DE102015211925A1

DE102015211925A1 - Verfahren zum Bearbeiten mehrerer Werkstücke sowie Fertigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015211925A1
Application number: DE102015211925.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Korber; Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2016207002A3; WO2016207002A2

Abstract

Fertigungseinrichtung, mit
• mehreren Trägerelementen, die in der Art eines Polygons angeordnet sind, wobei
– jedes der Trägerelemente eine einer Mitte des Polygons zugewandte Innenseite und eine der Innenseite abgewandte Außenseite aufweist und
– zumindest einzelne der Trägerelemente oder alle Trägerelemente jeweils um eine Schwenkachse um 180° schwenkbar sind, wobei durch Verschwenken eines Trägerelements seine Innenseite zur Außenseite wird, und umgekehrt,
• an der Innenseite einzelner oder aller Trägerelemente zu bearbeitende Werkstücke fixiert sind,
• ein Fertigungsmittel vorgesehen ist, das im Bereich der Mitte des Polygons angeordnet ist oder das in den Bereich der Mitte des Polygons ragt und das dazu vorgesehen ist, zu bearbeitende Werkstücke zu bearbeiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten mehrerer Werkstücke gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Fertigungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 8.
Bei der Serienfertigung von Fahrzeugkarosserien werden eine Vielzahl von Fertgungsschritten, wie z. B. Schweißvorgänge, automatisiert von Robotern durchgeführt. Bei der Planung von Fertigungsanlagen ist man stets bestrebt, zur Verfügung stehende Hallenflächen möglichst gut auszunutzen, einen hohen Auslastungsgrad der Fertigungsmittel und größtmögliche Sicherheit zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Fertigungseinrichtung anzugeben, das bzw. die den oben genannten Anforderungen möglichst gut gerecht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Fertigungseinrichtung mit mehreren Trägerelementen, an denen jeweils mindestens ein zu bearbeitendes Werkstück befestigbar ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Trägerelemente in einer Draufsicht in der Art eines Polygons angeordnet sind. Bei dem Polygon kann es sich beispielsweise um ein 5-, 6-, 7- oder 8-Eck oder um ein Polygon mit mehr als acht Ecken handeln. Bei den Trägerelementen kann es sich beispielsweise um gitterartige oder lochplattenartige Elemente handeln, d. h. um Elemente, die eine Vielzahl von Befestigungsstellen bzw. Befestigungspunkten aufweisen, an denen ein oder mehrere zu bearbeitende Werkstücke befestigbar sind.
In einer Draufsicht auf die Fertigungseinrichtung bilden die Trägerelemente, wie bereits gesagt, ein Polygon. Jedes der Trägerelemente weist eine einer Mitte des Polygons zugewandte Innenseite und eine der Innenseite abgewandte Außenseite auf.
Gemäß der Erfindung sind zumindest einzelne der Trägerelemente oder alle Trägerelemente jeweils um eine Schwenkachse um mindestens 180° schwenkbar. Die Schwenkachsen können z. B. vertikal oder horizontal verlaufen. Im Falle vertikaler Schwenkachsen können die Trägerelemente mit „Drehtüren” verglichen werden. Durch Verschwenken eines Trägerelements um 180° wird seine Innenseite zur Außenseite und seine Außenseite zur Innenseite.
Im Bereich der Mitte der Fertigungseinrichtung bzw. des Polygons ist mindestens ein „Fertigungsmittel” angeordnet bzw. es ist mindestens ein Fertigungsmittel vorgesehen, das in den Bereich der Mitte des Polygons ragt und das dazu vorgesehen ist, zu bearbeitende Werkstücke zu bearbeiten. Bei dem Fertigungsmittel kann es sich beispielsweise um einen elektronisch gesteuerten Roboter, wie z. B. eine elektronisch gesteuerten Schweißroboter, handeln, der dazu vorgesehen ist, an zu bearbeitenden Werkstücken Schweißungen durchzuführen.
Insbesondere kann an dem Schweißroboter eine Laserschweißeinrichtung angeordnet sein, die es ermöglicht, berührungslos Schweißungen an den zu bearbeitenden Werkstücken vorzusehen.
Vorzugsweise weisen die Trägerelemente jeweils eine Vielzahl, z. B. mehr als 10, 20, 50 oder mehr als 100 Befestigungselemente, insbesondere Befestigungsaufnahmen oder Befestigungslöcher auf, an denen Werkstücke fixierbar sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an der Außenseite mindestens eines der Trägerelemente mindestens ein zu bearbeitendes Werkstück fixiert. Nach dem Fixieren des mindestens einen Werkstücks wird das betreffende Trägerelement um 180° um seine Schwenkachse verschwenkt. Dadurch wird die Außenseite des Trägerelements zu seiner Innenseite und die Innenseite zu seiner Außenseite. Nach dem Verschwenken des Trägerelements ist das mindestens eine zu bearbeitende Werkstück somit der Mitte des Polygons zugewandt.
Wie oben im Zusammenhang mit der Fertigungseinrichtung bereits beschrieben, ist im Bereich der Mitte des Polygons ein Fertigungsmittel, z. B. ein Roboter, wie etwa ein Schweißroboter, angeordnet bzw. ein Fertigungsmittel ragt in den Bereich der Mitte des Polygons. Mit dem Fertigungsmittel wird das an dem mindestens einen nach innen verschwenkten Trägerelement fixierte Werkstück bearbeitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass der „Außenbereich des Poygons” durch die Trägerelemente geschützt ist, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn im „Innenbereich des Polygons” geschweißt wird. Auf gesonderte „Zutrittsbarrieren” kann verzichtet werden, da die Trägerelemente einen „geschlossenen Raum” definieren, der ein Eintreten von Personal in den Schweißbereich, d. h. in das Innere des Polygons, unmöglich macht.
Sofern es sich bei dem Fertigungsmittel um einen Schweißroboter handelt, kann mittels des Schweißroboters beispielsweise ein Verbindungselement an das Werkstück angeschweißt werden. Bei dem Verbindungselement kann es sich beispielsweise um ein Verbindungselement handeln, welche mindestens eine Kugel aufweist oder welches durch mindestens eine Kugel gebildet ist, wobei das Verbindungselement dazu vorgesehen ist, als männliches Fixierelement zu fungieren auf welches ein weibliches Fixierelement aufgeclipst oder aufgeklemmt werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Fertigungseinrichtung mit acht Trägerelementen, die in der Art eines Oktogons angeordnet sind;
2 eine Fertigungseinrichtung mit sechs Trägerelementen, die in der Art eines Hexagons angeordnet sind;
3–5 verschiedene Fertigungseinrichtungen gemäß der Erfindung in Draufsicht.
1 zeigt eine Fertigungseinrichtung 1, mit acht Trägerelementen 2a–2h, die in der Form eines regelmäßigen Oktogons angeordnet ist. Die einzelnen Trägerelemente 2a–2h weisen jeweils eine vertikal verlaufende Mittellängsachse 2a'–2h auf. Die Trägerelemente 2a–2h können jeweils um ihre Mittellängsachse 2a'–2h' verschwenkt werden und zwar um 180° bzw. 360°.
Im Bereich einer Mitte des Polygons (hier Oktogon) ist ein Fertigungsmittel 3 angeordnet, das bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Roboter 3 gebildet ist, an dem eine Laserschweißeinrichtung 4 angeordnet ist. Mittels des Roboters 3 und der daran angeordneten Laserschweißeinrichtung 4 können an hier nicht näher dargestellten Werkstücken, die an Innenseiten der Trägerelemente 2a–2h befestigt sein können, Schweißungen durchgeführt werden. Unter dem Begriff „Innenseite” sind diejenigen Seiten der Trägerelemente zu verstehen, die aktuell, d. h. in ihrer aktuellen Schwenkstellung dem Roboter 3 zugewandt sind. Die dem Roboter 3 abgewandten Seiten der Trägerelemente werden als „Außenseiten” bezeichnet.
Zusätzlich zu dem innerhalb des Polygons (hier Oktogon) angeordneten Roboter 3 ist im Außenbereich des Polygons ein weiterer Roboter 3' vorgesehen, an dem ebenfalls eine Laserschweißeinrichtung 4' angeordnet ist. Mittels des Roboters 3' und der daran angeordneten Laserschweißeinrichtung 4, können hier nicht näher dargestellte Werkstücke, die z. B. an der Außenseite des Trägerelements 2a angeordnet sind, bearbeitet bzw. geschweißt werden.
Nach einer Bearbeitung eines an einer Außenseite eines der Trägerelemente 2a–2h angeordneten Werkstücks z. B. durch den im Außenbereich angeordneten Roboter 3', kann der jeweilige Trägerelement um 180° verschwenkt werden, was eine anschließende Bearbeitung durch den im Inneren des Polygons angeordneten Roboter 3 ermöglicht.
2 zeigt eine Fertigungseinrichtung 1, mit sechs Trägerelementen 2a–2f, die in der Art eines gleichmäßigen Hexagons angeordnet sind. Die Trägerelemente 2a–2f sind hier als lochplattenartige Trägerelemente ausgeführt. Jedes der Trägerelemente 2a–2f weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern bzw. Durchgangsbohrungen auf, die als Befestigungspunkte bzw. Befestigungsstellen zur Fixierung von Werkstücken 5 dienen. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jedem der Trägerelemente 2a–2f mindestens zwei, an manchen Trägerelementen auch drei Werkstücke 5 befestigt.
An Innenseiten der Trägerelemente 2a–2f befindliche Werkstücke 5 können mittels des im Inneren des Hexagons angeordneten Schweißroboters 3 geschweißt werden. An Außenseiten der Trägerelemente 2a–2f fixierte Werkstücke können mittels des im Außenbereich des Hexagons angeordneten Schweißroboters 3 geschweißt werden.
Die 3, 4 bzw. 5 zeigen jeweils in Draufsicht Fertigungseinrichtungen 1, bei denen die Trägerelemente in der Art eines Oktogons (3) bzw. in der Art des Hexagons (4) in der Art eines Pentagons (5) angeordnet sind. Gestrichelt dargestellte Halbkreise 6 beschreiben die Schwenkbereich der einzelnen Trägerelemente während ihres Verschwenkens.
Es ist deutlich ersichtlich, dass je mehr Ecken ein Polygon einer Fertigungseinrichtung aufweist, umso größer der im Inneren des Polygons zur Verfügung stehende Anordnungs- bzw. Arbeitsbereich einer darin angeordneten Fertigungseinrichtung (z. B. Roboter) ist.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten mehrerer Werkstücke (5) mittels einer Fertigungseinrichtung (1), die mehrere Trägerelemente (2a–2h) aufweist, welche in der Art eines Polygons angeordnet sind, wobei • jedes der Trägerelemente (2a–2h) eine einer Mitte des Polygons zugewandte Innenseite und eine der Innenseite abgewandte Außenseite aufweist, • an der Außenseite mindestens eines der Trägerelemente (2a–2h) mindestens ein zu bearbeitendes Werkstück (5) fixiert wird, • das mindestens eine Trägerelement (2a–2h) um 180° um eine Schwenkachse (2a'–2h') verschwenkt wird, wobei die Außenseite des Trägerelements (2a–2h) durch das Verschwenken zu einer Innenseite wird, und umgekehrt, so dass das mindestens eine zu bearbeitende Werkstück (5) nach dem Verschwenken des mindestens eines Trägerelements (2a–2h) der Mitte des Polygons zugewandt ist, • das mindestens eine zu bearbeitende Werkstück (5) mittels eines Fertigungsmittels (3), des im Bereich der Mitte des Polygons angeordnet ist oder das in den Bereich der Mitte des Polygons ragt, bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägerelement nach dem Bearbeiten des Werkstücks (5) erneut um 180° um seine Schwenkachse verschwenkt wird, so dass sich das bearbeitete Werkstück (5) wieder auf der Außenseite befindet, wobei das bearbeitete Werkstück dann von der Außenseite des mindestens einen Trägerelements (2a–2h) abgenommen oder weiterbearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Trägerelemente (2a–2h) gleichzeitig verschwenkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Trägerelemente (2a–2h) in einer vorgegebenen Reihenfolge nacheinander verschwenkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungsmittel ein Schweißroboter (3) ist, mittel dessen an mindestens einem der zu bearbeitenden Werkstücke (5) eine Schweißung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schweißroboters (3) ein Verbindungselement an eines der zu bearbeitenden Werkstücke (5) angeschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement mindestens eine Kugel aufweist oder durch mindestens eine Kugel gebildet ist.
Fertigungseinrichtung (1), mit • mehreren Trägerelementen (2a–2h), die in der Art eines Polygons angeordnet sind, wobei – jedes der Trägerelemente (2a–2h) eine einer Mitte des Polygons zugewandte Innenseite und eine der Innenseite abgewandte Außenseite aufweist und – zumindest einzelne der Trägerelemente (2a–2h) oder alle Trägerelemente (2a–2h) jeweils um eine Schwenkachse (2a'–2h') um 180° schwenkbar sind, wobei durch Verschwenken eines Trägerelements (2a–2h) seine Innenseite zur Außenseite wird, und umgekehrt, • an der Innenseite einzelner oder aller Trägerelemente (2a–2h) zu bearbeitende Werkstücke (5) fixiert sind, • ein Fertigungsmittel (3) vorgesehen ist, das im Bereich der Mitte des Polygons angeordnet ist oder das in den Bereich der Mitte des Polygons ragt und das dazu vorgesehen ist, zu bearbeitende Werkstücke zu bearbeiten.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungsmittel ein elektronisch gesteuerter Roboter (3) ist.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungsmittel elektronisch gesteuerter Schweißroboter (3) ist, welcher dazu vorgesehen ist, an zu bearbeitenden Werkstücken (5) Schweißungen durchzuführen.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Roboter (3) bzw. Schweißroboter (3) eine Laserschweißeinrichtung (4) angeordnet ist, die dazu vorgesehen ist, berührungslos Schweißungen an den zu bearbeitenden Werkstücken (5) durchzuführen.
Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (2a–2h) jeweils eine Vielzahl, insbesondere mehr als 50, Befestigungselemente oder Befestigungsaufnahmen oder Befestigungslöcher oder Befestigungsbohrungen aufweisen, an denen Werkstücke (5) fixierbar sind.
Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (2a–2h) eine gitterartige oder lochplattenartige Struktur aufweisen.
Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Polygon ein 5-Eck, 6-Eck, 7-Eck, 8-Eck oder ein Polygon mit mehr als acht Ecken ist.
Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (2a'–2h') der Trägerelemente (2a–2h) in Vertikalrichtung verlaufen.
Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (2a–2h') der Trägerelemente horizontal verlaufen.