DE102019003755A1

DE102019003755A1 - Verfahren und System zum Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauvteil

Info

Publication number: DE102019003755A1
Application number: DE102019003755.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kurth; Otmar Honsberg; Henning Borkeloh; Sebastian Prues
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines zweiten Bauteils (2) an ein erstes Bauteil (1), unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter (3). Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges System (8) zum Fügen eines zweiten Bauteils (2) an ein erstes Bauteil (1), unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter (3), aufweisend eine Steuervorrichtung (5), einen durch die Steuervorrichtung (5) automatisch ansteuerbaren Roboter, (3) der eine Haltevorrichtung (6) für das zweite Bauteil (2) umfasst, und aufweisend einen Adapter (4), der eine erste Koppelungskontur (4.1) zum formschlüssigen Anbringen des Adapters (4) an einer ersten Gegenkopplungskontur (1.1) des ersten Bauteils (1) aufweist und eine zweite Koppelungskontur (4.2) zum formschlüssigen Ansetzen einer zweiten Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) an den Adapter (4) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil, unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter. Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges System zum Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil, unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter, aufweisend eine Steuervorrichtung, einen durch die Steuervorrichtung automatisch ansteuerbaren Roboter, der eine Haltevorrichtung für das zweite Bauteil umfasst, und aufweisend einen Adapter, der eine erste Koppelungskontur zum formschlüssigen Anbringen des Adapters an einer ersten Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils aufweist und eine zweite Koppelungskontur zum formschlüssigen Ansetzen einer zweiten Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an dem Adapter aufweist.
Die DE 10 2012 020 172 A1 beschreibt ein Verfahren zum Montieren von wenigstens zwei Bauteilen, mit den Schritten des optischen Erfassens einer Lage eines ersten Bauteils mittels einer Bilderfassungseinrichtung, des optischen Erfassens einer Lage eines an einem Roboter angebrachten zweiten Bauteils mittels der Bilderfassungseinrichtung, des Zuordnens der erfassten Lage des ersten Bauteils zu einem Datenmodell einer Baugruppe, welches eine Montagelage des zweiten Bauteils zu dem ersten Bauteil bereitstellt, des Ermittelns einer zur Positionierung des zweiten Bauteils in die Montagelage erforderlichen Translations- und/oder Rotationsbewegung in Abhängigkeit von den erfassten Lagen der Bauteile und der Montagelage, des manuellen Vorpositionierens des an dem Roboter angebrachten zweiten Bauteils in eine Zwischenlage, sowie des Feinpositionierens des zweiten Bauteils von der Zwischenlage in die Montagelage mittels des Roboters. Dieses Dokument beschreibt auch ein System zum Montieren von wenigstens zwei Bauteilen, mit einer Halteeinrichtung, an welcher ein erstes Bauteil befestigbar ist, einem Roboter, an welchem ein zweites Bauteil befestigbar und manuell vorpositionierbar sowie automatisch in eine an dem ersten Bauteil angebrachte Montagelage bewegbar ist, und einer mit einer Steuerung des Roboters gekoppelten Bilderfassungseinrichtung, mittels welcher die jeweilige Lage des Roboters und der Bauteile erfassbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil mit einfacheren technischen Mitteln zu ermöglichen und dabei die Qualität des Fügevorgangs zumindest zu erhalten oder sogar zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil, unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter, aufweisend die Schritte:

- Anbringen eines Adapters an dem ersten Bauteil, indem eine erste Koppelungskontur des Adapters an eine erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils formschlüssig angesteckt wird,
- Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter, indem eine zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an eine zweite Koppelungskontur des Adapters formschlüssig angesteckt wird,
- Erfassen und Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten des zweiten Bauteils in seiner Stellung, in der das zweite Bauteil an den Adapter, der an dem ersten Bauteil angebracht ist, angesetzt ist, in einer Steuervorrichtung des Roboters als eine Fügevorposition,
- Bewegen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in eine Verwahrungsposition, in welcher der Adapter von dem ersten Bauteil entfernt werden kann,
- Entfernen des Adapters von dem ersten Bauteil,
- automatisches Bewegen des zweiten Bauteils aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition durch automatisches Ansteuern des Roboters, der das zweite Bauteil trägt und aus der Verwahrungsposition in die Fügevorposition bewegt,
- automatisches Bewegen des zweiten Bauteils aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition, in der das zweite Bauteil bestimmungsgemäß an das erste Bauteil angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung des Roboters gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil.

Unter einem Vorgang des Fügens wird ganz allgemein ein Zusammensetzen von wenigstens zwei Bauteilen verstanden. Das Zusammensetzen kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen. So kann das Fügen beispielsweise die Montage eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil sein, indem das zweite Bauteil an das erste Bauteil angesetzt wird und dann beispielsweise angeschraubt, angeschweißt, angenietet und/oder angeklebt wird. Verschiedene Füge- und Verbindungsarten können dabei gemeinsam auftreten. So kann beispielsweise das zweite Bauteil unter Zwischenfügen einer Klebeschicht oder eine Dichtungsmittelschicht an das erste Bauteil angeschraubt werden.
Der Adapter bildet ein zwischen dem zweiten Bauteil und dem ersten Bauteil zeitlich vorübergehend eingefügtes Zwischenbauteil, das insoweit ein Hilfswerkzeug oder eine Montagelehre bildet. Der Adapter ist demgemäß kein verbleibendes funktionales Bauteil einer zu fertigenden bzw. zu montierenden Funktionsbaugruppe, die das erste Bauteil und das zweite Bauteil umfasst. Der Adapter hat die Funktion, das zweite Bauteil relativ zum ersten Bauteil in einer definierten, festen Anordnung zueinander zu halten, während die Positions- und/oder Orientierungswerte des zweiten Bauteils in dieser Fügevorposition erfasst und gespeichert werden. Der Adapter bestimmt insoweit aufgrund seiner Gestalt, Größe und der Positionen und/oder Lagen seiner Kopplungskonturen die genaue Position und Lage des zweiten Bauteils in der Fügevorposition relativ zum ersten Bauteil.
Die jeweilige Kopplungskontur, die einer entsprechenden Gegenkopplungskontur an dem benachbarten ersten Bauteil oder zweiten Bauteil zugeordnet ist, bildet eine formschlüssig wirkende Positionierhilfe, die das zweite Bauteil zumindest hinsichtlich einer Eigenschaft seiner Position, seines Abstandes und/oder seiner Orientierung zum ersten Bauteil eindeutig festlegt. Ein solches formschlüssiges Anstecken muss nicht notwendiger Weise eine selbsthaltende Verbindung zwischen dem zweiten Bauteil und dem ersten Bauteil schaffen. Vielmehr wird im einfachsten Fall durch den Adapter ein die Fügevorposition festlegendes Anstecken schon bereits durch ein lediglich berührendes Anstehen des zweiten Bauteils an dem Adapter und/oder ein lediglich berührendes Anstehen des ersten Bauteils an dem Adapter erreicht.
Ein Erfassen und Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten des zweiten Bauteils in der Fügevorposition stellt insoweit ein sogenanntes „Teachen“, also „Einlernen“ oder Aufnehmen der Fügevorposition in eine Steuervorrichtung bzw. in ein auf der Steuervorrichtung eingerichtetes und dort ablaufbares Roboterprogramm dar. Die durch das Erfassen und Speichern einmal angelernte Fügevorposition kann anschließend durch das zweite Bauteil mittels dem Roboter automatisch geführt jederzeit selbststätig angefahren werden, im Speziellen auch dann, wenn der Adapter entfernt ist.
In einer speziellen Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Anbringen des Adapters an dem ersten Bauteil, indem die erste Koppelungskontur des Adapters an die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils formschlüssig angesteckt wird, manuell erfolgt. Ein solches manuelles Anbringen des Adapters kann beispielsweise durch einen Werker an einem Fertigungsarbeitsplatz oder einem Montagearbeitsplatz erfolgen. Im einfachsten Fall kann der Werker den Adapter mit seiner bloßen Hand ergreifen und manuell mithilfe seiner Armbewegung den Adapter an das erste Bauteil ansetzen. Vorteilhaft ist es, wenn in einer Spezialversion der Adapter an einem distalen Ende einer dünnen Stange, einem Teleskopstab und einer sonstigen Verlängerung angebracht ist und das proximale Ende einen Handgriffabschnitt aufweist, den der Werker mit seiner Hand manuell erfassen kann. Dies hat den Vorteil, dass der Adapter dann handfern mit der Stange, dem Teleskopstab oder der sonstigen Verlängerung auch unter schwierigen, engen Platzverhältnissen von der ersten Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils entfernt werden kann oder an die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils herangeführt werden kann.
In einer abgewandelten Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Anbringen des Adapters an dem ersten Bauteil, indem die erste Koppelungskontur des Adapters an die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils formschlüssig angesteckt wird, automatisch erfolgt, insbesondere indem der Roboter, welcher das zweite Bauteil handhabt oder ein separater zusätzlicher Roboter den Adapter hält und führt.
In einer weiteren Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter, indem eine zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an eine zweite Koppelungskontur des Adapters formschlüssig angesteckt wird, manuell erfolgt. Ein solches manuelles Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter kann beispielsweise durch einen Werker an einem Fertigungsarbeitsplatz oder einem Montagearbeitsplatz erfolgen. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein in einer Nachgiebigkeitsregelung gewichtskompensierend angesteuerter Roboter das zweite Bauteil „in der Schwebe“ hält und das zweite Bauteil manuell an den Adapter heranbewegt wird, beispielsweise durch manuelles Drücken und/oder manuelles Ziehen am zweiten Bauteil oder an einem Glied des Roboters.
In einer abgewandelten Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter, indem eine zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an eine zweite Koppelungskontur des Adapters formschlüssig angesteckt wird, automatisch erfolgt, insbesondere indem der Roboter, welcher den Adapter handhabt oder ein separater zusätzlicher Roboter das zweite Bauteil hält, führt und an den Adapter heranbewegt. Die Roboter kann dabei beispielsweise in einer kraft-/momentgeregelten und/oder sensorgesteuerten Suchfahrt die zweite Kopplungskontur des Adapters automatisch auffinden.
In einer Mischform von manuellem und automatischem Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter kann das manuelle Hinführen des zweiten Bauteils an den Adapter lediglich grob, d.h. vorpositionierend nicht direkt an den Adapter sondern geringfügig vor den Adapter erfolgen und eine verbleibende Feinpositionierung des Adapters unmittelbar an den Adapter kann anschließend statt manuell dann automatisch mittels des Roboters erfolgen. Bei einer solchen verbleibenden Feinpositionierung kann der Roboter das zweite Bauteil in einer kraft-/momentgeregelten Betriebsweise und insbesondere in einer automatischen Such-/Tastfahrt an den Adapter ansetzen.
In einer ergänzenden Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Bewegen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in eine Verwahrungsposition, in welcher der Adapter von dem ersten Bauteil entfernt werden kann, manuell erfolgt. Ein solches manuelles Bewegen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition kann beispielsweise durch einen Werker an einem Fertigungsarbeitsplatz oder einem Montagearbeitsplatz manuell erfolgen, indem ein in einer Nachgiebigkeitsregelung gewichtskompensierend angesteuerter Roboter das zweite Bauteil „in der Schwebe“ hält und das zweit Bauteil manuell durch den Werker von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition bewegt wird, beispielsweise durch manuelles Drücken und/oder manuelles Ziehen am zweiten Bauteil oder an einem Glied des Roboters. Dabei können im Roboterprogramm Arbeitsraumgrenzen definiert sein, die trotz manuellem Bewegen des zweiten Bauteils ein Anstoßen des zweiten Bauteils an dem ersten Bauteil oder einem anderen Bauteil und/oder sonstiger Einrichtungen am Arbeitsplatz verhindern, indem solche Bewegungen des Roboterarms unterbunden werden, trotz des Einwirkens von äußeren, manuellen Führungskräften. Das Wegfahren des zweiten Bauteils vom Adapter kann auch automatisch erfolgen, insbesondere mit einem federelastischen Verhalten des Roboters, wenn der Werker das zweite Bauteil bzw. den Roboter in der Adapterposition loslässt. Das Zurückfahren (ob manuell oder automatisch) oder ein federelastisches „Zurückschnellen“ kann in einem virtuellen Kanal von Raumgrenzen des Roboters erfolgen, um Kollisionen insbesondere mit dem ersten Bauteil zu verhindern.
In einer weiteren Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Entfernen des Adapters von dem ersten Bauteil, manuell erfolgt. Ein solches manuelles Entfernen des Adapters kann beispielsweise durch einen Werker an einem Fertigungsarbeitsplatz oder einem Montagearbeitsplatz erfolgen.
In einer abgewandelten Variation kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Entfernen des Adapters von dem ersten Bauteil, automatisch erfolgt, insbesondere indem der Roboter, welcher das zweite Bauteil handhabt oder ein separater zusätzlicher Roboter den Adapter ergreift, führt und von dem ersten Bauteil wegbewegt.
Mit den erfindungsgemäßen Lösungsvarianten kann ein genaues Referenzieren der Position durch taktiles Einmessen oder Roboterhandführung erfolgen, auch bei speziellen Fügesituationen, bei denen dies nicht direkt über die beiden zu fügenden Bauteile geht. Beispielsweise kann aus Qualitätsgründen keine relative Bewegung zwischen den beiden Bauteilen erlaubt sein, z.B. um ein Verkratzen der Oberflächen zu verhindern. Es kann die Gefahr bestehen, dass beim Anfahren der Zielposition aufgrund eines Versatzes der beiden Bauteile zueinander, weitere Bauteile in unmittelbarer Nähe beschädigt werden könnten, z.B. beschädigungsempfindliche Verbindungsschellen. Die Bauteile können beispielsweise auch an den Fügestellen schon mit Klebstoff oder anderen Stoffen benetzt sein, die nur eine einmalige Berührung in der finalen Einbausituation erlauben und somit nicht nachkorrigierend bewegt werden dürfen.
Erfindungsgemäß kann für einen sensitiven Roboterprozess ein Adapter wie beschrieben zur Anwendung kommen, der in das eine Bauteil gesteckt wird und der auf der anderen Seite ein Kontur aufweist, die wieder passend zum zweiten Bauteil ist, um eine Möglichkeit des Referenzierens der beiden Bauteil zueinander zu schaffen. Der Adapter hat entsprechende Anforderungen bezüglich der Position der zu übertragenden Kontur. Es sind parallel verschobene, jedoch auch mit einem festgelegten Winkel und Offset behaftete Positionen möglich. Hierdurch besteht die Möglichkeit, Störkonturen in der durch den Adapter verschobenen Position zu vermeiden. Der Adapter kann hinsichtlich Material und Kontur derart ausgeführt werden, dass die Nachteile des direkten Fügens der Bauteile, insbesondere ein Verkratzen oder sonstige Beschädigungen nicht zum Tragen kommen.
Zusammenfassen kann das Verfahren beispielsweise wie folgt erfolgen. Der Werker oder eine Automatisierungseinrichtung, z.B. derselbe oder ein weiterer Roboter, fügt den Adapter an das erste Bauteil an. Anschließend fährt der Roboter, der das zweite Bauteil in einem Greifer führt, in die Nähe der Fügestelle am Adapter. Jetzt sind mindestens drei Varianten des weiteren Vorgehens möglich.
Entweder führt der Roboter in der ersten Variante kraftgeregelt eine Suchfahrt aus und positioniert das zweite Bauteil an dem Adapter. Idealerweise ist der Adapter dafür so gestaltet, z.B. in Form eines Kegels, dass die Kontur den Suchvorgang optimal unterstützt. In der zweiten Variante führt der Werker den Roboter, der den Adapter hält, manuell, d.h. per Hand und setzt das zweite Bauteil lagerichtig auf dem Adapter ab. In der dritten Variante kann vorgesehen sein, dass der Werker den Roboter, der den Adapter hält, manuell, d.h. per Hand führt und dadurch den Adapter in eine Vorposition möglichst nahe an das zweite Bauteil heranführt und dort grob vorpositioniert. Anschließend wird eine automatische Bewegung durch den Roboter ausgeführt, der den manuell in die Vorposition vorpositionierten Adapter von dieser Vorposition in die endgültige Endposition an dem zweiten Bauteil bewegt. Ein solches automatisches Bewegen von der manuell eingestellten Vorposition in die Endposition an dem zweiten Bauteil kann von der Steuervorrichtung positionsgesteuert oder kraft-/momentengeregelt ausgeführt werden.
Die Roboterposition wird nun gespeichert. Anschließend fährt der Roboter soweit vom Adapter weg, dass dieser aus dem ersten Bauteil entnommen werden kann. Dies kann wiederum manuell vom Werker oder automatisiert durch einen Roboter oder eine andere Automatisierungsvorrichtung erfolgen. Dann fährt der Roboter wieder die gespeicherte Position an. Der Roboter fährt von dort beispielsweise eine festvorgegebene Bahn ab, die durch die Ausführung des Adapters definiert ist. Bei einem geraden Adapter wäre dies eine Linearbewegung. Bei einem entsprechend gebogenen Adapter z.B. eine Kreisbahn. Am Ende dieser Bewegung sind beide Bauteile eindeutig zueinander positioniert. Sollte der Roboter bei dieser kurzen Bewegungsfahrt von der Fügevorposition in die Fügeendposition einen Absolutfehler machen, kann dieser einmal ermittelt und bei der Kommandierung der Bahn für das Bewegen aus der Fügevorposition in die Fügeendposition durch einen Offset berücksichtigt werden. Da die Wiederholgenauigkeit von Robotern sehr hoch ist, ist damit ein genaues Positionieren sichergestellt. Dies bedeutet, dass der Roboter beim Bewegen zwischen Fügevorposition und Fügeendposition ggf. einen Positionierfehler machen kann. Dieser Positionierfehler ist aber zumindest im Allgemeinen wiederholgenau und nicht sporadisch. Deshalb kann nach einer erstmaligen Erfassung, beispielsweise im Rahmen einer Testfahrt, ein ggf. auftretender Positionierfehler festgestellt werden und der Positionierfehler im Roboterprogramm als ein konstanter Offsetwert hinterlegt d.h. beim Anfahren der Fügeendposition berücksichtigt werden.
Nachdem die beiden Bauteile z.B. durch Verklebung oder Verschraubung fest miteinander verbunden wurden, kann der Robotergreifer geöffnet werden und der Roboter in seine Startposition zurückkehren.
Sollten an dem Fügearbeitsplatz unterschiedliche Bauteilvarianten montiert werden, die unterschiedliche Adapter benötigen, so könnten diese z.B. durch unterschiedliche Farbgebung eindeutig für den Werker identifizierbar gestaltet werden. Über einfache Anzeige, z.B. farbige Leuchten, bekommt der Werker signalisiert, welchen Adapter er einsetzen soll.
Aufgrund der Störkonturen an einem oder beiden Bauteilen ist es nicht immer möglich, die Bewegung linear durchzuführen. In diesem Fall kann mittels CAD-Daten eine zulässige Annäherungsbewegung festgelegt werden und/oder der Adapter entsprechend geformt werden.
Wenn die späteren Verbindungsflächen aus Qualitätsgründen oder auch, weil vorher Klebstoff aufgebrachte wurde, nicht vor dem eigentlichen Fügevorgang berührt werden dürfen, kann der Adapter entsprechend ausgeführt werden. Der Adapter kann an Konturen der Bauteile ausgerichtet werden, die im genauen Bezug zur Fügeposition stehen. Es kann bei ungleichen unsymmetrischen Adaptern im Vergleich zu rotationssymmetrischen Adaptern auch die Orientierung festgelegt werden. Darüber hinaus sind auch Mischformen denkbar. Beispielsweise kann ein rotationssymmetrischer Adapter mit Anschlag versehen werden, bei dem die Orientierung der Bauteile dadurch festgelegt wird, dass das Bauteil solange im Adapter gedreht wird, bis es mit einer Kontur gegen den Anschlag am Adapter stößt. Der Anschlag könnte auch im Flansch des Bauteils liegen.
Durch die Referenzierung kann ein spezieller „Such-Prozess“ entfallen. Des Weiteren kann beim Suchen, ob automatisch durch Roboter oder manuell durch eine Person, die Oberfläche bzw. das Material beschädigt werden oder verrutschen, was durch die Erfindung vermieden werden kann. Der letzte Schritt nach dem Referenzieren, erfolgt dann positions- bzw. weggesteuert. Insoweit wird nach einem Referenzieren der Adapter wieder von dem Bauteil entfernt. Nachdem der Adapter entfernt ist, werden die beiden Bauteile durch den Roboter automatisch zusammengefügt, d.h. das zweite Bauteil automatisch an das erste Bauteil angefügt, so dass die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils mit der zweiten Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils zusammenwirkt. Anschließend können das erste Bauteil und das zweite Bauteil mittels wenigstens einem Befestigungsmittel, wie beispielsweise einer Verbindungsschelle dauerhaft verbunden werden. Je nach Art und Ausbildung des Befestigungsmittels, insbesondere der Verbindungsschelle, kann es erforderlich sein, dass das erste Bauteil und des zweite Bauteile während des Anziehens des Befestigungsmittels bzw. der Verbindungsschelle noch geringfügige relative Bewegungen gegeneinander ausführen können müssen, beispielsweise zur Vermeidung von Verspannungen. IN einem solchen Fall kann vorgesehen sein, dass der Roboter, der das zweite Bauteil hält und führt, nicht starr bleibt, sondern beispielsweise in einer Nachgiebigkeitsregelung von der Steuervorrichtung betrieben wird, so dass das vom Roboter gehaltene zweite Bauteil noch eine entsprechende (passive) Ausgleichsbewegung ausführen kann.
Der Adapter bzw. das Zwischenelement ist an die Konturen der Bauteile zur Referenzierung angepasst und ermöglicht so die gute d.h. genaue Positionierung, die besser ist, als direkte durch Referenzierung am Bauteil selbst, da dieses keine angepassten Konturen für eine Referenzierung, sondern Konturen angepasst an bspw. Materialeinsparung, Qualität, technische Vorgaben, aufweist, sodass kein Ruckeln, kreisförmiges Wiegen oder Hineinpendeln nötig ist.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann das Ansetzen des zweiten Bauteils an den Adapter, indem die zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an die zweite Koppelungskontur des Adapters formschlüssig angesteckt wird, in einer mittels der Steuervorrichtung angesteuerten, durch den Roboter automatisch ausgeführten Suchfahrt erfolgen, insbesondere in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters erfolgen, indem der Roboter das zweite Bauteil hält und an den Adapter heranbewegt.
Obwohl in dieser Weiterbildung das zweite Bauteil automatisch angesteuert bewegt wird, erfolgt keine Bewegung auf einem festen Pfad, da die genaue Position und Lage des Adapters unbekannt ist. Eine insbesondere tastende Suchfahrt beispielsweise in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters ist in diesem Falle unkritisch, da weder die Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils angefahren wird (sondern nur der Adapter) und auch das zweite Bauteil von dem ersten Bauteil aufgrund der durch den Adapter gebildeten Distanz nicht sehr nahe herangeführt wird, so dass keine direkten Kollisionen von erstem Bauteil und zweitem Bauteil zu befürchten sind. Je nach konkreter Gestalt und Größe von erstem Bauteil und zweitem Bauteil kann der Adapter entsprechend größer, kleiner oder anders gestaltet ausgebildet sein.
In einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung des Verfahrens kann das Bewegen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition, in welcher der Adapter von dem ersten Bauteil entfernt werden kann, in einer mittels der Steuervorrichtung angesteuerten, durch den Roboter automatisch ausgeführten Rückzugsfahrt erfolgen, insbesondere in einem positionsgesteuerten oder kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters erfolgen, indem der Roboter das zweite Bauteil hält und von dem Adapter abnimmt und in die Verwahrungsposition bewegt.
In einer kombinierten Variante kann beispielsweise in einer erstmalig ausgeführten Bewegung des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition manuell, oder zumindest manuell unterstützt durch manuelles Führen des Roboters erfolgen, wobei dieser manuell geführte Pfad aufgezeichnet d.h. in der Steuervorrichtung gespeichert wird, so dass in folgenden Bewegungen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition der Roboter das zweite Bauteil vollautomatisch entlang des zuvor erlernten, gespeicherten Pfades in die Verwahrungsposition fährt. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer Serienmontage einer Vielzahl von gleichartigen Bauteilen zweckmäßig sein.
In einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung des Verfahrens kann das Bewegen des zweiten Bauteils von dem Adapter weg in die Verwahrungsposition, in welcher der Adapter von dem ersten Bauteil entfernt werden kann, dadurch erfolgen, dass das zweite Bauteil durch den Roboter gehalten ist, der Roboter mittels der Steuervorrichtung in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben wird und das zweite Bauteil manuell von dem Adapter abgenommen und in die Verwahrungsposition bewegt wird, wobei der Roboter dabei nachgiebigkeitsgeregelt in seiner Achskonfiguration verstellt wird, so dass in der manuell eingestellten Verwahrungsposition der Roboter weiterhin das zweite Bauteil hält und zwar in seiner Verwahrungsposition.
In einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung des Verfahrens kann das automatische Bewegen des zweiten Bauteils aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition und das automatische Bewegen des zweiten Bauteils aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil bestimmungsgemäß an das erste Bauteil angefügt ist, in einem durchgehenden Bewegungsablauf durch automatisches Ansteuern des Roboters erfolgen, ohne dass die Bewegung des zweiten Bauteils in der Fügevorposition angehalten wird.
Bei einer durchgehenden Bewegung des zweiten Bauteils aus der Verwahrungsposition in die Fügeendposition über die gespeicherte Fügevorposition hinweg, kann die Fügevorposition gegebenenfalls auch „überschliffen“ werden, d.h. in seiner Bewegung von der Verwahrungsposition in die Fügeendposition wird die Fügevorposition gar nicht mehr genau angefahren, sondern im Sinne eines abgekürzten Weges von der Verwahrungsposition in die Fügeendposition wird die Fügevorposition mit einem gewissen Abstand umfahren bzw. an der Fügevorposition mit einem gewissen Abstand vorbeigefahren.
Statt eines „Überschleifens“ der Fügevorposition kann in einer abgewandelten Betriebsweise das zweite Bauteil durch den Roboter automatisch aus der Verwahrungsposition des zweiten Bauteils unmittelbar in die Fügeendposition bewegt werden. In einem solchen Fall wird die Fügevorposition also weder direkt angefahren noch „überschliffen“, sondern die Fügevorposition wird bei der Bewegung des zweiten Bauteils aus seiner Verwahrungsposition in die Fügeendposition gar nicht mehr berücksichtigt.
Bei einer speziellen Weiterbildung des Verfahrens kann im Falle des Auftretens eines Absolutfehlers während eines ersten automatischen Bewegens des zweiten Bauteils aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil bestimmungsgemäß an das erste Bauteil angefügt ist, wenigstens ein Offset-Wert ermittelt werden, der während eines dem ersten Bewegen folgenden zweiten oder weiteren automatischen Bewegens des zweiten Bauteils aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil bestimmungsgemäß an das erste Bauteil angefügt ist, beim automatischen Ansteuern des Roboters im Programmablauf der Steuervorrichtung berücksichtigt wird.
Sollte der Roboter bei der eher kurzen Bewegungsfahrt von der Fügevorposition in die Fügeendposition einen Absolutfehler machen, kann dieser einmal ermittelt und bei der Kommandierung der Bahn für das Bewegen aus der Fügevorposition in die Fügeendposition durch einen Offset berücksichtigt werden. Da die Wiederholgenauigkeit von Robotern sehr hoch ist, ist damit ein genaues Positionieren sichergestellt. Dies bedeutet, dass der Roboter beim Bewegen zwischen Fügevorposition und Fügeendposition ggf. einen Positionierfehler machen kann. Dieser Positionierfehler ist aber zumindest im Allgemeinen wiederholgenau und nicht sporadisch. Deshalb kann nach einer erstmaligen Erfassung, beispielsweise im Rahmen einer Testfahrt, ein ggf. auftretender Positionierfehler festgestellt werden und der Positionierfehler im Roboterprogramm als ein konstanter Offsetwert hinterlegt d.h. beim Anfahren der Fügeendposition berücksichtigt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein System zum Fügen eines zweiten Bauteils an ein erstes Bauteil, unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter, aufweisend eine Steuervorrichtung, einen durch die Steuervorrichtung automatisch ansteuerbaren Roboter, der eine Haltevorrichtung für das zweite Bauteil umfasst, und aufweisend einen Adapter, der eine erste Koppelungskontur zum formschlüssigen Anbringen des Adapters an einer ersten Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils aufweist und eine zweite Koppelungskontur zum formschlüssigen Ansetzen einer zweiten Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils an dem Adapter aufweist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, im Rahmen eines Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 6 ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils aus seiner Verwahrungsposition in eine gespeicherte Fügevorposition durch automatisches Ansteuern des Roboters, der das zweite Bauteil trägt und aus der Verwahrungsposition in die Fügevorposition bewegt, und ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition, in der das zweite Bauteil bestimmungsgemäß an das erste Bauteil angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung des Roboters gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil, auszuführen.
Das System kann neben einem ersten Adapter einer ersten Gestalt zusätzlich wenigstens einen weiteren Adapter umfassen, der eine von der ersten Gestalt des ersten Adapters verschiedene zweite Gestalt aufweist, wobei der erste Adapter und jeder weitere Adapter sich außerdem durch ein anderes Kennzeichen als die Gestalt, insbesondere durch seine jeweilige andere Farbe unterscheidet, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist auf einem Anzeigemittel des Systems dasjenige Kennzeichen anzuzeigen, insbesondere diejenige Farbe anzuzeigen, das demjenigen Adapter zugeordnet ist, der als nächstes an dem ersten Bauteil manuell anzubringen ist.
Bei dem System kann die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils von einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils gebildet werden, die in einem aneinandergefügten Zustand von erstem Bauteil und zweitem Bauteil in der Fügeendposition funktional mit einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils zusammenwirkt und/oder die zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils kann von einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils gebildet werden, die in einem aneinandergefügten Zustand von erstem Bauteil und zweitem Bauteil in der Fügeendposition funktional mit einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils zusammenwirkt.
Bei dem System kann die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet werden, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils verschieden ist, und/oder die zweite Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils kann von einer zweiten Bauteilnebenkontur gebildet werden, die von der Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils verschieden ist.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen Verfahren,
2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Systems,
3a eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils mit zwischengefügtem Adapter, wobei sich das zweite Bauteil in der Fügevorposition befindet,
3b eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß 3a, wobei sich das zweite Bauteil in der Verwahrungsposition befindet,
4 eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausführungsform des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils ohne dem Adapter,
5 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils mit einem abgewandelten Adapter,
6 eine schematische Darstellung ohne Adapter einer speziellen Ausführungsform, bei der zwischen einer ersten Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils und einer zweiten Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils eine Kleberaupe eingebracht ist,
7 eine schematische Darstellung mit Adapter einer speziellen Ausführungsform, bei der zwischen einer ersten Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils und einer zweiten Gegenkopplungskontur des zweiten Bauteils eine Kleberaupe eingebracht ist,
8 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Adapters, bei dem die erste Gegenkopplungskontur des ersten Bauteils von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet wird, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils verschieden ist,
9 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Adapters, bei dem die erste und die zweiten Gegenkopplungskontur des ersten und zweiten Bauteils von einer ersten und zweiten Bauteilnebenkontur gebildet wird, die von der Funktionsflanschkontur des ersten bzw. zweiten Bauteils verschieden ist,
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Adapters, bei dem die erste und zweite Gegenkopplungskontur sowohl von einer Bauteilnebenkontur als auch von der Funktionsflanschkontur gebildet wird, und
11 eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß 10 in einem Querschnitt.

In der 1 ist das Verfahren als ein Flussdiagramm schematisch mit den folgenden Schritten aufgezeigt.
In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Anbringen eines Adapters 4 an dem ersten Bauteil 1, indem eine erste Koppelungskontur 4.1 des Adapters 4 an eine erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 formschlüssig angesteckt wird.
In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Ansetzen des zweiten Bauteils 2 an den Adapter 4, indem eine zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 an eine zweite Koppelungskontur 4.2 des Adapters 4 formschlüssig angesteckt wird.
In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Erfassen und Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten des zweiten Bauteils 2 in seiner Stellung, in der das zweite Bauteil 2 an den Adapter 4, der an dem ersten Bauteil 1 angebracht ist, angesetzt ist, in einer Steuervorrichtung 5 des Roboters 3 als eine Fügevorposition.
In einem vierten Schritt S4 erfolgt ein Bewegen des zweiten Bauteils 2 von dem Adapter 4 weg in eine Verwahrungsposition, in welcher der Adapter 4 von dem ersten Bauteil 1 entfernt werden kann.
In einem fünften Schritt S5 erfolgt ein Entfernen des Adapters 4 von dem ersten Bauteil 1.
In einem sechsten Schritt S6 erfolgt ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition durch automatisches Ansteuern des Roboters 3, der das zweite Bauteil 2 trägt und aus der Verwahrungsposition in die Fügevorposition bewegt.
In einem siebten Schritt S7 erfolgt ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition, in der das zweite Bauteil 2 bestimmungsgemäß an das erste Bauteil 1 angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters 4 vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung 5 des Roboters 3 gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil 2. Die Schritte S1 bis S7 erfolgen in zeitlicher Abfolge Schritt für Schritte jeweils vorzugsweise nacheinander, im Einzelfall wenn sinnvoll, allenfalls gleichzeitig.
So kann beispielsweise der sechste Schritt und der siebte Schritt insoweit gemeinsam bzw. gleichzeitig durchgeführt werden, wenn beispielsweise das zweite Bauteil 2 durch den automatisch angesteuerten Roboter 3 automatisch aus der Verwahrungsposition des zweiten Bauteils 2 unmittelbar in die Fügeendposition bewegt wird, ohne dass die Bewegung über die Fügevorposition geführt wird. Insoweit kann der Roboter 3 das zweite Bauteil 2 von seiner Verwahrungsposition direkt in die Fügeendposition führen.
Die 2 zeigt schematisch ein beispielhaftes System 8 zum Fügen eines zweiten Bauteils 2 an ein erstes Bauteil 1, unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter 3, aufweisend eine Steuervorrichtung 5, einen durch die Steuervorrichtung 5 automatisch ansteuerbaren Roboter 3, der eine Haltevorrichtung 6 umfasst, und aufweisend einen Adapter 4, der eine erste Koppelungskontur 4.1 zum formschlüssigen Anbringen des Adapters 4 an einer ersten Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 aufweist und eine zweite Koppelungskontur 4.2 zum formschlüssigen Ansetzen einer zweiten Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 an dem Adapter 4 aufweist, wobei die Steuervorrichtung 5 eingerichtet ist, im Rahmen eines Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 6 ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus seiner Verwahrungsposition (3b) in eine gespeicherte Fügevorposition (3a) durch automatisches Ansteuern des Roboters 3, der das zweite Bauteil 2 trägt und aus der Verwahrungsposition (3b) in die Fügevorposition (3a) bewegt, und ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition (4), in der das zweite Bauteil 2 bestimmungsgemäß an das erste Bauteil 1 angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters 4 vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung 5 des Roboters 3 gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil 2, auszuführen.
Das Ansetzen des zweiten Bauteils 2 an den Adapter 4, indem die zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 an die zweite Koppelungskontur 4.2 des Adapters 4 formschlüssig angesteckt wird, wie dies in 3a aufgezeigt ist, erfolgt vorzugsweise in einer mittels der Steuervorrichtung 5 angesteuerten, durch den Roboter 3 automatisch ausgeführten Suchfahrt, insbesondere in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters 3 erfolgt, indem der Roboter 3 das zweite Bauteil 2 hält und an den Adapter 4 heranbewegt.
Zwischen den Situationen der 3a und 4 erfolgt das Bewegen des zweiten Bauteils 2 von dem Adapter 4 weg in die Verwahrungsposition (3b), in welcher der Adapter 4 von dem ersten Bauteil 1 entfernt werden kann, wie dies in 3b durch den Pfeil P und den gestrichelt dargestellten Adapter 4 aufgezeigt ist, beispielsweise in einer mittels der Steuervorrichtung 5 angesteuerten, durch den Roboter 3 automatisch ausgeführten Rückzugsfahrt, insbesondere in einem positionsgesteuerten oder kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters 3, indem der Roboter 3 das zweite Bauteil 2 hält und von dem Adapter 4 abnimmt und in die Verwahrungsposition (3b) bewegt. Der Adapter 4 kann wahlweise manuell durch eine Person entfernt werden, oder auch automatisch beispielsweise durch einen zweiten Roboter.
Das Bewegen des zweiten Bauteils 2 von dem Adapter 4 weg in die Verwahrungsposition (3b), in welcher der Adapter 4 von dem ersten Bauteil 1 entfernt werden kann, kann dadurch erfolgen, dass das zweite Bauteil 2 durch den Roboter 3 gehalten ist, der Roboter 3 mittels der Steuervorrichtung 5 in einer Positionssteuerung oder in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben wird und das zweite Bauteil 2 manuell oder automatisch von dem Adapter 4 abgenommen und in die Verwahrungsposition bewegt wird, wobei der Roboter 3 dabei positionsgesteuert oder nachgiebigkeitsgeregelt in seiner Achskonfiguration verstellt wird, so dass in der eingestellten Verwahrungsposition der Roboter 3 weiterhin das zweite Bauteil 2 hält und zwar in seiner Verwahrungsposition.
Das automatische Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition, wie dies beispielsweise in 6 und 7 aufgezeigt ist, und das automatische Bewegen des zweiten Bauteils 2 aus der Fügevorposition (3a) in die Fügeendposition (4) in der das zweite Bauteil 2 bestimmungsgemäß an das erste Bauteil 1 angefügt ist, kann beispielsweise in einem durchgehenden Bewegungsablauf durch automatisches Ansteuern des Roboters 3 erfolgen, ohne dass die Bewegung des zweiten Bauteils 2 in der Fügevorposition angehalten wird. Wie bereits erwähnt, kann das zweite Bauteil 2 durch den automatisch angesteuerten Roboter 3 auch automatisch aus der Verwahrungsposition ( 3b) des zweiten Bauteils 2 unmittelbar in die Fügeendposition (4) bewegt werden, ohne dass die Bewegung über die Fügevorposition geführt wird. Insoweit kann der Roboter 3 das zweite Bauteil 2 von seiner Verwahrungsposition direkt in die Fügeendposition führen.
Das System 8 (2) kann neben einem ersten Adapter 4 einer ersten Gestalt zusätzlich wenigstens einen weiteren Adapter 4a, 4b umfassen, der eine von der ersten Gestalt des ersten Adapters 4 verschiedene zweite Gestalt aufweist, wobei der erste Adapter 4 und jeder weitere Adapter 4a, 4b sich außerdem durch ein anderes Kennzeichen als die Gestalt, insbesondere durch seine jeweilige andere Farbe unterscheidet, und die Steuervorrichtung 5 eingerichtet ist auf einem Anzeigemittel 7 des Systems 8 dasjenige Kennzeichen anzuzeigen, insbesondere diejenige Farbe anzuzeigen, das demjenigen Adapter 4, 4a, 4b zugeordnet ist, der als nächstes an dem ersten Bauteil 1 manuell anzubringen ist.
In den Ausführungen der 2, 3a-3b, 4 und 5 wird die erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 von einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 gebildet, die in einem aneinandergefügten Zustand (4) von erstem Bauteil 1 und zweitem Bauteil 2 in der Fügeendposition (4) funktional mit einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 zusammenwirkt. Gleichzeitig wird in dieser Ausführung auch die zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 von einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 gebildet, die in einem aneinandergefügten Zustand (4) von erstem Bauteil 1 und zweitem Bauteil 2 in der Fügeendposition (4) funktional mit einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 zusammenwirkt.
Die 6 und 7 zeigen, wie die erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet wird kann, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 verschieden ist. Dabei bildet ein ringförmiger Abschnitt der Gegenkopplungskontur 1.1 die Funktionsflanschkontur auf der beispielsweise eine Kleberaupe 9 aufgetragen ist. Die Bauteilnebenkontur des ersten Bauteils 1 an die der Adapter 4 (6) angesetzt wird, ist jedoch eine innere Bohrung, die im Zentrum der ringförmigen Funktionsflanschkontur liegt. Somit berührt der Adapter die beispielhafte Kleberaupe 9 nicht. Analog wird die zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 von einer zweiten Bauteilnebenkontur gebildet, die von der Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 verschieden ist. Dabei bildet ein weiterer ringförmiger Abschnitt der Gegenkopplungskontur 2.2 die gegenüberliegende Funktionsflanschkontur, welche im zusammengefügten Zustand auf die Kleberaupe 9 aufgedrückt ist. Die Bauteilnebenkontur des zweiten Bauteils 2 an die der Adapter 4 (6) angesetzt wird, kann somit auch eine innere Bohrung sein, die im Zentrum der ringförmigen Funktionsflanschkontur liegt. Somit berührt der Adapter auch deshalb die beispielhafte Kleberaupe 9 nicht.
In der Ausführung gemäß 8 wird die erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 verschieden ist. Gleichzeitig wird in dieser Ausführung hingegen die zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 weiterhin von der zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 gebildet.
In der Ausführung gemäß 9 wird sowohl die erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 verschieden ist, als auch die zweite Gegenkopplungskontur 2.2 des zweiten Bauteils 2 von einer zweiten Bauteilnebenkontur gebildet, die von der Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 verschieden ist.
In der Ausführung gemäß 10 wird eine erste Gegenkopplungskontur 1.1 des ersten Bauteils 1 von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils 1 gebildet. In dieser Ausführung gemäß 10 wird außerdem eine zweite Gegenkopplungskonturen 2.2 von der Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils 2 gebildet. Das erste Bauteil 1 weist außerdem einen ersten Anschlag 10.1 auf, der mit einem ersten Gegenanschlag 11.1 an dem Adapter 4 in die eine Drehrichtung zusammenwirkt. Darüber hinaus weist das zweite Bauteil 2 einen zweiten Anschlag 10.2 auf, der mit einem zweiten Gegenanschlag 11.2 an dem Adapter 4 in die andere, entgegengesetzte Drehrichtung zusammenwirkt.
Die 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung der Ausführung gemäß 10 des Adapters 4, der die Kopplungskonturen 4.1 und 4.2 aufweist, und der mit dem ersten Gegenanschlag 11.1 und dem zweiten Gegenanschlag 11.2 versehen ist. Der erste Gegenanschlag 11.1 des Adapters 4 wirkt mit dem ersten Anschlag 10.1 am ersten Bauteil 1 zusammen und der zweite Gegenanschlag 11.2 des Adapters 4 wirkt mit dem zweiten Anschlag 10.2 am zweiten Bauteil 2 wirken. Insoweit ist in 11 sowohl der erste Anschlag 10.1 gezeigt, als auch der zweite Anschlag 10.2 gezeigt, obwohl diese in zwei verschiedenen Höhenlagen angeordnet sind und somit in unterschiedliche Drehrichtungen als Anschläge für den Adapter 4 wirken.
Bezugszeichenliste

1: erstes Bauteil
1.1: erste Gegenkopplungskontur
2: zweites Bauteil
2.2: zweite Gegenkopplungskontur
3: Roboter
4: Adapter
4a,4b: weitere Adapter
4.1: erste Kopplungskontur
4.2: zweite Kopplungskontur
4.3: Anschlag
5: Steuervorrichtung
6: Haltevorrichtung
7: Anzeigemittel
8: System
9: Kleberaupe
10.1: erster Anschlag
10.2: zweiter Anschlag
11.1: erster Gegenanschlag
11.2: zweiter Gegenanschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012020172 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Fügen eines zweiten Bauteils (2) an ein erstes Bauteil (1), unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter (3), aufweisend die Schritte: - Anbringen eines Adapters (4) an dem ersten Bauteil (1), indem eine erste Koppelungskontur (4.1) des Adapters (4) an eine erste Gegenkopplungskontur (1.1) des ersten Bauteils (1) formschlüssig angesteckt wird, - Ansetzen des zweiten Bauteils (2) an den Adapter (4), indem eine zweite Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) an eine zweite Koppelungskontur (4.2) des Adapters (4) formschlüssig angesteckt wird, - Erfassen und Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten des zweiten Bauteils (2) in seiner Stellung, in der das zweite Bauteil (2) an den Adapter (4), der an dem ersten Bauteil (1) angebracht ist, angesetzt ist, in einer Steuervorrichtung (5) des Roboters (3) als eine Fügevorposition, - Bewegen des zweiten Bauteils (2) von dem Adapter (4) weg in eine Verwahrungsposition, in welcher der Adapter (4) von dem ersten Bauteil (1) entfernt werden kann, - Entfernen des Adapters (4) von dem ersten Bauteil (1), - automatisches Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition durch automatisches Ansteuern des Roboters (3), der das zweite Bauteil (2) trägt und aus der Verwahrungsposition in die Fügevorposition bewegt, - automatisches Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition, in der das zweite Bauteil (2) bestimmungsgemäß an das erste Bauteil (1) angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters (4) vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung (5) des Roboters (3) gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansetzen des zweiten Bauteils (2) an den Adapter (4), indem die zweite Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) an die zweite Koppelungskontur (4.2) des Adapters (4) formschlüssig angesteckt wird, in einer mittels der Steuervorrichtung (5) angesteuerten, durch den Roboter (3) automatisch ausgeführten Suchfahrt erfolgt, insbesondere in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters (3) erfolgt, indem der Roboter (3) das zweite Bauteil (2) hält und an den Adapter (4) heranbewegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des zweiten Bauteils (2) von dem Adapter (4) weg in die Verwahrungsposition, in welcher der Adapter (4) von dem ersten Bauteil (1) entfernt werden kann, in einer mittels der Steuervorrichtung (5) angesteuerten, durch den Roboter (3) automatisch ausgeführten Rückzugsfahrt erfolgt, insbesondere in einem positionsgesteuerten oder kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters (3) erfolgt, indem der Roboter (3) das zweite Bauteil (2) hält und von dem Adapter (4) abnimmt und in die Verwahrungsposition bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des zweiten Bauteils (2) von dem Adapter (4) weg in die Verwahrungsposition, in welcher der Adapter (4) von dem ersten Bauteil (1) entfernt werden kann, dadurch erfolgt, dass das zweite Bauteil (2) durch den Roboter (3) gehalten ist, der Roboter (3) mittels der Steuervorrichtung (5) in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben wird und das zweite Bauteil (2) manuell von dem Adapter (4) abgenommen und in die Verwahrungsposition bewegt wird, wobei der Roboter (3) dabei nachgiebigkeitsgeregelt in seiner Achskonfiguration verstellt wird, so dass in der manuell eingestellten Verwahrungsposition der Roboter (3) weiterhin das zweite Bauteil (2) hält und zwar in seiner Verwahrungsposition.
Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus seiner Verwahrungsposition in die gespeicherte Fügevorposition und das automatische Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil (2) bestimmungsgemäß an das erste Bauteil (1) angefügt ist, in einem durchgehenden Bewegungsablauf durch automatisches Ansteuern des Roboters (3) erfolgt, ohne dass die Bewegung des zweiten Bauteils (2) in der Fügevorposition angehalten wird.
Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Auftretens eines Absolutfehlers während eines ersten automatischen Bewegens des zweiten Bauteils (2) aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil (2) bestimmungsgemäß an das erste Bauteil (1) angefügt ist, wenigstens ein Offset-Wert ermittelt wird, der während eines dem ersten Bewegen folgenden zweiten oder weiteren automatischen Bewegens eines zweiten Bauteils (2) aus der Fügevorposition in die Fügeendposition, in der das zweite Bauteil (2) bestimmungsgemäß an das erste Bauteil (1) angefügt ist, beim automatischen Ansteuern des Roboters (3) im Programmablauf der Steuervorrichtung (5) berücksichtigt wird.
System zum Fügen eines zweiten Bauteils (2) an ein erstes Bauteil (1), unterstützt durch einen automatisch ansteuerbaren Roboter (3), aufweisend eine Steuervorrichtung (5), einen durch die Steuervorrichtung (5) automatisch ansteuerbaren Roboter (3), der eine Haltevorrichtung (6) für das zweite Bauteil (2) umfasst, und aufweisend einen Adapter (4), der eine erste Koppelungskontur (4.1) zum formschlüssigen Anbringen des Adapters (4) an einer ersten Gegenkopplungskontur (1.1) des ersten Bauteils (1) aufweist und eine zweite Koppelungskontur (4.2) zum formschlüssigen Ansetzen einer zweiten Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) an dem Adapter (4) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist, im Rahmen eines Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 6 ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus seiner Verwahrungsposition in eine gespeicherte Fügevorposition durch automatisches Ansteuern des Roboters (3), der das zweite Bauteil (2) trägt und aus der Verwahrungsposition in die Fügevorposition bewegt, und ein automatisches Bewegen des zweiten Bauteils (2) aus der Fügevorposition in eine Fügeendposition, in der das zweite Bauteil (2) bestimmungsgemäß an das erste Bauteil (1) angefügt ist, auf Grundlage eines durch die Gestalt des Adapters (4) vorbestimmten Positions- und/oder Lageunterschieds zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition und eines in der Steuervorrichtung (5) des Roboters (3) gespeicherten Bewegungsprofils zwischen der Fügevorposition und der Fügeendposition für das zweite Bauteil (2), auszuführen.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System (8) neben einem ersten Adapter (4) einer ersten Gestalt zusätzlich wenigstens einen weiteren Adapter (4a, 4b) umfasst, der eine von der ersten Gestalt des ersten Adapters (4) verschiedene zweite Gestalt aufweist, wobei der erste Adapter (4) und jeder weitere Adapter (4a, 4b) sich außerdem durch ein anderes Kennzeichen als die Gestalt, insbesondere durch seine jeweilige andere Farbe unterscheidet, und die Steuervorrichtung (5) eingerichtet ist auf einem Anzeigemittel (7) des Systems (8) dasjenige Kennzeichen anzuzeigen, insbesondere diejenige Farbe anzuzeigen, das demjenigen Adapter (4, 4a, 4b) zugeordnet ist, der als nächstes an dem ersten Bauteil (1) manuell anzubringen ist.
System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gegenkopplungskontur (1.1) des ersten Bauteils (1) von einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils (1) gebildet wird, die in einem aneinandergefügten Zustand von erstem Bauteil (1) und zweitem Bauteil (2) in der Fügeendposition funktional mit einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils (2) zusammenwirkt und/oder die zweite Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) von einer zweiten Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils (2) gebildet wird, die in einem aneinandergefügten Zustand von erstem Bauteil (1) und zweitem Bauteil (2) in der Fügeendposition funktional mit einer ersten Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils (1) zusammenwirkt.
System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gegenkopplungskontur (1.1) des ersten Bauteils (1) von einer ersten Bauteilnebenkontur gebildet wird, die von der Funktionsflanschkontur des ersten Bauteils (1) verschieden ist, und/oder die zweite Gegenkopplungskontur (2.2) des zweiten Bauteils (2) von einer zweiten Bauteilnebenkontur gebildet wird, die von der Funktionsflanschkontur des zweiten Bauteils (2) verschieden ist.