DE102016114863A1

DE102016114863A1 - Bauteilmontagesystem und Verfahren zur Zusammensetzung einer Komponente

Info

Publication number: DE102016114863A1
Application number: DE102016114863.6A
Authority: DE
Inventors: Jianying Shi; Scott A. McLeod
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2017-02-23
Also published as: CN106466847B; US20170050277A1; CN106466847A; US10099375B2

Abstract

Ein Verfahren zur Zusammensetzung einer Komponente beinhaltet das Ergreifen einer ersten Teilkomponente mit einem ersten Greifelement, sowie das Ergreifen einer zweiten Teilkomponente mit einem zweiten Greifelement. Das erste Werkzeug ist an einem ersten Roboterarm befestigt, wobei die erste Teilkomponente eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen definiert. Das zweite Werkzeug ist an einem zweiten Roboterarm befestigt, wobei die zweite Teilkomponente eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen definiert. Nach dem Ergreifen beinhaltet das Verfahren die Ausrichtung von mindestens einer der ersten Führungsbohrungen neben einer der zweiten Führungsbohrungen, um eine Ausgangsposition der zweiten Teilkomponente gegenüber der ersten Teilkomponente einzustellen, ohne dabei die erste und zweite Teilkomponente freizugeben. Im Anschluss an die Ausrichtung beinhaltet das Verfahren die Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente mit einem an einem Roboterverbindungsarm befestigten Verbindungswerkzeug, um dadurch die Komponente zusammenzusetzen. Ein Bauteilmontagesystem ist ebenfalls offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft ein Bauteilmontagesystem und ein Verfahren zum Zusammensetzen einer Komponente.
HINTERGRUND
Ein Herstellungssystem bewegt, transformiert oder bearbeitet in der Regel Werkstücke, Unterbaugruppen und/oder Baugruppen, die für die Herstellungs- und Montagearbeiten genau positioniert und fixiert werden müssen. So müssen beispielsweise Blechteile, Unterbaugruppen oder Baugruppen genau positioniert und fixiert werden, damit die Montage-, Schweiß- und Inspektionsvorgänge in einer Karosseriewerkstatt einer Fahrzeugmontagefabrik oder an einer Fertigungslinie für Geräte-, Flugzeug-, Möbel- und Elektronikeinzelteile durchgeführt werden können.
Zu diesem Zweck werden in der Regel Spannvorrichtungen zur Positionierung von Werkstücken verwendet. Spannvorrichtungen zur Positionierung von Werkstücken beinhalten in der Regel eine Vielzahl von feststehenden Stiften, die so ausgelegt sind, das sie in eine Vielzahl von Führungsbohrungen passen, welche durch ein Werkstück definiert sind, sowie eine oder mehrere Klemmen, die dazu dienen, das Werkstück zu fixieren. Spannvorrichtungen zur Positionierung von Werkstücken werden generell nur für eine bestimmte Werkstücksgröße und/oder -form verwendet und müssen in der Regel modifiziert oder neu aufgebaut werden, um ein Werkstück unterschiedlicher Größe und/oder Form zu positionieren und zu fixieren. In der Regel sind für das breite Spektrum von Werkstücken und die Vielzahl von Montage- und Herstellungsvorgängen mehrere Spannvorrichtungen zur Positionierung von Werkstücken innerhalb einer Produktionsanlage erforderlich.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zur Zusammensetzung einer Komponente beinhaltet das Ergreifen einer ersten Teilkomponente mit einem ersten Greifelement. Das erste Greifelement ist an einem ersten Roboterarm befestigt, und die erste Teilkomponente definiert eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen. Das Verfahren umfasst zudem das Ergreifen einer zweiten Teilkomponente mit einem zweiten Greifelement. Das zweite Greifelement ist an einem zweiten Roboterarm befestigt, und die zweite Teilkomponente definiert eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen. Des Weiteren beinhaltet das Verfahren im Anschluss an das Ergreifen eine Ausrichtung mindestens einer Führungsbohrung der ersten Vielzahl derselben neben mindestens einer Führungsbohrung der zweiten Vielzahl derselben, um dadurch eine Ausgangsposition der zweiten Teilkomponente relativ zur ersten Teilkomponente festzulegen, ohne dabei die erste Teilkomponente aus dem ersten Greifelement und ohne die zweite Teilkomponente aus dem zweiten Greifelement freizugeben. Nach der Ausrichtung wird im Rahmen des Verfahrens mit einem Verbindungsgerät, das an einem Roboterverbindungsarm befestigt ist, eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente hergestellt, um die Komponente zusammenzusetzen.
Ein Bauteilmontagesystem beinhaltet einen ersten Roboterarm, eine erste Teilkomponente, die eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen definiert, sowie ein am ersten Roboterarm befestigtes erstes Greifelement, das dazu dient, die erste Teilkomponente zu ergreifen. Das Bauteilmontagesystem enthält zudem einen zweiten in Richtung des ersten Roboterarms verschiebbaren Roboterarm, eine zweite Teilkomponente, die eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen definiert, sowie ein am zweiten Roboterarm befestigtes zweites Greifelement, das dazu dient, die zweite Teilkomponente zu ergreifen. Der zweite Roboterarm dient zum Ausrichten der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen, um dadurch eine Ausgangsposition der zweiten Teilkomponente relativ zur ersten Teilkomponente festzulegen, ohne dabei die zweite Teilkomponente aus dem zweiten Greifelement freizugeben. Der erste Roboterarm dient zum Ausrichten der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen, um dadurch die Ausgangsposition festzulegen, ohne dabei die erste Teilkomponente aus dem ersten Greifelement freizugeben. Das Bauteilmontagesystem enthält zudem einen Roboterverbindungsarm, der dazu dient, eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente herzustellen.
In einer Ausführungsform enthält das Bauteilmontagesystem zudem eine Haltevorrichtung zum Abstützen der ersten Teilkomponente. Die Haltevorrichtung beinhaltet einen vom ersten und zweiten Roboterarm beabstandeten Ständer. Der Ständer hat ein erstes Ende, ein zweites vom ersten Ende beabstandetes Ende, sowie eine Längsachse, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Die Haltevorrichtung enthält zudem einen am Ständer befestigten ersten Arm am ersten Ende, wobei der erste Arm gegenüber dem zweite Ende stationär ist. Die Haltevorrichtung enthält außerdem ein am ersten Arm befestigtes erstes Greifelement. Das erste Greifelement verfügt über eine erste Abdeckung, die eine erste Vielzahl von Kanälen darin definiert, sowie eine erste Vielzahl von Stiften, die jeweils an der ersten Fläche anliegt. Jeder der erste Vielzahl von Stiften ist in eine entsprechende erste Vielzahl von Kanälen zurückziehbar und aus derselben verschiebbar. Die Haltevorrichtung enthält auch einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende am Ständer befestigten zweiten Arm. Der zweite Arm ist entlang dem Ständer gegenüber dem ersten Arm entlang der Längsachse verschiebbar. Die Haltevorrichtung enthält zudem ein am zweiten Arm befestigtes zweites Greifelement. Das zweite Greifelement hat eine zweite Abdeckung, die eine zweite Vielzahl von Kanälen darin, sowie eine jeweils an der zweiten Fläche anliegende zweite Vielzahl von Stiften definiert. Jeder der zweiten Vielzahl von Stiften ist in eine entsprechende zweite Vielzahl von Kanälen zurückziehbar und aus derselben heraus verschiebbar. Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile, sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und der besten Art/en zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Patentansprüche ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Zusammensetzung einer Komponente;
2A zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Bauteilmontagesystems für das Verfahren der 1, einschließlich einem ersten und einem zweiten Roboterarm, sowie einem Roboterverbindungsarm;
2B zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Bauteilmontagesystems der 2A, einschließlich eine Haltevorrichtung;
s3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Haltevorrichtung des Bauteilmontagesystems der 2B;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise perspektivischen Ansicht eines Teils des Bauteilmontagesystems der 2B;
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Haltevorrichtung der 3;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise perspektivischen Ansicht eines Teils einer ersten Teilkomponente;
7 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise perspektivischen Ansicht eines Teils einer zweiten Teilkomponente, die sich mit der ersten Komponente der 6 verbinden lässt;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines ersten Greifelements der Haltevorrichtung der 3–5;
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht des ersten Greifelements der 8 entlang der Sektionslinie 9-9;
10 zeigt eine schematische Darstellung einer Endansicht des ersten Greifelements der 8; und
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Teils des Bauteilmontagesystems der 2B.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen, wird ein Verfahren 10 zur Zusammensetzung einer Komponente 12 (2A und 2B) in 1 allgemein dargestellt. Des Weiteren wird in den 2A und 2B ein Bauteilmontagesystem 14 zur Verwendung mit dem Verfahren 10 allgemein dargestellt. Die Komponente 12 lässt sich aus einer ersten Teilkomponente 16 und einer zweiten Teilkomponente 18 herstellen, zudem eignen sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. für die Bereitstellung von einseitigen Klemmen oder Abstützungen für die Komponente 12 während der Herstellungsvorgänge, wie z. B. den Schweißarbeiten, der Montage, Teilmontage, Kommissionierung, Ausrichtung und dergleichen. Daher eignet sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. für jene Herstellungsvorgänge und Umgebungen, die präzise Positionierungen und Platzierungen von Werkstücken erfordern. Das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 eignen sich ggf. besonders für Komponenten 12 mit komplexen Formen oder Konturen 20, 22 (3). Zum Beispiel eignet sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. für die Montage-, Schweiß- und Inspektionsvorgänge in einer Karosseriewerkstatt einer Fahrzeugmontagefabrik oder an einer Fertigungslinie für Geräte-, Flugzeug-, Möbel- und Elektronikeinzelteile.
Das Verfahren 10 und Bauteilmontagesystem 14 eignet sich ggf. für Herstellungsvorgänge, die die Behandlung verschiedenförmiger oder -konturierter Flächen 66, 166 (3) erfordern. Daher eignet sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. während der Platzierung von Werkstücken und/oder der Montagearbeiten für beispielsweise Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, Baumaschinen und Schienenfahrzeuge; sowie für Konsumgüter, wie Geräte und Möbel. In einer Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Komponente 12 mitunter um eine hintere Heckklappe oder Hebetür eines Kraftfahrzeugs handeln, bei welchem das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. flexible Herstellungsprozesse ermöglichen, die verschiedengroße und -förmige Heckklappen und Hebetüren bewältigen können, ohne dass Werkzeuge gewechselt werden müssen. Daher eignet sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. besonders bei einem Modellwechsel. Das heißt, das Bauteilmontagesystem 14 kann während eines Modellwechsels anstatt einer physischen Umrüstung einfach elektronisch neu programmiert werden, und erfordert, sofern sich eine Größe oder Form der Komponente 12 ändert, ggf. nur Änderungen an der Software und keine Änderungen an der Hardware.
Bei erneuter Betrachtung der 1, 2A und 2B ist festzustellen, dass das Verfahren 10 das Ergreifen 24 der ersten Teilkomponente 16 (2A und 2B) mit einem ersten Greifelement 26 (2A und 2B) in sich schließt. Bei der ersten Teilkomponente 16 kann es sich beispielsweise um einen Paneel handeln, die als Heckklappe oder Hebetür für ein Kraftfahrzeug ausgelegt ist. Alternativ kann es sich bei der ersten Teilkomponente 16 um eine Flugzeugrumpfplatte, eine Türverkleidung für ein Verbrauchergerät, eine Armlehne für einen Sitz oder eine beliebige andere Teilkomponente handeln, die dafür ausgelegt ist, an eine andere Teilkomponente angeschlossen oder befestigt zu werden. Die erste Teilkomponente 16 kann aus einem geeigneten Material, wie z. B. Metall, Kunststoff, einem Verbundwerkstoff und dergleichen hergestellt werden. Des Weiteren definiert, wie aus 6 am besten hervorgeht, die erste Teilkomponente 16 eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28.
Wie in Bezug auf 2A und 2B beschrieben, ist das erste Greifelement 26 an einem ersten Roboterarm 30 befestigt und kann, ungeachtet der Größe oder Form der ersten Teilkomponenten 16, ggf. zum Ergreifen 24 (1) der ersten Teilkomponente 16 konfiguriert sein. Daher enthält das erste Greifelement 26 ggf. eine oder mehrere Querverstrebungen 32 und Querbalken 34, die die erste Teilkomponente 16 abstützen, während der erste Roboterarm 30 die erste Teilkomponente 16 aufhebt, ergreift und von einer Position zur anderen manövriert. Bei dem ersten Roboterarm 30 handelt es sich ggf. um einen programmierbaren mechanischen Arm, der sich ggf. aus Hand, Handgelenk, Ellbogen und Schulterbereichen zusammensetzt (nicht dargestellt), die durch Pneumatik und/oder Elektronik ferngesteuert werden können. Bei dem ersten Roboterarm 30 kann es sich beispielsweise um einen sechsachsigen Robotergelenkarm, einen kartesischen Roboterarm, einen kugelförmigen oder polaren Roboterarm, einen SCARA-Roboterarm und dergleichen handeln. Der erste Roboterarm 30 kann beispielsweise ein sechsachsiger Robotergelenkarm sein. Das Ergreifen 24 beinhaltet daher ggf. das Einklemmen der ersten Teilkomponente 16 zwischen zwei oder mehr Klemmen (nicht dargestellt) während dem Verschieben oder Manipulieren der ersten Teilkomponente 16.
Bei einer Betrachtung der 3 ist festzustellen, dass das Verfahren 10 zudem das Ergreifen 36 (1) der zweiten Teilkomponente 18 mit einem zweiten Greifelement 126 (2A und 2B) in sich schließt. Bei der zweiten Teilkomponente 18 handelt es sich beispielsweise um eine Verstärkungskomponente, die zur Verstärkung und Festigung der ersten Teilkomponente 16 dient. Alternativ handelt es sich bei der zweiten Teilkomponente 18 um ein zweites Paneel, eine Befestigungsvorrichtung oder irgendeine andere Teilkomponente 16, die dazu dient, an der ersten Teilkomponente angeschlossen oder befestigt zu werden. Die zweite Teilkomponente 18 kann ggf. aus irgendeinem geeigneten Material und darüber hinaus aus dem gleichen Material oder einem anderen Material als die erste Teilkomponente 16, wie z. B. aus Metall, Kunststoff, einem Verbundwerkstoff und dergleichen hergestellt werden. Wie aus 7 am besten hervorgeht, definiert die zweite Teilkomponente 18 des Weiteren eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128, die, wie nachstehend ausführlich dargelegt, für die Ausrichtung auf die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 ausgelegt sind.
Bei erneuter Betrachtung der 2A und 2B ist festzustellen, dass das zweite Greifelement 126 an einem zweiten Roboterarm 130 befestigt ist und zum Ergreifen 36 (1) der zweiten Teilkomponente 18, ungeachtet der Größe oder Form der zweiten Teilkomponente 18 konfiguriert sein kann. Daher enthält das erste Greifelement 126 ggf. eine oder mehrere Querverstrebungen 32 und Querbalken 34, die die zweite Teilkomponente 18 abstützen, während der zweite Roboterarm 130 die zweite Teilkomponente 18 aufhebt, ergreift und von einer Position zur anderen manövriert. Bei dem zweiten Roboterarm 130 handelt es sich ggf. um einen programmierbaren mechanischen Arm, der sich ggf. aus Hand, Handgelenk, Ellbogen und Schulterbereichen zusammensetzt (nicht dargestellt), die durch Pneumatik und/oder Elektronik ferngesteuert werden können. Beim zweiten Roboterarm 130 kann es sich beispielsweise um einen sechsachsigen Robotergelenkarm, einen kartesischen Roboterarm, einen kugelförmigen oder polaren Roboterarm, einen SCARA-Roboterarm und dergleichen handeln. Zudem können der erste Roboterarm 30 und der zweite Roboterarm 130 identisch sein oder sich unterscheiden. Der zweite Roboterarm 130 kann beispielsweise ein sechsachsiger Robotergelenkarm sein. Das Ergreifen 36 beinhaltet daher ggf. das Einklemmen der zweiten Teilkomponente 18 zwischen zwei oder mehr Klemmen (nicht dargestellt), während dem Verschieben oder Manipulieren der zweiten Teilkomponente 18.
Wie aus den 2A und 2B hervorgeht, enthält das Bauteilmontagesystem 14 den ersten Roboterarm 30, die erste Teilkomponente 16, welche die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 (6) definiert, sowie das am ersten Roboterarm 30 befestigte und zum Ergreifen der ersten Teilkomponente 16 konfigurierte erste Greifelement 26. Das Bauteilmontagesystem 14 enthält zudem den zweiten Roboterarm 130, die zweite Teilkomponente 18, welche die zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128 (7) definiert, sowie das am zweiten Roboterarm 130 befestigte und zum Erfassen der zweiten Teilkomponenten 18 konfigurierte zweite Greifelement 126.
Bei weiterer Betrachtung der 2A und 2B ist festzustellen, dass der zweite Roboterarm 130 in Richtung des ersten Roboterarms 30 verschiebbar ist. Das heißt, dass sich der zweite Roboterarm 130 ggf. zum ersten Roboterarm 30 hin und von demselben weg bewegt, um die zweite Teilkomponente 18 relativ zur ersten Teilkomponente 16 zu verschieben, ohne dabei die erste Teilkomponente 16 aus dem ersten Greifelement 26 freizugeben 110 (1) und ohne dabei die zweite Teilkomponente 18 aus dem zweiten Greifelement 126 freizugeben 110. Insbesondere wird der zweite Roboterarm 130 für die Ausrichtung der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 (6) neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 (7) konfiguriert, um dadurch eine Ausgangsposition 42 (11) der zweiten Teilkomponente 18 relativ zur ersten Teilkomponente 16 festzulegen, ohne dabei die zweite Teilkomponente 18, wie im Folgenden näher beschrieben, freizugeben 110. In gleicher Weise wird der erste Roboterarm 30 für die Ausrichtung der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 konfiguriert, um dadurch die Ausgangsposition 42 festzulegen, ohne dabei die erste Teilkomponente 16, wie im Folgenden näher beschrieben, freizugeben 110.
Bei einer Betrachtung der 2A und 2B ist festzustellen, dass das Bauteilmontagesystem 14 zudem einen Roboterverbindungsarm 44 enthält, der dazu dient, eine Verbindung 46 (2A und 2B) zwischen der ersten Teilkomponente 16 und der zweiten Teilkomponente 18 herzustellen. Der Roboterverbindungsarm 44 enthält ein Verbindungsgerät 48, das dafür ausgelegt ist, zwei Teilkomponenten 16, 18 miteinander zu verbinden. Es kann sich beispielsweise bei dem Roboterverbindungsarm 44 um einen Schweißroboterarm handeln, der dazu dient, eine Schweißnaht zwischen der ersten Teilkomponente 16 und der zweiten Teilkomponente 18 herzustellen, wobei das Verbindungsgerät 48 ein Lichtbogenschweißgerät sein kann. Alternativ kann es sich bei dem Roboterverbindungsarms 44 um einen Robotercrimparm handeln, der dazu dient, eine Krause zwischen der ersten Teilkomponente 16 und der zweiten Teilkomponente 18 herzustellen, wobei das Verbindungswerkzeug 48 ein eine Vielzahl von Walzen sein kann. Ebenso kann es sich bei dem Roboterverbindungsarm 44 um einen anderen geeigneten Roboterarm, wie beispielsweise einen Roboterklebstoffarm, einen Robotervernietungsarm und dergleichen handeln, wobei das Verbindungswerkzeug 48 sämtliche geeignete Elemente zur Befestigung der zweiten Teilkomponente 18 an der ersten Teilkomponente 16 enthalten kann. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Roboterverbindungsarm 44 um einen sechsachsigen Robotergelenkschweißarm, der dazu dient, die erste Teilkomponente 16 und die zweite Teilkomponente 18 zusammenzuschweißen.
Bei einer Betrachtung der 2B und 3–5 ist festzustellen, dass das Bauteilmontagesystem 14 ggf. eine Haltevorrichtung 50 enthält, die dazu dient, die erste Teilkomponente 16 abzustützen. Wie im Folgenden näher beschrieben, kann die Haltevorrichtung 50 zur Abstützung der ersten Teilkomponente 16 dienen, ohne die Struktur oder Integrität der ersten Teilkomponente 16 zu beeinträchtigen. Das heißt, die Haltevorrichtung 50 stützt, unabhängig davon, ob die erste Teilkomponente 16 vorhandene Befestigungen oder Führungsbohrungen definiert, ggf. die erste Teilkomponente 16 im Herstellungsprozess und sorgt während der Materialhandhabung und/oder Zusammensetzungsvorgänge, wie z. B. während der Schweißarbeiten ggf. für eine genaue Ausrichtung der ersten Teilkomponente 16 gegenüber der zweiten Teilkomponente 18.
Wie aus 2B am besten hervorgeht, enthält die Haltevorrichtung 50 ggf. einen vom ersten Roboterarm 30 und zweiten Roboterarm 130 beabstandeten Ständer 52. Der Ständer 52 kann beispielsweise an einer Mittelachse oder in einer anderen Position zwischen dem ersten Roboterarm 30 und dem zweiten Roboterarm 130 angeordnet sein. Bei einer Betrachtung der 5 ist festzustellen, dass der Ständer 52 ein erstes Ende 54 und ein vom ersten Ende 54 beabstandetes zweites Ende 154 aufweist. Des Weiteren weist der Ständer 52 ggf. eine Längsachse 56 auf, die sich zwischen dem ersten Ende 54 und dem zweiten Ende 154 erstreckt. Darüber hinaus weist der Ständer 52 auch eine senkrecht zur Längsachse 56 angeordnete Breitenachse 58 auf. Der Ständer 52 kann für die Anbringung in einem Produktionsbereich oder einer anderen Fläche, beispielsweise einer Fertigungsanlage, konfiguriert werden, und somit ggf. einen festes Stützelement für die erste Teilkomponente 16 bereitstellen. Der Ständer 52 kann somit entsprechend der gewünschten Steifigkeit und Betriebsumgebung aus einem Metall, Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt werden.
Wie unter weiterer Bezugnahme auf 5 beschrieben, enthält die Haltevorrichtung 50 ggf. auch einen ersten Arm 60, der am Ständer 52 am ersten Ende 54 befestigt ist. Der erste Arm 60 kann beispielsweise ein Roboterarm sein, der gegenüber dem zweiten Ende 154 stationär ist. Das heißt, der erste Arm 60 kann am ersten Ende 54 befestigt werden, damit dieser während des Betriebs der Haltevorrichtung 50 nicht entlang der Längsachse 56 oder Breitenachse 58 verläuft.
Des Weiteren enthält die Haltevorrichtung 50 ggf. ein erstes Greifelement 62, das am ersten Arm 60, z. B. an einem von der Mitte entfernt liegenden Ende 64 des ersten Arms 60, befestigt ist. Das erste Greifelement 62 kann, wie im Folgenden näher beschrieben, während der Herstellungsprozesse zum Abstützen der ersten Teilkomponente 16 konfiguriert werden. Insbesondere kann das erste Greifelement 62 zur Anpassung an eine Form der ersten Teilkomponente 16 konfiguriert werden, und dadurch als Stützelement dienen, welches die erste Teilkomponente 16 abstützen kann.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 besitzt die erste Teilkomponente 16 in einem Ausführungsbeispiel ggf. eine erste Fläche 66 mit einer ersten Kontur 20, sowie eine an die erste Fläche 66 angrenzende zweite Fläche 166 mit einer zweiten Kontur 22, die sich von der ersten Kontur 20 unterscheidet. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Teilkomponente 16 ggf. um einen Heckklappen- oder Hebetürpanel für ein Kraftfahrzeug. Alternativ kann es sich bei der ersten Teilkomponente 16 um ein Einzelteil einer Flugzeugtragfläche oder eines noch nicht zusammengebauten Sitzes handeln. Die Haltevorrichtung 50 kann verschiedene Formen und Konturen 20, 22 aufnehmen und somit für flexible Herstellungsprozesse sorgen. Das heißt, die Haltevorrichtung 50 kann für Herstellungsprozesse verwendet werden, die aufeinanderfolgende erste Teilkomponenten 16 mit unterschiedlichen Größen und/oder Formen erfordern. Anders ausgedrückt, kann eine Haltevorrichtung 50, unabhängig davon, ob die ersten Teilkomponenten 16 sich in Form und Größe ähneln, eine beliebige Anzahl von ersten Teilkomponenten 16 aufnehmen und abstützen. Bei einer Betrachtung der 8–10 ist festzustellen, dass das erste Greifelement 62 ggf. über eine erste Abdeckung 68 verfügt, die eine darin befindliche erste Vielzahl von Kanälen 70 definiert. Das heißt, dass das erste Greifelement 62 ggf. die erste Vielzahl von Kanälen 70 definiert. Des Weiteren enthält das erste Greifelement 62 ggf. eine erste Vielzahl von Stiften 40. Bei der ersten Vielzahl von Stiften 40 kann es sich um ein Element des Bauteilmontagesystems 14 handeln, das so angeordnet wird, dass die erste Teilkomponente 16 während der Herstellungsprozesse, wie beispielsweise bei der Montage, Inspektion, Platzierung und dergleichen, abzustützen.
Wie am besten aus 10 hervorgeht, enthält zum Beispiel die erste Vielzahl von Stiften 40 ggf. neun Stifte 40, die in drei Reihen 72 mit jeweils drei Stiften 40 angeordnet sind. Das heißt, dass die erste Abdeckung 68 ggf. einen quadratischen Querschnitt aufweiset, wobei die erste Vielzahl von Stiften 40 in einem quadratischen Feld von drei Reihen 72 mit jeweils drei Stiften 40 angeordnet sein kann. Während des Betriebs der Haltevorrichtung 50 kann die erste Vielzahl von Stiften 40 jeweils an der ersten Fläche 66 der ersten Teilkomponente 16 angrenzen. Genauer gesagt ist jeder der erste Vielzahl von Stiften 40 in einen der jeweiligen Kanäle der ersten Vielzahl von Kanälen 70 einziehbar und aus demselben heraus verschiebbar. Insbesondere ist jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 gegenüber mindestens einem weiteren Stift der ersten Vielzahl von Stiften 40 in den jeweiligen einen der ersten Vielzahl von Kanälen 70 in Bezug auf den mindestens einen anderen der ersten Vielzahl von Stiften 40 einzeln zurückziehbar. Das heißt, dass jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 einzeln in den jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70 zurückgezogen und aus demselben heraus verschoben werden kann. Als solches und unter Bezug auf 4 ist daher festzustellen, dass sich während des Betriebs jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 von der ersten Abdeckung 68 um einen anderen Abstand 74, 76 verlängern kann.
Zum Beispiel kann ein erster Stift 78 der ersten Vielzahl von Stiften 40 an der ersten Fläche 66 angrenzen und sich von der ersten Abdeckung 68 um einen ersten Abstand 74 verlängern, wobei ein zweiter Stift 80 der ersten Vielzahl von Stiften 40 an der ersten Fläche 66 angrenzen und sich von der ersten Abdeckung 68 um einen zweiten Abstand 76 verlängern kann, der größer ist als der erste Abstand 74. Des Weiteren kann jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 einzeln an der Stützposition (bei 82 in 4 allgemein dargestellt) betätigt werden, wobei der Stift 40 in Kontakt mit der ersten Teilkomponente 16 kommt. Daher kann sich die erste Vielzahl von Stiften 40 jeweils separat betätigen, d. h. sich vom jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70 verlängern oder in denselben zurückziehen, um sich einer Form der ersten Teilkomponente 16 anzupassen und eine exakte Kontur 20, 22 (3) der ersten Teilkomponente 16 abzustützen.
Bei erneuter Betrachtung der 8 und 9 ist festzustellen, dass die erste Abdeckung 68 ein erstes Betätigungssystem 84 enthält, das dazu dient, die ersten Vielzahl von Stiften 40 in die erste Vielzahl und aus der ersten Vielzahl von Kanälen 70 zu verschieben. Das erste Betätigungssystem 84 empfängt ggf. ein Betätigungssignal (nicht dargestellt) wie z. B. ein elektronisches oder thermisches Aktivierungssignal, das ggf. die erste Vielzahl von Stiften 40 maschinell betätigt. In einem Ausführungsbeispiel definiert die erste Abdeckung 68 ggf. eine Vielzahl von Öffnungen, wie z. B. einen ersten Einlass 86 und einen ersten Auslass 88, die jeweils zur Aufnahme eines Betätigungsstoffes, wie z. B. Luft, Wasser oder Öl, dienen. Das erste Betätigungssystem 84 kann des Weiteren eine Vielzahl von Dichtungen 90 aufweisen, die dazu dienen, den pneumatischen Druck innerhalb der ersten Abdeckung 68 aufrechtzuerhalten. In einem Ausführungsbeispiel betätigt die Luft ggf. jeder der erten Vielzahl von Stiften 40 einzeln aus einer ersten Position, in der die erste Vielzahl von Stiften 40 innerhalb der ersten Vielzahl von Kanälen 70 zur Stützposition 82 (4) zurückgezogen wird, in der jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 verlängert ist, um entsprechend einer Form oder Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 an der ersten Teilkomponente 16 anzugrenzen. Es sollte beachtet werden, dass die Stützposition 82 für einen der Stifte der ersten Vielzahl von Stiften 40 ggf. dem ersten Abstand 74 (4) entspricht, während die Stützposition 82 für einen weiteren Stift der ersten Vielzahl von Stiften 40 ggf. dem zweiten Abstand 76 (4) entspricht. Das heißt, dass die Stützposition 82 für einen bestimmten Stift 40 durch die Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 bestimmt werden kann.
Als nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel kann die erste Vielzahl von Stiften 40 anfangs in die erste Vielzahl von Kanälen 70 zurückgezogen werden, in Vorbereitung auf das Empfangen der ersten Teilkomponente 16. Anschließend kann die erste Teilkomponente 16 gegenüber der ersten Vielzahl von Stiften 40 beabstandet sein. Die Luft kann dann mit einer kontrollierten Strömungsrate in den ersten Einlass 86 eindringen, sodass sich jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 vom jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70 im gleichen Abstand in Richtung der ersten Teilkomponente 16 verlängert. Anschließend verschiebt sich die erste Teilkomponente 16 ggf. in Richtung der ersten Abdeckung 68 und grenzt schließlich an die erste Vielzahl von Stiften 40 an. Sobald jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40 an die erste Fläche 66 der ersten Teilkomponente 16 angrenzt bzw. dieselbe berührt, werden ein oder mehrere Stifte der ersten Vielzahl von Stiften 40 in den jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70 leicht zurückgezogen, um dadurch die Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 anzupassen und die erste Teilkomponente 16 während des Herstellungsprozesses, wie z. B. bei den Schweißarbeiten, mit einer kontrollierten Kraft entsprechend zu unterstützen. Wichtig ist, dass, wenn die erste Teilkomponente 16 zu diesem Zeitpunkt entfernt wird, sich die erste Vielzahl von Stiften 40 erneut von der ersten Abdeckung 68 um den gleichen Abstand verlängern würde. Nachdem der Herstellungsprozess abgeschlossen ist, verschiebt sich die erste Teilkomponente 16 ggf. weg von der ersten Abdeckung 68, sodass die erste Vielzahl von Stiften 40 nicht mehr an die erste Teilkomponente 16 angrenzt und die Luft aus der ersten Abdeckung 68 ggf. durch den ersten Auslass 88 ausströmt, sodass die erste Vielzahl von Stiften 40 in die erste Vielzahl von Kanälen 70 zurückgezogen wird. Anschließend ist die darauf folgende erste Teilkomponente 16 des Herstellungsprozesses bereit, sich in eine Position gegenüber dem ersten Arm 60 zu verschieben, sodass die Haltevorrichtung 50 wiederum bereit ist, die darauf folgende erste Teilkomponente 16 zu empfangen.
Bei erneuter Betrachtung der 5 ist festzustellen, dass die Haltevorrichtung 50 zwischen dem ersten Ende 54 und dem zweiten Ende 154 ggf. auch einen am Ständer 52 befestigten zweiten Arm 160 enthält. Bei dem zweiten Arm 160 kann es sich zum Beispiel um einen Roboterarm handeln, der entlang dem Ständer 52 gegenüber dem ersten Arm 60 entlang der Längsachse 56 verschiebbar ist. Das heißt, der zweite Arm 160 kann zum ersten Ende 54 hin und von demselben weg verschoben werden, und verläuft während des Betriebs der Haltevorrichtung 50 ggf. entlang der Längsachse 56 und/oder der Breitenachse 58. Genauer gesagt verfügt die Haltevorrichtung 50 ggf. über eine Schiene (nicht dargestellt), auf der sich der zweite Arm 160 entlang der Längsachse 56 und/oder der Breitenachse 58 bewegt. Im Gegensatz zum ersten Arm 60, der gegenüber dem Ständer 52 stationär sein kann, ist der zweite Arm 160 daher sowohl entlang der Längsachse 56 als auch entlang der Breitenachse 58 verschiebbar.
Des Weiteren enthält die Haltevorrichtung 50 ggf. ein zweites Greifelement 162, das am zweiten Arm 160, z. B. an einem von der Mitte entfernt liegenden Ende 164 des zweiten Arms 160, befestigt ist. Das zweite Greifelement 162 kann zudem, wie im Folgenden näher beschrieben, während der Herstellungsprozesse zum Abstützen der ersten Teilkomponente 16 konfiguriert werden. Insbesondere kann das zweite Greifelement 162 zur Anpassung an eine Form der ersten Teilkomponente 16 konfiguriert werden, und dadurch als Stützelement dienen, welches die erste Teilkomponente 16 abstützen kann.
Bei einer Betrachtung der 8–10 ist festzustellen, dass das zweite Greifelement 162 ggf. über eine zweite Abdeckung 168 verfügt, die eine darin enthaltene zweite Vielzahl von Kanälen 170 definiert. Das heißt, dass das zweite Greifelement 162 ggf. die zweite Vielzahl von Kanälen 170 definiert. Da sich der zweite Arm 160 ggf. entlang der Breitenachse 58 verschiebt (5), während der erste Arm 60 gegenüber dem Ständer 52 entlang der Breitenachse 58 stationär ist, kann die erste Abdeckung 68 um einem feststehenden Abstand 92 von der Längsachse 56 beabstandet sein. Die zweite Abdeckung 168 kann jedoch entlang der Breitenachse 58 um einen Stützabstand 94 von der Längsachse 56 beabstandet sein. Der Stützabstand 94 kann dabei geringer sein als der feststehende Abstand 92. Alternativ kann der Stützabstand 94 größer als oder gleich dem feststehenden Abstand 92 sein. Die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystem 14 sind daher für erste Teilkomponenten 16 verschiedener Größen und Formen anpassbar und können eine flexible und kostengünstige Herstellung ermöglichen.
Zudem kann das zweite Greifelement 162 eine zweiten Vielzahl von Stiften 140 beinhalten. Bei der zweiten Vielzahl von Stiften 140 kann es sich um ein Element des Bauteilmontagesystems 14 handeln, das ggf. so angeordnet ist, dass es die erste Teilkomponente 16 während der Herstellungsprozesse, wie beispielsweise bei der Montage, Inspektion, Platzierung und dergleichen, abstützt.
Die zweite Vielzahl von Stiften 140 enthält, wie aus 10 am besten hervorgeht, ggf. beispielsweise neun Stifte, die in drei Reihen 72 mit jeweils drei Stiften 140 angeordnet 140 sind. Das heißt, dass die zweite Abdeckung 168 ggf. einen quadratischen Querschnitt aufweist, und die zweite Vielzahl von Stiften 140 in einem quadratischen Feld von drei Reihen 72 mit jeweils drei Stiften 140 angeordnet sein kann. Während des Betriebs der Haltevorrichtung 50 grenzt ggf. jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 an die zweite Fläche 166 der ersten Teilkomponente 16.
Genauer gesagt, ist jeder der Vielzahl von Stiften 140 ggf. in den jeweiligen Kanal 170 der zweiten Vielzahl von Kanälen zurückziehbar und aus demselben heraus verschiebbar. Jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 ist ggf. einzeln in den jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 gegenüber mindestens einem weiteren Stift der zweiten Vielzahl von Stiften 140 zurückziehbar. Das heißt, dass jeder der zweite Vielzahl von Stiften 140 ggf. einzeln in den jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 zurückgezogen und aus demselben heraus verschoben werden kann. Daher kann sich jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 von der zweiten Abdeckung 168 um einen anderen Abstand 174, 176 verlängern.
Wie am besten in 3 dargestellt, kann beispielsweise ein erster Stift 178 aus der zweiten Vielzahl von Stiften 140 an die zweite Fläche 166 angrenzen und sich von der zweiten Abdeckung 168 um einen dritten Abstand 174 verlängern, und ein zweiter Stift 180 aus der zweiten Vielzahl von Stiften 140 kann an die zweite Fläche 166 angrenzen und sich von der zweiten Abdeckung 168 um einen vierten Abstand 176 verlängern, der größer ist als der dritte Abstand 174. Zudem kann jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 von der Stützposition (bei 82 in 4 allgemein dargestellt) betätigt werden, wobei der Stift 140 in Kontakt mit der ersten Teilkomponente 16 kommt. Daher wird jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 ggf. einzeln betätigt, d. h. vom jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 verlängert oder in denselben zurückgezogen, um sich einer Form der ersten Teilkomponente 16 anzupassen und eine exakte Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 abzustützen.
Bei erneuter Betrachtung der 8 und 9 ist festzustellen, dass die zweite Abdeckung 168 ein zweites Betätigungssystem 184 enthält, das dazu dient, die zweite Vielzahl von Stiften 140 in die zweite Vielzahl und aus der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 zu verschieben. Das zweite Betätigungssystem 184 empfängt ggf. ein Betätigungssignal (nicht dargestellt) wie z. B. ein elektronisches oder thermisches Aktivierungssignal, das ggf. die zweite Vielzahl von Stiften 140 maschinell betätigt. In einem Ausführungsbeispiel definiert die zweite Abdeckung 168 ggf. eine Vielzahl von Öffnungen, wie z. B. einen zweiten Einlass 186 und einen zweiten Auslass 188, die jeweils zur Aufnahme eines Betätigungsstoffes, wie z. B. Luft, Wasser oder Öl, dienen. Das zweite Betätigungssystem 184 kann des Weiteren eine Vielzahl von Dichtungen 90 aufweisen, die dazu dienen, den pneumatischen Druck innerhalb der zweiten Abdeckung 168 aufrechtzuerhalten. In einem Ausführungsbeispiel betätigt die Luft ggf. jeder der ersten Vielzahl von Stiften 140 einzeln aus einer ersten Position, in der jeder der ersten Vielzahl von Stiften 140 innerhalb der ersten Vielzahl von Kanälen 170 zur Stützposition 82 (4) zurückgezogen wird, in der jeder der ersten Vielzahl von Stiften 140 verlängert ist, um entsprechend einer Form oder Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 an der ersten Teilkomponente 16 anzugrenzen. Es sollte beachtet werden, dass die Stützposition 82 für einen der Stifte der zweiten Vielzahl von Stiften 140 ggf. dem dritten Abstand 174 entspricht, während die Stützposition 82 für einen weiteren Stift der zweiten Vielzahl von Stiften 140 ggf. dem vierten Abstand 176 entspricht. Das heißt, dass die Stützposition 82 für einen bestimmten Stift 140 durch die Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 bestimmt werden kann.
Als Ausführungsbeispiel kann anfangs in Vorbereitung für die Aufnahme der ersten Teilkomponente 16 während des Betriebs die zweite Vielzahl von Stiften 140 in die zweite Vielzahl von Kanälen 170 zurückgezogen werden. Anschließend kann die erste Teilkomponente 16 gegenüber der zweiten Vielzahl von Stiften 140 beabstandet sein. Die Luft kann dann mit einer kontrollierten Strömungsrate in den zweiten Einlass 186 eindringen, sodass sich jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 vom jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 im gleichen Abstand in Richtung der ersten Teilkomponente 16 verlängert. Anschließend verschiebt sich die erste Teilkomponente 16 ggf. in Richtung der zweiten Abdeckung 168 und grenzt schließlich an die zweite Vielzahl von Stiften 140 an. Sobald jeder der zweite Vielzahl von Stiften 140 an die Fläche 66, 166 der ersten Teilkomponente 16 angrenzt bzw. dieselbe berührt, werden ein oder mehrere Stifte der zweiten Vielzahl von Stiften 140 in den jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 leicht zurückgezogen, um dadurch die Kontur 20, 22 der ersten Teilkomponente 16 anzupassen und die erste Teilkomponente 16 während des Herstellungsprozesses, wie z. B. bei den Schweißarbeiten, mit einer kontrollierten Kraft entsprechend abzustützen. Wichtig ist, dass, wenn die erste Teilkomponente 16 zu diesem Zeitpunkt entfernt wird, sich die zweite Vielzahl von Stiften 140 erneut von der zweiten Abdeckung 168 um den gleichen Abstand verlängern würde. Nachdem der Herstellungsprozess abgeschlossen ist, verschiebt sich die erste Teilkomponente 16 ggf. weg von der zweiten Abdeckung 168, sodass die zweite Vielzahl von Stiften 140 nicht mehr an die erste Teilkomponente 16 angrenzt und die Luft aus der zweiten Abdeckung 168 ggf. durch den zweiten Auslass 188 ausströmt, sodass die zweite Vielzahl von Stiften 140 in die zweite Vielzahl von Kanälen 170 zurückgezogen wird. Anschließend ist die darauf folgende erste Teilkomponente 16 des Herstellungsprozesses bereit, sich in eine Position gegenüber dem zweiten Arm 160 zu verschieben, sodass die Haltevorrichtung 50 wiederum bereit ist, die darauf folgende erste Teilkomponente 16 zu empfangen.
Außerdem ist zu beachten, dass die Haltevorrichtung 50, sowie das Bauteilmontagesystem 14 mehr als zwei Greifelemente 62, 162 und mehr als zwei Reihen von Stiften 40, 140 enthalten können. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystem 14 drei, vier, fünf oder mehr Greifelemente 62, 162, sowie drei, vier, fünf oder mehr Reihen von Stiften 40, 140 enthalten. Daher kann die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystem 14 mehr als zwei Arme 60, 160, also auch drei, vier, fünf oder mehr Arme 60, 160 enthalten. Des Weiteren ist während des Betriebs mehr als einer der Arme 60, 160 sowohl entlang der Längsachse 56 als auch entlang der Breitenachse 58 verschiebbar. Von daher können die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystem 14 eine benutzerdefinierte und präzise Positionierung und Platzierung der Teilkomponenten 16, 18 bieten.
Daher eignen sich die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystems 14 ggf. besonders für die Herstellungsschritte, die verschiedengroße erste Teilkomponenten 16 umspannen. Das heißt, die Haltevorrichtung 50 und das Bauteilmontagesystem 14 können ein formanpassendes, flexibles Werkzeug bieten, das eine kontrollierte Stützkraft auf die erste Teilkomponente 16 überträgt. Da des Weiteren einige erste Teilkomponenten 16 ggf. zu breit für eine zweiseitige Klemme sind, kann die Haltevorrichtung 50 während der Herstellungsprozesse für eine einseitige Abstützung sorgen.
Bei erneuter Betrachtung der 1 ist, wie oben geschildert, festzustellen, dass das Verfahren 10 nach dem Ergreifen 24 ggf. auch das Positionieren 38 der ersten Vielzahl von Stiften 40 in Ausrichtung mit der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 in sich schließt.
Gleichermaßen beinhaltet das Verfahren 10 ggf. die Anordnung 96 der zweiten Vielzahl von Stiften 140 in Ausrichtung mit der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128. Das heißt, dass im Verfahren 10 der erste Roboterarm 30 die erste Teilkomponente 16 aufnehmen und ergreifen und anschließend die erste Teilkomponente 16 in Richtung der Haltevorrichtung 50 verschieben kann, sodass die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 auf die erste Vielzahl von Stiften 40 und die zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128 auf die zweite Vielzahl von Stiften 140 ausgerichtet ist.
Parallel zur Positionierung 38 und Anordnung 96 beinhaltet das Verfahren 10 ggf. das Zurückziehen 98 eines jeden der erste Vielzahl von Stiften 40 in den jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70, sowie das Zurückziehen 98 eines jeden der zweiten Vielzahl von Stiften 140 in den jeweiligen Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170. Das heißt, dass jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40, sowie jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 in den jeweiligen Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70 und der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 zurückgezogen werden kann, sodass die Stifte 40, 140 nicht gegen die erste Teilkomponente 16 drücken und erst gar nicht mit derselben in Kontakt kommen. Vielmehr sind die Stifte 40, 140 sowohl auf die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 als auch auf die zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128 ausgerichtet, sodass die Stifte 40, 140 bereit sind, sich aus dem jeweiligen Kanal der Vielzahl von Kanälen 70, 170 heraus zu verschieben.
Neben oder parallel zur Positionierung 38 und Anordnung 96 kann der zweite Roboterarm 130, wie oben dargelegt, die zweite Teilkomponente 18 aufnehmen bzw. greifen. Im Anschluss an das Ergreifen 36 beinhaltet das Verfahren 10 die Ausrichtung 100 mindestens einer der Vielzahl von Führungsbohrungen 28 neben mindestens einer der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128, um dadurch die Ausgangsposition 42 (11) der zweiten Teilkomponente 18 relativ zur ersten Teilkomponente 16 festzulegen, ohne die erste Teilkomponente 16 aus dem ersten Greifelement 26 freizugeben 110 und ohne dabei die zweite Teilkomponente 18 aus dem zweiten Greifelement 126 freizugeben 110. Das heißt, dass der zweite Roboterarm 130 durch Ausrichtung 100 der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 auf und angrenzend an die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 im Freiraum die zweite Teilkomponente 18 relativ zur ersten Teilkomponente 16 platzieren und ausrichten kann. Der zweite Roboterarm 130 kann die zweite Teilkomponente 18 platzieren und ausrichten, ohne dabei die zweite Teilkomponente 18 beispielsweise in eine Spannvorrichtung für Werkzeuge oder Werkstücke (nicht dargestellt) freizugeben 110 bzw. loszulassen. Gleichermaßen kann der erste Roboterarm 30 durch Ausrichtung 100 der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 auf und angrenzend an die zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128 im Freiraum die erste Teilkomponente 16 relativ zur zweiten Teilkomponente 18 platzieren und ausrichten, ohne dabei die erste Teilkomponente 16 beispielsweise in eine Spannvorrichtung für Werkzeuge oder Werkstücke (nicht dargestellt) freizugeben 110.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist der erste Roboterarm 30 und/oder der zweite Roboterarm 130 ggf. mit einem optischen Erkennungssystem (nicht dargestellt) ausgestattet, welches dazu dient, die Position der Objekte zu erfassen. Daher kann der zweite Roboterarm 130 die erste Teilkomponente 16 visuell abtasten, um die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 zu finden und anschließend die durch die zweite Teilkomponente 18 definierte zweite Vielzahl von Führungsbohrungen 128 auf die erste Vielzahl von Führungsbohrungen 28 auszurichten. Zudem kann der zweite Roboterarm 130, wie im Folgenden näher beschrieben, dafür konfiguriert werden, die zweite Teilkomponente 18 gegenüber der ersten Teilkomponente 16 zu verlagern oder neu auszurichten.
Bei erneuter Betrachtung der 1, 2A und 2B ist festzustellen, dass das Verfahren 10 im Anschluss an die Ausrichtung 100 auch die Herstellung 102 der Verbindung 46 (2A und 2B) zwischen der ersten Teilkomponente 16 und der zweiten Teilkomponente 18 mit dem am Roboterverbindungsarm 44 befestigten Verbindungswerkzeug 48 in sich schließt, um dadurch die Komponente 12 zusammenzusetzen. Diese Formierung 102 beinhaltet z. B. das Schweißen der zweiten Teilkomponente 18 an die erste Teilkomponente 16, um eine Schweißverbindung zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18 herzustellen. Alternativ beinhaltet die Verbindungsherstellung 102 das Crimpen oder Zusammenkleben der ersten Teilkomponente 16 und zweiten Teilkomponente 18, um eine Crimp- oder Haftverbindung herzustellen.
Vor der Verbindungsherstellung 102 beinhaltet das Verfahren 10 zudem jedoch ggf. eine Verlagerung 104 der zweiten Teilkomponente 18 gegenüber der ersten Teilkomponente 16, um dadurch die Ausgangsposition 42 (11) einer Endposition 106 (2A) anzupassen. Das heißt, dass der zweite Roboterarm 130 dafür konfiguriert werden kann, eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 und der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 zu erkennen und somit die zweite Teilkomponente 18 leicht zu verschieben, um die zweite Teilkomponente 18 der Endposition 106 anzupassen. So kann beispielsweise der zweite Roboterarm 130 entsprechend einem Vergleich zwischen der Ausgangsposition 42 (11) und der gewünschten Endposition 106 alle erforderlichen Abstandsanpassungen an der zweiten Teilkomponente 18 vornehmen. Wichtig ist, dass der zweite Roboterarm 130 die zweite Teilkomponente 18, und zwar ohne Zuhilfenahme der Haltevorrichtung 50 und/oder der ersten Vielzahl von Stiften 40 oder der zweiten Vielzahl von Stiften 140, im Freiraum verlagern kann.
Im Gegensatz dazu kann der erste Roboterarm 30 dafür konfiguriert werden, eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 und der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 zu erkennen und somit die erste Teilkomponente 16 zu verschieben, um die erste Teilkomponente 16 dieselbe der Endposition 106 (2A) anzupassen. Das heißt, der erste Roboterarm 30 kann entsprechend einem Vergleich zwischen der Ausgangsposition 42 (11) und der gewünschten Endposition 106 alle erforderlichen Abstandsanpassungen an der ersten Teilkomponente 16 vornehmen. Wichtig ist, dass der erste Roboterarm 30 die erste Teilkomponente 16, und zwar ohne Zuhilfenahme der Haltevorrichtung 50 und/oder der ersten Vielzahl von Stiften 40 oder der zweiten Vielzahl von Stiften 140, im Freiraum verlagern kann.
Alternativ oder ergänzend können sowohl der erste Roboterarm 30 als auch der zweite Roboterarm 130 zusammenwirken, um eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen 28 und der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen 128 zu identifizieren und zu erkennen, wobei sowohl der erste Roboterarm 30 als auch der zweite Roboterarm 130 die erste Teilkomponente 16 bzw. die zweite Teilkomponente 18 verschieben kann, um sowohl die erste Teilkomponente 16 als auch die zweite Teilkomponente 18 in Bezug aufeinander der Endposition 106 anzupassen. Das heißt, dass der erste Roboterarm 30, und zwar ohne Zuhilfenahme der Haltevorrichtung 50 und/oder der ersten Vielzahl von Stiften 40 und der zweiten Vielzahl von Stiften 140, die erste Teilkomponente 16 im Freiraum verlagern kann, während der zweite Roboterarm 130 die zweite Teilkomponente 18 ebenfalls im Freiraum verlagert. Das Bauteilmontagesystem 14 ermöglicht daher eine Roboter-Roboter-Ausrichtung von Teilkomponenten 16, 18, ohne physische Werkzeuge zur Abstützung der Teilkomponenten 16, 18 konfigurieren zu müssen. Somit wird durch das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. an Stellfläche gespart und ein kompakter Aufbau von Fertigungsanlagen ermöglicht.
Des Weiteren beinhaltet das Verfahren 10 im Anschluss an die Positionierung 38 und die Anordnung 96 ggf. die Verschiebung 108 eines jeden der ersten Vielzahl von Stiften 40 aus dem entsprechenden Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen 70, sowie die Verschiebung 108 eines jeden der zweiten Vielzahl von Stiften 140 aus dem entsprechenden Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen 170, sodass jeder der ersten Vielzahl von Stiften 40, sowie jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 mit der ersten Teilkomponente 16 in Kontakt kommt, damit die Haltevorrichtung 50 und der zweite Roboterarm 130 die erste Teilkomponente 16 und die zweite Teilkomponente 18 zusammenspannen.
Das heißt, dass sich die erste Vielzahl von Stiften 40 ggf. aus der ersten Vielzahl von Kanälen 70 verlängert und mit der ersten Fläche 66 in Kontakt kommt, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Stiften 140 sich ggf. aus der zweiten Vielzahl von Kanälen 170 verlängert und mit der zweiten Fläche 166 in Kontakt kommt, um dadurch gegen die erste Teilkomponente 16 zu drücken und dieselbe abzustützen, während der zweite Roboterarm 130 die zweite Teilkomponente 18 gegen die erste Teilkomponente 16 drückt. Die besagte Verschiebung 108 hält und sichert ggf. die relative Position der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18. Das heißt, dass die Haltevorrichtung 50 ggf. als Rücklaufsperre oder Abstützung dient und für eine einseitige Verbindung der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18 sorgt. Anders gesagt, bildet der Roboterverbindungsarm 44 ggf. die Verbindung 46 (2B) zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18 ohne die Teilkomponenten 16, 18 zusammenzuhalten. Vielmehr kann sich der Roboterverbindungsarm 44 in Position bringen, eine Schweißenergie anwenden und die erste und zweite Teilkomponente 16, 18 schnell miteinander verbinden, ohne die beiden Teilkomponenten 16, 18 vorher zusammenzuspannen. Montagegeschwindigkeit, Verarbeitungsmenge und Herstellungsflexibilität können dadurch erhöht und Herstellungskosten, sowie Ausfallzeiten verringert werden.
Bei erneuter Betrachtung der 1 beinhaltet das Verfahren 10 im Anschluss an die Verbindungsherstellung 102 zudem ggf. die Freigabe 110 der zweiten Teilkomponente 18 aus dem zweiten Greifelement 126, sowie das Ergreifen 36 einer weiteren zweiten Teilkomponente 18 mit dem zweiten Greifelement 126. Das heißt, sobald der Roboterverbindungsarms 44 die Verbindung 46 zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18 herstellt und beispielsweise eine Schweißnaht zwischen den beiden Teilkomponenten 16, 18 bildet, ist die zweite Teilkomponente 18 zunächst an der ersten Teilkomponente 16 befestigt und erfordert keine zusätzliche Einspannung oder Abstützung mehr. Daher bildet der Roboterverbindungsarms 44 ggf. weitere Verbindungen 46 zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18, während der zweite Roboterarm 130 mit dem zweiten Greifelement 126 eine weitere zweite Teilkomponente 18 ergreift. Die besagte Freigabe 110 steigert daher ggf. auch die Montagegeschwindigkeit und Verarbeitungsmenge der Herstellungsprozesse.
Daher eignen sich das Verfahren 10 und das Bauteilmontagesystems 14 ggf. besonders für die Herstellungsschritte, die fortlaufend Komponenten 12 verschiedener Größen und Formen umspannen. Genauer gesagt bietet das Verfahren 10 und Bauteilmontagesystem 14 ein formanpassendes, flexibles Werkzeug, das während der Herstellungsprozesse eine kontrollierte Stützkraft auf die Komponente 12 überträgt. Das Verfahren 10 und Bauteilmontagesystem 14 sind ggf. besonders für Komponenten 12 geeignet, die komplexe Formen oder Konturen 20, 22 (3) aufweisen. Beispielsweise ermöglichen das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. flexible Herstellungsprozesse ermöglichen, die verschiedengroße und -förmige Heckklappen und Hebetüren bewältigen können, ohne dass Werkzeuge gewechselt werden müssen, was sich während eines Modellwechsels als besonders hilfreich erweisen kann. Das heißt, dass das Bauteilmontagesystem 14 während eines Modellwechsels anstatt einer physischen Umrüstung einfach elektronisch neu programmiert werden kann. Daher ermöglicht das Bauteilmontagesystem 14 keine Änderungen an der Hardware, sondern nur Änderungen an der Software, sobald sich eine Größe oder Form der Komponente 12 ändert.
Darüber hinaus eignet sich das Verfahren 10, sowie das Bauteilmontagesystem 14 ggf. für jene Herstellungsvorgänge und Umgebungen, die präzise Positionierungen und Platzierungen von Werkstücken erfordern, da das Verfahren 10 ggf. die Ausrichtung 100 und Verlagerung 104 der ersten und zweiten Teilkomponente 16, 18 beinhaltet. Da des Weiteren einige Komponenten 12 zu breit oder zu konturiert für eine zweiseitige Spannvorrichtung sein können, sorgen das Verfahren 10 und das Bauteilmontagesystem 14 für eine einseitige Abstützung während der Herstellungsprozesse.
Während die besten Arten der Ausführung der Offenbarung detailliert beschrieben wurden, werden die mit der hier beschriebenen Technik vertrauten Fachleute diverse alternative Ausgestaltungen und Ausführungen erkennen, mit denen die Erfindung im Rahmen der nachfolgend aufgeführten Patentansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zur Zusammensetzung einer Komponente, welches Folgendes umfasst: das Ergreifen einer ersten Teilkomponente mit einem ersten Greifelement, worin das erste Greifelement an einem ersten Roboterarm befestigt ist, und die erste Teilkomponente eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen definiert; das Ergreifen einer zweiten Teilkomponente mit einem zweiten Greifelement, worin das zweite Greifelement an einem zweiten Roboterarm befestigt ist, und die zweite Teilkomponente eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen definiert; nach dem Greifvorgang das Ausrichten mit mindestens einer der ersten Vielzahl von Führungsbohrung, benachbart zu dem wenigstens einen der zweiten Vielzahl von Führungsbohren, um dadurch eine Ausgangsposition der zweiten Teilkomponente in Relation zur ersten Teilkomponente festzulegen, ohne dabei die erste Teilkomponente aus dem ersten Greifelement und ohne die zweite Teilkomponente aus dem zweiten Greifelement freizugeben; und nach dem Ausrichten das Bilden einer Verbindung zwischen der ersten Teilkomponente und der zweiten Teilkomponente mit einem Verbindungswerkzeug, das an einem Verbindungsroboterarm angebracht ist, um so die Komponente zusammenzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 1, nach dem Greifen des Weiteren beinhaltend: das Positionieren einer ersten Vielzahl von Stiften, welche mit der ersten Vielzahl von Führungsbohrungen ausgerichtet ist, worin jede der ersten Vielzahl von Stiften zurückziehbar in und verschiebbar aus dem jeweiligen einen einer ersten Vielzahl von Kanälen ist, definiert durch ein erstes Greifelement, das am Ständer einer Haltevorrichtung angebracht ist; und das Bereitstellen einer zweiten Vielzahl von Stiften in Ausrichtung auf die zweite Vielzahl von Führbohrungen, worin jede der zweiten Vielzahl von Stiften in einen aus Kanal aus einem entsprechenden aus einer zweiten Vielzahl von Kanälen, definiert durch ein Greifelement am zweiten Ende, das am Ständer angebracht und entlang diesem verschiebbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren beinhaltend, neben dem Positionieren und Anordnen, das Zurückziehen eines jeden der ersten Vielzahl von Stiften in den jeweils ersten einer ersten Vielzahl von Kanälen und das Zurückziehen eines jeden der zweiten Vielzahl von Stiften in den jeweiligen einen einer zweiten Vielzahl von Kanälen.
Verfahren nach Anspruch 2 nach dem Positionierung und Anordnen das Verschieben einer jeden der ersten Vielzahl von Stiften aus dem entsprechenden Kanal der ersten Vielzahl von Kanälen, sowie das Verschieben eines jeden der zweiten Vielzahl von Stiften aus dem entsprechenden Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen, sodass jeder der ersten Vielzahl von Stiften, sowie jeder der zweite Vielzahl von Stiften mit der ersten Teilkomponente in Kontakt kommt, damit die Haltevorrichtung und der zweite Roboterarm die erste Teilkomponente und die zweite Teilkomponente zusammenspannen.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren beinhaltend die Verlagerung der zweiten Teilkomponente gegenüber der ersten Teilkomponente vor der Verbindungsherstellung, um dadurch die Anfangsposition an eine Endposition anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren beinhaltend die Freigabe der zweiten Teilkomponente aus dem zweiten Greifelement, sowie das Ergreifen einer weiteren zweiten Teilkomponente mit dem zweiten Greifelement nach dem Verbinden.
Bauteilmontagesystem, das Folgendes umfasst: einen ersten Roboterarm; eine erste Teilkomponente, die eine erste Vielzahl von Führungsbohrungen definiert; ein am ersten Roboterarm befestigtes erstes Greifelement zum Ergreifen der ersten Teilkomponente; einen zweiten Roboterarm, der in Richtung des ersten Roboterarms verschiebbar ist; einer zweiten Teilkomponente, die eine zweite Vielzahl von Führungsbohrungen definiert; ein am zweiten Roboterarm befestigtes zweites Greifelement zum Ergreifen der zweiten Teilkomponente; worin der zweite Roboterarm dazu dient, die erste Vielzahl von Führungsbohrungen neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen auszurichten, um dadurch eine Ausgangsposition der zweiten Teilkomponente relativ zur ersten Teilkomponente festzulegen, ohne die zweite Teilkomponente aus dem zweiten Greifelement freizugeben; worin der erste Roboterarm dazu dient, die erste Vielzahl von Führungsbohrungen neben der zweiten Vielzahl von Führungsbohrungen auszurichten, um dadurch die Ausgangsposition festzulegen, ohne die erste Teilkomponente aus dem ersten Greifelement freizugeben; und ein Roboterverbindungsarm, der dazu dient, eine Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Teilkomponente herzustellen.
Das Bauteilmontagesystem gemäß Patentanspruch 7 beinhaltet zudem: eine Haltevorrichtung zum Abstützen der ersten Teilkomponente enthält folgende Einzelteile: einen vom ersten Roboterarm und zweiten Roboterarm beabstandeten Ständer mit folgenden Eigenschaften: einem ersten Ende; einem vom ersten Ende beabstandeten zweiten Ende; und einer Längsachse, die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende verläuft; einem am Ständer am ersten Ende befestigten ersten Arm, worin der erste Arm gegenüber dem zweiten Ende stationär ist; einem am ersten Arm befestigten ersten Greifelement mit folgenden Eigenschaften: einer ersten Abdeckung, die eine darin enthaltene erste Vielzahl von Kanälen definiert; und einer ersten Vielzahl von Stiften, worin jeder der ersten Vielzahl von Stiften in den entsprechenden einen der ersten Vielzahl von Kanälen zurückziehbar und aus diesem heraus verschiebbar ist; einem am Ständer zwischen dem ersten und dem zweiten Ende befestigten zweiten Arm, worin derselbe entlang dem Ständer gegenüber dem ersten Arm entlang der Längsachse verschiebbar ist; und einem am zweiten Arm befestigten zweiten Greifelement mit folgenden Eigenschaften: einer zweiten Abdeckung, die eine zweite Vielzahl von Kanälen darin definiert; und einer zweite Vielzahl von Stiften, worin die jeder der zweiten Vielzahl von Stiften in einen entsprechenden Kanal der zweiten Vielzahl von Kanälen einziehbar und aus demselben heraus verschiebbar ist.
Bauteilmontagesystem nach Anspruch 8, worin der Ständer des Weiteren eine Breitenachse aufweist, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, und des Weiteren der zweite Arm entlang der Breitenachse verschiebbar ist.
Bauteilmontagesystem nach Anspruch 8, worin jeder der ersten Vielzahl von Stiften unabhängig voneinander in den jeweiligen einen aus der ersten Vielzahl von Kanälen in Relation zu dem mindestens einen weiteren der ersten Vielzahl von Stiften zurückziehbar ist.