of workpieces are held by the at least one holding means. This allows higher cycle times and thus a faster and at the same time cheaper production.

Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Haltemittel ein Magnet, insbesondere ein Elektromagnet. Hierdurch können vorteilhafterweise magnetische Werkstücke besonders einfach lösbar gehalten werden. Ganz besonders bevorzugt ist wenigstens ein Haltemittel ein mechanischer Greifer und/oder ein hydraulischer Greifer und/oder ein pneumatischer Greifer und/oder ein Saugnapf, insbesondere ein mit Unterdruck betriebener Saugnapf. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Vielzahl an Materialen für die Werkstücke möglich sind, insbesondere auch Materialien, die nicht oder nur schlecht durch einen Magneten haltbar sind. Greifer ermöglichen eine fast beliebige Form des Werkstücks und ermöglichen eine möglichst große Kontaktfläche des Werkstücks mit dem Kontaktelement, was zu einem besseren Wärmeaustausch und damit einer schnelleren Temperierung führt. Particularly preferably, at least one holding means is a magnet, in particular an electromagnet. As a result, advantageously, magnetic workpieces can be kept particularly easily detachable. Most preferably, at least one holding means is a mechanical gripper and / or a hydraulic gripper and / or a pneumatic gripper and / or a suction cup, in particular a suction cup operated with negative pressure. As a result, the advantage is achieved that a variety of materials for the workpieces are possible, in particular also materials that are not or only poorly preserved by a magnet. Grippers allow almost any shape of the workpiece and allow the largest possible contact surface of the workpiece with the contact element, resulting in a better heat exchange and thus a faster temperature.

Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung erfindungsgemäß noch wenigstens ein weiteres Kontaktelement auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Werkstück zwischen dem ersten Kontaktelement und dem wenigstens einen weiteren Kontaktelement anordenbar ist. Dadurch wird zum einen der Vorteil erzielt, dass keine Haltemittel benötigt werden um eine sichere Anordnung des Werkstücks zu erzielen und zum anderen erfolgt dadurch die Temperierung des Werkstücks homogener und schneller. According to yet another advantageous embodiment, the device according to the invention still has at least one further contact element, wherein the device is designed such that a workpiece between the first contact element and the at least one further contact element can be arranged. As a result, on the one hand, the advantage is achieved that no holding means are needed to achieve a secure arrangement of the workpiece and, on the other hand, the temperature control of the workpiece is thereby made more homogeneous and faster.

Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das Temperierelement nur in einen Teilbereich des Kontaktelements integriert. Bevorzugt sind in verschiedene Teilbereiche des Kontaktelements oder der Kontaktelemente verschiedene Temperierelemente integriert, besonders bevorzugt temperieren diese verschiedenen Temperierelemente entsprechende verschiedene Teilbereiche des Werkstücks oder verschiedene Werkstücke auf unterschiedliche Temperaturen. Hierdurch wird eine flexiblere Fertigung ermöglicht sowie ein nur partielles Temperieren und insbesondere auch Umformen des Werkstücks (so genanntes „Tailored Tempering“). Furthermore, according to an advantageous embodiment, the tempering is integrated only in a portion of the contact element. Preferably, different tempering elements are integrated into different subareas of the contact element or the contact elements, particularly preferably these different tempering elements temper corresponding different subregions of the workpiece or different workpieces to different temperatures. As a result, a more flexible production is possible and only partial tempering and in particular also forming of the workpiece (so-called "tailored tempering").

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Manipulators ein Kontaktelement in Kontakt mit einem Werkstück gebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das Kontaktelement mittels eines Temperierelements temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement von einem Temperierfluid zur Temperierung des Kontaktelements durchströmt wird. Another object of the present invention is a method for handling workpieces, in particular by means of a device according to the invention, wherein a contact element is brought into contact with a workpiece in a first method step by means of a manipulator, wherein in a second method step, the contact element is tempered by means of a tempering , characterized in that the tempering is traversed by a tempering fluid for temperature control of the contact element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Temperierfluid vor dem Durchströmen des Temperierelements oder sowohl vor als auch nach dem Durchströmen des Temperierelements aufgeheizt oder gekühlt. Dadurch wird ein effizienteres Verfahren ermöglicht. Für den Fall, dass das Temperierfluid sowohl vor als auch nach dem Durchströmen des Temperierelements aufgeheizt oder gekühlt wird, wird ein schneller und damit effizienter Kreislauf des Temperierfluids ermöglicht. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the tempering fluid is heated or cooled before it flows through the temperature control element or both before and after it has flowed through the temperature control element. This will enable a more efficient process. In the event that the tempering fluid is heated or cooled both before and after flowing through the tempering element, a faster and thus more efficient circulation of the tempering fluid is made possible.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem ersten Verfahrensschritt das Werkstück mittels wenigstens eines Haltemittels von dem Kontaktelement aufgenommen, und bevorzugt in einem dritten Verfahrensschritt mittels des Manipulators transportiert, insbesondere zu einer Bearbeitungsstation. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass die Bearbeitung des Werkstücks schneller und kostengünstiger erfolgt, da das Werkstück nicht zur Temperierung in einer Temperiervorrichtung verweilen muss. Außerdem hat das Werkstück so die optimale Bearbeitungstemperatur bei Erreichen der Bearbeitungsstation, wodurch der Bearbeitungsprozess im Ganzen verbessert wird und Kosten, die durch eine sonst notwendige, wiederholte Temperierung verursacht werden, vermieden werden. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the workpiece is received by the contact element in the first method step by means of at least one holding means, and preferably transported in a third method step by means of the manipulator, in particular to a processing station. As a result, the advantage is achieved that the machining of the workpiece is faster and cheaper, since the workpiece does not have to dwell in a temperature control for temperature control. In addition, the workpiece has the optimum processing temperature when reaching the processing station, whereby the machining process is improved as a whole and costs, which are caused by an otherwise necessary, repeated temperature control, be avoided.

Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Werkstücke zur gleichen Zeit aufgenommen, temperiert und bevorzugt transportiert. Dadurch wird der Vorteil höherer Taktzeiten erzielt. In accordance with yet another advantageous embodiment of the method according to the invention, at least two workpieces are picked up, tempered and preferably transported at the same time. As a result, the advantage of higher cycle times is achieved.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das Verfahren für ein Werkstück von der gleichen Vorrichtung oder einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens ein weiteres Mal durchgeführt wird. Furthermore, it is particularly advantageous that the method for a workpiece by the same device or another device according to the invention is carried out at least once more.

Bevorzugt wird das Verfahren geregelt, insbesondere wird es elektronisch geregelt, vorzugsweise wird das Verfahren von einem Computermittel gesteuert, besonders bevorzugt wird der Temperatursensor zur Temperaturüberwachung des Temperierfluids von einem Computermittel gesteuert. Hierdurch wird eine optimale Temperierung des Werkstücks ermöglicht, was zum einen ein kostengünstigeres Verfahren ermöglicht, aber auch die Bearbeitung des Werkstücks bei einer optimalen Bearbeitungstemperatur gewährleistet. Ganz besonders bevorzugt wird die Temperatur des Temperierfluids und/oder des Temperierelements und/oder des Kontaktelements durch einen rückgekoppelten Regelkreis gesteuert und/oder geregelt. Dazu wird eine aktuelle Temperatur, die Ist-Temperatur, des Temperierfluids und/oder des Temperierelements gemessen, insbesondere durch einen Temperatursensor. Die Ist-Temperatur wird mit einer Soll-Temperatur verglichen. Die sich ergebende Abweichung wird an ein Regelelement übergeben, das eine Angleichung der Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur bewirkt. Bevorzugt ist der Regler ein stetig linearer Regler, insbesondere ist der Regler ein Proportional-Regler und/oder ein Integralregler und/oder ein Differenzialregler. Besonders bevorzugt ist der Regler ein unstetiger Regler oder ein nichtlinearer Regler. Denkbar ist, dass über ein Heizelement und/oder ein Kühlelement die Ist-Temperatur des Temperierfluids und damit des Temperierelements an die Soll-Temperatur angeglichen wird. Alternativ wird die Durchströmgeschwindigkeit des Temperierfluids oder das Durchströmvolumen des Temperierfluids erhöht oder herabgesetzt. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Werkstück sicher und dauerhaft auf der optimalen Temperatur zu halten. Preferably, the method is regulated, in particular it is electronically controlled, preferably the method is controlled by a computer means, particularly preferably the temperature sensor for temperature monitoring of the tempering fluid is controlled by a computer means. As a result, an optimal temperature control of the workpiece is made possible, which allows for a more cost-effective method, but also ensures the machining of the workpiece at an optimum processing temperature. Most preferably, the temperature of the temperature control fluid and / or the temperature control element and / or the contact element is controlled and / or regulated by a feedback control loop. For this purpose, a current temperature, the actual temperature, the tempering fluid and / or the temperature control element is measured, in particular by a temperature sensor. The actual temperature is compared with a setpoint temperature. The resulting deviation is passed to a control element, which causes an alignment of the actual temperature to the target temperature. Preferably, the controller is a continuous linear controller, in particular, the controller is a proportional controller and / or an integral controller and / or a differential controller. Particularly preferably, the controller is a discontinuous controller or a non-linear controller. It is conceivable that via a heating element and / or a cooling element, the actual temperature of the tempering fluid and thus of the tempering is equalized to the desired temperature. Alternatively, the flow rate of the tempering fluid or the flow volume of the tempering fluid is increased or decreased. This makes it possible in an advantageous manner to keep the workpiece safely and permanently at the optimum temperature.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential idea of the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic view of an apparatus according to an exemplary first embodiment of the present invention.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kontaktelements einer Vorrichtung gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic view of a contact element of a device according to the exemplary first embodiment of the present invention.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines Kontaktelements einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic view of a contact element of a device according to an exemplary second embodiment of the present invention.

4 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit mehreren Kontaktelementen gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows a schematic view of a device with a plurality of contact elements according to an exemplary third embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 1 1 is a schematic view of an apparatus according to an exemplary first embodiment of the present invention.

An einem Manipulator 1, der beispielsweise als Roboter vorgesehen ist, ist ein Kontaktelement 2 angeordnet. Es weist eine flächige Erstreckung auf, welche zur form- und/oder kraftschlüssigen Anlage an die ebenfalls flächige Erstreckung eines Werkstücks, insbesondere eines Blechs, vorgesehen ist. An dem Kontaktelement 2 ist ein Haltemittel 3 befestigt, zum Beispiel ein Elektromagnet. Damit kann das Werkstück, insbesondere das Blech, besonders einfach mit dem Kontaktelement 2 in Kontakt gehalten und dieser Kontakt auch wieder gelöst werden. Durch das in das Kontaktelement 2 integrierte Temperierelement 4 wird eine Temperierung des sich in Kontakt mit dem Kontaktelement 2 befindlichen Werkstücks ermöglicht. Somit kann das Werkstück entweder auf eine für die weitere Bearbeitung optimale Temperatur gebracht, oder auf der für die weitere Bearbeitung optimale Temperatur gehalten werden, während es von der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer nächsten Bearbeitungsstation transportiert wird. On a manipulator 1 , which is provided as a robot, for example, is a contact element 2 arranged. It has a planar extension, which is provided for the positive and / or non-positive engagement with the likewise planar extension of a workpiece, in particular a sheet metal. At the contact element 2 is a holding agent 3 attached, for example, an electromagnet. Thus, the workpiece, in particular the sheet, particularly easy with the contact element 2 kept in contact and this contact also be solved again. Through that into the contact element 2 integrated tempering element 4 is a temperature of the in contact with the contact element 2 located workpiece allows. Thus, the workpiece can either be brought to an optimum temperature for further processing, or be kept at the optimum temperature for further processing while being transported by the device according to the invention to a next processing station.

2 zeigt eine schematische Ansicht des Kontaktelements 2 der Vorrichtung gemäß der in 1 gezeigten, beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. An einer Seite sind eine Einströmöffnung 5 und eine Ausströmöffnung 6 vorgesehen. Diese können an jeder beliebigen Seite des Kontaktelements 2 angeordnet sein, insbesondere auch an unterschiedlichen Seiten, jedoch bevorzugt nicht an der Seite, die zur Anlage an das Werkstück vorgesehen ist. Das Temperierfluid strömt durch die Einströmöffnung in das Temperierelement 4. Dann strömt es in Strömungsrichtung 10 durch die Leitungen des Temperierelements 4 und temperiert durch Wärmeleitung das Kontaktelement 2. Ein sich in Anlage an das Kontaktelement 2 befindliches Werkstück wird dadurch ebenfalls durch Wärmeleitung temperiert. 2 shows a schematic view of the contact element 2 the device according to the in 1 shown, exemplary first embodiment of the present invention. On one side are an inflow opening 5 and an outflow port 6 intended. These can be on any side of the contact element 2 be arranged, in particular also on different sides, but preferably not on the side, which is intended to bear against the workpiece. The tempering fluid flows through the inlet opening into the tempering element 4 , Then it flows in the direction of flow 10 through the lines of the tempering 4 and tempered by thermal conduction of the contact element 2 , An in contact with the contact element 2 located workpiece is thus also tempered by heat conduction.

In 3 ist eine schematische Ansicht des Kontaktelements 2 der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese weitere beispielhafte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der anhand der 2 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei das Kontaktelement 2 erfindungsgemäß Teilbereiche aufweist, in die kein Temperierelement 4 integriert ist und die daher auch nicht temperiert werden. Diese Teilbereiche des Kontaktelements 2 korrespondieren dann mit entsprechenden Teilbereichen eines sich in Anlage befindlichen Werkstücks, die dementsprechend ebenfalls nicht temperiert werden. Besonders bevorzugt sind die Bereiche des Kontaktelements 2, die ein Temperierelement 4 aufweisen, durch Isolationsbereiche von übrigen Bereichen des Kontaktelements 2 thermisch isoliert. In 3 is a schematic view of the contact element 2 the device according to an exemplary second embodiment of the present invention. This further exemplary embodiment corresponds essentially to the basis of FIG 2 illustrated first embodiment, wherein the contact element 2 According to the invention has subregions in which no tempering 4 is integrated and therefore not tempered. These subregions of the contact element 2 then correspond to corresponding portions of a workpiece in abutment, which are therefore also not tempered. Particularly preferred are the areas of the contact element 2 , which is a tempering element 4 have, through isolation regions of other areas of the contact element 2 thermally insulated.

Außerdem können verschiedene Teilbereiche des Kontaktelements 2 verschiedene Temperierelemente 4 aufweisen. Weisen die Temperierfluide die gleiche Temperatur auf, erfolgt die Temperierung des Werkstücks somit homogener und schneller, da das Temperierfluid in der Nähe der Ausströmöffnung 6 eine andere Temperatur aufweist als in der Nähe der Einströmöffnung 5 und die Temperaturdifferenz desto kleiner ist, je kürzer die zwischen beiden Öffnungen zu durchströmende Wegstrecke ist. In addition, different portions of the contact element 2 different tempering elements 4 exhibit. If the tempering fluids have the same temperature, the tempering of the workpiece is thus more homogeneous and faster, since the tempering fluid is in the vicinity of the outflow opening 6 has a different temperature than in the vicinity of the inlet opening 5 and the smaller the temperature difference to be flowed through between the two openings, the smaller the temperature difference.

Es ist weiterhin möglich, dass die verschiedenen Temperierelemente 4 ein Werkstück auf verschiedene Temperaturen temperieren. Bevorzugt temperieren die Temperierelemente ein Werkstück, besonders bevorzugt halten die Temperierelemente die Temperatur eines bereits vortemperierten Werkstücks. It is also possible that the different tempering 4 temper a workpiece to different temperatures. The tempering elements preferably temper a workpiece, and the tempering elements particularly preferably hold the temperature of an already preheated workpiece.

In 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren weiteren Kontaktelementen 2a gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere können die weiteren Kontaktelemente 2a als Haltemittel fungieren. In 4 is a device according to the invention with a plurality of further contact elements 2a according to an exemplary third embodiment of the present invention. In particular, the other contact elements 2a act as a holding means.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Manipulator manipulator
2 2
Kontaktelement contact element
2a 2a
weiteres Kontaktelement another contact element
3 3
Haltemittel (z.B. Elektromagnet) Holding means (e.g., solenoid)
4 4
Temperierelement tempering
5 5
Einströmöffnung inflow
6 6
Ausströmöffnung outflow
10 10
Strömungsrichtung des Temperierfluids Flow direction of the tempering fluid

Claims (15)

Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, wobei die Vorrichtung einen Manipulator (1) und ein mittels des Manipulators (1) mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement (2) aufweist, wobei in das Kontaktelement (2) mindestens ein Temperierelement (4) integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (4) von einem Temperierfluid durchströmbar ist. Device for handling workpieces, in particular in a vehicle body manufacturing line, the device comprising a manipulator ( 1 ) and by means of the manipulator ( 1 ) can be brought into contact with at least one workpiece contact element ( 2 ), wherein in the contact element ( 2 ) at least one tempering element ( 4 ), characterized in that the tempering element ( 4 ) can be flowed through by a tempering fluid. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit Leitungen zum Durchleiten des Temperierfluids aufweist, welche mindestens eine Einströmöffnung (5) und mindestens eine Ausströmöffnung (6) aufweisen. Apparatus according to claim 1, characterized in that the temperature control unit has lines for passing the tempering fluid, which at least one inflow opening ( 5 ) and at least one outflow opening ( 6 ) exhibit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Temperierelement (4) ein Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des Temperierfluids wenigstens zugeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering element ( 4 ) is at least associated with a temperature sensor for monitoring the temperature of the tempering fluid. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (2) wenigstens ein Haltemittel (3) zum Halten von mindestens einem Werkstück aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 2 ) at least one holding means ( 3 ) for holding at least one workpiece. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Haltemittel (3) ein Magnet, insbesondere ein Elektromagnet ist. Apparatus according to claim 5, characterized in that at least one holding means ( 3 ) is a magnet, in particular an electromagnet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Haltemittel (3) ein mechanischer Greifer und/oder ein hydraulischer Greifer und/oder ein pneumatischer Greifer und/oder ein Saugnapf, insbesondere ein mit Unterdruck betriebener Saugnapf ist. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the at least one holding means ( 3 ) is a mechanical gripper and / or a hydraulic gripper and / or a pneumatic gripper and / or a suction cup, in particular a suction cup operated with negative pressure. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein weiteres Kontaktelement (2a) aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Werkstück zwischen dem ersten Kontaktelement (2) und dem wenigstens einen weiteren Kontaktelement (2a) anordenbar ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device at least one further contact element ( 2a ), wherein the device is designed such that a workpiece between the first contact element ( 2 ) and the at least one further contact element ( 2a ) can be arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (4) nur in einen Teilbereich des Kontaktelements (2) integriert ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering element ( 4 ) only in a partial region of the contact element ( 2 ) is integrated. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement beschichtet ist, insbesondere mit einer Beschichtung aus Stahl, und/oder Aluminium und/oder Kupfer. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element is coated, in particular with a coating of steel, and / or aluminum and / or copper. Verfahren zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Manipulators (1) ein Kontaktelement (2) in Kontakt mit einem Werkstück gebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das Kontaktelement (2) mittels eines Temperierelements (4) temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (4) von einem Temperierfluid zur Temperierung des Kontaktelements (2) durchströmt wird. Method for handling workpieces, in particular by means of a device according to one of the preceding claims, wherein in a first method step by means of a manipulator ( 1 ) a contact element ( 2 ) is brought into contact with a workpiece, wherein in a second method step, the contact element ( 2 ) by means of a tempering element ( 4 ) is tempered, characterized in that the tempering ( 4 ) of a tempering fluid for temperature control of the contact element ( 2 ) is flowed through. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierfluid vor dem Durchströmen des Temperierelements (4) oder vor und nach dem Durchströmen des Temperierelements (4) aufgeheizt oder gekühlt wird. A method according to claim 10, characterized in that the tempering fluid before flowing through the tempering ( 4 ) or before and after flowing through the tempering element ( 4 ) is heated or cooled. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verfahrensschritt das Werkstück mittels wenigstens eines Haltemittels (3) von dem Kontaktelement (2) aufgenommen wird, und bevorzugt in einem dritten Verfahrensschritt mittels des Manipulators (1) transportiert wird, insbesondere zu einer Bearbeitungsstation. Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that in the first method step, the workpiece by means of at least one holding means ( 3 ) of the contact element ( 2 ), and preferably in a third method step by means of the manipulator ( 1 ), in particular to a processing station. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Werkstücke zur gleichen Zeit aufgenommen, temperiert und bevorzugt transportiert werden. Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that at least two workpieces are picked up, tempered and preferably transported at the same time. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für ein Werkstück von der gleichen Vorrichtung oder einer weiteren Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mindestens ein weiteres Mal durchgeführt wird. Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the method for a workpiece of the same device or another device according to one of claims 1 to 10 is carried out at least once more. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kontaktelements und/oder des Temperierelements, insbesondere an der dem Werkstück zugewandten Seite, über einen rückgekoppelten Regelkreis, insbesondere mittels einer Computersteuerung, gesteuert und/oder geregelt wird. Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that the temperature of the contact element and / or the tempering, in particular on the workpiece-facing side, via a feedback control loop, in particular by means of a computer control, controlled and / or regulated.
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