DE102022003437A1

DE102022003437A1 - Ein flexibles Werkstückstützsystem

Info

Publication number: DE102022003437A1
Application number: DE102022003437.9A
Authority: DE
Inventors: Karthik Bhaskar; Gopinath Krishnan
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Es werden ein System 300 und ein Verfahren zum Halten eines Werkstücks offenbart, die auf wenigstens einer Stützkissenbaugruppe und wenigstens einer Klemmenbaugruppe basieren, die eine Mehrzahl von beweglichen Stiften 204 beinhalten. Die beweglichen Stifte 204 sind dazu konfiguriert, herauszuragen, um mit den jeweiligen Oberflächen des Werkstücks in Eingriff zu kommen. Die beweglichen Stifte 204 sind dazu konfiguriert, derart in Positionen bewegt zu werden, dass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften 204 eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt. Jede Stützkissenbaugruppe und die Klemmbaugruppe beinhaltet einen Mikroprozessor 306, der die Bewegung der beweglichen Stifte 204 auf Grundlage von Eingaben einer Steuervorrichtung 308 in Bezug auf das Werkstück steuert, das auf die Stützkissenbaugruppe platziert wird, um die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachzuahmen

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Fertigung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine verbesserte Halteanordnung für Aufspannvorrichtung, die zum Halten eines Werkstücks, wie von Blechteilen, während der Durchführung eines Vorgangs, wie der Montage der Blechteile, verwendet werden.
Karosserieteile eines Fahrzeugs werden in der Regel aus Blech gefertigt. Das Blech erhält die gewünschte Form durch die Bearbeitung des Blechs in verschiedenen Metallumformschritten, die Schneiden, Stanzen, Lochen, Biegen, Tiefziehen und andere ähnliche Vorgänge einschließen können. Anschließend werden die umgeformten Teile zusammengebaut, um eine vollständige Karosserie herzustellen, ebenso als BIW bezeichnet.
Bei dem Montagevorgang werden die Blechteile unter Verwendung einer Aufspannvorrichtung in der gewünschten Position gehalten, während die Teile miteinander verbunden werden, wie durch Schweißen. Eine typische Aufspannvorrichtung, wie sie in 1 gezeigt wird, beinhaltet Werkstückstützen, die auf Auflagekissen basiert, wie das in 1 gezeigte Stützkissen 104, um das entsprechende Werkstück, wie das Blechteil 102 (auch als Karosserieblechteil bezeichnet), an einer Seitenoberfläche des Karosserieblechteil 102 zu stützen, und beinhaltet ferner Klemmen, wie eine in 1 gezeigte Klemme 106, die auf der anderen Seitenoberfläche des Karosserieblechteils 102 aufliegt, um das Karosserieblechteil 102 in Position zu halten. Da die Geometrie des Karosserieblechteils 102 das Stützen und Klemmen an Stellen erfordern kann, die keine ebenen Oberflächen sind, sind die entsprechenden Oberflächen des Stützkissens 104 und der Klammer 106 geformt, um mit dem Profil der jeweiligen Seite des Karosserieblechteils übereinzustimmen. Dies geschieht in der Regel durch das Bereitstellen von Mylarkomponenten, wie die Mylarkomponenten 108, die in 1 gezeigt ist, auf dem Stützpolster 104 und der Klemme 106. Die Mylarkomponenten 108 werden in der Regel auf einer NC-Maschine bearbeitet, um ein genaues Profil zu erhalten, um eine Verformung des Karosserieblechteils unter der Klemmkraft der Klemme 106 zu vermeiden.
Ein Nachteil der herkömmlichen Anordnung zum Halten von Werkstücken, wie Karosserieblechteilen, ist, dass die Mylarkomponenten selbst bei geringfügigen Profiländerungen ausgetauscht werden müssen, was teure Bearbeitungsvorgänge auf NC/CNC-Maschinen erfordert. Außerdem erfordert der Einbau neu bearbeiteter Mylarkomponenten manuelle Anpassungen unter Verwendung von Unterlegplatten usw., was ein zeitaufwändiger Prozess ist. Daher ist eine Lösung erforderlich, die die vorstehend genannten Nachteile überwindet, um die Effizienz zu verbessern und die Kosten zu reduzieren. Es wäre außerdem vorteilhaft, wenn die vorgeschlagene Lösung die Verwendung derselben Aufspannvorrichtung für die Montage von Teilen aus mehreren Produktlinien, wie Autolinien, ermöglichen würde.
Das Patentdokument US8510924B2 offenbart ein rekonfigurierbares Aufspannvorrichtungssystem mit: einem Basiselement, einem rekonfigurierbaren Kissen, das auf dem Basiselement angeordnet ist, wobei das rekonfigurierbare Kissen ein Formgedächtnismaterial umfasst, das dazu konfiguriert ist, sich selektiv an eine Oberflächenkontur eines Werkstücks anzupassen. Das System beinhaltet ferner eine Aktivierungsvorrichtung, die in betriebsfähiger Verbindung mit dem Formgedächtnismaterial steht, eine Steuervorrichtung, die in betriebsfähiger Verbindung mit den rekonfigurierbaren Kissen, den entsprechenden Aktivierungsvorrichtungen und dem Basiselement steht. Eine Mehrzahl von Sensoren, die mit der Steuervorrichtung in Verbindung stehen, sind ebenso bereitgestellt, um einen Parameter zu erfassen, der den rekonfigurierbaren Kissen, dem Basiselement, der Aufspannvorrichtung und dem Werkstück zugeordnet ist.
Die zitierte Referenz stellt ein rekonfigurierbares Aufspannvorrichtungssystem bereit, das auf einem Formgedächtnismaterial basiert, das mit einer Kraft gegen einen „Master“-Gegenstand gepresst werden muss, um das Formgedächtnismaterial gemäß der Kontur des Werkstücks zu konfigurieren, und daher Aufwand und Zeit erfordert, um die Aufspannvorrichtung zu konfigurieren, wenn die Arbeit an einem anderen Werkstück aufgenommen wird.
Es besteht daher die Notwendigkeit, eine effiziente und kostengünstige Anordnung bereitzustellen, die die vorstehend genannten Probleme der herkömmlichen Werkstückstützsysteme vermeidet.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effiziente Lösung bereitzustellen, die die vorstehend genannten Probleme der herkömmlichen Verfahren und Systeme zum Stützen von Werkstücken vermeiden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereitzustellen, das die Verwendung derselben Aufspannvorrichtung zum Durchführen von Arbeiten an Teilen aus mehreren Produktlinien ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereitzustellen, das das Halten von Werkstücken mit unterschiedlichen Oberflächenprofilen ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereitzustellen, das den manuellen Aufwand und die Zeit beim Wechsel des zu bearbeitenden Produkts reduziert.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf das Halten von Werkstücken zum Ausführen eines Vorgangs. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine verbesserte Halteanordnung zum Halten von Werkstücken in Aufspannvorrichtungen, die es ermöglichen, dieselbe Aufspannvorrichtung für die Durchführung von Vorgängen an Teilen aus mehreren Produktlinien zu verwenden, wodurch der manuelle Aufwand und die Zeit beim Wechsel des zu bearbeitenden Produkts reduziert werden. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren zum Stützen eines Werkstücks bereit, die die vorstehend genannten Vorteile bereitstellen.
In einer Ausführungsform beinhaltet das offenbarte System zum Stützen eines Werkstücks wenigstens eine Stützkissenbaugruppe zum Stützen des Werkstücks an einer Stützoberfläche und wenigstens eine Klemmenbaugruppe zum Klemmen des Werkstücks gegen die entsprechende wenigstens eine Stützkissenbaugruppe. Die wenigstens eine Klemmbaugruppe ist dazu konfiguriert, an einer Klemmoberfläche des Werkstücks anzuliegen. In einem Aspekt beinhaltet jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens eine Klemmbaugruppe eine Mehrzahl von beweglichen Stiften, die nach außen ragen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen. Die Mehrzahl von beweglichen Stifte ist dazu konfiguriert, in solche Positionen bewegt zu werden, sodass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Jeder der beweglichen Stifte der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe kann betriebsfähig mit einer Zylinder- und Kolbenbaugruppe gekoppelt sein, die dazu konfiguriert ist, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte in eine gewünschte Position zu bewegen.
Die Zufuhr des komprimierten Fluids zu den Zylinder- und Kolbenanordnungen kann durch ein magnetbasiertes Ventil gesteuert werden, das betriebsfähig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnungen gekoppelt ist.
Jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe kann einen Mikroprozessor beinhalten, um den Betrieb der magnetbasierten Ventile zu steuern, die der Mehrzahl der beweglichen Stifte zugeordnet sind. Der Mikroprozessor kann dazu konfiguriert sein, Signale an die entsprechenden magnetbasierten Ventile bereitzustellen, um das Ausmaß der Bewegung der beweglichen Stifte derart zu steuern, dass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften die gewünschte Geometrie definieren.
Das System kann ferner eine Steuervorrichtung beinhalten, die mit jedem der Mikroprozessoren kommuniziert. Die Steuervorrichtung kann dazu konfiguriert sein, Einzelheiten zu verschiedenen zu stützenden Werkstücken zugeführt zu bekommen und entsprechend Eingaben an jeden der Mikroprozessoren in Bezug auf die Geometrie des Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche bereitzustellen.
Das System kann ferner einen Sensor beinhalten, der betriebsfähig mit der Steuervorrichtung gekoppelt und dazu konfiguriert ist, das Werkstück aus dem einen oder den mehreren Werkstücken zu erkennen. Die Steuervorrichtung kann dazu konfiguriert sein, jedem der Mikroprozessoren Eingaben in Bezug auf die Geometrie des Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche auf Grundlage des Signals des Sensors bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Stützen eines Werkstücks, das die Schritte des Bereitstellens von wenigstens einer Stützkissenbaugruppe zum Stützen des Werkstücks an einer Stützoberfläche und wenigstens einer Klemmenbaugruppe zum Klemmen des Werkstücks gegen die entsprechende wenigstens eine Stützkissenbaugruppe beinhaltet. Die wenigstens eine Klemmbaugruppe ist dazu konfiguriert, an einer Klemmoberfläche des Werkstücks anzuliegen, und jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens eine Klemmbaugruppe beinhaltet eine Mehrzahl von beweglichen Stiften, die nach außen ragen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen. Die Mehrzahl von beweglichen Stifte ist dazu konfiguriert, in solche Positionen bewegt zu werden, sodass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Das offenbarte Verfahren beinhaltet ferner die Schritte: Zuführen von Einzelheiten eines oder mehrerer zu stützender Werkstücke an eine Steuervorrichtung, wobei die Einzelheiten die Geometrie der Stützoberflächen und der Klemmoberflächen des einen oder der mehreren zu stützenden Werkstücke umfassen; Erkennen des Werkstücks aus dem einen oder den mehreren Werkstücken, das auf der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe positioniert wird, unter Verwendung eines Sensors; und Bewegen der beweglichen Stifte der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe auf Grundlage des erkannten Werkstücks und der Geometrie der entsprechenden Oberflächen des erkannten Werkstücks.
Der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte kann durch einen Mikroprozessor erleichtert werden, der jeder der wenigstens einen Stützoberflächenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe zugeordnet ist und betriebsfähig mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, um Eingaben in Bezug auf die Geometrie des erkannten Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche zu empfangen.
Der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte kann durch eine Mehrzahl von Zylinder- und Kolbenanordnungen erfolgen, die jedem der beweglichen Stifte zugeordnet sind. Die Zylinder- und Kolbenanordnungen können dazu konfiguriert werden, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte in eine gewünschte Position zu bewegen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt beinhalten: Steuern der Zufuhr des komprimierten Fluids zu den Zylinder- und Kolbenanordnungen durch magnetbasierte Ventile, die betriebsfähig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnung gekoppelt sind. Die magnetbasierten Ventile können durch den entsprechenden Mikroprozessor betrieben werden.
Verschiedene Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Komponenten darstellen, deutlicher.
Die beigefügten Zeichnungen sind beinhaltet, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen, und sind in diese Patentschrift einbezogen und bilden einen Teil dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung für die Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.

1 veranschaulicht eine herkömmliche Anordnung zum Stützen eines Werkstücks.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Perspektivansicht eines Stützkissens des offenbarten flexiblen Werkstückstützsystems, das eine Mehrzahl von beweglichen Stiften gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3A und 3B veranschaulichen eine beispielhafte schematische Anordnung des vorgeschlagenen flexiblen Werkstückstützsystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm des vorgeschlagenen Verfahrens zum Stützen eines Werkstücks.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung. Die Ausführungsformen sind so ausführlich, um die Offenbarung klar zu vermitteln. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, durch die Menge der angebotenen Details die vorhersehbaren Variationen von Ausführungsformen einzuschränken; im Gegenteil, die Absicht ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die hierin erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf das Halten von Werkstücken während der Durchführung eines Vorgangs, wie das Halten von Blechteilen während der Montage der Rohkarosserie eines Automobils. Wie bekannt, werden Aufspannvorrichtungen verwendet, um die Blechteile für die Montage zusammenzuhalten, die durch Schweißen erfolgt, um die Blechteile zu verbinden. Die Aufspannvorrichtungen beinhalten Stützkissen, auf denen die Blechteile aufliegen, und Klemmen, die die Blechteile gegen die jeweiligen Stützkissen klemmen. Da die Blechteile im Allgemeinen profiliert sind, ist die Oberfläche des Blechteils, an der das Stützkissen und die Klemme das Teil berühren, im Allgemeinen nicht flach, sodass die Kontaktfläche des Stützkissens und der Klemme mit einem passenden Profil versehen werden muss, um eine Beschädigung des Teils zu verhindern. Daher müssen jedes Mal, wenn eine neue Produktvariante mit einem anderen Oberflächenprofil montiert werden soll, die Profile an dem Stützkissen und der Klemme geändert werden, was in der Regel durch den Austausch einer darauf bereitgestellten Mylarkomponente erfolgt.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren bereit, die den Austausch der Mylarkomponenten an den Stützkissen und den Klemmen eliminieren, wobei dadurch Zeit und Aufwand reduziert werden. In einem Aspekt basieren das offenbarte System und Verfahren auf wenigstens einer Stützkissenbaugruppe und wenigstens einer Klemmbaugruppe, die eine Mehrzahl von beweglichen Stiften beinhalten. Die beweglichen Stifte sind dazu konfiguriert, herauszuragen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen. Die beweglichen Stifte sind dazu konfiguriert, in solche Positionen bewegt zu werden, sodass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zwar unter Bezugnahme auf Blechkomponenten und deren Montage zum Ausbilden einer Fahrzeugkarosserie beschrieben wurden, das Konzept der vorliegenden Anwendung jedoch ebenso auf jede andere Art von Komponenten für jede andere Art von Vorgängen angewandt werden kann, und dass alle diese Anwendungen ohne jegliche Einschränkungen hinreichend in den Umfang der vorliegenden Anwendung fallen.
Unter Bezugnahme auf 2, wo eine beispielhafte Ansicht einer Stützkissenbaugruppe 200 gezeigt wird, die das offenbarte Konzept beinhaltet, beinhaltet die Stützkissenbaugruppe 200 einen Stützkissenkörper 202 und eine Mehrzahl von beweglichen Stiften, wie bewegliche Stifte 204-1, 204-2, 204-3, ... usw. (im Folgenden gemeinsam als bewegliche Stifte 204 bezeichnet). Die beweglichen Stifte 204 sind dazu konfiguriert, aus einer Oberfläche des Stützkissenkörpers 202 vorzustehen, sodass das Werkstück (hier nicht gezeigt, jedoch ein Werkstück, das dem in 1 gezeigten Werkstück 102 ähnlich ist, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein), das auf der Stützkissenbaugruppe 200 gehalten werden soll, auf den beweglichen Stiften 204 ruht, sodass die vorstehenden Enden der beweglichen Stifte 204 in Kontakt mit einer Stützoberfläche des Werkstücks sind.
In einem Aspekt sind die beweglichen Stifte 204 dazu konfiguriert, derart in Positionen bewegt zu werden, dass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften 204 der Stützkissenbaugruppe 200 eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Obwohl die Klemmvorrichtung des vorgeschlagenen Systems nicht gezeigt und erläutert wird, ist davon auszugehen, dass die Klemmbaugruppe ebenso eine Mehrzahl von beweglichen Stiften beinhalten soll, die aus einer Oberfläche der Klemmvorrichtung vorstehen und mit einer entsprechenden Oberfläche des Werkstücks in Eingriff kommen.
Ferner sind die beweglichen Stifte der Klemmbaugruppe dazu konfiguriert, derart in Positionen bewegt zu werden, in denen die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften der Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Unter Bezugnahme auf 3A und 3B, in denen ein schematisches Diagramm des offenbarten Systems zum Halten des Werkstücks gezeigt wird, beinhaltet das System 300 eine Mehrzahl von Kolbenzylinderanordnungen, wie die Kolbenzylinderanordnungen 302-1, 302-2, 302-3, ... usw. (zusammen die Kolbenzylinderanordnungen 302), wobei eine Kolbenzylinderanordnung 302 mit jedem beweglichen Stift 204 der Stützkissenbaugruppe 200 und der Klemmbaugruppe betriebsfähig gekoppelt ist. Jeder Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 302 kann einen Kragen, wie Kragen 312-1, 312-2, 312-3, ...usw. zum Schutz vor Spritzern beinhalten. Die Kolbenzylinderanordnungen 302 sind dazu konfiguriert, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte 204 in die gewünschten Positionen zu bewegen. Ein Vorratsbehälter 304 kann für die Lagerung des komprimierten Fluids bereitgestellt werden, von dem aus sich das komprimierte Fluid zu den Kolbenzylinderanordnungen 302 bewegen kann.
Das System 300 beinhaltet magnetbasierte Ventile, wie magnetbasierte Ventile 310-1, 310-2, 310-3, ... usw. (insgesamt magnetbasierte Ventile 310 oder Ventile 310), die betriebsfähig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnungen 302 gekoppelt sind, um die Zufuhr des komprimierten Fluids aus dem Vorratsbehälter 304 zu den Zylinder- und Kolbenanordnungen 302 zu steuern.
Das System 300 beinhaltet ferner Mikroprozessoren, wie den Mikroprozessor 306, wobei jeweils ein Mikroprozessor 306 betriebsfähig mit den Stützkissenbaugruppen 200 und den Klemmbaugruppen gekoppelt ist. Die Mikroprozessoren 306 können den Betrieb der magnetbasierten Ventile 310 steuern, die der Mehrzahl der beweglichen Stifte 204 zugeordnet sind. Die Mikroprozessoren 306 können dazu konfiguriert sein, Signale an die entsprechenden magnetbasierten Ventile 310 bereitzustellen, um das Ausmaß der Bewegung der beweglichen Stifte 204 derart zu steuern, dass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften jeder der Stützkissenbaugruppen 200 und der Klemmbaugruppen die gewünschte Geometrie definieren, d. h. eine Geometrie, die die entsprechende Oberfläche des Werkstücks nachahmt.
Das System 300 kann ferner eine Steuervorrichtung 308 beinhalten, die mit jedem der Mikroprozessoren 306 kommuniziert. Die Steuervorrichtung 308 kann dazu konfiguriert sein, Einzelheiten zu verschiedenen zu stützenden Werkstücken zugeführt zu bekommen und entsprechend Eingaben an jeden der Mikroprozessoren 306 in Bezug auf die Geometrie des Werkstücks an den entsprechenden Stützoberflächen und der Klemmoberflächen bereitzustellen.
Das System 300 kann ferner einen Sensor (hier nicht gezeigt) beinhalten, der betriebsfähig mit der Steuervorrichtung 308 gekoppelt und dazu konfiguriert ist, das Werkstück aus dem einen oder den mehreren Werkstücken zu erkennen. Der Sensor kann ein Strichcodeleser, ein RF-Leser oder ein anderer ähnlicher Sensor sein, der dazu konfiguriert ist, die Identität des Werkstücks zu erkennen, auf Grundlage dessen die Steuervorrichtung 308 Einzelheiten der Geometrie der Oberflächen des Werkstücks extrahieren kann. Die Steuervorrichtung 308 kann dazu konfiguriert sein, jedem der Mikroprozessoren 306 Eingaben in Bezug auf die extrahierte Geometrie des Werkstücks an den Stützoberflächen und den Klemmoberflächen bereitzustellen.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm für das offenbarte Verfahren zum Stützen eines Werkstücks. Wie darin gezeigt, kann das Verfahren 400 den Schritt 402 des Bereitstellens wenigstens einer Stützkissenbaugruppe, wie der in 2 gezeigten Stützkissenbaugruppe 200, um das Werkstück an einer Stützoberfläche zu stützen, und wenigstens eine Klemmbaugruppe beinhalten, um das Werkstück gegen die entsprechende wenigstens eine Stützkissenbaugruppe zu klemmen. Die wenigstens eine Klemmbaugruppe ist dazu konfiguriert, an einer Klemmoberfläche des Werkstücks anzuliegen. Jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe 200 und der wenigstens einen Klemmbaugruppe kann eine Mehrzahl von beweglichen Stiften beinhalten, wie die beweglichen Stifte 204, die in den 3A und 3B gezeigt sind, die vorstehen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen. Die Mehrzahl von beweglichen Stiften 204 ist dazu konfiguriert, in solche Positionen bewegt zu werden, sodass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften 204 der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe 200 und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
Das Verfahren 400 kann in Schritt 404 das Zuführen an eine Steuervorrichtung, wie der in 3B gezeigten Steuervorrichtung 308, von Einzelheiten zu einem oder mehreren zu stützenden Werkstücken beinhalten. Die Einzelheiten können die Geometrie der Stützoberflächen und der Klemmoberflächen eines oder mehrerer zu stützender Werkstücke beinhalten.
Das Verfahren 400 kann in Schritt 406 das Erkennen des Werkstücks aus dem einen oder den mehreren Werkstücken, das auf der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe 200 positioniert wird, unter Verwendung eines Sensors beinhalten. Der Sensor kann ein Strichcodeleser, ein RF-Leser oder ein anderer ähnlicher Sensor sein, der dazu konfiguriert ist, die Identität des Werkstücks zu erkennen, auf Grundlage dessen die Steuervorrichtung 308 Einzelheiten der Geometrie der Oberflächen des Werkstücks von den der Steuervorrichtung 308 zugeführten Einzelheiten extrahieren kann.
Das Verfahren 400 kann in Schritt 406 das Bewegen der beweglichen Stifte 204 der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe 204 und der wenigstens einen Klemmbaugruppe auf Grundlage des erkannten Werkstücks und der Geometrie der entsprechenden Oberflächen des erkannten Werkstücks beinhalten.
Der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte 204 kann durch einen Mikroprozessor, wie einen in 3A UND 3B gezeigten Mikroprozessor 306, erleichtert werden, der jeder der wenigstens einen Stützoberflächenbaugruppe 200 und der wenigstens einen Klemmbaugruppe zugeordnet ist und betriebsfähig mit der Steuervorrichtung 308 gekoppelt ist, um Eingaben in Bezug auf die Geometrie des erkannten Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche zu empfangen.
Der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte 204 kann durch eine Mehrzahl von Zylinder- und Kolbenanordnungen durchgeführt werden, wie Zylinder- und Kolbenanordnungen 302, die in den 3A und 3B gezeigt sind, die jedem der beweglichen Stifte 204 zugeordnet sind. Die Zylinder- und Kolbenanordnungen 302 können dazu konfiguriert werden, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte 204 in eine gewünschte Position zu bewegen.
Das Verfahren 400 kann ferner den Schritt beinhalten: Steuern der Zufuhr des komprimierten Fluids zu den Zylinder- und Kolbenanordnungen 302 durch magnetbasierte Ventile 310, die betriebsfähig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnung 310 gekoppelt sind. Die magnetbasierten Ventile 310 können auf Grundlage von Signalen betrieben werden, die von dem entsprechenden Mikroprozessor 306 bereitgestellt werden.
Somit stellt die vorliegende Offenbarung ein flexibles System und Verfahren zum Halten eines Werkstücks bereit, das die Verwendung derselben Aufspannvorrichtung zum Durchführen von Vorgängen an Teilen aus mehreren Produktlinien ermöglicht. Das Verwenden einer gemeinsamen Aufspannvorrichtung vermeidet den Nachteil herkömmlicher Systeme, die den Austausch von Mylarkomponenten auf den Stützkissen und den Klemmen erfordern, wobei dadurch Zeit und Mühe gespart werden, wobei außerdem die Notwendigkeit entfällt, teure Bearbeitungsvorgänge, die NC/CNC-Maschinen einschließen, an den Mylarkomponenten auszuführen, um die Oberfläche der Komponente/des Werkstücks, die/das unterstützt/geklemmt wird, nachzuahmen.
Während das Vorstehende verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung formuliert werden, ohne von dem grundsätzlichen Umfang davon abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche bestimmt, die folgen. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Varianten oder Beispiele beschränkt, die beinhaltet sind, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, wenn sie mit den Informationen und Kenntnissen kombiniert werden, die dem Durchschnittsfachmann zur Verfügung stehen.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine effiziente Lösung bereit, die die Probleme herkömmlicher Verfahren und Systeme zum Stützen von Werkstücken vermeidet.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereit, das die Verwendung derselben Aufspannvorrichtung zum Durchführen von Arbeiten an Teilen aus mehreren Produktlinien ermöglicht.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereit, das das Halten von Werkstücken mit unterschiedlichen Oberflächenprofilen ermöglicht.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein verbessertes Werkstückstützsystem und Verfahren zum Halten von Werkstücken bereit, das den manuellen Aufwand und die Zeit beim Wechsel des zu bearbeitenden Produkts reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8510924 B2 [0005]

Claims

System (300) zum Stützen eines Werkstücks, wobei das System (300) umfasst: wenigstens eine Stützkissenbaugruppe (200) zum Stützen des Werkstücks an einer Stützoberfläche; wenigstens eine Klemmbaugruppe zum Klemmen des Werkstücks gegen die entsprechende wenigstens eine Stützkissenbaugruppe (200), wobei die wenigstens eine Klemmbaugruppe dazu konfiguriert ist, an einer Klemmoberfläche des Werkstücks anzuliegen; wobei jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) umfasst, die nach außen vorstehen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen, wobei die Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) dazu konfiguriert ist, derart in Positionen bewegt zu werden, dass äußere Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt.
System (300) nach Anspruch 1, wobei jeder der beweglichen Stifte (204) jeder der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe betriebsmäßig mit einer Zylinder- und Kolbenanordnung (302) gekoppelt ist, wobei die Zylinder- und Kolbenanordnung (302) dazu konfiguriert ist, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte (204) in eine gewünschte Position zu bewegen.
System (300) nach Anspruch 2, wobei die Zufuhr des komprimierten Fluids zu der Zylinder- und Kolbenanordnung (302) durch ein magnetbasiertes Ventil (310) gesteuert wird, das betriebsfähig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnung (302) gekoppelt ist.
System (300) nach Anspruch 3, wobei jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe einen Mikroprozessor (306) zum Steuern des Betriebs des der Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) zugeordneten magnetbasierten Ventils (310) umfasst, wobei der Mikroprozessor (306) dazu konfiguriert ist, Signale an das entsprechende magnetbasierte Ventil (310) bereitzustellen, um das Ausmaß der Bewegung der beweglichen Stifte (204) derart zu steuern, dass die äußeren Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) die gewünschte Geometrie definieren.
System (300) nach Anspruch 4, wobei das System ferner eine Steuervorrichtung (308) umfasst, die mit jedem der Mikroprozessoren (306) in Verbindung steht, wobei die Steuervorrichtung (308) dazu konfiguriert ist, Einzelheiten eines oder mehrerer zu stützender Werkstücke zugeführt zu bekommen und entsprechend Eingaben an jeden der Mikroprozessoren (306) in Bezug auf die Geometrie des Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche bereitzustellen.
System (300) nach Anspruch 5, wobei das System einen Sensor beinhaltet, der betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung (308) gekoppelt und dazu konfiguriert ist, das Werkstück aus dem einen oder den mehreren Werkstücken zu erkennen, und wobei die Steuervorrichtung (308) dazu konfiguriert ist, jedem der Mikroprozessoren (306) Eingaben in Bezug auf die Geometrie des Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche auf Grundlage des Signals von dem Sensor bereitzustellen.
Verfahren (400) zum Stützen eines Werkstücks, wobei das Verfahren (400) umfasst: Bereitstellen von wenigstens einer Stützkissenbaugruppe (200), um das Werkstück an einer Stützoberfläche zu stützen, und wenigstens einer Klemmbaugruppe, um das Werkstück gegen die entsprechende wenigstens eine Stützkissenbaugruppe zu klemmen, wobei die wenigstens eine Klemmbaugruppe dazu konfiguriert ist, an einer Klemmoberfläche des Werkstücks anzuliegen; wobei jede der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) umfasst, die nach außen vorstehen, um mit der jeweiligen Oberfläche des Werkstücks in Eingriff zu kommen; wobei die Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) dazu konfiguriert ist, derart in Positionen bewegt zu werden, dass äußere Enden der Mehrzahl von beweglichen Stiften (204) der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe eine Geometrie definieren, die die Geometrie der entsprechenden Oberflächen des Werkstücks nachahmt. Zuführen von Einzelheiten über ein oder mehrere zu stützende Werkstücke an eine Steuervorrichtung (308), wobei die Einzelheiten die Geometrie der Stützoberflächen und der Klemmoberflächen eines oder mehrerer zu stützenden Werkstücke umfassen; Erkennen des Werkstücks aus dem einen oder den mehreren Werkstücken, das auf der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) positioniert wird, unter Verwendung eines Sensors; und Bewegen der beweglichen Stifte (204) der wenigstens einen Stützkissenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe auf Grundlage des erkannten Werkstücks und der Geometrie der entsprechenden Oberflächen des erkannten Werkstücks.
Verfahren (400) nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte (204) durch einen Mikroprozessor (306) erleichtert wird, der jeder der wenigstens einen Stützoberflächenbaugruppe (200) und der wenigstens einen Klemmbaugruppe zugeordnet ist und betriebsfähig mit der Steuervorrichtung (308) gekoppelt ist, um Eingaben in Bezug auf die Geometrie des erkannten Werkstücks an der Stützoberfläche und der Klemmoberfläche zu empfangen.
Verfahren (400) nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bewegens der beweglichen Stifte (204) durch eine Mehrzahl von Zylinder- und Kolbenanordnung (302) durchgeführt wird, die jedem der beweglichen Stifte (204) zugeordnet ist; und wobei die Zylinder- und Kolbenanordnungen (302) dazu konfiguriert sind, ein komprimiertes Fluid aufzunehmen, um die entsprechenden beweglichen Stifte (204) in eine gewünschte Position zu bewegen.
Verfahren (400) nach Anspruch 9, umfassend den Schritt: Steuern der Zufuhr des komprimierten Fluids zu den Zylinder- und Kolbenanordnungen (302) durch magnetbasierte Ventile (306), die betriebsmäßig mit jeder der Zylinder- und Kolbenanordnungen (302) gekoppelt sind, wobei die magnetbasierten Ventile (310) durch den entsprechenden Mikroprozessor (306) betrieben werden.