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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung für die Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, umfassend eine Bearbeitungseinrichtung, die zur lösbaren Kopplung mit einem Bearbeitungselement, insbesondere einer Bearbeitungsscheibe, ausgebildet ist, wobei die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens ein Magazin aufweist, das ein oder mehrere Bearbeitungselemente bereitstellt, wobei die Bearbeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein gebrauchtes Bearbeitungselement zu entkoppeln und ein neues Bearbeitungselement aus dem Magazin zu entnehmen.
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Bearbeitungsvorrichtungen für die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, beispielsweise für die Oberflächenbearbeitung von Fahrzeugkarosserien sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Bearbeitungseinrichtungen, zum Beispiel Mehrachsenroboter, dazu verwendet, Bearbeitungselemente aufzunehmen, sodass diese lösbar mit der Bearbeitungseinrichtung, zum Beispiel einem Arm des Roboters, gekoppelt werden können. Die Bearbeitungselemente werden anschließend in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks gebracht. Die Bearbeitung kann insbesondere ein Polieren bzw. ein Schleifen der Oberfläche sein, zum Beispiel um eine definierte Oberflächenqualität der Fahrzeugkarosserie herzustellen bzw. zu gewährleisten.
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Hierzu wird der Bearbeitungsvorrichtung ein Magazin bereitgestellt, das mehrere Bearbeitungselemente aufnehmen kann, sodass bei Bedarf ein Wechsel des aktuell mit der Bearbeitungseinrichtung gekoppelten Bearbeitungselements durchgeführt werden kann. Dazu kann die Bearbeitungseinrichtung das aktuell montierte gebrauchte Bearbeitungselement entkoppeln, beispielsweise abstreifen, und aus dem Magazin ein neues ungebrauchtes Bearbeitungselement entnehmen, indem das neue, ungebrauchte Bearbeitungselement mit der Bearbeitungseinrichtung gekoppelt wird. Derartige Magazine werden üblicherweise in einem vergleichsweise aufwendigen Prozess, insbesondere händisch von einem Mitarbeiter, befüllt. Hierzu werden die einzelnen Bearbeitungselemente durch eine Öffnung in dem Magazin eingebracht und beispielsweise nacheinander von oben in das Magazin eingedrückt. Hierbei ist zu gewährleisten, dass die Bearbeitungselemente korrekt in das Magazin eingebracht werden und diese beispielsweise nicht verkippt oder verklemmt werden. Soll das Magazin vor Entnahme des letzten Bearbeitungselement entleert werden, beispielsweise wenn ein Wechsel von einer Sorte Bearbeitungselemente auf eine andere Sorte Bearbeitungselemente ansteht, ist die Entnahme der noch in dem Magazin aufgenommenen Bearbeitungselemente üblicherweise nur schwer möglich, da das Magazin die Bearbeitungselemente vollständig umgibt und die Bearbeitungselemente innerhalb des Magazins daher schwer zugänglich sind, sodass sowohl der Ladeprozess bzw. Befüllprozess als auch der Entladeprozess verbesserungswürdig sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Bearbeitungsvorrichtung für die Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks anzugeben, bei der insbesondere die Beladung und Entladung des Magazins verbessert ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Bearbeitungsvorrichtung für die Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks bzw. im Allgemeinen von Werkstücken, im Speziellen von Fahrzeugkarosserien. Obwohl unter dem Begriff „Oberflächenbearbeitung“ grundsätzlich jedwedes Prozessieren von Oberflächen von Werkstücken verstanden werden kann, zielt die vorliegende Bearbeitungsvorrichtung im Speziellen auf Schleifprozesse bzw. Polierprozesse ab, bei denen das Bearbeitungselement zum Beispiel als Polierelement oder als Schleifelement, im allgemeinen als Bearbeitungsscheibe, ausgeführt sein kann und durch entsprechende Bewegung relativ zu der Oberfläche des Werkstücks eine Oberflächenbearbeitung bewirkt. Im Speziellen können die Bearbeitungselemente bzw. Bearbeitungsscheiben durch die Bearbeitungsvorrichtung so bewegt werden, dass diese kreisförmige bzw. elliptische oder schwingende Bewegungen ausführen, um die Oberflächenbearbeitung auszuführen. Das Bearbeitungselement kann bei der Durchführung der Bearbeitungsbewegung auch relativ zu der Oberfläche bewegt werden, sodass verschiedene Bereiche der Oberfläche bearbeitet werden können. Als Werkstück können beliebige Objekte verstanden werden, insbesondere Fahrzeugteile oder Fahrzeugkarosserien.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das wenigstens eine Magazin einen, insbesondere zylinderförmigen, Grundkörper und eine zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungselemente ausgebildeten Einsatzkörper aufweist, welcher Grundkörper einen Aufnahmeraum definiert, in den der Einsatzkörper einsetzbar oder eingesetzt ist. Mit anderen Worten werden nicht, wie im Stand der Technik üblich, die Bearbeitungselemente direkt in den Grundkörper eingesetzt, beispielsweise von einem Mitarbeiter durch eine Öffnung des Grundkörpers in den Grundkörper eingedrückt, sondern die Erfindung schlägt vor, einen Einsatzkörper zu verwenden, der wiederum in den Grundkörper eingesetzt werden kann.
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Mit anderen Worten definiert der Grundkörper einen Aufnahmeraum für den Einsatzkörper, in den der Einsatzkörper eingesetzt und zumindest teilweise aus dem Aufnahmeraum entnommen werden kann. Dadurch ist es möglich, die Bearbeitungselemente in den Einsatzkörper einzusetzen anstelle diese direkt in den Grundkörper einzusetzen. Der Einsatzkörper kann dabei das Beladen und Entladen von Bearbeitungselementen deutlich vereinfachen, da dieser eine für das Beladen und Entladen vorteilhafte Struktur bereitstellen kann. Der Einsatzkörper kann beispielsweise als Korb verstanden werden, in den die Bearbeitungselemente eingesetzt oder aus diesem entnommen werden können. Gegenüber dem Grundkörper bewirkt der Einsatzkörper insbesondere kein vollflächiges Umschließen der Bearbeitungselemente, sondern erlaubt, dass die Bearbeitungselemente vereinfacht von außen zugänglich sind, sodass diese, gegebenenfalls von einem Mitarbeiter oder einem Roboter, vereinfacht beladen und entladen werden können.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bereits einen Einsatzkörper mit Bearbeitungselementen zu bestücken, sodass falls der aktuell in dem Magazin verwendete Einsatzkörper leer ist, der aktuell verwendete Einsatzkörper mit dem zuvor bestückten Einsatzkörper getauscht werden kann. Die Ladezeiten, in denen ein Magazin neu bestückt werden kann, können dadurch erheblich verkürzt werden. Dies erlaubt ferner, die grundsätzliche Anzahl der Magazine zu reduzieren, da die Zeit, die überbrückt werden muss, um ein leeres Magazin wieder zu befüllen erheblich verkürzt werden kann.
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Wie zuvor beschrieben, kann als Bearbeitungselement grundsätzlich jedwedes Element verstanden werden, das zur Oberflächenbearbeitung eingesetzt werden kann. Im Speziellen wird unter Oberflächenbearbeitung ein Schleifen oder ein Polieren verstanden. Die Bearbeitungselemente sind insbesondere scheibenförmige Elemente bzw. Bearbeitungsscheiben. Die Bearbeitungselemente können auch als Schleifelemente bzw. Polierelemente und entsprechend als Schleifscheiben oder Polierscheiben verstanden werden. Die Geometrie bzw. Grundform der Bearbeitungselemente kann ebenfalls beliebig gewählt werden. Hierbei können grundsätzlich aus dem Stand der Technik verwendete Schleifblüten bzw. Schleifronden verwendet werden. Die Bearbeitungselemente werden, wie beschrieben, mit der Bearbeitungseinrichtung der Bearbeitungsvorrichtung gekoppelt. Die Kopplung kann beispielsweise über einen Klettverschluss oder jedwede andere Kopplung erfolgen.
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Wie beschrieben, werden gemäß vorliegender Erfindung die Bearbeitungselemente nicht direkt in den Grundkörper des Magazins eingebracht, sondern in den Einsatzkörper, der wiederum in dem von dem Grundkörper definierten Aufnahmeraum eingesetzt werden kann. Nach einer Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper in einem Ladezustand, insbesondere einem Befüll- und/oder Entleerzustand, zumindest teilweise, insbesondere mit einem Ladeabschnitt, außerhalb des Grundkörpers und in einem Bereitstellungszustand zumindest teilweise, insbesondere mit einem Ladeabschnitt, innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist. Die beschriebene Ausgestaltung sieht somit zwei Zustände vor, nämlich den Ladezustand und den Bereitstellungszustand. In dem Ladezustand ist es möglich, den Einsatzkörper mit Bearbeitungselementen zu beladen bzw. zu befüllen oder den Einsatzkörper zu entleeren, d.h. Bearbeitungselemente aus dem Einsatzkörper zu entnehmen, insbesondere wenn ein Wechsel der Art der Bearbeitungselemente ansteht. Unter dem Bereitstellungszustand wird ein Zustand verstanden, in dem der Einsatzkörper in dem Grundkörper aufgenommen ist, sodass die Bearbeitungseinrichtung aus dem Einsatzkörper, der in dem Grundkörper aufgenommen ist, Bearbeitungselemente entnehmen kann. In dem Bereitstellungszustand stellt das Magazin somit Bearbeitungselemente für die Bearbeitungsvorrichtung bereit. In dem Ladezustand ist eine Veränderung der Anzahl der Bearbeitungselemente in dem Einsatzkörper möglich.
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Als „Ladeabschnitt“ wird derjenige Abschnitt des Einsatzkörpers verstanden, in den Bearbeitungselemente eingebracht werden können bzw. aus dem Bearbeitungselemente entnommen werden können. Vorteilhafterweise wird der Einsatzkörper in dem Ladezustand bzw. beim Verbringen in den Ladezustand zumindest so weit aus dem Grundkörper heraus bewegt, dass der Ladeabschnitt zugänglich wird und daher nicht mehr innerhalb des Grundkörpers aufgenommen ist, sondern außerhalb des Grundkörpers angeordnet ist. Das Beladen und Entladen des Einsatzkörpers über den Ladeabschnitt erfolgt somit außerhalb des Grundkörpers. Anschließend kann der Einsatzkörper zum Erreichen des Bereitstellungszustand wieder in den Grundkörper verbracht werden, sodass der Ladeabschnitt dabei innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist und die Bearbeitungselemente definiert aus dem Einsatzkörper innerhalb des Grundkörpers von der Bearbeitungseinrichtung entnommen werden können.
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Wie bereits zuvor beschrieben, kann ebenso vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper vollständig aus dem Grundkörper entnommen werden kann, um diesen in den Ladezustand zu überführen. Der Einsatzkörper kann beispielsweise vollständig außerhalb des Grundkörpers beladen oder entladen werden und anschließend für den Bereitstellungszustand in den Aufnahmeraum des Grundkörpers eingebracht werden. Dies erlaubt beispielsweise, dass einem Magazin mehrere Einsatzkörper, beispielsweise wenigstens zwei Einsatzkörper, zugeordnet sein können. Beispielsweise kann sich jeweils ein Einsatzkörper aktuell in Betrieb in dem Magazin befinden und ein Einsatzkörper außerhalb des Magazins befinden, welcher Einsatzkörper außerhalb des Magazins beladen werden kann. Dadurch kann der außerhalb des Magazins befindliche Einsatzkörper vorgeladen werden. Ist der aktuell in Benutzung befindliche Einsatzkörper leer, kann dieser durch den vorgeladenen Einsatzkörper ausgetauscht werden, sodass sich die Be- und Entladezeiten erheblich verkürzen lassen.
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Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass der Grundkörper des Magazins als solches nicht bewegt werden muss, sondern an einem vordefinierten Platz verbleiben kann. Dies bietet insbesondere dahingehend Vorteile, dass eine Positionierung des Grundkörpers des Magazins, der letztlich die Entnahmeposition für die Bearbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Roboterarm, vorgibt, nicht verändert werden muss. Stattdessen wird der Einsatzkörper in den an Ort und Stelle verbleibenden Grundkörper eingesetzt. Abweichungen im Prozess, die aufgrund einer fehlerhaften Positionierung des Magazins verursacht werden können, können somit ausgeschlossen werden, da der Grundkörper nicht bewegt wird, sondern positionsfest ist und lediglich der Einsatzkörper für das Be- und Entladen aus dem Grundkörper entnommen und anschließend in diesen zurück verbracht werden kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Einsatzkörper einen Griffbereich aufweist, der in dem Bereitstellungszustand aus dem Grundkörper herausragt. Wie zuvor beschrieben, betrifft der Bereitstellungszustand denjenigen Zustand, in dem der Einsatzkörper in dem Grundkörper angeordnet ist, sodass die Bearbeitungseinrichtung aus dem Einsatzkörper Bearbeitungselemente entnehmen kann. Der Griffbereich, der in dem Bereitstellungszustand aus dem Grundkörper herausragt, kann dafür verwendet werden, zur Entnahme des Einsatzkörpers aus dem Grundkörper gegriffen zu werden und den Einsatzkörper somit aus dem Grundkörper zu entnehmen. Ebenso kann der Griffbereich gegriffen werden, um den Einsatzkörper in den Grundkörper einzubringen. Der Griffbereich kann, beispielsweise von einem Mitarbeiter oder einem Roboter, gegriffen werden, um den Einsatzkörper zwischen dem Ladezustand und dem Bereitstellungszustand zu verbringen. Der Griffbereich kann zum Beispiel einen Stab oder einen Bügel darstellen, der für die Entnahme und das Einbringen aus dem Grundkörper bzw. in den Grundkörper vorgesehen ist.
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Der Einsatzkörper kann eine Grundplatte aufweisen und wenigstens zwei sich von der Grundplatte, insbesondere in Längsrichtung des Magazins, weg erstreckende Tragelemente aufweisen, wobei zwischen den Tragelementen ein Eingriffsbereich ausgebildet ist, durch welchen Eingriffsbereich die in dem Einsatzkörper aufgenommenen Bearbeitungselemente handhabbar sind. Als Längsrichtung des Magazins wird die Längsrichtung des Grundkörpers verstanden, der den Aufnahmeraum begrenzt bzw. definiert. Der Aufnahmeraum kann demnach länglich ausgeführt sein, beispielsweise entlang einer Symmetrieachse länger ausgebildet sein als in anderen Richtungen. Der Grundkörper kann, wie zuvor beschrieben, grundsätzlich kreiszylinderförmig ausgeführt sein.
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Die Tragelemente des Einsatzkörpers definieren somit einen Innenbereich des Einsatzkörpers, in denen die Bearbeitungselemente aufgenommen bzw. aufnehmbar sind. Gegenüber den üblicherweise verwendeten Magazinen, die ein vollflächiges Umschließen des Aufnahmeraums bewirken, sind die Tragelemente so angeordnet, dass sich Eingriffsbereiche zwischen den Tragelementen bilden, durch die der Innenraum des Einsatzkörpers zugänglich bleibt. Beispielsweise können die Tragelemente als Stäbe oder Säulen verstanden werden oder als Umfangsabschnitte, die sich von der Grundplatte in Längsrichtung weg erstrecken.
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Der Einsatzkörper kann beispielsweise als Korb ausgeführt sein, wobei die Grundplatte mit den Tragelementen verbunden ist, die über Eingriffsbereiche voneinander beabstandet sind. Beispielsweise können Tragelemente und Eingriffsbereich über den Umfang des Einsatzkörpers gleichförmig verteilt sein. Es ist ebenso möglich, einen der Eingriffsbereiche größer auszuführen, sodass beispielsweise dort gezielt Bearbeitungselemente in den Einsatzkörper geladen oder aus diesem entladen werden können. Die Tragelemente können, insbesondere an einer der Grundplatte gegenüberliegenden Seite bzw. einem gegenüberliegenden Ende des Einsatzkörpers miteinander verbunden sein, zum Beispiel über einen zuvor beschriebenen Griffbereich.
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Der Einsatzkörper kann nach einer weiteren Ausgestaltung wenigstens eine Ladungsöffnung aufweisen, durch die die Bearbeitungselemente entlang der Längsachse des Einsatzkörpers ladbar sind und/oder eine Ladungsöffnung aufweisen, insbesondere einen Eingriffsbereich, durch die Bearbeitungselemente quer zu der Längsachse des Einsatzkörpers ladbar sind. Alle Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die für das Befüllen gelten, gelten auch für das Entleeren. Können beispielsweise Bearbeitungselemente durch die Ladungsöffnung in den Einsatzkörper eingebracht werden, können diese auch durch die Ladungsöffnung aus dem Einsatzkörper entnommen werden.
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Grundsätzlich sind hierbei zwei Ausgestaltungen zu unterscheiden, wonach der Einsatzkörper eine Ladungsöffnung aufweisen kann, die beispielsweise der Grundplatte gegenüberliegt, sodass Bearbeitungselemente entlang der Längsachse des Einsatzkörpers in den Einsatzkörper eingebracht werden können. Eine weitere Alternative kann vorsehen, dass eine Ladungsöffnung seitlich an dem Einsatzkörper vorgesehen ist, sodass durch die Ladungsöffnung in den Einsatzkörper eingebrachte oder aus diesem entfernte Bearbeitungselemente quer zu der Längsachse bewegt werden. Beide Möglichkeiten können ebenfalls kombiniert werden, sodass sowohl Bearbeitungselemente entlang der Längsachse als auch quer zu der Längsachse geladen oder entladen werden können.
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Die beschriebene Bearbeitungsvorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass eine Arretierungseinrichtung vorgesehen sein kann, die dazu ausgebildet ist, in einem Arretierzustand den Einsatzkörper in dem Grundkörper zu arretieren und in einem Freigabezustand den Einsatzkörper zur Entnahme aus dem Grundkörper freizugeben. Die Arretierungseinrichtung ist somit dazu ausgebildet, den Einsatzkörper zu arretieren oder freizugeben. Hierbei kann ein wahlweises Arretieren oder Freigegeben erfolgen. Ist der Einsatzkörper in dem Arretierzustand durch die Arretierungseinrichtung in dem Grundkörper arretiert, kann dieser nicht aus dem Grundkörper entnommen werden, sondern wird durch die Arretierungseinrichtung in dem Grundkörper gehalten.
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In dem Arretierzustand wird insbesondere gewährleistet, dass bei einer Entnahme eines Bearbeitungselements keine ungewollte bzw. unbeabsichtigte Entnahme des ganzen Einsatzkörpers erfolgt, sondern der Einsatzkörper in dem Grundkörper verbleibt und gezielt ein Bearbeitungselement aus dem Einsatzkörper entnommen werden kann. Soll der Einsatzkörper aus dem Grundkörper entfernt werden, beispielsweise um den Einsatzkörper zu entladen oder zu beladen, wird die Arretierungseinrichtung in den Freigabezustand überführt, sodass der Einsatzkörper freigegeben wird und aus dem Grundkörper entnommen werden kann. Die Arretierungseinrichtung kann die Arretierung insbesondere formschlüssig oder kraftschlüssig bewirken.
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Bei der beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung kann ferner eine Widerstandseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, an wenigstens einer Umfangsposition den Einsatzkörper zu durchgreifen und durch Kontaktieren der Bearbeitungselemente einen definierten Entnahmewiderstand der Bearbeitungselemente bereitzustellen. Mit anderen Worten berührt die Widerstandseinrichtung die Bearbeitungselemente durch den Einsatzkörper hindurch, beispielsweise durch einen der zuvor beschriebenen Eingriffsbereiche. Dadurch liegt das Bearbeitungselement an der Widerstandseinrichtung an, sodass dieses bei einer Entnahme des Bearbeitungselements einen Entnahmewiderstand durch die Widerstandseinrichtung erfährt.
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Insbesondere sind in dem Einsatzkörper eine Vielzahl von Bearbeitungselementen aufgenommen. Durch die Widerstandseinrichtung kann gewährleistet werden, dass bei einer Entnahme durch die Bearbeitungseinrichtung nur ein einzelnes Bearbeitungselement entnommen wird, da dieses über die Kopplung mit der Bearbeitungseinrichtung mit der Bearbeitungseinrichtung zusammen aus dem Einsatzkörper entnommen werden kann und heraus bewegt werden kann. Die anderen Bearbeitungselemente, die nicht direkt mit der Bearbeitungseinrichtung gekoppelt werden, verbleiben durch den Entnahmewiderstand innerhalb des Einsatzkörpers. Die Widerstandseinrichtung kann beispielsweise als Moosgummi ausgebildet werden, der radial an den Bearbeitungselementen in dem Einsatzkörper anliegt und somit ein unbeabsichtigtes Entnehmen mehrerer Bearbeitungselemente, aufgrund einer Haftung der Bearbeitungselemente aneinander, zu verhindern.
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Wie beschrieben, kann der Einsatzkörper eine Grundplatte aufweisen, die Tragelemente aufweist bzw. von der Tragelemente abragend. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Einsatzkörper, insbesondere eine Verteilung und/oder Anordnung von Tragelementen des Einsatzkörpers, auf eine Grundform der Bearbeitungselemente angepasst sein, insbesondere einen Formschluss bewirken. Wie beschrieben, können die Bearbeitungselemente grundsätzlich beliebig geformt werden. Im Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, Schleifblüten zu verwenden, d.h. blütenförmige Bearbeitungselemente, die über den Umfang verteilt Ausformungen und Eintiefungen in Radialrichtung aufweisen.
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Hierbei kann der Einsatzkörper grundsätzlich an die Form des jeweiligen Bearbeitungselements bzw. der Sorte der bereitzustellenden Bearbeitungselemente angepasst sein. Eine Möglichkeit besteht darin, die Verteilung und/oder die Anordnung der Tragelemente so anzupassen, dass diese auf die Grundform der Bearbeitungselement angepasst sind. Im Beispiel der Schleifblüten können die Tragelemente in die Eintiefungen eingreifen bzw. die Bearbeitungselemente so eingebracht werden, dass die Tragelemente in die Eintiefungen eingreifen und somit einen Formschluss bewirken. Dadurch wird verhindert, dass die Bearbeitungselemente innerhalb des Einsatzkörpers verrutschen bzw. sich unbeabsichtigt bewegen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung sieht vor, dass diese dazu ausgebildet ist, den Einsatzkörper in einem ersten Prozessschritt, insbesondere an einem ersten Prozessort, zu laden oder zu entladen und den Einsatzkörper in einem zweiten Prozessschritt in den Grundkörper des Magazins einzusetzen. Der beschriebene erste Prozessschritt und der beschriebene zweite Prozessschritt können grundsätzlich beliebig von einem Mitarbeiter oder einem Roboter ausgeführt werden. Im Speziellen ist es dabei möglich, den Einsatzkörper aus dem Grundkörper zu entnehmen und diesen an einem ersten Prozessort zu beladen oder Bearbeitungselemente aus diesem zu entnehmen. In einem zweiten Prozessschritt wird der Einsatzkörper in den Grundkörper des Magazins eingesetzt. Die beiden Prozessschritte können somit getrennt werden, sodass zum Beispiel der erste Prozessschritt durch einen ersten Roboter und der zweite Prozessschritt durch einen zweiten Roboter ausgeführt wird.
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Ebenso ist es möglich, dass der erste Prozessschritt durch einen Menschen ausgeführt wird und der zweite Prozessschritt von einem Roboter ausgeführt wird. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das Einsetzen des Einsatzkörpers in den Grundkörper von einem Menschen ausgeführt werden muss. Wird der zweite Prozessschritt, d.h. das Verbringen des Einsatzkörpers von dem Prozessort in den Grundkörper, von einem Roboter ausgeführt, sind weniger strenge Anforderungen auf die Sicherheit in dem Bereich des Grundkörpers bzw. Der Bearbeitungseinrichtung gegeben, da das Einbringen des Einsatzkörpers durch einen Roboter ausgeführt wird und nicht von einem Mitarbeiter, sodass die Bearbeitungseinrichtung für die Zeitdauer des Einsetzens des Einsatzkörpers nicht, beispielsweise aus Personenschutzgründen, in ihrer Prozessführung verändert werden muss.
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Neben der zuvor beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsvorrichtung für die Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, umfassend eine Bearbeitungseinrichtung, die zur lösbaren Kopplung mit einem Bearbeitungselement, insbesondere einer Bearbeitungsscheibe, ausgebildet ist, wobei die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens ein Magazin aufweist, das Bearbeitungselemente bereitstellt, wobei gebrauchtes Bearbeitungselement von der Bearbeitungseinrichtung entkoppelt und ein neues Bearbeitungselement aus dem Magazin entnommen und mit der Bearbeitungseinrichtung gekoppelt wird, wobei das wenigstens eine Magazin einen, insbesondere zylinderförmigen, Grundkörper und einen zur Aufnahme mehrerer Bearbeitungselemente ausgebildeten Einsatzkörper aufweist, welcher Grundkörper einen Aufnahmeraum definiert, in den der Einsatzkörper einsetzbar oder eingesetzt ist. Das Verfahren kann somit insbesondere dazu ausgebildet sein, eine zuvor beschriebene Bearbeitungsvorrichtung zu betreiben.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale, die in Bezug auf die Bearbeitungsvorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Querschnittdarstellung eines Magazins einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Bereitstellungszustand;
- 3 eine schematische Querschnittdarstellung eines Magazins einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Ladezustand; und
- 4 eine schematische perspektivische Darstellung eines Einsatzkörpers einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt schematisch eine Bearbeitungsvorrichtung 1, die eine Bearbeitungseinrichtung 2, beispielsweise einen Mehrachsenroboter, aufweist, der zur lösbaren Kopplung mit Bearbeitungselementen 3, insbesondere Bearbeitungsscheiben, wie Schleifscheiben oder Polierscheiben, ausgebildet ist. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 weist ferner ein Magazin 4 auf, in dem schematisch mehrere Bearbeitungselemente 3 in einem Einsatzkörper 5 aufgenommen sind. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, eine Oberfläche eines Werkstücks 20, beispielsweise ein Fahrzeugteil oder eine Fahrzeugkarosserie, zu bearbeiten, d.h. insbesondere die Oberfläche zu schleifen oder zu polieren. Grundsätzlich können verschiedene Arten von Bearbeitungselementen 3 verwendet werden, sodass die mit der Bearbeitungsvorrichtung 1 durchgeführten Prozessschritte verändert bzw. auf die Art der Oberflächenbearbeitung angepasst werden können.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Magazins 4 mit aufgenommenem Einsatzkörper 5. Das Magazin 4 weist einen Grundkörper 6 auf, der in seinem Inneren einen Aufnahmeraum 7 begrenzt bzw. den Aufnahmeraum 7 definiert. In dem Aufnahmeraum 7 ist der Einsatzkörper 5 aufgenommen. In dem in 2 dargestellten Bereitstellungszustand kann die Bearbeitungseinrichtung 2 in den Innenbereich des Einsatzkörpers 5 eingreifen und ein Bearbeitungselement 3 entnehmen.
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Der Einsatzkörper 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Grundplatte 8 und einen Griffbereich 9 auf, die über Tragelemente 10 miteinander verbunden sind. Die Anzahl der Tragelemente 10 und deren Anordnung ist grundsätzlich beliebig wählbar. Im Speziellen könnte auf den Griffbereich 9 verzichtet werden, indem beispielsweise eines der Tragelemente 10 als Griffbereich dient, um den Einsatzkörper 5 aus dem Aufnahmeraum 7 zu entnehmen. Der Griffbereich 9 ragt aus dem Aufnahmeraum 7 und somit aus dem Grundkörper 6 in dem Bereitstellungszustand heraus, sodass der Griffbereich 9 gegriffen werden kann, beispielsweise von einem Mitarbeiter oder einem Roboter.
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Zwischen den Tragelementen 10 sind Eingriffsbereiche 19 ausgebildet, durch die der Innenraum des Einsatzkörpers 5 zugänglich ist. Dies ermöglicht, dass Bearbeitungselemente 3 in den Innenraum des Einsatzkörpers 5 eingebracht, daraus entnommen und allgemein darin gehandhabt werden können. Im Vergleich zu dem Aufnahmeraum 7 der vollumfänglich von dem Grundkörper 6 umschlossen wird, besteht bei dem Einsatzkörper 5 somit die Möglichkeit, Bearbeitungselemente 3 vereinfacht zu laden oder zu entladen.
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2, 3 zeigt ferner eine Widerstandseinrichtung 11, die an dem Magazin 4, insbesondere an dem Grundkörper 6, vorgesehen und dazu ausgebildet ist, Bearbeitungselemente 3 im Innenraum des Einsatzkörpers 5 zu kontaktieren und somit einen Entnahmewiderstand einzustellen. Sind mehrere Bearbeitungselemente 3 in dem Innenraum des Einsatzkörpers 5 aufgenommen und entnimmt die Bearbeitungseinrichtung 2 das oberste Bearbeitungselement 3, wird durch die Widerstandseinrichtung 11 sichergestellt, dass weitere, gegebenenfalls an dem obersten Bearbeitungselement 3 anhaftende, Bearbeitungselemente 3 nicht ebenfalls entnommen werden, sondern jeweils nur ein Bearbeitungselement 3 entnommen wird. Die Widerstandseinrichtung 11 kann beispielsweise als in einen Eingriffsbereich 19 zwischen zwei Tragelementen 10 eingreifender Moosgummi ausgebildet sein und somit bei einer Bewegung entlang der Längsachse 12 bei einer Entnahme des Bearbeitungselements 3 einen entsprechenden Entnahmewiderstand einstellen.
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3 zeigt einen Ladezustand des Magazins 4 bzw. des Einsatzkörpers 5, bei dem der Einsatzkörper 5 vollständig aus dem Aufnahmeraum 7 des Grundkörpers 6 entnommen ist. Grundsätzlich ist es ausreichend, den Einsatzkörper 5 zumindest mit einem Ladeabschnitt aus dem Grundkörper 6 zu entnehmen, beispielsweise so weit, dass Bearbeitungselemente 3 über eine Ladeöffnung entlang der Längsachse 12 oder quer zur Längsachse 12 in den Innenraum des Einsatzkörpers 5 verbracht werden können.
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Vorteilhafterweise kann der Einsatzkörper 5 jedoch auch vollständig aus dem Grundkörper 6 entnommen werden. Der Einsatzkörper 5 kann beispielsweise an einen definierten Prozessort verbracht und dort beladen oder entladen werden. Wie über einen Pfeil 13 dargestellt, können Bearbeitungselemente 3 in den Innenraum des Einsatzkörpers 5 eingebracht werden, beispielsweise ein unterstes Bearbeitungselement 3 auf die Grundplatte 8 und die weiteren Bearbeitungselemente 3 nacheinander bzw. übereinander eingebracht werden. Ist die Ladeöffnung seitlich vorgesehen, kann ebenfalls ein kompletter Stapel an Bearbeitungselementen 3 gleichzeitig eingebracht werden.
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Die Möglichkeit, den Einsatzkörper 5, der auch als Ladehilfe bezeichnet werden kann, vollständig aus dem Aufnahmeraum 6 zu entnehmen, bietet insbesondere den Vorteil, einen Einsatzkörper 5 vorzuladen, d.h. diesen mit den richtigen Bearbeitungselementen 3 zu bestücken und vorzuhalten und, falls der sich aktuell in dem Aufnahmeraum 7 befindende Einsatzkörper 5 leer wird oder eine andere Art von Bearbeitungselementen 3 benötigt wird, ein einfacher Austausch der Einsatzkörper 5 vorgenommen werden kann. Dazu kann der Einsatzkörper 5, wie gemäß Pfeil 14 dargestellt, nach dem Beladen in den Aufnahmeraum 7 eingebracht werden, nämlich durch die Öffnung des Grundkörpers 5. Der erste Prozessschritt des Ladens des Einsatzkörpers 5 mit Bearbeitungselementen 3 kann beispielsweise von einem Mitarbeiter oder einem Roboter ausgeführt werden. Ein zweiter Prozessschritt, in dem der Einsatzkörper 5 in den Aufnahmeraum 7 verbracht wird, kann ebenfalls durch einen Roboter ausgeführt werden. Dadurch ist es insbesondere nicht nötig, die Bearbeitungseinrichtung 2 zum Personenschutz anders zu betreiben, beispielsweise in ihrer Geschwindigkeit oder ihrem Bewegungsbereich einzuschränken.
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2, 3 zeigen ferner eine Arretierungseinrichtung 15, die dazu ausgebildet ist, in einem Arretierungszustand, der in 2 dargestellt ist, den Einsatzkörper 5 in dem Grundkörper 6 zu arretieren oder wahlweise den Einsatzkörper 5 in einem Freigabezustand, der in 3 dargestellt ist, freizugeben, sodass der Einsatzkörper 5 aus dem Grundkörper 6 entnommen werden kann. Dazu kann die Arretierungseinrichtung 15 beispielsweise nach Art eines Hebels bzw. Schwenkriegels verschwenken und somit eine Entnahme des Einsatzkörpers 5 freigeben bzw. sperren. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass in dem Arretierzustand ein unbeabsichtigtes Entnehmen des Einsatzkörpers 5, beispielsweise bei einem Entnehmen des Bearbeitungselements 3 durch die Bearbeitungseinrichtung 2 nicht unbeabsichtigt der Einsatzkörper 5 aus dem Aufnahmeraum 7 bewegt wird, sondern dieser arretiert in dem Aufnahmeraum 7 verbleibt und somit ein definiertes Entnehmen von Bearbeitungselementen 3 möglich ist.
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4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Einsatzkörpers 5, der beispielhaft drei Tragelemente 10 aufweist, die von der Grundplatte 8 in Längsrichtung abragen und mit einem Griffbereich 9 verbunden sind. Der Einsatzkörper 5 in 4 ist an die Blütenform der Bearbeitungselemente 3, die Eintiefungen 16 und Ausformungen 17 aufweist, angepasst. Insbesondere bewirken die Anordnung und die Verteilung der Tragelemente 10 einen Formschluss, sodass ein Verschieben der Bearbeitungselemente 3 im Innenraum des Einsatzkörpers 5 verhindert ist. Grundsätzlich kann ein Beladen des Einsatzkörpers 5 entlang der Längsrichtung erfolgen, nämlich über eine abschnittsweise von dem Griffbereich 9 begrenzte Ladeöffnung 18 oder alternativ quer zur Längsrichtung bzw. quer zur Längsachse 12 durch einen Eingriffsbereich 19 zwischen zwei Tragelementen 10. Hierbei kann einer der Eingriffsbereiche 19 größer gewählt sein, um ein definiertes Beladen oder Entladen zu ermöglichen.
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Sämtliche in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind untereinander austauschbar, miteinander kombinierbar und aufeinander übertragbar. Das Verfahren zum Betreiben der Bearbeitungsvorrichtung 1 ist auf der Bearbeitungsvorrichtung 1 ausführbar bzw. mit dieser ausführbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bearbeitungsvorrichtung
- 2
- Bearbeitungseinrichtung
- 3
- Bearbeitungselement
- 4
- Magazin
- 5
- Einsatzkörper
- 6
- Grundkörper
- 7
- Aufnahmeraum
- 8
- Grundplatte
- 9
- Griffbereich
- 10
- Tragelement
- 11
- Widerstandseinrichtung
- 12
- Längsachse
- 13, 14
- Pfeil
- 15
- Arretierungseinrichtung
- 16
- Eintiefung
- 17
- Ausformung
- 18
- Ladeöffnung
- 19
- Eingriffsbereich
- 20
- Werkstück
